Антенна Харченко своими руками для 3G модема из подручных средств

Антенна Харченко для 3G модема

Доступ к мобильному интернету необходим многим людям потому, что он позволяет оперативно решать текущие задачи на значительном удалении от дома. Однако операторы Интернет соединений не всегда могут предоставить качественные услуги своим потребителям по той причине, что надежная связь создается только в зоне уверенного приема, которая ограничена мощностью передатчика, рельефом местности и дистанцией.

Улучшить качество цифрового сигнала и увеличить дальность его приема можно за счет подключения к антенне. Ее не сложно приобрести в магазине или сделать своими руками.

Среди заводских моделей антенн легко найти мощные устройства с повышенными характеристиками. Но довольно часто можно обойтись простой конструкцией, собранной из подручных средств своими руками за счет популярной разработки Харченко. Она по выходным параметрам вполне надежно обеспечивает работу мобильных устройств, создавая усиление до 3÷4 децибелл даже без рефлектора, а с его применением — вплоть до 9.


Необходимый инструмент и материалы

Чтобы изготовить антенну Харченко для 3G модема своими руками можно обойтись минимальным набором приспособлений и инструментов, которые имеются практически у каждого домашнего мастера.

Инструмент и провода для изготовления антенны
Из материалов нам потребуется:

  • отрезок медного провода длиной 30 см, который можно в крайнем случае купить в магазине;
  • небольшой кусок коаксиального телевизионного кабеля от одного до двух метров;
  • пластиковая крышка от бутылки с водой или средств бытовой химии;
  • жесть, фольга или отработавший свой ресурс ДВД диск;
  • линейка, карандаш или маркер для разметки;
  • нож для разделки кабеля;
  • пассатижи или небольшие тиски для изгиба провода;
  • паяльник для припаивания проводов к контактам;
  • клей любой марки для пластмасс — можно изготовить самодельный, растворив на дне стеклянной баночки или стакана обыкновенный пенопласт в бензине АИ-95 либо ацетоне.

Устройство и габариты антенны Харченко

3G модем работает на частоте 2100 мегагерц, которой соответствует длина волны 143 мм. На практике ещё встречаются модели, созданные под 900 МГц или использующие комбинированный режим, но они уже теряют свою актуальность.

Форма и соотношение размеров антенны показаны на картинке. Принцип работы этой конструкции более подробно описан в статье о приеме сигналов для цифрового телевидения.

Размеры антенны Харченко
Основными узлами антенны являются:

  • вибратор, на который индуцируются, наводятся волны электромагнитных колебаний, посылаемые передатчиком оператора 3G;
  • антенный кабель с узлом согласования, который передает индуцированный сигнал от вибратора;
  • узел передачи сигнала с кабеля на вход модема;
  • рефлектор, устраняющий помехи и отраженные сигналы для увеличения мощности приема.

Требования к вибратору

Вид металла

Для антенны обычно используют медь или алюминий. В домашних условиях, учитывая маленькие габариты вибратора, проще подсоединять провода пайкой. Поэтому останавливаемся на меди даже не рассматривая ряд других ее преимуществ.

Форма и площадь поперечного сечения

Рекомендуем создавать антенну Харченко из медного провода с поперечным сечением 5 мм кв или диаметром 2,5 мм, как наиболее оптимальную.

Сразу оговоримся, что можно взять толщину 2,3 мм (сечение 4 мм кв), которая незначительно снизит показатели приема. В крайнем случае допустимо выполнить монтаж с сечением 2,5 мм кв, но это уже ухудшит сигнал, увеличит его затухание. Хотя для некоторой местности это вполне допустимо.

Основные размеры

Применительно к вышерасположенному рисунку все показатели сведены в таблицу.

Обозначение и параметрРазмер в мм
50 Ом75 Ом
L1, сторона квадрата извне35,835,7
L2, сторона квадрата внутри34,234,4
L3, суммарная длина100,395,5
L4, ширина50,152,1
L5, расстояние в месте пайки2,11,8
D, дистанция между вибратором и рефлектором16,417,4
В, ширина рефлектора143143
Н, длина рефлектора143143

Приведенные в таблице размеры являются оптимальным решением для практического изготовления. Однако выдержать их в домашних условиях с такой точностью просто невозможно, да и применительно к самодельной антенне не имеет смысла.

Вполне достаточно выдержать все размеры с точностью до 1 мм, а для приема хорошего сигнала следует обратить внимание на симметрию квадратов и одинаковый размер боковых сторон.

