Самодельная mimo антенна для 4g модема. Внешняя LTE антенна. MIMO антенна для LTE. Схема действия системы усиления
На днях представилась возможность протестировать антенны 3G и 4G недалеко от Питера, чем мы и решили воспользоваться.
В нашем распоряжении неплохой сигнал мобильного интернета, но только на втором этаже частного дома, а так как кабинет находится внизу с другой стороны дома, пользоваться мобильными благами было не очень неудобно. Поэтому было решено исследовать возможности современного оборудования, а именно - проверить возможности выносных уличных антенн 3G/4G диапазонов в деле получения более качественного канала связи между ближайшей базовой станцией и USB модемом, затем передать его на Wi-Fi роутер для раздачи, а по кабелю завести в кабинет к основному компьютеру.
Из оборудования в эксперименте принимали участие:
- Антенна уличная/комнатная панельная URSA 4G (2300-2700 МГц, 18 дБ, 31*31*2,2 см, N-female);
- Антенна уличная параболическая LIBRA 3G (1920-2170 МГц, 21 дБ, 90*60 см, N-female);
- USB-модем Мегафон М-150-1;
- 5-метровая кабельная сборка 5D-FB с N-коннекторами, Aileron 5m-5D-FB;
- Пигтейл-переходник для модема Aileron-CRC-9-N-female.
Про модем написано много, хорошая модель, нам он нравится возможностью подключения MIMO антенн, но в нашем тесте антенны без поддержки MIMO возможностей.
Для 4G диапазона будем использовать антенну URSA 4G, компактная, аккуратная, крепиться на кронштейн в нашем случае, есть кронштейн под мачту. Фото:
Для 3G диапазона используем огромную параболическую антенну LIBRA 3G, напоминает военный локатор с шириной
решетки 90 см! Фото:
Технический выход на фасад/козырек дома был возможен только с одной стороны, что ограничивало наши возможности в плане выбора базовой станции оператора, но судя по открытой информации с ресурса OpenCellID.org, в 4 км от точки установки уличной антенны есть несколько базовых станций оператора Мегафон-СЗ. Нас такой вариант устроил полностью, ведь теоретический радиус покрытия 3G/4G сигналом 8-10 км, значит мы 100% в зоне нормального покрытия, ниже карта.
Также, можно воспользоваться приложениями FindTower для iPhone или интернет-ресурсом netmonitor.ru.
Основная цель и задумка всех названных ресурсов – показать пользователям расположение оборудования операторов мобильной связи на карте местности.
Перед началом наших танцев с бубнами, хотелось бы сказать несколько слов о мобильном интернете. Мало кто осознает это, но мобильный интернет-трафик для операторов сотовых сетей не является приоритетным направлением деятельности, более того, в некоторых случаях передача цифровых данных, интернета или видео является для них делом с нулевым доходом, а иногда и вовсе убыточным. Основным источником дохода для них являются голосовые соединения, все остальное это дополнительные опции, маркетинговые ходы и позиции престижа. Именно поэтому, все свое оборудование операторы настраивают так, чтобы в первую очередь обеспечивать потребности голосовых соединений, а остаток уже пускать на интернет-трафик и прочее, более того, операторы фиксируют трафик своих базовых станций и его потребителей, поэтому, когда получите доступ к мобильному интернету, пользуйтесь им разумно, ведь оператор может избирательно ограничить вам скорость, или количество цифровых каналов в вашем секторе базовой станции и будет совершенно прав, так как свои технические возможности, затраты и доходы он считать умеет лучше нас с вами.
Итак, до подключения выносной параболической антенны LIBRA 3G, мы имели следующую картину с соединением и скоростью передачи данных:
До подключения панельной антенны URSA 4G у нас имелось:
Дело выставления антенны – очень важная и ответственная задача, в идеале это нужно делать с ручным анализатором спектра, чтобы видеть сигнал в прямом эфире, так сказать, идентифицировать свою базовую станцию и настроиться на максимальный уровень. Если анализатора спектра радиосигнала нет, здесь без бубна, модема и сотового телефона не обойтись. Удаление от базовой станции у нас было небольшое, поэтому мы справились с выбором угла и направления с помощью встроенной утилиты в мегафоновском софте, этого оказалось достаточно. Но если уровень сигнала слабее – ищите анализатор спектра.
Итак, в конце концов, нами получено на 3G диапазоне:
И на 4G диапазоне:
Результаты нас порадовали, особенно принимая во внимание компактность 4G антенны и полученную скорость.
