Антенна gsm своими руками

Антенна GSM своими руками

В последнее время в России значительно увеличилась зона покрытия сетями стандарта GSM 900. Тем не менее ситуация далека от идеальной.

Если в европейских странах проблема неуверенного приема практически отсутствует, то большинство отечественных пользователей частенько с ней сталкиваются — в загородных домах, на дачах и т. д.

Ключ к решению этой проблемы — внешние направленные или ненаправленные антенны. Правда, купить антенну мало — необходимо ее правильно установить и настроить. Читатели, знакомые с радиоэлектроникой, смогут самостоятельно изготовить и настроить антенну, работающую в стандарте GSM. Сегодня мы расскажем о типах антенн и о способах их установки и настройки.

Справка

Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 900 124 частоты. Телефон, как и базовая станция, может работать на любой частоте, определяемой оператором.

Базовая станция (BS) передает, а телефон (MS) принимает на частотах 935,2 — 959,8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890,2 — 914,8 МГц. Канал от BS к MS называется Down Link, от MS к BS — Up Link.

Большинство операторов используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции — 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Поясним, что в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь — разговорные.

Именно в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. Однако в GSM предусмотрена также нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 — 100 км (конфигурация Extended Cell).

К сожалению, при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 — 3, что уменьшает емкость сети. Использовать такой режим в городе и около оператору не выгодно. Иногда этот режим используется на морском побережье для создания прибрежной зоны покрытия.

Таким образом, если у вас телефон стандарта GSM 900, не пытайтесь установить связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, — 34 км.

Дальность связи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

1. Местоположение BS и MS и рельеф местности.

2. Мощность и чувствительность MS.

3. Мощность и чувствительность BS.

4. Используемые на MS и BS антенны.

5. Воля Господа Бога (опытные связисты шутят, что это — главное).

Обычно базовые станции имеют мощность 20 — 30 Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет -100 дБ — 115 дБ. Изменить или повлиять на все эти параметры пользователь, конечно, не может. Выходная мощность телефона составляет 0,3 — 2 Вт, чувствительность — 90 — 105 дБ.

Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумных входных устройств. Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между моделями практически незаметна, то в зоне неуверенного приема она может стать критической.

Зачастую трубка показывает уровень сигнала от базовой станции 1 — 2 кубика (по шкале), а установить соединение не может: не хватает мощности. И хотя стандартизация ETSI регламентирует стандартные выходные мощности для каждого класса телефонов, реальное значение может незначительно колебаться. Хорошей чувствительностью отличаются трубки SAGEM, Alcatel, Motorola.

Что же касается рельефа, то на ровной местности и по реке волны распространяются лучше. Чем выше вы находитесь (в разумных пределах), тем лучше сигнал. Лес порой «гасит» волны сильнее, чем городская застройка.

Поиск сигнала

Итак, вы выбрались за город и хотите обеспечить себя связью. Поднимитесь на крышу, чердак или на самую высокую точку рядом с домом или нужным вам местом.

Если телефон ловит сеть, но на пределе (или нестабильно), у вас есть все шансы поправить дело, используя внешнюю антенну. Если расстояние до станции меньше 30 км, а сеть не ловится, также попробуйте применить антенну.

В последнем случае попытайтесь договориться с продавцов о возврате антенны, если эксперимент провалится.

Если же собеседник время от времени пропадает, необходимо «усиливать» нисходящее направление от базовой станции к вашему телефону. Возможно, стоит поискать телефон с лучшей чувствительностью. Но если плохо слышно вас, следует усиливать направление от вашего телефона до базовой станции.

Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема.

В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами.

Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной.

Если на экране телефона фиксируется сильный сигнал от базовой станции, а установить соединение не удается или удается, но речь все время пропадает, значит, вы столкнулись с «чужаками». «Заставить» телефон выбрать другую частоту получается далеко не всегда, однако специальная функция телефонов Nokia — Netmonitor — это сделать позволяет.

С подобной проблемой я столкнулся на даче, которая отделяется от крупного города довольно-таки открытым пространством. Телефон принимал соседние частотные каналы с уровнями 70 дБ, 73 дБ и 72 дБ, но качество связи оставляло желать лучшего.

Спас меня только принудительный выбор другого частотного канала с меньшим уровнем — 80 дБ. Однако при ограниченном частотном ресурсе даже частотное перепланирование сети выручает далеко не всегда.

Тем не менее, если в вашем телефоне отсутствует Netmonitor, можно использовать внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности. Остается только сделать правильный выбор.

Выбор антенны

Как уже говорилось, увеличить дальность и качество связи позволяют именно внешние антенны. Для телефонов в основном используются внешние штыревые и логопериодические антенны, а также антенны типа волновой канал.

Повторим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM 900 практически не выпускаются.

Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM 900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.

Простая автомобильная магнитная антенна имеет усиление 1 — 3 дБ (1 — 2 кубика по шкале телефона), волновой канал — 7 — 15 дБ (в зависимости от количества элементов, качества сборки и настройки антенны), что составляет уже 2 — 3 кубика по шкале, а логопериодическая антенна — 7 — 12 дБ.

Автомобильная антенна представляет собой вертикальный штырь в 3/4, 1/2 или 5/8 длины волны. Даже простая автомобильная антенна, поднятая повыше, может поправить ситуацию с неуверенной связью.