Требования к кабелю для антенны Харченко

Основное различие, с которым может столкнуться домашний мастер — это величина волнового сопротивления, которая может быть 75 или 50 Ом.

Маркировка коаксиального кабеля
Для уменьшения потерь мощности лучше использовать кабель с меньшим сопротивлением. Он ближе подходит по электрическим характеристикам, лучше согласовывается, обеспечивает меньшие потери сигнала.

Однако, используя один из этих видов кабеля лучше поточнее выполнить под него механические размеры вибратора. Тогда потери мощности сигнала будут минимальными.

Особенности конструкции рефлектора

В качестве экрана может работать любая металлическая пластина. Его можно вырезать ножницами из жести или болгаркой из старой алюминиевой кастрюли либо вообще изготовить из куска фанеры или картона и обклеить фольгой. Разницы большой не будет. Лишь бы он перекрывал идущие с любой стороны помехи.

Способ крепления рефлектора клеем
Мы предлагаем использовать для антенны Харченко ненужный DVD диск. Его одна сторона покрыта алюминиевой фольгой и отлично справится с отражением волн. К тому же он обладает эстетичным видом и значительно упрощает работу.

Нам потребуется только смазать его клеем и закрепить на торце вставки — крышки от пластиковой бутылки, отрегулировав удаление вибратора от рефлектора добавлением дополнительных шайб или срезанием излишней толщины.

При сборке обращайте внимание на параллельность плоскостей вибратора и рефлектора.

Как собрать антенну Харченко для 3G модема

Изготовление вибратора

Основное внимание необходимо сосредоточить на качестве исполнения габаритов — обеспечить максимальную симметрию конструкции. Для этого важно все грани квадратов выполнить совершенно одинаковыми, что можно сделать за счет:

  1. предварительной разметки проволоки маркером;
  2. использования контрольного шаблона определенной длины.

При первом способе пассатижи устанавливают на разметку провода и изгибают последний руками под углом 90 градусов, контролируя выгиб по угольнику.

Последовательность изгиба проволоки для антенны
Для второго метода необходимо откусить часть проволоки по размеру, чуть большему стороны квадрата, как показано на фотографии, а затем подточить его напильником до контрольной величины.

Подготовленный шаблон вместе с проволокой укладывается в губки пассатижей так, чтобы один конец вместе с проводом упирался в твердую поверхность, а второй совпал с выходной плоскостью губок (позиция №1).

Далее усилием руки выгибают вибратор, используя контрольный образец для каждой стороны квадрата (позиции 2 и 3).

Когда проволока окончательно выгнута, то ее оставшийся кусок удаляют бокорезами.

Удаление лишнего провода с антенны
Делается контрольный замер граней, обеспечивающий симметрию конструкции и расположение всех сторон в одной плоскости с контролем по линейке.

Ширина антенны

Подключение кабеля и рефлектора

По центру крышки от пластиковой бутылки просверливаем дрелью или вырезаем ножом плотное отверстие по диаметру кабеля и вводим его конец. Затем разделываем, оголяя центральную жилу с экраном для залуживания и пайки.

Подготовка деталей антенны
Подключение проводов самодельным паяльником «Момент» показано на очередной фотографии.

Припаивание кабеля к антенне
Когда пайка закончена, то крышку надвигают по кабелю на вибратор. Прочность их соединения можно усилить за счет клея и создания небольших пропилов надфилем в пластике пробки.

DVD диск через центральное отверстие вставляется в кабель и просто приклеивается к торцевой стороне пробки. В нашей конструкции рефлектор и вибратор не имеют между собой электрического контакта.

Общий вид антенны с рефлектором

Способы передачи 3G сигнала с антенны на модем

Собранный нами антенный вибратор совместно с рефлектором обеспечивают нормальный прием электромагнитной волны 3G сигнала по воздуху от передатчика и направляют его энергию по коаксиальному кабелю. Далее остается уловить его модемом.

Этот вопрос можно решить двумя путями:

  1. создать непосредственное металлическое подключение проводов коаксиального кабеля прямо к плате модема;
  2. использовать созданную антенну Харченко в качестве промежуточного звена усиления и с ее помощью осуществить передачу принятого сигнала на встроенную антенну модема.

Способ передачи информации по проводному каналу

Здесь могут использоваться два варианта, когда на модеме:

  1. имеется разъем для подключения к внешней антенне;
  2. или его нет.
Вариант №1

Потребуется припаять концы коаксиального кабеля ко второй половине разъема и через него подключать антенну.

Вариант №2

Для прямого подключения выхода от коаксиального кабеля к плате модема потребуется не только разборка последнего, но и припаивание центральной жилы с экранной оболочкой к дорожкам микросхемы.

