Внешняя антенна для сотового телефона своими руками

Как сделать и подключить внешнюю антенну к мобильному телефону

Сейчас невозможно себе представить жизнь без мобильного телефона, но в некоторых случаях он становится бесполезен. Нет связи или очень слабый сигнал бывает в подвальных помещениях, в автомобилях, в местности, далеко расположенной от ретрансляционной антенны или в городе, где много высотных зданий, гасящих сигнал. В этих случаях можно воспользоваться готовым дополнительным устройством или узнать, как сделать и подключить антенну к мобильному телефону своими руками.

Что такое сотовый телефон

Прежде чем заняться поиском и реконструкцией внешних антенн для мобильного устройства необходимо понять, как устроен современный сотовый аппарат. А он представляет собой маленькую радиостанцию, работающую на разных частотах, определяемых сотовым оператором. Так, в соотношении «передача — приём»: базовая станция (BS) — телефон (MS) работает на 935,2–959,8 МГц, а телефон (MS) — базовая станция (BS) — на 890,2–914,8 МГц. Отношение канала от BS к MS называется Down Link, а MS к BS — Up Link.

Любые провайдеры ограничивают дальность связи мобильного телефона от базовой станции на расстоянии до 35 км. При этой конфигурации количество разговорных каналов достигает 8 и является стандартным режимом, используемым в городской зоне. Тогда как GSM предусматривает нестандартную конфигурацию с дальностью связи 70–100 км (Extended Cell), но при этом каналов становится меньше — максимум 3. Последний режим обычно используется в прибрежной зоне покрытия.

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Как подключить внешнюю антенну к мобильному телефону

Обычно сотовые телефоны настроены на высокие частоты. Поэтому для эффективности работы внешней конструкции огромное значение имеет качество кабеля и его соединения. Лучше всего использовать коаксиальный провод (RG-6 от известных производителей) и высокочастотный разъём. Если нет гнезда для крепления внешней антенны, можно использовать устройство громкой связи. В этом случае антенный провод присоединяется к устройству громкой связи, а мобильник вставляется в гнездо этого устройства. Также можно центральной жилой кабеля сделать 3–4 витка вокруг мобильника, вблизи встроенной антенны.

Конечно же, такой способ использования телефона не совсем удобен и ограничивается длиной провода. Но этих неудобств можно избежать, сделав мобильное устройство стационарным.

Для голосовых сообщений устанавливается репитер, принимающий и передающий сигналы с антенны, усиливая их непосредственно в зоне установки.

Репитер для мобильной связи

Как самому сделать антенну к сотовому телефону

Антенну «на скорую руку» можно сделать из того, что есть в доме

1. Взять медную проволоку и согнуть её в ромбовидную «восьмёрку» со стороной 8 см. Кабелем соединить антенну с телефоном, предварительно зачистив его концы. В горизонтальном положении прикрепить к потолку, где есть более сильный сигнал.
2. Использовать кулинарную фольгу, сделав из неё большой «кулёк» и вложив него мобильный телефон.
3. Можно использовать железный тазик подходящего размера, использовав его как параболическую антенну с мобильником в фокусе.

Ромбовидная антенна своими руками

Домашняя антенна, которая подходит в основном для усиления сигнала. Для этого понадобятся: плоскогубцы, клещи или нож, коаксиальный кабель, паяльное оборудование, медный провод (8 см) и переходник для мобильного устройства (можно китайский).

1. Зачистить один конец высокочастотного кабеля так, чтобы не повредить центральную жилу, он будет подключён к антенне. Другой конец подсоединяется к телефону.
2. Медный провод припаять к сердечнику кабеля так, чтобы конструкция была крепкой и располагалась вертикально вверх. Такой же провод припаять к оплётке кабеля вертикально вниз.
3. Оба медных провода закрепить на небольшой деревянной доске, заизолировав в припаянных местах.
4. Закрепить эту конструкцию на крыше как можно выше, а другой конец антенного кабеля подсоединить к телефону с помощью адаптера.

