Lte антенна своими руками mimo схема

Самодельная 4G антенна в домашних условиях — Харченко, MiMO и дисковая

Антенна 4G своими руками — неплохой универсальный и наиболее дешевый способ улучшить сигнал сотовой связи на даче или в загородном доме. Конструкция таких устройств простая, что дает возможность получать хороший и стабильный интернет-сигнал, если это позволяет расстояние до базовой станции оператора. Сделанный усилитель 4G сигнала своими руками можно подключить к роутеру и раздавать Интернет на смартфон, планшет или ноутбук. Достаточно провести грамотный расчет устройства, подобрать правильные размеры в соответствии со схемой и все собрать. Получится простой и достаточно мощный прибор, который позволит существенно улучшить качество, скорость и стабильность связи.

Описание устройства

Большинство пользователей мобильного Интернета проживает в сельской местности и за пределами крупных городов, используя данный вид связи как основной. Однако до сих пор в России есть места, которые находятся на относительном удалении от вышек и станций операторов, поэтому качество связи недостаточно хорошее для нормального пользования Глобальной сетью. В таких случаях на помощь приходят самодельные антенны для усиления 4G сигнала.

Обратите внимание! Первые такие изделия, как готовые, так и самодельные, использовались для улавливания телевизионных каналов. Впоследствии их заменили спутниковые тарелки и кабельное телевидение. С распространением мобильной связи и Интернета пользователи стали активно устанавливать антенны на дачах, в частных домах.

На сегодняшний день наиболее популярным и распространенным стандартом связи является 3G. Для его улавливания и усиления часто недостаточно простого модема. Даже несмотря на старания операторов связи и постоянную установку новых базовых станций, в некоторых местах проблемы с сигналом остаются. Сделанная антенна для модема 3G/4G своими руками, чертежи которой есть в общем доступе, помогают исправить ситуацию.

Важно! Если в местности проживания вообще нет сигнала от мобильного оператора, то устанавливать антенны и усилители бесполезно.

Существует два вида таких устройств:

Кроме этого, внешние делятся на однонаправленные и всенаправленные. Также существуют многочастотные антенны, имеющие возможность одновременно работать в нескольких частотах и диапазонах.

Устройство и габариты

Также антенны делятся на несколько типов. Это могут быть комнатные устройства, работающие в помещении, или наружные, которые устанавливаются и направляются на вышку с улицы. Наиболее оптимальными и качественными являются приборы второго варианта.

Обратите внимание! Все представленные устройства используются как для приема, так и для передачи сигнала.

Для соединения с сетью антенна принимает и усиливает сигнал от базовой станции, который впоследствии передается на модем при помощи USB порта и провода. Внешние усилители делятся на такие основные типы:

• направленные;
• всенаправленные;
• широкодиапазонные или многочастотные.

Направленные делятся еще на три различных подвида:

• способные улучшать сигнал только с одной стороны;
• секторные, так же, как и первые, относятся к однонаправленным устройствам. Они имеют возможность работать в одном направлении, но при этом охватывать дополнительное пространство;
• всенаправленные, что значит усиливают сигнал одновременно с нескольких сторон.

Как произвести предварительный расчет

Для качественной работы антенны в любом месте требуется предварительный расчет ее параметров. Устройство состоит из нескольких частей:

• вибратора;
• провода антенны;
• блока передачи сигнала;
• отражателя.

Требования к вибратору

Материалом для производства этой части служит медь или алюминий. Они стойки к коррозии и обладают хорошим вибрационным эффектом. Размеры представленной части совсем небольшие, а материал мягкий, поэтому соединение с проводом проводится методом пайки. Поперечное сечение находится в пределах 5-7 мм, а его диаметр должен превышать 3 мм.

Обратите внимание! Кроме этого, важно соблюдать симметрию квадратов и боковых поверхностей.

Провод

Для приема мобильного сигнала требуется определенный размер противодействия волны. Это значение должно составлять 55 Ом или 80 Ом. Во избежание потерь мощностей требуется провод с минимальным сопротивлением. Он имеет множество положительных сторон, выдает максимальные электронные данные, имеет небольшую потерю сигнала и подходит по габаритам для соединения с вибратором.

Рефлектор

Это наибольшая по габаритам часть устройства. Имеет непосредственное влияние на прием сигнала. Рефлектор можно сделать из металлической пластины. Если подобной под рукой нет, то подойдет даже дно старой кастрюли или обмотанная фольгой часть картона, а лучше фанеры. Некоторые умельцы создают небольшие отражатели из обыкновенного компакт-диска, к которому крепится модем, улавливающий усиленный сигнал.

