Самодельная антенна для мобильной связи

Связь

01.08.200619:38Фото: VE</figcaption>

Что нужно знать об антеннах в мобильниках

Антенна — самая важная часть вашего телефона, а иногда еще и элемент дизайна. В этой статье мы расскажем о типах антенн, а также о том, как правильно разговаривать по мобильному телефону и почему важно знать, где в телефоне расположена антенна.

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных вопросу выбора нового мобильника. Предыдущие материалы о стандартах сотовой связи, диапазонах частот, передаче данных и дизайне телефонов можно прочитать здесь и здесь — ред.

Антенна в телефоне важна по двум причинам: она оказывает влияние на качество приема и передачи сигналов, а также определяет уровень облучения высокой частотой, когда вы прикладываете телефон к уху. Излучение мобильных телефонов — серьезный вопрос для тех, кто думает о своем здоровье. Антенна телефона излучает мощный сигнал в диапазоне частот стандарта сотовой связи. Справедливости ради отметим, что до сих пор до конца не ясно, какое влияние оказывает высокочастотное излучение мобильника на человека. Хотя работы по оценке В«вредностиВ» телефонов ведутся давно (более 15 лет), пока, к счастью, наличие вредного воздействия мобильного телефона на здоровье человека не доказано.

Несмотря на это, в ряде стран уже установлены серьезные ограничения на использование мобильных телефонов детьми.

Теперь о типах антенн. В настоящее время в телефонах получили наибольшее распространение следующие виды антенн:

Внутренняя — одна из самых распространенных и, пожалуй, самая удобная для пользователя антенна, полностью спрятана внутри телефона. Она никогда не ломается из-за неаккуратного обращения и обладает хорошими техническими характеристиками. Недостаток такой антенны только в том, что, покупая мобильник, вы точно не знаете, где она расположена в корпусе телефона. О том, почему это надо знать, чуть позже.

В последнее время появилась ещё одна разновидность внутренней антенны — такие антенны немного выступают из корпуса, но большей частью расположены внутри телефона. Необходимость в таких антеннах возникла вместе с тенденцией к созданию тонких телефонов — нужно же как-то встроить хорошую антенну в плоский телефон. Впрочем, следует заметить, что хорошую маленькую, плоскую и дешевую антенну для мобильника пока еще не разработали.

Укороченный диполь, или штырь. Такая антенна обладает очень хорошими характеристиками, отлично видна, но неудобна для пользователя. По распространенности — на первом месте у производителей недорогих мобильников, так как это самый дешевый вид антенны. Такие антенны часто и легко ломаются у неаккуратных абонентов.

Выдвижная антенна, или телескоп. В Европе и России эта антенна сейчас встречается преимущественно в старых GSM-телефонах. В CDMA-телефонах, напротив, телескоп используется довольно часто. В странах Азии (в Японии, например) и Америки (к примеру, в США) такие антенны все еще популярны. Причина — отличные характеристики и простота исполнения — все это важно для производителя.

Такие антенны часто ломаются и требуют деликатного обращения. Необходимо помнить, что телефон с телескопом должен (не все производители, правда, следуют этому правилу) отлично работать, даже если вы не выдвигаете антенну из корпуса до конца. Многие об этом не догадываются и полностью выдвигают антенну при каждом звонке. На самом деле, выдвигая телескоп, вы лишь немного улучшаете технические параметры антенны и увеличиваете уровень сигнала.

Это обычно помогает только при работе в зоне плохого покрытия или слабого уровня сигнала, а в городе вообще не дает никакого эффекта.

Существуют и другие типы антенн и даже комбинации уже упомянутых. Отметим, что в мобильном телефоне может быть не одна, а две основные излучающие антенны. Две антенны, например, ставят в телефоны 3G (комбинированные UMTS/GSM или CDMA/GSM). Плохого в этом ничего нет, просто надо знать, где эти антенны расположены.

В мобильном телефоне помимо основной излучающей антенны может быть еще и антенна Bluetooth (ВТ) или антенна GPS (глобальная система определения местоположения).

ВТ-антенна работает на частотах порядка 2,4 ГГц, и уровень её излучения в сотни раз слабее излучения основной антенны.

Теперь о том, почему необходимо знать, где расположена основная антенна (или антенны) в телефоне.

