Лучшая антенна для 3g модема своими руками

Вступление и теория под катом. Внимательно прочитайте прежде, чем задавать вопросы и/или обвинять меня в некомпетентности.
В Интернете было перелопачено очень много информации по поводу самодельных внешних антенн для 3g модемов, но ничего путевого не нашел, потому и пишу эти строки. Очень умиляют люди, которые считают, что 3g это такой стандарт связи типа GSM, а на самом деле это всего лишь поколение. Эти же люди ищут чертежи антенн для 3g модема… Так вот этих чертежей нет, точнее они есть, но это то же самое, что придти на авторынок и упорно требовать карбюратор для легковой машины даже не уточнив ее модель. Так вот антенну будем конструировать для стандарта CDMA2000, у которого рабочие частоты лежат в пределах 821-894 МГц (а не 800 МГц как многие думают). Рассматриваемая здесь антенна не подойдет для операторов MTS Connect, Utel (Kyivstar). Конечно я встречал предложения ловить сигнал на «гвоздик»(он же четвертьволновой вибратор), сделать баночную антенну (вот только вся загвоздка в том, что по расчетам нужна уже не банка, а целое ведро), пресловутые антенны Харченко (хороший вариант, когда сигнал все же есть, но усиление оставляет желать лучшего) и т.д.

Я остановился на антенне типа «Волновой канал», она же Уда-Яги. Преимуществами является высокий коэффициент усиления, низкая парусность, узконаправленная ДНА, а вот недостаток крайне существенный - необходима очень высокая точность изготовления. Не по размерам изготовленный директор станет рефлектором, а активный вибратор не будет резонировать на нужной нам частоте. Чем точнее вы все сделаете, тем лучше будет результат.

Базовая станция находится всего в 3 км от моего дома, но окна выходят в другую сторону от вышки и сигнал оставляет желать лучшего. Сначала хотел изготовить антенну с 8-ю директорами, но оказалось, что здесь нужна сверхточность ибо уход на 1мм вместо усиления даст ослабление. 3-хдиректорная антенна не требует такой точности изготовления, но имеет недостаточное усиление. Потому я остановился на 5-тидиректорном волновом канале, посчитав его «золотой серединой». Приемный и передающий каналы достаточно сильно разнесены между собой, потому антенна рассчитывалась на середину приемного канала то бишь на 881 МГц. Сначала я хотел проектировать антенну на середину диапазона в целом (859 МГц), но так как Яги узкополосная антенна, то мы получим пик усиления в нерабочем диапазоне и меньшее усиление на рабочих частотах.

Для проектирования использовалась программа Yagi calculator .

Что же нам понадобится:
- алюминиевый квадратный профиль сечением 10 мм (куплен мною в эпицентре), подойдет и не алюминий, но все же он легче, но на характеристики антенны никак не влияет;
- алюминиевый стержень диаметром 5 мм и длинной 1 метр (подойдет и другой материал, в том числе и медь, что даже лучше, но алюминий это лучшее соотношение цена/качество);
- медная трубка диаметром 6 мм длинной полметра (указан внешний диаметр, толщина стенки не имеет значения);
- болты диаметром 3 мм 7 шт.;
- кабель волновым сопротивлением 50 Ом;
- переходники, разъемы - все индивидуально для каждого модема, как говорится «гугл в помощь».

Отдельно о кабеле. Вам не подойдет телевизионный кабель ввиду его сопротивления 75 Ом. Точнее его прицепить можно, но из-за несогласованности потери в кабеле с большой вероятностью будут больше, чем усиление антенны. Я брал 10 метров кабеля RG58, он довольно дешевый, но потери составляют 0,6 дБ на 1 метр кабеля, т.е. я лично потерял 6 дБ при том, что разница в сигнале с антенной и без нее составляет 20 дБ. Потому экономить на кабеле не стоит.

Из инструментов:
- пила по металлу;
- дрель;
- метчик на тройку;
- сверло 2.5; 5; 6;
- напильник плоский;
- штангенциркуль (на крайний случай линейка сойдет);
- руки.

