Андрій Баришев, м Виборг
Чималій кількості користувачів бездротового Інтернету доводиться стикатися з проблемою низької швидкості з'єднання. Особливо актуальна ця проблема для абонентів, які живуть за межами великих населених пунктів і при великій віддаленості від найближчих вишок стільникових операторів. Але і в містах із щільною забудовою може трапитися так, що прийом прямого стільникового сигналу неможливий, доводиться задовольнятися використанням відбитого сигналу, ослабленого в кілька разів. У всіх цих випадках може виявитися досить ефективним застосування додаткових виносних антен, пропоновані конструкції яких розрізняються принципом своєї побудови, складністю і заявленими радіотехнічними параметрами.
На тему додаткових антен для поліпшення роботи бездротового Інтернету існує багато різної і, часто, суперечливої інформації. У даній статті хотілося б поділитися особистим досвідом з виготовлення та випробування різних варіантів нескладних антен, доступних для повторення в домашніх умовах, без застосування громіздких розрахунків, дорогих або складних у виготовленні елементів.
У моєму випадку проблема полягала в вкрай низькій швидкості Інтернет-з'єднання через велику віддаленість від вишки (10 км по прямій). Крім того, прийом прямого сигналу був неможливий через які перебувають попереду панельних п'ятиповерхівок. З цієї причини 3G-сигнал модемом практично не фіксувався, і працювати можна було тільки в режимі GPRS (використовувався модем МТС MF192 +).
Були розглянуті численні способи підвищення рівня сигналу, в тому числі, знайдені на сайтах в Інтернеті. Проаналізувавши різні конструкції антен та відгуки про їхню роботу, можна було зробити висновок, що найбільш ефективно працюють або варіанти спрямованих антен типу «хвильовий канал», або тарілки-відбивачі, в фокусі яких розташовується сам модем. Але виготовлення таких антен вимагає точних і складних розрахунків і досить специфічних матеріалів, тому робити їх в домашніх умовах непросто. А варіанти з виносом самого модему «на вулицю» (за вікно, на дах і ін.) Відразу відпали через необхідність застосування USB подовжувача довжиною понад 15 м. Навіть при значно менших розмірах такого подовжувача модем може перестати нормально працювати через загасання сигналу і падіння напруги харчування. Крім того, модем в принципі не призначений для роботи в вуличних умовах при значних перепадах температури і вологості. Тому розглядалися тільки кімнатні спрямовані антени, кращими з яких, за численними відгуками, були антени «зигзаг Харченко» або «бі-квадрат».
Але, не дивлячись на зовнішню простоту, варіантів виготовлення такої антени також можна знайти чимало, при цьому нерідко вказуються абсолютно різні розміри складових елементів і способи компонування всієї конструкції. Для порівняння всіх варіантів на практиці були виготовлені і перевірені в роботі кілька таких антен з різними розмірами і в різних «модифікаціях», в тому числі, варіанти антени з чотирма і шістьма квадратами (подвійною і потрійною «бі-квадрат», відповідно). При цьому мої конструкції дозволяли оперативно змінювати конфігурацію і розміри різних складових елементів.
Слід сказати, що в моєму випадку застосування подвійного і потрійного варіантів «бі-квадрата» не показало практично ніякої переваги перед звичайним, простим варіантом цієї антени. Тому в подальшому буде розглянуто детальний розрахунок і особливості виготовлення «класичної» антени.
Для точного розрахунку розмірів антени не буде потрібно ні спеціальних теоретичних знань, ні будь-яких програм.
Периметр рамки антени такого типу має дорівнювати довжині хвилі радіосигналу. У нашому випадку довжину хвилі можна розрахувати, знаючи частоту сигналу 3G, яка становить 2100 МГц. Для цього потрібно розділити швидкість поширення радіохвиль (300,000 км / с) на частоту, в результаті чого довжина рамки виходить рівної
300,000 / 2,100,000 = 0.143 м.
Оскільки рамка має форму квадрата, слід розділити її загальну довжину на 4, в результаті чого отримаємо довжину кожної сторони квадрата, що дорівнює 35.75 мм. У багатьох джерелах можна зустріти абсолютно інші розміри сторін - від 27 до 53 мм. Очевидно, такі антени розраховані вже на інший діапазон, наприклад GSM або Wi-Fi, робочі частоти у яких, відповідно, нижче або вище, ніж в нашому випадку.
