3G антенна: виды и характеристики

01.08.2024 Anna 0 Comments

Распространение устройств, способных принимать интернет-сигналы 3G, побудило операторов расширить зону покрытия. Однако было замечено, что качество сигнала не всегда было хорошим на больших расстояниях от густонаселенных мест. Подобная ситуация возникает даже в городах с высокой плотностью базовых станций. Мешающим фактором здесь является наличие плотной застройки, поскольку любое здание, особенно железобетонное, является препятствием для распространения радиоволн 3G. Чтобы повысить уровень сигнала и отличить его от помех, используются различные типы антенн, которые работают одновременно на прием и передачу информации.

Содержание

Типы антенн

Большинство устройств с поддержкой 3G имеют встроенную антенну, которая иногда не выходит за пределы устройства и полностью спрятана в корпусе. Недостатком таких антенн является то, что из-за требований к размерам их делают значительно меньшими, чем требуется для нормальной работы. Поэтому коэффициент усиления таких антенн невелик, и устройство удовлетворительно работает только в зонах с надежным приемом.

Встроенная антенна USB-модема

внешние антенны строятся строго в соответствии с теорией антенн, которая диктует зависимость геометрических размеров от частоты (т е длины волны сигнала). Внешняя антенна 3G-модема должна отвечать следующим требованиям:

механическая прочность;
Низкая ветроустойчивость (ветроустойчивость);
Устойчивость к внешним условиям (высокая влажность, перепады температур).

Перемещение антенны за пределы здания устраняет затухание и отражения от стен, перегородок, потолков, мебели и т д. Однако бесконтрольно увеличивать длину кабеля от антенны до модема нельзя, поскольку кабель также вносит значительное затухание сигнала. Особенно это касается дешевых и широко доступных кабелей. Кабели с меньшими значениями затухания можно найти, но цена в геометрической прогрессии выше по сравнению с производительностью.

Разновидности

Все антенны работают по одному и тому же принципу, но их конструкция и технические характеристики существенно различаются.

Могут быть использованы следующие конструкции передающего и приемного оборудования:

волновой канал;
приколоть;
Зигзаг (антенна Хатченко);
Плоская плита (панель);
Фильм.

Антенна типа «канал» имеет самые высокие параметры. Ее коэффициент усиления является самым высоким среди всех известных антенн, за исключением параболических антенн (таких как спутниковые антенны), и увеличивается с увеличением количества активных элементов. Обратная сторона медали: чем больше компонентов, тем выше требования к точности изготовления.

Выносные антенны волнового канала имеют наиболее резкие диаграммы направленности и становятся острее по мере увеличения количества элементов. С одной стороны, это позволяет лучше настроиться на базовую станцию и снизить уровень помех, с другой стороны, возрастают требования к жесткости конструкции, поскольку малейшее отклонение от заданного направления произойдет под воздействием ветра или другие факторы Вызывают падение уровня сигнала вплоть до его полного исчезновения.

всенаправленная штыревая антенна 2г или 3г выполнена в виде вертикального стержня, аналогично традиционной антенне для автомагнитол, но имеет значительно меньшие геометрические размеры. Антенна имеет круговую диаграмму направленности, поэтому регулировка не требуется. Несмотря на невысокий коэффициент усиления, эта особенность штыревых антенн позволяет широко использовать их на транспорте.

Зигзагообразная антенна, также известная как антенна Хаченко, представляет собой кусок проводника, имеющий форму горизонтальной восьмерки (или символа бесконечности). Антенна также имеет диаграмму направленности в форме восьмерки с двумя отдельными лепестками. Чтобы уменьшить один из лепестков и улучшить направленность, антенны Хаченко обычно имеют отражатель на определенном расстоянии сзади.

Зигзагообразные антенны проще всего тиражировать и имеют предсказуемые параметры благодаря меньшему размеру по сравнению с волновыми каналами. Такая конструкция легко помещается в герметичный корпус и может использоваться в любых условиях эксплуатации.