Во-первых, зная, где расположена антенна, вы не будете за нее случайно хвататься или касаться ее при разговоре. Хорошо бы, если бы каждый производитель в руководстве пользователя указывал расположение антенны в телефоне. Также неплохо было бы указывать в руководстве, что касаться антенны во время звонка не рекомендуется. Нет, это не опасно, просто, держась за антенну при разговоре по телефону, вы ухудшаете его работу. Не вдаваясь в технические детали, можно сказать, что антенна с прижатой к ней рукой может существенно хуже работать на прием и передачу. Это приводит к тому, что радиус соты, т. е. области, где надежно работает ваш телефон, существенно уменьшается. В каждом конкретном случае все будет зависеть от типа антенны, от ее расположения в корпусе и от того, насколько ее работе мешает владелец телефона.

Более того, если при разговоре вы мешаете работе антенны, расход мощности батареи вашего телефона может вырасти в 2 раза и более.

Так происходит из-за изменения баланса мощности радиоканала — телефон увеличивает мощность излучения по указанию сетевого контроллера.

Приведем конечные расчетные данные для обычного GSM-телефона. Если вы изменяете характеристики антенны за счет того, что неправильно держите телефон, то

Все это особенно заметно за городом, где сигналы слабые, то есть на большом удалении от станции сотового оператора.

Более того, когда вы просто прижимаете телефон к уху при разговоре и при этом правильно его держите, уровни сигналов вашего телефона на прием и передачу могут ухудшаться. Иногда в разы, если антенна плохая. Все это зависит от типа антенны, от ее расположения в корпусе телефона и от близости ее к голове, от модели телефона. В той или иной степени все мобильники подвержены такому воздействию, и не думайте, что, купив дорогой телефон, вы избавитесь от всех проблем. Проверить же деградацию параметров можно только в специально оснащенных лабораториях.

Возникает резонный вопрос: а как же звонить правильно, не ухудшая качества работы? Как держать телефон, если не у уха?

Ответ простой. Правильно звонить надо, не прижимая телефон к голове/уху и не держась за него руками. Лучше всего пользоваться Bluetooth или наушниками, а телефон держать отдельно (например, в сумке), подальше от металлических поверхностей.

Где же могут быть расположены встроенные антенны? В«Антенны-невидимкиВ» располагаются в основном в верхней части телефона и часто очень близко прямо к динамику, который вы прикладываете к уху. Гораздо реже антенна располагается в нижней части телефона. В некоторых В«раскладушкахВ» антенны спрятаны в середине — в верхней части клавиатурного отсека. Часто антенны располагаются в утолщениях корпуса.

Знать, где расположена антенна, полезно еще по одной причине: в этом случае вы будете меньше облучать себя высокочастотной мощностью (что делать категорически не рекомендуется — неважно, установлен от этого вред или нет) или снизите интенсивность такого облучения. Снижение интенсивности достигается просто за счет правильного положения телефона относительно головы — расстояние между излучающей антенной и головой/ухом должно быть как можно больше. Необходимо помнить, что, увеличивая это расстояние всего на несколько сантиметров, вы снижаете интенсивность высокочастотного облучения головы в десятки раз.Чтобы бы ни говорили о вреде излучения мобильников, помните главное: СВЧ-излучение пользы вашему организму, безусловно, не принесет.

Стоит добавить, что рабочие частоты телефона близки к частотам микроволновой печки. Это значит, что физический механизм воздействия на биообъекты в обоих случаях одинаков — происходит внутренний разогрев ткани, и повышается ее температура. Конечно, мощность телефона в сотни раз меньше мощности печки, но зато вы прикладываете источник излучения прямо к голове. Выводы делайте сами.

09.01.2019

Назначение усилителей — усиление сигнала сотовой связи в местах некачественной мобильной связи: дача, офис, квартира.

В данной статье мы опишем виды усилителей сотовой связи, основные характеристики, критерии выбора и возможные трудности установки.

Усилители бывают пассивные и активные.

Пассивные усилители сигнала для 3G/4G интернета

Антенна — это пассивный усилитель. Подходит для усиления 3G/4G интернета, без голосовой связи. Но голосовую связь можно будет осуществить через мобильные приложения, такие как WhatsApp, Viber, Skype и т.д.

Рассмотрим основные схемы подключения:

Антенна + 4G модем (самая простая схема), включенный в компьютер или ноутбук. Такой вариант подходит, если у вас одно рабочее стационарное место для выхода в интернет.