Сначала чертежи:

Красным обозначен рефлектор, синим - активный вибратор, зеленым - директоры.

Чертеж активного вибратора (диполя):

Все размеры на чертежах указаны в миллиметрах. Расстояние между элементами указано по центрам.

Приступаем к изготовлению. Берем алюминиевый профиль, отступаем произвольное расстояние от его начала (это расстояние нужно для крепежа, я взял порядка 10 см) и делаем сквозное отверстие сверлом 5 мм. Рекомендую сразу сделать отверстие сверлом как можно меньшего диаметра, а потом разсверлить сверлом 5 мм. Это нужно для того чтобы не отклоняться от центровой оси профиля. Далее отступаем 68 мм (согласно чертежа) от центра сделанного ранее отверстия и делаем сквозное отверстие сверлом 6 мм (именно такого диаметра активный вибратор антенны). Далее все отверстия делаем сверлом 5 мм для размещения директоров.

Начинаем изготовлять рефлектор и директора. Собственно все размеры указаны на чертеже, просто хочу дать некоторые советы по резке. Режьте алюминиевый стержень по чертежу на 2-3 мм больше, после чего выставляем и фиксируем на штангенциркуле необходимую длину элемента. Подпиливаем стержни плоским напильником до нужной длины периодически контролируя размер штангенциркулем. Если элемент туго входит между губками для внутренних измерений, то можно приступать к изготовлению следующего элемента.

Достаточно сложное изготовление петлевого вибратора. Полость трубки лучше заполнить мелким сухим песком чтобы избежать переломов трубки (я обошелся без этого, но все же лучше не рисковать). Чтобы сделать окружность нужно найти близкую по диаметру трубу и перегнуть через нее медную трубку. Остальное согласно чертежа.

Для фиксации элементов в полости профиля предлагаю такой вариант. Вставив элемент в полость профиля перпендикулярно ему сверху профиля сверлим отверстие сверлом 2,5 мм и нарезаем метчиком М3 резьбу и небольшим болтом на тройку зажимаем сверху элемент (главное не перестараться ибо алюминий очень мягкий металл). Может кто-то придумает более простой или более надежный вариант, но мне показалось с моим набором инструментов это наиболее удачным способом крепления.

Все элементы необходимо отцентрировать и проверить перпендикулярность относительно траверсы (бума, как любят называть его буржуины).

Приступаем к подпайке кабеля снижения и петли согласования. Отрезаем кусок кабеля RG58 длиной 132 мм. Удаляем с каждой стороны куска кабеля 10 мм внешней изоляции стараясь не повредить оплетку. Затем оголяем внутреннюю изоляцию и скручиваем фольгу и оплетку в один пучок, сворачиваем кусок в петлю, соединяем оплетки с каждой стороны и хорошо пропаиваем. Внутреннюю изоляцию зачищаем на 8 мм. Остальное думаю понятно с рисунка:

Центральные жилы припаиваем к концам активного вибратора в месте его разрыва (15 мм на чертеже).

Некоторые пояснения. Прежде чем изменить или выкинуть из конструкции что-либо лучше спросите в комментах чтобы потом не было отзывов «а у мну не работает». Я изготовил все очень точно по расчетам, но все равно минимальный КСВ оказался не на частоте 881, а 885 МГц, что для таких частот было вполне приемлемо. Если же изготовить неточно, то эффект все равно будет, но не максимальный. На частоте передачи (средняя частота 824 МГц) антенна себя показала очень слабо, потому рекомендую все равно размещать модем в зоне наилучшего приема, потому что для передачи используется, по ощущениям, внутренняя, а не внешняя антенна.

