Gsm антенна своими руками для сигнализации

Опубликовано: 18.05.2024

Усилитель для сотовой связи своими руками
Нужно ли приобретать дорогой гаджет, когда имеется возможность обойтись устройством, собранным из подручных средств?

И можно собирать простейший усилитель сотовой связи своими силами. О том, что для этого потребуется будет рассказано ниже.

Антенны для усиления сотовой связи

Они являются одними из самых простых устройств, позволяющих добиться качественного сигнала на любом объекте.

Внешняя выносная антена
Различают две основные группы антенн:

Внешние;
Внутренние.

Первые обычно устанавливаются на крыше здания и способны обеспечить покрытие на объектах большой площади. Принятый от базовой станции сигнал антенна передает по кабелю к усилителю. Это гарантирует хорошее качество связи даже в зонах, где она была ранее невозможна.

Из каких элементов состоит система усиления сигнала

Обеспечить надежную связь в труднодоступных для радиосигнала местах можно, но для этого потребуется специальное оборудование. Собранные в единую систему различные приборы позволяют добиваться высокого качества сигнала и навсегда забыть о его внезапном пропадании. Часто ее называют усилителем сотовой связи. Однако на самом деле это комплекс, состоящий из следующих элементов:

Репитера или двустороннего усилителя, являющего промежуточным звеном;
Внешней и внутренней антенн, которые улавливают сигнал станции и распространяют его в помещении;
Делителя мощности или разветвителя провода;
N-разъемов;
Коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом.

Все, включенные в систему приборы подразделяются на две группы:

Активные;
Пассивные.

К первой относятся устройства для работы которых требуется подключение к источнику питания – это репитер, разъемы. Пассивными называют антенны, делитель и кабель. Каждая система рассчитывается под определенный объект и поэтому может иметь различное количество усилителей и внутренних антенн. Оптимальным вариантом считается такая, в которой используется кабель минимальной длины, так как каждый его лишний метр – это потери в качестве сигнала. Это необходимо учитывать, собирая усилитель сигнала сотовой связи своими руками.

Поскольку все элементы соединяются между собой, то монтаж оборудования рекомендуется выполнять до чистовой отделки, чтобы не портить интерьер.

Принцип действия репитера

Оборудование этого класса в каком-то роде является ретранслятором. Оно обрабатывает, поступившие сигналы и направляет их на вышку базовой станции, если это исходящий звонок. Когда идет дозвон абоненту, то репитер выполняет ту же функцию, только связь осуществляется с гаджетом пользователя.

Смотрим видео, простейший способ усилить сигнал:

Прием и передачу сигнала осуществляют антенны. Самый простой усилитель сигнала сотовой сети может быть собран своими руками. Наружная антенна получает или отправляет его на станцию, а внутренняя отвечает за расширение зоны покрытия в помещении.

Как сделать усилитель сотовой связи своими руками

Использование такого прибора позволяет добиться качественной связи практически в любом уголке объекта. Особенно необходим репитер в зонах с плохим сигналом или там, где он отсутствует. К преимуществам использования системы можно отнести такие возможности, как:

Усиление сигнала в местах, где часты перебои с мобильной связью;
Устранение помех;
Повышение четкости сообщения;
Снижение уровня излучения;
Более длительный срок службы аккумуляторов телефона.

Но так как стоит такое оборудование не дешево, то многие решаются сделать его самостоятельно.

Смотрим видео, этапы изготовления своими руками:

Для того, чтобы собрать усилитель сотовой связи своими силами потребуются компоненты, которые нужно соединить в единую систему. Как это сделать будет рассмотрено далее.

Что нужно для сборки

Этапы изготовления своими руками
Если вы решили сделать самый простой прибор, а именно антенну, то вам потребуются:

Проволока, но только не медная (длина 30-40 см);
Соединительный блок;
Кабель (до 10 м);
Крепеж (для монтажа соединительных блоков);
Труба полимерная (20 см);
Пластик.

Поскольку в процессе работы придется выполнять соединение отдельных элементов, то стоит иметь под руками изоленту. После того, как все комплектующие найдены и подготовлены можно приступать к сборке усилителя сотового сигнала своими руками.

Отрезок проволоки необходимо согнуть по середине на 90°, так, чтобы в итоге получился ромб. Для этого от центра отступают по 9 см в обе стороны. Затем в месте отметки проволока опять сгибается на такой же по величине угол. В результате произведенных манипуляций вы получаете ромб. Концы загибаются внутрь и к ним подсоединяется блок. Устанавливают его так, чтобы в дальнейшем через него можно было выполнить подключение. Для этого разрезают вдоль одну сторону полимерной трубы и напротив выполняется отверстие.

