Добавляйте самоделоки - получайте оплату

*кликни за подробностями

» » Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

К нему следует подключать только достаточно тонкий (гибкий) коаксиальный кабель, иначе высока вероятность толстым и жестким кабелем сломать разъем. Тонкие же кабели обладают повышенными потерями на ВЧ и не следует применять их для всего фидера. В принципе, существуют переходники – разъем модема - 15…20см тонкого кабеля – разъем побольше для подключения снижения хорошим кабелем внешней антенны. 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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

К центральной жиле припаян отрезок медного толстого луженого провода (ножка резистора). Толщина его такова, что он плотно заходит в гнездо. Место разделки изолировано термотрубкой.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Штырек вставлен до упора в разъем и скрученная и луженная оплетка кабеля припаяна к «земле» антенного гнезда.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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. На первом этапе нам необходимо вырезать две полоски из одностороннего фольгированного стеклотекстолита шириной 10мм, толщиной 1,5-2мм, и длинной - согласно расчетов. Нам также понадобятся обрезки "голого" медного провода диаметром 1,5-2,5мм, который можно извлечь скажем из кабеля для внутренней электропроводки. Ну и соответственно, паяльник, канифоль, линейка и кусачки.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Нарезаем элементы одинакового размера, на 5-10мм больше самого длинного вибратора, ссылаясь на произведенные расчеты. Размечаем расположение элементов антенны на импровизированном "буме". Далее аккуратно припаиваем их, не перегревая подложку, и кусачками доводим до необходимых размеров. 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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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».
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Другой ракурс антенны, видны посадочные места половинок бума, подключение кабеля. Рекомендую познакомиться с несколько другой, возможно, более удачной конструкцией антенны.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

Поворотный узел вышел несколько громоздким, но в отличии от аналогичного узла спутниковой тарелки позволяет ориентировать антенну значительно более точно.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

На фото антенна с USB модемом установлена на фронтоне крыши. Углы поворота позволяют ориентировать антенну на вышку сотовой связи в соседней деревне (~5км).
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

В герметичной коробке рядом с антенной, модем и блок питания модема. В целом вся схема соединений выглядит так.
Самодельная логопериодическая антенна для GSM модема. Изготовление и подключение

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.

Увеличение сечения питающих проводов уже было опробовано при пробных включениях антенны «на лестнице». Соединение и выход в сеть были, но работали не стабильно – периодически обрывались.

Для размещения антенны с узлом поворота было выбрано другое место – фронтон крыши дома. Расстояние до него несколько больше и было решено блок питания разместить «наверху» - около модема, убрав возможную причину сбоев. «Длинное» соединение по USB было выполнено из двух нетолстых коаксиальных кабелей (центральные жилы - две линии передачи данных, экраны на общий провод).

Что получилось – размещение на фронтоне крыши (доступ с плоской крыши дровника по короткой лестнице) и общая конфигурация оборудования, позволила, в последствии, удобно экспериментировать с разными типами антенн. На тот момент удалось относительно стабильно подключаться к сети GSM (2G), иногда WCDMA (3G). Сама антенна показала себя хорошо. Некоторая кропотливость изготовления (много точных размеров), окупается отсутствием настройки и большим усилением. Антенна к тому же имеет низкую парусность и мало привлекательна для птиц.

Забегая вперед. Причиной нестабильной работы модема, все же оказался именно длинный кабель USB, не смотря на благополучие с питанием устройства. Возможно, дело было в типе или даже экземпляре модема, потому как в сети попадаются описания подобных «удлинителей» и большего метража.

Изготовление и испытания еще двух типов антенн, будут описаны отдельно.
Чтобы написать комментарий необходимо войти на сайт через соц. сети (или зарегистрироваться):
Обычная регистрация
12 комментариев
  1. popvovka
    Поворотный механизм здоровский получился!
    Беру на заметку.
  2. Иван_Похмельев
    Вибраторы не лакировали для предотвращения коррозии?
  3. Бабай_Мазай Автор
    Спасибо коллега. Буду рад если пригодится. К слову - на момент изготовления не был знаком с ювелирным лобзиком, им бы выпиливать кривые пазы было бы гораздо аккуратнее. Причем, в случае размеров близких к моим, придется делать либо самодельный лобзик (с высокой рамкой ), либо заряжать ювелирные пилки в "пионерский" по дереву. Последнее пробовал, не очень удобно (тяжеловат) но аккуратненько попилить можно.

    Вибраторы, наверное все же лакировал, уж давно дело было, сейчас сам факт точно и не припомню, но пайки и медь точно не темнели. Видимо ЦАПОНом все таки помазал, рефлекторно так сказать. Спасибо, что обратили внимания на этот момент.
  4. Dmitrij
    Не стоит 2G модем того. Хоть есть сигнал хоть почти есть, он все равно будет работать херово.

