3G/4G антенна своими руками с радиусом охвата до 30 километров
Когда живешь вдалеке от вышек сотовой связи, даже элементарный звонок может быть настоящей проблемой. Что уже говорить о приеме интернета по средству каналов 3G и 4G. Однако, данную проблему на самом деле можно относительно легко и весьма изящно решить. Для этого потребуется поработать руками и соорудить небольшую антенну. Благо все материалы для нее очень доступны.
Материалы и инструменты
Понадобятся кое-какие материалы.
Для создания 3G/4G антенны понадобится шпилька цельнорезьбовая М6 или М8 длиной 140 мм, тонкая жесть из любого металла, гайки под шпильку в количестве 12 штук, коаксиальный кабель длиной до 12 метров – 2 штуки. Также понадобится F-разъем для ТВ кабеля – 4 штуки и разъем Pigtail с переходником – 2 штуки.
Матчасть
Сразу поясним, что параметры сборки для антенн 3G и 4G отличаются. Вся суть в диапазоне частоты, которую использует оператор. Для этого следует взять телефон и выполнить поиск операторов сети. Среди многочисленных 2G сигналов следует искать нужный нам. Зная, какой именно оператор обеспечивает соответствующее покрытие, приобретаем подходящую SIM-карту. Ниже приведены схемы антенн-пушек для разных сигналов с характеристиками.
Сборка антенны
Ничего сложного нет.
При сборке антенны необходимо соблюдать точность, вплоть до последнего миллиметра. При этом ничего принципиально сложного в нем нет. Сначала следует вырезать из жести 6 дисков, как на рисунках. Идеальным материалом для этого станет листовая медь. Резать ее можно даже канцелярскими ножницами. Диаметр дисков должен составлять 100, 74, 54, 39, 39, и 39 мм (для антены 3G 2100 МГц). Однако прежде чем вырезать диски, лучше заблаговременно сделать центральные отверстия.
Такая антенна поможет.
На диске 74 мм сразу готовим отверстие для пайки жилы провода на расстоянии 11 мм от края. Здесь же будут крепиться оба коаксиальных провода для ТВ. Второе отверстие также делается с отступом в 11 мм и под углом 90 градусов относительно первого отверстия. Из пары обыкновенных телевизионных F разъемов нужно отломать выступающую часть и запрессовать ее на диске в 100 мм, как показано в видео ниже. Телекабеля крепятся к самому большому диску. После установки провода припаиваются. Приделываем к антенне ручку и останется только прикрепить к нашему проводу разъемы Pigtail.
Наглядно смотрим на процесс сборки в видеоматериале.
Видео
Материалы по теме
А вот ещё:
Как живут в самом узком городе мира
Живописный китайский городок Яньцзинь, расположенный вдоль ущелья Тибетского нагорья, прославился тем, что он встроен в подножье лесистых скал. В нем нет ни мудреных транспортных развязок, ни широких проспектов, ни главных улиц лишь потому, что он является самым узким городом мира.
Яньцзинь – самый узкий город мира, спрятавшийся в глубине Тибета (Китай). | Фото: trendymen.ru.
В глубине Тибета, в тесном горном ущелье притаился необычный город под названием Яньцзинь (городской округ Чжаотун, Китай). Примечательным фактом его существования стала не живописная природа и чистейший воздух, а то что он является самым узким городом мира, в котором нет ни шумных проспектов, ни замысловатых транспортных развязок поскольку высотные дома практически встроены в крутые склоны отвесных скал, ограничивающих разрастание населенного пункта ширину.
Город Яньцзинь расположен на живописных склонах ущелья (Китай). | Фото: vashurok.ru.
Хотя забытым богом и людьми его совсем нельзя назвать, поскольку он имеет стратегически важную национальную железнодорожную трассу, соединяющую Китай и Вьетнам, а также от 400 до 500 тыс. жителей. Учитывая практически вертикальное расположение города, не удивительно, что для железной дороги и единственной автострады были проложены туннели, глубоко в скале и сделаны мосты, поскольку привычной равнины на этой территории не имеется.
