Антенна для интернета своими руками — устройство и принцип работы

Сегодня без интернета представить свою жизнь достаточно трудно. Ежедневно люди пользуются им для общения с друзьями, обучения или работы. Далеко не все имеют доступ к стабильному соединению с сетью. Поэтому некоторым приходится заниматься усилением сигнала при помощи антенны, чтобы интернет лучше работал. Данное устройство можно купить в специализированном магазине или сделать самостоятельно. Стоит отметить, что созданная антенна для интернета своими руками ничем не уступает купленной.

Антенна для модема — лучшее устройство для усиления сигнала

Можно ли сделать антенну для 3G и 4G самостоятельно

Некоторым кажется, что в домашних условиях изготовить усилитель интернета невозможно. Такие люди считают, что для этого надо хорошо разбираться в физике и радиотехнике.

На самом деле самостоятельно сделать антенну для улучшения приема сети сможет даже человек со скудными техническими знаниями и без особых практических навыков. Однако несмотря на это, все равно придется заранее ознакомиться с пошаговой инструкцией изготовления подобных приемников и с особенностями их работы.

О дальности действия Вай Фай антен

От родной роутерной антенны на 2 dBi сигнал 2.4 ГГц, стандарта 802.11n может распространиться на 400 метров в пределах прямой видимости. Сигналы 2.4 ГГц, старых стандартов 802.11b, 802.11g хуже распространяются, имея вдвое меньшую дальность по сравнению с 802.11n.

Считая WiFi антенну за изотропный излучатель — идеальный источник, распространяющий электромагнитную энергию равномерно во всех направлениях, можно руководствоваться логарифмической формулой перевода дБи в прирост мощности.

Децибел изотропный (дБи) — коэффициент усиления антенны, определяемый как умноженный на десять десятичный алгоритм отношения усиленного электромагнитного сигнала к исходному его значению.

AdBi = 10lg(A1/A0)

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

Судя по таблице, несложно сделать вывод, что направленный WiFi передатчик максимально допустимой мощности в 20 дБи может распространить сигнал в даль на 25 км при отсутствии преград.

Дальнейшее увеличение мощности антенны неразумно, распространение сигнала будет идти в слишком узкой зоне, имеющей форму диска.

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск

Что из себя представляет самодельный приемник

Антенна — это специальное устройство, с помощью которого можно в разы усилить уровень приема сигнала на модеме. В зависимости от способа установки их можно поделить на две основные категории:

• Комнатные. Компактное устройство, которое используется в помещении. Оно оснащается мощным усилителем для приема даже наиболее слабого сигнала.
• Уличные. Чаще всего их размещают на крыше дома. По размеру в несколько раз больше комнатных.

Важно! Сделать самому можно как комнатный, так и уличный приемник. Главное, чтобы была схема устройства.

Направленная

Антенны на 9 dBi работают только в заданном направлении (направленного действия) — в комнате они бесполезны, их лучше применять для дальней связи, во дворе, в гараже рядом с домом. Направленную антенну при установке потребуется регулировать для передачи четкого сигнала в нужном направлении.

Теперь к вопросу о несущей частоте. Какая антенна будет лучше работать на дальнем расстоянии, в 2.4 или 5 ГГц?

Сейчас есть новые роутеры, работающие на удвоенной частоте в 5 ГГц. Такие маршрутизаторы все еще остаются новинкой, они хороши для скоростной передачи данных. Но сигнал 5 ГГц не очень хорош для дальних расстояний, так как затухает быстрее, чем при 2.4 ГГц.

Потому старые роутеры на 2.4 ГГц будут работать лучше в дальнобойном режиме, чем новые быстродействующие в 5 ГГц.

Варианты самодельных приемников

Прежде чем сделать средство для улучшения сигнала, надо ознакомиться с видами самодельных анкет.

С медной обмоткой

Медная проволока — часто используется при создании самодельных приемников
Это бюджетный вариант, который сделать из подручных средств самостоятельно проще всего. Устройство должно оснащаться длинным рефлектором, так как именно от него зависит качество приема сигнала.

Еще одна важная деталь, о которой не стоит забывать — медная проволока. Наматывается она поверх мачты. Рекомендуется использовать проволоку диаметром 2-3 миллиметра.

