Интернет давно и плотно вошел в жизнь практически каждого человека. Развитие тенденций, в том числе и в бизнес-процессах, требующих быстрой передачи больших объемов информации, еще больше усилило влияние необходимости постоянно присутствовать в Глобальной сети, ведь, даже находясь в отпуске, человек может иметь потребность дать срочный ответ на какие-либо рабочие вопросы или удаленно решить определенный круг проблем.
Сотовые сети
В деле облегчения доступа в Интернет вне зависимости от местоположения устройства и его владельца далеко не последнюю роль играют сотовые сети передачи данных. Современные девайсы - нотубуки, смартфоны и планшетные ПК - позволяют выполнять практически любые действия с информацией - ее генерацию, прием, изменение и передачу. Главное, чтобы неподалеку находилась передающая антенна 3G/4G-сигнала, которая обеспечит доступ в Глобальную сеть c любого устройства.
Интернет в удаленных районах
Несмотря на довольно широкое распространение 3G/4G сетей на территории нашей страны, качество предоставляемых операторами услуг очень часто оставляет желать лучшего. Если в более-менее крупных городах передающая 4G-антенна одного из сотовых операторов практически всегда расположена в каждом районе населенного пункта, а значит, обеспечивает нужное покрытие, то за пределами городов, в деревнях и отдаленных дачных поселках может наблюдаться крайне нестабильный прием сигнала.
Некачественное покрытие
Удаленность от крупных городов часто ведет к падению скорости приема/передачи данных на устройстве пользователя, а иногда - к полному отсутствию возможности доступа в Глобальную сеть. Как же решить эту проблему? Довольно часто улучшить качество приема сигнала сотовой сети, а значит, обеспечить комфортное использование всех возможностей Интернета помогает специальная 4G-антенна. Внешняя, вне здания, установка такого решения, во-первых, позволяет устранить помехи, возникающие при преодолении радиоволнами, которые распространяет базовая станция оператора, препятствий в виде неровностей рельефа и стен зданий, а также, во-вторых, в определенной степени улучшает качество принимаемого сигнала.
Антенны от производителей пользовательского 3G/4G-оборудования
Безусловно, операторы, предоставляющие своим пользователям доступ к Интернету через беспроводные сети, обладают информацией о вышеописанном положении дел. В своих фирменных магазинах они предлагают целые комплекты оборудования для работы в труднодоступных районах с плохим уровнем сигнала. Обычно в подобный комплект может входить модем или мобильный роутер, необходимые кабели и переходники, антенна модема 4G LTE. Стоит отметить, что изготовленные на заводе или фабрике решения хороши в первую очередь тем, что при их производстве применяются передовые технологии, что обеспечивает довольно неплохой коэффициент усиления сигнала.
Стоимость
Конечно же, изготовленная на заводе 4G-антенна является лучшим решением для обеспечения бесперебойным интернет-доступом мест, расположенных в труднодоступных районах. Единственным фактором, который может несколько препятствовать покупке подобного устройства, является высокая стоимость, превосходящая порой все разумные пределы. При этом внешняя антенна для 4G-модема не представляет собой нечто особенное - это обычная решетка, выполненная из металла, а в ее фокусе располагается приемная часть антенны. Такая простая конструкция наводит на мысли о самостоятельном изготовлении устройства усиливающего сигнал. В действительности многие абоненты, особенно технически продвинутые, предпочитают изготовить антенну для приема 4G своими руками, а не приобретать заводское решение в магазине.
Антенны, изготовленные самостоятельно
Стоит отметить, что антенна для 4G-модема, своими руками изготовленная - вполне действенный метод улучшить сигнал сотовой сети и сделать его более стабильным. При этом необходимы лишь начальные навыки работы с простейшими и доступными материалами. Старательно изготовленные антенны в отдельных случаях обеспечивают работоспособность модемов и роутеров даже в таких местах, где без использования антенн сигнал отсутствовал вообще. Единственным останавливающим фактором может служить отсутствие разъема для подключения внешней антенны на многих моделях модемов и мобильных точек доступа. А это значит, что придется осуществлять вмешательство в конструкцию интернет-приемника, то есть припаивать кабель к печатной плате роутера или модема.