• 
• 

• 
• 

Антенна + 4G модем + Wi-Fi роутер. Всё то же самое, но чтобы не быть привязанным к одному месту кабелем добавляется Wi-Fi роутер, который позволяет раздать Wi-Fi интернет на нескольких пользователей.

• 
• 

• 
• 

Самый практичный вариант, когда 4G модем и роутер являются одним устройством. Работает стабильнее и надежнее, SMA разъёмы прочнее, чем те, которые установлены на модемах. Сколько случаев было, когда легким движением руки вырываются разъёмы из 4G модема.

Антенна со встроенным модемом и роутером

На рынке большое количество подобных предложений, собираются они, что называется, на коленке. Реальный минус таких решений заключается в том, что модемы и роутеры работают в диапазонах температур 0…+40 °C, при этом летом в герметичном боксе температура достигает до 70 градусов. Такие решения живут недолго, обычно 1-1,5 года. Подробно, можно почитать тут.

Внешние роутеры заводского производства. Внутри корпуса уже установлены роутеры с LTE-модулем на единой плате. Все составляющие данного устройства работают при температурах от -40 до +70 градусов. Кабель используется обычный компьютерный (витая пара), длиной не более 80 метров. Интернет и питание идут по одному кабелю по технологии PoE. Можем порекомендовать внешние роутеры заводского серийного производства от компании RF-Link, модели R850 и R832.

Решения для усиления интернета

Универсальный 3G/4G

Универсальный КОМПЛЕКТ для интернета 3G/4G!

12650 руб.В корзину

Максимальный 3G/4G

Универсальный комплект для 3G/4G интернета

22000 руб.В корзину

Основные характеристики выбора антенны

Технология MIMO: увеличение скорости скачивания — до 30%, отдачи — до 100%

MIMO-технология — это задействование в передаче данных двух и более приёмников и передатчиков как на базовой станции, так и на абонентском устройстве. Если роутер у вас стоит в помещении, то для использования технологии MIMO необходимо до антенны проложить 2 кабеля.

На практике мы можем получить прирост скорости интернета на скачивание до 30%, но это происходит не всегда, т.к. предел скорости, скорее всего, ограничивается пропускной способностью самой базовой станцией сотового оператора. Но самое главное — это прирост скорости 50-100% на отдачу, который происходит в большинстве случаев.

Поддержка технологии MIMO наиболее актуальна, если вы загружаете в интернет большие потоки данных, например, для удаленного видеонаблюдения и видеоконференций. Если вам нужен интернет, чтобы почитать новости, отправить письмо, посидеть в ВК, то тратиться на MIMO-решение, возможно, и нет смысла.

Выбор диапазона частот антенны

У сотовых операторов на данный момент используется 5 частотных диапазонов – 800, 900, 1800, 2100, 2600 МГц. Еще несколько лет назад, если имели в виду 3G антенну, то подразумевался диапазон 2100 МГц, а если 4G антенну — 2600 МГц. Сейчас ситуация гораздо усложнилась: в одном диапазоне может находиться два стандарта связи, а стандарт 4G на данный момент уже может находиться во всех пяти частотных диапазонах!

По нашему большому практическому опыту в 97% случаев достаточно выбрать мультидиапазонную антенну на 3, а лучше на все 5 диапазонов. При этом коэффициент усиления мультидиапазонной антенны будет немного ниже, чем однодиапазонной.

Антенна для 3G/4G роутера

Антенна 11 дБ, Кронштейн, Кабельная сборка 10м 3DFB, Переходник

от 3050 руб.

Антенна для 3G/4G модема

Антенна MIMO 14 дБ, Кронштейн, Кабельная сборка 10м 3DFB x 2, Переходник x 2

от 4050 руб.

Невысокий коэффициент усиления не является проблемой по двум причинам:

1. 1. Основной прирост уровня сигнала в первую очередь происходит не от коэффициента усиления антенны (мощности антенны), а от того, что эта антенна находится в точке более уверенного приёма сигнала, чем сам модем! В своё время была реклама Мегафона с техническим подтекстом.
      

      

   2. Скорость интернета зависит от качества сигнала, а не его мощности! А качество сигнала, т.е. по-научному отношение сигнал/шум — это степень прямой видимости между антенной и базовой станцией сотового оператора. Кстати, отсюда следует вывод, что чем выше повесить антенну, тем быстрее будет работать интернет.