Производители выпускают два типа внешних направленных 3G антенн. К первому типу относятся классические направленные антенны «волновой канал» или «Yagi». Коэффициент усиления у них зависит от количества элементов на основном волноводе и может достигать 21 дБ. Недостатком такой конструкции считается ее узконаправленный луч. То есть антенна данного типа должна быть направлена на базовую станцию с достаточно высокой точностью.
Ко второму типу направленных внешних 3G антенн относятся панельные антенны для модемов . Панельная антенна имеет корпус в виде плоского квадрата или прямоугольника. Внутри него расположен волновод, выполненный из фольгированного текстолита или из двух металлических пластин. Одна из пластин выполняет функцию отражателя, а другая источника излучения. Коэффициент усиления такой антенны может достигать 25 дБ. Она устойчива к боковым помехам, не требует высокой точности настройки на базовую станцию и выдает стабильный устойчивый сигнал.
Направленные внешние 3G антенны чаще всего используют в пригороде, в загородных домах, на дачах.
Всенаправленная внешняя антенна для 3G модема представляет собой вертикальный волновод. Такая антенна очень проста в монтаже и может принимать сигнал с любого направления. Коэффициент усиления всенаправленной 3G антенны зависит от длины волновода и составляет 6 - 12 дБ. Наиболее распространены волноводы длиной 30 - 80 см. Всенаправленные внешние 3G антенны применяют для усиления сигнала на водных катерах в автомобилях, а также на объектах где необходима быстрая организация связи.
Из-за высокой частоты 3G сигнал практически не может огибать препятствия. При значительном удалении от базовой станции, чаще всего в пригороде или в области, наблюдается значительное ухудшение приема. Особенности рельефа местности также влияют на качество сигнала. Если дом расположен в низине, или между ним и базовой станцией имеются какие-либо препятствия, усилитель сигнала 3G придется монтировать на максимально возможной высоте - на крыше дома или на мачте. При монтаже направленной антенны следует помнить о необходимости ее точного наведения на базовую станцию.
При покупке 3G антенны следует понимать, что действие ее ограничено расстоянием до базовой станции оператора связи. На качественное усиление и уверенный прием сигнала можно рассчитывать только на расстоянии до 10 километров от базовой станции. Причем последняя должна находиться в зоне прямой видимости.
Для усиления LTE сигнала применяют 4G антенны. Конструкцией любого 4G модема предусмотрено наличие внутренней антенны, но коэффициент ее усиления в большинстве случаев не превышает 1 дБ. Внешняя антенна подключается к специальному разъему модема. При использовании внешней антенны.. с коэффициентом усиления 14 дБ скорость передачи данных увеличивается в несколько раз при устойчивом приеме сигнала. Следует учитывать, что применяемый для подключения антенны к модему кабель ослабляет сигнал на 0,3 - 0,6 дБ на каждый метр длины. Чтобы избежать потерь необходимо, чтобы длина кабеля находилась в пределах пяти, максимум десяти метров.
Хорошо стабилизирует сигнал и способствует увеличению скорости передачи данных антенна для 4G модема MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ее также можно использовать для повышения стабильности соединения и в привычных 3G сетях.
Существует миф о том, что выгоднее использовать самодельное оборудование для улучшения качества приема 3G/4G сигналов. В действительности промышленные образцы работают лучше, так как представляют собой специальное сертифицированно е оборудование, идеально приспособленное для работы с 3G/4G модемами.
При работе модема в паре с внешней антенной изготовленной в заводских условиях исключены перегрузки, которые могут привести к повреждению модема и USB-порта компьютера. Панельная внешняя 4G антенна имеет защищенный корпус, который значительно увеличивает срок ее службы независимо от воздействия окружающей среды.
Слабый и неустойчивый сигнал вдали от базовой станции оператора связи не означает, что в таком месте придется отказаться от Интернета. Применение внешних антенн для 3G/4G модемов поможет установить связь в экранированных железобетонными стенами помещениях или в отдаленных от города местах.
Пролог.
Если вам сложно выбрать антенну, то вы сэкономите своё время просто позвонив нам, однако, если хотите разобраться во всём сами, то читайте далее.
В последнее время, к нам часто стали обращаться люди, которые хотят приобрести антенну для своего 3g или 4g(lte) модема, но не знают как подобрать нужную именно им антенну и что им потребуется чтобы подключить антенну к модему. В данной статье постараемся развёрнуто объяснить как подобрать антенну и как её подключить. Из-за большого объёма информации, статью разобью на несколько частей в виде отдельных статей.
