Удаление сельских жителей от центров цивилизации связано с плохим интернетом, который доступен не по современной оптоволоконной линии, а через мобильных операторов. Их приемопередающие центры находятся на большом расстоянии: сигнал очень слабый.
В этой ситуации простая широкополосная антенна Харченко может не работать по различным причинам, хотя она изготовлена правильно с соблюдением технических требований.
Выручить способна самодельная антенна для 3G модема, предназначенная для дальнего приема. Она создается по принципу волнового канала или логопериодических моделей.
Довольно простую конструкцию, модернизированную из волнового канала, предложил автор Н. Туркин. Я ее изготовил для просмотра цифрового ТВ на даче и расписал отдельной статьей. Она работает на удалении 40 км. А здесь показываю такую же сборку для 3G модема на частоте 2100 МГц.
Как рассчитать размеры антенны для 3G
Антенна Туркина изготавливается по следующей схеме.
Формулы ее расчета для любой частоты и онлайн калькулятор цифрового диапазона опубликованы в предыдущей статье. Расчет выполняется автоматически с учетом оптимизации конструкции под улучшенные электрические характеристики компьютерной программой MMANA.
Для частоты 2100 МГц я получил следующие результаты.
Взял лист бумаги и на их основе карандашом сделал рабочий эскиз с обозначением вычисленных калькулятором размеров.
Длина рабочей части антенны составила 106 мм. Но я ее сразу немного увеличил с учетом узла крепления.
Для изготовления колец активных вибраторов и пассивных элементов нужно меньше метра проволоки. Я взял медь 2,5 мм кв от электрической проводки, снял с нее изоляцию.
Технология сборки
Что нужно подготовить
Необходимые материалы
Для изготовления кронштейна нужен любой брусок или трубка из изоляционного материала. На нем будут крепиться медные вибраторы. К ним проще припаивать кабель антенны.
Я выбрал отрезок деревянной рейки прямоугольного профиля. На размеры поперечного сечения особого внимания не уделял: какие попались. Даже строгать и обрабатывать древесину не стал. Оставил все как есть: в комнате должно работать. Хотя внешнему виду рекомендую обратить внимание.
Пассивные элементы можно изготовить из любого металла. Алюминиевая проволока вполне подходит для этих целей. Также кольца можно просто вырезать из фольги или жести.
Инструмент
Понадобятся:
- карандаш с линейкой для разметки и нанесения размеров;
- пассатижи для работы с проволокой;
- сверло, паяльник.
Все это несложно найти в арсенале домашнего мастера.
Как сделать штангу антенны
Провел карандашом линию по линейке на рейке, разметил на ней расстояния между всеми пассивными и активными элементами.
По нанесенной разметке сверлом выполнил сквозные отверстия. В них буду вставлять кольца из проволоки.
Изготовление вибраторов и пассивных элементов
По размерам длин окружностей откусил заготовки директоров D1-D3 и рефлектора R. Вибраторы V1, V2 решил выгнуть из одного куска проволоки.
Сделал это для того, чтобы уменьшить количество паяных соединений.
Первичная заготовка для активных вибраторов получилась прямоугольной фигурой. Одна длинная сторона — длина окружности меньшего диаметра. За ней следует расстояние между вибраторами 18 мм, которое я немного увеличил с учетом выгиба для исключения контакта с противоположным потенциалом.
Далее отложена длина окружности второго кольца и ответвление для пайки к первому вибратору, взятое с запасом.
После первоначального изгиба колец у меня получились вибраторы, показанные на фото ниже с различных ракурсов.
Паять придется всего одно место, где выполнена скрутка. Ее лишний кусок я откусил бокорезами. Собранные детали показаны фотографией.
Сборка конструкции
Согнутые кольца директоров с одной стороны вставил в отверстия деревянной штанги. Для монтажа вибраторов в ней пропилил пазы. Ножовку брал с мелким зубом. Пропил нужен тонкий, под диаметр проволоки.
Кольца вибраторов со стороны рефлектора завел в пазы, а затем установил рефлектор.
Оба конца каждого кольца соединил пайкой для создания надежного электрического контакта. Работал своей трансформаторной самоделкой Момент.
Все проволоки в древесине зафиксировал клиньями. Для надежности желательно добавить клей.
На контактные площадки вибраторов припаял кабель антенны, а на его входе изолентой примотал ферритовое кольцо. Оно согласовывает волновые сопротивления кабеля и антенны.
Рекомендации по подключению к модему и настройкам на прием 3G сигнала
Антенна Туркина создается для работы на дальний прием с ослабленными сигналами. Создаваемые цепи должны обладать максимально возможной проводимостью. Иначе повышенное электрическое сопротивление любого контакта снизит ток ниже допустимого уровня.
