Меню

Cdma 800 антенна своими руками

Самодельная внешняя антенна для стандарта CDMA2000/EVDO (операторы Intertelecom, PeopleNet)

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.

Читайте также:  Как имитировать дерево своими руками

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:

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:

Читайте также:  Автоматика для пеллетных котлов своими руками

Удачи в изготовлении. Жду вопросов в комментариях.

Источник

Cdma 800 антенна своими руками

В связи с переходом на цифровое телевещание происходит переформатирование частотного распределения ДМВ диапазона. В тоже время бурно развивающиеся сети 4G требуют новых частотных ресурсов и появились уже на дециметровых волнах в диапазонах 8-го или 20-го бэндов, в зависимости от региона. Это требует разработки простых и эффективных антенн на эти диапазоны. Кроме того наличие MIMO стало уже стандартом для 4G сетей и изготовление SISO (не MIMO!) антенны для сети четвертого поколения в данный момент совершенно неактуально. Тот кто прочитал статью «Что такое MIMO» знает, что для поддержки этой технологии нам необходимы две антенны. Однако, если мы используем симметричный патч, как например в популярной конструкции «пушка», то мы можем эти две антенны совместить в одной, тем самым существенно сэкономив на «железе». Это, наряду с другими преимуществами патч-антенн, и определило выбор данной конструкции…

Автор и разработчик конструкции — yurik82. На нашем сайте вы можете найти много его разработок как для 3G/4G, так и для цифрового телевидения. У упомянутой нами выше конструкции «пушка» способ выполнения узла порта питания очень существенно влияет на согласование. Все его делают кардинально по разному. Кто то ставит коннектор. При этом крепеж, наличие гаек и винтов, диаметр центрального пина могут существенно различаться. Монтаж фидера без коннектора тоже пестрит разнообразием вариантов. Все это может привести к непредсказуемому результату. Избавиться от этой проблемы позволяет унификация узла питания. В этой конструкции применены стандартные фланцевые F-разъемы (которые можно купить здесь или здесь ), а вместо круглого штыря применена полоса строго определенной ширины, которая вырезается из активного диска, отгибается и припаивается непосредственно к коннектору. Форма патча выбрана квадратной, как более технологичная в изготовлении. Рефлектор применен рупорный, можно применить и плоский, но рупорный более предпочтителен, об этом ниже.

Входное сопротивление антенны близко к 75 Ом, усиление около 10.5 dBi, КСВ в рабочей полосе не превышает 1.4. Развязка между портами MIMO в среднем по диапазону около 18 dB, подавление заднего и боковых лепестков не хуже 20 dB.

Схема антенны (кликните для увеличения):

На схеме для простоты изображено только дно рупорного рефлектора. Между рефлектором, квадратным патчем и круглым директором вставляются отрезки канализационной трубы диаметром 50 мм. Расстояния Of1 и Of2 — это длины этих распорок или, другими словами, расстояния между поверхностями металлических частей конструкции. Все части конструкции скреплены по центру с помощью болта или отрезка шпильки М6 с гайками под ключ на 10. Патч, директор и рефлектор изготавливаются из оцинковки (или любого другого подходящего материала) толщиной 0,5-1 мм. Полоски линий питания вырезаются из самого патча и отгибаются вниз. По длине обрезаются так, чтобы конец линии был выше на 4 мм от дна рефлектора или примерно на 2 мм выше фланца F-коннектора.

Выкройка рефлектора (кликните для увеличения):