Эту сложную техническую работу необходимо выполнять точно, безопасно и с соблюдением технологии. К ней можно приступать только при наличии соответствующего опыта. Иначе модем может выйти из строя, тогда его придется приобретать заново.

Чтобы предотвратить такие случаи дальше эту тему не развиваем.

Разборка 3G модема
Опытный мастер, умеющий работать с электронными микросхемами, решит этот вопрос самостоятельно, а всем остальным предлагаем пойти по другому пути.

Способ передачи информации по беспроводному каналу

Для осуществления этого метода на выходные концы коаксиального кабеля припаивают электроды, которые работают генераторным узлом, излучают принятую и усиленную электромагнитную волну непосредственно на антенну модема.

Делаем любой ниткой один виток по наружному периметру корпуса модема и замеряем его длину линейкой. У меня получилось 70 мм. Добавляем 5 мм и вырезаем из медной фольги или жести от консервной банки две полоски длиной 75 мм и шириной 45 и 27.

Размеры медных электродов

Широкую пластину для центральной жилы изгибаем по форме модема, а для экрана — полуокружностью и припаиваем их к антенне Харченко.

Припаивание медных электродов

Обращаем внимание на отсутствие электрического контакта с созданием воздушного зазора между ними.

Короткое замыкание медных электродов
В противном случае, как показано на фотографии, возникает короткое замыкание выходных цепей, которое в домашней электропроводке отключает автоматический выключатель, а в нашем случае сигнал с антенны будет блокирован и на модем не пройдет.

Электроды самодельной антенны Харченко следует развести на небольшое расстояние и сориентировать их так, чтобы они генерировали и направляли принятый электромагнитный сигнал на встроенную антенну модема. Их оптимальное положение можно подобрать опытным путем.

Удаленное подключение антенны к модему

Упрощенная конструкция электродных концов

Вполне допустимо разделать кабельный конец со стороны модема около 10÷15 см и центральную жилу обмотать по периметру корпуса, а к экрану припаять загнутую полоску жести порядка 7÷9 см.

Упрощенная конструкция генераторных концов антенны

Заключительные операции

Остается вставить 3G модем в гнездо ноутбука. А затем проверить качество связи.

Подключение антенны к модему с ноутбуком
До подключения самодельной антенны он был очень слабым с активной самой маленькой полоской индикатора.

Сигнал модема до подключения антенны Харченко
Применение простой конструкции антенны Харченко позволило значительно усилить его величину до хорошего уровня приема.

Сигнал модема после подключения антенны Харченко
Интересные идеи для изготовления подобной конструкции с рефлектором показаны в видеоролике владельца Самоделки Рунета “Антенна для 3G модема своими руками”. Только отнеситесь к ним критически, как и многим другим рекомендациям в интернете.

Сейчас у вас самое благоприятное время задать вопрос в комментариях или поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(14 голосов, в среднем: 5 из 5)

14 комментариев

  1. Алексей, добрый вечер и с Новым годом! Интересная заметка, а вот несколько вопросов на «засыпку».
    1. В моем населенном пункте покрытие 3G только в небольшой его части, остальное 2G. Вышка всех операторов не далее 1 км — стоит-ли заморачиваться с этим делом?
    2. Саму антенну надо закреплять снаружи дома, или можно расположить внутри помещения, если установить антенну на чердаке, то шиферная кровля не будет помехой?
    3. Сам дом расположен в низине, имеется несколько очень больших деревьев в сторону вышки мобильной связи. Телефоны «пашут» отлично.
    Что посоветуешь?

