Внутренняя gsm антенна своими руками – Внешняя антенна для сотового телефона стандарта GSM, антенна GSM, антенна AMPS, антенна CDMA, антенна NMT

Важно! Все необходимые соединения должны быть скрыты от влаги во избежание замыкания.

Если нужно отключить кабель, для начала стоит отсоединить репитер от питания.

Температура

Обычная система усиления сигнала способна работать в диапазоне температур от −40° до +50°. Это касается антенны и проводов. Сам репитер должен находиться в отапливаемом помещении. Не рекомендуется его перегревать, устанавливая возле батареи, или охлаждать до низких температур.

Настройка

Первым делом рекомендуется проверить все соединения, а также провести осмотр сетевого фильтра. Потом следует провести регулировку коэффициента усиления, он должен находиться на частоте около 20 дБ. Есть два способа настройки — ручная или автоматическая. Первая осуществляется регулировкой ручки потенциометра и изменения направления антенны, вторая — непосредственно на репитере.

Таким образом, можно без проблем сделать систему усиления и репитер своими руками. Для этого всего лишь требуется приобрести необходимые компоненты, установить оборудование, все подсоединить и настроить. И тогда пользователь получит высокоскоростной Интернет!

vpautinu.com

Самодельный пассивный ретранслятор мобильного телефона и интернета.

 Терпеть не могу ловить рыбу, ибо жалко потерянного времени. Но, тем не менее, я всю неделю готовился к рыбалке. Была поставлена задача ловли  мобильного интернета и дополнительных рисок уровня принимаемого сигнала на экране сотового телефона или смартфона, причём поймать надо в полевых условиях без активных усилителей и батареек. Это можно сделать с помощью пассивного ретранслятора. 

 Такое, наверно,  уже было, что для того, чтобы  чего-нибудь посмотреть в интернете или позвонить по сотовому телефону, чуть ли не на крышу приходилось забираться или наполовину свешиваться из окна, ловя риску на экране сотового телефона или набив SМS-ку подкидывать телефон вверх, или поднимать вместе с флагом на флагштоке.

 Попробуйте для начала сделать простейший пассивный ретранслятор 3G сигнала или сотового телефона.  Две простые направленные антенны из проволочек, коаксиальный кабель, соединяющий их, вот и вся конструкция. С помощью такого простого мобильного устройства, не требующего питания,  можно обеспечить связь в подвале, в металлическом ангаре или гараже, в обесточенном бомбоубежище или в другом месте, куда сигнал сотовой связи не доходит.

  Размер самих антенн будет соответствовать выбранной частоте связи:  для сотового телефона частоты 900 МГц и 1,8 ГГц, для мобильного интернета около 2 ГГц. Для эксперимента я сделал антенну на 900 МГц, но на практике она оказалась также работоспособной  от 1,8 до 2 ГГц. Последующие измерения самодельной антенны показали, что диапазон её отличного согласования практически дотянул до 2,080 ГГц, а иначе я бы не принял сигнал 3G интернета.

Определяем длину волны  в метрах  L м = 300 / 900 МГц = 0,33 м

                               Диаметр витка (кольца) провода  D = L / 3,14 = 0,33 / 3,14 = 0,106 (м)

                                         Расстояние между кольцами S = L / 4 = 0,33 / 4 = 0.08 (м)

Соответственно с ростом частоты — рамки  будут уменьшаться в размерах, потери в коаксиальном кабеле будут увеличиваться. Так же рассчитываться будут антенны на других частотах.

  Так как антенна направленная, то она обладает усилением, в конкретном случае равным 5 дБ. Часть этого усиления потеряется в кабеле.  В кабеле РК 75 – 3. 7-35, длиной 6 метров на частоте 900 МГц у меня потерялось, как потом выяснилось 3 дБ, что, учитывая погрешность, совпадает с техническими характеристиками применяемого  фидера.  Эффективность антенны в свободном пространстве  с ростом высоты лучше. В ней больше наводится напряженность поля и улучшается прямая видимость с базовой станцией, обеспечивая устойчивую связь, так как дома и деревья уже не являются препятствием для радиоволн.

 При необходимости использования нескольких частот потребуется несколько ретрансляторов с разным диаметром колец. Здесь, как и при ловле рыбы, нужна всякая наживка, поэтому я и подготавливал снасти как заядлый рыболов, загибая проволочки, словно крючки на разный диаметр. Всё будет зависеть от условий. Посмотрим, что удастся поймать.