Городская застройка повторяет берега горной реки Наньсихэ (Яньцзинь, Китай). | Фото: nevsedoma.com.ua.
В некоторых местах ширина города не превышает 30 метров (Яньцзинь, Китай).
Справка: Яньцзинь – это не единственный город с подобным названием в Китае. Несмотря на то, что название произносится одинаково – написание и значение разнятся. Населенный пункт, о котором сейчас пойдет речь, находится в одноименном уезде, относящемся к городскому округу Чжаотун провинции Юньнань и переводится как «Соленый брод», поскольку на берегу реки Наньсихэ обнаружены солончаки. Этот Яньцзинь имеет площадь 240 кв. км, в самом узком месте его ширина достигает всего лишь 30 м, а в самом широком — не превышает 300 метров.
Многоэтажные дома на первой линии устанавливаются только на сваи (Яньцзинь, Китай). | Фото: noodlemagazine.com.
Специфика рельефа диктует и свои градостроительные нормы, и планировку, ведь первые этажи многоэтажных домов практически свисают над водами горной реки, которая абсолютно непредсказуема. Кто живет вдоль горных рек знают, что с виду скромная речушка, которую в засуху можно запросто перейти вброд практически, не намочив ноги, за считанные минуты превращается в ревущий поток воды, сносящий все на своем пути.
Учитывая это обстоятельство, не удивительно, что все постройки, возводящиеся на первой береговой линии, устанавливаются на высокие сваи. А вот последний ряд домов тщательным образом укрепляют, чтобы избежать обрушений во время оползней или камнепадов. В относительной безопасности находятся лишь те строения, которые оказались в центре города, хотя в самых узких местах ущелья имеется только один ряд домов, повторяющих очертания берега.
В самом узком городе мира строятся лишь многоэтажные дома (Яньцзинь, Китай). | Фото: noodlemagazine.com.
В городе узкие улочки и в большинстве случаев – пешеходные (Яньцзинь, Китай).
По понятным причинам Яньцзинь не может разрастаться в ширину, поэтому с каждым годом его протяженность становится все больше, а многоэтажные дома – все выше. И это невзирая на то, что пересечь реку можно только в двух местах, а из города ведет единственная автомагистраль. Но это, судя по всему, не пугает местных жителей, они не торопятся покидать хоть и странное жилье, но свое, ведь стоит оно очень дорого, как и каждый клочок суши.
В засуху горная река больше похожа на ручеек, но только до первого дождя (Яньцзинь, Китай).
Малейший дождь превращает скромную речушку в бурлящий поток, несущийся с огромной скоростью (Яньцзинь, Китай). | Фото: © Guizhou Li Jun.
С работой в городке тоже не густо, часть населения работает в сфере обслуживая и туристической индустрии, еще часть – в образовании, остальные же обслуживают железную дорогу и единственную автотрассу с мостами.
Особенно туго горожанам приходится во время наводнений. Тогда потоки воды, устремляющиеся с вершин гор к реке, сносят скудные посевы, поскольку некоторые жители умудряются зарабатывать на выращивании риса или овощей. А сама река поднимается настолько высоко, что может затопить не только нижний этаж, при этом сваи не только не спасают, но и могут обрушиться.
Наводнение в 2020 году унесло не только урожай, но и человеческие жизни (Яньцзинь, Китай). | Фото: enciclopediya-geografa.ru.
Сильнейшее наводнение, произошедшее в 1992 г., унесло не только урожай и дома, но и погибли люди. Впрочем, как и 2020 году, когда об уникальном городе, построенном чуть ли не на реке, узнал весь мир. Новостные ленты мировых СМИ были переполнены снимками и видео, снятыми с помощью дронов, где отчетливо видно, что многие дома, невзирая на высокие сваи, оказались залиты водой, которая поднималась даже на ближайшие улочки.
Несмотря на то, что постоянно подмываются дома, расположенные на берегу реки, горожане не спешат покидать свой город, тем более, что после наводнений начинают строиться новые районы с более безопасными домами и благоустроенными квартирами.