Инструмент
На самом деле 4G-антенна своими руками может быть изготовлена в течение пары часов, это несложный процесс. Для достижения успеха нужно подготовить материалы для изготовления, а также инструмент. Инструменты, которые понадобятся в работе, представлены паяльником, набором отвёрток, плоскогубцами, круглогубцами, острым ножом и клеевым пистолетом.
Материалы
Что касается материалов. 4G-антенна при самостоятельном изготовлении может содержать в себе компоненты, представленные высокочастотным антенным кабелем, медной проволокой, пластиковой трубкой, куском полиэтилена, картоном, фольгой, старой кастрюлей или дуршлагом. Существует конструкция, пригодная для самостоятельного изготовления, где в качестве основы используется параболическая спутниковая антенна, лишенная приёмного конвертера.
Антенна Харченко
Очень простым в изготовлении решением является 4G-антенна Харченко. Конструкция такой антенны - это «восьмёрка» из медной проволоки, которую размещают внутри металлизированного либо металлического отражателя небольших размеров. Для изготовления отражателя подойдет, к примеру фольгированный текстолит. При изготовлении антенны нужно учитывать, что главным фактором для работоспособности будущего изделия является точный расчет габаритов. Чтобы рассчитать размеры «восьмерки» и отражателя необходимо обратиться к справочнику радиолюбителя или ресурсам в Интернете. Прежде чем приступать к конструированию, необходимо точно выяснить, какая сеть - 3G или 4G - покрывает район использования, а также на какой частоте оператор ведет вещание.
Недостатки
К недостаткам вышеописанного решения следует отнести необходимость подключения кабеля, идущего от антенны к специальному разъему, расположенному на корпусе модема. Это касается абсолютно всех антенн, располагаемых на улице, отдельно от модемов. Дело в том, что, как было сказано выше, антенный разъем на устройстве может попросту отсутствовать, что приведет к необходимости разбирать корпус устройства-приемника и вносить коррективы в его аппаратную часть, припаивая кабель к печатной плате. Это может привести к повреждению модема или мобильного роутера при отсутствии достаточной квалификации у пользователя, производящего манипуляции.
Импровизированный отражатель
Если 4G-антенна является необходимостью, а вмешательство в аппаратную часть модема не входит в планы, можно воспользоваться следующим методом. Достаточно эффективная усиливающая антенна может быть изготовлена старой двух-трех литровой кастрюли. Также можно приспособить алюминиевый тазик и даже оклеенную фольгой картонную коробку. Подготовив основу импровизированного отражателя, нужно поместить внутрь нее (в центр) модем, подключаемый к ПК или ноутбуку с помощью USB-удлинителя. После этого нужно сориентировать полученную антенну на ближайшую базовую станцию.
Настройка
По мере получения сведений о силе и стабильности сигнала, полученного с помощью изготовленной конструкции можно менять местоположение модема внутри конструкции. Перемещая устройство-приемник ближе или дальше от задней стенки отражателя необходимо найти наиболее приемлемое положение, а затем закрепить модем с помощью клеевого пистолета и подручных материалов.
Достоинства
Безусловным достоинством описанной выше конструкции из кастрюли является отсутствие необходимости разбирать модем и припаивать антенный кабель. Единственным нюансом может служить качество используемого для подключения USB-удлинителя. Он не должен характеризоваться излишней длиной и быть качественным во избежание потерь сигнала. В идеальном случае используются специальные активные кабели, оснащаемые устройствами для предотвращения потерь. В случае если такая антенна 4G антенна используется на улице, необходима защита в виде обертывания полиэтиленом устройства-приемника или всей конструкции.