  Осталось только попробовать. Вот и место ловли, старая беседка. Удилище из чудом сохранившейся  укороченной антенной мачты, которая спасла меня, когда я летел с крыши, а поэтому на дерево я точно не полезу, в моём возрасте кости плохо срастаются. Шест удлинил пластмассовыми трубками, в которых обычно прокладывают слаботочные провода. В ход пошёл даже деревянный штапик, ведь сама антенна весит мало. Поворачивая удочку, ориентирую кольца в сторону ближайшего городка, временно превращаясь в охотника на лис.  Рядом с кольцами антенны, которая внизу, кладу мобильный телефон.

 К вечеру желающих проверить свои мобильники и смартфоны становится всё больше. Вот ожил планшетник, медленно загружаясь, показывая отдельные картинки телевизионных программ. Смартфон стал перелистывать  странички ДЕД КЛУБА ….  От ретранслятора отошли на несколько метров, но странички интернета продолжают перелистываться.

 — А может это розыгрыш, возможно 3G  уже везде работает?

Я,  обидевшись, заваливаю свою удочку на землю. По недовольным лицам видно, что всё зависло, чёрточки и символы слетели с дисплеев.

 Терпеть не могу рыбалку, столько свободного времени пропадает  зря!

Продолжение.

Самодельная патч-антенна GSM 900 для пассивного ретранслятора

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

                                                                                            Место испытания.

                                                            Владимирская область, в 3-х км от Подмосковья.

Картинки к комментариям.

dedclub.blogspot.com

Антенна GSM своими руками | Техника и Программы

   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. А как было бы замечательно выехать на

рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром!

   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. А
по
мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны
фазы 2
имеют примерно одинаковую мощность.

   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 сигнал, хоть и очень
слабый, был все же пойман,
наберите любой городской номер – для проверки. Если при разговоре
слышимость
нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи,
значит,
энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать
стандартную
антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и
передачи. 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. К
сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM 900 в России,
ограничен,
из-за чего в зоне неуверенного приема часто “видны” частоты от разных
базовых
станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. 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.

   В СНГ и Восточной Европе
направленные антенны
изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть не- большие
заводики в
Чехии, Польше и Прибалтике. 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. Уверенный сигнал
обнаружился на
крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не
вдохновила. За 5
минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал
алюминиевый).
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).

   Здесь главное – не нарваться
на слишком скверное качество.
Имея Netmonitor, проверить антенну гораздо легче. При подключенной к
телефону
автомобильной антенне уровень сигнала должен увеличиться на 1 – 3 дБ
(например,
с -60 дБ до -57 дБ). 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.

   Волновой канал позволяет
получить реальное усиление до 7 –
15 дБ с оптимальной диаграммой направленности. Но у него есть недостаток
–
узкополосность. Разница между частотой приема и частотой передачи в GSM
900
составляет 45 МГц, а весь рабочий диапазон – 890 – 960 МГц (полоса в 70
МГц).
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

   Волновой канал позволяет
получить реальное усиление до 7 –
15 дБ с оптимальной диаграммой направленности. Но у него есть недостаток
–
узкополосность. Разница между частотой приема и частотой передачи в GSM
900
составляет 45 МГц, а весь рабочий диапазон – 890 – 960 МГц (полоса в 70
МГц).
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 коэффициентign=”justify”>   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.

   На большинстве телефонов
есть разъем для внешней антенны.
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 фун�большим 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 коэффициенткцию 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:
www.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.

   Нежелательно использовать
кабель между антенной и
телефоном длиной более 30 м: в этом случаи практически весь сигнал
теряется в
кабеле.

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

   Мне приходилось иметь дело с
множеством волновых каналов,
изготовленных кустарно. Констатирую: в большинстве антенн коэффициентr>

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

Рис. 2. Логопериодическая антенна

nauchebe.net

Усиленная антенна для телефона

Как я ее делал я сейчас расскажу.

И так, для создания антенны нам понадобится:
• Антенна от старого приёмника
• Кусок тоненького провода
• Отвертка
• Маленькая шайбочка
• Паяльник и паяльные принадлежности

Хотелось бы начать с того что сеть не ловит, ни одной палочки=(

Берем нашу антенну и разбираем ее у основания.

ВАЖНО! перед тем как паять шайбочку необходимо зачистить и залудить.

И вот, вся конструкция в сборе

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

usamodelkina.ru

Антенна GSM своими руками.

