Gsm lte 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.
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 |
 |  |  |
| Входной импеданс | КСВ | Усиление dBi |
 |  |  |
| Диаграмма направленности | Отношение излучения вперед/назад dB | Развязка между портами MIMO dB |
 |  |  |
| 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;
 |  |  |  |  |
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
Самодельная 4G антенна: чертежи, размеры, фото и подробное описание изготовления
Подробное описание изготовления 4G антенны для приёма интернет сигнала: чертежи, размеры и пошаговые фото изготовления антенны.
Обычно для жителей городов, проблем с 4G интернетом нет, но за городом, в селе или на даче, сигнал 4G значительно уменьшается или вообще отсутствует.
Эту проблему можно решить, если собрать антенну, которая позволит улавливать сигнал на расстоянии около 30 км от базовой станции мобильной связи.
Материалы для изготовления 4G антенны:
- резьбовая шпилька М6 или М8, длиной 140 мм;
- гайки под шпильку – 12 шт.;
- тонкая жесть из любого металла;
- коаксиальный кабель длиной до 12 м – 2 шт.;
- разъем Pigtail с переходником – 2 шт.;
- F разъем для ТВ кабеля – 4 шт.
Немного теории
Параметры антенны отличаются для 3G или 4G интернета. Важен диапазон частоты, на котором работает нужный оператор. Чтобы собрать правильную антенну его нужно узнать. Для этого следует войти в настройки сети телефона и выполнить поиск операторов сети. В выдаваемом списке со множеством 2G позиций нужно искать только 3G и 4G. Зная какой оператор обеспечивает нужное покрытие в данной местности можно купить подходящую SIM-карту этого оператора и модем, саму антенну можно сделать своими руками.
При сборке антенны важно соблюсти все размеры вплоть до миллиметра. Для каждого типа сети они разные. Обычно 4G сеть работает с частотой 2600 МГц, в 3G – 2100 МГц. Иногда 4G и 3G имеют частоту 1800 или 850 МГц.
Схема 4G антенны для частоты 2600 МГц.
Схема 3G антенны для частоты 2100 МГц.
Схема 3G и 4G антенны для частоты 1800 МГц.
Схема 3G и 4G антенны для частоты 850 МГц.
Далее показан процесс изготовления антенны (размеры используйте только под частоту вашего оператора мобильной связи).
В качестве примера будет собрана антенна 3G под частоту 2100 МГц. Процесс изготовления устройств разных параметров аналогичный, но отличается по диаметру сегментов и расстоянию между ними. Сначала нужно из жести вырезать 6 дисков. Я применяю тонкую листовую медь, поскольку она легко разрезается с помощью канцелярских ножниц. Диаметры сегментов антенны согласно схеме должен составлять 100, 74, 54, 39, 39, и 39 мм.
Поскольку важно соблюсти размеры до миллиметра, то лучше сначала просверлить отверстие под диаметр имеющейся шпильки, а уже после по нему циркулем построить плоскость для выреза диска.
На диске с диаметром 74 мм нужно подготовить отверстие для пайки жилы провода. Оно сверлится на расстоянии 11 мм от края. Данная антенна при работе с 3G диапазоном требует присоединение 2 коаксиальных ТВ проводов. Длина каждого из них не должна превышать больше 12 м. Второе отверстия нужно просверлить тоже на расстояние 11 мм от края, но под углом 90 градусов относительно первого.
Теперь приложив диск на 74 мм к большому сегменту на 100 мм нужно сделать разметку под большие отверстия для ввода коаксиального телевизионного кабеля вместе с оплеткой.
Из пары обыкновенных телевизионных F разъемов нужно отломать выступающую часть, как сделал я, и запрессовать их в имеющиеся отверстия на диске 100 мм. Для надежности разъемы лучше немного обжать.
Теперь нужно зафиксировать диски на шпильку в указанной очередности и с соблюдением расстояния предложенного схемой. Дистанция между сегментами на 100 и 74 мм составляет 10 мм, в следующем переходе между дисками расстояние будет соответственно 9, 33, 33 и 33 мм. Каждый элемент фиксируется двумя гайками, по одной из каждой стороны.
При сборке нужно еще раз перепроверить расстояние между дисками, поскольку отклонение приведет к уменьшению качества приема сигнала.
Далее нужно подсоединить коаксиальные кабеля к большому диску. Это нужно сделать так, чтобы центральная медная жила каждую провода входила в тонкое отверстие на соседнем сегменте с диаметром 74 мм. После установки проволоку нужно припаять, ни в коем случае не загибая.
К выступающему хвостику шпильки на задней части антенны нужно прикрепить деревянную, пластиковую или металлическую планку, выполняющую роль держателя. Для надежности к ней можно подвязать коаксиальные кабеля, чтобы не создавать нагрузку на тонкий жестяной диск, к которому они припаяны.
Теперь на свободные концы коаксиального кабеля нужно закрепить разъемы Pigtail с переходниками. Именно они и подключаются в 3G 4G модем. Все антенна готово, осталось ее установить.
Антенну подключаем к 4G модему в котором уже есть сим карта выбранного оператора связи.
Для достижения максимального качества приема нужно вывести антенну за пределы помещения. Ее нужно поставить немного выше крыш ближайших построек, чтобы минимизировать возможные помехи и не допустить шумов. Нужно направить антенну прямо на ближайшую вышку, которая транслирует интернет сигнал. Чтобы узнать, где она располагается можно воспользоваться приложением Netmonitor. Такая простенькая антенна способна улавливать сигнал от вышек расположенных на расстоянии даже больше 30 км.
Процесс изготовления 4G антенны показан также в этом видео:
Источник