Переносная антенна подходит даже в том случае, если сети, вообще, нет.

Это довольно простое приспособление, но довольно эффективное. Таким устройством можно пользоваться везде. Для этого потребуется: радиоантенна от старого магнитофона, тоненький провод (0,5 м), отвёртка, паяльник и маленькая шайба.

1. Радиоантенну разобрать у основания.
2. К шайбочке припаять проводок.
3. Собрать основание антенны, прикрепив шайбу с проводом.
4. Снять крышку с телефона и найти разъём для подключения дополнительной антенны.
5. Зачистить другой конец провода на 1–2 мм (не больше) и вставить в дырочку в центре этого разъёма.
6. Зафиксировать провод по телефону и посмотреть на шкалу сети. Индикатор должен показать 6 из 6 палочек.
7. Крышку от мобильного устройства можно не устанавливать.

Помимо самодельных антенн можно использовать покупные репитеры, позволяющие сделать устойчивую связь в любых помещениях и отдалённых местностях. Но стоимость такого оборудования довольно высока и сопоставима с ценой хорошего мобильного телефона, а более продвинутые решения достигают и 2–3 тысяч долларов. Поэтому в домашних условиях всегда можно воспользоваться более дешёвыми и подручными средствами усиления сигнала.

Простая антенна для смартфона своими руками

В современном мире невозможно представить жизнь без смартфона. Тем не менее, при слабом или нулевом сигнале сети это устройство становится практически бесполезным. Связь может пропасть в подвальном помещении, в районе города с очень плотной застройкой, или в случаях, когда телефон находится слишком далеко от ретранслятора своего оператора. В таких ситуациях проблему можно решить с помощью покупной или самодельной дополнительной антенны для гаджета. Стоимость готовых усилителей сигнала может составлять довольно существенную сумму, а профессиональное оборудование обойдётся более чем в 2 000 долларов. Однако, собрать простую антенну для мобильного телефона можно своими руками из подручных средств.

Эффективность самодельной антенны для смартфона

Сконструировать самодельную антенну для смартфона сможет каждый. И всё же её эффективность может оказаться незначительной, если она неправильно настроена. Нормально настроенная на приём сигнала сотового оператора антенна в разы улучшит качество связи. Чувствительности встроенной в гаджете антенны может быть недостаточно при плохих погодных условиях, тогда как дополнительная способна в разы её повысить. Следует учитывать, что эффективность применения самодельной антенны для сотового телефона зависит от выбора вариации её конструкции:

Волновая антенна представляет собой траверсу с расположенными относительно её плоскости рефлекторами под прямым углом. Этот тип позволяет значительно улучшить качество принимаемого сигнала, но требует чёткого наведения к станции.

Параболическая антенна включает в себя отражатель и облучатель. Такая конструкция весьма эффективна при правильности сборки, но существенным недостатком является её полная бесполезность при неточности настройки.

Антенна в виде плоской панели очень проста в изготовлении и не требует чёткой настройки на станцию. Тем не менее, уровень усиления сигнала весьма незначительный.

Штыревая антенна вполне пригодна для минимального усиления. Она не требует ни какой настройки, а сам по себе штырь представляет и облучатель, и рефлектор.

Что понадобится для изготовления?

Наиболее популярный вариант для гаджета — ромбовидная антенна. Её довольно просто сконструировать самостоятельно, а качество усиливаемого сигнала в итоге получается довольно высоким.

Для изготовления потребуется:

• плоскогубцы;
• нож;
• паяльник;
• изолента;
• коаксиальный кабель;
• медная проволока 3 – 3,5 мм;
• металлический лист 140 Х 140 см;
• кусочек пластиковой трубы длиной около 5 – 10 см;
• кембрики.

Как сделать хорошую антенну для смартфона

Процесс сборки в целом прост и с ним сможет справиться каждый. В первую очередь из медной проволоки следует сделать «восьмёрку» с равными сторонами (5 – 8 см.) в виде двух ромбиков.

