0,0
рейтинг
25 августа 2012 в 21:31

Администрирование → GPRS в походных условиях и самодельная антенна на 900МГц

Для чего я это делаю


Иногда мне приходится выезжать далеко за город и оставаться там несколько дней. Интернета не то чтобы хочется, он просто необходим для работы. Покрытие сетью 3G в отдалённых районах нашей области практически никакое. Работа USB-«свистков» со встроенной антенной даже в режиме принудительного 2G также неудовлетворительна. Потому я начал по привычке «колхозить»...

Что у меня уже было


Для начала я приобрёл мощный GPRS-терминал Siemens MC35i. Мне удалось очень дёшево приобрести его б/у в родном исполнении, однако в комплекте не было ничего, кроме самого модема. Как я вышел из положения — расскажу ниже.
Разъёма FME (такой антенный выход у терминала) для пайки я не нашёл, потому приобрёл переходник FME-BNC, а разъём BNC под пайку у меня валялся ещё со времён коаксиального Ethernet. Кстати, сетевая плата тех же времён очень выручила с питанием терминала…
Кусок телевизионного антенного провода (75 Ом) я купил на рынке.

Почему диполь?


Существует огромное множество конструкций антенн. Из тех, что легко сделать «на коленке» для диапазона GSM 900МГц я могу назвать штырь, диполь, зигзаг («антенна Харченко»), волновой канал и логопериодическую. Штырь слабоват, а волновой канал и логопериодическая — относительно сложны в изготовлении и их надо точно направлять на БС. Зигзагообразную я, возможно, сделаю попозже, а пока остановился на диполе с его «тороидальной» диаграммой направленности. Его достаточно выставить вертикально. К тому же это самый компактный вариант, что немаловажно в походных условиях.

Процесс изготовления

Начал я с распайки куска коаксиального кабеля длиной примерно 10см на BNC-разъём:

Припаял к жиле и оплётке по медному усику длиной также сантиметров по 10:

Теперь важно соблюсти длину плечей диполя. Выровняв усики, откладываю по 82мм (т.е. примерно λ/4 для 900МГц) от конца оплётки:


Далее я озаботился механической прочностью верхнего плеча: всё оборудование таскается в мягком рюкзаке, мало ли что может произойти… Я взял отрезок трубки для коктейля, заполнил оба конца термоклеем из пистолета (заполнить трубку полностью не представляется возможным, клей очень быстро остывает), быстро надел его на верхнее плечо:

Конечно, хотелось сделать красиво и ровно, запаковать всё это в термоусадочную трубку, но… Термоусадки нужного диаметра под руками не оказалось. Зато была изолента… Страшненько выглядит, знаю. Но работает!


Вот так выглядит комплекс в сборе:

Пришла пора пояснить, как я подключил модем. У моего MC35i требования к питанию не такие, как по ссылке выше. Ему подавай от 8 до 30 вольт постоянки. В ноутбуке такого напряжения нет. Разве что от сетевого адаптера можно взять 19.5В, но в походных условиях это не вариант. Что же я сделал?

[1] — это DC-DC преобразователь 5V-9V из старой сетевухи. Одним концом в USB, другим — в модем.
[2] — это RS232 для USB. Тут ничего хитрого.

Итог

До ближайшей БС примерно 20км.

Результат speedtest.net не очень впечатляет, но замеряемая на интерфейсе скорость заметно выше и приближается к максимальной для этого модема (по паспорту 85.6кбит/с что соответствует GPRS MultiSlot Class 8):


В общем, на этом этапе я вполне удовлетворён. Осталось проверить, как этот терминал сможет обеспечить голосовую связь (у него есть разъём под обычный телефон). Возможно, я ещё попробую сделать направленную зигзагообразную антенну, но пока крайней необходимости в этом не вижу.
Ещё в планах попытка переделки 3G «свистка» под внешние антенны, но это совсем другая история…

UPD: Купил термоусадочную трубку (диаметром 6мм) и убрал изоленту:

По-моему, гораздо красивее стало.
Подумал, и накатил ещё один слой термоусадки (8мм) сверху:


UPD2: Купил ещё более толстую термоусадку (15.8мм), итоговый девайс просто заиграл красками:

Кончик залит термопластичным клеем из пистолета. Издалека от заводского изготовления отличить сложно.
Кирилин Дмитрий Андреевич @m0Ray
карма
20,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Администрирование

Комментарии (62)

  • 0
    Неплохая работа. Что ж, будем с нетерпением ждать результатов полевых испытаний. Думаю все получится, диполь — весьма простая и неприхотливая антенна. Хотя я, при своем хроническом занудстве и удаленности от БС сколхозил бы волновой канал
    • 0
      Так ведь уже и испытано…
      • 0
        Прошу прощения, протупил. Уже ездил с ней?
        • +1
          Окошко с QInternet — оттуда.
          • +1
            Тогда восхищаюсь и жму лапу. Я помню — какая связь у тебя там была, даже текст порой хрен передать…
            • 0
              Так я ж тебе недавно оттуда даже картинку бросал, не помнишь? Это уже с диполем.
    • 0
      Волновой канал намного сложнее качественно изготовить, тем более на такие частоты, плюс-минус миллиметр уже сильно отразится на децибелах, да и «нацеливать» ее нужно весьма точно иначе все преимущества сойдут на нет.

      Еще хочу добавить, вот чего: Саму антенну можно сделать из продолжения самого кабеля, центральная жила это одно плечо а оплетка, завернутая назад, другое. При этом не нужно удалять изоляцию с центральной и заливать термоклеем, конструкция в таком виде будет монолитной и гораздо более прочной. Единственная проблема это точно отмерить длину плеч, но и ее можно легко решить. Я таким образом делал диполь на диапазон 430мГц, КСВ было около 1.1 и антенна работала очень хорошо.
      Кстати, а случаем кабель нужен не 50 Ом?
      • 0
        Да была такая мысль… Но китайский кабель же. Оплётка в руках рассыпается, если изоляцию снять. К тому же меня настораживает немножко разная ёмкость плеч в таком случае.
        Кабель, думаю, можно и 50 Ом. У меня — телевизионный, 75 Ом. Не думаю, что на отрезке в 10см это будет играть очень важную роль.
        • 0
          Если модем рассчитывал на 50 Ом, а вы ему 75 Ом, то это серьезное рассогласование импедансов.
  • 0
    Отлично, в избранное — однозначно! Сказано, что длина плечей диполя 82мм. Если будет погрешность в длине, на сколько сильно это повлияет на результат?
    • +2
      Длина волны 925МГц (средняя точка между приёмным и передаточным диапазонами мобильной станции в GSM) — примерно 324мм. Четверть этой волны — 81мм. На 82мм резонанс диполя — примерно 914МГц (верхняя частота передачи). Почему сдвигаемся в сторону передачи? А потому, что БС мощности хватает, а вот «докричаться» до неё и есть зачастую главная проблема.
      Если вы сделаете, скажем, 85мм, легко подсчитать, что резонанс придётся примерно на 881МГц, что уже за пределами нижней границы диапазона передачи. С укорочением примерно та же картина. Таким образом, погрешность не должна быть более 2мм.
      • 0
        По-хорошему, следует учитывать ещё и коэффициент укорочения.
        А для придания антенне широкополосности (соответсвенно, уменьшению влияния погрешности) можно (и нужно) увеличить толщину излучателей диполя. Кабель потолще или вообще в трубки впаять.
        • 0
          Согласен, трубки и хотел изначально припаивать. Но не получилось.
          Однако чем шире полоса, тем хуже избирательность. Ничего ж бесплатно в этом мире не даётся…
          • +1
            Думаю, избирательность антенны в данном случае ни какой рояли не играет.
  • 0
    для походных условий — биквадрат (Харченко) на 900мгц делается за 5 минут. Только наводить надо на станцию и в рюкзаке может запросто поломаться. в паре с usb-свистком можно честные 200кбит получать в 10-15км от БС.
    • 0
      А есть ссылки на примеры такой реализации?
      • 0
        Полно. Только под частоты 3G. Под 900МГц надо пересчитывать размеры. Гуглите картинки по «харченко 3g».
        • 0
          Действительно, под 3G зигзагообразные антенны значительно компактнее.
          Самая главная проблема тут — грамотно вывести из «свистка» разъём для внешней антенны.
          Я уже один раз (правда, с посторонней «помощью») «свисток» таким образом убил так, что восстановлению не подлежит. Коплю на ещё один…
          • 0
            Лучше тогда запихнуть свисток целиком в жестяную банку. Cantenna — самое простое, что можно придумать.
            • 0
              То-то и оно, что встроенная в свисток антенна обладает весьма средненькими характеристиками. Вытащить сигнал наружу и подключить к хорошей антенне — лучше, чем совать свисток в банку. Но я согласен, что лучше совать его в банку, чем не совать никуда вообще…
              • 0
                Купите Huawei E353. Он недорого стоит, быстрый, мощный, и с входом под внешнюю антенну.
                • 0
                  pigtail, небось?
                  • 0
                    Да
      • +2
        Ссылок полно, погуглите. Реализация проста: берется толстая проволка (ал. трубка, уголки, детский конструктор) общей длиной 2x длины волны (~33см для 900мгц, т.е. в сумме 66см), изгибается в виде двух квадратов (все углы по 90 градусов, варианты из инета по 120 расчитаны на сторону квадрата 0,375, там большая точность нужна), между самой узкой частью припаивается провод или коннектор. Выглядеть будет вот так:
        img1.liveinternet.ru/images/foto/b/3/721/1637721/f_16290029.jpg

