Антенна mimo 4g lte своими руками: характеристики

Устройство и размеры антенны Харченко

Вибратор антенны

Вибратор представляет собой согнутую в виде двух ромбов медную проволоку для усиления частоты. Волновое сопротивление антенны принимают 50 Ом.

Параметры фигуры зависят от длины волны. Список частот 4G LTE, на которых работают операторы сотовой сети, представлен в таблице:

Оператор	Частота (выгрузка/загрузка), МГц	Дуплекс	Полоса
Йота	2500-2530 / 2620-2650	FDD	Band 7
Мегафон	2530-2540 / 2650-2660	FDD	Band 7
Мегафон	2575-2595	TDD	Band 38
МТС	2540-2550 / 2660-2670	FDD	Band 7
МТС	2595-2615	TDD	Band 38
Билайн	2550-2560 / 2670-2680	FDD	Band 7
Теле 2	2560-2570 / 2680-2690	FDD	Band 7

Данные таблицы свидетельствуют, что оптимальной будет частота 2600 МГц, соответствующая волне длиной 115 мм. Параметры представленной на схеме рамки получаются следующие:

L1 (сторона внешняя) — 2,89 см;
L2 (сторона внутренняя) — 2,76 см;
L3 (длина двух рамок) — 8,1 см;
L4 (ширина каждой рамки) — 4,05 см;
L5 (участок подключения антенны) — 0,17 см.

Суммарная протяженность проволоки составляет 23,79 см.

Кабель антенны

Входное сопротивление близко к 50 Ом. При монтаже антенны Харченко для 4G-модема рекомендуется использовать коаксиальный кабель 50 Ом, но некоторые ставят и 75 Ом. Для снижения потери мощности предпочтительнее применить провод с меньшим сопротивлением. Телевизионный кабель имеет большую толщину, и сопротивление 75 Ом может вызвать рассогласованность со входами модема.

Конструкция рефлектора

Рефлектором служит любая ровная металлическая пластинка или наклеенная на поверхность из плотного картона фольга. Из нее вырезают квадрат с минимальным размером сторон 11,5 см. В центре и рядом сверлятся отверстия диаметром около 6 мм. По центру к рефлектору приклеивается вырезанный из пластиковой крышки или трубки диэлектрик с таким же отверстием посередине.

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

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

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

Этапы сборки:

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.

Принцип действия репитера

Это устройство является дополнением к антенне. Репитер может помочь там, где работы простой антенны не всегда хватает для качественного улучшения сигнала.

Данный усилитель состоит из двухстороннего приемника, внешней и внутренней антенны, кабельного разветвителя, кабеля и разъемов. Принцип работы репитера заключается в усилении сигнала MS-BS и в обратном направлении BS-MS. То есть он обрабатывает получаемые данные и перенаправляет их в необходимом пользователю направлении.

Обратите внимание! Если это отдаваемые данные, то перенаправление идет на базовую станцию оператора, если данные получаемые, то на модем абонента. Все усилители по своим характеристикам делятся на два различных типа:

Все усилители по своим характеристикам делятся на два различных типа:

Активные. Представляют собой устройства, работающие за счет усиления сотового сигнала, в котором используются ретрансляторы и бустеры;
Пассивные. Усиливают сигнал сотовой связи за счет антенн разного типа, а также пассивного ретранслятора.

Звуковые колонки для усиления сигнала

Мало кто может себе представить более простой способ повысить скорость и стабильность интернет-соединения. Положительным моментом представленного способа является отсутствие затрат на комплектующие. В данном случае нет необходимости приобретать или конструировать антенны и усилители. Ориентируясь на многочисленный опыт абонентов и комментарии в Интернете, нужно только установить обычные звуковые колонки ближе к самому модему. В таком случае качество приема сигнала увеличивается на 15-20 %. Не огромный прирост, однако, учитывая отсутствие затрат, дает хорошие результаты при плохом качестве интернет-соединения.