Спутниковая тарелка
Если очень хочется либо необходимо иметь модем или даже полноценный 4G-роутер с внешней антенной, а под рукой - неиспользуемая или неисправная спутниковая тарелка, вопрос может считаться практически решенным. Также понадобится пластиковая трубка диаметром, подходящим для размещения внутри модема. Конструкцию собирают следующим образом. Модем помещают в пластиковую трубку и крепят на месте конвертера в фокусе антенны. После сборки антенну нужно направить на базовую станцию, а модем подключить к компьютеру посредством USB-удлинителя. Добившись приемлемых показателей коэффициента усиления, а для этого нужно прибегнуть к передвижению модема внутри трубки и поворачиванию всей конструкции в ту или иную сторону, можно переходить к обеспечению Wi-Fi покрытия в помещении. Для этого понадобиться маршрутизатор с поддержкой подключения 3G/4G модемов. Подключив конструкцию к соответствующему разъему на роутере и настроив подключение, можно получить полноценную беспроводную сеть, приемлемую для использования на любом современном девайсе - смартфонах и/или планшетных ПК и т. п.
Таким образом, использование, казалось бы, кустарных методов изготовления и простейших доступных всем материалов, можно обеспечить доступ в Глобальную сеть даже в самых удаленных районах. При этом 4G-антенна, сделанная своими руками, не требует от своего владельца больших финансовых и трудовых затрат при изготовлении.
Сегодня мы с вами, уважаемый аноним займемся тяжелым вооружением, а именно разнообразными Wi-Fi/3G/4G пушками. Не так давно это оружие попало на Ютуб благодаря известным видеоблогерам под ником KREOSAN. Оно было подано в присущей этому видеоблогу манере как некий суперкреатив, поэтому анонима терзают смутные сомнения, а можно ли верить в достоверность всего этого? Давайте займемся поиском ответа на этот вопрос…
Прежде всего обратим ваше внимание, что сама идея этой Wi-Fi пушки была предложена И.Панченко на форуме lan23.ru еще в далеком 2007 году, но ни в видео, ни в описании к нему об этом нет ни слова. Не хороший поступок для суровых креосанов, не правда ли, Карл?
Правда стоит отметить, что на странице антенны на lan23.ru
в описании и на картинке внизу размеры совершенно разные. Сразу скажем, что оба варианта рабочие, но какой из них выбрать?. Более того, на самом форуме и в сети можно найти еще до 3-4 различных вариантов размеров. Да и в самом креосановском видео мелькает чертеж, на котором рефлектор выполнен с бортиком, а в видео он без бортика, что опять порождает некие сомнения. Вариант без бортика изначально был предложен И.Панченко, обкатан им на реальном линке и доведен до ума по приборам, так сказать в боевых условиях.
Он же реализован в видео KREOSAN.
Чтобы все это понять, надо перечитать внимательно все обсуждение на форуме. А представьте себе когнитивный диссонанс анонима,
который слабо понимает о чем вообще на форуме идет речь (ну не специалист он в антеннах СВЧ!) и впервые нашел это описание с непонятными размерами. Так что спасибо KREOSAN"у, что живой
помог анониму определиться с выбором варианта. При анализе модели в HFSS наглядно видно, что антенна должна быть без бортика.