    Там, где есть 2G, наверняка будет 3G, тем более вы сами говорите, что проскакивает. Ставьте антенну 3G на 24 дБ и не занимайтесь ерундой
    "Марти! Думать нужно в четырех измерениях..."
  5. Бабай_Мазай Автор
    Все в сравнении, к примеру, по сравнению с выделенной линией или оптокабелем в городе, все эти старания выглядят мелкими и ничтожными - как же, танки тормозят. А когда вообще ничего нет в глуши, и даже, чтоб толком позвонить народ бегает на холм возле деревни, возможность пользоваться хотя бы электронной почтой - уже ого-го. Что касается моих эволюций - модем 3G и данная статья лишь часть эпопеи : ) Уже пишу про следующие эксперименты.
    1. pogranec
      Просто Дмитрий такой же страдалец как и Вы (по модемам). Да и я через это прошел. И мой вывод: уровень сигнала не влияет на скорость. Кстати не на всех модемах есть выход под антенну. Чаше без нее.
      Но сей час в моей местности проблем с модемами нет. Три оператора(мобильных) не считая проводных и смежных контор. 4G скорость отличная. Интернет и ТВ.
      1. Dmitrij
        Точно. С 2g ниче не выдавишь, пинг разве что. Операторы умышленно дают не более четверти скорости от того, что теоретически возможно. Это в самом лучшем случае. У моего оператора там в самые лучшие дни 10-15 КБ|с было.

        А насчёт 3g автор недооценивает, эта сеть проникает куда глубже 2g

        Насчёт выходов да... Но в любом модеме внутри есть тестовый разъём, к нему можно подключать антенну. Я припаивал, но говорят есть под них и штекеры
        "Марти! Думать нужно в четырех измерениях..."
  6. Dmitrij
    И ещё. Я подключался свою 3g антенну к 2g модему, сигнал доходил до 80%, хотя в доме модем почти совсем не принимает. Подключал только центральную жилу к центру гнезда модема, с двумя не пашет. Поймал даже МТС, который вообще тут не принимается. Антенна была развернута относительно оператора градусов на 90, вышка в трёх км
    "Марти! Думать нужно в четырех измерениях..."
  7. Бабай_Мазай Автор
    Спасибо за дополнения! Да, я вполне осознаю, что поиск интернета в каждом конкретном случае отличается. Очень много "возмущающих факторов" - у каждого тут своя индивидуальная Голгофа. Рассказать же про свою, решился не в попытке дать универсальный рецепт всем на все времена, а показать свое творение. Наверняка кому нибудь будет хоть местами интересно. Сам очень люблю во все в таком духе нос сунуть. Вон коллеге механизм для наведения понравился, приятно.
    Что касается не процесса, а результата, эксперименты с антеннами в моем случае, закончились собственно тем, что изменилась обстановка "с той стороны", с одной из трех условно видимых вышек сотовой сети стал раздаваться именно в нашу сторону сигнал 3G сети. Любая антенна в новых условиях работала бы как минимум неплохо, выбор конструкции был уже по механическим характеристикам - долговечность материалов, парусность.
    1. konfederat
      Если проблема была в USB то может быть было можно вставить Мегафоновский модем в wi-fi или обычный роутер, разместить его в этой же коробке и спрятать на чердаке за антенной? И дождь не капает и от антенны в 30 см. через стенку чердака. От роутера до ПК можно провести 8-ми жильную витую пару или ловить WI-FI. В витой паре предназначенной для улицы ничего потеряться не успеет пока будет идти с чердака до ПК. Как думаете, рабочий вариант?
      1. Бабай_Мазай Автор
        ...как говорил доктор Стравинский (?), который в дурдоме поэта Бездомного наблюдал (в "Мастере и Маргарите"), - и ванны попробуйте... и кислород.
        Вполне работоспособный вариант, но как показывает практика, со сложной электроникой вообще нельзя быть ни в чем уверенным - пробовать надо. Ну и wi-fi. Штука удобная конечно, но все таки, в нашем, перенасыщенном излучениями мире, хорошо бы, хотя бы на одно поменьше. Здоровее будем. Берегите себя.
        1. konfederat
          WI-FI уж точно боятся не стоит, от него в городах никуда не деться, да и не только в городах, в райцентрах тоже. Самый обычный, дешевый, простой, проводной модем не сложнее мобильного, который вы так мастерски перепаяли. Стоят они копейки, диапазон рабочих температур у них широкий, на чердаке выживет и зимой и летом. Надёжность у них высокая. USB от мобильного, воткнули в роутер, от него пустили витую пару, для неё 10 метров это не расстояние. Это точно решит проблему нестабильной работы по длинному USB который для таких расстояний не предназначен, а витой парой от роутера можно не только себя подключить но и соседей. Стать интернет провайдером местного масштаба dance2
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Онлайн чат

Опрос
Сколько по времени, чаше всего, Вы делаете самоделку?

Последние комментарии

Все комментарии

Комментаторы месяца

Иван_Похмельев
Комментариев: 1393 Публикаций: 0
1
Dmitrij
Комментариев: 494 Публикаций: 605
2
Валерий
Комментариев: 1527 Публикаций: 48
3
popvovka
Комментариев: 104 Публикаций: 12
4
pogranec
Комментариев: 507 Публикаций: 203
5