Подробности

Категория: Радиосвязь

   В последнее время 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. А как было бы замечательно выехать на рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром!
   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:
Местоположение BS и MS и рельеф местности.
Мощность и чувствительность MS.
Мощность и чувствительность BS.
Используемые на MS и BS антенны.
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. А по мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны фазы 2 имеют примерно одинаковую мощность.
   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 сигнал, хоть и очень слабый, был все же пойман, наберите любой городской номер — для проверки. Если при разговоре слышимость нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи, значит, энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать стандартную антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и передачи. 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. К сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM 900 в России, ограничен, из-за чего в зоне неуверенного приема часто «видны» частоты от разных базовых станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. 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.
   В СНГ и Восточной Европе направленные антенны изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть не- большие заводики в Чехии, Польше и Прибалтике. 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. Уверенный сигнал обнаружился на крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не вдохновила. За 5 минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал алюминиевый). 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).
   Здесь главное — не нарваться на слишком скверное качество. Имея Netmonitor, проверить антенну гораздо легче. При подключенной к телефону автомобильной антенне уровень сигнала должен увеличиться на 1 — 3 дБ (например, с -60 дБ до -57 дБ). 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.
Волновой канал позволяет получить реальное усиление до 7 — 15 дБ с оптимальной диаграммой направленности. Но у него есть недостаток — узкополосность. Разница между частотой приема и частотой передачи в GSM 900 составляет 45 МГц, а весь рабочий диапазон — 890 — 960 МГц (полоса в 70 МГц). 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.
   На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. 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: www.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.
Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случаи практически весь сигнал теряется в кабеле.
Напоследок приведем размеры самодельной логопериодической антенны для диапазона 850 — 950 МГц (рис. 2).

Параметры: коэффициент усиления — 8,3 дБ, волновое сопротивление — 60 Ом.
Делаем антенну GSM своими руками.

Рис. 2. Логопериодическая антенна

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

АНТЕННА ДЛЯ ПРИЕМА GSM СИГНАЛА

При всех технологичных прорывах, ухудшение мобильной связи наблюдается в городах, где превалируют радиошумы и множество преград для беспрепятственного распространения базового сигнала.

Удаленные от ретрансляционной вышки объекты – небольшие населенные пункты, дачные участки так же страдают от плохой мобильной связи, медленного, зависающего Интернета.

Говоря откровенно, провайдеры не воспринимают дачников, жителей деревушек, небольших поселков, как потенциальных абонентов. Однако удручающее положение дел можно исправить, купив внешнюю GSM антенну и установив ее на собственном приусадебном участке.

По сути, антенна GSM 2G/3G/4G (LTE) – приемо-передающее устройство, усиливающее базовый сигнал сотовой связи. Мобильное оборудование разделяют на несколько видов относительно конструкции, принципа функционирования.

При выборе и монтаже устройства нужно учитывать показатель мощности сигнала в точке месторасположения абонента, особенности рельефа, технические возможности.

ОБЗОР ОСНОВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ GSM АНТЕНН

Антенна типа «Волновой канал» (Yagi, Яги).

Конструкция представляет собой траверсу на которой размещены:

• рефлектор;
• вибратор – активная часть антенны;
• один, а чаще несколько директоров, расположенных в направлении на источник GSM сигнала.

Коэффициент усиления прямо пропорционально зависит от количества директоров. Все перечисленные компоненты антенны имеют размеры, определяемые рабочей частотой (длиной волны).

Такая конструкция позволяет получить высокий коэффициент усиления при небольших размерах. Платить за это приходится узкой диаграммой направленности, что требует точное наведение устройства на источник базового сигнала.

Панельная GSM антенна представляет собой плоскую конструкцию небольшой толщины. Облучатель помещен внутрь рефлектора. Широкая диаграмма направленности позволяет избежать ювелирных настроек устройства. Имеет средний коэффициент усиления сигнала. Но, за счет относительно большой площади слабо устойчива к ветровым нагрузкам.

Штыревая антенна. Штырь он и есть штырь. Простейшая конструкция, расположенная на подставке или предусматривающая иной способ крепления. Никаких настроек в плане ориентации не требует, так как диаграмма направленности круговая в плоскости перпендикулярной оси. то есть все таки абы как крепить ее нельзя. В большинстве случаев антенну располагают вертикально.

Сигнал не усиливает, поэтому применяется как выносное устройство при значительном затухании сигнала внутри помещения, например, с железобетонными стенами и перекрытиями. Также используется для раздачи GSM репитером (усилителем) сотовой связи.

Надежность – один из главных критериев, на который необходимо обращать внимание при выборе устройства. Хороший материал – алюминий, исключающий окисление приемно передающих элементов.