Далее, в центре металлического листа необходимо проделать отверстие диаметром около 10 мм. Из пластиковой трубы необходимо сделать фиксатор медного рефлектора. Можно обойтись также любой подходящей по размеру пластмассовой баночкой от лекарств. На торце пластмассовой заготовки делаются насечки таким образом, чтобы внутренняя часть рефлектора установилась точно по центру трубки.

Теперь, когда все основные элементы устройства подготовлены, можно приступать к сборке. Однако, прежде следует подпаять к центральным граням «восьмёрки» два кусочка медной проволоки, и надеть на них кембрики. Ромбовидный рефлектор фиксируется в насечках пластиковой заготовки клеевым пистолетом, а другой её конец закрепляется в центре металлического листа.

При этом подпаянные проводники нужно продеть через отверстие в центре экрана. Также металлический лист следует закрепить на деревянной стойке с помощью саморезов. К концам проводников от рефлектора нужно подпаять контакты коаксиального кабеля, и соединить другой его конец с антенной гаджета с помощью специального переходника.

При точной настройке сигнал на телефоне будет достаточно хорошим. Важно лишь подобрать оптимальное место для её монтажа.

Как сделать антенну для смартфона для 4G интернета своими руками

Мобильный интернет — способ подключить телефон к сети при помощи стандартов LTE, 3G-5G. Их применение позволило получить относительно стабильное и скоростное беспроводное соединение. Однако его качество сильно зависит от множества факторов, таких как дальность до точки доступа, то есть вышки, рельефа местности и других. Антенна для телефона 4G или более старого 3G позволяет улучшить качество сигнала, а соответственно, стабильность и скорость интернет-соединения. Подобные устройства можно приобрести или сделать самостоятельно в домашних условиях.

Причины плохого интернета на телефоне

Если пользователь на своем телефоне сталкивается с проблемами со скоростью интернета, то это может быть следствием определенных факторов. Часть из них зависит от расположения.

Если скорость соединения слабая, то причины этого могут быть следующие:

• Превышение допустимого лимита мобильного трафика, вследствие чего скорость будет снижена до конца дня или месяца оператором в зависимости от тарифа.
• Слабый сигнал сотовой сети, в результате чего не ловит 4G/3G сеть. Сейчас 3G-покрытие у мобильных операторов достаточно неплохое, в отличие от стандарта 4G, который еще только внедряется.
• Неровная местность, в которой находится абонент. Холмы, горы, овраги и леса, как и всевозможные бетонные препятствия, сильно снижают качество передаваемого сигнала.
• Какие-либо операционные ошибки, вирусы или глюки.
• Большая дальность до вышки.

Важно! Антенна для интернета на телефон может помочь усилить плохой сигнал, если причинами его являются большое расстояние и неровная местность.

Программные настройки и аппаратное улучшение

К сожалению, сегодня не существует программы, при помощи которой можно было бы реально улучшить качество получаемого сигнала на телефоне. Есть специальные приложения, позволяющие контролировать качество связи, то есть напрямую передают данные пользователю об уровне принимаемого интернета. С их помощью можно выбрать место с лучшим уровнем связи. Некоторые программы могут автоматически переключиться на станцию с лучшей скоростью получения информации. На этом возможности подобных программных способов исчерпываются.

Что касается аппаратных средств, к ним относятся следующие приборы, имеющие возможность улучшения сигнала при помощи лучшего улавливания, без вмешательства в системные и программные настройки:

• Репитеры;
• Антенны;
• Рефлекторы;
• Роутеры.

Обратите внимание! Их принцип работы заключается в воздействии на принимаемые электромагнитные волны.

Положительной стороной аппаратного усиления является возможность повысить скорость интернета для всех устройств, которые подключены к домашней сети.

Выбор наружной антенны

По конструктивным особенностям и видам антенны различаются по нескольким категориям.

С различной направленностью

В представленной категории существуют три вида усилителей:

• С возможностью направления только в одну сторону. Из названия можно определить, что антенна этого типа может работать только в одном направлении. Ее требуется расположить непосредственно в сторону раздающей вышки оператора.
• Всенаправленные. Такие устройства способны улучшать качество сигнала с нескольких сторон. В этом случае усилитель имеет возможность самостоятельно выбирать наиболее бесперебойный и качественный сигнал от одной из нескольких подходящих передающих станций.
• Секторные. Так же, как и первые, имеют возможность работать в одном направлении, но охватывают увеличенный сектор. Они могут принимать сигналы сразу с нескольких станций одного сектора, и в случае перебоев самостоятельно переключаться.

Широкодиапазонные или многочастотные

Такие аппараты способны улучшать качество сигнала, при этом работая сразу в нескольких частотных диапазонах. Выбор устройств других моделей делает невозможной смену диапазонов и стандартов связи. Из-за этого некоторыми изготовителями предлагаются специальные широкодиапазонные приборы, которые могут принимать и усиливать сигналы во всех возможных частотах, таких как GSM 1800, 3G 2100, LTE, Wi-Fi.

Интересно! Это избавит от необходимости приобретения сразу нескольких устройств, работающих в различных стандартах.

Подключение смартфона к внешней антенне

Такое подключение производится путем соединения коаксиальным проводом. Это разъем, работающий на высоких частотах, что делает его максимально совместимым с мобильным телефоном.

Однако таким путем можно улучшить только сигнал у одного телефона, если он не работает в режиме модема. Чтобы распространить его на все устройства домашней сети, лучше подключить антенну непосредственно к 3G или 4G модему.

Самодельная антенна

Так называемая ромбовидная антенна 3G для «Самсунга», «Эппл» или телефонов других марок легко делается дома. Для этого необходимо:

1. Зачистить от изоляции коаксиальный кабель, не повредив внутреннюю проволоку.
2. Согнуть медную проволоку в восьмерку по ромбам.
3. К проволоке коаксиального кабеля в положении «строго вверх» необходимо припаять медный провод. К экранирующей оплетке кабеля припаять другой конец медного провода.
4. Создать крепление медных проводов на дощечке с качественной изоляцией соединений.
5. Полученную конструкцию закрепить на крышу дома, а свободный конец кабеля, используя адаптер, подключить к мобильному устройству.

Элементы для усилителя получения сигнала и принцип их работы

Подобное устройство является дополнением к антенне. С его помощью можно получать усиленный сигнал в тех районах, где использования одной антенны недостаточно. Усилитель состоит из двухстороннего репитера, внешней и внутренней антенны, кабельного разветвителя, кабеля и разъемов.

Интересно! Принцип работы репитера заключается в усилении сигнала MS-BS и в обратном направлении BS-MS.

Как сделать своими руками репитер и систему усиления сигнала

Собрать самостоятельно такой усилитель можно без труда. Начать необходимо с антенны. После сборки рекомендуется установить ее и проверить качество улучшения сигнала. Возможно, одной антенны хватит. Если нет, то требуется репитер. Создать самоделку в домашних условиях сложно, поэтому рекомендуется приобрести готовый. Когда все будет готово, можно собрать систему усиления. Для этого надо соединить все перечисленные элементы и настроить их на корректную работу.

Важно! Подобная система управления является совокупностью из репитера (усилителя) и антенны.

Улучшить сигнал 4G сети можно при помощи антенны. Если ее недостаточно, то требуется собрать систему усиления, которая сделает сигнал приема максимально мощным.

Антенна GSM своими руками

Стандарт GSM придуман Европой в 1982 году, наравне с несколькими, касающимися связи посредством радиотелефонов. Направление антенн было проблемным, передатчики находились близ головы человека. Вред заметили быстро, широко известно: работники предприятий, задействованные связью, получают надбавки заработной платы. Недолго думая, комитет по стандарту ввел новый вид модуляции, позволяющий понизить мощности. Антенны сперва изготавливали выдвижными, позже приобрели вид пеньков, выступавших из корпуса аппарата. Начинка стремительно уменьшалась в размерах вместе с блоками питания, направление малогабаритных антенн гигагерцового диапазона относительно молодое. Первые наработки касаются 50-х годов прошлого века. Антенна GSM своими руками: как сделать, где установить. Поговорим подробнее.

Развитие стандарта GSM, антенн GSM

Потрудившиеся заглянуть внутрь мобильного телефона, другого гаджета, бессильны увидеть конструкции, напоминающие привычную глазу антенну. Продуманный производитель конструирует, больше руководствуясь опытными соображениями, стройной теории лишены. Нет смысла думать, что обзором будут вскрыты корпоративные секреты компании. Начиная 3G, стандарты цифровые, постоянно идет борьба, чтобы вместить побольше информации, задействовав поменьше ресурсов. Упоминали вред, внутри сотового телефона излучатель расположен в области задней стенки, от пользователя отделен экраном-землей. Микрополосковая технология известна давно. Книга 80-х годов Веселова описывает третьей частью концепцию.

Эффективность антенны GSM сотового телефона низкая, достигает 40%. Обычные телевизионные иногда зашкаливают за 90. Однако людям безразлично, здоровью вред минимальный. Каждый болотный кулик нахваливает сотовый, отлично слышит собеседника, при обрыве связи у оппонента исчезает звук… Значит, сотовый плохой. Диаграмма направленности GSM антенны сотового телефона однобокая — не светит в сторону говорящего — сильно искажается. Пользователь рукой меняет расстановку сил, чего говорить о препятствиях! Антенна GSM своими руками изготавливается для улучшения приема стационарными объектами. Мобильность ограничивается применением автомастерскими.

GSM антенны передающих станций прекрасно обустроены, отлично излучают. Слышим собеседника (если не совершает резких передвижений), оппонент будет терять пакеты, на пробежке, в транспорте. Телефон принимает на пятерочку, передает гораздо хуже. Входящие пакеты с голосом оппонента исправно приходят, исходящие дают сбои.

Теперь читатели знают: самостоятельно сделать GSM антенну на микрополосках в домашних условиях не представляется возможным. Именитые фирмы бьются, решая проблему. На сборку, проектировку функционала времени уходит минимум, производство дешевое. Компоновка внутренностей (антенну нелегко уместить на скромном пространстве) много сложнее.

На территории РФ ходят следующие стандарты:

1. GSM 900: частота передачи 890 – 915 МГц, частота приема 935 – 960 МГц.
2. GSM 1800: частота передачи 1710 – 1785 МГц, частота приема 1805 – 1880 МГц.

Микрополосковая антенна состоит из излучателя, диэлектрической подложки, проводящего экрана. С ростом толщины излучателя повышается рабочий диапазон, десятая часть длины волны. Толщина диэлектрика меньше указанной величины. Рассказываем неспроста. В диапазоне Wi-Fi микрополоски объединяются решетками, запечатываются пластиковым корпусом, снабжаются единым экраном, действуют единой командой, позволяя получить хорошее усиление, следовательно, ловить более удаленный сигнал. Вышки неподвижные, находятся в прямой видимости. Если справедливо сказанное конкретной ситуации – решение пригодное.

Приводим рисунок (сайта http://www.carookee.net/) антенны 2,4 ГГц. Чтобы начала работать на частоте 1800 МГц, необходимо размеры увеличить пропорционально в отношении 4 к 3. Обратите внимание, касается всех линий, включая соединительные. Попробуйте вначале функционирование одного квадратика до низведения платы гетинакса в жертву нуждам мобильной связи. Масштаб портала ошибочен – смотрите рисунок, снабженный размерами, стрелками показаны. Изображение взято с сайта http://www.zero13wireless.net/. Цифры указаны в миллиметрах. Пропорционально снимите чертеж номер один, определите размеры. Площадки квадратные, если искажены, исправьте графическим редактором, подойдет даже Paint, входящий по-умолчанию в состав Windows.

