Антенны своими руками. Как усилить сигнал Wi-Fi своими руками. Пивная банка есть? 3g антенна из банки пива

Плохой Wi-Fi – не повод менять роутер или модем. Сначала попробуй улучшить связь одним из наших методов.

Почти каждый из нас сталкивается с проблемами покрытия Wi-Fi в помещении: мертвые зоны, недостаточная сила сигнала, перебои из-за фоновых наводок от другой техники.

Можно купить новый роутер. Можно обойтись повторителями сигнала. Можно провести интернет через обычные розетки. Но дешевле и быстрее всего – сделать усилитель антенны. Или вовсе заменить штатные антенны Wi-Fi-маршрутизатора.

1. Усилитель сигнала из пивной банки

Самый простой способ улучшить прием Wi-FI. Но и эффект дает самый слабый. Берем пустую металлическую банку, промываем от остатков жидкости.


После необходимо отрезать донышко банки и почти отрезать верхнюю часть (предварительно снять ключ). После со стороны отрезанного дна потребуется разрезать банку вдоль.


Разворачиваем банку, как парус, и устанавливаем через отверстие для питья на антенну роутера. После стоит закрепить импровизированный параболический отражатель (как у локаторов) скотчем, жвачкой или клеем - донышком к роутеру.


Обычная антенна Wi-Fi распространяет сигнал во все стороны. Самодельный усилитель направляет его в одну, тем самым усиливая. Если вдруг не заработает - стоит сделать еще один, поэкспериментировав с размером отражателя, длиной сторон и расстоянием до антенны.

2. Внешняя антенна из коробки для дисков

Еще один вариант - куда более мощный, чем предыдущий. Но и более трудозатратный. Берем коробку от дисков, отпиливаем шпиндель, оставляя 18 мм и проделываем в нем надрез крест-накрест.


Из медной проволоки сечением 2,5 мм изготавливаем двойной ромб со сторонами по 30,5 мм. Важно - изменение размеров повлечет за собой изменение диапазона работы антенны, и, как следствие - низкое качество или отсутствие соединения.


Полученную конструкцию соединяем пайкой, и устанавливаем в шпиндель так, чтобы до основания коробки оставалось 16 миллиметров. Строго параллельно дну коробки.


Перед этим, конечно, нужно вложить на шпиндель 1 диск - он послужит отражателем. Впрочем, его можно заменить на фольгу.


В шпиндель пропускаем коаксиальный кабель. Пайкой соединяем его с антенной. На другом конце, по желанию, можно установить подходящий к роутеру разъем (чаще всего - N-коннектор или BNC-«мама»).


Фиксируем клеевым пистолетом или другим непроводящим материалом всю конструкцию. После этого устанавливаем антенну вместо штатной.

При правильном исполнении антенна получается довольно неплохая. Среднестатистическому роутеру этого будет достаточно для устойчивого покрытия на площади 50-70 квадратных метров.

Это правда работает?

Подобными антеннами можно получить неплохой результат. К сожалению, показатели двух антенн, сделанных по одной инструкции, могут отличаться между собой. К тому же, реальные параметры самодельных антенн практически не поддаются расчету, поэтому иногда приходится сделать несколько экземпляров одной и той же конструкции.


Конечно, покупные антенны заводского исполнения работают намного стабильнее. Если нет времени или навыка - стоит обратить внимание на эти варианты:

Важным преимуществом самоделки является дешевизна, простота и скорость изготовления - 20 минут, и Wi-Fi работает намного лучше. И для дома, и для дачи такой вариант может оказаться вполне применим.

Из уроков волновой теории, которые чем дальше, тем труднее, следует, что волноводная антенна, в нашем случае “баночная” антенна, должна иметь параллельные стенки, изготовленной и хорошо проводящего материала, желательно гладкого, и ее концы должны быть перпендикулярны стенкам. Для 2.4 ГГц расчеты показывают, что диаметр банки должен быть от 70 мм и 100 мм. Это не "железобетонные" пределы, а скорее отправные точки, так как усиление будет уменьшаться за пределами этих размеров все сильнее и сильнее.

Практика показала, что прочность конструкции – большое достоинство, и наличие пластиковой крышки является практически обязательным условием для защиты от непогоды. Смотрите приложение со списком подходящих жестянок.