Важно! Размер рефлектора должен быть сопоставим по масштабу с габаритами вибратора.

Это устройства панельного типа для приема и усиления качества сигнала, которые работают с несколькими входами потоковых данных, соответственно, и несколькими выходами таковых. МИМО антенна для 4G своими руками собирается немного сложнее, чем обычная. Однако при наличии схем и чертежей все получится.

При выборе такой антенны нужно учесть, что не все операторы могут полноценно работать с этой технологией. Примечательно, что скорость передачи информации при технологии МИМО равна 100 Мбит/сек. Это превышает показатели обычных антенн в 2 раза.

Обратите внимание! Такой прибор состоит из одного корпуса, внутри которого находятся две закрепленные антенны. Прием и передача сигнала происходят обеими частями одновременно и проходит по разным каналам.

Внешние усилители и их характеристики

Наиболее ответственным и влияющим на качество передачи данных параметром является коэффициент усиления сигнала. Им нужно руководствоваться при выборе антенн:

• при дальности 1-3 км до точки с хорошим сигналом нужна антенна с коэффициентом усиления 14 дБ;
• при дальности 3-8 км требуется коэффициент усиления 18 дБ;
• при дальности 8-12 км подойдет антенна с коэффициентом 20 дБ.

Процесс создания

Этапы сборки будут зависит от того, какой тип устройства был выбран.

Простое внешнее устройство

Обычная внешняя антенна представляет собой прибор для усиления качества сигнала сотовой сети, который устанавливается на улице. Может иметь различный внешний вид, например, в виде большого уловителя из пластины или простой телевизионной антенны, приспособленной для сигнала 3G.

Обратите внимание! В случае с внешними антеннами большую роль играет качество изоляции, поскольку усилителю придется работать в различных погодных условиях.

Важное значение в подобных устройствах имеет выбор наилучшего места для установки и направление в сторону базовой станции. Кроме этого, их следует качественно изолировать, чтобы вода не попала в места с микросхемами и проводными соединениями.

Рефлектор создается из металлического листа, который рекомендуется закруглить. Если нет стали, то можно использовать фанеру или картон, который следует обмотать фольгой.

Панельная антенна

Представляет собой большую металлическую пластину с закрепленными на ней патчами или небольшими панелями для лучшего улавливания. Для создания 4G антенны — «пушки» — своими руками нужно купить:

• ребристое оцинкованное железо для создания панели (один лист с размерами 334×290 мм);
• для создания патчей четыре листа оцинкованного железа (размерами 118×70,5 мм);
• медную проволоку (диаметром 2 мм);
• медную фольгу, желательно несколько больших кусков (вырезать окружность диаметром 21 мм);
• пенопласт для патчей;
• супер-клей.

Антенна Харченко для 4G модема своими руками

Она была названа в честь ученого, который впервые изобрел такое устройство. Является одной из наиболее простых по конструкции антенн для мобильного сигнала. Для сборки нужны:

• спиральная проволока;
• коаксиальный кабель;
• стержневая деревянная рейка;
• плоскогубцы, молоток, нож.

Обратите внимание! Перед сборкой очень важно провести качественный расчет.

Для этого рекомендуется посетить специализированные сайты, имеющие онлайн-калькуляторы.

• определить поляризацию и частоту волны. Устройство должно быть линейным;
• сделать биквадратный тип антенного устройства в виде зигзага из меди. Все элементы должны быть расположены по углам, одним из которых соприкасаться. Для поляризации горизонтального типа восьмерка должна стоять стоймя. Если делать вертикальную поляризацию, то конструкция устанавливается на бок;
• сторона квадрата рассчитывается по специальной формуле: длина волны, поделенная на четыре;
• сборка конструкции, она должна быть овальной формы.

Таким образом, в создании усиливающего устройства нет ничего сложного. Главное — выбрать подходящий тип, следовать инструкциям выше и производить точные расчеты.

Источник

Lte антенна своими руками mimo схема

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

Характеристики антенны для диапазона 800 МГц

Входной импеданс	КСВ	Усиление dBi
Диаграмма направленности	Отношение излучения вперед/назад dB	Развязка между портами MIMO dB

Характеристики антенны для диапазона 900 МГц

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;

Фото антенны и ее отдельных деталей

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