Еще один плюс в пользу мультидиапазонной антенны — агрегация частот в стандарте 4G/LTE, т.е. сложение скоростей интернета с разных частот. Например, мы часто наблюдаем, что устройства, поддерживающие LTE cat.6 (категорию 6), работают одновременно с частотами 1800+2600 МГц или 800+1800 МГц, тем самым увеличивая скорость! Почти все современные стационарные роутеры Huawei поддерживают LTE cat.6, например, Huawei B315.

Но если вы находитесь далеко от цивилизации, ближе чем в 15 километрах нет крупных населенных пунктов, федеральных дорог и сделать интернет – это уже решение задачи в принципе, то необходимо провести простые измерения вашим телефоном для подбора наиболее эффективной антенны именно в вашем случае. А как определить диапазон частот, можно почитать тут:

• Измерение уровней сигналов GSM, 3G, 4G с помощью Android версии 7.0 и выше.
• Измерение уровней сигналов GSM, 3G, 4G с помощью iPhone.

Сделать замер необходимо на улице (в идеале – с крыши дома), где на телефоне рядом со шкалой приёма покажутся знаки 3G, H, H+, 4G, LTE.

Диаграмма направленности антенны

Диаграмма направленности антенны — графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны от направления антенны в заданной плоскости.

Приведем пример диаграммы направленности антенны с максимальным коэффициентом усиления 16 дБ:

 

Из диаграммы видно, что при отклонении от направления в сторону БС оператора на 30 градусов КУ падает в 2 раза, т.е. 8 дБ. А если неудачно направить под углом 25 градусов, то КУ станет всего 2 дБ.

Чем выше заявленный коэффициент усиления антенны, тем уже диаграмма направленности. Такова физика. В большинстве случаев, кто покупает антенны от 15 дБ, крайне редко точно ориентирует их в сторону БС! Поэтому не гонитесь за коэффициентом усиления, тем более не от него скорость зависит, как уже писалось выше. Также надо знать, что если 3G/4G сигнал является отраженным от рельефа местности, то антенна с более широкой диаграммой направленности поймает его лучше, чем с узкой. Да и недобросовестные продавцы всегда стараются продать антенну с бОльшим КУ дороже, хотя цена себестоимости практически та же.

Как ориентировать усилитель для интернета

Много информации и рекомендаций в интернете, как направлять антенны по таким параметрам, как мощность сигнала, RSSI, RSRQ, SINR CQI. Но в итоге нужно что? Максимальная скорость интернета. Ну и крутить, значит, надо по сервису www.speedtest.net с шагом 20-30 градусов, пока не найдёте то направление, при котором скорость будет максимальна. А если антенна с высоким коэффициентом усиления, то шаг необходимо будет уменьшить.

Неэффективные решения с пассивной антенной

Обзор одного из вариантов неудачного решения можно почитать тут. Скажем честно, вот так, как на фото ниже, будет работать лучше. А если вы находитесь в загородном доме, то поднимите свой 4G роутер на второй этаж и поставьте на подоконник. Возможно, и без различных усилителей обойдетесь.

</ol></ol>

Примеры работ из интернета: без слёз не взглянешь…

</ol></ol>

Выводы по выбору железа для усиления интернета

• Антенну лучше использовать на все частотные диапазоны.
• Антенну ставьте как можно выше. По статистике, у нас в стране молния бьёт на 1 квадратный километр 2 раза в год, и если недалеко стоят деревья, то вероятность попадания 1 на миллион.
• При коаксиальных трассах длиной от 10 метров старайтесь использовать качественный кабель толщиной от 7 мм.

Репитеры — активные усилители сигнала сотовой связи GSM/3G/4G

Репитер, ретранслятор, бустер — это синонимы для одного вида устройства, которое является двухсторонним линейным усилителем сотового сигнала. Сам репитер является частью системы усиления сотовой связи. Его конструкция:

• Сам репитер.
• Донорная (внешняя) антенна — устанавливается на улице и принимает сигнал от базовых станций сотовых операторов.
• Абонентские (внутренние) антенны — находятся внутри помещений и взаимодействуют с абонентскими устройствами, такими как телефоны, планшеты, модемы, роутеры.
• Кабели, разъёмы, делители мощности (разветвители) и пр.