ARRL (Amateur Radio Relay League, лига радиолюбителей) пишут, что необходимая длина волновода для такой антенны должна быть как минимум в двое больше ведомой длины волны. В
javascript калькуляторе или
таблице длина ведомой волны обозначена как L g и она зависит от диаметра банки. Чем меньше диаметр, тем больше длина ведомой волны. Из этого следует, что чем больше диаметр банки, тем короче она может быть. Также чем больше площадь горловины банки, тем больше энергии может быть перенесено, и следовательно тем больший уровень преданного и полученного сигнала.

Конструкция

Сначала мы выбрали банку с диаметром 96 мм. Мы вычислили значение 1/4L g (четверть длины волны в банке), отмерили это расстояние от дна банки и просверлили в этом месте маленькое разметочное отверстие, затем рассверлили его до размера, достаточного для установки коннектора N-типа. В Великобритании не просто найти 16 мм сверло, так что мы купили 20 мм конусный резец. К центральному контакту коннектора N-типа мы припаяли ровный обрезок медной проволоки длиной около 50 мм и тощиной 1.5 мм. Затем мы аккуратно обрезали этот отрезок до вычисленного размера 1/4L o . Затем отшкурили края коннектора N-типа и банки вокруг отверстия при помощи стекляной шкурки. Коннектор N-типа затем был припаян к банке, со всех четырех сторон. Очень важно было обеспечить хороший электрический контакт между коннектором и банкой. Сейчас мы раздобыли N-коннектор, который не нужно монтировать к корпусу пайкой или винтами, а достаточно всего лишь завинтить гайку (куплен на rswww.com деталь 112-0773).

Конусным резцом можно вырезать отличное 16 мм отверстие, если предварительно на него

надеть 16 мм шайбу с N-коннектора. Весь процесс в сумме занимает около 10 минут.

После пары лет опыта и изучения "баночных" антенн, мы пришли к выводу, что похоже имеет смысл просверлить маленькое отверстие в банке позади коннетора. В этом случае дождь или конденсат с легкостью вытекут из банки. Это отверстие не повлияет на характеристики антенны.

Монтаж

"Баночная" антенна, закрепленная на телевизионной антенной мачте.

Эта антенна имеет ширину луча около 30 градусов и ее нужно направлять в сторону второй антенны, обеспечивающей соединение. Также имеет значение поляризация: в зависимости от того, как расположен излучающий элемент, вертикально или горизонтально, нужно ориентировать и антенну на второй стороне. Мы монтировали её вокруг стандартной 25 мм телевизионной вышки используя U-образную скобу и регулируемое крепление из магазина по продаже телевизоров – это крепление позволило управлять антенной как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Затем мы взяли короткий отрезок нержавеющей трубы, расклепали его с одной стороны, и прикрепили его к банке при помощи клея и изоленты, также для этого мы пробовали использовать кабельные стяжки. Ни тот, ни другой способ нам особо не понравился, так что еще есть над чем подумать…

Прежде чем полностью затянуть болты крепления, необходимо точно нацелить антенну и проверить поляризацию. Тут понадобиться кабель N-типа, присоединенный к PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) карте в ноутбуке или беспроводной сетевой карте в вашем персональном компьютере, и кто-нибудь внизу должен наблюдать за уровнем сигнала. Я же взял с собой на крышу ноутбук, но думаю это опрометчивый поступок, небезопасный для недешевого ноутбука. Идеальным решением для этой проблемы был бы наладонный компьютер с карточкой 802.11b (с выходом на внешнюю антенну) и пигтейл….

Примечание: Всегда направляйте антенно от себя, и никогда не заглядывайте в работающую антенну. Эта рекомендация продиктована скорее осторожностью, чем реальной опасностью, но надо учитывать, что человеческий глаз очень плохо охлаждается, и являются частью тела, которая поглощает, но не рассеивает, микроволновую энергию. Антенна же является концентрирующим микроволновым устройством, так что лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Мы увеличили сигнал, нацеливая антенну сначала грубо по ориентирам и компасу и затем осторожно подстраивая ее вертикальное и горизонтальное положение до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение сигнал/шум, либо же максимальное значение качества соединения. Для этого необходимо использовать измеряющее данные характеристики ПО на компьютере. Я использовал Wavemon для GNU/Linux, но большинство драйверов для беспроводных сетевых карт имеют свои средства для проверки качества соединения. В зависимости от того, как далеко от антенны расположен компьютер, возможно понадобятся еще люди или рации, или мобильные телефоны для того, чтобы сообщать человеку, который корректирует положение антенны результаты этих коррекций. При достижении максимума сигнала мы надежно закрутили болты в креплении и начали праздновать успешное окончание работы.