Из проволоки

В этом варианте тоже используется медная проволока. Она сгибается под углом 45 градусов, чтобы в итоге получилась ромбовидная конструкция. Затем ее прикрепляют к деревянному или металлическому каркасу и подключают к усилителю. Подобная конструкция способна улавливать сигнал на расстоянии 20-30 км от вышки.

Модификация без фидера

Большинство покупных антенн для интернета и телевидения оснащаются специальным фидером. Однако использовать его не обязательно. Устройства, которые не оснащены им, работают на частоте 300 Гц.

Модификации без фидера надо обязательно делать с медной или алюминиевой обмоткой. Она размещается на мачте диаметром 23-25 мм.

Двойная центральная жила

Рефлекторы — помогают усилить сигнал
Такая модель чаще всего используется для установки на улице. Частота ее работы составляет около 400 Гц. От остальных модификаций она отличается наличием ромбового вибратора. Также конструкция содержит несколько металлических решеток длиной 30-40 см.

Важно! Чтобы сигнал был более качественным и стабильным, в модели с двойной жилой обязательно устанавливают рефлекторы.

С вертикальной поляризацией и с оплеткой

Если правильно настроить такую панельную антенну, она сможет выдать 300 Гц. Как и в прошлом варианте, здесь используются специальные вибраторы и решетки из металла, которые способствуют улучшению приема сигнала. На мачту устанавливается алюминиевая обмотка.

Также имеются боковые стойки, которые располагаются под наклоном в 45 градусов.

Вертикальная поляризация без оплетки

Такая модификация подходит для модемов, которые работают на частоте не больше 200 Гц. Конструкция состоят из боковых металлических стоек и алюминиевой пластины. К модему ее принято подсоединять специальным двухпроводным кабелем.

Антенна Харченко

Это универсальное устройство, которое способно работать в диапазоне частот от 450 до 900 МГц. Конструкция изготавливается из медной проволоки диаметром 4 мм. Ее надо согнуть таким образом, чтобы в итоге получилась восьмерка. Она прикрепляется к алюминиевой пластине. К модему устройство подсоединяется кабелем, который выдерживает сопротивление в 50 Ом.

Логопериодическая

Модификация Харченко — самая популярная самодельная антенна
Такое устройство считается высокочастотным приемником. Она принимает сигнал лишь в одном направлении, но при этом улавливает широкий диапазон частот.

Конструкция состоит из нескольких металлических трубок, которые расположены параллельно друг к другу. У основания размещаются самые длинные трубки. С краю находятся наиболее короткие.

Особенности усиления сигнала

Экран имеет значительное влияние на силу антенны. Усилить качество передачи данных можно и за счёт направления вибратора. Для этого при уже подключенном к телефону, компьютеру или планшету модеме плоскость антенны должна быть обращена к ближайшему центру связи с учётом поляризации.

При наличии нескольких операторов в области применения антенны для предотвращения помех ими зачастую применяется различная поляризация. Чем дальше расположена нужная станция, тем больше сказывается на качестве интернета угол наклона и поворота антенны. Также имеют значения расположенные на пути сигнала холмы, рощи и другие препятствия загородной местности. По словам специалистов, оптимальные значения угла направления антенны могут варьироваться от 45 до 70 градусов.

Изготовление своими руками

Перед тем как изготовить своими руками антенну для мобильного интернета, надо разобраться с тем, как делать это правильно.

Устройство и оптимальные габариты

Многие считают, что габариты антенны ни на что не влияют, но это далеко не так. На самом деле от размера во многом зависит уровень усиления сигнала. Поэтому следует делать устройство побольше. Рекомендованная ширина и длина — около 30 см.

Важно! Если нужна компактная антенна, можно воспользоваться чертежом биквадрата Харченко. Он идеально подойдет для приема мобильного интернета для телефона.

Требования к вибратору

Рекомендуется изготавливать его из крупной меди или алюминия. В качестве тела вибратора используется обычный цельный прутик или трубка. Если под рукой не оказалось меди или алюминия, сделать устройство можно из «усов» от польской антенны.

Диаметр должен быть не меньше 4 мм. В таком случае удастся добиться стабильного сигнала без обрывов.