Часть первая. Выбор антенны.
В нашем магазине все антенны, представленные для работы в сетях 3g и 4g, являются направленными. Классифицировать их можно так:
По их рабочему диапазону частот (назначению )
По усилению
По типу и внешнему виду
Диапазон частот . Для начала, нужно понимать сигнал чего вы собрались усиливать. Если вы собрались усиливать сигнал интернета от сотового оператора, нужно знать будут это 3g, 4g, или сразу обе сети. То есть вам нужно понимать для какого диапазона частот нужна антенна. По рабочему диапазону частот антенны для модемов можно разделить на три типа:
слабые до 9 dBi - в магазине не представлены (такое усиление имеет популярная в сети “антенна Харченко”, она же “биквадрат” при условии идеальной настройки )
средние 13-14 dBi
мощные 16-17 dBi
совсем мощные от 20 dBi
Усиление антенны . Определившись с диапазоном антенны, дальше вам нужно выбрать усиление антенны. Усиление антенны у нас на сайте указывается в dBi. По усилению примерно так:
Каждые три децибела усиления - это в два раза по мощности. То есть антенна с усилением в 20 dBi будет в два раза мощнее чем 17 dBi, в четыре раза чем 14 dBi и в восемь раз мощнее чем 9 dBi. Более подробно о том какой мощности выбрать антенну читайте в этой статье: Тут будет ссылка
Панельные (в наличии 13-14, 16-17, 20 dBi )
Волновой канал Yagi (Удо-Яги, Yagi ) (в наличии 14, 17 dBi )
облучатели для параболических зеркальных антенн(в сборе выглядит как антенна для спутникового ТВ ) (усиление зависит от размера зеркала, у нас от 22 dbi )
В интернет магазине GSM-Репитеры.РУ Вы можете купить антенны для приема и усиления сотового сигнала стандарта 4G (мобильной связи и интернета четвертого поколения).
Для того, чтобы 4G антенна могла работать (принимать, передавать и усиливать сигнал) ее необходимо подключить к соответствующему 4G оборудованию. В классической системе усиления 4G сигнала в его роли будет выступать 4G повторитель (репитер). При необходимости усиления сигнала непосредственно на 4G роутере ил 4G модеме Вам достаточно будет подключить 4G антенну в соответствующий разъем роутера или модема (если таковой разъем присутствует).
Какую 4G антенну купить?
В нашем ассортимент Вы найдете 4G антенны всех возможных типов (круговые 4G антенны, параболический 4G антенны. Направленные 4G антенны) и характеристик (с различным показателем усиления сигнала). У нас Вы можете купить даже уникальные 4G антенны со встроенным Wi-Fi и Ethernet роутером. Все 4G антенны, предназначенные для установки на улице, имеют высокую степень защиты от внешней среды и перепадов температуры. Также в этом разделе нашего каталога Вы найдете 4G MIMO антенны, отличающиеся от обычных 4G антенн отдельными каналами приема и передачи 4G сигнала. Технология MIMO позволяет 4G антеннам достигать скорости приема и передачи данных примерно в два раза выше, чем у обычных 4G антенн.
Чтобы облегчить себе процесс выбора 4G антенны, мы рекомендуем обратиться в нашим специалистам. Они смогут за считанные минуты подобрать для Вас именно ту 4G антенну, которая максимально эффективно будет работать с Вашим 4G оборудованием.
На сайте представлены антенны, имеющие одинаковые или похожие характеристики, но отличающиеся исполнением: широкополосные, с выходным сопротивлением 50 Ом и 75 Ом, MIMO 2x2 с двумя выходами и простые с одним выходом, панельные и волновой канал (Яги), с гермобоксом и без него. Предлагается также целый ряд кабелей, разъемов и адаптеров для подключения модемов и роутеров.
Все это многообразие создает определенные трудности при выборе конкретной модели ан-тенны, а также кабелей, разъемов, переходников и другого оборудования. В статье даны реко-мендации, как сделать конкретный выбор, подходящий именно к вашим условиям. В чем со-стоят его достоинства и недостатки, что вы приобретаете и что теряете, сделав тот или иной выбор оборудования и схемы подключения.
Предполагается, что вы уже определились с основными параметрами — диапазоном работы (3G/4G), усилением антенны, высотой ее установки, направлением на базовую станцию. Необходимо выбрать конкретные модели антенны, модема/роутера, кабелей, переходников-адаптеров и пр.