Чуть не забыл про тесты. Для оценки результата использовалась программа AxesstelPst EvDO BSNL.
Модем просто воткнут в USB порт:

Подключаем антенну:

Что же мы имеем. Сигнал -62 дБ, для сравнения если вы стоите в 20 метрах от БС, то сигнал будет около -40 дБ, -105 дБ это почти полное отсутствие сигнала. Также интересен параметр DRC Requested. 3.072 Mbps означает, что модем запрашивает максимально возможную скорость и БС станция даст нам скорость в зависимости от загрузки сети. Конкретная же скорость зависит от загрузки базы, т.е. дальнейшее увеличение уровня сигнала улучшения скорости не даст. Скорость утром, вечером будет естественно хуже:

Удачи в изготовлении. Жду вопросов в комментариях.

Cети 3G — единственный вариант комфортного доступа в интернет. Но скоростной доступ UMTS/HDSPA далеко от базовых станций не водится, особенно в условиях бетонных джунглей. Посему чаще всего приходится довольствоваться GPRS/EDGE и путешествовать по Сети со скоростью сонной черепахи. Если сеть 3G всё же «добивает» до вашего жилища, но соединение то есть, то его нет – стабильную связь получить можно.

К примеру, в моём доме на втором этаже сеть 3G ловится, а вот на первом – нет. После небольшого апгрейда сеть 3G стала ловиться на ура и на первом этаже. О том, как научить флеш модем 3G видеть сеть 3G с помощью собранной из подручных материалов антенны, мы и расскажем..

Сразу отбросим решения, связанные с покупкой промышленно изготовленной антенны. Это затратно и не стоит упоминания уже потому, что далеко не каждый модем имеет разъем для подключения внешней антенны. Более того, стоимость антенного адаптера для модема может оказаться сопоставимой со стоимостью самого модема.

Далее стоит подчеркнуть, что критерием эффективности того или иного решения надо считать не количество децибел или процентов, отображаемых управляющей программой модема, не числом «палок» на индикаторе, а реальным увеличением скорости доступа, то есть подключением режима 3G. Приведенный скриншот демонстрирует относительность стандартных индикаторов.

Стоит заметить, сама возможность подключения к интернету на скорости 3G зависит от очень многих факторов (расстояние до базовой станции, погоды, занятости слотов, активности абонентов), а мы пытаемся улучшить лишь один из них — силу приемного сигнала.

Эффективность антенны проверяли так: включали режим «только 3G». Соответственно, если 3G не ловится, то нет и передачи данных. «Палкометр» при этом может показывать как отличный уровень сигнала, 4-5 палочек, так и слабый — 1-2. В первом случае это означает, что есть только 2G подключение.

Проволока, кастрюли и удлинитель

Для начала рассмотрим самый простой вариант: три-четыре витка медной проволоки, намотанные на модем. Умельцы со стажем советуют наматывать провод на самом конце модема, где расположена встроенная антенна.

В нашем случае и «палкометр», и индикатор уровня в «информации о модеме» бодро показали увеличение уровня сигнала. По крайней мере, с нестабильных -107 дБ (децибел соотношения сигнал/шум) он подрос до уверенных -101 дБ. Строго говоря, такое «проволочное решение» больше напоминает искусство: толщину провода, количество витков и длину свободного конца антенны нужно подбирать для каждого конкретного места и модема. К примеру, лишний виток или 5 см провода могут не улучшить, а, напротив, ухудшить сигнал.

Второй вариант — кастрюля или дуршлаг.
Любители экспериментировать, доведенные до отчаяния низкой скоростью доступа, а то и вовсе его отсутствием, мастерят экзотические конструкции в виде экранов, кастрюль и даже спутниковых тарелок. Поймать 3G с помощью кастрюли проще, чем с проводом, но и времени на установку это требует больше.

Третий вариант — «прибамбасы» промышленного изготовления. Если не жалко потратить от 50 до 500 рублей, то можно поэкспериментировать и с такими игрушками. Но по качеству такой агрегат не отличим от проволоки.