Выбор кабеля

Кабель подключения не должен быть слишком толстым
Особое внимание необходимо обратить на кабель, которым будет соединяться антенна. Рекомендуется пользоваться кабелями с небольшим сопротивлением, около 55 Ом. Они не издают помехи и не ухудшают качество сигнала. Используемые провода должны обязательно оснащаться разъемом F female-CRC9.

Специфика конструкции рефлектора

Рефлектор представляет собой панель, поверхность которой покрыта фольгой. Основные требования к рефлекторам выглядят следующим образом:

• они должны быть немного больше антенны;
• расстояние до вибратора — не менее 30 мм;
• конструкцию немного сгибают около центральной части.

Важно! Изготавливать рефлекторы надо только из металла.

Подключение к роутеру

У кого есть опыт, тот с легкостью припаяется к контактным площадкам на монтажной плате внутри роутера.

Иначе, будьте осторожны, тонкие дорожки могут оторваться от печатной платы при долговременном прогреве паяльником.

Можно к уже припаянномукусочку кабеляродной антенны подключиться через разъем SMA. С приобретением любого другого радиочастотного соединителя N-типа в ближайшей точке торговли электроникой не должно возникнуть проблем.

Процесс создания и проверка

Процесс изготовления антенны состоит из нескольких последовательных шагов:

1. Определить периметр антенного квадрата. Для обычного 4G модема это 140-145 мм.
2. Создание «восьмерки». Делать ее лучше из медных прутков. Длина каждой стороны созданной конструкции не должна быть меньше 30 мм.
3. Подключение кабеля. Он припаивается к концам антенны. На втором конце кабеля крепится USB-разъем для модема.
4. Установка рефлектора с вибратором. Их размещают в .

Собранная конструкция должна крепиться к стойке. Ее высота зависит от того, где будет устанавливаться приемник.

Дополнительная информация! Чтобы проверить, что собранное устройство действительно работает, его подключают к модему. Если сигнал улучшился, значит все сделано правильно.

Подсоединение и варианты передачи сигнала

USB-разъем — часто используется при подключении антенны к модему
После создания приемника некоторые сталкиваются с трудностями во время его подключения. Соединять устройства надо при помощи разъемов, которые подходят для модема. Чаще всего используется USB, так как это наиболее популярный современный разъем.

Отправка данных беспроводным путем

Чтобы не соединять приемник с модемом кабелем, можно передавать данные беспроводным способом. Для этого к устройству подключается два электрода длиной 40-50 мм. После того как они будут припаяны к конструкции, их разводят в стороны. После этого можно проверить, будет ли работать беспроводной интернет на планшете или смартфоне.

Особенности устройства

Существуют разные виды самодельных приспособлений для усиления мобильного сигнала, самыми распространёнными из которых являются:

• антенна Харченко;
• усилитель MIMO;
• дисковая антенна или «Пушка»;
• усилитель Туркина-Полякова;
• волновая антенна Уда Яги;
• панельный усилитель.

Эти универсальные средства позволяют ускорить интернет в сельской местности, на природе и в прочих местах с плохим доступом к мобильной сети. При отсутствии же связи с оператором или вне зоны его покрытия данные приспособления окажутся бесполезны.

Самодельный усилитель сигнала может значительно повысить эффективность соединения, он подходит для создания беспроводной сети и раздачи интернета с роутера. Чтобы использовать такую антенну нужно просто подключить её в соответствующий разъём модема. Подбор штекера или Pigtail-переходника зависит от модели устройства. В некоторых случаях его входы закрыты корпусом, который снимают или делают в нём небольшие отверстия.

Степень улучшения связи зависит от соблюдения инструкций по сборке, габаритов и материалов подобранных компонентов, а также нюансов установки устройства. Для большей эффективности некоторые из параметров его составляющих выявляют путём предварительных расчётов.

Далее подробно рассматривается один из самых популярных простых усилителей 4G-сигнала по технологии Харченко и процесс его изготовления. Изначально он предназначался для лучшего приёма телевизионных трансляций, однако эта же конструкция подходит для улучшения доступа к современным беспроводным сетям. Также приведены краткие рекомендации и описания к простейшему и более требовательному мощному вариантам усилителя.