Как мы видим, по КСВ < 2 антенна имеет очень широкую полосу пропускания. Это обуславливает ее неплохую повторяемость, что очень важно. Плюс к этому и другие существенные преимущества антенны, о чем пишет И.Панченко в описании. Антенна известна еще со времен исторического материализма и расово правильное ее название ребристо-стержневая антенна
, а вовсе никакая не "пушка". Вы можете увидеть один из ее вариантов еще на фото советского лунохода. Сейчас "new generation", не помнящие седой старины, дали ей название Patch-Yagi. Она имеет "наследственные" особенности от Uda-Yagi :
- бесконечный набор вариантов размеров для заданных характеристик, другими словами поиск "фактических", "окончательных" правильных размеров не имеет смысла;
- при большом числе элементов повторяемость падает, т.е. длинную "пушку" с большим числом директоров и усилением 20 dBi и более без настройки по приборам сделать не получится, работать она будет, но не лучше, а возможно даже и хуже короткой, другими словами изготовление "суперпушки" с числом директоров более 5-и в кустарных условиях не имеет смысла;
Можно конечно и здесь предъявить некие претензии, типа данный набор размеров от И.Панченко не оптимален, неидеален, не кошерный, не православный и т.д., особенно если не получилась практическая реализация пушки. А где вы видели идеальные антенны? Антенна просто очень хорошая, вот и все. Это подтверждается, кстати, непосредственными измерениями:
Представляем вашему вниманию онлайн калькулятор этой пушки для пересчета на другие частоты.Схематичное изображение 7-дисковой пушки авторства И.Панченко (или из видео KREOSAN):
ВВЕСТИ ДАННЫЕ:
Расстояния h0, h1...h5 в модели фигурируют как расстояния от начала одной пластины до начала следующей, если за точку отсчета принять тыльную сторону рефлектора и двигаться в направлении последнего директора. Таким образом, они эквивалентны расстоянием между осями пластин.
Аноним может задаться вопросом, а почему на канале у KREOSAN "3G/4G пушка" имеет на один диск меньше? Мы тоже не знаем почему, чем они руководствовались и где взяли размеры. Есть подозрение, что они взяли за основу ту самую "картинку внизу" из первоисточника, о которой мы упоминали, масштабировали размеры и выдали за свое. Их ошибка в том, что в этой конструкции бортик обязателен, и если его убрать, то резонансная частота конструкции уходит вверх. В итоге "3G пушка Креосана" по ссылке имеет центральную частоту выше рабочего диапазона. Кстати ветка форума на lan23.ru не усохла (см. ссылку ) и там обсуждается это обстоятельство. Вывод из обсуждения - 3G/4G пушка от креосанов хоть и стреляет, но "криво". Зачем нам кривые пушки? Оно нам надо терять время даром? Вот именно. Лучше вместо этого обратить внимание на широкополосный Batwing ...
Расчет 7-и дисковой пушки (которую мы рекомендуем для повторения) добавлен в наше приложение для андроид Cantennator
. Тапайте на QR-код, если вы зашли сюда с мобильного или планшета или сканируйте этот код мобильным, если вы смотрите эту страничку на мониторе десктопа чтобы перейти на Google Play для загрузки. Не забудьте оценить приложение и оставить отзыв.
Особенности изготовления и конструктив антенны можно достаточно подробно посмотреть по ссылкам ниже. Отметим только, что толщину пластин можно менять в пределах 0,3..1 мм (рефлектор как несущий диск лучше взять толще, около 2 мм), а шпильки использовать не больше М6. Однако вероятность отрицательного результата будет намного меньше, если вы откажетесь от шпилек и будете паять диски на стальной или латунный штырь диаметром 2-3 мм (например на сварочный электрод как в оригинальной сборке). На самом деле применение шпилек с гайками не есть изобретение видеоблоггеров, а применялось намного раньше. Посмотрите хотя бы статью "ушкуйника" по ссылке . Просто гайками удобно подстроить уже готовую антенну по приборам (см. картинку выше, где пушка с гайками подключена к измерителю импедансов). Если у вас нет приборов, от шпилек и гаек лучше отказаться и делать по оригинальной статье (ссылка ).
Отвечаем на многочисленные просьбы пересчитать антенну на 75 Ом. Размеры пересчитывать не надо, 7-и дисковая «пушка» с равным успехом работает как на 50-омную нагрузку, так и на 75-омную. Ниже приведен график КСВ Wi-Fi 7-и дисковой «пушки», рассчитанной для диапазона Wi-Fi, запитанной кабелем RG213 с нагрузкой 50 Ом и запитанной кабелем RG6 с нагрузкой 75 Ом с «правильным» подключением. Как видим, в пределах рабочего диапазона КСВ с обеими нагрузками не превышает двух. В начале статьи изображен график КСВ этой антенны, подключенной через коннектор
к 50-омной нагрузке.
Привет всем!
Не так давно я задался целью обеспечить интернетом жену, отдыхающую все лето с ребенком в деревне. Даже ответственно озаботился покупкой сим-карты для ее любимого айпадика (раньше как-то обходились wi-fi). Каково же было мое разочарование, когда по приезду в деревню я обнаружил почти полное отсутствие сигнала сотовой сети что на планшете, что на мобильных телефонах… Понятно - зря выкинул деньги на симку. Неделя моего пребывания в деревне ознаменовалась лазаньем по чердакам, крышам, просто по участку, уткнувшись в смартфон в надежде увидеть хотя бы GPRS. Все тщетно… Отбыл в Москву, мои остались в этой глухомани отдыхать от радиоволн.
По дороге домой обдумывал план решения проблемы. Необходимость в интернете у жены диктовалась даже не сколько развлекательными целями, сколько возможностью бесплатно переписываться по Viber и регулярно снабжать меня фотками дочурки (надо сказать, писать sms и mms из Тверской области в Москву недешево). Так же давало надежду знание того, что в другой деревне, в паре километров, интернет работал, причем довольно устойчиво и с почти полным индикатором сигнала. Значит где-то рядом с этой деревней есть базовая станция, снабжающая деревню устойчивым 3G сигналом. Судя по всему, складки местности или иные преграды мешают сигналу достигать нашего участка.
Решение придумалось конечно не новое и не оригинальное - и ежу понятно, что нужно вооружаться направленной 3G антенной. Тем более, у меня уже имелся некоторый опыт эксплуатации направленных антенн для ловли 4G в Москве. В голове, где-то на пыльных задворках, лежали воспоминания о курсе антенно-фидерных устройств, который нам целый семестр читали в институте. И благодаря этим знаниям я прекрасно понимал, что собирать такую антенну самостоятельно будет довольно трудозатратно и долго, решил покупать готовую.
Нагуглилось немало сайтов, где продавались разнообразные вариации 3G антенн за вполне себе умеренные деньги. Мне больше всего приглянулась продукция фирмы Антэкс, остановил свой выбор на “Комплекте №3 для 3G USB-модема (14 Дб)”.
В его составе обнаружилась сама антенна, довольно небольшая по размеру (200x200 мм), 10-метровый радиокабель и весьма забавный металлический саркофаг для модема. Устройство саркофага предельно просто:
Модем изолируется металлическими стенками коробки от посторонних радиоволн, кабель припаян непосредственно к U-образной медной пластинке, находящейся внутри. Сам свисток устанавливается в эту пластину, а под USB-разъем предусмотрена щель на другом конце коробки. Оригинальный адаптер, и я верю, что работал бы он отлично, но мой замечательный Huawei E367, пытаясь уместиться в тесноте коробки, отломал напрочь медную пластинку от контакта. Попытки припаять пластинку обратно не увенчались успехом – надежность крепления была хуже некуда.
Очень кстати на модеме обнаружился антенный разъем CRC9, который позволил мне обойтись без использования Антэксовского переходника.
Осталось купить соответствующий пигтэйл и можно подключить модем к антенне напрямую!
После сборки антенны нужно было определиться, как ее крепить и куда направлять. В идеале, конечно, нужно было бы ставить на крыше дома мачту и поднимать антенну на предельно возможную высоту, но я не располагал таким количеством времени и необходимыми материалами. Для проверки ее возможностей вполне сгодился чердак, где уже была закреплена антенна для спутникового ТВ, на ее же кроншейн я и закрепил свою 3G антенну. Направил ее приблизительно туда, где находилась соседняя деревня с устойчивым 3G сигналом, подключил модем и начал тестировать.
В итоге уровень сигнала варьировался приблизительно от -98dB до -102dB, но что самое главное, модем был подключен к правильной базовой станции, а не метался от одной к другой благодаря узконаправленному лепестку диаграммы направленности 3g антенны. Не секрет, что у модема встроенная антенна всенаправленная, так что базовые станции в округе постоянно конкурируют по величине сигнала в нашей местности, что можно наблюдать попробовав отключить модем от внешней антенны. Мегафоновская софтина уверенно показывала режим 3G, speedtest намерил около 2 Мбит/c на вход и 100 кБит/c на выход.
Результат вполне оправдал мои ожидания. Я знаю, что можно сделать лучше, в нашей деревне очень высокие деревья и моя антенна смотрит прямиком на крону могучей осины, а перед ней в сектор обзора залезла и довольно густая листва рябины. Сколько там дальше деревьев мешает прямой видимости, я считать даже не стал. Но наверняка, если поднять антенну выше всей этой растительности, результат может быть очень хорошим. Видимо на следующее лето мне светит монтаж мачты, но это уже будет совсем другая история.
PS: К сожалению, нет возможности показать оригинальные фото всей конструкции, статью писал по памяти.
Конструкция антенны была предложена Харченко К.П. в 1961 году для приема телевизионных каналов метрового диапазона и долгое время была самой популярной телевизионной антенной, получив название «зигзагообразная». Смотрите статьи в журнале «Радио» (Радио №3, №4, №8 1961; №11, 1962; №4, 1966; №10, 1967). Со временем антенну реконструировали для дециметрового и других диапазонов. С появлением цифровых 3G, Wi-Fi сетей, работающих на более высоких частотах, зигзагообразная антенна перекочевала и на них и зарекомендовала себя там одной из лучших для изготовления своими руками.
На Западе такая антенна носит название «BiQuard », «Trevor Marshall"s antenna ». Она, так же как и тройной квадрат , является разновидностью рамочной антенны. Присмотритесь: антенна Харченко - это две квадратные рамки объединенные в одну систему. Рамочная антенна, как известно, имеет такие положительные качества, как широкополосность и не критичность к точности изготовления. (Конечно, это не основание делать ее тяп-ляп
Телевидение передается в большинстве случаев горизонтально-поляризованной волной, а 3G, Wi-Fi, CDMA - вертикально-поляризованной. Поэтому для этих сетей «восьмерка» должна быть в «лежачем» положении и напоминает своего рода «очки».
В Сети можно найти много конструкций антенны Харченко как для Wi-Fi, так и для 3G UMTS. Поскольку частоты этих видов связи близки, здесь важно не запутаться. Можно воспользоваться онлайн калькулятором и рассчитать антенну непосредственно на ваш диапазон.
Такая конструкция вполне сгодится для изготовления антенны для CDMA-800 диапазона (Intertelecom, PeopleNet, Украина). При этом размер рефлектора примерно соответствует листу формата А4, а провод или медную трубку нужно брать толщиной 5-8 мм (можно медную полосу такой же ширины). Рефлектор же для экономии можно сделать из жести. Размеры - из того же калькулятора !
На диапазон CDMA-450 размеры антенны получаются уже до полуметра в ширину, поэтому, для уменьшения парусности, лучше применить рефлектор в виде сетки. 
Можно использовать строительную сетку с ячейкой не более 1 см, укрепленную на H-образной несущей конструкции из любого подходящего металла. Поскольку по краям рамки имеется нулевой потенциал, ее можно крепить к рефлектору металлическими болтами. Рамка изготавливается из дюралюминиевой полоски 10мм шириной, стыки - на алюминиевых заклепках.