Как выбрать 3G антенну для дачи

Для ускорения и стабилизации коннекта в зонах нестабильного приема может пригодиться антенна 3G. Такие устройства доступны в продаже в специализированных магазинах.

Содержание

Мобильный интернет на даче позволяет выходить в Глобальную Сеть даже на даче или в деревне. К сожалению, даже федеральные операторы пока что не в состоянии обеспечить уверенный прием интернет-сигнала во всех уголках России. Для ускорения и стабилизации коннекта в зонах нестабильного приема может пригодиться антенна 3G. Такие устройства доступны в продаже в специализированных магазинах, но при минимальных инженерных навыках их вполне можно изготовить и своими руками.

Когда антенна поможет улучшить связь

Потребность во внешней антенне для 3G/4G роутера чаще всего возникает в загородных домах и на дачах, которые расположены далеко от базовых станций оператора. Также подобное устройство может помочь решить проблемы с коннектом, вызванные наличием расположенных рядом с вашим домом препятствий (массивные железобетонные конструкции, лес, горы).

Усиление сигнала не поможет вам в случаях, когда плохое качество интернета вызвано активными помехами от мощных электроприборов, плохим качеством работы ваших гаджетов (роутера, телефона, ПК) или недостатками сети оператора.

Какой должна быть антенна и как она работает

Принцип действия любой антенны основан на индукции токов в токопроводящих элементах конструкции под действием электромагнитного поля. Сила и направленность индуцированных токов напрямую зависит от характеристик поля, что позволяет принимать с помощью антенны любые виды радиосигналов независимо от способа их модуляции и частотного диапазона. Токи с антенны передаются на вход приемника сигналов.

Эффективность антенн принято определять через коэффициент усиления (КУ), который выражается в dBi (изотропных децибелах) и для модемных устройств равен отношению мощности сигнала, полученного с вывода внешней антенны, к мощности сигнала, полученного со встроенной в девайс антенны. КУ во многом зависит от конструктивных особенностей устройства, которые, в свою очередь, определяются длиной усиливаемой волны.

Основные конструктивные элементы антенны:

• вибратор – проводник, в котором возникают токи, передающиеся в приемник;
• рефлектор – проводник, призванный направить электромагнитные волны на вибратор;
• директор – проводник, усиливающий излучение в определенном направлении. Обычно имеет меньшую, чем вибратор, длину.

Самые простые антенны состоят только из вибратора, тогда как изделия направленного действия с КУ в десятки дБи обязательно содержат как минимум еще и рефлектор.

Основные виды

В настоящее время наибольшее распространение получили такие конструкции антенн для усиления 3G, 4G и LTE сигнала:

• Штыревая конструкция – самый простой вариант антенны, представляющий собой длинный металлический проводник. Такая антенна относится ко всенаправленным и способна обеспечить лишь незначительное усиление сигнала.
• Антенна Яги – привычная многим жителям экс-СССР антенна в виде нескольких штырей разной длины, расположенных в порядке увеличения длины. При этом за последним штырем размещается петлеобразный рефлектор, последний из штырей работает в качестве вибратора, а находящиеся перед ним штыри выполняют функцию директоров.
• Панельная конструкция – большая металлическая пластина с несколькими пластинами меньшего размера.
• «Пушка» Панченко – узконаправленная конструкция в виде нескольких металлических «тарелок», размещенных на общей оси.
• Двойной треугольный вариант – состоит из двух проволочных треугольных рамок.
• Конструкция Харченко – вариант в виде «восьмерки», состоящей из отрезка медной проволоки, изогнутой в форме двух ромбов.

Как самостоятельно сделать антенну для мобильного интернета

Трудоемкость изготовления самодельной антенны для 3G и 4G сигналов зависит от того, какого коэффициента усиления вы хотите добиться. Если стоит задача лишь немного усилить и без того стабильный сигнал, будет вполне достаточно самых примитивных конструкций. Если же уровень сигнала стремится к нулю и ближайшая базовая станция (вышка) расположена на расстоянии нескольких десятков километров, придется применять сложные и тщательное рассчитанные конструкции.

Самая простая антенна для 4G своими руками – неизолированная медная проволока длиной в несколько метров. Такой агрегат усилит ваш сигнал всего на несколько долей процента, зато поможет понять, поможет ли вам установка антенны в принципе (должно наблюдаться хотя бы какое-то усиление получаемого сигнала). А если проблема с приемом связана с толстыми и/или железобетонными стенами вашего дома или неудачным расположением модема относительно вышки, то даже такой примитивный вариант может помочь стабилизировать сигнал.