Стоимость

£5.50 за коннектор N-типа и банка, плюс маленький обрезок провода, и капельку припоя. Если вы потратите £20 за банку, то получите бесплатно бутылку виски.

Предупреждение

Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой “самоделкой”, и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чего-либо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же.

Проверка дальности

Наша первая волноводная антенна 96 мм в диаметре, с длиной больше 3/4L g и была сделанна из футляра от бутылки джина

К антенне мы присоединили стандартный телевизионный 75 Ом коннектор (а не правильный N). Использованный тогда пигтейл был стеланн путем удаления провода от антенны Buffalo Extended Range Antenna подсоединения к нему 75 Ом’ного коннектора. Мы в курсе того, что сочетание 50 Ом коаксиального кабеля и 75 Ом коннекторов – это не лучшее согласование сопротивлений, которое можно придумать, и что это приводит к потерям мощности, но во время тестирования, в Португалии, это было все, что мы смогли раздобыть, и мы были увлечены.

Сравнение было сделанно с учётом встроенной антенны PCMCIA карточки Buffalo 802.11b. Мы использовали Wavemon (программа для измерения параметров беспроводной сети) на ноутбуке с установленным GNU/Linux для того, чтобы измерить силу принятого сигнала, шум и соотношение сигнал/шум.

Результаты

Наша первая банка, включая потери в кабеле, дала улушение силы сигнала в районе от +4 до +5 дБ (дециБелл), полученное улучшение соотношение сигнал/шум составило +10 дБ.

По данным таблиц мы оценили потери в используемом кабеле в 1.5 дБ.

Эта антенна позволила нам поддерживать 11-мегабитное соединение на расстоянии 200 метров от антенны Buffalo Airstation Extended Range Antenna. Мы не удалялись достаточно далеко по линии прямой видимости. Мы были впечатлены улучшениями в замерах, с учетом использования телевизионных коннекторов из супермаркета (которые имели неподходящее волновое сопротивление).

Первый горный тест

В конце-концов мы озаботились тем, чтобы получить несколько 50 Ом коннекторов N-типа. К сожалению ни у кого на складе не оказалось согласующихся между собой пар коннекторов, так что у нас не было другого выбора кроме как взять и чуть модифицировать BNC коннекторы. Это нас не сильно волновало, так как мы были увлечены.

Единственный кабель, который мы смогли найти, был RG58/U, дающий достаточно выские потери сигнала.

Мы подсоединили "баночную" антенну из футляра из-под джина к точке доступа Buffalo airstation при помощи 10 метров кабеля, и направили антенну их окна по направлению к холму.

Аян пошел на вершину холма с его ноутбуком, на котором был запущен Wavemon под GNU/Linux, и с "баночной" антенной, изготовленной из банки из-под корма для собак, подсоединенной к беспроводной сетевой карте двумя метрами кабеля. На вершине холма установлены две большие многосекторные антенны оператора сотовой связи, которые вещают в диапазоне около 800 МГц, как нам кажется. Аян расположился около 50 метром ниже них (медленно поджаривая его мозг!).

У нас была чистая (выше деревьев) линия видимости вниз к долине длиной 2200 метров от точки к точке, измеренная по военной карте.

Результаты

Мы достигли скорости соединения 2 Mbps, с запасом от 7 до 8 дБ, хотя хотя если говорить честно, это намного ниже того, что мы ожидали. Но важнее всего для нас было то, что антенна работает.

Посмотрев в спецификацию на используемый кабель, мы обнаружили, что он не расчитан на работу с такими высокими частотами, как 2.4 ГГц, самая высокая частота в спецификации была 1000 МГц, на которой кабель давал самое большое ослабление, 0.79 дБ/метр. Это означало, что используя кабель большой длины, изготовленный из неподходящего коаксиала, мы лишили себя от 9 до 10 дБ. Это было хорошей новостью для следующего гороного испытания с использованием подходящего кабеля, и предположительно позволяет сделать соединение на растоянии 5 км.

