Антенна для сотовой связи своими руками. Как своими руками усилить сигнал сотовой связи на телефоне

Зачастую в сельской местности уровень сигнала от сотовых вышек низкий, и мы видим всего одно-два деления на телефоне. Но есть простой способ усилить сигнал, не покупая дорогих усилителей 3G. В этом руководстве мы создадим усилитель 2G/3G/4G сигнала для дачи из подручных средств. Этот усилитель сможет увеличить уровень сигнала в доме с одного деления до полной шкалы. Для этого нужно соорудить два модуля — один снаружи дома и один внутри. Оба они одинаковы и легки в создании, сборка займёт около 1-2 часа. Перед началом работ наденьте защитные очки и перчатки. LTE антенна преимущественно разрабатывалась для усиления сигнала E GSM 900, 2G. Для получения значимых результатов нужно как минимум ловить хотя бы какой-то сигнал на улице.

Показать еще 5 изображений

Используйте самодельную антенну для 4G модема на свой риск.

Для начала, найдите необходимые компоненты:

1. Железная вешалка толщиной 2-4 мм (обязательно проверьте с помощью магнита, что она сделана из железа). Подойдёт любая железная проволока, отсутствие краски увеличит эффективность системы.
2. Два блока для соединения кабеля (20A, если у вас такой найдётся).
3. Обычный кабель:- тв-кабель, коаксиальный, от спутникового тв (нужно 30 м кабеля хорошего качества, не обрезанного, не из соединённых частей).
4. Ножницы для проводов.
5. Плоскогубцы.
6. Шуруповёрт.

Шаг 1: Приступим к сборке выносной антенны

Посмотрите на рисунок. Первая секция, которую мы соберём из старой железной вешалки, будет антенной 3G. Она обозначена черным цветом. Для неё не обязательно отчищать внешнюю краску.

1. Выровняйте провод при помощи плоскогубцев (или руками) и согните на расстоянии 4 см от одного конца под углом 45 градусов.
2. Затем отмерьте 8 см от загиба и загните проволоку внутрь на 90 градусов.
3. Далее опять отмерьте 9 см и сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь.
4. Последний сгиб будет таким же, как и первый — на 45 градусов, здесь мы установим блок для соединения кабелей. Установите блок на оба конца кабеля и закрепите его.

Провода соединяются внутри блока коннектора. Участки длиной 4 см нужно очистить от оплётки\краски. В итоге нужно собрать два идентичных модуля.

Следующим шагом в сборке усилителя сигнала GSM сотовой связи и интернета будет беспроводная антенна, выделенная на рисунке оранжевым и желтым. Для этого участка нам понадобится обычный тв-кабель. Сначала срежьте около 15-20 см верхнего покрытия кабеля. Вы увидите экранирующее покрытие, оно металлическое и похоже на сеть. Срежьте и её, но не выбрасывайте — она будет использоваться в качестве материала для красного участка на рисунке. Просто скрутите её и подрежьте, если её длина слишком большая. Затем установите её в блок коннектора и закрепите (форма в виде буквы U не обязательна — важно само соединение). Затем вернитесь к сердечнику кабеля, аккуратно срежьте изоляционный слой — для создания направленной антенны 4G нам нужен оголенный кабель.

Опять посмотрим на рисунок. На расстоянии около 5 см от начала сердечника, нам нужно сделать 5 витков по часовой стрелке. Можно намотать кабель на битку шуруповерта с диаметром 3-6 мм. Остальная часть сердечника кабеля должна быть ровной. Теперь нужно соединить нашу беспроводную антенну с антенной 3G. Чтобы понять, как это сделать, посмотрите на картинки. Помните, что нам нужно соединить сердечник антенны с железным проводом и закрепить их в коннекторе.

После некоторых исследований, я пришел к выводу, что для усиления 4G лучше всего подходит 7 витков кабеля на наружной антенне и 5 витков на внутренней. Используйте ваш смартфон для того, чтобы определить место с наилучшим сигналом 4G — поместите внешнюю антенну в этом месте. Хороший уровень сигнала определяется примерно 3 делениями на телефоне, нестабильный сигнал очень часто прыгает вверх и вниз.

Если после сборки антенны сигнал так и остался слабым, попробуйте методом проб и ошибок подобрать наилучшее для вас количество витков на антенне. Обычно наиболее хороший сигнал ловится на крыше дома или недалеко от крыши. Внутреннюю антенну поместите там, где вам будет удобней — в вертикальном положении, лучше всего под потолком, в помещении, в котором вы занимаетесь делами, а также на расстоянии от беспроводного роутера. Для удобства настройки антенны, советую переключить телефон в режим 2G. Если в ваш дом ударяли молнии, поместите антенну в безопасное место. Также для усиления сигнала можно попробовать снять с телефона чехол — нередко он глушит часть сигнала.

Неизолированные части антенны не должны касаться стен и проводящих поверхностей.

Шаг 2: Дополнение

Чтобы усилить сигнал, вы можете попробовать вырезать из кухонной фольги кусочек длиной и толщиной примерно с телефон и наклеить его на левую или правую сторону телефона (или попробовать скрыть его внутри кейса для телефона). Также в качестве антенны могут выступать телефонные наушники — многие люди замечали, что с ними сигнал лучше.

Шаг 3: Дополнительный провод

Посмотрите на фото выше. Я добавил дополнительный провод, чтобы попытаться увеличить зону покрытия внутренней антенны. Я получил этот результат методом проб и ошибок: нужно взять дополнительный провод длиной 30 см, оставить с одной стороны около 5 см и сделать 4 витка вокруг карандаша, а затем соединить этот провод с коннектором. Но это улучшение не увеличит силу сигнала.

Шаг 4: Версия 2.0

Показать еще 11 изображений

Версия 2.0 больше похожа на научную фантастику. У неё более многообещающие показатели, но её всё так же нужно устанавливать на место со стабильным сигналом. Если что-то станет непонятным — смотрите фотографии.

Сборка, часть 1.

1. Выровняйте провод от железной вешалки.
2. Сделайте загиб под углом 45 градусов на расстоянии 4 см от конца проволоки, очистите эти 4 см от краски\покрытия.
3. Отмерьте 8 см от изгиба и согните проволоку внутрь на 90 градусов.
4. Замерьте 9 см после этого загиба и сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь.
5. Далее опять отмерьте 9 см и сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь
6. На расстоянии 8 см сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь.
7. Поверните проволоку на 90 градусов.
8. Отмерьте 9 см от изгиба и согните проволоку внутрь на 90 градусов.
9. Замерьте 10 см после этого загиба и сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь.
10. Далее опять отмерьте 10 см и сделайте еще один сгиб на 90 градусов внутрь
11. Отмерьте 11 см от изгиба.
12. Последний изгиб такой же, как и первый — на 45 градусов внутрь. С него тоже нужно снять краску\покрытие.
13. Проденьте концы провода в коннектор и зажмите их.
14. Это будет внутренняя и внешняя антенна 3G, собранные в одной.

Сборка часть 2.

1. Возьмите 3G антенну, которую мы делали в начале руководства (желтого цвета)
2. Согните провода антенны под 90 градусов.
3. Закрепите антенну в коннекторе, как показано на рисунке.

Сборка часть 3.

1. Беспроводная антенна имеет практически тот же дизайн.
2. На ней будет 7 витков для внешнего модуля и 5 витков для внутреннего модуля.
3. Она должна достигать антенны, описанной в пункте «Сборка часть 1», поэтому её придется немного протолкнуть сквозь коннектор.
4. После успешной сборки закрепите всё.

Шаг 5: Модификация антенны для беспроводного роутера

Вот что я сделал со своим беспроводным роутером Dlink 2750E ADSL N-300. Небольшой модификацией антенны я смог добиться более стабильного соединения сквозь сплошную бетонную стену. Вы также можете попробовать сделать эту хитрость.

Простейший способ увеличить уровень сигнала Вашего сотового телефона за несколько минут. Вам не понадобится абсолютно ничего кроме кусочка провода определенной длины. Этот метод определенно поможет в сложной жизненной ситуации.
Перед доработкой сотового телефона я показываю начальный уровень сигнала.

Сейчас он равен: минус 99 дБ - 7 единиц.
Разбираем смартфон, а именно снимаем заднюю крышку. Под ней прячутся сим-карты, батарея и тп. Нас интересуют антенные разъемы.

Изготовление простейшей антенны для сотового телефона

• Для частоты 0,8 ГГц - 38 см, теперь делим на 4 и получаем длину проводка антенны - 9,5 см.
• А для частоты 1,9 ГГц - 16 см, делим на 4 и получаем - 4 см.

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.

Для практического изготовления можно взять на первый раз семиэлементную антенну волновой канал. Не стоит гнаться за «граблями» из десятков элементов. Уже девятиэлементная антенна требует настройки по приборам, так как, будучи ненастроенной работает хуже семиэлементной.

Антенна Яги так названа в честь Хидэцуго Яги, японского инженера, впервые опубликовавшего ее описание. Разработчиком антенны был Синтаро Уда, тоже японец и коллега Яги. Советским специалистам и радиолюбителям эта антенна известна под названием «волновой канал». Она очень широко использовалась в качестве коллективной антенны для приема телевидения на всех каналах (двумя антеннами). Для диапазонов сотовой связи эта антенна отличается особым удобством: все ее размеры очень небольшие, материалов при изготовлении уйдет немного. Ниже показано ее устройство.

Антенна состоит из нескольких параллельных вибраторов, лежащих в одной плоскости. Каждый вибратор изготовлен из металлической трубки диаметром 8 мм. На рисунке есть шкала для точной расстановки вибраторов на несущей стреле. Вибратор с координатой 0 называется рефлектором. За ним следует активный полуволновый вибратор. Следующие за активным вибратором элементы называются директорами (направляющими вибраторами).

Длина всех вибраторов и расстояния между ними должны выдерживаться с большой точностью, ведь цель антенны – выловить максимум мощности без потерь в условиях слабого сигнала. Из-за малой длины волны размеры всех активных элементов тоже становятся малыми. Диаметр трубок также выбран не случайно, от него зависит полоса пропускания антенны, а она достаточно велика для заданного диапазона. Антенну можно было бы «заточить» под одного определенного оператора: МТС, Мегафон и др., так как они делят между собой частоты, и взять трубки меньшей толщины, но в таком случае антенна становится менее универсальной.

Элементы антенны можно крепить как на металлической стреле, так и на диэлектрической. Приведенный выше вариант был рассчитан для квадратной стрелы из алюминиевого профиля сечением 15×15 мм. Если взять неметаллическую стрелу, например, сосновую рейку, то размеры и расстояния будут прежними, и возможно, антенну будет проще изготовить. Нужно только хорошо покрыть лаком деревянную часть.

Волновые сопротивления полуволнового вибратора и коаксиального кабеля довольно близки друг к другу. Но проблема состоит в несимметричности самого кабеля – центральная часть и коаксиальный цилиндр (оплетка) неодинаковы. Поэтому приходится использовать симметрирующее (согласующее) устройство. Обычно его делают из отрезков коаксиального кабеля, но в диапазоне СВЧ отрезки кабеля становятся такими короткими, что работать с ними очень неудобно. Выход может быть в использовании микрополосковых линий. Их можно вытравить на печатной плате.

Недостатком печатных линий является необходимость точно знать диэлектрическую проницаемость изоляции платы на рабочей частоте и очень точное соблюдение ширины дорожек. К счастью, теперь каждый имеет возможность создать или распечатать точнейшие графические документы и сделать из них трафарет. Раньше это было доступно только в НИИ или на крупных заводах. Ниже показан чертеж симметрирующего устройства для нашей антенны:

Размеры указаны в миллиметрах. Материал платы: фольгированный стеклотекстолит СТЭФ российского производства, толщина 1.5 мм, толщина меди 50 мкм. Металлизация с обратной стороны не удаляется, можно вытравить только участок, расположенный под трубками вибратора. Трубки крепятся к плате, но так, чтобы их не замыкало ни с чем. Со стороны согласующего устройства вибраторы (берутся медные трубки) припаиваются проводниками к луженым участкам дорожек. Кабель припаивают центральной жилой к отводу справа (его длина 5–10 мм), а оплетку кабеля припаивают к фольге с обратной стороны.

Правильно собранная антенна дает усиление не меньше 15 dBi. Кстати, и о том, что это такое. Децибел – это логарифмическая величина, десятичный логарифм десятой степени отношения каких-либо величин. Такими единицами пользуются в акустике и радиотехнике, где имеют дело с огромными динамическими диапазонами сигналов.

Буква i означает «изотропный» (одинаковый по всем направлениям, греч.). В изотропных децибелах оценивают усиление антенн относительно простого полуволнового вибратора, коэффициент усиления которого берется за единицу. Каждые 3 децибела означают удвоение мощности сигнала. Например, 6 dB – это уже 4 раза, 9 dB – 8 раз. Каждые 6 dB антенны «приближают» приемник и передатчик друг к другу в два раза (поток мощности распределяется по площади, так что тут соблюдается обратная пропорциональность квадрату).

В децибелах измеряют и затухание в кабелях. Например, для диапазона 2–3 ГГц затухание составляет -0.5 dB на погонный метр практически любого кабеля. Если наша антенна будет соединяться с модемом кабелем длиной 6 м, то за это придется заплатить -3 dB усиления, так что реально мы получим от антенны не больше 12 dB. Тем не менее мы приблизились к сотовой вышке в 4 раза. Если, допустим, фактическое расстояние до нее 20 км, то с антенной (электрически) будет всего 5 км. На таком расстоянии модему не потребовалось бы никакой антенны, кроме внутренней.

Для нашей антенны нужно брать кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и полиэтиленовой полувоздушной изоляцией. Любую марку кабеля с такими параметрами. Антенну нужно расположить стрелой в направлении сотовой вышки и вибраторы расположить вертикально.

Зеркальная антенна – рефлектор

Еще один, очень неплохой способ забыть о том, как усилить сигнал, состоит в использовании рефлектора. Облучателем служит антенна самого модема. Размер рефлектора примерно 150х200 мм (здесь большая точность не нужна), а модем должен отстоять от рефлектора на расстояние в четверть волны. Здесь нужно немного поэкспериментировать, но в любом случае это расстояние лежит в пределах 30–40 мм.

Рефлектор делается из жести, тонкого алюминия, даже из фольги для мяса, наклеенной на картон, с сгибается приблизительно по форме параболоида, так, чтобы фокус был в точке расположения модема. Такая антенна дает усиление около 10–12 dB (реально 9–10). Между прочим, эта копеечная самоделка, ее полный аналог, ну, разве что красиво сделанный, продавался в магазинах за 900–1000 рублей!

Недостатком в случае такой антенны будет невозможность выставлять ее на улице – модем и сим-карта не рассчитаны на дожди и морозы. Лучшее место установки – возле окна, в направлении сотовой вышки. Величину сигнала можно оценить по «палкам» на индикаторе сигнала в программе для работы с модемом. Качество связи, однако, лучше оценивать по скорости приема и передачи на сайте speedtest.net Можно попытаться наклонить модем с рефлектором на угол примерно 45 градусов и снова посмотреть тест, чтобы лучше приспособиться к поляризации в месте приема. Таких тестов нужно сделать примерно три или больше, чтобы оценить способность антенны усиливать сигнал.

Защита от грозы

Напоследок об очень важной теме. Мобильные устройства носят в кармане и вопрос грозозащиты для них равносилен грозозащите для самого владельца. Нормальный человек не пойдет на высокое место в грозу, ни с телефоном, ни без него. Однако нормальная антенна – это совсем другое дело. При уличной установке ей грозит много чего: от прямого попадания молнии, до коронного разряда. В обеих случаях, аппаратура, подключенная к такой антенне, гарантированно отправляется в ремонт и – во многих случаях, – вообще, на свалку.

Даже безобидное зеркало, описанное в предыдущем разделе, совсем не подключенное к модему никакими проводами, способно его вывести в грозу из строя. При разрядах молний возникают радиоволны с очень широким спектром частот, и случайно такой спектр может содержать приличную мощность, сосредоточенную как раз в диапазоне частот антенны модема. Полупроводниковые элементы СВЧ в модеме могут легко выйти из строя. К сожалению, гражданская потребительская техника не защищена от грозы так, как защищено радиотехническое и электронное оборудование для научных или военных целей.

СОВЕТ! В случае грозы, отключайте все антенны, работающие с вашими устройствами, и удаляйте модемы, облучаемые рефлекторами. Это сбережет вам немало денег на покупку нового оборудования и снизит риск пропажи данных, что может быть дороже любых денег.

Положение было безвыходным. Однообразный строевой сосновый лес колоннадой кружился вокруг меня. Через два часа я опять оказался на том же месте, где был раньше. Заблудился, запаниковал. Сотовая связь не работала. Решил найти место повыше в надежде поймать сигнал сотовой связи. Рванул на просвет и выбежал на полянку с одинокой сосной. На дереве кормушка для птиц и заваренный в пластик листок с текстом: «Чтобы позвонить, положите телефон в домик кнопками вверх. Включите громкую связь или подключите гарнитуру». Далее были расписаны телефоны лесничества, полиции, администрации…

Когда я уже вносил мобильник в домик-кормушку, то заметил, что на телефоне, рядом с символом, обозначающим антенну, вспыхнули ромбики уровня сигнала сотовой связи. Оживший телефон освежил рассудок, и домиком оказалась антенна, защищенная крышей от дождя и снега, а идущий от неё вверх коаксиальный кабель на высоте 5 метров соединялся с другой направленной антенной. Самодельный ретранслятор GSM сигнала, как я сразу не догадался. Ему не нужно никакого источника питания и усилителя, поэтому он называется пассивным. В самом мобильном телефоне нет необходимости искать высокочастотный разъём для подключения внешней антенны, так как его встроенная антенна дополняет конструкцию антенны ретранслятора.

Максимальная дальность связи на этой частоте в условиях прямой видимости, когда холмы, дома и деревья не загораживают трассу между антеннами, достигает 35 километров. Вряд ли я так далеко мог уйти, мелькнула в голове мысль, ведь не напрямую же телефон связан с антенной, наверняка в пассивном ретрансляторе есть потери, и радовала надежда, что от цивилизации я оторван, на какие ни будь 10 км.

- Нашёлся! Тут уже всех на ноги поставили. «Урочище чёрта», оттуда без помощи не выбраться, болота кругом, трясина. Стойте на месте, никуда не ходите, через 1,5 часа Муся приведёт меня туда. Муся - это лошадь моя, она знает, как туда добраться.

У меня было уйма времени, чтобы изучить устройство пассивного ретранслятора.

Стандарт GSM 900.

Антенна должна работать как на приём, так и передачу, поэтому её диапазон составляет от 890 (880) до 960 МГц, где в диапазоне 890 – 915 МГц обеспечивается передача от сотового телефона до базовой станции, а в пределах 935 – 960 МГц идёт передача сигнала от базовой станции до телефона.

Вот конструкция антенны.

фото 1.

Направленная GSM 900 патч-антенна.

Подвесная пластинчатая патч-антенна является аналогом микрополосковой антенны. Её достоинство маленькие габариты и простота в изготовлении.

Это две пластинки и L - вибратор.Элементы антенны могут бытьвыполнены из меди, латуни, алюминия.

Пластина большего размера – рефлектор, он отражает радиоволны. С рефлектором соединяется оплётка коаксиального кабеля. Для удобства соединения коаксиального кабеля, распайки и крепления L -образного вибратора я использовал высокочастотный разъём типа SMA . Если кабель крепить без разъёма, то отверстие сверлить не надо, но необходимо предусмотреть диэлектрическое крепление L -вибратора.

Тонкая пластинка – активный L -образный вибратор, он соединён с центральной жилой коаксиального кабеля. Я распаял его на разъём и использовал дополнительное крепление его по центру с помощью изолятора.

Рис. 2. Эскиз L-вибратора.

Плоская пластина меньшего размера по аналогии с антенной «волновой канал» называется директором, и ни с чем электрически не соединяется, а крепится на диэлектрических опорах - стойках.

Рис. 3. Директор.

Опорные стойки могут быть выполнены из пластика, пенопласта, дерева.

Покупные (заводские) антенны на эту частоту имеют волновое сопротивление 50 Ом, соответственно комплектуются кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Так, для самодельного пассивного ретранслятора тоже целесообразно придерживаться волнового сопротивления 50 Ом, что связано с меньшими потерями по сравнению с 75 Ом-ным стандартом.

Параметры.

В сравнении с усилением четвертьволнового штыря, сделанная антенна обеспечила усиление на 5 дБ больше.

На центральной частоте КСВ = 1,2. По краям диапазона КСВ = 1,5

Антенна в качестве пассивного ретранслятора.

Такую антенну удобно использовать как подставку для мобильного телефона при устройстве пассивного ретранслятора, в котором сотовый телефон с его встроенной антенной будет директором.

Напомню, что ретранслятор состоит из двух антенн, соединённых коаксиальным кабелем. Одна антенна приподнята над землёй и направлена на базовую станцию, а вторая антенна находится в непосредственной близости мобильного телефона. У нижней настольной антенны, директор я сделал из пластика, не меняя высоты его крепления, а на постамент положил телефон.

Когда я проделал такой опыт за городом, то мобильник к одной риске уровня добавил четыре. Вдобавок пришла SMS -ка, что я выехал из домашнего региона. Обычно такие сообщения приходят после 15 км пути от места испытания, которое находится на границе двух областей. В этом случаетелефон уверенно принял сигналы базовой станции из соседнего региона.

В качестве направленной антенны использовалась заводская антенна «Радант 911».

Диапазон частот 890 – 960 МГц, входное сопротивление 50 Ом, ширина диаграммы 45 градусов, вертикальная поляризация, коэффициент усиления 11 dBi . Она была подвешена под крышей беседки, на высоте трёх метров от земли. Двухметровым 50 Ом кабелем соединялась с патч-антенной на столе. В патч-антенне вместо директора на пластиковом постаменте находился мобильный телефон.

В своём опыте с ретранслятором я умышлено предусматриваю дополнительные потери, устанавливая антенну под крышей беседки (1 см дерева, плюс мягкая кровля), чтобы убедиться в работоспособности пассивного ретранслятора.