Важно! Колонки должны быть включены в сеть, но если нет желания слушать шум, то можно выключить звук до минимума

Усилитель из медной проволоки

Еще один простой и эффективный способ повышения качества подключения к Сети. Однако тут придется немного поработать, поскольку нужна специальная конструкция. Подойдут простая медная проволока и железная банка, которая будет использоваться в качестве антенны. Последовательные шаги сборки:

Купить кусок тонкой медной проволоки длиной 5-6 м.
Открыть крышку принимающего сигнал устройства и сделать несколько витков вокруг СИМ-карты.
Второй конец проволоки дотянуть до окна.
У банки срезать верхнюю крышку, чтобы она стала похожа на бочку. Импровизированная антенна готова.
Ко дну банки прикрутить проволоку.
Жестянку закрепить на улице и повернуть в сторону ближайшей вышки оператора.

Обратите внимание! Использование усилителя из медной проволоки позволяет улучшить скорость Интернета на 80-90 %

Внутреннее устройство для усиления

Подобный прибор можно собрать самостоятельно или приобрести в готовом виде. Если устройство, которое принимает сигнал, модем или роутер, имеет открытый разъем, то к нему можно подсоединить усилитель для улучшения качества сигнала.

Если разъема нет, то можно обратиться в сервисный центр к мастеру, чтобы он сделал его. Только так потом можно будет подсоединить репитер и улучшить связь. Однако нужно быть готовым к тому, что использовать модем только с внутренней антенной станет невозможно. Поэтому лучше сразу взять старое ненужное устройство.

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

Установка антенн для модема своими руками

После того как сделан выбор, и антенна куплена, а также приобретены дополнительные коннекторы, ее необходимо установить. Настоятельно рекомендуется перед проведением работ сделать хотя бы примерный набросок (лучше чертеж в масштабе), на котором будут обозначены линии коаксиального кабеля, его длина, произведены расчеты потерь сигнала, показаны местоположения близлежащих вышек и возможных препятствий. Поиск сотовых излучателей и их характеристик можно произвести при помощи специальных мобильных приложений, а в качестве основы для карт использовать OpenStreetMap (http://openstreetmap.ru). После этого необходимо собрать нужный инструмент, материалы и произвести монтаж:

Инструмент и материалы. В зависимости от типа установки могут понадобиться: щебень, песок, цементная смесь, анкеры, тросы, талрепы, саморезы, дюбели, металлические уголки, герметики, атмосферостойкая краска. Для работы необходимы пассатижи, перфоратор, шуруповерт с набором бит и сверл, мультиметр, молоток, лопата, стремянка, ведра.
Основа. Если установка производится на мачте, в первую очередь нужно определить место, где она будет смонтирована. После этого выкапывается яма, дно которой отсыпается небольшим количеством песка. Если места для размещения антенны — фасад здания или крыша, производится простое крепление кронштейна при помощи анкеров либо саморезов.
Установка мачты

Очень важно помнить, что мачта устанавливается только тогда, когда на ней смонтировано все оборудование. Для этого к верхнему концу, в соответствии с инструкцией, крепится антенна на кронштейне, подсоединяются фидеры, соединения герметизируются

К кольцам цепляются тросы (обычно 3 штуки) нужной длины и с талрепами на втором конце. После этого мачта поднимается и ставится в яму нижним кольцевым основанием, засыпается до половины высоты стенок средним щебнем. После этого, не заливая фундамент, переходят к настройке антенны.
Настройка. Этот этап подразумевает (независимо от типа установки) поворот резонаторов в нужном направлении (согласно чертежу) и контроль качества связи. После этого можно переходить к заключительному этапу.
Завершающие мероприятия. Когда антенна расположена в нужном направлении, все доступные винтовые соединения затягиваются контргайками. Фундамент мачты заливается цементной смесью, тросы при помощи штырей укрепляются в земле (можно также укрепить щебневой и цементной засыпкой/заливкой), производится натяжка путем вращения талрепов. Коаксиальные кабели устанавливаются на воздушной линии связи, либо закрепляются при помощи хомутиков вдоль стены.

Важно! Существует еще метод непрямого крепления антенны к фасаду здания, а именно: с установкой короткой мачты. Он применяется тогда, когда устройство надо вынести выше, например, над коньком кровельной фермы

В этом случае на мачте также монтируется оборудование, и она хомутами пристегивается к стене.