Рефлектор изготавливается из квадратной заготовки размером А х А. Не забываем, что у квадрата равны не только все стороны, но и обе диагонали, иначе вы можете вырезать ромб. Диагонали стоит сразу отметить на заготовке. Для защиты от атмосферных осадков рефлектор закрывается сверху пластиковой крышкой, например из оргстекла. Для крепления этой крышки предусмотрены ушки шириной Е = 1 см . Поэтому, отступив от краев нашей заготовки на 1 см, отмечаем квадрат B х B — это будет раскрыв рупора. Отступив еще на расстояние D, отмечаем квадрат C x C — это будет дно нашего рефлектора. От углов квадрата B х B делам отступы на расстояние G по вертикали и горизонтали. Из полученных точек проводим линии к вершинам квадрата C x C. Получившийся уголок вырезаем до края листа. Можно оставить небольшой лепесток для удобства скрепления углов. Сгибание заготовки в короб производится по линиям отмеченным темно-синим цветом. Должен получиться короб с раскрывом 60°. Точка пересечения диагоналей — центр рефлектора. На расстояниях Н от него по диагоналям сверлятся два отверстия под F-коннекторы, а в самом центре отверстие под скрепляющий болт. Пластиковая крышка квадратная со стороной F + 20 мм. Крепится к ушкам рефлектора небольшими болтиками. Места и количество таких креплений не критично.

Читайте также:  Атрибуты для болельщиков своими руками

Размеры элементов антенны сведены в таблицу:

Размер
[мм]
Диапазон [МГц]
800 900
A 510 460
B 490 440
C 310 280
D 90 80
E 10 10
F 400 360
G 45 40
K 100,6 89,5
H 65,5 59
P 165 148
Dr 150 134
Of1 18 16
Of2 28 25
tS 17 15
tW 11 10
tH 14 12
Характеристики антенны для диапазона 800 МГц

Входной импеданс КСВ Усиление dBi
Диаграмма направленности Отношение излучения вперед/назад dB Развязка между портами MIMO dB
Характеристики антенны для диапазона 900 МГц

Входной импеданс КСВ Усиление dBi
Диаграмма направленности Отношение излучения вперед/назад dB Развязка между портами MIMO dB

В натурных испытаниях антенна показала себя просто изумительно:

  • Прирост силы сигнала по сравнению с телефоном +30 dB;
  • MIMO дало реальное удвоение скорости даунлинка (если вытащить второй кабель скорость падает вдвое);
  • За счет рупора была сильно подавлена более мощная базовая станция с противоположного направления;
Фото антенны и ее отдельных деталей

На последнем пункте стоит остановиться подробнее. Нередки ситуации когда в центре вашего поселения расположена единственная базовая станция, которая загружена под завязку абонентами. При этом интернет у вас не только не имеет скорости 4G (скорее ближе к 2G!), но даже коннектится через раз. В такой ситуации любой может воскликнуть: «За что я плачу такие деньги этому опсосу?». В некоторых случаях решить эту проблему может позволить наша антенна с рупорным рефлектором. Базовые станции LTE-800 и LTE-900 обычно устанавливаются в местах с пониженной плотностью абонентов и покрывают много населенных пунктов. Некоторые базы (особенно вблизи крупного пункта, типа райцентра) более загружены, выдают меньше скорость. База с более слабым сигналом в небольших сёлах может оказаться менее загруженной и выдавать выше скорость. Хотелось бы подключиться к ней, но для этого надо как-то ослабить нежелательный сигнал более мощной БС. В таких ситуациях помехозащищенность антенны (подавление задней полусферы) как правило выгоднее, чем наращивание усиления вперёд. Ведь для того чтобы увеличить усиление вперёд хотя бы на 3 дБ (в 2 раза) размеры антенны надо увеличить как минимум в 2 раза, применяя более сложные технологии фазированных решеток. А на частотах ДМВ такие решетки получаются довольно солидных размеров. В то же время значительное ослабление, не менее чем в 40 раз (на 16 дБ) сигналов задней полусферы позволяет ускорить ваш интернет при сравнительно небольшом увеличении размеров и без усложнения конструкции самой антенны. В принципе можно использовать и плоский рефлектор. Оптимальные его размеры для 8-го бэнда 28х28 см (для 20-го — 31х31 см), минимально возможные — 21х21 см (для 20-го — 24х24 см), но при этом уровень боковых лепестков сильно возрастает. Для защиты от атмосферных осадков в случае плоского рефлектора вам все равно придется искать какой то пластиковый ящик для антенны. А здесь роль такого ящика выполняет сам рефлектор одновременно выполняя свою полезную «электрическую» функцию.

Источник

Adblock
detector