    1. Благодарю за вопрос, Владимир.
      Давай все эти термины с определениями упростим.
      1. Что такое Же для модема?
      1, 2, 3, и 4G — это технология по которой оператор мобильной связи передает сигнал, а модем его обрабатываем после приема. Они постепенно усложняются при увеличении номера цифры. А сама электромагнитная волна идет на одной и той же частоте. Когда ее мощность снижена, то модем, настроенный на работу, например, по 3G технологии, сам автоматически перейдет на более простую 2G. За счет этого он сможет хоть как-то работать.
      Отсюда напрашивается простой вывод: необходимо на модем подавать сигнал нормальной мощности, а не пониженной.
      2. Что такое сигнал для модема?
      Это обыкновенная электромагнитная волна, которая имеет электрические характеристики. Она распространяется от передатчика во все стороны. Но ограничена его мощностью, дальностью и рельефом местности.
      Вот у тебя в домашней проводке работает 220 вольт напряжение и нагрузка составляет, например, 5, 10, 15 ампер. А частота сети — 50 герц. И если ты имеешь плохие контакты в розетках, то они подгорают, а ток вызывает излишний нагрев и происходят потери мощности.
      Электромагнитная волна тоже образует эти же характеристики в вибраторе антенны. Только они измеряются тысячными долями ампера и вольта: миллиамперы и милливольты, а частота — 2100 мегагерц (2 100 000 000 герц).
      Когда мощности электромагнитной волны недостаточно из-за большого удаления от передатчика или ухудшения условий приема, как у тебя: дом в низине, мешают деревья и рельеф местности, то во встроенной антенне модема индуцируются еще меньшие напряжения, создаются заниженные токи, а частота с формой сигнала могут искажаться.
      Сравни размер своего модема (размер большого пальца нормального мужика) с амплитудой сигнала (примерно четверть длины волны или ширина диагонали ромба предлагаемой антенны Харченко). В модеме используются хитроумные электронные ухищрения, чтобы он с такими габаритами принимал информацию. Но они ограничены своим возможностями.
      3. Что дает внешняя антенна модему?
      Она, благодаря своим размерам, обладает возможностью лучшего приема и выделения электрической мощности в кабель. Конструкций антенн море + окиян с притоками. Разработка Харченко — наиболее проста в изготовлении, но вполне эффективна для начального использования. Ее можно сравнить с пистолетом, являющимся оружием ближнего боя. Но, можно заменить снайперской винтовкой или даже пушкой. Вопрос упрется в стоимость.
      4. Как сделать антенну Харченко?
      В принципе я расписал все в статье и показал картинками. Потратил на изготовление антенны для дачи, ее фотографирование, обработку картинок, создание текста, публикацию почти день. Сама сборка с поиском материалов заняла около часа.
      Думаю, что у тебя получится также. Найти проволоку 30 см в принципе не проблема. Вместо нее вибратор антенны можно вырезать из фольги на гетинаксовой или стеклотекстолитовой плате, сделать из полоски металла, например, от старого оцинкованного ведра, выгнуть из медных тонкостенных трубок и т п.
      В интернете много различных толкований этой конструкции для модема, среди которых встречаются технические ошибки. Тебе главное выдержать симметричную геометрию вибратора, а размеры лучше чуть завысить, чем уменьшить.
      Важно все электрические контакты антенны зачищать и делать плотно, добиваться минимальных потерь энергии на переходных сопротивлениях. Если нет паяльника, то концы кабеля сажай под винт на тщательно очищенную поверхность.
      Генераторные концы антенны вполне можно сделать упрощенной конструкции.
      5. Вопрос о месте расположения антенны в твоем доме
      На него я не смогу ответить достоверно — далековато нахожусь (не ясновидящий…), да и экспериментировать надо. Бери вначале короткий кусок коаксиального кабеля — в нем будут меньшие потери волны. Когда соберешь антенну, то вставляй модем в ноутбук, ходи по дому, проверяй сигнал в разных местах. Выйди на улицу, поднимись на чердак и т п. Сам все найдешь, когда покрутишься в разных местах.
      Это будут твои окончательные или только начальные сведения для улучшения антенны для интернета. Если устроит, то так и оставишь, или удлинишь кабель, например. При слабом сигнале электромагнитной волны можно собирать направленные антенны типа волновой канал (снайперская винтовка) или делать тарелку (пушка антенная). Опять же можно экспериментировать с антенными усилителями или фильтрами в/ч сигналов.
      Однако, вначале сделай простую антенну Харченко, пришли свой результат. Желательно фотками показать сделанную конструкцию. Тогда ее проще будет анализировать и подсказывать, что устранять, где дорабатывать.

  2. Алексей, благодарю за подробности. Правда самое главное я и не спросил — таким способом получается, что сигнал 2 G можно преобразовать в 3? Еще раз благодарю за поучительный ответ.

    1. Владимир, если в двух словах, то технология 3G — это некое улучшение более старой 2G. Отличия будут в скорости передачи данных и добавлении поддержки некоторых дополнительных функций и протоколов.
      По сути вопроса: оборудование, рассчитанное на работу в 3G автоматически будет переходить в более простой протокол 2G при ухудшении связи и возвращаться назад при улучшении сигнала, но если используемое оборудование поддерживает только 2G, то его не удастся заставить работать по более современной технологии.

  3. Цифра перед G определяет технологию, по которой работает модем. Вот сделай антенну и посмотри что у тебя получится. Если он поновее, чем разработки для 2G, то при хорошем сигнале сам перейдет на 3G.
    Жду результата твоего эксперимента. Удачи!