Антенна для 3G/4G своими руками

Самым простым и в то же время эффективным решением для усиления сигнала для 3G или LTE модема является антенна Харченко. Разработанная полвека назад, данная антенна может работать в широком диапазоне частот и весьма проста в изготовлении. Калькулятор, который находится чуть ниже, избавит вас от ручных расчетов. Достаточно ввести только частоту, на которой будет идти прием-передача сигнала и вы получите все необходимые значения для изготовления антенны, включая необходимую длину проволоки, которая лежит в основе антенны.

Антенна для усиления и приема сигнала.

Все что потребуется для сборки – это кусок медной проволоки, отражатель, паяльник, клей и какой-нибудь материал в качестве диэлектика, например небольшой кусок полипропиленовой трубы. В точках А и Б припаиваются центральная жила и оплетка кабеля соотвественно. Диаметр проволоки не имеет решающего значения, допустимы отклонения от рассчетных значений. А вот размеры антенны и сторон ромба уже весьма критичны и их необходимо соблюдать с максимальной точностью.

Отражатель можно изготовить из металлической пластины, но конечно гораздо проще использовать кусок пластиковой панели с наклеенной на него фольгой

Важно чтобы расстояние от антенны до отражателя было одинаковым по всей длине проволоки. Оплетка кабеля может касаться отражателя, но не в коем случае не центральная жила. Также не должны соприкасаться точки А и Б, показанные на рисунке

Оптимальное расстояние между ними около 10 мм.

Антенна для 3G/4G сигнала.

Антенну следует крепить к отражателю любым материалом, который не проводит ток, например пластик. Чаще всего достаточно закрепить антенну на отражателе в трех точках: в центре и по краям.

В случае с LTE модемом необходимо изготовить две антенны, которые можно разместить на одном отражателе. Для защиты от ветра и попадания воды внутрь кабеля антенну можно поместить внутрь какого-нибудь контейнера. Вполне подойдет контейнер для продуктов подходящего размера.

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:

Рассмотрим самый простой вариант — без использования проводов. Нужна только банка и модем. Снимаем крышку с банки. В стенке ближе ко дну делаем отверстие, чтобы в него поместился модем.
Размещаем модем в отверстии, чтобы задняя часть со встроенной антенной оказалась в банке.
Берём USB-удлинитель и через него подключаем модем к компьютеру. Модем с банкой ставим на подоконник или ближе к окну. Смотрим на количество делений и регулируем положение банки с модемом, чтобы максимально усилить сигнал.

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:

В банке необходимо просверлить отверстие для коннектора. Лучше использовать коннектор с гайкой.
К коннектору нужно припаять штырь из куска медного провода, коннектор завинчивается в банку (надо проследить, чтобы у него был электрический контакт с внутренней стороной банки, т. к. иногда она бывает лакирована).
После этого останется только сделать шнур для подсоединения антенны к модему.

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:

Сначала изготовьте «восьмёрку» из монолитной проволоки сечением 4 мм2. 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 90о. Используйте угольник, чтобы добиться точного угла.
Возьмите алюминиевую пластину — толщина 22 мм. Общая площадь — 140 х 140 мм. Пластина будет отражателем (рефлектором). Сделайте отверстие в центре пластины (просверлите).
Закрепите «восьмёрку» прямо по центру рефлектора на расстоянии 3,6 см. Панель и проволока не должны соприкасаться.
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.
Если у модема есть разъём для антенны, подключите кабель к нему через переходник.
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.
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 45о или 70о.

Виды антенн для 3G и 4G

На сегодняшний момент видов приемников сигнала для мобильных сетей третьего и четвертого поколений существует немало. Многие из них использовались еще до появления сотовой связи (для телевизионного вещания) и успели зарекомендовать себя с хорошей стороны. Ниже рассказано об основных антеннах для 4G Интернета, которые можно собрать своими руками.

Простая

Самый примитивный вид антенны, который выглядит, как обычный кусок проволоки. Такое приспособление относится к среднемощным или маломощным. То есть длинные линки с его помощью поддерживать вряд ли получится. Зато можно с легкостью заменить стандартную антенну роутера или модема на 2 децибела. Это позволит по меньшей мере в 2 раза увеличить радиус покрытия сетевого устройства без особых затрат.

Антенна, припаянная к модему

Панельная

Ещё один вариант оборудования, применяемого для улучшения качества сигнала. Особой популярностью пользуются для работы с 3G и 4G сетями.

Обратите внимание! Изначально их использовали для стандартов третьего поколения, но затем стало понятно, что эти устройства могут спокойно работать и с LTE сетями. Всё дело в том, что рабочий диапазон этих стандартов частично совпадает

Направленная 3G, 4G пушка

Это устройство представляет собой штырь, на котором на определённом расстоянии надеты медные круги фиксированного радиуса. Преимуществом такого приспособления является то, что при грамотном подходе и минимально затраченных средствах можно получить антенну, улавливающую сигнал даже за 30 км от вышки или базовой станции, что крайне выгодно и удобно.

MIMO

Чтобы увеличить пропускную способность каналов передачи данных между приемником и передатчиком, разработали специальный метод обработки радиосигналов, основанный на том, что приемы передачи ведутся через различные антенны.

Важно! Применяя антенну типа MIMO, можно увеличить пропускную способность доступа к сети. Это будет величина, в среднем на 10-30 % большая, чем при использовании простой антенны

Основной принцип работы приспособления заключается в устранении любых взаимосвязей между принимающей и отправляющей антеннами.

Антенна Харченко, или биквадрат

Антенну, которую придумали еще в 60-х гг. прошлого века, по праву считают одной из наиболее популярных. В те времена она помогала улучшить качество картинки на телевизоре людям, проживающим за зоной уверенного приема телевизионных сигналов, а сегодня она может с легкостью повысить скорость доступа к мобильным сетям и телекоммуникационным системам.

К сведению! Другое ее название — биквадрат.

Волновая

Антенна под названием «волновой канал» была изобретена еще раньше, в 1926 г. в Японии. Данные приспособления сразу стали популярными во всем мире. Они очень просты в изготовлении и обладают достаточно хорошей направленностью. Телевизор стал цифровым, а значит, мультиплекс может передать сразу несколько каналов на одной частоте.

Важно! Это значительно упростило изготовление антенны, так как теперь не нужно обеспечивать широкополосный сигнал, достаточно создавать приемник на одну определенную частоту

Другие возможные виды

Одним из наиболее распространенных видов антенн является облучатель для спутниковой тарелки. Он продается во многих специализированных местах и обладает хорошим соотношением цены и качества. Спутниковые тарелки позволяют фиксировать сигнал на расстояние до 40 000 км. Понятно, что такое приспособление сделать в домашних условиях крайне проблематично, поэтому оно не стоит детального рассмотрения. При желании его можно просто купить.

Принцип работы усилителя сигналов

Какая внешняя антенна подходит для смартфона

На качество связи и силу сигнала также оказывают влияние местоположение, рельеф местности, погодные условия и время года, чувствительность и мощность сотового телефона и главной антенны. Автомобильная или стандартная устанавливается на улице, желательно на крыше здания или автомобиля. Как и телевизионную, её необходимо направить в сторону ближайшей базовой станции. Для этого устройство следует двигать и поворачивать, пока не усилится сигнал.

Волновая содержит траверсу с перпендикулярно расположенными рефлекторами. Их размеры зависят от частоты, прямо пропорциональной длине волны. Имеет явное преимущество усиления сигнала при довольно небольших габаритах. Недостатком является необходимость точного наведения на станцию.
Параболическая состоит из отражателя и облучателя. Такая конструкция достаточно сильно усиливает сигнал, но при этом установка требует определённых навыков. Минусом этой антенны является нулевая эффективность при неточной настройке.
Плоская панель представляет собой плоский небольшой квадрат с облучателем внутри рефлектора. Преимуществом устройства служит широкий спектр направленности, что не требует точной наводки, но при этом даёт средние показатели усиления сигнала.
Штыревая конструкция — это небольшой вертикальный стержень, одновременно являющийся и облучателем, и рефлектором. Плюсом антенны выступает круговая направленность, которая не требует точной установки на базовый распределитель провайдера. Но есть нюанс, размещать такую антенну следует так, чтобы между ней и базой не было экранизирующих конструкций. Она устанавливается там, где не требуется особого усиления сигнала.