Еще лучше, если все детали внешней антенны оцинкованы – это поможет избежать коррозийных процессов. Следует отказаться от фиксирующих элементов из пластмасс, отдав предпочтение металлическим креплениям.

КАКУЮ GSM АНТЕННУ ВЫБРАТЬ

Определяющий критерий – рабочая частота. Здесь нужно понимать: в настоящее время присутствуют различные диапазоны частот. Какого-то универсального устройства для приема и передачи качественного сигнала на всех частотах нет. Они, конечно же, присутствуют на рынке, активно пропагандируются, но, как показала практика, чаще всего плохо функционируют на всех частотах за редким исключением.

Операторы мобильной связи и интернет провайдеры на территории РФ применяют следующий диапазон частот:

• 2G — 900, 1800 МГц;
• 3G — 900, 2100 МГц;
• 4G (LTE) — 800, 1800, 2600 МГц.

Разнос диапазонов велик. Узкополосное устройство просто не может принимать качественный сигнал частотой 800 и, к примеру, 2100 МГц.

Простейшая индикация сигнала отображается на экранах мобильных телефонов – штрихи или «палки». Владельцы смартфонов могут скачать себе «легкий» софт «GSM Signal Monitoring», который фиксирует сигнал, выкладывает его графическое изображение, показывает скорость обмена информацией в стандартах GSM, UMTS, LTE.

При определении уровня сигнала следует знать – этот показатель обозначается dBm (децибел/милливатт). Имеет обратно пропорциональную зависимость – качество сигнала повышается с уменьшением значения отображаемой величины.

Например, GSM сети индицируют сигнал в следующем диапазоне – от 113 дБ (слабый показатель) до 50 дБ (мощный уровень).

МОНТАЖ, НАСТРОЙКА ВЫНОСНОЙ GSM АНТЕННЫ

Установка приемо-передающего устройства подразумевает жесткую фиксацию наружной GSM антенны в заданном положении. Для реализации этой задачи предусмотрены корпусные отверстия, крепежные хомуты с накатанной резьбой, прочие решения.

Устройство необходимо расположить как можно выше, если, конечно же, дача не находится где-то в степи: стены из кирпича и железобетона соседних построек, покрытия из металла, даже листва деревьев, в которых накапливается влага, экранируют сигнал.

В качестве выносной мачты могут послужить подручные материалы, например, несколько колен обычного телескопического удилища, если позволяет вес антенны, длинная жердь и пр.

Справившись с монтажом, переходим к точной настройке устройства:

1. Антенну устанавливаем на мачту без жесткой фиксации – то есть, устройство должно свободно вращаться, если приложить к нему небольшое усилие.

2. Подключаем к устройству, совместно с которым планируется эксплуатация антенны (репитер, модем, роутер).

3. Используя имеющиеся средства индикации сигнала медленно поворачиваем мачту, добиваясь наилучшего показателя значения уровня.

4. Найдя нужное положение, устройство жестко фиксируется, а место соединения кабеля изолируется, например, термоусадочной трубкой, чтобы избежать проникновения влаги.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К МОБИЛЬНОМУ УСТРОЙСТВУ, МОДЕМУ

Сотовая связь и мобильный Интернет функционируют на высоких частотах. Чтобы единая система работала эффективно, нужно использовать высокочастотный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом и типы соединений, разъемов с такими же характеристиками.

Это обеспечит прохождение высокочастотного сигнала с минимальным ослабеванием. Как вариант – изделия «RG-6» популярных производителей.

Соединив напрямую мобильное устройство и GSM антенну, термин «мобильность» теряет свою смысловую нагрузку – радиус ограничивается длиной кабеля. Кстати, чем длиннее кабель, тем слабее на выходе сигнал. Наличие разъемов, тройников, не говоря уже о скрутках, которые могут оказаться фатальными, еще больше ослабевают сигнал.

Поэтому совместно с выносной GSM антенной применяются дополнительные устройства:

• репитер, который принимает, усиливает и передает сигналы сотовой связи;
• роутер с поддержкой мобильного Интернета и возможностью подключения наружной антенны.

Сегодня рынок предлагает множество готовых комплектов для усиления сотовой связи или мобильного интернета в удаленных от базовых станций населенных пунктов. Причем все элементы этих систем уже согласованы между собой – единая сеть из внешней GSM антенны, кабеля, модема или комплект репитера.

  *  *  *

© 2014-2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

video-praktik.ru

Внешняя антенна для сотового телефона стандарта GSM, антенна GSM, антенна AMPS, антенна CDMA, антенна NMT

www.qrz.ru