Для других частот, смело экстраполируйте чертеж на все случаи жизни пропорционально отношению длин волн. Делите 2400 МГц на стандартный GSM-диапазон. Выше брали отношение 2400/1800. Действуя таким образом, читатели выберут нужное устройство GSM антенны. Содержащая квадраты 4х4 дает меньшее усиление (усиление сигнала GSM антенны), проще наводится. Прием размытый, непонятно, откуда приходит сигнал, конструкция к месту. В случае далекой вышки, отчетливо видимой на горизонте, уместными станут 9 квадратов. Учтите, фидер до телефона (другого приемного устройства) не должен быть длинным, сигнал затухнет по пути сюда, в кабеле. Хочется поместить устройство на крыше… соберите усилитель на микрополосках, купите готовый в магазине для нужной частоты. Нужную цифру узнавайте у сотового оператора. Создана государственная служба по частотам, испросите чиновников пообщаться с частниками.

Изготовление GSM антенны

Большинство читателей уловило, как самодельная GSM антенна может быть изготовлена. Поделка потребует платы гетинакса подходящего размера двухстороннего фольгирования. Медь нанесена с одного бока – необходимо будет добавить конструкции рефлектор из листа стали, другого металла, площадью превышающего излучатель. Затем медь расчерчивается будущим контуром антенны. Делают тщательнее, используя линейку и уголок. Затем:

• Площадь под антенну покрывается лаком, подойдет женский для ногтей. Состав не должен попасть на поверхность в других местах, на стыки, можно закрасить крупные островки, затем отдерете ножиком (для увеличения скорости обработки).
• Травление плат ведется медным купоросом. Фольгирование двухстороннее – тыл полностью закрашивается лаком. В противном случае экран не будет растворен! Просто травление не закончится за мыслимый срок. Медного купороса недостаточно. Вторая сторона не нужна – отдирают ножиком. Для сохранения экрана нужно покрасить лаком.
• Травление ведется, пока смоются ненужные участки меди, готовая GSM антенна промывается водой, сушится, ножиком зачищаются проблемные места.
• Изделие помещается внутрь герметичного пластикового корпуса, подходящего размерами на стойках, не затрагивающих металлическую часть. Экран нужно заземлить. Попробуйте посадить на оплетку коаксиального кабеля. Напоминаем: для WiFi используется провод волновым сопротивлением 50 Ом. Сколько взять для сотовой связи: 50 смотрится уместно потому, что телевидение 900 МГц заканчивается.

Разновидности GSM антенн

Много писали об антеннах для WiFi, читатели догадались: диапазоны очень похожи… просто берите чертежи, переносите на другие частоты, везде указаны размеры применительно к длине волны. Транспонируйте эскизы пропорционально. Порядок действий указан выше. В сети легко найти так называемую антенну Харченко (биквадрат), представляющую собой пару рамок с одной общей точкой. Приводили более продвинутые варианты решения, отличающиеся большим усилением.

У читателей появится выбор того, какая выносная GSM антенна будет изготовлена. Биквадратная конструкция Харченко выполняется радиолюбителями из полосок шириной 10 мм, стороной квадрата по центру 80 мм. Не проверяли размеры, габариты определены длиной волны, используемой стандартом GSM. Для 900, 1800 МГц разница составит два раза. Скрупулезно проверяйте размеры чертежей. Рамка должна быть пропорциональна четверти длины волны. Формула известна из курса физики, приводить четыре рисунка, отличающихся мелкими деталями, нет смысла. Нужно понять: внешняя GSM антенна сходна строением с WiFi, полагаем, любую из раздела можно перенести сюда. Разница ограничена частотой, модуляцией. Первая не влияет на прием, вторая определяет размеры GSM антенны.

При использовании удлинителя старайтесь разместить усилитель поближе к точке монтажа. Шумы провода сильно снижают чувствительность устройства.

Антенна для телефона своими руками

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.