О сайте

Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье. До новых встреч!

среда, 31 августа 2016 г.

Самодельная антенна на диапазон 1,8 – 2,4 ГГц.

  Если вы уже знаете, каким образом с помощью шоколадки можно улучшить работу модема, покиньте эту страницу!
 Эту антенну я сделал, продолжая тему самодельного пассивного ретранслятора для мобильного телефона и интернета. Напомню, что в предыдущей части речь шла о самодельных антеннах на 900 МГц, которые легко можно сделать в полевых условиях, обеспечив, таким образом, уверенную мобильную связь. Статья была бы не полной, если я обошёл бы стороною частоты: 1,8 ГГц – городская мобильная связь, 2,1 ГГц – 3G интернет, 2,4 ГГц -  Wi-Fi модемы.  Ради отписки пришлось схитрить и сделать универсальную антенну на более широкий диапазон. С другой стороны самоделка не только обладает универсальностью, объединяя несколько частот, но и имеет хорошую повторяемость, а, следовательно, возможность самостоятельного изготовления без процесса настройки.
 Дело в том, что конструкции моих самодельных проволочных антенн на указанные в оглавлении частоты требовали тщательного соблюдения геометрических размеров и сильно зависели от материала. Из-за острого резонанса трудно было добиться согласования на нужной частоте, а поэтому вслепую, без настройки  обойтись было нельзя.
 «На этих диапазонах только пластинки будут работать, всё остальное – сплошная бутафория, чтобы собирать деньги», - говорили мне профессионалы, когда я консультировался с ними. Ну что? Пластинки, так пластинки – так я опять вернулся к антенне «Харченко». Я начал делать антенну на 2,1 ГГц, а чтобы точно попасть в диапазон, увеличил ширину рамок при прежнем  диаметре проволочных колец, и, таким образом, получилась достаточно широкополосная антенна, гибрид между щелевой антенной и двойным квадратом.
              Как работает пассивный ретранслятор и что это такое.
 Такое устройство обычно используется в местах, труднодоступных для прохождения радиоволн, связанных с рельефом местности или экранировкой помещения. Эти более высокие частоты распространяются подобно свету и поглощаются листвой деревьев, окнами из стеклопакетов, железобетонными стенами.
 Две одинаковые направленные антенны соединены между собой коаксиальным кабелем – вот и всё устройство пассивного ретранслятора.

Фото 3.
Фото 2.















 Одна антенна выносится из помещения наружу и направляется на базовую станцию (фото 2). На другую антенну (фото 3), находящуюся в помещении, помещают сотовый телефон, смартфон или модем, осуществляя емкостную связь с перечисленными устройствами. За счёт направленных свойств выносной антенны (её усиления) и её более выгодного расположения вне экранированного пространства, совпадения  поляризации с поляризацией антенны базовой станции, - увеличивается усиление в тракте приёма-передачи, а за счёт этого увеличивается скорость и связь становится устойчивой.


                                       Конструкция антенны.

Фото 4. Основные размеры антенны.

 Для изготовления антенны был использован односторонний фольгированный стеклотекстолит толщиной 0,5 мм. Острые края ромбов обрезал, на параметры они не влияют. В качестве рефлектора я использовал алюминиевую фольгу, наклеив её на дно упаковочной коробки с крышкой из органического стекла, на которой точечно зафиксировал клеем «Момент» вибратор. Размер рефлектора 160 Х 80 мм, кстати, он напоминает шоколадку. Это благодаря рефлектору, антенна имеет одностороннюю диаграмму направленности и за счёт этого обладает усилением.
Фото 5. Рефлектор и вибратор.

 Расстояние между рефлектором и вибратором составляет 3,6 см было выбрано исходя из наилучшего КСВ, что обеспечивает хорошее согласование с кабелем. Для быстрого и удобного крепежа стойки сделал из пробок. Вибратор не имеет электрического контакта с рефлектором. Используется 50-омный коаксиальный кабель с минимальным затуханием.
 А если дочитали до этого места, то теперь должны догадаться, что фольга, используемая в шоколадке (фото 1), представляет собой отражатель, то есть рефлектор. Нередко в качестве отражателя используют сковородку, металлическую миску, дуршлаг, рефлектор нагревательного прибора, защитную сетку вентилятора и многое другое. Лучшие результаты получаются со сферическими отражателями за счёт сходимости отражённого поля в одной точке, например с рефлектором от спутниковой тарелки.
                                                 Параметры антенны.
Фото 6.

Диапазон 1,8 – 2,25 ГГц, КСВ менее 1,5
Диапазон 1,7 – 2.6 ГГц, КСВ менее 2
Коэффициент усиления 6 дБ.
Волновое сопротивление 50 Ом.
                                   Тестирование ретранслятора.
Этот процесс я доверил независимому эксперту. Вот его отзыв о работе ретранслятора.
В ходе тестирования при помощи сервиса http://pr-cy.ru/speed_test_internet/ выполнялись измерения параметров скорости Интернет-соединения:
Фото 7.

  • входящая скорость (скорость скачивания) в Мбит/c (больше-лучше);
  • исходящая скорость (скорость закачки) в Мбит/c (больше-лучше);
  • Ping (время отклика интернет-сервера) в мс (меньше-лучше). 
  • В тесте № 3 антенна ретранслятора была дополнительно направлена на базовую станцию
  • Вывод: использование ретранслятора в целом улучшает параметры Интернет-соединения, особенно исходящую скорость и пинг. Наилучший результат достигается при направлении антенны ретранслятора непосредственно на базовую станцию оператора.
P. S.
Я знаю, что это ещё не конец, а только начало. Усиление антенны и скорость можно повысить путём многоэтажного включения антенн, например, сделать выносную антенну комбинацией из 4-х. Этот метод добавит прирост усиления на 6 дБ. Поспешая медленно, начну складывать два этажа, что даст прирост в 3 дБ, а дальше видно будет.
 Я попробовал сделать аппликацию двух антенн из самоклеящейся медной ленты и, несмотря на небрежность в изготовлении, получил чёткий повтор зависимости КСВ от частоты.

Фото 8.
Фото 9.


Фото 10.

27 комментариев:

  1. Ув. В.Ю.,можно ли для этой антенны использовать кабель 75ом?

    ОтветитьУдалить
  2. тесты похожи на флуктуацию скорости от загрузки сети
    я когда тестил рэмовскую антену внешнюю, то четко получал 10 мегабит без и 18-20 с антенной. на серии тестов

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Внешнюю антенну или присоединённую без разъёма посредством емкостной связи, то есть через эфир?

      Удалить
  3. Рэмо стрите, это где модем вставляется в коробочку со скобой охватывающей модем. Кстати, рэмо стрит мини показала результат хуже, на 2-3 мегабита.

    ОтветитьУдалить
  4. а что за лента такая? где приобретается?

    ОтветитьУдалить
  5. Медная фольга (медная лента), тип ЗМ1181 (размер в рулоне 30 х 16.5 - 3м). Используется в строительстве. Руки не поднялись её купить, стоит дорого. Привезли по случаю из Петербурга. Продавалась в хозяйственном магазине. Видел на строительном рынке. Без клейкого слоя обойдётся дешевле. Заказать, купить можно в «Формос ТК» или через «АлиЭкспресс».

    ОтветитьУдалить
  6. RE: На другую антенну (фото 3), находящуюся в помещении, помещают сотовый телефон, смартфон или модем, осуществляя емкостную связь с перечисленными устройствами.

    1. Что имеется в виду под емкостной связью?
    2. В статье про пассивный ретранслятор Вы оперировали черточками ни индикаторе телефона. В этот раз о них не говорите. Количество черточек не прибавилось? Или у этого ретранслятора другое предназначение?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. 1. Под ёмкостной связью понимается передача сигнала не по проводам, а по воздуху. Она так называется, потому что осуществляется подобно конденсатору, пластиной которого с одной стороны является антенна ретранслятора, а другой - антенны перечисленных устройств.
      2. Чёрточки были на сотовом телефоне, за городом, на частоте 900 МГц (это предыдущий пост). В городе телефон принимает на частоте 1800 МГц, и везде показывает полную шкалу. Я не смог найти место, где меня не достали ретрансляторы сотовых операторов, поэтому умолчал про «чёрточки».
      В случае Интернет-соединения уровни сигнала измеряются либо в децибелах (Wi-Fi) , либо оцениваются скоростью Интернет-соединения.

      Удалить
  7. Хорошо, когда у тебя хороший прибор под руками. Но, у основного потребителя его нет. Приближение рефлектора к вибратору уводит частоту. хотя усиление возрастает - пробовал сам. Поэтому не факт, что обычный пользователь "попадёт" именно туда. Советую по пробовать, с начала, с широкополосным диполем: и изготовить проще и попасть в диапазон. Можно купить направленную антенну (Yagi), поставить на крышу, а снизу всё то же широкополосный диполь. Изготовить "логопериодику", тоже не сложно: усиление конечно хуже, но полоса по шире.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Выдержка из текста.
      ... а чтобы точно попасть в диапазон, увеличил ширину рамок при прежнем диаметре проволочных колец, и, таким образом, получилась достаточно широкополосная антенна...

      Удалить
  8. Повторил конструкцию, работает. Кабель у меня 75ом. Длинна кабеля метров 5-6. В гараже связь не работала совсем, железная крыша, сверху лэп. Теперь если на антену положить телефон, то 71 дб показывает, 3g работает прекрасно. Заметил, если телефон расположить перпендикулярно к плоскости антенны,то работает лучше. Это наверно и есть интерполяция. Хотя я в этих делах ноль. Вопрос как ориентировать внешнюю антенну горизонтально или вертикально.

    ОтветитьУдалить
  9. Внешнюю антенну необходимо расположить как на фото 4, горизонтально (восьмёрка лежит), бабочка (вибратор) направлена на вышку ретранслятора. В случае связи с модемом, надо пробовать два положения антенны.

    ОтветитьУдалить
  10. Не знаю, в какой теме написать, попробую вопрос задать тут - вдруг ответите.
    В сети есть много статей о "насадке" на штатную антенну w-fi роутера (2.4 Ггц), являющуюся вибратором. По сути преобразуем антенну в направленную уда-яги, делая из одного штыря 7 путём добавления 1 проволочки сзади и 5 спереди и имеем "усиление" около 12 дби. Но как рассчитать антенну для другого количества элементов и другого радиуса "штырей", я не знаю.
    Не могли бы вы написать статью об увеличении дальности приёма/передачи сигнала wi-fi этим способом? Кроме общедоступной антенны из 7 элементов хотелось бы увидеть модель из 8-9-10 элементов и более компактную, например, из 3.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Хотел бы добавить, что тем же способом пошли конструкторы РЭМО, выпустив насадку "WiFi Ladder"

      Удалить
    2. Антенна «волновой канал» имеет ещё другие названия: директорная, Яги и Уда – Яги, была изобретена в 1926 году. По слухам её расчёт был представлен спустя 20 лет после изобретения.
      Мне известен только простейший пересчёт вибраторов, описанный в следующем посту:
      Самодельная дециметровая антенна волновой канал из металлопласта.
      На усиление антенны сильно влияют только первые 2 – 3 директора, которые ближе всего находятся у вибратора. Влияние остальных можно заметить только по прибору. Большего усиления добиваются путём поэтажного сложения антенн. В этом случае малогабаритную антенну с большим усилением не получить.
      Есть ещё комментарий от 26 марта 2917 года. Вот его фрагмент: »Всем, здравствуйте! Хочу поделиться своим опытом по изготовлению антенн. Уже прошло то время, когда все считали с помощью логарифмической линейки. Скачайте бесплатную программу моделирования антенн MMANA и руководство по её использованию, как только немного разберетесь, я уверен проектирование и усовершенствование антенн вам даже больше понравится, чем их изготовление и только после того, как ваш проект вам понравится, вы её с удовольствием сделаете. С нуля можно не проектировать, в программе есть много готовых антенн, достаточно изменить масштаб под вашу частоту и ваш материал, которым вы располагаете или можете купить».

      Удалить
    3. Именно в этой программе и была рассчитана антенна
      http://electromost.com/Novosti_2/Wi_Fi_1.jpg

      Удалить
    4. Собрал, навесил, покрутил, поплясал с бубном. "Усиление" в пределах статистической погрешности, увы.

      Удалить
    5. "Навесил, покрутил..."
      Одна антенна выносится из помещения наружу и направляется на базовую станцию (фото 2). На другую антенну (фото 3), находящуюся в помещении, помещают сотовый телефон, смартфон или модем, осуществляя емкостную связь с перечисленными устройствами.

      Удалить
  11. То есть, в случае антенны из стеклотекстолита, место соединения кабеля с антенной (плащадка) разрезаем пополам, толщина разреза 1мм достаточно будет?

    ОтветитьУдалить
  12. На фото 4 указана толщина разреза. Он равен 0,5 мм.

    ОтветитьУдалить
  13. «На другую антенну, находящуюся в помещении, помещают сотовый телефон, смартфон или модем, осуществляя емкостную связь с перечисленными устройствами.»

    Связь скорее будет индуктивная, нежели ёмкостная!

    ОтветитьУдалить
  14. http://www.lan23.ru/forum/attachment.php?attachmentid=28188&d=1525672957

    ОтветитьУдалить
  15. Здравствуйте. По результатам тестирования на местности, у меня есть сигнал только на 900 (GSM сети трёх операторов и UMTS на этой же частоте одного оператора) и 800, (LTE одного из операторов, используется LTE band 20) мегагерц. Высокочастотные диапазоны до этого места не добивают, даже если на крышу залезть, горы... Не могу определиться с типом антенн, чтобы перекрыть всю полосу, это получается примерно 790-960 мегагерц. Для внутренней вот эта Ваша конструкция нравится, но как бы её грамотно пересчитать на мои частоты? Сделать хочу из тонкой оцинковки или листовой меди. Я понимаю, что это вроде как антенна Харченко, но она же за счёт ширины рамок такая широкополосная получается... Как её правильно повторить? Помогите советом.
    Ну а насчёт наружной я уж что нибудь придумаю.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте, Трофим. А на этот пост заходили?
      Самодельная патч- антенна SMG 900 для пассивного ретранслятора .
      Да, не советую делать самодельную антенну на эту частоту из оцинковки. Цинк имеет плохую электропроводность, а радиоволны распространяются по поверхности металла.

      Удалить
  16. Да, читаю все Ваши статьи) но подумал, что Харченко сможет больше дать, да и перекрытие мне нужно на 100 мегагерц вниз больше. Так что вот чешу репу по поводу внутренней антенны. А про наружную вообще туман... Кроме Харченко из чего то типа металлопласта или листового металла вырезать (чтоб ширина самой антенны шире получилась для большего перекрытия) в голову не приходит. Если вот например резать из листовой меди, какую конфигурацию выбрать... Ведь я так понимаю даже если вырезать элемент по ширине как диаметр металлопластиковой трубы, то это ведь не будет равноценно трубе, надо будет пересчитывать?
    Там проблема ещё в том, что сигнал 4G на частоте 800 МГц даже на высоте куда хочу антенну засунуть очень слабый. Телефон еле еле цепляется и максимум одну палку показывает.. если ещё выше пытаться антенну зафигачить (ну если не убьюсь), то там длина кабеля больше 20 метров будет, короче сомневаюсь, что заработает. Ведь я же не к модему хочу антенну подключить через разъём, а устроить пассивный ретранслятор, значит на связи между телефоном и внутренней антенной ещё потери будут.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Патч-антенну GSM-900 со средней частоты 920 МГц легко перенести на частоту 800 МГц, увеличив длины пластинок вибратора и директора на 10 мм. Её усиление примерно такое же как у антенны "Харченко". А вот в 20 метрах кабеля всё потеряется.

      Удалить