USB-удлинитель

В этом случае нужно собрать своеобразный аналог спутниковой антенны. В качестве отражающей поверхности подойдет компакт-диск или любая металлическая поверхность. Шаги сборки удлинителя:

1. Посредине диска сделать крепление под флешку. Подойдет простой скотч.
2. Один конец USB-кабеля подключить к компьютеру, а второй — к модему.
3. Диск установить за пределами помещения. Флешку желательно направить в сторону вышки.

Принцип работы пигтейл для модема

В роутерах должен быть предусмотрен специальный разъём, чтобы соединять его с пигтейлом.

Минусы такого способа подключения:

Напрямую с антенным кабелем его редко подключают, так как 4G модем — это маленькое по размерам устройство и лучший способ подключить его через соответствующий переходник.

Антенный провод жёсткий, и имеет в диаметре от 7 до 10 мм, что не позволит ввести штекер для модема 4g, поэтому приходится использовать короткий переходник из мягкого провода – пигтейл.

Обратите внимание! Функция кабельного переходника — обеспечить гибкое соединение USB модема с радиоантенной, провод которой обычно толстый и жёсткий.

Видео

Антенна для цифрового тв своими руками

Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул

1305 ₽ Подробнее

Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)

435 ₽ Подробнее

Пульты управления

Обжим разъема N-type

Приступим к обжиму разъема N-type male (папа).

Берем кабель H155 и надеваем на него термоусадочную трубку и обжимную втулку.

Чтобы оплетка экрана не замкнула на центральную жилу, нужно немного подрезать ее концы. Для этого разведите оплетку на две стороны и подрежьте концы ножницами.

Расправьте оплетку экрана и фольгу.

Оденьте на центральную жилу штырь, который входит в комплект разъема N-type male (папа).

Обожмите штырь клещами.

Проверьте, что вы хорошо обжали штекер, и он крепко держится на центральной жиле.

Вставьте штекер в разъем, и поместите оплетку экрана на корпус разъема.

Переместите на оплетку обжимную втулку, которую вы надевали на кабель в самом начале, и обожмите втулку клещами.

Переместите на обжимную втулку термоусадочную трубку, и выполните термоусадку с помощью зажигалки.

Один разъем пигтейла готов. Если после зажигалки на термоусадочной трубке остались следы копоти, вытрите ее с помощью салфетки или тряпки.

Как определить какой пигтейл нужен?

Со стороны антенного провода — это обычно гнезда F или SMA, у модема для подключения используются гнезда типа CRC9 или TS9.

Антенные соединители не бывают универсальными, по причине того, что каждый производитель мобильных устройств ставит разъёмы на свою продукцию конструктивно отличающиеся от конкурентов, в результате получается, что для каждого прибора необходим свой специальный адаптер.

Их основные различия состоят:

Обратите внимание! Компания Huawei в своих мобильных устройствах использует преимущественно разъем типа CRC9, а Novatel Wireless – в основном TS9.

Разъёмы со стороны антенного провода также бывают разных типов. Это может быть F и FME модели. Для подключения типа F на кабельной стороне накручивается F адаптер.

Антенный адаптер CRC9-F подходит ко всем модемам и роутерам у которых pigtail разъем для 4g модема подключается в порт устройства наконечником CRC-9. F — это обозначение коннектора на другом конце переходника для подключения к антенному проводу.

Адаптер TS9 FME — со стороны подключения к модему имеет разъём TS9, а со стороны подключения к радиоантенне — FME.

Прием и отправка информации в линиях беспроводной связи

Радиоволны при перемещении в пространстве наталкиваются на разные препятствия в виде домов, деревьев и других сооружений. Препятствия на пути могут отражать или поглощать волну, а также делать это частично. Иногда сигнал разбивается на несколько составных частей. На характер взаимодействий волны и преград на пути оказывают влияние материал поверхности, частота сигнала и множество других факторов. Отражение в процессе передачи приводит к тому, что появляются временные задержки. Кроме того, из-за всех этих взаимодействий до конечного потребителя доходит только часть отправленных от приемника волн. Поэтому одной из главных проблем беспроводных сетей является многолучевое распространение сигнала.

Проблемы передачи и приема сигнала мобильного интернета

Для ее решения используются следующие технологии:

• Разнесенный прием (Receive Diversity) позволяет принимать сигнал сразу несколькими, а не одним устройством. Таким образом, непринятые одной антенной волны принимаются другой. Используется принцип одного выхода и нескольких входов, или SIMO (Single Input Multiple Output);
• Разнесенная передача (Tx Diversity) основана на том, что сигнал отправляется с нескольких антенн, а принимается одной, то есть множественный выход и одни вход, или MISO (Multiple Input Single Output), как панельная антенна 3G;
• Пространственное уплотнение (Spatial Multiplexing) – разбивание выходного потока на несколько составляющих и прием через несколько устройств, или MIMO. Антенна получает сигнал, предназначенный и для других приемных устройств тоже. Используя матрицу передачи и всю полученную информацию, сигнал максимально восстанавливается.

Чтобы определить максимальную пропускную способность – С, используется формула:

С= M B log2(1 + S/N), где:

• C – пропускная способность канала;
• M – количество независимых потоков данных;
• B – ширина канала;
• S/N – соотношение сигнал/шум.

Для сотовой связи 4G, а именно LTE MIMO, возможно использование 8Х8, что позволяет добиться скорости до 300 Мбит/сек. Даже на значительном удалении от станции сигнал будет устойчивым. Сегодня больше распространены MIMO 2Х2. Всегда для 4G количество каналов должно быть четным.

Как работают антенны на передаче и приеме сигнала

Антенны могут располагаться в одной поверхности или быть вертикально разнесены. Во втором случае важно точно выдерживать расхождения по градусам, указанные в схеме.

Защита

Для защиты от внешних воздействий выносная антенна должна быть размещена в корпусе подходящих размеров. Места выхода кабеля и крепежных элементов должны быть тщательно загерметизированы.

Важно! Корпус конструкции должен быть выполнен из непроводящего материала. Это может быть полистирол или полиэтилен

Первый материал предпочтительнее, поскольку допускает сборку корпуса при помощи склеивания, достаточно стоек к ультрафиолетовым лучам, низкой и высокой температуре.

Наибольшей опасности внешние устройства подвергаются во время грозы. Разряд молнии, попавший в антенну, способен мгновенно вывести из строя внутренние цепи во всей подключенной к ней аппаратуре. Поэтому при вероятности грозы следует отключать антенный кабель из разъема модема или роутера.

Самодельные устройства повышения мощности принимаемого сигнала способны улучшить качество приема, скорость приема и передачи данных, исключая дополнительные расходы на более совершенное оборудование.

Обжим разъема RP-SMA

Выполним обжим разъема RP-SMA male (папа).

На кабель H155 надеваем термоусадочную трубку и обжимную втулку.

Чтобы оплетка экрана не замкнула на центральную жилу, нужно немного подрезать ее концы. Для этого разведите оплетку на две стороны и подрежьте концы ножницами.

Расправьте оплетку экрана и фольгу.

Оденьте на центральную жилу гнездовую часть, которая входит в комплект разъема RP-SMA male (папа).

Обожмите гнездовую часть клещами.

Проверьте, что вы хорошо обжали гнездовую часть, и она крепко держится на центральной жиле.

Вставьте гнездовую часть в разъем и поместите оплетку экрана на корпус разъема.

Переместите на оплетку обжимную втулку, которую надевали на кабель в самом начале, и обожмите втулку клещами.

Переместите на обжимную втулку термоусадочную трубку, и выполните термоусадку с помощью зажигалки.

Второй разъем пигтейла готов. Если после зажигалки на термоусадочной трубке остались следы копоти, вытрите ее с помощью салфетки или тряпки.

Теперь у нас получился готовый пигтейл.

Далее нужно проверить качество изготовления пигтейла. В этом нам поможет тестер, который нужно установить в режим прозвона.

Проверим, чтобы центральная жила и оплетка не были закорочены. Прикоснитесь щупами к штекеру центральной жилы и корпусу разъема. Тестер не должен пищать.

Теперь проверим, что разъемы соединены между собой. Прикоснитесь щупами к корпусу одного и второго разъема. Тестер должен пищать.

Прикоснитесь щупами к штекеру одного разъема и гнездовой части второго разъема. Тестер должен пищать.

Далее подключаем один конец пигтейла к Wi-Fi роутеру или Wi-Fi адаптеру.

Второй конец пигтейла подключаем к внешней антенне.

Источник