  4. Попробую, правда уже пытался, но ничего не выходило. Сделаю по этой заметке, потом отпишусь, посмотрим что получится.

  5. Алексей, здравствуйте

    Подскажите, пожалуйста, чем спаять медную проволоку антенны и алюминиевую фольгу высокочастотного провода? Нашел информацию, что паяют ортофосфорной кислотой, нашел кислоту, но все равно не получается. Мне кажется, что не хватает мощности паяльника — 50 Вт.

    И еще — размер антенны для 4G сильно отличается и не подскажите размеры для этого протокола? Кроме того, для этого уже нужны две антенны? Про поляризацию по-простому объясните. Полезная статья получится.

  6. И еще забыл — расстояние между излучателем и отражателем имеет существенное значение?

    1. Здравствуйте, Владимир. Благодарю за вопрос.
      Я бы не советовал паять медь с алюминием. Если даже вначале пайка получиться, то со временем за счет протекающих гальванических процессов контакт между ними просто пропадет. Лучше подобрать кусок кабеля с оплеткой экрана из медной проволоки.
      Другой выход из этой ситуации: припаять к антенне медный провод, а его обратную сторону — к стальной жести, хоть от консервной банки, которую обжать винтовым соединением с алюминием экрана.
      Кстати, длиной кабеля не злоупотребляете. В нем сигнал гаснет.
      На вопрос о 4G на вскидку не отвечу, надо разобраться почему он возник. Однако Антенна Харченко относится к широкополосным. Это означает, что она принимает сигналы не только той длины волны, на которую создана, но и меньшего диапазона.
      Расстояние между излучателем и отражателем лучше выдержать. В этом я не вижу особых трудностей при изготовлении. Размер указан.
      Принцип поляризации сигналов подробнее описан в другой статье об антенне такой же конструкции для цифрового телевидения. Посмотрите. А в двух словах для практической деятельности просто надо представить, что такая антенна на стороне передатчика может быть размещена вертикальной восьмеркой или горизонтальной бабочкой. Это же положение надо повторить на стороне приемника. Вот и все.
      Если на передатчике восьмерка, а на приемнике бабочка или наоборот, то связи не будет. Ищите информацию о поляризации сигнала передатчика и повторяйте его. Другой способ: просто опробуйте работу антенны в обоих положениях — вертикальном и горизонтальном.
      Отпишите, что получилось. Мне интересно посмотреть. Да и фото не помешает. Опубликуем для других людей.

  7. Алексей, спасибо за быстрый ответ и советы. Антенну для дачи пробую делать, когда получится, точно не знаю, но отпишусь.

    1. Владимир, дополню ответ.
      Решением Государственной комиссии России по радиочастотам и связи 3G работает в диапазоне 2000÷2100 мегагерц, а 4G — 2500÷2600. То есть во втором случае сигнал большей частоты, а длина его волны меньше, но не на много. Считаю, что если сделаете антенну на 3G, то она будет работать и на 4G.
      Я делал свою под 3G, а с четверкой не экспериментировал. Жду вашего результата.

  8. Есть ли смысл делать более широкополосную антенну, у которой боковые узлы восьмерки продолжены до квадратов?

    1. Здравствуйте, Алексей.
      Благодарю за вопрос, но я его не могу до конца понять. Что такое более или менее широкополосная антенна?
      Любая антенна работает за счет того, что в ней наводится ток индукции от электромагнитной энергии, излучаемой передатчиком с определенной частотой. Этот ток по линии связи (иногда через усилитель) поступает на вход приемника.
      Все частоты передатчиков стандартизированы и антенны создаются под их длину волны. Среди их конструкций встречаются модели, нормально работающие:
      1. только на одной частоте, как, например, полуволновой вибратор, хотя все остальные радиосигналы тоже наводят в нем какую-то ЭДС;
      2. в определенном диапазоне частот, которые называют широкополосными.
      Антенна Харченко относится ко второму типу. Она сносно работает с теми сигналами, амплитуда полуволны которых укладывается в ее вибратор и меньшими.
      В статье приведена таблица размеров для одного из доступных вариантов такой антенны. Их на самом деле существует весьма много. Лепестки вибраторов изготавливают треугольниками, ромбами и другими фигурами. В работе они чем-то да отличаются, но в любительских целях эти отличия практически не нужны.
      Антенны этого типа отличаются простотой изготовления и нормальным приемом в зоне уверенной передачи сигнала. При больших удалениях от станции лучше работают направленные антенны, обладающие повышенным усилением.

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *