Усиление сигнала 4g-модема

Как определить частоты

Чтобы правильно усилить радиосигнал, потребуется самостоятельно
определить частотный диапазон доступной мобильной связи в районе конкретной
дачи или загородного участка. Для этого нужен смартфон с установленным
приложением для измерений — например, Network Cell Info Lite, iWScan или «Локатор».

Замеры нужно проводить в разных режимах подключения — 4G,
3G, 2G, тип сети можно последовательно переключать в настройках телефона. В
устройстве на Android потребуется найти пункт «Мобильная сеть», перейти в
расширенные настройки и выбрать пункт «Предпочтительный тип сети».

#Интернет
5G: зачем «разгонять» мобильный интернет

Приложение покажет тип соединения, а также уровень сигнала в
дБ. Чем больше число, тем сигнал слабее, хорошим считается сигнал до -100 дБ.
Следует выбрать приоритетный частотный диапазон, прием которого наиболее
уверенный — усиливать нужно именно его, так как в этом случае эффект будет
самым ощутимым.

Также приложения показывают приблизительное расположение
вышек базовых станций

Важно запомнить, в какой стороне находится вышка, чтобы
впоследствии установить внешнюю антенну, сориентированную «на базу». Если вышек
несколько, рекомендуется выбрать самую «сильную», при замерах она дает более
уверенный сигнал. 

СОЕДИНЕНИЕ В ЕДИНУЮ СИСТЕМУ

Если радиоантенна на крыше, модем совершенно не нужно устанавливать там же. Антенну и модем соединяют кабелем. Все, что относится к линии соединения, называется фидером.

Кабель годится не любой. Он должен быть коаксиальный (центральный проводник и экран (оплетка), разделенные диэлектриком) и иметь волновое сопротивление 50 Ом. Допустимо использование кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом, но это требует дополнительного согласования, поэтому лучше его оставить специалистам.

Разъемы должны надежно соединять антенну с кабелем, а кабель с модемом. Сигнал в кабеле ослабляется. Чем трасса длиннее, тем больше потерь. Если на кабеле есть стыковки (разъемные соединения, тройники), сигнал ослабляется еще больше. В некоторых случаях на фидере можно потерять весь выигрыш от установки антенны на крыше.

Разъемы должны иметь то же волновое сопротивление, что и кабель (50 Ом). Ответный разъем того же типа должен быть на антенне. Существует много их разновидностей, и, на первый взгляд, все похожи. Надо внимательно читать маркировку или принести с собой в магазин образец, иначе неспециалисту легко ошибиться.

К кабелю разъемы (в зависимости от модификации):

  • припаиваются;
  • обжимаются;
  • накручиваются на него.

Современные USB-модемы имеют точку подключения внешней антенны. Для подсоединения к ней коаксиального кабеля удобно использовать переходник, который называют пигтейл (короткий отрезок кабеля с разъемами). Один разъем подключают к модему, другой к кабелю.

При использовании технологии MIMO кабелей будет два (от каждой из антенн) и соответствующих разъемов на модеме тоже должно быть два.

Часто USB-модем подключают к компьютеру. Другой вариант — роутер (маршрутизатор), с помощью которого можно организовать локальную сеть (WiFi). Функции роутера могут быть встроены в компьютер.

Радиоантенна, располагающаяся на улице, может быть соединена не с модемом, а с усилителем другой антенны, которая устанавливается в помещении, где сигнал с базовой станции слабый. Такой сигнал может быть принят смартфонами, планшетами, USB-модемом.

Как правило, антенна на улице узконаправленная (панельная, Яги или параболическая), а в помещении штыревая — одинаково передающая (принимающая) сигнал в плоскости, перпендикулярной своей оси. Такие системы называются репитерами.

На рынке доступно достаточно готовых решений для дачи, где все компоненты уже согласованы друг с другом. Это может быть комплект из антенны, кабеля и модема или комплект репитера. Нужно только правильно выбрать частотный диапазон и надежно установить внешнюю антенну, правильно ориентируя ее на базовую станцию.

  *  *  *

2014-2020 г.г. Все права защищены.Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Как правильно устанавливать антенну

После покупки 4G антенны каждый задумывается о том, как ее правильно установить. Поэтому этот процесс стоит разобрать детально.

Факторы, влияющие на качество сигнала 4G:

  1. Различных препятствия приводят к затуханию сигнал. Этими препятствиями могут быть деревьев, здания, различные промышленные объекты (трубы, ограждения и т.д.).
  2. Удаленность вышки сотового оператора тоже влияет на уровень сигнала и покрытия местности в целом.

Поэтому, чтобы уменьшить влияние этих факторов на качество сигнала 4G, антенну следует устанавливать выше.

Также нужно точно определить месторасположение базовой станции, чтобы точно направить в ее сторону усилитель. Для этого нужно подсоединить антенну к модему, который необходимо подключить к ПК. После чего требуется найти помощника и кому-то из вас с антенной подняться на крышу дома. Второй человек должен сидеть за компьютером и следить за уровнем сигнала в программе модема. При этом координировать действия между собой можно с помощью обычных мобильных телефонов.

Во время настройки необходимо поэтапно вращать антенну на 10-15 градусов и проверять качество 4G сигнала. Таким образом требуется прокрутить антенну по кругу, чтобы понять, с какой стороны поступает лучший сигнал.

Если будет несколько направлений с качественным и устойчивым сигналом, то в каждом из них нужно замерить скорость мобильного интернета. Это связано с тем, что не всегда хороший сигнал дает требуемого результата, потому что базовая станция может быть сильно загружена. При этом в настройках модема нужно не забыть выставить тип сети «Только 4G», если модем работает еще с 2G и 3G сетями.

После настройки антенны ее нужно надежно зафиксировать на мачте или на фасаде дома с помощью настенного кронштейна. Первый способ подойдет тем, у кого уже есть специальная мачта для телевизионной антенны, так как на ней можно легко закрепить 4G антенну. Второй способ крепления лучше подходит в тех случаях, когда дом многоэтажный. Кронштейн тоже нужно закрепить выше, при этом сторону дома необходимо выбирать с учетом расположения вышки сотового оператора.

Как работает внешняя антенна?

В основе работы любой антенны лежит ее способность пассивно усиливать принимаемый сигнал на заданной несущей частоте (и обычно длина антенны кратна половине длины волны). После того как радиоволна достигает площади антенны, она наводит в ней ток (электрический сигнал), который по коаксиальному кабелю передается на приемопередающее устройство модема. Передача информации происходит с точностью до наоборот: электрические импульсы тока создают связанное электромагнитное поле, в котором и распространяется радиоволна. В зависимости от используемой технологии антенны могут быть как одиночными (диполь), так и создавать целые решетки резонаторов (технология MIMO). Современные USB-модемы с внешним разъемом устроены так, чтобы можно было реализовывать усиление по второму варианту.

Как видно, подключение пассивных устройств усиления позволяет использовать GSM-модем 4G для улучшения качества доступа к Интернету в условиях низкого уровня сигнала от сотовых операторов связи. При этом следует помнить: чтобы добиться наилучшего результата, необходимо подбирать параметры антенны под определенные условия.

Способы усиления сигнала модема

Среди имеющихся способов усилить сигнал, поступающий с вышки сотовой связи, можно выделить четыре, которые были проверены эмпирическим путем, в том числе и как сделать усилитель сигнала для 4G в виде популярных антенн:

  • Повышать качество связи можно уменьшением количества преград на пути радиоволны путем выноса приемника на открытую местность, за пределы помещения (в простейшем случае – за окно).
  • Приобретение или сооружение своими руками рефлекторной антенны. Для самодельного изготовления устройства, позволяющего увеличивать уровень сигнала, необходимо:
  1. Из листа тонкого металла (листового алюминия, оцинкованной жести, в крайнем случае – фольги, наклеенной на картон) вырезать плоскость, форма не важна, обычно это прямоугольник больших размеров (50х50 см, 100х100 см).
  2. Из непроводящего материала (текстолита, оргстекла, пластмассы, дерева) вырезать штангу, на конце которой соорудить кронштейн для установки модема. Желательно, чтобы он имел подвижность в продольной плоскости (угол наклона модема относительно рефлектора).
  3. В отражателе вырезать прямоугольное отверстие под штангу так, чтобы одна из граней осталась целой, и загнуть получившийся «язычок».
  4. Установить штангу и путем движения вперед-назад, а также изменением угла наклона модема, отрегулировать положение, в котором коэффициент усиления сигнала имеет максимальное значение.
  5. Закрепить штангу и рефлектор саморезами.

Покупка или конструирование своими силами эффективной направленной антенны. Типовых конструкций таких устройств, способных улучшать уровень сигнала, очень много, ниже приведены некоторые из них:

  1. Антенна Харченко. Представляет собой резонатор в виде двух ромбов, установленный над рефлектором. Геометрические размеры зависят от полосы частот, в которой планируется усиливать радиосигнал. При изготовлении есть жесткое условие – сохранение точности вплоть до десятых долей миллиметра. Соединение с приемником осуществляется через коаксиальный кабель и переходники.
  2. Полосковые резонаторы или панельные антенны. Конструктивно выполнены в виде двух и более (по количеству плоскостей поляризации) независимых антенных решеток, размер элементов которых также зависит от рабочего диапазона частот. Считаются наиболее успешной реализацией и используются в составе базовых станций.
  3. Антенна типа «пушка». Очень эффективное устройство пассивного усиления сигнала, которое, как это ни удивительно, приобрело популярность благодаря радиолюбителям. Техническое выполнение включает в себя резьбовую шпильку, которая выступает в роли регулятора расстояния между надетыми на нее металлическими дисками различного диаметра. Такой подход позволяет использовать не две, а одну антенну в технологии MIMO и принимать сигнал, поляризованный сразу в двух плоскостях.
  4. Использование комплекта антенны и активного усилителя сигнала. В целом это весьма грамотный подход, который и реализован на вышках сотовой связи. Однако такое решение имеет множество подводных камней, хорошей теоретической подготовки и тонкой настройки. Без этого шанс получить работоспособную конструкцию равен 50 на 50.

Типы Wi-Fi антенн

В плане использования все антенны для Wi-Fi делятся на два класса:

  • для наружного использования (outdoor),
  • для внутреннего применения (indoor).

Отличаются эти антенны, в первую очередь, своими размерами и коэффициентом усиления. Класс outdoor подразумевает большие размеры и возможность крепления к какой-либо опоре (поверхности). Высокого коэффициента усиления в таких антеннах добиваются конструктивными особенностями. Такие устройства используются обычно для беспроводной передачи данных между точками, которые находятся на значительном удалении друг от друга. Устанавливать их предпочтительнее в зоне прямой видимости.

В зависимости от типа антенны Wi-Fi характеризует больший или меньший коэффициент усиления — один из важнейших параметров любого приёмного и передающего оборудования

Антенны класса indoor предназначены для применения внутри помещений, они имеют меньшие габариты и не отличаются выдающимися усилением и мощностью. Крепятся внутренние антенны либо непосредственно к передающему/принимающему гаджету, к стене, либо ставятся на поверхность. Присоединение антенны к плате устройства осуществляется как напрямую, так и посредством кабеля.

Минусы спутниковых технологий

Несмотря на то, что спутниковый интернет обладает массой положительных сторон, учесть стоит и минусы:

Влияние погоды. Когда погодные условия ухудшаются, это, так или иначе, отразится на качестве передачи данных. Грозы и дожди могут существенно отразиться на качестве сигнала.
Высокая стоимость. Многих потенциальных абонентов отпугивает высокая цена за подключение и спутниковое оборудование. Несмотря на то, что технология процветает на рынке уже несколько лет, стоимость услуги не снижается, а остается стабильной. Для многих пользователей такие суммы оказываются чересчур высокими.
Двусторонний спутниковый интернет могут установить и настроить только профессионалы

Очень важно, что спутниковая антенна была направлена на спутник. Чтобы обеспечить полноценную работу оборудования, нужно позаботиться о прямой видимости.
Могут быть задержки при приеме или передаче информации

Такие задержки могут доставить неудобства в особенности тем пользователям, которые нуждаются в непрерывном доступе к сети.

Пошаговая инструкция по сборке антенны своими руками

Для изготовления предпочтительней использовать провод или проволоку, выполненные из меди, поскольку этот материал прочнее алюминия, лучше подходит для пайки и хорошо гнется. Для удобства можно набросать на бумаге схематический чертеж, соответствующий по размеру готовой антенне, чтобы в процессе сгибания проволоки сверять длину сторон для соблюдения симметрии. В качестве отражающего экрана применяется CD или DVD-диск, поскольку величина готовых вибраторов будет достаточно маленькой для того, чтобы не выходить за края диска.

Для модема

Алгоритм сборки:

  1. С помощью пассатижей из проволоки выгибается зигзагообразная фигура в виде 2 ромбов. Величина внутренних углов может быть 90° или 120°. Длина каждой из сторон рассчитывается по формуле, приведенной выше. В месте, где один квадрат переходит в другой, нужно оставить небольшое расстояние между вершинами прилежащих друг к другу углов.
  2. Пайкой замыкаются свободные концы проволоки и биквадраты соединяются в монолитную конструкцию. Перед этим необходимо убедиться, что заготовка имеет ровную, выполненную без искривлений плоскость.
  3. Внешняя изоляция отрезка коаксиального кабеля зачищается, достаются центральная жила, защищенная диэлектриком, и экран в виде оплетки, которую для удобства пайки скручивают. Жилу и оплетку нужно облудить и припаять к углам ромбовидных ячеек, между которыми оставили небольшой зазор. К одному из углов припаивается центральная жила, ко второму — оплетка.
  4. Чтобы согласовать волновое сопротивление, коаксиальный кабель укладывается на одну или две стороны квадрата и фиксируется на ней изолентой.
  5. В крышке от бутылки проделывается отверстие, через которое протягивается кабель. Для надежной фиксации собранный контур можно закрепить с помощью клея.
  6. Через отверстие в диске проводится коаксиальный кабель, для надежной фиксации клеем крышка крепится к поверхности диска. В этом варианте конструкции между рефлектором и вибраторами нет электрического контакта.

Для цифрового ТВ

Способом, описанным ниже, можно собрать антенну, работающую на один мультиплекс. Он представляет собой объединение в единый цифровой пакет нескольких телевизионных каналов.

Порядок действий:

  1. Сборка биквадратов для приема сигнала цифрового ТВ осуществляется по той же схеме, что и для модема, повторяя первые 4 шага инструкции.
  2. В качестве рефлектора в данной конфигурации используется металлическая пластина, в центре нее делается отверстие, через которое будет заходить коаксиальный кабель.
  3. Для соединения собранного контура с экраном их располагают на рассчитанном заранее расстоянии друг от друга так, чтобы вибраторы помещались внутри плоскости рефлектора. С помощью кронштейнов или пластин биквадраты крепятся с 2 сторон к металлической пластине. Если крепежные элементы выполнены из металла, то в таком случае между составными частями антенны будет возникать электрический контакт.
  4. Второй конец коаксиального кабеля зачищается, оплетка экрана скручивается и обрезается так, чтобы она была короче границы изоляции центральной жилы во избежание замыкания между ними. К этому отрезку кабеля припаивается штекер для подключения следующим образом: центральный контакт штекера припоем соединяют с луженой центральной жилой, оплетка скручивается, лудится и припаивается к контакту заземления штекера.

Широкополосная зигзагообразная антенна.

Для телефона

Первые 3 этапа сборки антенны для телефона повторяют последовательность действий при изготовлении таковой для модема. Но поскольку конструкция получается миниатюрной, в этом варианте исполнения не будет монтироваться рефлектор.

Какую лучше выбрать

Выбор зависит от конкретных потребностей пользователя. Если на сравнительно небольшом расстоянии от дома расположены несколько базовых станций, то есть смысл немного переплатить и выбрать секторную или широкодиапазонную антенну. Если количество вышек небольшое и расположены они на большом расстоянии, то более всего подойдет направленное в одну сторону устройство.

Существует несколько видов усилителей сигнала для мобильной сети. Некоторые устройства способны работать только в одном направлении, другие — сразу в нескольких. Отличаются они как дальностью работы, так и некоторыми другими возможностями. Конечный выбор зависит от требований пользователя.

Дополнительные решения

С приходом каникул, отпуска и теплой поры, люди отправляются на дачу. К сожалению, за пределами городской инфраструктуры сигнал сотовой сети не стабилен. Поэтому скорость интернета маленькая.

Чтобы повысить скоростной режим, можно прибегнуть к некоторым хитростям:

  • Установить параболическую антенну;
  • Купить USB-удлинитель;
  • Воспользоваться подручными средствами.

Каждый из способов способен улучшить ситуацию, но только незначительно.

Параболическая антенна

В магазинах продаются специальные параболические антенны, которые могут быть использованы в качестве усилителей. Следует отметить, что подобные устройства применимы только для модемов.

Антенна устанавливается на окно или по направлению к городу. После этого к ней крепится модем. Конструкция соединяется с компьютером при помощи небольшого USB-кабеля. Уровень сигнала немного увеличится, но не стоит надеяться на подключение к LTE-сети.

USB-удлинитель

Если уровень сигнала плохой, а антенну купить не удалось, рекомендуется воспользоваться USB-удлинителем. Лучше всего если кабель будет экранированным. Длина удлинителя должна быть не менее 3 метров. При этом слишком длинный провод негативно отразится на USB-портах.

Модем подключается к кабелю и размещается над окном. Лучше всего его закрепить, иначе конструкция может упасть. После включения компьютера, рекомендуется переместить провод в сторону. Таким образом можно отрегулировать уровень сигнала.

Подручные средства

Иногда человек оказывается в ситуации, когда рядом нет удлинителей или параболических антенн. В этом случае, рекомендуется воспользоваться подручными средствами. Понадобится только медная проволока и жестяная банка. Чтобы сделать усилитель, нужно следовать простой инструкции:

  1. Открыть крышку модема.
  2. Обмотать вокруг устройства, в области СИМ-карты, медную проволоку. Достаточно сделать 5 витков.
  3. Оставшийся конец проволоки протянуть к форточке.
  4. Отрезать от жестяной банки из-под сока или пива горлышко.
  5. К донышку прикрепить свободный конец медной проволоки.
  6. Получившуюся «антенну» повернуть в сторону вышки оператора.

Благодаря конструкции уровень сигнала увеличивается на 70-80%.

Антенна Харченко для модема

В настоящее время многие пользователи стремятся увеличить скорость своего мобильного интернета. Особенно остро эта проблема стоит перед теми, кто проживает на значительном удалении от базовой станции, пользуясь интернетом на очень низкой скорости. В таких ситуациях наилучшим выходом из положения становится антенна Харченко для 3g модема своими руками, которую достаточно легко изготовить в домашних условиях.

Эта рамочная конструкция известна как ДМВ антенна еще с 60-х годов прошлого века. Она имеет зигзагообразную рамочную конфигурацию, благодаря которой устройство становится очень эффективным.

Система состоит из двух квадратных элементов. Для того чтобы сделать расчет антенны для 3g модема на частоту 2100 МГц, размер каждой стороны квадрата должен составлять 53 мм. Вся конструкция выполняется в виде сцепленной структуры, включающей в себя две ромбовидные фигуры с внутренними углами 1200. Это делается с целью снижения внутреннего сопротивления устройства. Соединение ромбов осуществляется между собой методом пайки. Сюда же в дальнейшем припаивается кабель высокой частоты.

Более точные данные можно получить, используя онлайн калькулятор для расчета антенны Харченко, в который достаточно всего лишь ввести необходимые исходные данные.

Для повышения эффективности прибор может использоваться совместно с рефлектором. Обычно эта деталь является металлической пластиной, а наиболее подходящим материалом для ее изготовления служит фольгированный текстолит. В данном случае антенны включает в себя определение расстояния между приемным устройством и рефлектором. После расчетов и заготовки материалов, может быть изготовлена антенна Харченко для модема своими руками.

Соединение деталей между собой осуществляется с помощью термоклея. Зафиксировать нужное расстояние между элементами можно с помощью какого-либо предмета с наиболее подходящими размерами. Затем выполняется подключение антенны к устройству. Поскольку в модемах отсутствуют разъемы для подключения внешних антенн, они просто обматываются проволокой, которая затем соединяется через кабель с приемным устройством. В случае необходимости, по такой же схеме может быть изготовлена антенна Харченко для 4g модема.

По окончании сборки, на противоположном конце кабеля, который будет соединяться с модемом, нужно собрать так называемое устройство согласования, предусмотренное специально для таких приборов. Для этой цели используется медная фольга, такая же, как в печатных платах. Выполняемый расчет антенны для 4g модема такой же, как и в предыдущем варианте.

При наличии разъема для внешней антенны, подключение кабеля осуществляется с помощью специального переходника. После всех соединений, антенна для модема считается готовой к использованию. Настройка приема сигнала для 4g выполняется экспериментально, путем медленного поворота конструкции вокруг оси до получения наиболее четкого сигнала. Качество сигнала определяется количеством черточек на значке, отображаемом на компьютере или мобильном телефоне.

Когда купить антенну действительно стоит

Если пользователь мобильного интернета сталкивается с тем, что он работает нестабильно или с медленной скоростью, то возможны две причины:

  • В районе его проживания повышенная нагрузка на мобильную сеть, из-за чего потока не хватает на всех абонентов. Ночью скорость выше, так как большинство пользователей не используют мобильный интернет. Днем и вечером нагрузка достигает максимальных значений. Если это так, то проблема не в сигнале, а в зашкаливающем числе пользователей интернета рядом. В этом случае можно посоветовать попробовать интернет от других операторов.
  • Во втором случае у абонента будет низкий уровень сигнала, 1-2 деления шкалы, интернет будет периодически переключаться с 3G на EDGE(E), или сигнал будет падать до нуля. Именно в этом случае и потребуется внешняя направленная антенна 3G для USB-модема. При ее использовании сигнал усилится, и скорость вырастет в 4-5 раз.

Сферы применения

В основном подобные антенны применяются для усиления приема в труднодоступных местах. Это может быть местность с перепадами высот или просто удаленная территория. Улучшение приема сигнала увеличивает скорость передачи данных и соответственно самого использования Интернета. Кроме этого, усилитель GSM 3g, 4g сигнала повышает качество общения при помощи мобильного телефона. Наиболее часто такие устройства применяются в частном хозяйстве среди любителей.

В городской местности чаще всего проблем с получением связи не наблюдается, поэтому такие антенны чаще всего встречаются в пригородах. Также их можно увидеть в среде журналистов, корреспондентов, которым часто приходится перемещать для съемок репортажей. Возможности внешних 3g, 4g антенн достаточно широкие, в связи с чем они нашли применение и во многих других областях.

Важно! При выборе усилителей необходимо изучить все существующие виды, чтобы подобрать наиболее подходящую для конкретной местности

Уличная 4G антенна со встроенным модемом или роутером

Некоторые уличные модели бывают с модемами или роутерами, поэтому стоит разобрать оба типа этих антенн.

Антенна с модемом

В корпусе этой антенны размещается 4G модем, подключенный к антенне с помощью специальных разъемов. Правда для подключения устройства к ПК нужен длинный USB-провод, который по длине ограничен 10 м. Если кабель плохого качества, то даже и при длине 3 м устройство будет периодически пропадать (отваливаться).

Плюсы и минусы

Подходит для всех сотовых операторов
Гибкий кабель
Доступная цена

Модем нестабильно работает при длине USB кабеля 5 м и более
Чтобы поменять симку в модеме необходимо разбирать корпус антенны
Недобросовестные продавцы могут установить в антенну 3G модем, поэтому быстрого интернета не будет.

Также нужно помнить, что в уличной среде устройство может быстро сломаться из-за попадания конденсата.

Антенны с роутером и модемом

Внутри этой антенны размещается роутер с модемом, который питается по технологии POE (по витой паре). Такая антенна очень удобная, потому что для ее подключения нужен кабель «витая пара», который по длине может быть до 100м.

Но роутер ещё больше чувствителен к погоде, потому что он сильно нагревается в процессе работы. Летом он может нагреваться внутри замкнутого (непроветриваемого) корпуса антенны до 60С и более.

Плюсы и минусы

Кабель длиной до 100 м.
Можно с помощью антенны раздавать интернет на несколько устройств

Такое оборудование не долго работает. Средняя температура роутера и модема в корпусе устройства 0 — 40С
Для смены SIM карты необходимо разбирать устройство

Конечно, продавцы уверяют, что корпус антенны герметичный и роутер сам себя обогревает зимой. В холодное время года это работает, но летом на жарком солнце устройства в герметичном корпусе антенны нагреваются до более 60 С.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий