Обзор антенны-усилителя Антэкс 3G/4G MIMO Максимум. Проверка в деревенских условиях приема связи
Содержание
Содержание
Упаковка и комплектация
Поставляется антенна в прочной картонной упаковке с принтом на лицевой стороне. Параметры антенны расписаны сзади
Вот параметры более детально. они расписаны с боку коробки и сзади. Тут четко указаны стандарты диапазонов связи, которые могут быть усилены данной антенной. К примеру, ее можно использовать как усилитель антенн вашего роутера, чтобы усилить покрытие или расширить возможности вашего Wifi приемника, вообще функционал не ограничен только усилением приема мобильной связи.
Комплект необычно широк, в нем есть две кабельные сборки обычного ТВ-кабеля SAT703 длиной по 10м каждая. Положили два переходника CRC-9 и 2 переходник TS9 для расширения количества возможных используемых роутеров и модемов. Также есть комплект монтажа к мачте со всеми необходимыми гайками и винтами. И, разумеется, инструкция по установке
Кабельные сборки ТВ-кабеля SAT703 уже снабжены F-разъемами на концах для простоты монтажа. Также преимуществом использования данного кабеля является простота и распространённость его в рознице. Данный кабель привычен и не требует какой-то особенной подготовки и инструмента для его удлинения и монтажа.
В комплекте отдельно покажу наличие CRC-9 переходника. С одной стороны привычный телевизионный кабель, с другой разъем для подключения к антеннам мобильной техники, такой как модемы и роутеры. В комплекте их 2 штуки для каждой кабельной сборки
Рассмотрим переходник с двух сторон. Нареканий к качеству нет.
Также есть переходники TS-9, а тот случай, если у вас есть техника с такими разъемами выхода антенного усиления
Естественно, есть и инструкция по установке на русском языке
Тут все просто, но детально
Комплектация изучена, переходим к рассмотрению антенны со всех сторон
Внешний вид и размеры
Антенна выполнены в виде пластикового модуля с лицевой стороны, с украшением в виде буквы Х. Это так выделен логотип компании Антекс, полагаю
Сбоку антенна имеет небольшое расширение корпуса. Задняя часть закрыта им, она немного шире лицевой части.
Сзади крышка выполнена из крашеного металла, и мы видим торчащие разъемы для подключения антенного кабеля
Около разъемов разместили наклейки с указанием направления поляризации
Размеры достаточно впечатляющие. Я специально решил остановиться детальнее на этом вопросе, чтобы у дальнейших покупателей было полное понимание объемов антенны. Вооружаюсь рулеткой, фотографии измерений расположу ниже
В целом на этом можно было бы переходить к измерениям возможностей антенны, но природное любопытство не позволяет пройти просто так и не посмотреть, что у антенны внутри. Тем более, визуально нет проблем для открытия антенны.
Дополнение
Переходим к установке антенны на мачту.
Монтаж антенны
Устройство монтажа антенны заимствовано от проверенного временем способа крепления спутниковых антенн. Выбран вариант крепления к мачте, как вариант возможного подъема антенны на уровень, где прием мобильной связи лучше.
Для начала крепим кронштейн к антенне 4мя комплектными гайками с фланцем
Затем двумя гайками с шайбами фиксируем затягивающую скобу и специальную металлическую проставку, которая жестко фиксируется на мачте, благодаря имеющимся металлическим зубцам
Наклон и азимут антенны легко настраивается и после этого гайки до конца затягиваются.
В целом нам не так важен наклон и азимут, ведь мы имеем дело не с настройкой спутниковой антенны и покрытие мобильными сетями намного шире.
Поэтому крепим абы как и размещаем в зоне наилучшего приема
Если есть необходимость удлинения кабелей связи с антенной, делаем это. А обратные концы переходника CRC-9 устанавливаем к соответствующим разъемам на модеме или роутере.
Тестирование возможностей антенны по усилению приема мобильной связи.