Антенна, показанная выше, дала в результате улучшение на 16-17 дБ по сравнению со встроенной в беспроводную сетевую карту Buffalo антенной. Нам удалось, результаты нас очень обрадовали.

Мы сейчас ждем, когда у нас появится немного свободного времени и мы найдем достаточно свободного пространства, чтобы провести дополнительные тесты. Мы ожидаем получить соединение на растоянии 10 км между антеннами.

Приложение

Список подходящих банок

• Slimfast Double Chocolate – Англия – с пластиковой крышкой
• The Simpsons Double choc cookies – Англия – с пластиковой крышкой
• Douwe Egberts ground coffee – Англия – с пластиковой крышкой
• Baby milk formula – Англия – с пластиковой крышкой
• Furness Ginger Biscuits – Корнуэл и Англия
• Golden Jubilee Beer, Robert Cain Brewery – Англия
• Nestlé Coffee Mate 500g – Англия – с пластиковой крышкой
• J&B Rare whiskey tin – Португалия
• Larios Gin – Испания
• Держатель унитазного ёршика из нержавеющей стали из B&Q – очень мило (спасибо Роберту Кюррею (Robert Currey))
• Любая большая банка из-под собачего корма, если вы не смогли найти чего-то более подходящего!

Некоторые красители в пластиковых крышках ослабляют сигнал, так что попробуйте протестировать антенну с и без крышки и замерить уровень сигнала. Если с установленной крышкой сигнал ослабевает, используйте антенну без нее.

Здарова, любители поделок и пива. Почему поделок - понятно, а вот почему пива? Да, потому что в борьбе за скорость 3G и бесплатный соседский WiFi мы сегодня будем мастерить простую баночную антенну из пивной банки.Берем не совсем вкусное пиво FAXE в банке 1 литр, производства Московской Пивоварни, черт бы ее побрал, и жадно выпиваем его, после чего вырезаем весь верх где была дырка. Осторожно, в пьяном состоянии можно и порезаться) Нужно учесть что диаметр банки равен 85 мм, исходя из этого по расчетам баночной антенны выходит, что работать она будет на частотах 2080 - 2700 Мгц, если ее длина будет не менее 17 см. Длина нашей банки 18.3 см - что даже лучше, чем по расчетам. Теперь прорезаем дырку под модем на расстоянии 58 мм от дна банки: Втыкаем туда модем, чтобы тот вылезал внутри банки на 3 - 3.5 см, иначе волну там будет колбасить, и мы не сможем нормально сидеть в интернете: Подсоединяем модем к usb-удлинителю, а тот в свою очередь к компу. И высовываем всю эту халабуду в фортак. Главное по-пьяни не уронить кому-нибудь на голову - поэтому прикрепите как следует на скотч)) Запускаем на компе инет. Ну, то, что шкала приема на всех 5 палочках это и так понятно))), поэтому замеряем скорость инет при помощи спидтеста: Ну чтож, 4.86 мбит - это очень даже не плохо. Можно сказать хорошо. Теперь можно сидеть в ЖЖ и писать комменты. Кстати даже он-лайн видосы идут как надо. Пробуйте! Удачи!И еще, вместо 3G модема в банку можно впихать мелкий WiFi Usb адаптер и направить в сторону сигнала. Работает тоже очень хорошо. Пока соседи спят и не ставят пароль на точку доступа, мы потихоньку висим на их канале))

Мобильный интернет всё же проигрывает домашнему в скорости. Не всегда абоненты находятся в стабильной зоне покрытия. Если сигнал слабый, скорость загрузки страниц будет низкой. Одно из решений - внешняя антенна к USB-модему. Её можно либо купить, либо сделать самостоятельно из подручных средств.

В каких случаях нужна антенна для модема

Антенна улучшит мобильный интернет, если на значке сигнала присутствуют два или вообще одно деление. Комплектующие внешней антенны будут улавливать сигнал там, где встроенная антенна этого сделать не может. Если сигнала вовсе нет, есть вероятность, что даже внешняя антенна окажется бессильной в вашем случае.

На многих модемах есть разъём сбоку для подключения кабеля от внешней антенны

Если проблема только в скорости - делений много, скорее всего, причина в том, что базовая станция оператора перегружена запросами от абонентов. Даже если вы установите антенну, скорость не увеличится. В этом случае рекомендуется сменить оператора или попробовать направить антенну на другую вышку компании.