Дело в том, что при разговоре по телефону около 10 — 20% энергии поглощается телом пользователя, поэтому, поднимая штыревую антенну вверх, вы уменьшаете влияние на нее окружающих предметов. Я сам наблюдал, как самодельные, полуволновые и вертикальные диполя, поднятые на 5 м, решали проблему связи. Поясним, как такой диполь изготавливается.

Рис. 1. Вертикальный диполь

Зачищаем c одного конца белый телевизионный кабель RG6U. Получаем центральный проводник и оплетку кабеля. К центральному проводнику припаиваем медный провод любой толщины длиной около 8,2 см (для диапазона 900 МГц) и крепим его вертикально вверх. К оплетке припаиваем второй кусок провода такой же длины и крепим его вертикально вниз (рис. 1).

Получаем нечто похожее на букву «Т», положенную набок. (В телевидении используется горизонтальная поляризация, а в GSM — вертикальная, поэтому требуется именно такой диполь.) Другой конец кабеля подключаем через переходник к телефону. Будьте внимательны и не замкните центральную жилу с оплеткой, иначе телефон может сгореть.

Ну вот, за 5 минут мы соорудили примитивную антенну, не уступающую по параметрам китайским автомобильным.

Приведу историю из жизни. Приехав прошлым летом на отдых в Крым, я обнаружил, что на базе обещанного оператором уверенного покрытия нет. Это означало, что я пропущу очень важный звонок.

Еще 10 минут ушло на то, чтобы отыскать у соседей 5-метровый кусок телевизионного кабеля.

Nokia 7110 имеет механический коммутатор для внешней антенны, поэтому я просто воткнул центральный проводник кабеля прямо в разъем телефона, а оплетку кабеля соединил с металлическим ободком внешнего разъема телефона. Укрепил антенну на крыше домика и уже через 10 минут на радость семье и на зависть соседям свободно общался по телефону.

Как говорится, вернемся к нашим баранам. Сначала воспользуемся автомобильной штыревой антенной ($5 — 10).

В крайнем случае, сигнал должен остаться прежним. Если при подключении антенны сигнал уменьшится на 5 дБ и больше, лучше отказаться от покупки. Хочу заметить, что хорошая фирменная автомобильная антенна стоит от $40 и выше.

Впрочем, и среди азиатских 10-долларовых изделий иногда встречаются неплохие вещицы.

Установленная на крышу вашего «домика в деревне», автомобильная антенна способна решить проблему со связью. Если усиления автомобильной антенны не хватает, можно обратиться к другим — например, к распространенной направленной антенне — волновому каналу. Он выглядит, как обычная телевизионная антенна, установленная на крыше дома.

Добиться линейной или близкой к линейной характеристики в таком широком диапазоне затруднительно. Поэтому желательно изготавливать волновой канал в зависимости от частоты оператора и конкретного места и в зависимости от ситуации сдвигать резонанс к частоте восходящего или нисходящего направлений.

Для большей широкополосности следует использовать только петлевой вибратор, согласовывая его с кабелем — например, с симметрирующей петлей; также следует ограничиться небольшим количеством элементов, скажем, 3 — 12, так как если их будет больше, настроить антенну без оборудования будет трудно, кроме того, рабочий диапазон антенны сужается.

Мне приходилось иметь дело с множеством волновых каналов, изготовленных кустарно.

Констатирую: в большинстве антенн коэффициент усиления составлял менее 7 дБ, некоторые имели резонанс на частотах 700 — 800 МГц вместо GSM-диапазона и коэффициент стоячей волны больше 3 (при передаче это может легко вывести из строя выходной каскад телефона). Профессионально изготовленные и настроенные самодельные антенны встречались редко.

Теперь на очереди — логопериодические антенны (их тоже можно отыскать на радиорынке). По сравнению с волновым каналом они имеют более широкий рабочий диапазон. Поэтому такие антенны менее критичны к точности изготовления и настройки. Реальный коэффициент усиления здесь достигает 10 — 14 дБ.

Теоретически при необходимости можно соединить 2 волновых канала, один — настроенный на частоту приема, другой — на частоту передачи, но это уже слишком сложная система.

Кабель и антенные переходники

В диапазоне 900 МГц вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Отечественные телевизионные коаксиальные кабели можно использовать только ограниченно (затухание более 30 дБ на 100 м слишком велико). Из доступных импортных образцов подойдет RG6 — коаксиальный кабель с двойной оплеткой.

Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 20 — 24 дБ на 100 м (проверял экспериментально). Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно включают в себя кабель RG59 с затуханием 28 дБ на 100 м.

Антенна типа волновой канал с коэффициентом усиления 12 дБ и 10 м кабеля RG6U дают общее усиление 9,6 дБ, а при 20 м — 7 дБ.

Кроме того, для каждого типа телефона существует так называемый антенный переходник (около $5), он подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого находится специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой — стандартный ВЧ-разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1 дБ. Покупая антенный переходник, убедитесь в его дееспособности. При включении переходника в телефон встроенная в телефон антенна отключается и выходной каскад переключается на переходник. Иными словами, если вы просто подключаете переходник к телефону, сигнал на шкале телефона должен немного упасть. Потом вы подключаете внешнюю антенну к переходнику, и сигнал увеличивается. Если все идет именно так, значит, переходник работает.

Настройка антенны на местности

Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран.

Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor.

В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть приемный уровень 6 — 8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера частот, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др.