Промышленные "прибамбасы"

Кстати, часто в комплекте с модемом идет кабель-удлинитель на 3-5 метров с кусочком двустороннего скотча для крепления на окно или стену. Этот вариант описывают сами операторы в руководстве. По качеству удлинитель сравним с проволокой. Но мне лично бывает проще крутануть кусочек проволоки, чтобы «поймать» 3G, чем возиться с удлинителем.

Идея баночных антенн перекочевала в мобильную связь из сетей Wi-Fi, где с их помощью умельцы «растягивают» сети на километровые расстояния между хот-спотами. В классическом варианте баночная антенна выглядит так.

В нашем случае для банки из-под кофе получилось следующее: D (диаметр банки) = 100 мм, Lo (длина волны) = 143 мм, Lo/4 = 36 мм, Lg (длина волны) = 261 мм, Lg/4 = 65 мм. На расстоянии Lg/4 от дна банки делается отверстие и в нем закрепляется стандартное антенное гнездо с припаянным к нему волноводом длиной Lo/4 из медной 2-мм проволоки.

Мы же рассмотрим ситуацию, когда в модеме отсутствует гнездо для подключения антенны. Можно, конечно, вскрыть модем и, обнаружив на плате измерительное гнездо, подпаять к нему тонкий экранированный проводок с разъемом, сделав тем самым адаптер для подключения внешней антенны.

Однако эта процедура требует изрядных навыков пайки и может обернуться как потерей гарантии на модем, так и его поломкой. Есть другой путь. В банке делается отверстие таким образом, что в него плотно входит сам модем.

Нужно экспериментально подобрать длину выступающей части близкой нашим расчетам (Lo/4 = 36 мм). Естественно, придется «покружиться» с банкой по дому, чтобы найти место, где уровень сигнала максимален.

Антенна Харченко для 3G

К сожалению, предложенные выше решения далеко не всегда приводят к желаемому результату, а значит, имеет смысл попробовать более продвинутое решение – изготовить простую, но эффективную рамочную антенну. По отзывам, очень хороший результат дает антенна Харченко, представляющая собой два квадратных элемента. Расчет на частоту 2100 МГц дает следующие результаты: при длине волны λ= 143 мм сторона квадрата составляет 53 мм. Берем толстый (3,5-4 мм) медный провод и изгибаем его как показано на фото.

Очень важно соблюсти размеры рамки.

Кроме этого, для снижения внутреннего сопротивления антенны рекомендуется делать не квадратные элементы, а ромбовидные с углом в 120˚.

К антенне необходимо припаять высокочастотный кабель, и тут может ожидать сюрприз в виде оплетки. Оплетка большинства недорогих кабелей не паяется канифолью. Выход в использовании обычного фидера, который накручивается на кабель.

К нему припаивается кусочек медного провода, а вся конструкция – к антенне.

Для повышения эффективности, антенну Харченко снабжают рефлектором – металлической пластиной, которую можно изготовить из фольгированного текстолита.

Расстояние между рефлектором и антенной должно составлять 36 мм. Мы использовали пластмассовый колпачок от дезодоранта. В принципе, дальнейший процесс творчества хорошо иллюстрируют фотографии.

Собранную конструкцию фиксируем с помощью термоклея.

Остается подключить антенну к модему и настроить на максимальный уровень сигнала. Так как в нашем случае модем не оснащен разъемом для внешней антенны, то просто обернем 3-4 витка центральной жилы вокруг модема.

Бесконтактный адаптер

При отсутствии в модеме разъема задача подключения внешней антенны становится краеугольным камнем в борьбе за скорость 3G. В продаже можно встретить устройства, описанные выше, которые представляют собой штыревую антенну с бесконтактным подключением к модему. По сути, это тот же кусочек провода, намотанный на модем, только заключенный в пластик для жесткости и удобства пользования. Нередко такие изделия называют бесконтактным антенным адаптером. Это неверно. Бесконтактные антенные адаптеры служат для подключения любых антенн как к телефонам, так и к модемам и выглядят так:

Теория

Работа бесконтактного антенного адаптера основана на принципе «антенна-антенна» или переизлучения сигнала с антенны модема на антенну адаптера и обратно. Потери сигнала при этом зависят от следующих факторов: расстояния между встроенной антенной модема и антенной адаптера, от их взаимного расположения, частоты сигнала и других факторов.