Схема подключения репитера

У каждого поставщика подобных устройств в нашей стране достаточно большая линейка моделей, которая может исчисляться десятками, а иногда даже сотней штук. Техническая сторона подбора репитеров сотовой связи детально описана тут. Если же хотите, чтобы вам помогли с подбором оборудования, то ответьте на простые вопросы на этой странице.

Усиление сотовой связи для дачи и загородного дома

На следующем видео можно посмотреть, что из себя представляет усилитель и как он устанавливается.

Вот некоторые фотографии работ:

</ol></ol>

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в загородном доме

Основные ошибки при установке усилителей в загородных домах

Любую внутреннюю антенну надо прятать как можно дальше от внешней антенны, чтобы не происходило самовозбуждение усилителя связи. Самовозбуждение усилителя – это когда внешняя антенна принимает свой собственный, уже усиленный сигнал, вместо сигнала от базовой станции.

</ol></ol>

Усилитель сотовой связи для офиса

Тут практически всё то же самое, что и в загородных домах, но только в большинстве случаев донорная антенна устанавливается уже на фасаде.

Фотографии из жизни:

</ol></ol>

Пример установки системы усиления сотовой связи в офисе

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в офисе

Ошибки при установке усилителей сотовой связи в офисе

• Необходим пространственный разнос между внешней и внутренними антеннами! Т.е. если в комнате надо усилить связь, то за окном этой же комнаты уже нельзя вешать внешнюю антенну. Неудобно, но ничего не поделать, кроме как вешать антенну в другом месте.
• В городе лучше не использовать дешевые усилители связи, т.к. они часто дают помеху на близлежащие базовые станции сотовых операторов, которые находятся практически на каждой второй крыше домов. Рекомендуется обратиться к специалистам по установке, у кого есть анализатор спектра, или получить подробную техническую консультацию, как настроить усилитель самостоятельно.

Вот так выглядит анализатор спектра:

</ol></ol>

Беспроводные усилители связи

Не будем подробно рассказывать про такое решение, можно посмотреть видео от производителя этих устройств:

Плюс такого устройства — когда всё уже в мраморе и протянуть кабель не представляется возможным, то это чуть ли не единственное решение.

Минусы:

• Усиливает только одного оператора на выбор!
• Работает только в городе, где сигнал у окна хороший. В загородной местности такой усилитель в 95% случаев бесполезен.
• Малая реальная площадь покрытия — 1-2 комнаты!
• Цена от 60 тыс. за покрытие мобильной связью одной комнаты одним оператором.

Усилители для торговых/бизнес-центров

Тут уже речи о самостоятельной установке идти не может.

Фотографии установок на крупных объектах:

</ol></ol>

Оптические усилители сотового сигнала

Оптическая система обычно состоит из 2-х блоков – главного и удаленного, которые соединяются оптическим кабелем. Такие усилители используются для передачи сотового сигнала на большие расстояния до 20 км. В некоторых случаях можно использовать несколько удаленных блоков. Пример такой системы с фотографиями можно посмотреть тут.

Фемтосота

</ol></ol>

Фемтосота — это решение непосредственно от сотовых операторов. Внешне фемтосота напоминает обычный Wi-Fi роутер, только вместо Wi-Fi фемтосота излучает 3G сигнал своего оператора. Для фемтосоты необходимы розетка 220 В и Ethernet интернет. Радиус действия сопоставим с обычным Wi-Fi роутером.

Плюс:

• Можно использовать в любой точке на территории нашей страны, где есть интернет и электричество. Работает даже через спутниковый интернет, проверено.

Минусы:

• Плохо работает в городе в надземной части зданий, т.е. там, где с улицы проникает естественным путём сигнал от базовых станций операторов. Телефон часто переключается на слабый сигнал сторонних БС, даже если фемтосота находится в одном метре от абонента.
• Относительно высокая цена для массового пользователя.
• В офисах и коттеджах площадь покрытия обычно составляет 100-300 кв.м в зависимости от перегородок.

Также если интересно, то можно почитать про отечественных производителей усилителей сотовой связи и необходимости сертифицировать данное устройство.

А если в обозримом будущем планируете купить камеры видеонаблюдения, то рекомендуем ознакомиться с материалом.