        Погрешность в 1-2 мм не страшна, но чем точнее, тем лучше, замерять надо между центрами проводников.
        Дополнительные децибелы получить с рефлектором — сеткой или мет. пластиной на расстоянии 0.1-0.25 длины волны от антенны. Она будет отсекать сигналы с обратной стороны, потому направление на БС обязательно. Поляризация зачастую не важна, т.е. можно и вертикально расположить.

        Моя выглядит примерно так:
        www.1slon.ru/images/articles/harch.jpg

        Разве что, расположена стационарно и на 800мгц (длина волны ~35см).

        Вообще, идеальный результат получается с покупными антеннами, сделанными в нормальных фирмах (не Китай!). Зачастую качество там лучше самоделок.
        • 0
          Благодарствую, учту при построении своего зигзага.
        • 0
          Вообще, идеальный результат получается с покупными антеннами, сделанными в нормальных фирмах (не Китай!). Зачастую качество там лучше самоделок.

          А можно пример, где предлагают именно дальнобойные антенны, да ещё и не Китай?
        • 0
          Спасибо!
          И как далеко от БС ловите?
          • 0
            по карте ~18км через поле
    • 0
      А я об этом упомянул.
    • 0
      Вариант неплох, но тут именно засада с компактностью и разворачиваемостью. Диполь воткнул — и готово, а биквадрат придется ориентировать. Ну и плюс — надо что-то решать с мачтой. В большинстве случаев, когда позволяет уровень сигнала — диполь вполне для такой ситуации подойдет. Ну, а в жопе географиисильно удаленных от БС точках — пожалуй есть смысл применить Ягу на высокой мачте.
      • 0
        В этом плане очень удобно под 3g и 2100Мгц переделывать антенну от WiFi 2400Мгц — там хороший корпус и удлинять надо совсем немного.
        • 0
          Хм. При ее конструктиве? Там ведь не диполь, а весьма хитрый резонатор. «Там надрежем, тут надставим… ребе, а вам не кажется, что у ребенка будет слишком хуевыйальтернативный взгляд на жизнь?»(с) — как раз очень подходящий анекдот для такого случая. Хотя, если честно я особо не вникал в ее конструкцию, но мне думается, что согласовать ее с GSM будет весьма непросто. Впрочем было бы интересно почитать о успешных опытах…
          • +1
            вчитайтесь, это не под GSM, а под UMTS. Именно под 2100 Мгц. Инструкция тут, проверял сам. Несколько децибел дает, получше чем встроеная, но хуже других антенн.
            • 0
              Хм, а это интересно. Благодарю за наводку, реанимирую модем — надо попробовать
          • 0
            Главное — сигнал из модема вывести. Тебе один труп уже поступил из рук одного нашего общего знакомого. А речь действительно о частотах, близких к WiFI — это уже не GSM. И эти антенны там работают.
            • 0
              Наш добрый Кулибин грохнул в модеме антенный коммутатор. Заменить я его, конечно заменю, но другу срочно необходим хирург по пересадке рук обратно в плечи. Ну, и надо добыть антенку от точки доступа, переделаю ее по совету Nomad1. Диполь, наверное делать не буду, заводская смотрится как-то эстетишней. Да и по сути мне особо модем и не нужен, я дальше города не выбираюсь, а тут кругом вайфай. Плюс еще LTE заработал. Но на известный нам случай — такой мобильный девайс завести надо. Пусть лежит, жрать он не просит, а службу сослужить может…
              • 0
                Антенку от точки я тебе подгоню.
                • 0
                  Отлично! Ну, разгребу свои головняки — навещу тебя на днях
  • +2
    Твой отец — мужчина
  • +1
    К слову, простая баночная антенна дает прирост скорости раз в 10-20. Не знаю что за оборудование стоит у МТС на Алтае, но вышка в километре без банки не давала и 200кбит/с, с банкой вышли 5Мбит/с. Рассчитывал под среднюю 1962,4 МГц на прием. Дырка в боку банки, свисток в дырку и счастье всем)
    Nescafe 3g
    3g банка
    • 0
      Это скорее рефлектор, а не антенна.
      Скорость — штука нелинейная. SNR бы померить…
      Да и расстояния у меня не те. Ну, как куплю новый «свисток», наверное, попробую и это. Хотя основная задумка — вывести сигнал «свистка» наружу и присобачить хорошую направленную антенну.
      • 0
        www.wifiantenna.org.ua/antennas/cantenna/ вот здесь есть некоторые цифры (для wi-fi правда). именно этой статьей вдохновился.
  • +2
    Есть способ сделать диполь полностью из коаксиала без всяких паек.