Источник
4 джи пушка своими руками
Сегодня мы с вами, уважаемый аноним займемся тяжелым вооружением, а именно разнообразными Wi-Fi/3G/4G пушками. Не так давно это оружие попало на Ютуб благодаря известным видеоблогерам под ником KREOSAN. Оно было подано в присущей этому видеоблогу манере как некий суперкреатив, поэтому анонима терзают смутные сомнения, а можно ли верить в достоверность всего этого? Давайте займемся поиском ответа на этот вопрос…
Прежде всего обратим ваше внимание, что сама идея этой Wi-Fi пушки была предложена И.Панченко на форуме lan23.ru еще в далеком 2007 году, но ни в видео, ни в описании к нему об этом нет ни слова. Не хороший поступок для суровых креосанов, не правда ли, Карл?
Правда стоит отметить, что на странице антенны на lan23.ru в описании и на картинке внизу размеры совершенно разные. Сразу скажем, что оба варианта рабочие, но какой из них выбрать?. Более того, на самом форуме и в сети можно найти еще до 3-4 различных вариантов размеров. Да и в самом креосановском видео мелькает чертеж, на котором рефлектор выполнен с бортиком, а в видео он без бортика, что опять порождает некие сомнения. Вариант без бортика изначально был предложен И.Панченко, обкатан им на реальном линке и доведен до ума по приборам, так сказать в боевых условиях. Он же реализован в видео KREOSAN. Чтобы все это понять, надо перечитать внимательно все обсуждение на форуме. А представьте себе когнитивный диссонанс анонима, 
который слабо понимает о чем вообще на форуме идет речь (ну не специалист он в антеннах СВЧ!) и впервые нашел это описание с непонятными размерами. Так что спасибо KREOSAN’у, что живой помог анониму определиться с выбором варианта. При анализе модели в HFSS наглядно видно, что антенна должна быть без бортика.
 |  |  |
| КСВ пушки с бортиком и без | Усиление vs частота | КСВ с 50-и и 75-омной нагрузкой |
Как мы видим, по КСВ
Калькулятор для пересчета этой 7-дисковой пушки на другие частоты доступен только в нашем андроид приложении Cantennator. Тапайте на QR-код, если вы зашли сюда с мобильного или планшета или сканируйте этот код мобильным, если вы смотрите эту страничку на мониторе десктопа чтобы перейти на Google Play для загрузки. Не забудьте оценить приложение и оставить отзыв. 
Особенности изготовления и конструктив антенны можно достаточно подробно посмотреть по ссылкам ниже. Отметим только, что толщину пластин можно менять в пределах 0,3..1 мм (рефлектор как несущий диск лучше взять толще, около 2 мм), а шпильки использовать не больше М6. Однако вероятность отрицательного результата будет намного меньше, если вы откажетесь от шпилек и будете паять диски на стальной или латунный штырь диаметром 2-3 мм (например на сварочный электрод как в оригинальной сборке). На самом деле применение шпилек с гайками не есть изобретение видеоблоггеров, а применялось намного раньше. Посмотрите хотя бы статью «ушкуйника» по ссылке [3]. Просто гайками удобно подстроить уже готовую антенну по приборам (см. картинку выше, где пушка с гайками подключена к измерителю импедансов). Если у вас нет приборов, от шпилек и гаек лучше отказаться и делать по оригинальной статье (ссылка [1]), либо применить в качестве разделителей между дисками отрезки металлической трубки. Очевидно, что загоняя в конструкцию немалой толщины гайки, вы расстраиваете антенну .