Смотрим видео, делаем усилитель из банок:

После того, как пройден этап сборки антенны приступают к подключению коаксиального кабеля. На одном из его концов удаляется внешняя изоляция и внешний и внутренний проводники подключают к контактам соединительного блока. В итоге кабель становится продолжением антенны.

После этого остается установить устройство на крыше доме или прикрепить к столбу и направьте ее в сторону базовой станции сотового оператора. Последним этапом в изготовлении простейшего усилителя собственными руками является подсоединение другого конца кабеля к пластине из пластика. И можно приступать к тестированию.

Если все было сделано правильно, то, как только вы поднесете мобильный телефон к усилителю, индикатор сигнала увеличится на 2 или 3 деления.

Выбор места установки репитера

Но мало только собрать усилитель сотовой связи, необходимо еще и правильно выполнить его монтаж. Эффективность работы такого оборудования находится в прямой зависимости от места его расположения, а также входящих в систему антенн. Поэтому прежде, чем приступать к монтажу необходимо убедиться в том, что уровень сигнала достаточный. Проще всего узнать это выполнив звонок с телефона там, где планируется установка антенны. Можно определить уровень сигнала и по индикатору на дисплее гаджета.

Но кроме этого имеются и другие ограничения. Например, место для установки усилителя не должно быть ближе метра к отопительным приборам.

После того как выполнено планирование расположения всех компонентов приступают к прокладке коаксиального кабеля. Но прежде, чем включить репитер необходимо убедиться в целостности и чистоте всех разъемов. Нельзя включать прибор, если он не соединен с внешней антенной, так как он может выйти из строя. Если необходимо выполнить отсоединение радиочастотных кабелей, то необходимо обязательно отключить питание.

Имеются ограничения и в температурном режиме. Если для внешней антенны он составляет от -40 до +50°C, то для самого репитера ограничивается только положительными температурами. Кроме того, репитер может быть установлен только в отапливаемом помещении.

Нужно помнить! Некорректно собранная система способна излучать помехи, что сказывается на работе ближайших станций. Поэтому не стоит устанавливать ее без обследования объекта и определения места для размещения всех блоков.

Настройка усилителя

Чтобы получить стабильный и имеющий достаточный уровень сигнал связи на конкретном объекте необходимо правильно выполнить все пуско-наладочные работы. Они заключатся в настройке качества голосовых сообщений и исключении самовозбуждения прибора.

Смотрим видео, что делать если плохой сигнал, смотрим решения:

Первое с чего следует начинать – это убедиться в целостности всех соединений. К высокочастотным разъемам подключают адаптер питания и антенны. Если в сети часто случаются скачки напряжения, то необходимо использовать сетевой фильтр.

Следующий шаг – это регулировка коэффициента усиления. Он должен быть не менее 15 Дб. Настройка репитера может осуществляться в ручном или автоматическом управлении. В первом случае регулировка осуществляется при помощи ручки потенциометра и изменения положения внешней и внутренней антенн.

Автоматическая настройка предполагает установку уровня коэффициента усиления таким образом, чтобы была получена максимальная мощность на выходе. В этом случае прибор самостоятельно будет подстраиваться под трафик базовой станции оператора.

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.

На территории РФ ходят следующие стандарты:

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

Изготовление GSM антенны

Разновидности GSM антенн

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.

alt="Антенна для модема своими руками" width="120" height="120" />
Антенна для модема своими руками
alt="Антенна Харченко своими руками" width="120" height="120" />
Антенна Харченко своими руками
alt="Антенна для дачи своими руками" width="120" height="120" />
Антенна для дачи своими руками
alt="Цифровая антенна своими руками" width="120" height="120" />
Цифровая антенна своими руками

В последнее время в России значительно увеличилась зона покрытия сетями стандарта GSM 900. Тем не менее ситуация далека от идеальной. Если в европейских странах проблема неуверенного приема практически отсутствует, то большинство отечественных пользователей частенько с ней сталкиваются - в загородных домах, на дачах и т. д. А как было бы замечательно выехать на рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром!

Ключ к решению этой проблемы - внешние направленные или ненаправленные антенны. Правда, купить антенну мало - необходимо ее правильно установить и настроить. Читатели, знакомые с радиоэлектроникой, смогут самостоятельно изготовить и настроить антенну, работающую в стандарте GSM. Сегодня мы расскажем о типах антенн и о способах их установки и настройки.

Справка

Говоря совсем просто, мобильный телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Всего в стандарте GSM 900 124 частоты. Телефон, как и базовая станция, может работать на любой частоте, определяемой оператором.

