Направленная антенна gsm – принцип работы

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.

Направленная антенна призвана изменить сигнал, усилить его, повысить качество связи. Внешнюю модель можно монтировать на фасад к кровле здания. Многие объекты, подземные паркинги, нижние подвальные помещения торговых точек, частный сектор нуждаются в установке данного устройства.

Принцип работы

Устройство принимает, передает радиоволны, производит конвертацию электрического тока в излучение, а также в обратном порядке. В принципе это обычная антенна, настроенная на прием волн по максимуму в сторону ближайшей крупной станции мобильной связи.

Содержание:

• Лучшие модели ↓
• Технические характеристики ↓
• Преимущества и недостатки ↓
• Цены ↓
• Критерии выбора ↓
• Советы и рекомендации ↓

По кабелю сигнал поступает к репитеру, становится в нем более сильным, далее через внутреннюю антенну подается на оборудование абонента в области. Устройство можно разместить у себя за окном, во дворе частного дома, но чем выше, тем лучше. Внутреннюю модель для равномерного покрытия зон лучше разместить ближе к центру помещения, из которого чаще всего вы будете звонить.

Лучшие модели

Продукция фирм, признанных во всем мире считается лучшей. Это модели от компаний LG 14, AX -913 PS 60, AD919 – 02LY, Pannel 7 dBi, GSM SMA Male.

Описание:

1. LG 14
   , усиление 14 дБ, диапазон 900 Мгц. Усилитель сигналов предназначен для мобильных устройств с подключением к ним через адаптер. Вполне устойчивая связь будет и без всяких прочих дополнений.
2. AX – 913 PS 60
   для обеспечения распространения радиосигналов на большие расстояния. Совместно работает с мобильными устройствами, репитерами, также с GSM900, можно использовать сервисную, донорную связь. Вариант считается приемлемым для использования в ангарах, гаражах, подвалах, загородных участках, торговых центрах. Корпус в данных устройствах – пластиковый, в котором и расположены все активные излучатели. Подключение проводится путем кабельной сборки. Чтобы статическое электричество не накапливалось на входе карты, ток по проводам подается постоянно, а вход оснащен КЗ. Крепится модель на вертикальную трубу установочного оборудования, угол наклона можно регулировать.
3. Pannel 7 dBi,
   частота – 900 Мгц, усиление 7дБ крепится к кронштейну. Модель компактная, стильная. Эстетично и привлекательно будет выглядеть на фасаде здания.
4. Модель AD919 – 02LYс
   усилением 20дБ подходит для любой погоды, диапазон – 900 МТц. Устанавливается на улице, удобно крепится на мачту, кронштейны. Конструкция сделана из алюминия, легкая, удобная, практичная. Имеет низкий КСВ, отношение взад – вперед – хорошее. Нагрузка ветра – 45 м/сек. Усиливает сигнал сотовых операторов Kcell, Activ, Altel, Password, Билайн, Теле 2.
5. Выносная конструкция GSM SMA Male
   работает на частоте 315 МГЦ, подходит для усиления связи беспроводных устройств, незаменима при низком уровне GSM. Используется в адаптере GSM, входит в состав Юпитера 3- 4 GSM. Монтаж активной части производится вертикально, при этом экран не должен перекрывать металлические предметы. К основе антенна крепится на магнит. Если используется в охраняемой сигнализации, то требует установки в той же охраняемой зоне. По типу конструкция – штыревая. В высоту -30 см, кабель в длину -1,45 м. Коэффициент усиления сигнала -2, 15 dbi. Модель может применяться как на улице, так и внутри помещения, по типу является направленной, сделана в России.

Технические характеристики

Антенна призвана стабилизировать качество сотовой связи в тех местах, где без нее это сделать затруднительно. К основным тех. характеристикам относят:

• сопротивление – 50 Ом.
• мощность на входе -150 В
• диапазон частот – 960, тип антенны – внешний.
• усиление -14 дВ, тип разъема SMA male.
• длина кабеля -10 м.
• монтаж – стационарный.
• направление антенны – направленная.
• размеры – 800mm.
• вес -700 гр – 1 кг..

Преимущества и недостатки

К преимуществам данного устройства можно отнести:

• небольшой размер все в отличие от аналогов NMT 450 AMPS800;
• работа без подзарядки в течение длительного времени;
• хорошее качество связи;
• объемность сети, возможное одновременное использование сразу нескольких соединений;
• наличие незначительных помех при данном частотном диапазоне;
• усиленная защита от возможного прослушивания, использования нелегально;
• применение алгоритма шифрования с разделительным ключом;
• достаточно эффективное сжатие речи;
• поддержка стандарта связи 228 операторами;
• возможный выход в роуминг;
• то есть пользование сетью со своим номером в любой точке мира;
• автоматический переход из сети в сеть без предварительного уведомления оператора.

К недостаткам относят:

• существенное искажение речи при передаче обработке цифровой информации
• отсутствие сигнала на дальности свыше 120 км, покрыть определенную площадь можно только путем дополнительных передатчиков, имеющихся в NMT450, FMPS.

Цены

Если собирать простое устройство своими силами с чувствительностью до 3114 дБ, то приобрести нужно адаптер за 100-150 руб., кабель 50 Ом за 3050 руб., отвесную часть разъема за 40- 60 руб. Модель Pannel DBI 7 стоит порядка 1800 – 2000 руб.

С усилением в 13 дБ
и довольно низким КВС можно купить антенну за 4000 руб.

Направленные модели Фотон 6-9
можно купить за 635 руб.

Зига 9,14,17
без кабеля за 860 -1640 руб.

Кедр 11
-1730-2420 руб.

Зига 14, 17, 400-50 0МГЦ
за 7590 – 15180 руб.

Критерии выбора

Устройство должно усиливать связь, быть надежным, эффективным и функциональным в работе. Главные параметры при выборе – частота и качество сигнала, которые в зависимости от мобильного оператора могут сильно отличаться. Отдельного внимания требует выбор внешней конструкции, именно от ее характеристик будет зависеть процент искажения и уровень подачи сигналов.

За городом потребуется установка наружной антенны, однако независимо от способа установки, изделие должно соответствовать всем показателям, указанным в документации. Если качественное изделие дорогое, и купить нет возможности, собрать антенну модно самостоятельно, но с учетом всех основных параметров данного оборудования, иначе прибор будет неэффективным и бесполезным.

Устройство следует выбирать с учетом:

• технических показателей;
• рабочего диапазона частот сопротивления волн;
• коэффициента усиления звука;
• габаритности размеров;
• типа подключения;
• ветровой нагрузки.

Советы и рекомендации

1. Если устройство нужно только для речевой связи,
   то вполне подойдет с одним диапазоном частот. Но, при желании перейти на новые стандарты связи придется покупать новое устройство.
2. Антенны многодиапазонные, универсальные, система усиления сигналов связи для их бесперебойной работы может быть любой.
   Однако и цены на данную продукцию гораздо выше.
3. Мультидиапазонный уровень используется только при мощном сигнале, подающемся от базовой станции, замена усилителя и переход на новые частоты при необходимости осуществляются за считаные минуты,
   но стоят дорого, сигнал от базовой станции должен быть хорошим.
4. Конструкция внешней антенны должна отличаться надежностью и долговечностью,
   выдерживать неприятные натиски окружающей среды, не бояться ветровой нагрузки, осадков, резких перепадов температуры. Лучше если устройство будет защищено цинковым покрытием для всех деталей, для герметичности контактов во избежание их коррозии.
5. Лучший материал для антенны – качественный алюминий, который не допустит окисления анодов.
6. Пластмассовые крепежные детали в устройстве недопустимы
   , они не прочные, могут быстро сломаться.
7. Внутреннюю модель хорошо устанавливать за подвесным потолком
   еще на стадии строительства или ремонта, при этом использовать сразу несколько антенн, усиление сигнала допустимо с небольшим коэффициентом, покрытие зон при этом будет равномерным.
8. Для DOS достаточно одной антенны от 11 до 14 дБ.
9. Учитывайте при проектировании и установке усилительной системы экономические и технические его составляющие
   , иначе перейти на другие стандарты связи будет проблемно.

При самостоятельной установке конструкции на мачту или кронштейны сигнал нужно направить строго на базовую станцию. Медленно вращайте антенну по горизонту с ориентацией на устойчивый сигнал. Наблюдайте за уровнем напряжения поля на дисплее своего телефона.

При быстром вращении антенны за направлением сигнала можно просто не уследить, при повороте антенны более чем на 8 градусов
телефон нужно выключить, затем включить вновь. При этом непрерывная частота поиска сети у вас должна присутствовать в настройках. Мачта требует заземления, но сама антенна от мачты в изоляции не нуждается.

Выносная антенна значительно увеличивает радиус действия мобильных устройств, нужна на дачах, в сельской местности, в отдаленных от города гаражах, ангарах.

Лучше, если она будет зигзагообразной. Модель просто изготавливается своими руками, не нуждается в настройке, материалы для нее недорогие можно купить в любом радиомагазине. По излучению данные антенны считаются лучшими. Даже при резких передвижениях, шуме ветра, в дождливую погоду собеседника всегда хорошо слышно, без помех.

Установить временную конструкцию можно на любом дереве, столбе до 10 дБ, можно положить прямо в багажник, для этого достаточно всего 1 м. кабеля. Ваше внимание непременно оценят, когда связь будет в любом, казалось бы, недоступном месте в наших российских широтах.

Усилитель сигнала мобильной связи решает проблему телефонных звонков и интернета на даче, в гараже, а так же в других труднодоступных зонах. Это вспомогательное оборудование стоит недёшево. Проблему решит gsm репитер, изготовленный своими руками, который вполне заменит не самый мощный покупной ретранслятор.

Тип конструкции

Ретранслятор бывает пассивным и активным. Первый не требует подключения питания и представляет собой антенну, способную самостоятельно функционировать на небольшой площади. Он же используется в качестве части системы с усилителем, подключаемым к электросети.

Пассивный репитер LTE или GSM стандарта ловит слабейшие сигналы соответствующих частотных диапазонов и передаёт их устройствам. Это простейший вариант для самостоятельного изготовления из подручных предметов и материалов. Минус заключается в отсутствии усиления и стабилизации мобильной связи.

GSM репитер сотовой связи, изготовленный своими руками, функционирует без подсоединения к гаджету.

Схема усилителя сотового сигнала включает в себя:

1. делитель мощности или разветвитель провода (если необходимо несколько точек для усиления сигнала);
2. разъёмы подключения питания;
3. коаксиальный кабель для подключения антенны .

Система позволяет улучшить качество за счёт применения нескольких антенн. Также в продаже имеются пассивные усилители, подключаются прямо к телефону кабелем. Кроме высокой цены сам факт наличия проводов стесняет свободу перемещения при звонках, а качество связи становится хуже с каждым дополнительным метром провода.

GSM репитер своими руками видео:

Антенны своими руками

Чтобы смастерить свой пассивный ретранслятор подойдёт обычная проволока или даже жестяная банка. Из первой можно сделать антенну из колец или в виде двойного ромба.

Антенна или репитер gsm сигнала из проволоки.

Из одного кольца:
размеры определяются требуемой частотой, для примера возьмём F=900 МГц. Диаметр считается по формуле (300/F)/3,14, то есть (300/900)/3,14=0,106м. Этот виток и является антенной.

Антенна из одного кольца

Из двух колец
 соединённых между собой: от первого варианта отличаются двумя витками проволоки вместо одного, конструкция выполняется из одного отрезка. Закрепляем их напротив друг друга. Расстояние рассчитываем по формуле (300/F)/4, для рассматриваемого случая это составляет (300/900)/4=0,08м. Приведена та же частота, диаметры считаются аналогично.

GSM антенна из двух колец

Четыре кольца:
Антенна похожа на вторую, только вместо витков будут две восьмёрки. Расчёт аналогичный предыдущим пунктам.

Из 4 колец

Ромбовидный усилитель:
Проволока сгибается в квадратную форму, затем два противоположных угла загибаются друг к другу и скрепляются. Для наглядности схема gsm репитера:

Схема ромбовидного GSM усилителя

Варианты с первого по третий расположены в порядке возрастания усиления сигнала. Они же могут эксплуатироваться как самостоятельные репитеры сотовой связи. Одна антенна устанавливается как внешняя, другая — как внутренняя.

Самодельный усилитель

Для устройства активного усилителя придётся организовать целую установку. Сбор всех элементов в одно целое, наглядно демонстрирует схема репитера сотовой связи для изготовления своими руками:

Схема усилителя сотового сигнала

Полноценный самодельный gsm репитер потребует кроме антенны: кабель, крепёж (для монтажа), отрезок длиной 20 см трубы полимерной или пластиковую банку (в качестве соединительного блока), лист пластика, экран (отражающий материал), 2 соломинки.

Как сделать gsm репитер своими руками:

1. соорудить ромбовидную антенну по вышеописанной инструкции;
2. на отрезке трубы выполнить четыре надреза около 3 см в длину. Полученный соединительный блок надевается на загнутые внутрь углы антенны;
3. если применяется банка, то сделать три отверстия в дне — центральная для двух соломинок, две крайние для саморезов;
4. к двум загнутым углам прикрепить по одному проводу. Достать провода, например, взяв отрезок кабеля и сняв с него изоляционную плёнку;
5. на подсоединённые контакты надеть соломинки, загнать и продеть в среднее отверстие банки;
6. ко дну соединительного блока прикрепить лист отражающего материала;
7. блок прикрепить саморезами к деревянной доске или столбику для удобства установки;
8. взять коаксиальный кабель, снять участок изоляции так, чтобы оголить концы провода. Подключить их к соединительному блоку;
9. полученную конструкцию установить вне помещения;
10. второй конец кабеля подсоединить к пластмассовой пластине.

Усиление сотового сигнала в домашних условиях:

Репитер gsm для мобильного телефона готов. Достаточно поднести гаджет к устройству, чтобы получить хороший сигнал.

Важно помнить, что правильное расположение всех элементов имеет существенное значение. При установке антенны желательно направить её к вышке сотовой связи, для определения положения ближайших вышек можно использовать специальные приложения для смартфонов указывающих направление.

Необходимо принять во внимание и отрицательное влияние на работу репитера длинного кабеля. При соблюдении условий действие некоторых усилителей распространяется не только непосредственно рядом с ними, но и в радиусе нескольких метров.