При прочих равных для диапазона 900 МГц потери при таком соединении достигают 2,5 дБ, тогда как для диапазона 2100 МГц сигнал затухает уже на 7 дБ. Если добавить сюда потери на соединениях (1 дБ) и затухание в кабеле (до 3 дБ на 10 метров), то полученные от антенны дополнительные 10-12 дБ при работе в диапазоне 2100 МГц будут просто потеряны. Поэтому, наибольшую пользу бесконтактный адаптер принесёт лишь при работе в диапазоне 900 МГц.

Эффективность бесконтактных адаптеров ничуть не лучше нескольких витков провода. Причем если для диапазона частот GSM (900 МГц) это не критично, то для UMTS (1900-2100 МГц) потери будут очень серьезными и эффекта от такого переходника может не быть.

Итог

Какой вариант 3G-антенны выбрать, решать вам. Вероятно, придётся перепробовать несколько, чтобы найти наилучший. У моего модема адаптера на внешнюю антенну нет, поэтому я просто вставляю модем в прорезь банки и подключаю к ПК по USB-проводу. Этого оказывается достаточно.

Антенна в виде проволоки тоже неплохо справляется, но неудобна в траспортировке. Наилучший вариант по качеству — антенна Харченко, но, увы, вариант это исключительно стационарный, тогда как мне нужен мобильный доступ в Сеть.

Также советую при выборе модема обращать внимание на наличие гнезда для антенны. Если же подходящей модели с гнездом для антенны нет, то имеет смысл сходить в мастерскую по ремонту сотовых телефонов и попросить подпаять к внутренней антенне модема самодельный переходник.

В заключение отмечу, что положительного результата по улучшению скорости доступа можно достичь далеко не всегда. Настроив антенну и добившись стабильного коннекта, спустя какое-то время можно обнаружить отсутствие сигнала. Дело в том, что при большой нагрузке на сеть модем автоматически перенастраивается на другие базовые станции, которых он, увы, уже не видит. В этом случае вновь придётся заняться поиском 3G сети.

Алексей Гаранжа

У многих пользователей 3g модема рано или поздно возникает вопрос: Как увеличить скорость или сигнал приема? Есть различные способы: купить усилитель, купить удлинитель и находить место где лучше всего ловит. Сам я перепробовал множество способов усиления сигнала. Я хочу рассказать вам как изготовить мини-антенну для 3g модема из подручных средств . Для сборки данной антенны не требуются дополнительные затраты, все исключительно можно найти дома. Что же нам необходимо для изготовления антенны? Нам понадобится: сам модем (у меня Мегафон) и небольшая медная проволока (от 15 см до 1 м.). И так приступаем. Берем наш модем и снимаем с него корпус. Сделать это очень просто, нужно отвинтить 2 болта.

Теперь открываем корпус, для этого нужно снять две составные части. Перед нами появляется сам модем.

Находим антенну устройства.

Теперь нам надо подсоединить медный проводок к данной антенне. Можно использовать паяльник и припаять проводок к антенне, или можно просто прикрепить рядом. Так как паять многие не умеют, я покажу без припайки. Подсоединяем проводок к антенне и окручиваем сам модем несколько раз.

В конечном итоге должно получится вот такое творение:

Подключаем напрямую или через удлинитель. Через удлинитель будет даже лучше, так как сам медный кабель можно вытащить в окошко. Всем удачи и проявляйте фантазию при конструировании.

Статью самодельная антенна для 3g модема нам предоставил Коровин Сергей Сергеевич.

Дорогие читатели, если у вас имеются наработки тематики « » или любые другие самоделки, вы можете самостоятельно на нашем сайте, либо прислать их на адрес samodelkainfo{собачка}yandex.ru.