Базовая станция (BS) передает, а телефон (MS) принимает на частотах 935,2 - 959,8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890,2 - 914,8 МГц. Канал от BS к MS называется Down Link, от MS к BS - Up Link. Большинство операторов используют ограничение дальности работы мобильного телефона от базовой станции - 35 км, что обусловлено особенностями стандарта. Поясним, что в сети стандартной конфигурации в одном частотном канале формируется 8 временных интервалов (тайм-слотов): один служебный, а семь - разговорные. Именно в этом случае максимальная дальность связи на каждом канале составляет 35 км. Однако в GSM предусмотрена также нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 - 100 км (конфигурация Extended Cell). К сожалению, при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 - 3, что уменьшает емкость сети. Использовать такой режим в городе и около оператору не выгодно. Иногда этот режим используется на морском побережье для создания прибрежной зоны покрытия.

Таким образом, если у вас телефон стандарта GSM 900, не пытайтесь установить связь, удалившись от ближайшей базовой станции больше чем на 35 км. Максимальная дальность связи, достигнутая мной, - 34 км.

Дальность связи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

Местоположение BS и MS и рельеф местности.

Мощность и чувствительность MS.

Мощность и чувствительность BS.

Используемые на MS и BS антенны.

Воля Господа Бога (опытные связисты шутят, что это - главное).

Обычно базовые станции имеют мощность 20 - 30 Вт. Антенны применяются либо штыревые, либо направленные. Чувствительность базовых станций составляет -100 дБ - 115 дБ. Изменить или повлиять на все эти параметры пользователь, конечно, не может. Выходная мощность телефона составляет 0,3 - 2 Вт, чувствительность - 90 - 105 дБ. Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумных входных устройств. Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между моделями практически незаметна, то в зоне неуверенного приема она может стать критической. Зачастую трубка показывает уровень сигнала от базовой станции 1 - 2 кубика (по шкале), а установить соединение не может: не хватает мощности. И хотя стандартизация ETSI регламентирует стандартные выходные мощности для каждого класса телефонов, реальное значение может незначительно колебаться. Хорошей чувствительностью отличаются трубки SAGEM, Alcatel, Motorola. А по мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны фазы 2 имеют примерно одинаковую мощность.

Что же касается рельефа, то на ровной местности и по реке волны распространяются лучше. Чем выше вы находитесь (в разумных пределах), тем лучше сигнал. Лес порой "гасит" волны сильнее, чем городская застройка.

Поиск сигнала

Если сигнал, хоть и очень слабый, был все же пойман, наберите любой городской номер - для проверки. Если при разговоре слышимость нормальная и собеседник не жалуется на выпадение кусков вашей речи, значит, энергетика обеих линий (UL и DL) сбалансирована и можно использовать стандартную антенну, настроенную на среднюю частоту между частотами приема и передачи. Если же собеседник время от времени пропадает, необходимо "усиливать" нисходящее направление от базовой станции к вашему телефону. Возможно, стоит поискать телефон с лучшей чувствительностью. Но если плохо слышно вас, следует усиливать направление от вашего телефона до базовой станции. Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема.

В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами. К сожалению, частотный ресурс, выделенный операторам GSM 900 в России, ограничен, из-за чего в зоне неуверенного приема часто "видны" частоты от разных базовых станций с одинаковыми или соседними значениями уровня сигнала. Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной. Если на экране телефона фиксируется сильный сигнал от базовой станции, а установить соединение не удается или удается, но речь все время пропадает, значит, вы столкнулись с "чужаками". "Заставить" телефон выбрать другую частоту получается далеко не всегда, однако специальная функция телефонов Nokia - Netmonitor - это сделать позволяет.

С подобной проблемой я столкнулся на даче, которая отделяется от крупного города довольно-таки открытым пространством. Телефон принимал соседние частотные каналы с уровнями 70 дБ, 73 дБ и 72 дБ, но качество связи оставляло желать лучшего. Спас меня только принудительный выбор другого частотного канала с меньшим уровнем - 80 дБ. Однако при ограниченном частотном ресурсе даже частотное перепланирование сети выручает далеко не всегда. Тем не менее, если в вашем телефоне отсутствует Netmonitor, можно использовать внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности. Остается только сделать правильный выбор.

Выбор антенны

Как уже говорилось, увеличить дальность и качество связи позволяют именно внешние антенны. Для телефонов в основном используются внешние штыревые и логопериодические антенны, а также антенны типа волновой канал. Повторим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM 900 практически не выпускаются. Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM 900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.

Рис. 1. Вертикальный диполь

Зачищаем c одного конца белый телевизионный кабель RG6U. Получаем центральный проводник и оплетку кабеля. К центральному проводнику припаиваем медный провод любой толщины длиной около 8,2 см (для диапазона 900 МГц) и крепим его вертикально вверх. К оплетке припаиваем второй кусок провода такой же длины и крепим его вертикально вниз (рис. 1). Получаем нечто похожее на букву "Т", положенную набок. (В телевидении используется горизонтальная поляризация, а в GSM - вертикальная, поэтому требуется именно такой диполь.) Другой конец кабеля подключаем через переходник к телефону. Будьте внимательны и не замкните центральную жилу с оплеткой, иначе телефон может сгореть. Ну вот, за 5 минут мы соорудили примитивную антенну, не уступающую по параметрам китайским автомобильным.

Приведу историю из жизни. Приехав прошлым летом на отдых в Крым, я обнаружил, что на базе обещанного оператором уверенного покрытия нет. Это означало, что я пропущу очень важный звонок. Уверенный сигнал обнаружился на крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не вдохновила. За 5 минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал алюминиевый). Еще 10 минут ушло на то, чтобы отыскать у соседей 5-метровый кусок телевизионного кабеля. Nokia 7110 имеет механический коммутатор для внешней антенны, поэтому я просто воткнул центральный проводник кабеля прямо в разъем телефона, а оплетку кабеля соединил с металлическим ободком внешнего разъема телефона. Укрепил антенну на крыше домика и уже через 10 минут на радость семье и на зависть соседям свободно общался по телефону.

Как говорится, вернемся к нашим баранам. Сначала воспользуемся автомобильной штыревой антенной ($5 - 10).

Здесь главное - не нарваться на слишком скверное качество. Имея Netmonitor, проверить антенну гораздо легче. При подключенной к телефону автомобильной антенне уровень сигнала должен увеличиться на 1 - 3 дБ (например, с -60 дБ до -57 дБ). В крайнем случае, сигнал должен остаться прежним. Если при подключении антенны сигнал уменьшится на 5 дБ и больше, лучше отказаться от покупки. Хочу заметить, что хорошая фирменная автомобильная антенна стоит от $40 и выше. Впрочем, и среди азиатских 10-долларовых изделий иногда встречаются неплохие вещицы.

Установленная на крышу вашего "домика в деревне", автомобильная антенна способна решить проблему со связью. Если усиления автомобильной антенны не хватает, можно обратиться к другим - например, к распространенной направленной антенне - волновому каналу. Он выглядит, как обычная телевизионная антенна, установленная на крыше дома.

Волновой канал позволяет получить реальное усиление до 7 - 15 дБ с оптимальной диаграммой направленности. Но у него есть недостаток - узкополосность. Разница между частотой приема и частотой передачи в GSM 900 составляет 45 МГц, а весь рабочий диапазон - 890 - 960 МГц (полоса в 70 МГц). Добиться линейной или близкой к линейной характеристики в таком широком диапазоне затруднительно. Поэтому желательно изготавливать волновой канал в зависимости от частоты оператора и конкретного места и в зависимости от ситуации сдвигать резонанс к частоте восходящего или нисходящего направлений. Для большей широкополосности следует использовать только петлевой вибратор, согласовывая его с кабелем - например, с симметрирующей петлей; также следует ограничиться небольшим количеством элементов, скажем, 3 - 12, так как если их будет больше, настроить антенну без оборудования будет трудно, кроме того, рабочий диапазон антенны сужается.

Мне приходилось иметь дело с множеством волновых каналов, изготовленных кустарно. Констатирую: в большинстве антенн коэффициент усиления составлял менее 7 дБ, некоторые имели резонанс на частотах 700 - 800 МГц вместо GSM-диапазона и коэффициент стоячей волны больше 3 (при передаче это может легко вывести из строя выходной каскад телефона). Профессионально изготовленные и настроенные самодельные антенны встречались редко.

Теперь на очереди - логопериодические антенны (их тоже можно отыскать на радиорынке). По сравнению с волновым каналом они имеют более широкий рабочий диапазон. Поэтому такие антенны менее критичны к точности изготовления и настройки. Реальный коэффициент усиления здесь достигает 10 - 14 дБ.

Теоретически при необходимости можно соединить 2 волновых канала, один - настроенный на частоту приема, другой - на частоту передачи, но это уже слишком сложная система.

Кабель и антенные переходники

В диапазоне 900 МГц вопрос выбора кабеля приобретает первостепенную роль. Отечественные телевизионные коаксиальные кабели можно использовать только ограниченно (затухание более 30 дБ на 100 м слишком велико). Из доступных импортных образцов подойдет RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой. Его вы найдете в любом магазине. Затухание составляет 20 - 24 дБ на 100 м (проверял экспериментально). Промышленные штыревые автомобильные антенны обычно включают в себя кабель RG59 с затуханием 28 дБ на 100 м. Антенна типа волновой канал с коэффициентом усиления 12 дБ и 10 м кабеля RG6U дают общее усиление 9,6 дБ, а при 20 м - 7 дБ.

На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны. Кроме того, для каждого типа телефона существует так называемый антенный переходник (около $5), он подключается к указанному разъему и представляет собой короткий кусок кабеля, с одной стороны которого находится специфический телефонный высокочастотный разъем, а с другой - стандартный ВЧ-разъем. Обычно затухание в антенном переходнике не превышает 1 дБ. Покупая антенный переходник, убедитесь в его дееспособности. При включении переходника в телефон встроенная в телефон антенна отключается и выходной каскад переключается на переходник. Иными словами, если вы просто подключаете переходник к телефону, сигнал на шкале телефона должен немного упасть. Потом вы подключаете внешнюю антенну к переходнику, и сигнал увеличивается. Если все идет именно так, значит, переходник работает.

Настройка антенны на местности

Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран. Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor. В большинстве других телефонов можно ввести специальный код и открыть служебное меню, которое позволяет увидеть приемный уровень 6 - 8 частот, принимаемых телефоном в порядке убывания, номера частот, расстояние до базовой станции, процент ошибок в канале и др. (Описание многих сервисных меню см. на: www.3ton.com/gsm.) Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала.

Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально. При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него. Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится. Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет.

Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случаи практически весь сигнал теряется в кабеле.

Зачем нужна GSM антенна

Поскольку не везде сигнал можно поймать одинаково хорошо, для улучшения процесса понадобятся внешние и внутренние антенны и репитеры. Необходимость в покупке такого оборудования вытекает из особенностей самого телефона, который работает как дуплексная радиостанция с обменом на разных частотах.

Репитер в этой системе выполняет функции промежуточного звена. Прибор обрабатывает сигнал и отправляет его либо на базовую станцию, либо на мобильный аппарат, используя антенны. Это позволяет устранить помехи, снизить уровень излучения и даже продлить срок службы аккумулятора смартфона.

Особенности и типы устройства

Существуют различные типы GSM-антенн. К популярным относятся:

Выбор устройства зависит от задач, которые необходимо решить.

Выделяют также внутренние антенны. Они собираются в единую систему, которая состоит из внешней конструкции, улавливающей сигнал базовой станции, и внутренней, которая распространяет его в помещении. Дополнительно в систему входят репитер (он считается промежуточным звеном), делитель мощности, специфические разъемы и коаксиальный кабель.

Как работает

Сделанный из подручных средств репитер часто называют GSM-антенной. Но прибор представляет собой отдельное устройство, которое состоит из делителя мощности, разъемов, через которые передается питание, и коаксильного кабеля (он нужен для подключения антенны).

Пошаговая инструкция по изготовлению gsm антенны своими руками

Если мастер решил сделать такой прибор самостоятельно, то лучше выбрать простой вариант конструкции.

Какие материалы понадобятся?

Никакого дополнительного оборудования покупать не надо. Необходимые детали для создания антенны есть в мастерской.

Для этого понадобятся:

Проволока, любая, кроме медного провода. Рекомендуемая длина: 30-40 см.
Соединительный блок и крепежные элементы.
Полимерная труба (длиной до 20 см).
Кабель.

Самодельная антенна в процессе изготовления должна фиксироваться, поэтому стоит запастись изолентой.

Вопрос выбора кабеля играет важную роль. Коаксильный кабель отечественного производства имеет ограниченную сферу применения. Лучше выбирать импортные аналоги с двойной оплеткой, их легко можно найти в строительных супермаркетах. При этом некоторые антенны уже продаются с коаксиальным кабелем в комплекте. Например, штыревые модели.

Для подключения к телефону в большинстве моделей предусмотрен специальный разъем. У некоторых аппаратов даже есть антенные проводники. Это короткие отрезки кабеля, оснащенные соответствующими разъемами. Даже если в комплектацию они не входят, при необходимости детали приобретают отдельно.

Как сделать антенну самостоятельно?

Отрезок проволоки сгибают несколько раз под прямым углом так, чтобы получился квадрат.
Противоположные углы этой фигуры загибают внутрь и скрепляют, к ним фиксируется соединительный блок. Это нужно сделать так, чтобы к блоку можно было подключить другое устройство. Для этого используют отрезок полимерной трубы, разрезанной вдоль.

Антенну для смартфона можно также изготовить из других подручных материалов, используя даже жестяную банку. Например:

Из 1 кольца. Из проволоки делают виток, рассчитав предварительно диаметр (зависит от частоты звука). Для расчета берут отношение 300 к показателю частоты, и эту цифру умножают на число Пи. Так, для частоты в 900 МГц диаметр составит 0,106 м.
Из 2 колец, соединенных между собой. Из 1 отрезка проволоки делают 2 витка и закрепляют их точно друг напротив друга. Диаметры считаются так же, как и в первом примере. Расстояние между витками зависит от частоты.
Из 4 колец. Принцип изготовления похож на 2 вариант, но здесь делают не круглые витки, а фигуры, напоминающие восьмерки. Расчеты проводятся аналогичным образом.

Установка, подключение и настройка

Недостаточно просто собрать конструкцию, нужно грамотно выполнить ее монтаж. Стоит выбрать правильное место для установки, поскольку от этого напрямую зависит качество работы устройства.

Чтобы понять, насколько подходит выбранное место, нужно оттуда сделать 1 звонок с мобильного телефона. Иногда достаточно посмотреть на дисплей гаджета, где отображается индикатор сигнала.

Придется также учесть технические ограничения и правила безопасности. Например, устанавливать антенну нужно на расстоянии как минимум 1 м от отопительных приборов.

Когда все готово, нужно проложить коаксиальный кабель. При подключении проверяют разъемы и соединение с внешней антенной. Если последнего нет, то прибор может выйти из строя. Если кабель, ведущий к внешней системе, нужно отсоединить, то сначала отключают питание.

Устанавливать репитер рекомендуют только в отапливаемом помещении. В отличие от внешних антенн, прибор не рассчитан на работу при отрицательных температурах и неблагоприятных погодных условиях.

Если система собрана с ошибкой, то будет создавать помехи. И тогда не только репитер не справится со своей задачей, но и работа ближайших станций ухудшится. Поэтому приступать к установке без предварительных расчетов нельзя.

Для получения стабильного сигнала дополнительно проводится наладка оборудования. Настройка осуществляется путем проверки качества голосовых сообщений. Если во время такой проверки выявлено, что система работает плохо, нужно еще раз осмотреть соединения, чтобы убедиться в целостности. Антенны и адаптер питания должны быть подключены к высокочастотным разъемам. С учетом того, что в сети возникают скачки напряжения, используют сетевой фильтр.

Настройка внешнего оборудования тоже важна. Если речь идет о волновом канале, то его нужно разместить вертикально, поскольку антенны базовых станций современного стандарта имеют соответствующее направление сигнала.

Здесь учитывают важный момент. В телефоне отображается приемный уровень сигнала, но это происходит с задержкой. Поэтому если пользователь меняет угол поворота антенны, то делать это рекомендуется медленно, так как на экране уровень сигнала изменится только через несколько секунд.

В последнее время в России значительно увеличилась зона покрытия сетями стандарта GSM 900. Тем не менее ситуация далека от идеальной.

А как было бы замечательно выехать на рыбалку, охоту, в деревню, не теряя связь с внешним миром!

Справка

Дальность связи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

Местоположение BS и MS и рельеф местности.

Мощность и чувствительность MS.

Мощность и чувствительность BS.

Используемые на MS и BS антенны.

Чувствительность телефона в основном определяется технологиями, используемыми при создании малошумных входных устройств. Если в зонах уверенного приема разница в чувствительности и мощности между моделями практически незаметна, то в зоне неуверенного приема она может стать критической.

А по мощности проходят все старые телефоны, особенно Motorola. Все телефоны фазы 2 имеют примерно одинаковую мощность.

Поиск сигнала

Итак, вы выбрались за город и хотите обеспечить себя связью. Поднимитесь на крышу, чердак или на самую высокую точку рядом с домом или нужным вам местом.

В последнем случае попытайтесь договориться с продавцов о возврате антенны, если эксперимент провалится.

Уже на данном этапе понятно, что при выборе типа антенны и ее параметров желательно учитывать данные оператора и условия приема.

В зонах неуверенного приема часто наблюдается интерференция (помехи) между каналами с одинаковыми и соседними частотами.

Такие частоты создают взаимные помехи, мешающие связи, а при определенных уровнях сигналов связь становится и вовсе невозможной.

Тем не менее, если в вашем телефоне отсутствует Netmonitor, можно использовать внешнюю направленную антенну с хорошей диаграммой направленности. Остается только сделать правильный выбор.

Выбор антенны

Повторим, что в Западной Европе отсутствуют зоны неуверенного приема. Поэтому направленные антенны для терминалов GSM 900 практически не выпускаются.

Если производитель и предлагает направленную фирменную антенну GSM 900, она, как правило, предназначена для работы с ретрансляторами (репитерами) операторов.

В СНГ и Восточной Европе направленные антенны изготавливаются кустарным способом. Кроме того, есть не- большие заводики в Чехии, Польше и Прибалтике.

Рис. 1. Вертикальный диполь

Ну вот, за 5 минут мы соорудили примитивную антенну, не уступающую по параметрам китайским автомобильным.

Уверенный сигнал обнаружился на крыше коттеджа, но перспектива просидеть там две недели меня не вдохновила. За 5 минут я нашел кусок нужного провода (вместо медного использовал алюминиевый).

Еще 10 минут ушло на то, чтобы отыскать у соседей 5-метровый кусок телевизионного кабеля.

Nokia 7110 имеет механический коммутатор для внешней антенны, поэтому я просто воткнул центральный проводник кабеля прямо в разъем телефона, а оплетку кабеля соединил с металлическим ободком внешнего разъема телефона. Укрепил антенну на крыше домика и уже через 10 минут на радость семье и на зависть соседям свободно общался по телефону.

В крайнем случае, сигнал должен остаться прежним. Если при подключении антенны сигнал уменьшится на 5 дБ и больше, лучше отказаться от покупки. Хочу заметить, что хорошая фирменная автомобильная антенна стоит от $40 и выше.

Впрочем, и среди азиатских 10-долларовых изделий иногда встречаются неплохие вещицы.

Добиться линейной или близкой к линейной характеристики в таком широком диапазоне затруднительно. Поэтому желательно изготавливать волновой канал в зависимости от частоты оператора и конкретного места и в зависимости от ситуации сдвигать резонанс к частоте восходящего или нисходящего направлений.

Мне приходилось иметь дело с множеством волновых каналов, изготовленных кустарно.

Кабель и антенные переходники

На большинстве телефонов есть разъем для внешней антенны.

Настройка антенны на местности

Итак, вы купили антенну и подключили ее к кабелю и к телефону. Поднялись на высокую точку и приступили к настройке антенны. Разместите телефон так, чтобы был виден экран.

Как уже говорилось, при настройке антенны с аппаратами Nokia лучше всего использовать функцию Netmonitor.

(Описание многих сервисных меню см. на: www.3ton.com/gsm.) Если Netmonitor есть, будем ориентироваться по уровню сигнала в децибелах (напоминаем, что сигнал сильнее, когда значение уровня в децибелах меньше). Если он отсутствует, будем настраиваться по стандартной шкале сигнала.

Так как антенны базовых станций GSM 900 имеют вертикальную поляризацию, волновой канал следует размещать вертикально.

При юстировке антенн обратите внимание на то, что приемный уровень сигнала, отображаемый в телефоне, изменяется с задержкой до нескольких секунд, поэтому антенну следует поворачивать медленно и дискретно. Если вам известно направление на ближайший город, начните с него.

Медленно поворачивайте антенну по горизонту. Если сигнал найден, ваша задача найти направление, откуда сигнал приходит с максимальным уровнем. Если сигнала нет, медленно поворачивайте антенну по горизонту, пока он не появится.

Помните, что каждый метр высоты установки антенны может оказаться решающим. Если сигнал не найден, попробуйте переместиться на несколько метров в сторону и поискать снова. Может быть, вам повезет.

Нежелательно использовать кабель между антенной и телефоном длиной более 30 м: в этом случаи практически весь сигнал теряется в кабеле.

Номер элемента	Общая длина вибраторов (мм)	Расстояние от предыдущего элемента (мм)	Расстояние от конца бума (мм)
5	176	0	44
4	141	51	95
3	113	40	135
2	60	32	168
1	72	26	194

Рис. 2. Логопериодическая антенна

Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Мы живем на краю маленькой деревни. Столкнувшись с необходимостью интернета дома, стали изучать, что в этом смысле предлагает современная инфраструктура. Оказалось, что самым доступным и простым способом подключиться к всемирной паутине, является GSM модем, недорогие варианты которого, частенько обзывают USB-свистком.

Такой модем недорого стоит, широко распространён и неплохо работает, но, только в зоне уверенного приёма сигнала, базовой станции сети сотовой связи. В городе – будьте любезны, а вне его, сильно зависит от того насколько развита мобильная сеть. Часто для модема требуется хорошая внешняя антенна поднятая на некоторую высоту.

Модели устройств с разъемами для подключения внешней антенны, считаются неким, профессиональным связным устройством и стоят раз в десять дороже. Для работы понадобится минимальный набор радиомонтажного и слесарного инструмента, толика терпения. Для работы с мелочью очень полезны специальный козырёк с увеличительными стеклами или лампа с ними же. Позаботьтесь о хорошем освещении.

Однако и в простом «USB свистке» внутри корпуса есть технологический разъем для антенны и можно задействовать его. В некоторых модемах есть доступ к антенному разъему, в некоторых нет, в последнем случае придется дорабатывать пластиковый корпус, соответственно аннулируется гарантия устройства.

Антенный разъем бюджетного модема весьма хлипок по конструкции и установлен прямо на печатной плате методом поверхностного монтажа. То есть держится только за пайки. К нему следует подключать только достаточно тонкий (гибкий) коаксиальный кабель, иначе высока вероятность толстым и жестким кабелем сломать разъем.