Хотелось бы обратить внимание, что эта ваша 6/7-дисковая «пушка Креосана» была в свое время разработана для Wi-Fi диапазона. Поэтому она не оптимизирована для 3G/4G диапазонов, а также по критерию расхода железа на децибел усиления . Другими словами, это не самый эффективный вариант «пушки» из возможных и по согласованию и по усилению. О влиянии гаек мы упомянули, а уж тупо, без расчетов, понаставить на нее кучу дополнительных одинаковых дисков, как делают некоторые ютуберы, меряясь друг с другом длиной своих «пушек» — полностью бессмысленное занятие. Оптимизированные конструкции «пушки» на некоторые диапазоны можно посмотреть по ссылкам ниже. Кроме того на нашем сайте можно найти и более эффективные антенны, например «Сдвоенный квадроэллипс» для 3G/4G. Важно отметить, что простое масштабирование по частоте «пушки Креосана», хоть с 6-ю, хоть с 7-ю дисками, не самое лучшее решение. В этой антенне слишком много не масштабируемых элементов. В итоге, пушка пересчитанная со сравнительно узкополосного диапазона Wi-Fi в широкополосный UMTS-2100 будет иметь КСВ > 3. Вообще правильно и кошерно антенны рассчитываются в специализированных программах электромагнитного моделирования, о чем на сайте подробно написано. Поэтому в новой редакции этой статьи мы представляем читателю антенну с 8-ю дисками, рассчитанную, как и положено, в такой программе для основных диапазонов цифровой связи. Усиление антенны около 12,5 dBi, КСВ во всех диапазонах не превышает 1,6. Отношение усиления вперед/назад не хуже 15 dB. Входное сопротивление 75 Ом . Диски крепятся к шпильке не гайками, а с помощью распорок в виде «втулок-проставок» из трубки диаметром А. Гайки присутствуют только на концах антенны, где их влияние минимально. Расчетная толщина дисков 0,5 мм.
Схематичное изображение разреза антенны (кликните для увеличения):
Подробнее о частотах LTE диапазонов здесь. Размеры элементов антенны сведены в таблицу:
| Размер [мм] | Диапазон (Band) [МГц] | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 800 | 900 | 1800 | 2100 | 2400 | 2600 | |
| X0 | 16 | 13 | 7 | 6 | 5 | 5 |
| X1 | 18 | 16 | 9 | 8 | 7 | 7 |
| X2 | 89 | 78 | 41 | 35 | 31 | 29 |
| X3 | 165 | 145 | 77 | 66 | 58 | 54 |
| X4 | 240 | 211 | 111 | 96 | 84 | 79 |
| X5 | 320 | 282 | 149 | 129 | 112 | 105 |
| X6 | 395 | 348 | 185 | 160 | 139 | 130 |
| Dr | 312 | 270 | 145 | 126 | 109 | 102 |
| D0 | 198 | 176 | 91 | 79 | 69 | 64 |
| D1 | 171 | 151 | 80 | 69 | 60 | 56 |
| D2 | 123 | 108 | 57 | 49 | 43 | 40 |
| D3 | 123 | 108 | 57 | 49 | 43 | 40 |
| D4 | 120 | 106 | 55 | 47 | 42 | 39 |
| D5 | 120 | 106 | 55 | 47 | 42 | 39 |
| D6 | 117 | 104 | 54 | 46 | 41 | 38 |
| S | 35 | 31 | 17.5 | 14.5 | 13.5 | 12 |
| A | 16 | 14 | 10 | 8 | 8 | 8 |
Набор характеристик антенны (кликните на нужное изображение для увеличения):
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
Почему мы предлагаем антенну на 75 Ом когда входное сопротивление модемов/роутеров 50 Ом? Раз уж вам понадобилась внешняя эффективная антенна, то вероятнее всего она будет размещена на высоте не менее 5 м. При этом затухание в чаще всего используемом кабеле на 50 Ом — RG-58 составит более 4 дБ. При 10 метрах фидера затухание будет уже 8 дБ. И что останется от 12 дБ усиления антенны, друзья? Избежать этой проблемы позволяет использование толстого кабеля 50 Ом. Но такие кабели весьма и весьма дорогие. По этой причине многие специалисты предлагают использование обычного «телевизионного» недорого фидера RG-6 с 75-омной антенной. Рассогласование по входу с 50-омным роутером в таком случае повысит общий КСВ системы до двух. Это вполне приемлемая величина и потери от этого будут на порядок меньше, чем применение тонкого RG-58.