Для практического изготовления можно взять на первый раз семиэлементную антенну волновой канал. Не стоит гнаться за «граблями» из десятков элементов. Уже девятиэлементная антенна требует настройки по приборам, так как, будучи ненастроенной работает хуже семиэлементной.

Антенна Уда-Яги – волновой канал

Антенна Яги так названа в честь Хидэцуго Яги, японского инженера, впервые опубликовавшего ее описание. Разработчиком антенны был Синтаро Уда, тоже японец и коллега Яги. Советским специалистам и радиолюбителям эта антенна известна под названием «волновой канал». Она очень широко использовалась в качестве коллективной антенны для приема телевидения на всех каналах (двумя антеннами). Для диапазонов сотовой связи эта антенна отличается особым удобством: все ее размеры очень небольшие, материалов при изготовлении уйдет немного. Ниже показано ее устройство.

Антенна состоит из нескольких параллельных вибраторов, лежащих в одной плоскости. Каждый вибратор изготовлен из металлической трубки диаметром 8 мм. На рисунке есть шкала для точной расстановки вибраторов на несущей стреле. Вибратор с координатой 0 называется рефлектором. За ним следует активный полуволновый вибратор. Следующие за активным вибратором элементы называются директорами (направляющими вибраторами).

Длина всех вибраторов и расстояния между ними должны выдерживаться с большой точностью, ведь цель антенны – выловить максимум мощности без потерь в условиях слабого сигнала. Из-за малой длины волны размеры всех активных элементов тоже становятся малыми. Диаметр трубок также выбран не случайно, от него зависит полоса пропускания антенны, а она достаточно велика для заданного диапазона. Антенну можно было бы «заточить» под одного определенного оператора: МТС, Мегафон и др., так как они делят между собой частоты, и взять трубки меньшей толщины, но в таком случае антенна становится менее универсальной.

Элементы антенны можно крепить как на металлической стреле, так и на диэлектрической. Приведенный выше вариант был рассчитан для квадратной стрелы из алюминиевого профиля сечением 15×15 мм. Если взять неметаллическую стрелу, например, сосновую рейку, то размеры и расстояния будут прежними, и возможно, антенну будет проще изготовить. Нужно только хорошо покрыть лаком деревянную часть.

Волновые сопротивления полуволнового вибратора и коаксиального кабеля довольно близки друг к другу. Но проблема состоит в несимметричности самого кабеля – центральная часть и коаксиальный цилиндр (оплетка) неодинаковы. Поэтому приходится использовать симметрирующее (согласующее) устройство. Обычно его делают из отрезков коаксиального кабеля, но в диапазоне СВЧ отрезки кабеля становятся такими короткими, что работать с ними очень неудобно. Выход может быть в использовании микрополосковых линий. Их можно вытравить на печатной плате.

Недостатком печатных линий является необходимость точно знать диэлектрическую проницаемость изоляции платы на рабочей частоте и очень точное соблюдение ширины дорожек. К счастью, теперь каждый имеет возможность создать или распечатать точнейшие графические документы и сделать из них трафарет. Раньше это было доступно только в НИИ или на крупных заводах. Ниже показан чертеж симметрирующего устройства для нашей антенны:

Размеры указаны в миллиметрах. Материал платы: фольгированный стеклотекстолит СТЭФ российского производства, толщина 1.5 мм, толщина меди 50 мкм. Металлизация с обратной стороны не удаляется, можно вытравить только участок, расположенный под трубками вибратора. Трубки крепятся к плате, но так, чтобы их не замыкало ни с чем. Со стороны согласующего устройства вибраторы (берутся медные трубки) припаиваются проводниками к луженым участкам дорожек. Кабель припаивают центральной жилой к отводу справа (его длина 5–10 мм), а оплетку кабеля припаивают к фольге с обратной стороны.

Правильно собранная антенна дает усиление не меньше 15 dBi. Кстати, и о том, что это такое. Децибел – это логарифмическая величина, десятичный логарифм десятой степени отношения каких-либо величин. Такими единицами пользуются в акустике и радиотехнике, где имеют дело с огромными динамическими диапазонами сигналов.