    На длине >λ/4 (с запасом) с кабеля снимается внешняя изоляция. Оплетка выворачивается и аккуратно натягивается на неразделанную часть кабеля и фиксируется нитками. Этот фокус хорошо получается с советскими кабелями РК-50/РК-75, у которых оплетка — нормальное плетение, а не веник из проволоки.

    Оставшаяся часть центральной жилы (вместе с внутренней изоляцией) подрезается строго до λ/4. Вывернутая оплетка — тоже. На самом деле нужно чуть короче, есть поправочный коэффициент длины плеч в зависимости от толщины, но сейчас не вспомню.

    Готово! Термоусадку или изоленту добавить по вкусу.
    • 0
      Нынче сложно найти нормальный советский кабель.

      Кстати, сначала в моём варианте я пошёл по несколько иному пути: попытался сделать некое подобие такой вывернутой оплётки из лужёной медной проволоки. Но то ли руки кривые, то ли проволоку плохо зачистил — не вышло. Плюнул и припаял усики.
      • 0
        Используй нормальный флюс. Для пайки меди, например очень отлично подходит ФТС. Не агрессивен, особо, смывается простой водицей, стоит копейки в любых радиотоварах. Есть легкий недостаток — воняет порохом
  • 0
    Это всё, конечно, хорошо, но хреновая связь может быть не только из-за плохого сигнала. БС (базовая станция сотовой связи) устанавливаются с расчётом на определённую ёмкость, исходя из мощности БС, плотности заселения местности и каналу связи БС с внешними интернетами/релейками и прочим. Там, где нет проводного интернета, внешний канал связи БС тоже хреновый, чудес не бывает. Такие вот незапланированные дополнительные линки заставляют БС крепко задумываться.
    • 0
      Пара мегабит/с на БСке, оборудованной GPRS/EDGE/3G всяко есть (я исхожу из спецификации E1). Такой вот линк, едва ли дотягивающий до 128кбит/с, вряд ли её сильно напряжёт. Особенно когда вокруг БСки деревни, где об «интернетах» знают мало.
      Когда я игрался со всяческим железом в отдалении от «цивилизации», я всяко докапывался до причин плохой связи. И в большинстве случаев основной причиной являлся плохой уровень сигнала (точнее, отношение SNR). Потому я и озаботился мощностью терминала и антенной.

      Кстати…
      В MC35i местных жителей сильно заинтересовал разъём под обычный телефон. Там современные мобилы работают из рук вон плохо — хоть на крышу или ближайшее дерево лезь. Или там смски отправляй подбрасыванием оной в воздух… Такой терминал с хорошей антенной, который даже «интернеты показывает» — им как чудо. Вот проверю его на голосовые функции где-нибудь — можно будет даже попытаться заняться их установкой в деревнях.
      • 0
        Во многих телефонах есть разъём для антенны под крышкой батареи. Найти бы переходник…
        • 0
          Пигтейл. Шумливый он и растеряха.
  • 0
    Ему подавай от 8 до 30 вольт постоянки. В ноутбуке такого напряжения нет.

    А что, если запитать от отдельной батареи? Ноутбук-то тоже электростанция, «в поле» ёмкость может быть на вес золота…

    Я вообще давно хочу собрать внешнюю батарею для ноута, которая бы подключалась вместо AC/DC адаптера, но не могу найти штекера подходящего (Dell).
    • 0
      Я собрал для этих целей step-up 12V-19V, но таскать за спиной свинцовый аккумулятор ленюсь. А «лифепол» покупать жаба душит. ;)
  • 0
    Будет желание, попробуйте собрать фрактальную антенну.
    • 0
      Это тоже интересно. Вот разживусь квадратными метрами фольгированного текстолита для экспериментов и…
      Дорогой он, однако же…
      • 0
        Да, для диапазона 900 MHz антенна получится по больше, чем у вас сейчас.

        Для наглядности, если за основу взять четверть волны 900 MHz:
        Расчетная длина волны = 299.792458 / 900 = 33.31 см
        Полволны = 16.655 см
        Четверть волны = 8.325 см

        Получаем для геометрии FRC-3 (Fractal Rectangular Curve) диагональ 22 см.
        www.loe.ee.upatras.gr/EM/Conferences/Presentations/Multi%20Element%20FRC%20Patch%20Antenna%20for%20Indoor%20Access%20Points.pdf

        А еще для компактности можно попробовать Koch Monopole. Тогда размеры будут: 3*4 см + экран 40см
        Схема тут, страница 39, www.andrewhazelden.com/files/2011/February/paul-416-report.pdf
        • 0
          Не, на 900 я такое делать не буду. На 1800 разве что. А если таки выведу из свистка сигнал на нормальный разъём — UMTS диапазон однозначно.
  • 0
    Простите, а зачем вы к экранной оплетке что-то припаивали? Она же и так снаружи?
    • 0
      Антенна — это не просто кусок провода.
      Очень грубо (простите меня, физики и радиолюбители) можете считать, что кусок коаксиального кабеля — штука, замкнутая на себя и ничего не излучающая. Пока он не разделён на жилу и оплётку — его как бы не существует.
  • 0
    Не возьму в толк, чем Вам плохи 12-16 вольт с штатной бучной батареи? Вывести пару проводков в тефлоновой изоляции прямо с контактной группы АКБ. Даже без пайки к собственно АКБ. Пара тонких медных полосок на концах проводов, вставленных прямо в «маму» батареи. В тефлоне жилы как правило серебрёные, что уменьшает омическое сопротивление.
    • 0
      У меня модем получается сам по себе, да ещё и питается от USB, можно в любой другой комп воткнуть без проблем. А с подключением к АКБ уже просто так не выйдет — снимать батарею, подсовывать контакты… Ноутбуки и батареи разные бывают… А случись десктоп?
      Я люблю универсальные решения. Даже если их универсальность может мне никогда не пригодиться — когда вдруг пригодится, будешь рад. А сделаешь криво — локти кусать будешь, что ж я, зараза, смалодушничал, не сделал как белый человек…
      Этот преобразователь я ещё по-человечески приклею и компаундом залью, чтоб нигде не цеплялось — вообще конфетка будет.
  • 0
    Я абсолютно ничего против автономности и универсальности не имею. А диодный мостик на воде всегда даст нужную полярность на выходе. Но у Вас написано про походные условия( А случись десктоп? -). К тому же, нагрузочная способность порта USB2.0 0,5A Таким образом, Ваш ноут работает на пределе — 2Вт + КПД + импульсный режим. Хуже есть только кружка-холодильник/подогреватель. Та вообще жгёт порты на ура.
    И спасибо, что напомнили о походах, скоро сына отправлять — надо тоже подготовиться. Удачи.
    • 0
      Представьте себе, в деревнях и других населённых пунктах встречаются десктопы, ноутбуки и даже нетбуки. ;)
      Что касается нагрузки, 2Вт — это максимум, на котором модем редко работает. А на входе преобразователя, я полагаю, стоит конденсатор. Осциллографом тыкал — пульсаций не заметил.
  • 0
    содрогнулся от качества сборки)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.