Не будем здесь поднимать хайп как на ютубе и кричать, что представленная в этой статье 8-дисковая пушка самая крутая. Это просто один из бесконечных вариантов данной антенны, не лучший, но и вовсе не худший. Выбор на него пал, потому что это один из вариантов с максимально возможным количеством дисков и, соответственно усилением, который можно собрать без настройки по приборам. Диаграмма направленности антенны примерно одинаковая во всех рабочих диапазонах:
Несмотря на наличие круглых элементов, поляризация у антенны линейная. Ось поляризации проходит через центр круга и центр коннектора. Таким образом, если мы разместим антенну так, что коннектор будет находиться на вертикальной оси, проходящей через центр антенны (вверху или внизу — без разницы), то антенна будет иметь вертикальную поляризацию. Если повернуть антенну вокруг оси на 90° так, что коннектор окажется сбоку от центра (справа/слева — без разницы), то поляризация антенны станет горизонтальной. Имейте это ввиду. На частотах 4G антенну можно использовать как MIMO, для этого достаточно подключить второй вход к активному диску под 90° к первому и на одинаковом расстоянии s от края диска (Как показано на рисунке, ну и это показал KREOSAN в своем видео по ссылке [6]). Те, кто прочитал статью о технологии MIMO, знают, что нам нужно иметь модем с двумя входами и две отдельных антенны с ортогональной Х-поляризацией. В случае круглого патча мы можем объединить эти две антенны в одной. 
Это позволяет существенно уменьшить расходы на «железо», что является большим преимуществом данной антенны. Хочу особо обратить внимание анонима, пришедшего сюда с ютуба, что не нужно делать никакой гальванической изоляции между рефлектором и активным диском, а также между входами MIMO. При двух MIMO входах развязка между ними, при ортогонально поляризованных каналах, составляет около 18-20 дБ. При одном входе вообще нет внятной причины делать изоляцию между дисками. Более того, такая изоляция может привести к выходу модема из строя по причине атмосферной статики. В конце концов нужно понимать, что короткое замыкание, измеренное по тестеру, в тоже самое время на СВЧ может оказаться бесконечным сопротивлением, т.е. как раз той самой изоляцией. Поэтому можно не сомневаться, там нигде ничего не «коротнет». Конечно если вы сделаете все аккуратно. Вот такой парадокс, малята. Здесь на breadboard не проверишь, тестером не прозвонишь (и не надо звонить!), здесь рулят волны, фотоны, кванты и коты Шредингера .
P.S: Необходимо обратить внимание на точку подключения фидера к антенне. На первом рисунке ниже изображен монтаж коннектора на фронтальной стороне рефлектора. Характеристики антенны существенно зависят от исполнения этого узла, в том числе и от диаметра штыря питания. Поменяли на разъем другой конструкции — характеристики уплывут. Нужно пересчитывать и настраивать под конкретный разъем. Самодельщикам же можно и нужно подключаться непосредственно коаксиальным кабелем. На это и рассчитана наша 8-дисковая пушка. При этом рекомендуется продлить экранирующую оплетку выше рефлектора на высоту около (0.5..0.75)*X0. Это уменьшает паразитную индуктивность центрального штыря и улучшает характеристики антенны.
 |  |  |
Выше можно видеть как неправильно и как правильно подключается коаксиальный кабель к «пушке». Применение переделанных F-коннекторов, как у Креосана , не только допустимо, но и рекомендуется. Только желательно перед накруткой обернуть кабель кусочком фольги, чтобы продлить экранирующую оплетку как сказано выше. Покупать дорогие N-коннекторы для непрофессиональной самодельной антенны по меньшей мере нерационально. Если покупать, то лучше уж эти или эти .
Оптимизированные конструкции «пушек»:
- Широкополосная «пушка» LTE MIMO 1700-1900 мгц . (чертежи пушек из 12, 8, 5 и 4-х дисков; 5-и дисковую можно использовать как облучатель тарелки);
- Двенадцатидисковая пушка WiFi-2440 , 50 Ohm, 14.15 dBi, SISO + MIMO 2×2;
- Двадцатидисковая пушка MIMO UMTS-2100 , 50 Ohm, 12.9-14.0 dBi;
Источник