Какие виды 3G/4G-антенн бывают

Антенны (как покупные, так и самодельные) разделяют на несколько видов в зависимости от нескольких показателей. Если говорить о способе установки, есть комнатные или уличные антенны. Последние более эффективные, так как они работают в открытом пространстве, где меньше всего помех. Они подойдут для тех абонентов, которые живут далеко от вышки.

Комнатные антенны не такие эффективные, как уличные

По принимающему сигналу антенны делят на широкополосные и узкополосные. Первые более функциональные - они способны принимать сигнал 2G и 3G, когда, к примеру, 4G не ловит.

Антенны делят также на направленные, всенаправленные и секторные. Последние два вида способны ловить сигнал сразу от нескольких вышек. Ещё различают обычные устройства и антенны MIMO - усовершенствованное оборудование сразу с двумя антеннами, которые принимают сигнал отдельно друг от друга, но передают сигнал модему одновременно. Они способны увеличить скорость и до 100 Мбит/с.

У антенны MIMO по сути два приёмника, отсюда и её эффективность

В зависимости от наличия в антенне усилителя устройства разделяют на активные и пассивные. Пассивные, где усилителя нет, не так сильно улучшают сигнал мобильной сети, как активные, но при этом их не нужно подключать к розетке (усилитель работает от электрической сети).

Изготовление антенны из жестяной банки

Плюс этой самодельной антенны - доступность. В каждом доме можно найти свободную жестяную банку - будь то от кофе или газированных напитков. Лучше, чтобы она была цилиндрической - без углов. Банка будет неким «слуховым аппартом» для волн. Они будут доходить до дна и отражаться от него. В итоге в банке будет образовываться стоячая волна.

Что нужно сделать с банкой, чтобы из неё получилась антенна:

Минус способа в том, что он подойдёт не для всех случаев, например, если вы живете на первом или втором этаже и ваш дом располагается далеко от вышки. Она может вам помочь, если проблемы с сигналом не слишком серьёзные. Таким образом, антенна простая в изготовлении, но не настолько эффективная, как, например, антенна Харченко.

Более сложная вариация баночной антенны - с металлическим коннектором внутри и проводом, который тянется от него:

Антенна из проволоки

Ещё один примитивный способ усилить угасающий сигнал мобильной сети - медная проволока. Ей нужно обмотать нижнюю часть модема, где находится внутренняя антенна. Где-то 20 – 30 см проволоки должны остаться свободными. Этот свободный кусок выгибаем - он должен находиться перпендикулярно модему, то есть вертикально. Размещаем модем с самодельной антенной на окне и подключаем её к ПК с помощью удлинителя.

Сделайте несколько витков вокруг модема и выпрямите кабель по вертикали

Удлинитель можно приобрести прямо с усилителем - это также поможет улучшить показатели.

Антенна Харченко (биквадрат): простая пошаговая инструкция

Учёный Харченко предложил эту модель рамочной антенны в 1961 году. Она использовалась как приёмник для ТВ-передач. Антенна очень эффективна - она выступает в роли и приёмника, и усилителя. Она широкополосная, способна увеличить мощность сигнала до 3 – 4 дБ при отсутствии рефлектора и до 8 – 9 дБ с рефлектором (металлической панелью, которая отражает сигнал). При этом не важно, 3G это или 4G.

Минус её в сложности изготовления по сравнению с предыдущими самодельными антеннами. Однако при должном желании справиться с её созданием сможет каждый:

1. Сначала изготовьте «восьмёрку» из монолитной проволоки сечением 4 мм 2 . Квадраты должны быть максимально одинаковыми. Должна быть чёткая симметрия. Чтобы её добиться, перед сгибанием проведите разметку проволоки маркером. Поставьте затем пассатижи на разметку провода. Теперь нужно выгнуть провод под углом 90 о. Используйте угольник, чтобы добиться точного угла.

   Сделайте симметричную «восьмёрку» из медной проволоки

2. Возьмите алюминиевую пластину - толщина 22 мм. Общая площадь - 140 х 140 мм. Пластина будет отражателем (рефлектором). Сделайте отверстие в центре пластины (просверлите).
3. Закрепите «восьмёрку» прямо по центру рефлектора на расстоянии 3,6 см. Панель и проволока не должны соприкасаться.