Схема подключения оборудования
Начнем с анализа ваших потребностей в интернете — какое оборудование, имеющееся у вас, должно иметь выход в интернет.
Если вам нужен доступ в интернет только для компьютера/ноутбука и пары мобильников, то схема подключения может быть самой простой: антенна — модем — компьютер. Один-два смартфона могут иметь выход в интернет через компьютер, который может быть стандартны-ми средствами операционной системы превращен в WiFi-точку доступа для мобильников. Разновидности этой схемы — модем может быть подключен непосредственно к USB-разъему компьютера/ноутбука и подключен к антенне с помощью одной-двух кабельных сборок нуж-ной длины, включая адаптеры, а может быть заключен в гермобокс, установленный на антенне и соединен с компьютером при помощи USB-удлинителя.
Если у вас несколько устройств (компьютер, ноутбук, телевизор, медиаплеер, планшет и т. п.), которым необходим выход в интернет одновременно, то без роутера вам не обойтись. Схема подключения будет более сложной. Здесь также могут быть разновидности схемы под-ключения — модем в гермобоксе, модем отдельно от роутера и подключен кабельными сбор-ками или через адаптер к антенне.
Таким образом, мы видим большое разнообразие комбинаций различных вариантов выбора оборудования для достижения одной и той же цели — подключение к мобильному интернету. Это многообразие можно представить в виде обобщенной схемы:
Антенна — Фидерная линия — Модем/роутер
Термин «фидерная линия» или просто фидер обозначает совокупность всех кабелей, разъемов, переходников, адаптеров и пр., что соединяет антенну с модемом или роутером (если модем встроен в роутер). Этот термин введен здесь для простоты дальнейшего изложения.
При выборе оборудования руководствуются обычно двумя альтернативными критериями:
(1) достижение лучшего качества интернета (скорости приема/передачи) при разумных ограничениях на общую стоимость или
(2) получение приемлемого качества приема при наименьших затратах на создание подключения, т. е. на оборудование.
Рассмотрим выбор элементов исходя из этих критериев.
Выбор антенны
Таким образом, мы определили три модели антенны. Окончательный выбор сделаем после того, как определимся с внутренним сопротивлением. Для этого рассмотрим выбор элементов фидерной линии.
Выбор фидера
Наша фидерная линия состоит из кабеля с разъемами и адаптеров для подключения к модему. С адаптерами все понятно — нужен адаптер для подключения к 4G-модему. Поскольку адаптер АХ-3000 имеет повышенные потери (1-5 дБ), то целесообразно выбрать модем в двумя гнездами для подключения внешней антенны, т. е. пигтейлы.
Теперь о кабеле. В нашем распоряжении на выбор несколько марок кабеля (см. сравнительную таблицу) .
Оценим потери при выборе двух наиболее популярных марок кабеля на частоте 2600 МГц.
Как видим, экономия на фидере при выборе SAT-703 составляет примерно 300 руб при практически одинаковых потерях. Небольшие потери (около 1дБ) могут возникнуть на модеме при выборе 75-омного кабеля.
Для выбора окончательного варианта сведем наши результаты в таблицу:
Итак, мы выбрали три варианта антенны и фидера, которые обладают практически одинаковыми качественными характеристиками с точки зрения усиления и потерь, но дают разброс по стоимости в 1200 руб. Оптимальным выбором с точки зрения цены можно считать вариант 1 — облучатель 75 Ом с тарелкой 0.55 Супрал и кабелем SAT-703. Отметим, что настройка антенны с облучателем будет не сложнее настройки панельной антенны, т. к. при диаметре тарелки 0.55 м ширина диаграммы направленности составляет 13 градусов, что позволяет навести антенну на БС даже неопытному настройщику.
Коэффициент стоячей волны (КСВ) , это коэффициент показывающий какая доля мощности полезного сигнала отразилась в линии передачи от некой нагрузки(антенны, модема, переходника, разъема, пигтейла и т.д.). Высокочастотная энергия перемещается по линии не так как постоянный ток, она может отражаться от нагрузки, если нагрузка или кабель имеют разное сопротивление. КСВ показывает качество передачи энергии из приемника в антенну и обратно, чем меньше КСВ тем лучше согласована радиостанция с фидером и антенной. КСВ не может быть меньше 1. В области связи обычно считается что если значение КСВ=2 - удовлетворительное, КСВ<1,5 - хорошее, КСВ<1.2 - отличное.