Самым простым вариантом, позволяющим достигнуть значительного усиления сигнала, станет изготовление рефлектора из жестяной банки от напитков. Эту конструкцию нельзя назвать в прямом смысле антенной, так как его задача состоит не в приеме и усилении волн с последующей передачей на вход модема, а в концентрировании волн на внутренней антенне девайса. Чтобы собрать такую конструкцию, нужно срезать крышку с жестяной банки, а в ее днище просверлить отверстие, достаточное для прохождения кабеля от модема. В обработанную банку нужно вставить модем (или используемый вместо него смартфон), а затем направить агрегат в сторону ближайшей вышки и подключить через ЮСБ к ПК. Если вы не знаете, где именно находится базовая станция, придется регулировать положение банки с модемом вручную.

Дальнейшим развитием этих идей могут стать рефлекторы из намотанной вокруг девайса медной проволоки или варианты с размещением модема внутри кастрюли или спутниковой тарелки. Такая экзотика поможет сконцентрировать рассеянный сигнал, но будет бесполезна в случаях, когда нужно усиление его мощности в десятки или сотни раз.

Что касается антенн в прямом смысле этого слова, то проще всего в изготовлении будет штыревая антенна. Для ее изготовления достаточно взять длинный металлический цилиндр (или использовать готовую телескопическую конструкцию со старого радиоприемника). Однако КУ от такого решения будет немногим выше КУ рефлектора из жестяной банки.

Из «серьезных» конструкций, дающих КУ от пяти до нескольких десятков дБи, наиболее проста в изготовлении антенна Харченко. Для ее изготовления вам понадобится медная проволока, играющая роль вибратора, высокочастотный кабель с антенным разъемом и алюминиевый лист толщиной порядка 2 мм, который будет применяться в качестве прямоугольного рефлектора.

Геометрия антенны зависит от рабочей частоты – так, антенна 4G 1800 МГц своими руками должна иметь такие размеры:

• диаметр проволоки – 1,5 мм;
• сторона медного ромба – 40,5 мм;
• общая высота медной «восьмерки» – 113 мм;
• ширина рефлектора – 66,5 мм;
• высота рефлектора – 133,5 мм.

Рефлектор нужно размещать на расстоянии порядка 35 мм от вибратора. Медная «восьмерка» крепится к 3 штырям, присоединенным к рефлектору. Для 3G длина волны и размеры антенны будут другими, поэтому подсчитать размеры для других частот помогут онлайн-калькуляторы (например, этот или этот).

Аналогичным способом можно изготовить и двойную треугольную антенну. Такая антенна для интернета в деревне своими руками позволит вам достигнуть КУ в несколько десятков дБ.

Ее размеры для частоты 2450 МГц:

• диаметр провода 0,5 мм;
• боковые стороны треугольников – 48 мм;
• основание треугольников – 43 мм.

Определить размеры для других частот поможет калькулятор.

Собрать антенну Яги можно из набора алюминиевых проводников разной длины и витка алюминиевой же проволоки, закрепленных на деревянной или металлической основе. Простейшая антенна 4 джи, изготовленная своими руками для частоты в 1800 МГц, будет иметь такие размеры:

• длина вибратора – 8 см;
• длина рефлектора – 8,5 см;
• длина директора – 7,5 см;
• расстояние между штырями – 4 см.

Узнать размеры для других диапазонов можно в онлайн-калькуляторе.

Если же вам нужна 4G антенна, сделанная своими руками, достающая вышку на 20 км, то единственным доступным выходом будет «пушка» Панченко. В простейшем виде она представляет собой медный цилиндр, на котором закреплены несколько медных же дисков разного диаметра.

Для частоты в 1800 МГц понадобятся:

• 3 диска диаметром 42 мм (крепятся на расстоянии 35 мм друг от друга начиная с «конца» антенны, работают как директоры);
• диск диаметром 59 мм, крепится в 35 мм от последнего из предыдущих дисков);
• диск диаметром 81 мм, работает в качестве вибратора, размещается в 9 мм от предыдущего. Именно к нему через проводящую шпильку насквозь через следующий диск нужно подключить выходной кабель, шпильку подключают в 12 мм от края диска;
• диск диаметром в 109 мм, работает как рефлектор.

