UMTS в походных условиях и самодельная антенна на 2ГГц Страница 1 из 5

Для чего я это делаю

Иногда мне приходится выезжать далеко за город и оставаться там несколько дней. Да тут вот и окончательно переезжать поближе к природе задумал к осени. Интернета не то чтобы хочется, он просто необходим для работы. Покрытие сетью 3G в отдалённых районах нашей области постепенно улучшается, но до идеала всё ещё как до Китая очень далеко. Встроенные антенны USB-«свистков» работают категорически неудовлетворительно. Потому я начал по привычке «колхозить»…
 

Краткий обзор ситуации с 3G

Подавляющее большинство готовых 3G-устройств работают только со своей встроенной антенной и никаких возможностей подключить внешнюю антенну не имеют. Тех, которые таковую имеют, во-первых, днём с огнём вечером разогнём не сыщешь, во-вторых, это подключение в подавляющем большинстве случаев ненадёжно и имеет плохие характеристики в плане ослабления/отражения сигнала и внесения дополнительных шумов. Название pigtail («поросячий хвостик»), принятое в отношении таких кабелей-переходников, очень точно описывает эту ситуацию.
Качество встроенных антенн приемлемо для городской среды, где БСки натыканы через шаг. Для походных же условий такая условно-всенаправленная супер-укороченная антенна не годится совершенно.
Однако многие 3G-модемы, даже не имеющие видимого разъёма для подключения внешней антенны, имеют точку подключения для антенны на своей плате, видимо, для диагностики. Зачастую на этой точке даже распаян разъём.
Без «хирургического вмешательства», таким образом, не обойтись.

«Хирургическое вмешательство» в 3G-модем

Модем может быть каким угодно. Мой выбор пал на Huawei E1550, ибо это старьё подвернулось мне у гопника в подворотне ныне можно купить с рук рублей за 100 — испортить не жалко. Подробности его модификации прекрасно находятся в интернете любой популярной поисковой системой.
В общем же случае надо:

  • удалить или отключить встроенную антенну
  • найти точку диагностического подключения, если на ней уже напаян разъём — удалить (хорошо получается феном)
  • подпаять к ней кусочек подходящего коаксиального кабеля, не забывая, что это всё же СВЧ (оплётка припаивается двумя точками по обе стороны от центральной жилы, конфигурация контактов на плате это предусматривает).
Так как контакты точки подключения расположены очень близко, популярный кабель вроде РК-50 или RG-58, конечно же, не подойдёт. Я лично выкусил кусочек такого кабеля из списанного в утиль нерабочего ноутбука — там он соединял модуль Wi-Fi с антенной. Его диаметр не превышает 2мм, что отлично подходит для таких манипуляций с модемом.

Вот что получилось у меня (фото на фоне рефлектора описываемой далее антенны):





В дополнение ко всему прочему модем был «разлочен», чтобы имелась возможность протестировать различных операторов.
 

Почему антенна Харченко?

Диполь или GP здесь слабоваты. Волновой канал и логопериодическая помимо сложности ручного изготовления на таких частотах и, как следствие, «хрупкости», имеют очень узкий главный лепесток диаграммы направленности. В походных условиях точно «прицелиться» на базовую станцию (БС) и надёжно зафиксировать такую антенну очень сложно.
Компромисс был найден в виде зигзагообразной антенны Харченко  — вот и настала пора её попробовать. Её главный лепесток диаграммы достаточно широк, чтобы не очень мучаться с нацеливанием на БС, при этом антенна достаточно проста в изготовлении и имеет относительно неплохой коэффициент усиления (6..9dB).
 

Модификация антенны

Антенна Харченко достаточно широкополосна, но при этом группы частот передачи «от МТ к БС» (1885..2025 МГц) и «от БС к МТ» (2110..2200 МГц) в стандарте UMTS разнесены достаточно далеко. Как я уже упоминал в комментариях к предыдущей статье, у БС практически всегда хватит мощности «докричаться» до мобильного терминала, но у мобильного терминала (МТ) мощности маловато (особенно у USB-«свистка»). Можно, конечно, изготовить антенну, оптимально работающую в группе частот передачи «от МТ к БС», и довольствоваться средней паршивости приёмом, но мне захотелось выжать из этой технологии максимум.
Я узнал, что антенну Харченко можно сделать ещё более широкополосной, включив несколько вибраторов антенны параллельно в одной плоскости в точке «запитки». Однако рассчитанные размеры этих вибраторов для частотных групп UMTS в части «короткого плеча» различались менее чем на полмиллиметра при требуемой ширине проводника 0.8-0.9мм. То есть разнести «короткие плечи» при сохранении плоскости вибратора мне не представлялось возможным.
И я решил: сделаю «не по правилам» и посмотрю, что получится. Отсюда и некоторая небрежность при изготовлении первых вариантов антенны: я просто не верил, что это «взлетит».

Первый начерченный на бумаге вариант вибратора выглядел так:





Для «малого» контура центральная частота была выбрана равной 2145 МГц, для «большого» — 2010 МГц.

Данные расчётовВибратор было решено изготовить из имевшегося в наличии фольгированного стеклотекстолита с последующим обильным лужением.
 

Изготовление пробной версии

Построение контуров вибратора антенны было повторено на текстолите:





Это вызовет священный ужас у многих студентов:





Впрочем, я тоже давненько не работал стеклянным рейсфедером, потому опущу промежуточные стадии:



  • 223
  • 20/09/2016


Поделись



Подпишись



Смотрите также

Новое