Как усилить GSM, 3G, 4G сигнал? Антенны, репитеры, бустеры...

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Постарайтесь запомнить точку, где перескочит с 3G на 2G

 

Довольно долго пользовался мобильным интернетом от одного известного оператора, но в последнее время то ли много пользователей, то ли с оборудованием у них проблемы - в общем, стало все плохо, скорость никакая.
Решил переключится на другого - скорость в разы лучше, вот только одна беда, базовая станция как-то явно далековато, и поэтому связь постоянно рвется.
Модем - USB-свисток, воткнутый в роутер. Антеннка там, конечно, рассчитана на работу в городе, и в таких условиях почти не ловит. Зато есть разьемы для внешней антенны.

Поход в ближайший магазин за антенной показал, что в наличии имеются всего пара простейших вариантов, из серии "ловит все! (ну, как бы должна...)", причем по цене раза так в три дороже самого модема.
Немного подумав, решил, что доверия к этим антеннам особого нет, никуда они не убегут, а пока можно попробовать сделать антенну самому. Тем более, что было интересно сделать что-то самому.

За основу была взята конструкция Уда-Яги, она же "волновой канал". В принципе неплохая направленная антенна с хорошим коэффициентом усиления, довольно простой конструкции: палка с перекладинами. В физику процесса углубляться не будем, кому надо - описание в Вики есть.


Но тут сразу надо сделать одно замечание:
- те, кто увлекается радиолюбительством, часто говорят, что сделать и настроить самому такую антенну без приборов сложно, что это СВЧ, нужна высокая точность изготовления, то, сё, в общем, даже не пытайтесь.

Логика в этом есть, потому что антенна настраивается на конкретную частоту, и ошибки в изготовлении нарушают эту настройку и ухудшают качество приема, и вообще, это СВЧ, это сложно и все такое - но мы же не собираемся побивать рекорды дальности связи и наводить с ее помощью космические корабли?
Наоборот, сигнал сотовой связи довольно широкополосный, а наводить антенну на БС придется "на глазок", так что совсем не обязательно добиваться четкой настройки по частоте и высокой направленности. Не всегда "лучше" означает лучше - это как раз тот случай.
Так что пренебрегая предупреждениями специалистов, можно браться за изготовление.

Первое, что надо понять - на какой частоте работаем. 3G в России бывает на 900 и на 1900-2100 MHz, 4G на 800 и 2600, в общем разброс значительный, а от частоты зависят расчетные размеры антенны.
Но есть общее правило: более высокая частота требует меньшей мощности, но работает на более коротких расстояниях в зоне прямой видимости. Поэтому в городах обычно используются высокочастотные БС, а за городом следует смотреть на диапазоны 800-900 MHz. Во всяком случае люди, занимавшиеся установкой оборудования операторов, утверждают что за городом ставят низкочастотные системы.

Поэтому свою антенну рассчитывал на "примерно чуть больше 900", именно там находятся рабочие частоты 3G.
Помните, про неточности изготовления и сложность настройки без приборов на точную частоту? Именно это нам и надо - плюс-минус лапоть.

Сама конструкция простейшая, почти все есть в строительном магазине:
- алюминиевый "квадрат" 10 мм, 1 м.
- алюминиевые прутки 6 мм, на вибраторы, 2х1 м (с запасом)
- толстый жесткий медный провод на 10 кв. мм, 1 м. - на петлевой вибратор
- 15 м. тонкого коаксиала 50Ом. Можно толстый "спутниковый", но можно и тот, которым когда-то давно прокладывали локальные сети, до появления витой пары.
Главное, не "телевизионный", 75Ом.

Из специального потребовался только антенный разъем к модему, вот он-то как раз был в том же магазине, где и "3G антенны".

В качестве мачты - алюминиевая труба 30мм, из того же строймага, две штуки по 2м, срощенные вместе. В принципе, подойдет что угодно.

Для расчета использовался один из онлайн-калькуляторов, которые легко гуглятся в интернете.
Указывается нужная частота, желаемое количество вибраторов - и программа выдает расстояния между ними и их длины.
Чем больше вибраторов - тем выше коэффициент усиления, но надо помнить, что "лучше" не всегда лучше: чем выше усиление - тем уже полоса частот и тем точнее надо наводить антенну на цель, а в данном случае это нам не нужно.
1 рефлектор и 5 директоров - более чем достаточно.

Дальше все просто: в квадратной трубе сверлятся отверстия под вибраторы, в них вставляются обрезки прута. Все вибраторы должны быть параллельны, в одной плоскости. Чтобы они потом не гуляли туда-сюда - их надо зафиксировать. Можно просто залить трубку, например, расплавленным термоклеем.

Единственный активный вибратор, к которому подключается кабель - из медного прута, согнутого в виде рамки заданной ширины.
Провод подключается через так называемый согласующий трансформатор - на схеме видно, как именно он должен припаиваться. Просто кусок коаксиального кабеля длиной в половину длины волны - для 900 MHz это 166мм.

Смысл этого действия в том, что волновое сопротивление рамочного вибратора, "вибратора Пистолькорса", 300 Ом, необходимо согласовать с волновым сопротивлением кабеля, 50 Ом, иначе будут большие потери сигнала.

В отличии от телевизионного сигнала - сигнал сотовых сетей имеет вертикальную поляризацию. В нашем случае это означает, что антенна должна быть повернута не по горизонтали, а по вертикали.
Остается прикрутить антенну за "хвост" к мачте и навести на ближайшую БС.

Тут пришлось немного пошаманить с телефоном. Если вставить симку оператора в телефон, и запустить на нем нетмонитор - можно увидеть текущие LAC и CellID базовой станции, а также ближайших ее соседей, если они есть. Как это сделать - зависит от телефона.
Например, на Андроиде можно попытаться набрать номер *#*#4636#*#*, и зайти в Phone information.
А потом с этими данными пойти в Гугль и найти один из тех сайтов, где по этим номерам можно получить координаты базовых станций, посмотреть их и свое расположение на карте.

Дальше уже все понятно: подключаем антенну к модему, поворачиваем ее примерно в сторону найденной базовой станции и пытаемся ловить сигнал.
Модемы умные пошли - они пытаются регулировать свою чувствительность, поэтому на показания "в палках" не стоит обращать особого внимания. Смотреть надо на стабильность связи, отсутствие обрывов, и скорость, с помощью какого-нибудь из сервисов ее проверки.
Из-за этого процесс получается небыстрым: повернуть, проверить скорость, отметить, повернуть еще на градус, проверить скорость, отметить и так далее.



Результат: из первоначальных 0.5-1.5 Мбит/с с постоянными обрывами удалось выжать 8-10 Мбит почти без обрывов, что для сотовой связи совсем неплохо.
Антенна получилась достаточно высоконаправленная, даже незначительный поворот приводит к существенному ухудшению качества связи. Может быть, стоило использовать не 5, а 4 или 3 директора - это снижает коэффициент усиления, зато расширяет диаграмму направленности.

PS: белая коробка снизу - это еще одна антенна: широкополосный сектор на 2600 MHz. Но похоже, в наших краях нет для нее сигнала...

 

Хочу на дачу родителям установить усилитель сотовой связи состоящий из:
- Внешней антенны
- Репитера
- Внутренней антенны
Посмотрел на Wikimapia расстояние до ближайших базовых станций. Одна находится на расстоянии 2 км, другая 3,3 км. Внешнюю антенну буду направлять естественно на ту которая удалена на 2 км, плюс в ее сторону рельеф местности более удачный - базовая станция находится ниже по течению реки.
Позвонил оператору сотовой связи. тот подтвердил, что станция работает на 2G и 3G.
Собственно вопрос, как думаете будет ли работать данный китайский девайс при такой удаленности от базовой станции?

 

Вам бы рабочую частоту БС сначала выяснить у операторов или самому определить. Девайс то на UMTS заточен (2100 мГц), а у Вас может оказаться так, что БС на 1800 мГц, 900 или 850 мГц вещает.

 

Работать, вероятно, будет.
А именно усиливать интернет 3G на частоте 2100Мгц.
Голос этот комплект усиливать не будет.

 

Позвольте не согласиться. В составе протокола UMTS (3G) предусмотрена передача голоса (хотя и в цифровом виде). Так что голосовая связь будет. Представленное устройство - двунаправленный усилитель сигнала 3G с адаптивным коэффициентом усиления до 70 дБ.
А вот частоту базовой станции, если это Подмосковье, выяснить все же стоит!

 

не факт что устройство может принимать голос в 3G
У меня на даче у родителей стоит GSM-шлюз, так он голос только в 2G принимает и обрубает интернет при входящих звонках.
Представь что у его родителей кнопочный нокиа или какой другой, так дешевые аппараты голос в 3G а темболее в 4G не будут принимать.

 

А сигнал 3g им вообще нужен?

 

Через оператора колл-центра, удалось узнать только что БС работает на 2G и 3G, а вот на каких частотах работает, не сообщили, говорит не указано. Наверно нужно что типо письменного запроса отправить оператору связи.

Нужен конечно, они же так же пользуются WhatApp, Viber, iMassage. Внуки приезжают - тем соцсети нужны. А детям и мне в том числе почту бывает нужно проверить.

Появилась идея, а что если взять Комплект усиления для 3G (2100 MHz) и до кучи Комплект усиления для 2G (900 MHz). Не будут они друг другу мешать? По деньгам все равно дешевле получается чем какой нибудь комплект от Picocell брать.

 

Я сделал проще, поставил родителям на даче Huqwei b315s.
И телефон появился и интернет.

 

интернет понятно... А телефону связь как это улучшило? Или теперь только по фай фай через месенджры звонить? Плюс тут появляется необходимость в дополнительной симке, которая будет в роутер вставлена. Плюс вопрос, какую внешнюю антенну ставили?

 

Ситуация была следующая, связи не было вообще никакой "от слова СОВСЕМ". Было принято решение поставить gsm-шлюз, так как при случае с репитером связь на мобиле за пределами дома так же может хромать, если только не ставить еще одну передающую антенну на улицу. Поставили нонейм gsm-шлюз, антенна была короткая (3 метра), поэтому временно она размещалась под потолком. Связь уже наладилась (но все же кратковременные пробелы при разговоре наблюдались). На следующий год решил купить и поставить штырьевую антенну на крышу с усилением 18 дБ, стало совсем хорошо но появился баг, при входящих и исходящих звонках картинка на телевизоре замирала или вообще пропадала.

Не долго подумав мне совсем все это надоело, плюс надоело использовать два разных устройства для связи и нтрернета, и платить соответственно по разному. Начитавшись принял решение Взять Huawei B315S, на даче появился 4G без каких либо внешних антенн. плюс родителям удобно с dect-трубкой ходить по участку.

 

@m_engeneering, В вашем случае хорошо если все сидят на одном операторе на которого направлена антенна, а если на разных то печалька. И антенну типа ЯГИ сложнее настраивать (хоробы иметь прибор специальный или сидеть на крыше с ноутбуком), Лучше всего купить панельную антенну, у нее угол обхвата шире.

 

С панельной антенной нашел например вот такой вариант. Но у китайцев черт ногу сломит. столько вариантов и все разные по цене, в чем отличие сходу не понятно.
Жду вобщем ответ от оператора в каких частотах работает базовая станция.

 

Диапазон частот 2G-2,5G: GSM 900/1800 мГц.
Диапазон частот 3G: 900/2100 мГц.