Такой переходник позволяет решить проблему механической нагрузки на слабый разъем, но мы оказываемся привязаны к специфическому разъему на выходе переходника, что в случае самодельной антенны неразумно, к тому же, в продаже такие переходники встречаются крайне редко. Стоит помнить и о том, что каждый дополнительный разъем, даже каждая пайка на кабеле, вносит затухание на ВЧ.

Мой вариант соединения – в магазине подобрался довольно гибкий телевизионный кабель – без экрана из фольги, центральная жила медная (хорошо паяется) и многожильная (гибкая). Подключение выглядело вот так. К центральной жиле припаян отрезок медного толстого луженого провода (ножка резистора). Толщина его такова, что он плотно заходит в гнездо. Место разделки изолировано термотрубкой.

Штырек вставлен до упора в разъем и скрученная и луженная оплетка кабеля припаяна к «земле» антенного гнезда. Место пайки изолировано, а главное – тонкое место на кабеле усилено несколькими слоями термотрубки. Теперь остается примерить и при необходимости подпилить пластиковый корпус, чтоб закрывался как положено, с нашей доработкой. Обращаться придется осторожно. Все, модем подключен.

Переходим к расчету и изготовлению антенны. Тип антенны, выбран «логопериодическая», принятая зарубежная аббревиатура – LPA-антенна. Ее особенности – высокий коэффициент усиления и весьма узкая (острая) диаграмма направленности. Кроме того, при достаточно аккуратном изготовлении, антенна не потребует настройки, которую невозможно осуществить без специализированных ВЧ измерительных приборов.

Рассчитать нашу антенну можно в одном из сетевых сервисов, найдя его по ключевым словам, либо в специальной программе, например Logo_Periodic_Calculate ее можно найти здесь. Подготавливаем необходимые материалы и инструменты.

Следует помнить, что мы имеем дело с ВЧ с его скин-эффектом (распространение токов в тонком поверхностном слое), в этом смысле, не следует допускать «холодных паек» и сильно поцарапанных поверхностей. Хороший тон – применение специального флюса с глицерином для получения зеркальной поверхности паек.

Теперь, нужно готовые «бумы» жестко закрепить друг напротив друга на расчетном расстоянии и замкнуть перемычкой задние части. К передним концам подключается коаксиальный кабель – к одному концу центральная жила, ко второму экранирующая оплетка. Моё исполнение антенны – на полипропиленовой трубе.

Подходящий кусок трубы был опилен на циркулярной пиле для получения плоских площадок, удобных для крепления половин «бума». Они крепились при помощи липкой ленты. Сзади антенны место для модема – первоначально было решено максимально укоротить антенный кабель, модем расположить около антенны и снижение выполнять уже «цифровым».

Пластиковая труба взята несколько большей длинны, для получения удобной диэлектрической «ручки».
Другой ракурс антенны, видны посадочные места половинок бума, подключение кабеля. Рекомендую познакомиться с несколько другой, возможно, более удачной конструкцией антенны.

Готовая антенна для проверки работоспособности была вынесена на улицу и закреплена на конце длинной лестницы проволокой. Из-за неудобства ориентирования, пришлось изготовить поворотный узел. Немного слесарных работ, обрезки нержавеющей стали, сварочные работы.

Поворотный узел вышел несколько громоздким, но в отличии от аналогичного узла спутниковой тарелки позволяет ориентировать антенну значительно более точно. Узел поворота приварен к пластине крепления под углом чуть более 90 градусов (чтоб стекала вода). Во время работы закончились нержавеющие электроды, пришлось использовать обычные – отсюда покрашенные сварочные швы.

На фото выше, узел, отработавший на крыше в разных местах, с разными антеннами, около двух лет и в целом показавший себя надежным и удобным. На фото антенна с USB модемом установлена на фронтоне крыши. Углы поворота позволяют ориентировать антенну на вышку сотовой связи в соседней деревне (

5км). В герметичной коробке рядом с антенной, модем и блок питания модема.

В целом вся схема соединений выглядит так. Проблема длинных USB соединений – в падении напряжения питания на длинных и относительно тонких проводах питания (принцип работы устройства через порт USB – в том числе и питание устройства от самого порта).

В разумных пределах удлинить USB кабель, можно двумя способами – увеличить сечение (уменьшить сопротивление) проводников питания или питать устройство от своего близко расположенного блока питания. Цель обоих способов – чтобы на нашем устройстве напряжение питания было возможно более близко к пяти вольтам. Плюс.

Изготовление и испытания еще двух типов антенн, будут описаны отдельно. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Читайте также: