GSM антенна своими руками: этапы сборки, установка, подключение и настройка устройства

Всем привет! Недавно столкнулся с проблемой доступа к интернету в загородном доме. Живу за 15 км от города, и обычная связь смартфона и модема ловит очень плохо. Вообще в таких отдаленных точках есть только два варианта подключения к глобальной сети:

Спутниковый интернет – очень дорогой, как по абонентской плате, так и по оборудованию. Полностью безлимитного тарифа нет (по крайней мере в моей местности).
3G/4G/5G интернет – самый популярный и достаточно дешевый вариант. Плюс есть возможность подключиться к безлимитному тарифу.

Выбрал я именно второй вариант. И тут же встал другой вопрос – как усилить сигнал сотовой связи своими или не своими руками на даче, в загородном доме или деревне. Напомню, что передача данных у нас идет с помощью радиоволн, которые затухают при проходе через препятствие, а также от большого расстояния. Немного забегая вперед, скажу, что эффективно усилить сотовую связь у меня получилось используя усилитель сотовой связи VEGATEL. Статью я для удобства разбил по шагам, если у вас будут возникать вопросы при прочтении – пишите в комментариях.

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.

GSM антенна — своего рода усилитель.

Усиление уровня приема GPS сигналов смартфоном

Умельцам удавалось улучшать прием GPS сигналов на смартфонах, используя кустарный метод – припаивая к квадрату-контакту GPS многожильный медный провод, который аккуратно крепился затем по периметру девайса.

Описывается способ и установки пассивной GPS антенны с MMCX коннектором типа male. Это довольно сложно и требует определенных навыков в пайке. Да и выбрать следует именно пассивное приемное устройство, поскольку установленная внутри корпуса активная GPS антенна для смартфона не подходит. Ей требуется подать питание в пределах 3-5 В, что нереально. Аккумулятор при такой нагрузке разряжаться будет очень быстро. В магазинах же чаще всего продается именно активная антенна.

Особенности и типы устройства

Существуют различные типы GSM-антенн. К популярным относятся:

Волновой канал (или Yagi). Это траверса с рефлекторами, расположенными в перпендикулярном положении. Главным преимуществом считается высокий коэффициент усиления сигнала при малых габаритах. Из недостатков — необходимость установки с точным наведением на базовую станцию.
Параболическая система. По конструкции представляет собой комплект из соответствующего типа отражателя и облучателя, размещенного в фокусе. Такое устройство считается эффективным. Однако установка требует некоторых навыков и теоретических знаний. Если допустить ошибку, то эффективность снизится.
Панель. Это тонкая плоская деталь, в которой облучатель размещен внутри рефлектора. Показатель усиления сигнала невысокий, но к преимуществам модели относятся широкая направленность, простая установка и отсутствие необходимости в точной настройке.
Штыревая. Конструкция напоминает вертикально расположенный штырь. Последний одновременно выполняет функцию облучателя и рефлектора. Здесь точная направленность в сторону базовой станции не нужна, главное, чтобы между ней и антенной не было экранирующих объектов.

Выбор устройства зависит от задач, которые необходимо решить.

Названные выше варианты — это внешние усилители сигнала.

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.

Устройства делятся на активные и пассивные. Репитер относится к активным объектам, а антенны считаются пассивными.

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

Как работает

Антенну сделать самостоятельно практически невозможно. А пассивный репитер для телефона — да. Он будет ловить самые слабые сигналы в соответствующем частотном диапазоне, но усиливать и стабилизировать качество сигнала для мобильного не сможет. Некоторое усиление возможно за счет подключения нескольких антенн.

Усилитель для телефона.

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).

Принцип действия физического репитера

Агрегат для дачи или дома представляет собой разновидность ретранслятора. Поступающие импульсы обрабатываются и посылаются на узел основной станции (при исходящем звонке). Если дозваниваются абоненту, репитер работает идентично, взаимодействие происходит с девайсом потребителя.

Сеть служит для трансляции сигналов. Простой усилитель мобильной связи можно соорудить собственноручно. Внешняя антенна получает/отправляет импульс на базу, а внутренний элемент увеличивает покрытие в здании.

Уличный ретранслятор монтируется на крыше, отвечает за обработку сети на больших территориях. От основного передатчика через антенну сигнал по проводам поступает к усилителю, улучшающему качество покрытия там, где оно отсутствовало.

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.

Оборудование для антенны.

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.

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.

Как сделать антенну самостоятельно?

Простой вид антенны — ромбовидный. Чтобы изготовить ее, необходимо выполнить следующее:

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.

В приведенных вариантах самый слабый сигнал дает 1 виток, а сильный — 4 витка.

Перечисленные устройства могут использоваться в качестве самостоятельного репитера. При этом в таких системах 1 антенна может устанавливаться как внутренняя, а 2 — как внешняя.

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.

Fastboot Mode, что делать?

В общем функция очень полезна, ведь даёт больше свободы в управлении гаджетом через компьютер, но случается, что окно никто не вызывал, а оно навязчиво появилось и вы не знаете Fastboot Mode как выйти из него. Само окно выглядит приблизительно одинаково во всех смартфонах, оно содержит: техническую информацию о смартфоне и его комплектации и некоторые параметры режима.

Существует несколько основных причин, по которым вы могли попасть в это меню:

Вы случайно одновременно нажали клавишу блокировки и клавишу громкости, в некоторых моделях принцип отличается;
Системный сбой в гаджете.

Когда пишет Fastboot Mode, вам первым делом необходимо проверить, возможно, вы можете перейти в нормальный режим и никаких проблем с системой нет. Для этого необходимо воспользоваться регулятором громкости, нажимая вверх вы будете менять активный элемент, когда дойдёте до надписи «Normal Boot» нажмите кнопку громкости вниз, чтобы активировать элемент.

Такая ситуация случается и при включении режима для работы с ПК, а после этого автоматически переходит в окно Fastboot или забрав гаджет с сервисного центра вам забыли отключить эту функцию. Независимо от причины появления, стандартный запуск доступен подобным образом (кроме проблем с Android), таким же образом вы можете выключить функцию.

Также, чтобы больше не возникало окно с подобным режимом вы можете отключить функцию в настройках. Если вы не используете эти возможности, то лучше так и сделайте, вы его деактивируете, но в любой момент сможете вернуть в рабочее состоянии, зато не будет тревожить Fastboot Mode в телефоне. Делается это таким образом:

Откройте меню «Настройки»;
Выберите раздел «Экран»;
Клик по вкладке «Быстрая загрузка»;

Снимите галочку с одноименного пункта.

Так вы сможете заблокировать нежелательное появление Fastboot окна, а, если такая необходимость всё же возникнет, то вы вернёте её в активное положение.

Немного теории

Параметры антенны отличаются для 3G или 4G интернета. Важен диапазон частоты, на котором работает нужный оператор. Чтобы собрать правильную антенну его нужно узнать. Для этого следует войти в настройки сети телефона и выполнить поиск операторов сети. В выдаваемом списке со множеством 2G позиций нужно искать только 3G и 4G. Зная какой оператор обеспечивает нужное покрытие в данной местности можно купить подходящую SIM-карту этого оператора и модем, саму антенну можно сделать своими руками.

При сборке антенны важно соблюсти все размеры вплоть до миллиметра. Для каждого типа сети они разные. Обычно 4G сеть работает с частотой 2600 МГц, в 3G – 2100 МГц. Иногда 4G и 3G имеют частоту 1800 или 850 МГц.

Схема 4G антенны для частоты 2600 МГц.

Схема 3G антенны для частоты 2100 МГц.

Схема 3G и 4G антенны для частоты 1800 МГц.

Схема 3G и 4G антенны для частоты 850 МГц.

Далее показан процесс изготовления антенны (размеры используйте только под частоту вашего оператора мобильной связи).

В качестве примера будет собрана антенна 3G под частоту 2100 МГц. Процесс изготовления устройств разных параметров аналогичный, но отличается по диаметру сегментов и расстоянию между ними. Сначала нужно из жести вырезать 6 дисков. Я применяю тонкую листовую медь, поскольку она легко разрезается с помощью канцелярских ножниц. Диаметры сегментов антенны согласно схеме должен составлять 100, 74, 54, 39, 39, и 39 мм.

Поскольку важно соблюсти размеры до миллиметра, то лучше сначала просверлить отверстие под диаметр имеющейся шпильки, а уже после по нему циркулем построить плоскость для выреза диска.

На диске с диаметром 74 мм нужно подготовить отверстие для пайки жилы провода. Оно сверлится на расстоянии 11 мм от края. Данная антенна при работе с 3G диапазоном требует присоединение 2 коаксиальных ТВ проводов. Длина каждого из них не должна превышать больше 12 м. Второе отверстия нужно просверлить тоже на расстояние 11 мм от края, но под углом 90 градусов относительно первого.

Теперь приложив диск на 74 мм к большому сегменту на 100 мм нужно сделать разметку под большие отверстия для ввода коаксиального телевизионного кабеля вместе с оплеткой.

Из пары обыкновенных телевизионных F разъемов нужно отломать выступающую часть, как сделал я, и запрессовать их в имеющиеся отверстия на диске 100 мм. Для надежности разъемы лучше немного обжать.

Теперь нужно зафиксировать диски на шпильку в указанной очередности и с соблюдением расстояния предложенного схемой. Дистанция между сегментами на 100 и 74 мм составляет 10 мм, в следующем переходе между дисками расстояние будет соответственно 9, 33, 33 и 33 мм. Каждый элемент фиксируется двумя гайками, по одной из каждой стороны.

При сборке нужно еще раз перепроверить расстояние между дисками, поскольку отклонение приведет к уменьшению качества приема сигнала.

Далее нужно подсоединить коаксиальные кабеля к большому диску. Это нужно сделать так, чтобы центральная медная жила каждую провода входила в тонкое отверстие на соседнем сегменте с диаметром 74 мм. После установки проволоку нужно припаять, ни в коем случае не загибая.

К выступающему хвостику шпильки на задней части антенны нужно прикрепить деревянную, пластиковую или металлическую планку, выполняющую роль держателя. Для надежности к ней можно подвязать коаксиальные кабеля, чтобы не создавать нагрузку на тонкий жестяной диск, к которому они припаяны.

Теперь на свободные концы коаксиального кабеля нужно закрепить разъемы Pigtail с переходниками. Именно они и подключаются в 3G 4G модем. Все антенна готово, осталось ее установить.

Антенну подключаем к 4G модему в котором уже есть сим карта выбранного оператора связи.

Для достижения максимального качества приема нужно вывести антенну за пределы помещения. Ее нужно поставить немного выше крыш ближайших построек, чтобы минимизировать возможные помехи и не допустить шумов. Нужно направить антенну прямо на ближайшую вышку, которая транслирует интернет сигнал. Чтобы узнать, где она располагается можно воспользоваться приложением Netmonitor. Такая простенькая антенна способна улавливать сигнал от вышек расположенных на расстоянии даже больше 30 км.

Процесс изготовления 4G антенны показан также в этом видео:

Автор самоделки: KREOSAN