Панельная антенна

Этот тип состоит из металлических пластин строго определенных размеров и конфигурации, размещенных на определенном расстоянии от плоского отражателя. В некоторых случаях этого можно добиться путем травления ненужных участков медной фольги поверх ламината из фольгированного стекловолокна. Этот тип антенны имеет превосходные механические свойства. К сожалению, методы расчета и размеры ячеек не широко доступны. По размерам выносная панельная антенна такая же, как и пилообразная антенна, но невозможно определить, что находится внутри, не разобрав корпус. Производители не решают этот вопрос и лишь предоставляют потребителям технические характеристики.

Некоторые самодельные плоские антенны, найденные в Интернете, скопированы с заводов, а некоторые являются результатом фантазии автора. Одним из типов плоскопанельной антенны является антенна, которая устанавливается в качестве внутренней антенны в корпусе модема или телефона. Их размер меньше номинального и поэтому качество работы ниже.

Читайте также статью: как отреставрировать входную дверь

Частотный диапазон

При выборе антенны нужно помнить о частоте трансляции оператора (Билайн или МТС). На примере России они таковы:

Для стандартов UMTS: восходящий канал – 1920–1980 МГц (880–915 МГц), нисходящий канал – 2110–2170 МГц (925–960 МГц);
Для стандартов CDMA: восходящий канал – 453–457,5 МГц, нисходящий канал – 463–467,5 МГц;
Для стандартов 4G: восходящий канал – 2500–2570 МГц, нисходящий канал – 2620–2690 МГц.

Важно! Для отдельных регионов стандартные частоты могут отличаться от показанных. Диапазон рабочих частот необходимо уточнять у оператора.

Дискуссия о частоте возникает потому, что размер антенны и ее характеристики напрямую зависят от значения частоты. Антенны общего назначения среднего качества и использовать их не рекомендуется.

Только спроектировав антенну для определенной частоты, устройство сможет работать должным образом. Как видите, частоты приема и передачи в рамках одного стандарта немного отличаются, но сейчас это не очень существенная разница. В любом случае антенна должна быть (кроме антенн MIMO, но дело не в этом). Поэтому вам необходимо принять некоторые общие положения.

Самодельная антенна

для изготовления антенны 2g или 3g лучше всего использовать технику зигзагообразного проектирования. Как сделать антенну такого типа, описано не раз, показав, что она обладает хорошей повторяемостью и может быть преобразована в любой диапазон частот.

Рабочие материалы и инструменты:

Кусок медной проволоки диаметром 2,5±0,5 мм. Не рекомендуется использовать проволоки разного диаметра, так как придется пересчитывать геометрию конструкции;
Тонкий антенный кабель с характеристическим сопротивлением 50 Ом. Сопротивление обычных телевизионных кабелей составляет 75 Ом, что не относится к данному примеру;
Плоский лист металла или кусок фольгированного стеклотекстолита;
Тонкостенные стальные или медные трубы с внутренним диаметром, аналогичным диаметру антенного кабеля;
Разъем, соответствующий разъему модема;
зажим;
Боковой фрезер;
Паяльник с паяльными материалами (припоем, флюсом).

Общая длина участка медного провода должна быть ровно в два раза больше длины волны принимаемого сигнала, но поскольку частоты приема и передачи разные, нужно следить за средним значением.

Зная частоту вашего сигнала, вы можете определить длину волны, используя простую формулу:

λ——Длина волны, в миллиметрах,
f – частота в МГц.

Например, для частоты 2045 МГц длина волны будет равна 146 мм. Получается, что периметр каждого квадрата должен быть одинаковой длины, а длина каждой секции антенны будет составлять 1/4 длины волны, что составляет 36,5 мм.

Проволока пустая

Центральную часть антенны и концы проводов необходимо заранее залужить.

Проволоки согнуты на 90 градусов строго в одной плоскости, как показано на рисунке.

Теперь можно сделать отражатель. Он изготавливается прямоугольной формы, его размеры должны быть на несколько сантиметров больше размеров антенны. В центре рефлектора нужно просверлить отверстие диаметром, равным диаметру гильзы.