Буква i означает «изотропный» (одинаковый по всем направлениям, греч.). В изотропных децибелах оценивают усиление антенн относительно простого полуволнового вибратора, коэффициент усиления которого берется за единицу. Каждые 3 децибела означают удвоение мощности сигнала. Например, 6 dB – это уже 4 раза, 9 dB – 8 раз. Каждые 6 dB антенны «приближают» приемник и передатчик друг к другу в два раза (поток мощности распределяется по площади, так что тут соблюдается обратная пропорциональность квадрату).

В децибелах измеряют и затухание в кабелях. Например, для диапазона 2–3 ГГц затухание составляет -0.5 dB на погонный метр практически любого кабеля. Если наша антенна будет соединяться с модемом кабелем длиной 6 м, то за это придется заплатить -3 dB усиления, так что реально мы получим от антенны не больше 12 dB. Тем не менее мы приблизились к сотовой вышке в 4 раза. Если, допустим, фактическое расстояние до нее 20 км, то с антенной (электрически) будет всего 5 км. На таком расстоянии модему не потребовалось бы никакой антенны, кроме внутренней.

Для нашей антенны нужно брать кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и полиэтиленовой полувоздушной изоляцией. Любую марку кабеля с такими параметрами. Антенну нужно расположить стрелой в направлении сотовой вышки и вибраторы расположить вертикально.

Зеркальная антенна – рефлектор

Еще один, очень неплохой способ забыть о том, как усилить сигнал, состоит в использовании рефлектора. Облучателем служит антенна самого модема. Размер рефлектора примерно 150х200 мм (здесь большая точность не нужна), а модем должен отстоять от рефлектора на расстояние в четверть волны. Здесь нужно немного поэкспериментировать, но в любом случае это расстояние лежит в пределах 30–40 мм.

Рефлектор делается из жести, тонкого алюминия, даже из фольги для мяса, наклеенной на картон, с сгибается приблизительно по форме параболоида, так, чтобы фокус был в точке расположения модема. Такая антенна дает усиление около 10–12 dB (реально 9–10). Между прочим, эта копеечная самоделка, ее полный аналог, ну, разве что красиво сделанный, продавался в магазинах за 900–1000 рублей!

Недостатком в случае такой антенны будет невозможность выставлять ее на улице – модем и сим-карта не рассчитаны на дожди и морозы. Лучшее место установки – возле окна, в направлении сотовой вышки. Величину сигнала можно оценить по «палкам» на индикаторе сигнала в программе для работы с модемом. Качество связи, однако, лучше оценивать по скорости приема и передачи на сайте speedtest.net Можно попытаться наклонить модем с рефлектором на угол примерно 45 градусов и снова посмотреть тест, чтобы лучше приспособиться к поляризации в месте приема. Таких тестов нужно сделать примерно три или больше, чтобы оценить способность антенны усиливать сигнал.

Защита от грозы

Напоследок об очень важной теме. Мобильные устройства носят в кармане и вопрос грозозащиты для них равносилен грозозащите для самого владельца. Нормальный человек не пойдет на высокое место в грозу, ни с телефоном, ни без него. Однако нормальная антенна – это совсем другое дело. При уличной установке ей грозит много чего: от прямого попадания молнии, до коронного разряда. В обеих случаях, аппаратура, подключенная к такой антенне, гарантированно отправляется в ремонт и – во многих случаях, – вообще, на свалку.

Даже безобидное зеркало, описанное в предыдущем разделе, совсем не подключенное к модему никакими проводами, способно его вывести в грозу из строя. При разрядах молний возникают радиоволны с очень широким спектром частот, и случайно такой спектр может содержать приличную мощность, сосредоточенную как раз в диапазоне частот антенны модема. Полупроводниковые элементы СВЧ в модеме могут легко выйти из строя. К сожалению, гражданская потребительская техника не защищена от грозы так, как защищено радиотехническое и электронное оборудование для научных или военных целей.

СОВЕТ! В случае грозы, отключайте все антенны, работающие с вашими устройствами, и удаляйте модемы, облучаемые рефлекторами. Это сбережет вам немало денег на покупку нового оборудования и снизит риск пропажи данных, что может быть дороже любых денег.

Используемые источники:

• https://www.gazeta.ru/techzone/2006/07/27_a_710972.shtml
• https://mobilebooster.ru/post/154/usiliteli-signala-sotovoy-svyazi-raznovidnosti-opisanie-rekomendatsii/
• https://electriktop.ru/baza-znaniy/antenna-dlya-telefona-svoimi-rukami.html