Способы передачи принятого сигнала на вход модема
Чтобы передать ток с антенны используют 3 схемы:
- пайку жил антенного кабеля непосредственно к дорожкам приемного тракта модема;
- передачу по беспроводной сети за счет создания схемы самодельного ретранслятора;
- подключение кабеля к специальному антенному входу модема.
Пайка к дорожкам
Способ требует разборки корпуса и вмешательства в конструкцию модема. Для этого надо хорошо представлять его устройство, иметь практические навыки ремонта мелкой электроники пайкой.
В интернете опубликовано много информации на эту тему. Хорошо освещает вопрос владелец видеоролика Сделай сам «Доработка USB модема под внешнюю антенну».
Обратите внимание на качество паяльного оборудования, которым он работает. Ибо очень часто подобные попытки паять простыми паяльниками заканчиваются тем, что модем выводится из строя и требуется покупать новый.
Схема ретранслятора
Для антенны Харченко у меня получилось таким способом передать сигнал на антенну модема.
Это более безопасный способ. Но он значительно ослабляет мощность. Ее запаса практически нет.
Подключение к модему с внешним разъемом
Считаю этот способ наиболее приемлемым для домашнего мастера. Сигнал передается по проводам через переходники с минимальными потерями.
Владелец видео tehnotronix своим роликом показывает список 3G модемов с антенным гнездом, которые можно приобрести для подключения антенны дальнего приема.
Вам останется только выбрать подходящую модель.
Настройка антенны на сигнал передатчика
Качественная работа интернет требует точную наводку созданной антенны на передаваемый сигнал, когда ЭДС электромагнитной волны способна индуцировать максимально возможную величину тока.
Если в зоне уверенного приема достаточно навести антенну на передающую станцию мобильного оператора и сориентировать ее по виду поляризации сигнала, то дальний прием требует выполнения определенных настроек.
Роль отраженных сигналов
Рельеф местности способен отклонять или отражать электромагнитные волны, направлять их в сторону под другим углом.
Поэтому точная настройка на максимальный сигнал требует проверки работоспособности антенны, расположенной под разными углами к направлению на передатчик. Экспериментировать следует как в плоскости горизонта, так и по вертикали.
Ориентирование по видам поляризации
Для приема горизонтальной ориентации сигнала антенну Туркина располагают так, чтобы кабель с согласующим ферритовым кольцом свисал вертикально с припаянных контактных площадок, располагаясь в одной плоскости с ее осью.
Для приема сигналов вертикальной поляризации антенну Туркина поворачивают относительно продольной оси на 90 градусов.
Однако дальнее расстояние и рельеф местности в этом вопросе тоже сильно сказываются. Необходимо экспериментировать с углом поворота антенны.
Встречаются случаи, когда лучший прием происходил при угле 45 градусов или сигнал одной поляризации искажается местностью до такой степени, что лучше идет на антенне, повернутой перпендикулярно к нему.
Таким образом, самодельная антенна для 3G модема конструкции Туркина, рассчитанная на дальний прием, требует:
- качественного изготовления по размерам;
- выбора оптимального способа передачи энергии электромагнитной волны на приемное устройство 3G модема и его надежного монтажа;
- настройки на сигнал по направлению и видам поляризации.
Все эти пункты должны быть выполнены в комплексе: любая ошибка исключает нормальную работу через интернет.
Примечание: эту информацию я написал специально для моего читателя Виталия, у которого возникли вопросы с дальним приемом сигналов интернет от мобильного оператора. Он мне их задал в статье об антенне Харченко для 3G модема.
На сборку конструкции с учетом поиска материалов ушло порядка часа. Процесс выполняется быстро, дефицитные детали мне не потребовались.
Если у вас тоже имеются вопросы, то я готов ответить и на них. Задавайте.
Алексей,спасибо огромное за Ваше время,потраченное на статью и сборку антенны. Даже друзья бы наверное меня так не порадовали. Всем всегда некогда.. дела,заботы.. а с вами мы даже не знакомы,а Вы с такой ответственностью отнеслись к моей проблеме, целую статью напечатали. Спасибо огромное))
Благодарю за такой отзыв, Виталий.
Попробуй повторить все мои действия: это, как видишь, совсем не сложно. Получишь какой-то результат. А дальше надо будет его анализировать: совершенствовать конструкцию или оставить как есть.
Удачи!
Если бы кабель прижать к рейке уже кое как, а то болтается, и тянет за собою кольца. И ферритовое, сразу не вспомню где у меня такое. Но эта антенна лучше, и гнуть легче, и в селе, когда частота из города 2100 мГц, антенна должна быть конкретною. Для сел нужна 900 мГц. Потому для 2100, в село, эта пожалуй лучше.
Здравствуйте, Роман.
Был в разъезде, поэтому отвечаю с задержкой.
Антенну я делал для проверки работоспособности электрических характеристик: некоторые моменты монтажа, включая крепление кабеля просто упустил. Считаю, что каждый может выполнить этот узел на свое усмотрение.
Про ферритовое кольцо я писал в статье раньше: это упрощенное согласование волновых сопротивлений.
Насчет частот будьте внимательны. Кратко излагаю суть вопроса.
Стандарт частот 3G для операторов мобильной связи определён как 2100 МГЦ. Он разделен на два диапазона:
1. связь от абонента к базовой станции (1920-1980);
2. связь от базовой станции к абоненту (2100-2170).
Для операторов Скайлинк, Мегафон, МТС, Билайн на каждом участке выделена своя частота. это начальная стандартная разработка. По ней шло подключение абонентов по всей стране.
Однако количество абонентов достигло критических значений для нормальной работы аппаратуры. В итоге был введен дополнительный частотный диапазон 900 МГЦ. Он тоже лепится на частоты для прямой и обратной связи и разделяется для операторов.
Теперь о 4G. Картина примерно такая же. Но здесь используются частоты 2500-2700. Распределение аналогично: свои частоты для каждого оператора на прием и передачу.
Резервные частотные каналы запускаются на 800 МГЦ со своими поддиапазонами.
Делаем вывод: в каждой местности у конкретного оператора для подключаемых абонентов работает свой диапазон частот. Его надо уточнить для местных условий, если стация находится вне зоны уверенного приема. Тогда есть необходимость делать узконаправленную антенну типа волновой канал, логопериадическую или описанную в статье Туркина на конкретную частоту.
Когда станция близко, а зона приема сигналов уверенная, то можно обойтись широкополосными антенными с меньшим коэффициентом усиления. Хороший пример на мой взгляд — антенна Харченко. Ее можно сделать пропорционально чуть больше рекомендованного размера. И все равно она будет отлично справляться с поставленной задачей.
По вышеперечисленной причине я с последним вашим выводом не согласен.
На Ютубе нашел схему «Тройной квадрат» её согнуть ещё легче. У вас такой не нашел. Для 3 Джи не подходит(прием и передача)?
На ютубе и на многих других местах интернета можно найти массу информации. Но к ней следует относиться критически: многие владельцы сайтов просто нанимают писателей, которые пишут уникальные статьи, красиво подают материал, но иногда переписывают чужие технические ошибки или сознательно их допускают ради трафика.
Я пишу статьи сам на основе собственного опыта и технических справочников. Тоже, как и любой человек, могу ошибиться. Но всегда исправляю свои недостатки.
Насчет антенны «Тройной квадрат». Я ее делал для аналогового телевидения. Работала нормально. Но не лучше волнового канала и модных в то время «Паутинки», «Усеченных ромбов» и других мной проверенных.
Если есть желание проверить ее в деле, то я только приветствую такое решение. Пришлете фотки и опишите свою работу — выложу отдельной статьей под вашим именем на этом сайте.
Могу также скинуть несколько справочников по различным антеннам с подробными техническими характеристиками. Вам останется только выбрать любую конструкцию под себя.
Однако мой выбор: антенна Харченко для зоны уверенного приема, антенна Туркина за ее пределами.
В том и дело, что она в основном для ТВ, для Интернет не нахожу или только СДМА. Там во-первых квадрати изгибают одной прямой проволокой и получается как прямая стрела её пропаивают на изгибах но согласовка там петля. Вот у Туркина все элементы ничем не связанны и понятно, что если три директора не точно выполнены и сведены то скорее будет преграда чем усиление, это пугает. У меня по карте, считается зона покрытия на практике же в комнатном режиме, наблюдаю проблему затухания как например на протяжении суток антенна 800 мГц(против 2100) 73-85 дбм, при чем без антенны вообще не работает, и скорость колеблется 3.5 — 17.4 мб.с. думаю может антенна шумит не в резонансе ведь. Может случиться, что Харченко выиграет против Туркина из-за меньшего числа ошибок при выполнении.
Роман, любую конструкцию антенны легко пересчитать на любую частоту работы для радиоаппаратуры, телевидения или сотовой связи.
Вибраторы у Туркина просто закреплены на рейке и последовательно передают сигнал от самого начала. Так же работает и волновой канал.
Самый простой вариант для тебя сделать антенну Харченко для начала на частоту 2100. Она возьмет и сигнал 800, кстати. Делать ее проще всего, можешь даже без защитного экрана попробовать: его роль убирать помехи, идущие с противоположной стороны. Хотя не вижу проблемы установить экран сразу.
У Харченко надо то изогнуть проволоку по размеру и припаять кабель: вся работа.
Повысить ее дальность можно помещением в центр старой тарелки от спутникового телевидения.
Ну а вращать и ориентировать надо любую антенну.
Не забывай, что длинный кабель или собранный из частей ослабляет сигнал.