Для всех сложных вариантов залогом успеха будет правильный расчет 4G / 3G антенны и строгое следование приведенным на чертежах и схемах размерам. Итоговая эффективность будет зависеть еще и от того, правильно ли ваша самодельная антенна для усиления 4G сигнала подключена к модему. Прямое подключение жесткого провода ко входу модема может привести к поломке антенного гнезда. Поэтому желательно использовать переходники, известные как пигтейл. Пигтейл – это короткий (до 20 см) отрезок мягкого провода, который соединяет антенный кабель с модемом. Большинство современных модемов для мобильного интернета оборудованы антенным гнездом стандарта TS9 или CRC9. Определить вид разъема визуально почти невозможно (их диаметры отличаются на 0,5 мм), поэтому для правильного подбора пигтейла нужно изучить инструкцию к сетевому оборудованию. Если вы хотите изготовить переходник самостоятельно, то приобрести штекер подходящего стандарта можно в любом магазине радиодеталей.

Если модем поддерживает стандарт MIMO – понадобятся 2 антенны (и 2 переходника). Размещать приемные конструкции при этом нужно на расстоянии не менее 15 см друг от друга.

Если ваш модем не оборудован гнездом для подключения внешнего усилителя сигнала, придется припаивать кабель напрямую на плату модема. Для этого нужно разобрать девайс, найти и отключить встроенную в него антенну, залудить соответствующие контактные площадки, припаять к ним выводы переходника (кусок двухжильного медного провода, у которого с одной стороны припаян F-разъем, а со второй зачищены два вывода), проделать отверстие в корпусе, вывести кабель переходника наружу, подключить к нему сигнальный кабель и снова собрать корпус. Все эти операции стоит выполнять, только если вы точно знаете, что делаете, а заодно обладаете опытом радиолюбителя – в противном случае вы просто сломаете девайс и останетесь без интернета.

Как проверить собранную конструкцию

Для проверки изготовленной антенны вначале нужно убедиться в гальванической связи штекера и активных вибраторов. Для этого можно воспользоваться обычным тестером – один щуп подключают к сигнальному контакту штекера, а второй – к элементам антенны. Если прибор показывает сопротивление, отличное от бесконечности – можно переходить к следующей стадии тестов. Для этого конструкцию подключают ко входу модема и запускают на подключенному к девайсу ПК один из тестов скорости интернета (например, Speedtest). Полученный результат нужно сравнить с замером, выполненным до подключения конструкции. Если заметный прирост не наблюдается – не отчаивайтесь, попробуйте вначале отрегулировать положение антенны. Для этого нужно поворачивать ее с шагом в 5 – 10 градусов и проводить новые замеры. Как только вы заметите резкий скачок скорости – остановитесь и займитесь тонкой настройкой с шагом в 1°.

Можно ли переделать ТВ-антенну

Польза от подключенной ко входу модема даже через переходник домашней ТВ-антенны будет сравнима с пользой от подключения куска медного провода аналогичной длины. Дело в том, что частотный диапазон, используемый для передачи телесигнала, составляет от 48,5 до 854 МГц, тогда как мобильный интернет работает на других частотах (от 900 до 2170 МГц для 3G и от 452 до 2600 МГц для 4G). Чтобы адаптировать такое устройство к мобильным частотам, нужно будет как минимум удалить трансформатор (находится в «коробочке» на кабеле, ведущем от антенны к ТВ) и изменить размеры и взаимное расположение элементов (на антеннах Яги можно, к примеру, обрезать директоры и изменить их расположение относительно вибратора).

Еще один вариант – не пытаться подключить готовую телевизионную антенну к модему, а использовать ее в качестве «донора» деталей для изготовления одной или даже нескольких «правильных» самодельных антенн. Преимущество этого варианта состоит в том, что так вы точно «попадете» в нужную длину волны (при условии правильного расчета), а основной недостаток состоит в повышенной трудоемкости этого варианта – ведь кроме перепайки кабеля вам придется заняться еще и сборкой самого принимающего элемента. В качестве ориентира можно использовать обычные схемы и чертежи самодельных антенн.

Если вы не являетесь опытным радиолюбителем и не знаете, что такое «гальваническая развязка», то даже не пытайтесь переоборудовать под модем активные ТВ-антенны с внешним источником питания. Даже 12 вольт от набора батареек хватит, чтобы сжечь антенный контур модема.