   Закрепите антенну с помощью деревянных палочек по бокам

4. Просверлите в рефлекторе отверстия под хомуты, наденьте конструкцию на кронштейн (возьмите от спутниковой тарелки). Теперь нужно припаять кабель, пропустив его заранее через отверстие в пластине.

   От антенны проведите кабель к модему

5. Если у модема есть разъём для антенны, подключите кабель к нему через переходник.
6. Если разъёма нет, возьмите немного медной фольги. Сделайте колпак в соответствии с размерами модема. Закрепите кабель на колпаке (нужно припаять) и наденьте его на устройство.

   Если нет разъёма под антенну, используйте медную пластину для закрепления провода на модеме

7. После подключения антенны настройте сигнал - поворачивайте её, пока не получите максимальный результат в виде нескольких делений. Они отображаются в фирменной программе устройства или вашего провайдера, которая скачивается и устанавливается на компьютере для настройки подключения. Попробуйте разместить антенну под разными углами, например, под 45 о или 70 о.

Видео: как изготовить антенну Харченко

Другие варианты самодельных антенн

Идеи для самодельных антенн могут быть и такие:

1. Дуршлаг 4G. У каждого в доме есть простой алюминиевый дуршлаг. Нужно зафиксировать удлинитель USB на ручке посуды. К нему подключить модем - он в итоге должен быть в пределах круга чаши. Направляем дуршлаг на базовую станцию и ловим сигнал.

   Усилить сигнал можно с помощью обычного дуршага

2. Спутниковая антенна 3G/4G. Если у вас есть старая спутниковая антенна, пустите в ход её. Сигнал будет усилен значительно, так как антенна будет уличной. Уберите конвертер со штанги. На этом месте закрепите модем. Естественно, понадобится удлинитель USB - аккуратно протяните его до модема и подключите. Теперь направьте тарелку на вышку оператора. Для настройки нужно будет медленно вращать тарелку, чтобы достигнуть максимального эффекта.

   Щёлкните по «Измерить» на сайте

   Если вам нужна простая антенна, для изготовления которой не требуется особых навыков и знаний, сделайте проволочную или баночную антенну. Можно также взять вариант с дуршлагом или старой спутниковой антенной. Для более опытных подойдут способы посложнее - антенна Харченко или «Двойное кольцо».

Андрей Барышев, г. Выборг

Немалому количеству пользователей беспроводного Интернета приходится сталкиваться с проблемой низкой скорости соединения. Особенно актуальна эта проблема для абонентов, живущих за пределами крупных населенных пунктов и при большой удаленности от ближайших вышек сотовых операторов. Но и в городах с плотной застройкой может случиться так, что прием прямого сотового сигнала невозможен, приходится довольствоваться использованием отраженного сигнала, ослабленного в несколько раз. Во всех этих случаях может оказаться довольно эффективным применение дополнительных выносных антенн, предлагаемые конструкции которых различаются принципом своего построения, сложностью и заявленными радиотехническими параметрами.

В моем случае проблема состояла в крайне низкой скорости Интернет-соединения из-за большой удаленности от вышки (10 км по прямой). Кроме того, прием прямого сигнала был невозможен из-за находящихся впереди панельных пятиэтажек. По этой причине 3G-сигнал модемом практически не фиксировался, и работать можно было только в режиме GPRS (использовался модем МТС MF192+).

Были рассмотрены многочисленные способы повышения уровня принимаемого сигнала, в том числе, найденные на сайтах в Интернете. Проанализировав различные конструкции антенн и отзывы об их работе, можно было сделать вывод, что наиболее эффективно работают либо варианты направленных антенн типа «волновой канал», либо тарелки-отражатели, в фокусе которых располагается сам модем. Но изготовление таких антенн требует точных и сложных расчетов и довольно специфических материалов, поэтому делать их в домашних условиях непросто. А варианты с выносом самого модема «на улицу» (за окно, на крышу и др.) сразу отпали из-за необходимости применения USB удлинителя протяженностью более 15 м. Даже при значительно меньших размерах такого удлинителя модем может перестать нормально работать из-за затухания сигнала и падения напряжения питания. Кроме того, модем в принципе не предназначен для работы в уличных условиях при значительных перепадах температуры и влажности. Поэтому рассматривались только комнатные направленные антенны, лучшими из которых, по многочисленным отзывам, являлись антенны «зигзаг Харченко» или «би-квадрат».