(Описание многих сервисных меню см. на: 3ton.com/gsm.) Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала.

Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально.

При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него.

Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится.

Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет.

Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона 850 — 950 МГц (рис. 2). Размеры взяты с сайта atnn.ru. Программу для расчета антенны-волновой канал опять-таки можно найти на: 3ton.com/gsm.

Номер элемента	Общая длина вибраторов (мм)	Расстояние от предыдущего элемента (мм)	Расстояние от конца бума (мм)
5	176	0	44
4	141	51	95
3	113	40	135
2	60	32	168
1	72	26	194

Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дБ, волновое сопротивление — 60 Ом.

Рис. 2. Логопериодическая антенна

Источник: /cxem.net/sotov/sotov10.php

Самодельная патч-антенна GSM 900 для пассивного ретранслятора

 Положение было
безвыходным. Однообразный строевой сосновый лес колоннадой кружился вокруг
меня. Через два часа я опять оказался на том же месте, где был раньше.
Заблудился, запаниковал. Сотовая связь не работала. Решил найти место повыше в
надежде поймать сигнал сотовой связи.

 Рванул
на просвет и выбежал на полянку с одинокой сосной. На дереве кормушка для птиц
и заваренный в пластик листок с текстом: «Чтобы позвонить, положите телефон в
домик кнопками вверх. Включите громкую связь или подключите гарнитуру».

Далее
были расписаны телефоны лесничества, полиции, администрации…

 Когда я уже вносил
мобильник в домик-кормушку, то заметил, что на телефоне, рядом с символом,
обозначающим антенну, вспыхнули ромбики уровня сигнала сотовой связи. Оживший
телефон освежил рассудок, и домиком оказалась антенна, защищенная крышей от
дождя и снега, а идущий от неё вверх коаксиальный кабель на высоте 5 метров
соединялся с другой направленной антенной. Самодельный ретранслятор GSM сигнала, как я сразу не
догадался. Ему не нужно никакого источника питания и усилителя, поэтому он
называется пассивным. В самом мобильном телефоне нет необходимости искать
высокочастотный разъём для подключения внешней антенны, так как его встроенная
антенна дополняет конструкцию антенны ретранслятора.

 Максимальная
дальность связи на этой частоте в условиях прямой видимости, когда холмы, дома
и деревья не загораживают трассу между антеннами, достигает 35 километров.

 — Нашёлся! Тут уже всех на ноги поставили.
«Урочище чёрта», оттуда без помощи не выбраться, болота кругом, трясина. Стойте
на месте, никуда не ходите, через 1,5 часа Муся приведёт меня туда. Муся — это
лошадь моя, она знает, как туда добраться.

У меня было уйма времени, чтобы изучить устройство
пассивного ретранслятора.

                                                                  Стандарт GSM 900.

 Антенна должна
работать как на приём, так и передачу, поэтому её диапазон составляет от 890
(880) до 960 МГц, где в диапазоне 890 – 915 МГц обеспечивается передача от
сотового телефона до базовой станции, а в пределах 935 – 960 МГц идёт передача
сигнала от базовой станции до телефона.

                                                             
Вот конструкция антенны.

фото 1.

                                                      Направленная GSM 900 патч-антенна.

Подвесная пластинчатая патч-антенна является аналогом
микрополосковой антенны. Её достоинство маленькие габариты и простота в изготовлении.

Это две пластинки и L- вибратор.  Элементы
антенны могут быть  выполнены из меди,
латуни, алюминия.

 Пластина большего
размера – рефлектор, он отражает радиоволны. С рефлектором соединяется оплётка
коаксиального кабеля. Для удобства соединения коаксиального кабеля, распайки и
крепления L-образного
вибратора я использовал высокочастотный разъём типа SMA. Если кабель крепить без разъёма, то
отверстие сверлить не надо, но необходимо предусмотреть диэлектрическое
крепление L-вибратора.

Рис. 1. Рефлектор.

 Тонкая пластинка –
активный L-образный вибратор,
он соединён с центральной жилой коаксиального кабеля. Я распаял его на разъём и
использовал дополнительное крепление его по центру с помощью изолятора.

Рис. 2.  Эскиз L-вибратора.

Фото 3.  L-вибратор и его крепление.

 Плоская пластина меньшего размера по аналогии с антенной
«волновой канал» называется директором, и ни с чем электрически не соединяется,
а крепится на диэлектрических опорах — стойках.

Рис. 3. Директор.

 Опорные стойки могут быть выполнены из пластика, пенопласта,
дерева.

 Покупные (заводские)
антенны на эту частоту имеют волновое сопротивление 50 Ом, соответственно
комплектуются кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.

Так, для самодельного
пассивного ретранслятора тоже целесообразно придерживаться волнового
сопротивления 50 Ом, что связано с меньшими потерями по сравнению с 75 Ом-ным
стандартом.

Рис . 4. Эскиз сборки антенны. 1 — вибратор. 2 — Разъём SMA. 3 — рефлектор. 4 — директор.

                                                                  Параметры.

 В сравнении с усилением
четвертьволнового штыря, сделанная антенна обеспечила усиление на 5 дБ больше.

На центральной частоте КСВ = 1,2. По краям диапазона КСВ = 1,5

                                 Антенна
в качестве пассивного ретранслятора.

 Такую антенну удобно использовать
как подставку для мобильного телефона при устройстве пассивного ретранслятора,
в котором сотовый телефон с его встроенной антенной будет директором.

  Напомню, что ретранслятор состоит из двух
антенн, соединённых коаксиальным кабелем. Одна антенна приподнята над землёй и
направлена на базовую станцию, а вторая антенна находится в непосредственной
близости мобильного телефона. У нижней настольной антенны, директор я сделал из
пластика, не меняя высоты его крепления, а на постамент положил телефон.

Рис. 5. Эскиз пассивного ретранслятора. 1 — направленная антенна. 2 — коаксиальный кабель. 3 — мобильный телефон. 4 — патч-антенна. 5 — подставка, полка, поверхность стола.

 Когда я проделал
такой опыт за городом, то мобильник к одной риске уровня добавил четыре.
Вдобавок пришла SMS-ка,
что я выехал из домашнего региона. Обычно такие сообщения приходят после 15 км
пути от места испытания, которое находится на границе двух областей. В этом
случае  телефон уверенно принял сигналы
базовой станции из соседнего региона.

 В качестве
направленной антенны использовалась заводская антенна «Радант 911».

Фото 4.  Направленная антенна «Радант 911».

 Диапазон частот 890 – 960 МГц, входное
сопротивление 50 Ом, ширина диаграммы 45 градусов, вертикальная поляризация,
коэффициент усиления 11 dBi.
 Она была подвешена под крышей беседки,
на высоте трёх метров от земли. Двухметровым 50 Ом кабелем соединялась с патч-антенной
на столе. В патч-антенне вместо директора на пластиковом постаменте находился
мобильный телефон.

Фото 5. Телефон на диэлектрическом постаменте.

 В своём опыте с ретранслятором я умышлено предусматриваю
дополнительные потери, устанавливая антенну под крышей беседки (1 см дерева,
плюс мягкая кровля), чтобы убедиться в работоспособности пассивного
ретранслятора.

Источник: /dedclub.blogspot.com/2018/06/gsm-900.html

GSM репитер своими руками

Усилитель сигнала мобильной связи решает проблему телефонных звонков и интернета на даче, в гараже, а так же в других труднодоступных зонах. Это вспомогательное оборудование стоит недёшево. Проблему решит gsm репитер, изготовленный своими руками, который вполне заменит не самый мощный покупной ретранслятор.

Содержание

• 1 Тип конструкции
• 2 Антенны своими руками
• 3 Самодельный усилитель

Тип конструкции

Ретранслятор бывает пассивным и активным. Первый не требует подключения питания и представляет собой антенну, способную самостоятельно функционировать на небольшой площади. Он же используется в качестве части системы с усилителем, подключаемым к электросети.

Пассивный репитер LTE или GSM стандарта ловит слабейшие сигналы соответствующих частотных диапазонов и передаёт их устройствам. Это простейший вариант для самостоятельного изготовления из подручных предметов и материалов. Минус заключается в отсутствии усиления и стабилизации мобильной связи.

GSM репитер сотовой связи, изготовленный своими руками, функционирует без подсоединения к гаджету.

Схема усилителя сотового сигнала включает в себя:

1. делитель мощности или разветвитель провода (если необходимо несколько точек для усиления сигнала);
2. разъёмы подключения питания;
3. коаксиальный кабель для подключения антенны .

Система позволяет улучшить качество за счёт применения нескольких антенн. Также в продаже имеются пассивные усилители, подключаются прямо к телефону кабелем. Кроме высокой цены сам факт наличия проводов стесняет свободу перемещения при звонках, а качество связи становится хуже с каждым дополнительным метром провода.

GSM репитер своими руками видео:

Антенны своими руками

Чтобы смастерить свой пассивный ретранслятор подойдёт обычная проволока или даже жестяная банка. Из первой можно сделать антенну из колец или в виде двойного ромба.

Антенна или репитер gsm сигнала из проволоки.

Из одного кольца: размеры определяются требуемой частотой, для примера возьмём F=900 МГц. Диаметр считается по формуле (300/F)/3,14, то есть (300/900)/3,14=0,106м. Этот виток и является антенной.

Из двух колец соединённых между собой: от первого варианта отличаются двумя витками проволоки вместо одного, конструкция выполняется из одного отрезка. Закрепляем их напротив друг друга. Расстояние рассчитываем по формуле (300/F)/4, для рассматриваемого случая это составляет (300/900)/4=0,08м. Приведена та же частота, диаметры считаются аналогично.

GSM антенна из двух колец

Ромбовидный усилитель: Проволока сгибается в квадратную форму, затем два противоположных угла загибаются друг к другу и скрепляются. Для наглядности схема gsm репитера:

Схема ромбовидного GSM усилителя

Варианты с первого по третий расположены в порядке возрастания усиления сигнала. Они же могут эксплуатироваться как самостоятельные репитеры сотовой связи. Одна антенна устанавливается как внешняя, другая — как внутренняя.

Самодельный усилитель

Для устройства активного усилителя придётся организовать целую установку. Сбор всех элементов в одно целое, наглядно демонстрирует схема репитера сотовой связи для изготовления своими руками:

Схема усилителя сотового сигнала

Полноценный самодельный gsm репитер потребует кроме антенны: кабель, крепёж (для монтажа), отрезок длиной 20 см трубы полимерной или пластиковую банку (в качестве соединительного блока), лист пластика, экран (отражающий материал), 2 соломинки.

Как сделать gsm репитер своими руками:

1. соорудить ромбовидную антенну по вышеописанной инструкции;
2. на отрезке трубы выполнить четыре надреза около 3 см в длину. Полученный соединительный блок надевается на загнутые внутрь углы антенны;
3. если применяется банка, то сделать три отверстия в дне — центральная для двух соломинок, две крайние для саморезов;
4. к двум загнутым углам прикрепить по одному проводу. Достать провода, например, взяв отрезок кабеля и сняв с него изоляционную плёнку;
5. на подсоединённые контакты надеть соломинки, загнать и продеть в среднее отверстие банки;
6. ко дну соединительного блока прикрепить лист отражающего материала;
7. блок прикрепить саморезами к деревянной доске или столбику для удобства установки;
8. взять коаксиальный кабель, снять участок изоляции так, чтобы оголить концы провода. Подключить их к соединительному блоку;
9. полученную конструкцию установить вне помещения;
10. второй конец кабеля подсоединить к пластмассовой пластине.

Усиление сотового сигнала в домашних условиях:

Репитер gsm для мобильного телефона готов. Достаточно поднести гаджет к устройству, чтобы получить хороший сигнал.

Важно помнить, что правильное расположение всех элементов имеет существенное значение. При установке антенны желательно направить её к вышке сотовой связи, для определения положения ближайших вышек можно использовать специальные приложения для смартфонов указывающих направление.

Необходимо принять во внимание и отрицательное влияние на работу репитера длинного кабеля. При соблюдении условий действие некоторых усилителей распространяется не только непосредственно рядом с ними, но и в радиусе нескольких метров.

Источник: /reckey.ru/besprovodnoe/gsm-repiter-svoimi-rukami/

Антенна для телефона своими руками

Для практического изготовления можно взять на первый раз семиэлементную антенну волновой канал. Не стоит гнаться за «граблями» из десятков элементов. Уже девятиэлементная антенна требует настройки по приборам, так как, будучи ненастроенной работает хуже семиэлементной.

Антенна Уда-Яги – волновой канал

Антенна Яги так названа в честь Хидэцуго Яги, японского инженера, впервые опубликовавшего ее описание. Разработчиком антенны был Синтаро Уда, тоже японец и коллега Яги. Советским специалистам и радиолюбителям эта антенна известна под названием «волновой канал».

Она очень широко использовалась в качестве коллективной антенны для приема телевидения на всех каналах (двумя антеннами). Для диапазонов сотовой связи эта антенна отличается особым удобством: все ее размеры очень небольшие, материалов при изготовлении уйдет немного.

Ниже показано ее устройство.

Антенна состоит из нескольких параллельных вибраторов, лежащих в одной плоскости. Каждый вибратор изготовлен из металлической трубки диаметром 8 мм.

На рисунке есть шкала для точной расстановки вибраторов на несущей стреле. Вибратор с координатой 0 называется рефлектором. За ним следует активный полуволновый вибратор.

Следующие за активным вибратором элементы называются директорами (направляющими вибраторами).

Длина всех вибраторов и расстояния между ними должны выдерживаться с большой точностью, ведь цель антенны – выловить максимум мощности без потерь в условиях слабого сигнала. Из-за малой длины волны размеры всех активных элементов тоже становятся малыми.

Диаметр трубок также выбран не случайно, от него зависит полоса пропускания антенны, а она достаточно велика для заданного диапазона. Антенну можно было бы «заточить» под одного определенного оператора: МТС, Мегафон и др.

, так как они делят между собой частоты, и взять трубки меньшей толщины, но в таком случае антенна становится менее универсальной.

Элементы антенны можно крепить как на металлической стреле, так и на диэлектрической. Приведенный выше вариант был рассчитан для квадратной стрелы из алюминиевого профиля сечением 15×15 мм. Если взять неметаллическую стрелу, например, сосновую рейку, то размеры и расстояния будут прежними, и возможно, антенну будет проще изготовить. Нужно только хорошо покрыть лаком деревянную часть.

Волновые сопротивления полуволнового вибратора и коаксиального кабеля довольно близки друг к другу. Но проблема состоит в несимметричности самого кабеля – центральная часть и коаксиальный цилиндр (оплетка) неодинаковы.

Выход может быть в использовании микрополосковых линий. Их можно вытравить на печатной плате.

Недостатком печатных линий является необходимость точно знать диэлектрическую проницаемость изоляции платы на рабочей частоте и очень точное соблюдение ширины дорожек.

К счастью, теперь каждый имеет возможность создать или распечатать точнейшие графические документы и сделать из них трафарет. Раньше это было доступно только в НИИ или на крупных заводах.

Ниже показан чертеж симметрирующего устройства для нашей антенны:

Размеры указаны в миллиметрах. Материал платы: фольгированный стеклотекстолит СТЭФ российского производства, толщина 1.5 мм, толщина меди 50 мкм. Металлизация с обратной стороны не удаляется, можно вытравить только участок, расположенный под трубками вибратора.

Трубки крепятся к плате, но так, чтобы их не замыкало ни с чем. Со стороны согласующего устройства вибраторы (берутся медные трубки) припаиваются проводниками к луженым участкам дорожек.

Кабель припаивают центральной жилой к отводу справа (его длина 5–10 мм), а оплетку кабеля припаивают к фольге с обратной стороны.

Правильно собранная антенна дает усиление не меньше 15 dBi. Кстати, и о том, что это такое. Децибел – это логарифмическая величина, десятичный логарифм десятой степени отношения каких-либо величин. Такими единицами пользуются в акустике и радиотехнике, где имеют дело с огромными динамическими диапазонами сигналов.

Каждые 3 децибела означают удвоение мощности сигнала. Например, 6 dB – это уже 4 раза, 9 dB – 8 раз.

Каждые 6 dB антенны «приближают» приемник и передатчик друг к другу в два раза (поток мощности распределяется по площади, так что тут соблюдается обратная пропорциональность квадрату).

В децибелах измеряют и затухание в кабелях. Например, для диапазона 2–3 ГГц затухание составляет -0.5 dB на погонный метр практически любого кабеля.

Если, допустим, фактическое расстояние до нее 20 км, то с антенной (электрически) будет всего 5 км. На таком расстоянии модему не потребовалось бы никакой антенны, кроме внутренней.

Для нашей антенны нужно брать кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и полиэтиленовой полувоздушной изоляцией. Любую марку кабеля с такими параметрами. Антенну нужно расположить стрелой в направлении сотовой вышки и вибраторы расположить вертикально.

Зеркальная антенна – рефлектор

Еще один, очень неплохой способ забыть о том, как усилить сигнал, состоит в использовании рефлектора. Облучателем служит антенна самого модема. Размер рефлектора примерно 150х200 мм (здесь большая точность не нужна), а модем должен отстоять от рефлектора на расстояние в четверть волны. Здесь нужно немного поэкспериментировать, но в любом случае это расстояние лежит в пределах 30–40 мм.

Рефлектор делается из жести, тонкого алюминия, даже из фольги для мяса, наклеенной на картон, с сгибается приблизительно по форме параболоида, так, чтобы фокус был в точке расположения модема. Такая антенна дает усиление около 10–12 dB (реально 9–10). Между прочим, эта копеечная самоделка, ее полный аналог, ну, разве что красиво сделанный, продавался в магазинах за 900–1000 рублей!

Недостатком в случае такой антенны будет невозможность выставлять ее на улице – модем и сим-карта не рассчитаны на дожди и морозы. Лучшее место установки – возле окна, в направлении сотовой вышки. Величину сигнала можно оценить по «палкам» на индикаторе сигнала в программе для работы с модемом.

Таких тестов нужно сделать примерно три или больше, чтобы оценить способность антенны усиливать сигнал.

Защита от грозы

Напоследок об очень важной теме. Мобильные устройства носят в кармане и вопрос грозозащиты для них равносилен грозозащите для самого владельца. Нормальный человек не пойдет на высокое место в грозу, ни с телефоном, ни без него.

Однако нормальная антенна – это совсем другое дело. При уличной установке ей грозит много чего: от прямого попадания молнии, до коронного разряда.

В обеих случаях, аппаратура, подключенная к такой антенне, гарантированно отправляется в ремонт и – во многих случаях, – вообще, на свалку.

Даже безобидное зеркало, описанное в предыдущем разделе, совсем не подключенное к модему никакими проводами, способно его вывести в грозу из строя.

При разрядах молний возникают радиоволны с очень широким спектром частот, и случайно такой спектр может содержать приличную мощность, сосредоточенную как раз в диапазоне частот антенны модема. Полупроводниковые элементы СВЧ в модеме могут легко выйти из строя.

К сожалению, гражданская потребительская техника не защищена от грозы так, как защищено радиотехническое и электронное оборудование для научных или военных целей.

СОВЕТ! В случае грозы, отключайте все антенны, работающие с вашими устройствами, и удаляйте модемы, облучаемые рефлекторами. Это сбережет вам немало денег на покупку нового оборудования и снизит риск пропажи данных, что может быть дороже любых денег.

Источник: /electriktop.ru/baza-znaniy/antenna-dlya-telefona-svoimi-rukami.html

Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Мы живем на краю маленькой деревни. Столкнувшись с необходимостью интернета дома, стали изучать, что в этом смысле предлагает современная инфраструктура. Оказалось, что самым доступным и простым способом подключиться к всемирной паутине, является GSM модем, недорогие варианты которого, частенько обзывают USB-свистком.

Такой модем недорого стоит, широко распространён и неплохо работает, но, только в зоне уверенного приёма сигнала, базовой станции сети сотовой связи. В городе – будьте любезны, а вне его, сильно зависит от того насколько развита мобильная сеть. Часто для модема требуется хорошая внешняя антенна поднятая на некоторую высоту.

Модели устройств с разъемами для подключения внешней антенны, считаются неким, профессиональным связным устройством и стоят раз в десять дороже. Для работы понадобится минимальный набор радиомонтажного и слесарного инструмента, толика терпения. Для работы с мелочью очень полезны специальный козырёк с увеличительными стеклами или лампа с ними же. Позаботьтесь о хорошем освещении.

Однако и в простом «USB свистке» внутри корпуса есть технологический разъем для антенны и можно задействовать его. В некоторых модемах есть доступ к антенному разъему, в некоторых нет, в последнем случае придется дорабатывать пластиковый корпус, соответственно аннулируется гарантия устройства.

Тонкие же кабели обладают повышенными потерями на ВЧ и не следует применять их для всего фидера. В принципе, существуют переходники – разъем модема — 15…20см тонкого кабеля – разъем побольше для подключения снижения хорошим кабелем внешней антенны.