Видео: Модификации 3G/4G антенн HiTE PRO (усилителей мобильного интернета)

Удобно использовать втулку старой телескопической антенны от радиоприемника, в крайнем случае согнуть ее на подходящей оправке из луженого листового металла или латуни.

Один край втулки необходимо сточить, как показано на рисунке. Трубка должна плотно входить в отверстие, но чтобы ее можно было перемещать, выбирайте расстояние между антенной и рефлектором. После завершения настройки трубку необходимо приварить к отражателю.

Один конец антенного кабеля обрезается так, чтобы антенну можно было припаять к оплетке и центральной жиле (достаточно, чтобы жила выступала из изоляции на 2-3 мм).

Когда все будет готово, можно приступать к окончательной сборке итоговой конструкции. Вставляем трубку в отражатель. Отрезанный конец кабеля продеваем в трубку так, чтобы центральная жила и конец трубки находились на одной высоте. Теперь нужно припаять проволочную антенну к трубке и кабелю. Вы можете сделать это, как показано на картинке.

Центральная часть припаяна к трубке и экрану кабеля, а конец изогнутой антенны припаян к центральной жиле.

Важно! Паяльник должен быть мощным и хорошо нагреваться. Таким образом, снижается риск перегрева и плавления изоляции кабеля. Нельзя допускать плавления изоляции центральной жилы, так как в этом случае она неизбежно деформируется и качество приема будет плохим. Настройка антенны предполагает выбор расстояния между пилой и отражателем в зависимости от максимального уровня сигнала.

Если антенна предназначена для использования вне помещения, ее необходимо поместить в пластиковый герметичный корпус подходящего размера. Кабельные выводы должны быть герметизированы.

Припаяйте разъем на другом конце кабеля или вставьте его напрямую в модем, если конструкцией не предусмотрено подключение внешней антенны.

аналогично сделаны и 2g-антенны.

Крепление и настройка

антенну 3g следует располагать вертикально к земле, а положение восьмерки — горизонтально. Далее антенну необходимо направить в сторону базовой станции. Вращая антенну по вертикальной оси в сторону базовой станции, необходимо найти положение, соответствующее максимальному уровню сигнала. Теперь все нужно исправить и установка направленной антенны 3G завершена.

Если качество сигнала все же не идеальное, то вам придется использовать направленную антенну технологии 3G.

Модем 3G

Выбирая 3G-модем для компьютера, в первую очередь нужно ориентироваться на диапазон частот, который будет использоваться. Многие модемы рассчитаны на работу с несколькими стандартами, что позволяет при необходимости менять оператора связи.

В зависимости от конструкции вы можете выбрать между простой моделью, использующей для подключения USB-порт вашего компьютера, или моделью со встроенным маршрутизатором и модулем Wi-Fi для беспроводного доступа в Интернет. Последний стоит дороже, но это оправдано тем, что он рассчитан на одновременное подключение к нескольким устройствам, позволяет в большинстве случаев подключать внешние антенны, а самые продвинутые устройства имеют экраны, которые легко настроить и настроить. USB-модем выглядит как обычная флешка с небольшой внутренней антенной внутри.

Лишь некоторые модели оснащены разъемами для подключения внешних антенн. Остальные требуют снятия корпуса и вмешательства во внутреннюю часть устройства. Подобную работу рекомендуется поручить опытному электронщику, имеющему необходимые для выполнения работы инструменты и оборудование.

Модем с дисплеем

Мифы

В Интернете можно найти множество самоделок, якобы предназначенных для улучшения качества приема сигнала 3G, 4G или LTE. Встречаются такие конструкции, как пивные или банки, компакт-диски, антенны с отражателями из банок, дуршлаги и т д. Подобные конструкции призваны лишь показать способности некоторых умельцев, но на самом деле их эффективность практически равна нулю. Как уже говорилось выше, для правильного функционирования внешняя антенна 4G-модема должна строго соблюдать свои геометрические размеры согласно диапазону частот. Если эта самодельная 2G или 3G антенна из категории «Безумные ручки» покажет какие-либо положительные результаты, то это может оказаться только полезным для теории вероятностей и не рекомендуется для повторного использования теми, кто хочет добиться прогнозируемых результатов.