Но, несмотря на внешнюю простоту, вариантов изготовления такой антенны также можно найти немало, при этом нередко указываются совершенно разные размеры составных элементов и способы компоновки всей конструкции. Для сравнения всех вариантов на практике были изготовлены и проверены в работе несколько таких антенн с различными размерами и в разных «модификациях», в том числе, варианты антенны с четырьмя и шестью квадратами (двойной и тройной «би-квадрат», соответственно). При этом мои конструкции позволяли оперативно изменять конфигурацию и размеры различных составных элементов.

Следует сказать, что в моем случае применение двойного и тройного вариантов «би-квадрата» не показало практически никакого преимущества перед обычным, простым вариантом этой антенны. Поэтому в дальнейшем будет рассмотрен подробный расчет и особенности изготовления «классической» антенны.

Расчет антенны

Для точного расчета размеров антенны не потребуется ни специальных теоретических познаний, ни каких-либо программ.

Периметр рамки антенны такого типа должен быть равен длине волны принимаемого радиосигнала. В нашем случае длину волны можно рассчитать, зная частоту сигнала 3G, которая составляет 2100 МГц. Для этого нужно разделить скорость распространения радиоволн (300,000 км/с) на частоту, в результате чего длина рамки получается равной

300,000/2,100,000 = 0.143 м.

Поскольку рамка имеет форму квадрата, следует разделить ее общую длину на 4, в результате чего получим длину каждой стороны квадрата, равную 35.75 мм. Во многих источниках можно встретить совершенно другие размеры сторон - от 27 до 53 мм. Очевидно, такие антенны рассчитаны уже на другой диапазон, например GSM или Wi-Fi, рабочие частоты у которых, соответственно, ниже или выше, чем в нашем случае.

Коэффициент усиления данной антенны примерно 6 дБ. При ее изготовлении все размеры нужно соблюдать как можно точнее, от качества изготовления сильно зависит и качество работы. Следует заметить, что любая антенна без усилителя не усиливает сигнал как таковой, а выделяет его на фоне других сигналов и различных помех (если антенна не широкополосная). За счет этого мы и получаем нужный нам сигнал, уровень которого гораздо выше уровня помех. Поэтому точное соблюдение размеров антенны важно, ведь таким образом мы получим точную настройку на нужную рабочую частоту!

Чтобы увеличить усиление до 9 дБ, можно применить рефлектор. Это может быть металлическая пластина, мелкая сетка или даже фольга, наклеенная на фанеру или плотный картон, с размерами на 10-15% больше площади «полотна» самой антенны. В данном случае рефлектор будет иметь размеры 125 × 75 мм.

Изготовление

Таким образом, антенна для приема сигналов 3G (без рефлектора) будет выглядеть, как показано на Рисунке 1.

Для ее изготовления нам потребуется медный провод сечением не менее 4 мм 2 (можно использовать, например, «жилу» от силового электрического кабеля марки ВВГ или NUM). Периметр каждого квадрата равен длине волны - 143 мм. Поскольку антенна состоит из двух квадратов, то понадобится отрезок провода длиной 2 ×143 мм = 286 мм.

Делим провод на 8 равных отрезков и изгибаем в этих местах под углом 90°, а свободные концы спаиваем между собой, чтобы получился замкнутый контур (Рисунки 2 и 3):

Рефлектор следует закрепить позади «квадратов» антенны, причем расстояние до рефлектора тоже имеет большое значение, так как влияет на входное сопротивление и согласование с соединительным кабелем. Теоретически это расстояние должно составлять ¼ длины волны, что в нашем случае составляет 143/4 = 35.75 мм. Но моя антенна, например, лучше работает при расстоянии 18 мм, а это получается 1/8 длины волны. Поэтому расстояние до рефлектора лучше сделать регулируемым и поэкспериментировать с ним в процессе настройки. Для этого берем отрезок медной трубки подходящего диаметра (туда должен входить наш соединительный кабель), например, от телескопической антенны для приемников/телевизоров. Придаем ему форму, показанную на Рисунке 4.

В пластине рефлектора сверлим отверстие в центре, чтобы туда плотно входила эта трубка. Она не должна свободно болтаться, тогда ее можно не припаивать к рефлектору и при настройке сдвигать, регулируя расстояние до плоскости антенны. Припаиваем нашу рамку из двух квадратов к этой трубке, как показано на Рисунке 5).