Такой переходник позволяет решить проблему механической нагрузки на слабый разъем, но мы оказываемся привязаны к специфическому разъему на выходе переходника, что в случае самодельной антенны неразумно, к тому же, в продаже такие переходники встречаются крайне редко. Стоит помнить и о том, что каждый дополнительный разъем, даже каждая пайка на кабеле, вносит затухание на ВЧ.

Мой вариант соединения – в магазине подобрался довольно гибкий телевизионный кабель – без экрана из фольги, центральная жила медная (хорошо паяется) и многожильная (гибкая). Подключение выглядело вот так. К центральной жиле припаян отрезок медного толстого луженого провода (ножка резистора). Толщина его такова, что он плотно заходит в гнездо. Место разделки изолировано термотрубкой.

Штырек вставлен до упора в разъем и скрученная и луженная оплетка кабеля припаяна к «земле» антенного гнезда. Место пайки изолировано, а главное – тонкое место на кабеле усилено несколькими слоями термотрубки. Теперь остается примерить и при необходимости подпилить пластиковый корпус, чтоб закрывался как положено, с нашей доработкой. Обращаться придется осторожно. Все, модем подключен.

Переходим к расчету и изготовлению антенны. Тип антенны, выбран «логопериодическая», принятая зарубежная аббревиатура – LPA-антенна. Ее особенности – высокий коэффициент усиления и весьма узкая (острая) диаграмма направленности. Кроме того, при достаточно аккуратном изготовлении, антенна не потребует настройки, которую невозможно осуществить без специализированных ВЧ измерительных приборов.

Рассчитать нашу антенну можно в одном из сетевых сервисов, найдя его по ключевым словам, либо в специальной программе, например Logo_Periodic_Calculate ее можно найти здесь. Подготавливаем необходимые материалы и инструменты.

На первом этапе нам необходимо вырезать две полоски из одностороннего фольгированного стеклотекстолита шириной 10мм, толщиной 1,5-2мм, и длинной — согласно расчетов. Нам также понадобятся обрезки «голого» медного провода диаметром 1,5-2,5мм, который можно извлечь скажем из кабеля для внутренней электропроводки. Ну и соответственно, паяльник, канифоль, линейка и кусачки.

Нарезаем элементы одинакового размера, на 5-10мм больше самого длинного вибратора, ссылаясь на произведенные расчеты. Размечаем расположение элементов антенны на импровизированном «буме». Далее аккуратно припаиваем их, не перегревая подложку, и кусачками доводим до необходимых размеров.

Следует помнить, что мы имеем дело с ВЧ с его скин-эффектом (распространение токов в тонком поверхностном слое), в этом смысле, не следует допускать «холодных паек» и сильно поцарапанных поверхностей. Хороший тон – применение специального флюса с глицерином для получения зеркальной поверхности паек.

Теперь, нужно готовые «бумы» жестко закрепить друг напротив друга на расчетном расстоянии и замкнуть перемычкой задние части. К передним концам подключается коаксиальный кабель – к одному концу центральная жила, ко второму экранирующая оплетка. Моё исполнение антенны – на полипропиленовой трубе.

Пластиковая труба взята несколько большей длинны, для получения удобной диэлектрической «ручки».
Другой ракурс антенны, видны посадочные места половинок бума, подключение кабеля. Рекомендую познакомиться с несколько другой, возможно, более удачной конструкцией антенны.

Готовая антенна для проверки работоспособности была вынесена на улицу и закреплена на конце длинной лестницы проволокой. Из-за неудобства ориентирования, пришлось изготовить поворотный узел. Немного слесарных работ, обрезки нержавеющей стали, сварочные работы.

Поворотный узел вышел несколько громоздким, но в отличии от аналогичного узла спутниковой тарелки позволяет ориентировать антенну значительно более точно. Узел поворота приварен к пластине крепления под углом чуть более 90 градусов (чтоб стекала вода). Во время работы закончились нержавеющие электроды, пришлось использовать обычные – отсюда покрашенные сварочные швы.

На фото выше, узел, отработавший на крыше в разных местах, с разными антеннами, около двух лет и в целом показавший себя надежным и удобным. На фото антенна с USB модемом установлена на фронтоне крыши. Углы поворота позволяют ориентировать антенну на вышку сотовой связи в соседней деревне (~5км). В герметичной коробке рядом с антенной, модем и блок питания модема.

В целом вся схема соединений выглядит так. Проблема длинных USB соединений – в падении напряжения питания на длинных и относительно тонких проводах питания (принцип работы устройства через порт USB – в том числе и питание устройства от самого порта).

Увеличение сечения питающих проводов уже было опробовано при пробных включениях антенны «на лестнице». Соединение и выход в сеть были, но работали не стабильно – периодически обрывались. Для размещения антенны с узлом поворота было выбрано другое место – фронтон крыши дома. Расстояние до него несколько больше и было решено блок питания разместить «наверху» — около модема, убрав возможную причину сбоев. «Длинное» соединение по USB было выполнено из двух нетолстых коаксиальных кабелей (центральные жилы — две линии передачи данных, экраны на общий провод). Что получилось – размещение на фронтоне крыши (доступ с плоской крыши дровника по короткой лестнице) и общая конфигурация оборудования, позволила, в последствии, удобно экспериментировать с разными типами антенн. На тот момент удалось относительно стабильно подключаться к сети GSM (2G), иногда WCDMA (3G). Сама антенна показала себя хорошо. Некоторая кропотливость изготовления (много точных размеров), окупается отсутствием настройки и большим усилением. Антенна к тому же имеет низкую парусность и мало привлекательна для птиц. Забегая вперед. Причиной нестабильной работы модема, все же оказался именно длинный кабель USB, не смотря на благополучие с питанием устройства. Возможно, дело было в типе или даже экземпляре модема, потому как в сети попадаются описания подобных «удлинителей» и большего метража.