Коефіцієнт посилення даної антени приблизно 6 дБ. При її виготовленні всі розміри потрібно дотримуватися якомога точніше, від якості виготовлення сильно залежить і якість роботи. Слід зауважити, що будь-яка антена без підсилювача не посилює сигнал як такої, а виділяє його на тлі інших сигналів і різних перешкод (якщо антена не широкосмугова). За рахунок цього ми і отримуємо потрібний нам сигнал, рівень якого набагато вище рівня перешкод. Тому точне дотримання розмірів антени важливо, адже таким чином ми отримаємо точну настройку на потрібну робочу частоту!
Щоб збільшити посилення до 9 дБ, можна застосувати рефлектор. Це може бути металева пластина, дрібна сітка або навіть фольга, наклеєна на фанеру або щільний картон, з розмірами на 10-15% більше площі «полотна» самої антени. В даному випадку рефлектор матиме розміри 125 × 75 мм.
Таким чином, антена для прийому сигналів 3G (без рефлектора) буде виглядати, як показано на рисунку 1.
Конструктивно він виконаний у вигляді кільця, яке щільно облягає корпус модему в місці розташування його внутрішньої антени. Кільце можна зробити з смужки мідної фольги шириною 45 мм, кінці якої потрібно спаяти між собою. До цього кільцю припаивается центральна жила з'єднувального ВЧ-кабелю. З іншого смужки такої ж фольги, але з розмірами 25 × 75 мм, згинається півкільце, як показано на рисунку 9, а до нього припаюється обплетення-екран кабелю. Електричного контакту між кільцем і півкільцем бути не повинно. Регулюючи положення півкільця і кут його нахилу щодо модему, потрібно домогтися максимального рівня сигналу. Розміри такого адаптера ніяк не розраховувалися теоретично, а були підібрані шляхом експериментів. У модемів різних типів і моделей розташування вбудованої антени всередині корпусу також може бути різним (в районі роз'єму USB або на іншому його кінці). Це слід враховувати при розташуванні адаптера на корпусі вашого модему!
Трохи про типах і марках кабелю. Крім якісних показників, кабель може мати різний хвильовий опір - 50 або 75 Ом, що потрібно брати до уваги при його виборі. Опір бездротових модемів, як правило, становить 75 Ом. Тому краще, звичайно, використовувати 75-омний кабель. Судячи з численних рекомендацій, краще використовувати кабелі марок 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядку убування якості) через малі показників загасання сигналу. Гірше показують себе кабелі марок RG-6, RG-8Х. Тому, особливо при довжині кабелю понад 5 м, вибирайте більш якісний варіант, інакше можна втратити все те «посилення», яке отримаєте від антени!
Розташувавши антену так, щоб вона була спрямована в бік найближчої вежі стільникового зв'язку (бажано біля вікна або навпроти нього), зафіксуйте його антени і відстань між нею і пластиною рефлектора, зрушуючи трубку. Орієнтуватися треба за рівнем сигналу, і для цього краще використовувати спеціальні програми, наприклад програму «MDMA» (можна скачати в Інтернеті), де є шкала рівня сигналу в децибелах. Ця програма працює не з усіма модемами, але є й інші, подібні до неї, що показують рівень сигналу в децибелах (відношення складових «сигнал / шум»). Орієнтуватися можна і в стандартній програмі-коннекте для вашого модема за рівнем сигналу значка антени, але це не дуже зручно, тому що там, по-перше, має місце кілька запізніла реакція на зміну сигналу (до 10 - 20 с), а по- друге, це буде не зовсім коректно. Тому що важливим є саме показник відносини сигнал / шум, а не рівень сигналу в цілому.
У моєму випадку показник шкали антени «рідного» коннект-менеджера збільшився після підключення та налаштування антени несильно, всього на 2 - 3 ділення. Однак швидкість Інтернет-з'єднання при цьому піднялася дуже відчутно. Швидкість закачувань збільшилася з 0.5 Мб / с до 3 ... 4 Мб / с в денний час, і ще більше вночі. Без такої антени, як уже говорилося раніше, прийом сигналу 3G взагалі був неможливий.
Щоб не бути голослівним, наведені скріншоти з рівнями сигналу і швидкістю Інтернет-з'єднання при використанні антени описаної вище конструкції (Малюнки 10 і 11).
Фрагменти обговорення (тільки останні 20 повідомлень):