Сквозь трубку пропускаем кабель и припаиваем его центральную жилу к внутреннему углу рамки напротив отверстия трубки, а оплетку-экран кабеля - к трубке с противоположной стороны рефлектора (Рисунки 6 и 7).

После окончательной настройки антенны трубку можно припаять к рефлектору. Плоскость антенны должна быть строго параллельна плоскости рефлектора, потому что даже небольшой перекос и непараллельность могут сильно снизить уровень сигнала. Для обеспечения жесткости конструкции между рефлектором и крайними углами рамки можно приклеить подкладки из текстолита или другого хорошего изолятора.

Соединение с модемом

Если на вашем модеме нет специального разъема для подключения внешней антенны, то придется сделать своеобразный адаптер, который надевается снаружи и передает сигнал на встроенную антенну модема посредством переизлучения. В простейшем случае можно просто плотно обмотать модем (в месте расположения его внутренней антенны) несколькими витками центральной жилы соединительного кабеля, как показано на Рисунке 8.

Количество витков, обычно равное 2…5, подбирается при настройке по максимуму принимаемого сигнала. Затем эти витки следует закрепить на модеме изолентой. А можно сделать конструкцию посложнее, более удобную и эффективную. Такой вариант адаптера показан на Рисунке 9.

Конструктивно он представляет собой кольцо, которое плотно облегает корпус модема в месте расположения его внутренней антенны. Кольцо можно сделать из полоски медной фольги шириной 45 мм, концы которой нужно спаять между собой. К этому кольцу припаивается центральная жила соединительного ВЧ-кабеля. Из другой полоски такой же фольги, но с размерами 25 × 75 мм, изгибается полукольцо, как показано на Рисунке 9, а к нему припаивается оплетка-экран кабеля. Электрического контакта между кольцом и полукольцом быть не должно. Регулируя положение полукольца и угол его наклона относительно модема, нужно добиться максимального уровня принимаемого сигнала. Размеры такого адаптера никак не рассчитывались теоретически, а были подобраны путем экспериментов. У модемов разных типов и моделей расположение встроенной антенны внутри корпуса также может быть разным (в районе разъема USB или на другом его конце). Это следует учитывать при расположении адаптера на корпусе вашего модема!

Соединительный ВЧ-кабель

Немного о типах и марках кабеля. Помимо качественных показателей, кабель может иметь разное волновое сопротивление - 50 или 75 Ом, что нужно принимать во внимание при его выборе. Сопротивление беспроводных модемов, как правило, составляет 75 Ом. Поэтому лучше, конечно, использовать 75-омный кабель. Судя по многочисленным рекомендациям, лучше использовать кабели марок 10D-FB, 8D-FB, 5D-FB (в порядке убывания качества) из-за малых показателей затухания сигнала. Хуже показывают себя кабели марок RG-6, RG-8Х. Поэтому, особенно при длине кабеля более 5 м, выбирайте более качественный вариант, иначе можно потерять все то «усиление», которое получите от антенны!

Настройка антенны

Расположив антенну так, чтобы она была направлена в сторону ближайшей вышки сотовой связи (желательно у окна или напротив него), отрегулируйте положение антенны и расстояние между ней и пластиной рефлектора, сдвигая трубку. Ориентироваться надо по уровню сигнала, и для этого лучше использовать специальные программы, например программу «MDMA» (можно скачать в Интернете), где есть шкала уровня сигнала в децибелах. Эта программа работает не со всеми модемами, но есть и другие, подобные ей, показывающие уровень сигнала в децибелах (отношение составляющих «сигнал/шум»). Ориентироваться можно и в стандартной программе-коннекте для вашего модема по уровню сигнала значка антенны, но это не очень удобно, потому что там, во-первых, имеет место несколько запоздалая реакция на изменение сигнала (до 10 - 20 с), а во-вторых, это будет не совсем корректно. Потому что важен именно показатель отношения сигнал/шум, а не уровень сигнала в целом.

В моем случае показатель шкалы антенны «родного» коннект-менеджера увеличился после подключения и настройки антенны несильно, всего на 2 - 3 деления. Однако скорость Интернет-соединения при этом поднялась очень ощутимо. Скорость закачек увеличилась с 0.5 Мб/с до 3…4 Мб/с в дневное время, и еще больше ночью. Без такой антенны, как уже говорилось ранее, прием сигнала 3G вообще был невозможен.