Изготовление и испытания еще двух типов антенн, будут описаны отдельно. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

9

Идея

8.2

Описание

8.4

Исполнение

Итоговая оценка: 8.53

Источник: /USamodelkina.ru/9779-samodelnaya-logoperiodicheskaya-antenna-dlya-gsm-modema-izgotovlenie-i-podklyuchenie.html

Антенна для телефона или усилитель сигнала для смартфона

Главная > Антенны > Антенна для телефона или усилитель сигнала для смартфона

Смартфоны и мобильные устройства прочно вошли в нашу жизнь, но даже почти со 100% покрытием часто встречаются места, где эти устройства не радуют своих владельцев качеством принимаемых сообщений.

Владельцы мобильников отмечают низкий уровень сигнала не только в отдаленной от города местности, но и в подвальных помещениях, в мегаполисе с множеством высотных зданий, в машине.

Для изготовления устройства, обеспечивающего качественное сообщение, необходимо понимать, как работает сотовая связь, а также иметь схему устройства и материал, из которого можно собрать внешнюю или внутреннюю дополнительную антенну на смартфон.

Мобильник: основные параметры

Антенна для мобильного устройства нужна при некачественном сигнале приема от ретрансляционной вышки. Это происходит в силу разных обстоятельств.

Рассмотрим перед поиском конструкции дополнительной антенны, как работает сотовая связь.

Современный мобильник − это радиостанция в миниатюре, ее задача − принимать и передавать сообщения на частотах, определенных провайдером (оператором мобильной связи).

Специалисты, рассматривая соотношение передачи сигнала к его приему, определяют станцию BS (базовая станция), а мобильное устройство MS (мобильное устройство), которые работают в диапазоне частот (935,2–959,8 МГц), это базовая станция → мобильный телефон, и в соотношении «прием – передача» (MS) телефон – (BS) станция в диапазоне (890,2–914,8 МГц).

Первые параметры соотношения называются в профессиональной среде «Down Link» − это сигнал от базовой станции на усилитель, а вторые «Up Link» − это сигнал от мобильных устройств, поступающих на наружную антенну.

Оператор мобильной связи всегда делает ограничение приема от базовой станции (BS) на удаление до 35 километров, так как такая конфигурация работы позволяет реализовать восемь каналов для разговора, что принято стандартом на территории РФ в городской черте. Операторы GSM работают с меньшим количеством каналов для разговора, максимально три, но дальность приема сигнала увеличивается до 100 километров, это нестандартная конфигурация и применяется в береговых зонах покрытия.

Выбор наружной антенны

Усилитель сигнала телевизионной антенны

Не каждая антенна для сотового телефона 3g может вам подойти. Есть факторы, которые влияют на качественный прием сигнала, это: географическое положение абонента связи, какой местный рельеф, какие климатические условия, параметры вашего смартфона и антенны.

Использование в качестве внешней антенны автомобильного усилителя приема сигнала или стандартного усилителя предусматривают их размещение на крыше дома или соответственно на крыше авто. Направлять его для приема сигнала рекомендуется в сторону ближайшего ретранслятора, это можно добиться вращением антенны до появления максимального значения приема сигнала.

Выбор направления для внешней антенны

Волновое устройство приема сигнала в своей конструкции имеет: траверс, набор рефлекторов, расположенных перпендикулярно траверсу. Размеры рефлекторов находятся в соотношении с частотой приема, которая имеет прямую пропорцию от длины волны. Этот вид антенн для внешней установки хорошо усиливает сигнал, но требует точности наведения на базовую станцию (BS).

Плоская выносная антенна имеет широкий диапазон направленности, состоит из облучателя, встроенного в рефлектор. Для ее использования достаточно выбрать приблизительное направление в сторону (BS), но усиление сигнала в этой конструкции оценивается как среднее значение.

Штыревой вариант внешней антенны представляет собой стержень, который выполняет функцию облучателя и рефлектора. В этом исполнении антенна имеет круговую направленность, иными словами ее не надо направлять ни в какую сторону.

Важно! Этот вид антенн специалисты не рекомендуют устанавливать, когда смартфону и базе не мешают экранизирующие конструкции. Рекомендуется для установки в местах, где не требуется значительного усиления сигнала от базы.

Штыревой производственный комплект

Подключение смартфона к внешней антенне

Антенна сотовой связи подключается к мобильнику при помощи коаксиального кабеля (RG6) высокочастотным разъемом, так как все смартфоны работают на этих частотах. Эффективность усиления зависит от качества кабеля и разъема.

Когда на мобильном устройстве отсутствует вход для внешней антенны, провод от нее можно подключить к устройству открытого разговора (громкая связь).

Еще проще вопрос решается, обмотав антенный провод вокруг мобильника тремя или четырьмя витками, что лишает комфортности в общении, но достигается при необходимости хороший сигнал.

Как подключить внешнюю антенну

Источник: /elquanta.ru/antenna/telefona-usilitel-signala-smartfona.html