Для начала сделаю уточнение, что мне нужно усилить прием 4G сети для уверенного пользования интернетом. В условиях тестируемой области пользоваться интернетом практически невозможно, загрузка даже фотографий в мессенджеры занимает огромное время, о полноценном общении по видеосвязи речи быть не может. Вот каково стояние приема до установки антенны
Замеряем скоростные характеристики через популярный сайт
Как видим, скорость очень сильно далека от приемлемой.
Устанавливаем антенну и проверяем силу покрытия
Как видим, покрытие усилилось, оно меняется между 2-мя и 3-мя делениями.
Ну и осталось замерить скорость интернет соединения
Конструкционные особенности и принцип действия MiMo-антенн для 3G и 4G-модемов
В современном мире доступ в Интернет стал неотъемлемой частью жизни. Однако в силу ряда причин, сотовые операторы не везде могут установить вышки связи, поэтому в некоторых отдаленных регионах качество сигнала оставляет желать лучшего. Помочь в решении вопроса может MIMO-антенна 4G, как покупная, так и изготовленная своими руками по инструкциям, приведенным в этой статье.
Прием и отправка информации в линиях беспроводной связи
В радиоканале полезная информация распространяется от передатчика к приемнику в виде электромагнитных волн. При этом основными параметрами сигнала, от которых напрямую зависит качество связи, будут:
Для того чтобы обеспечить хорошее качество связи недостаточно просто увеличить значение одного или всех сразу вышеописанных показателей. Это связано с тем, что существуют определенные нормативы по электромагнитной безопасности. Поэтому для повышения скорости передачи пакетов данных внутри линии беспроводной связи используют различные оптимизирующие подходы. Один из них – технология, в которой используются антенна MIMO 3G/4G LTE-диапазонов с резонаторами, имеющими между собой низкий коэффициент корреляции.
Важно! Корреляция в простейшем понимании — это степень связи между двумя рассматриваемыми величинами. Например, амплитуда локального радиосигнала будет коррелировать с количеством влаги в воздухе на его пути, а с уровнем воды в океане – нет.
Проходя через пространство, электромагнитная волна обязательно будет встречать на своем пути препятствия из различного материала, испытывая частичное или полное отражение и поглощение. При этом в канале начинают наблюдаться следующие эффекты:
Благодаря заложенным в математическую модель современным и эффективным методам обработки сигналов при использовании технологии MIMO можно без труда разделять полезную информацию и возникающие артефакты (в том числе и шумы).
Технология MIMO
Как уже было сказано выше, основными вопросами при приеме и передаче данных посредством радиоканала является обеспечение помехоустойчивости и высокого качества конечной обработки. Для этого сотовыми операторами применяется технология, в которой считается, что антенна 4G LTE MIMO — лучшая из имеющихся реализаций (Multiple Input Multiple Output). Ее суть заключается в том, что обмен информацией в виде электромагнитных волн осуществляется не одной парой приемо-передатчиков, а целым набором. При этом важно обеспечить низкий коэффициент корреляции между ними, а также двойную (так называемую 2х2) поляризацию.
Полезно! В простейшем случае поляризация волны – это такая характеристика, которая описывает поведение вектора амплитуды (включая его направление), может быть продольной, поперечной или круговой.
С математической точки зрения суть технологии 4G MIMO может быть раскрыта следующим образом. Пусть имеются N передающих и M приемных антенных устройств, тогда свойства каждого канала (зависимость от особенностей многолучевого распространения сигнала) можно описать путем задания нестационарного (меняющегося во времени) комплексного коэффициента hnm, который набором образуют так называемую канальную матрицу H. Тогда, если иметь волновой вектор полезных данных s и волновой вектор шумов n, то направление, из которого пришел принятый сигнал r можно выразить через простую формулу r = H*s + n.
Полезно! Волновой вектор – такая величина, которая определяет направление распространения волны.
Принцип работы MIMO 3G/4G-антенн
В большинстве случаев, поскольку преимущество отдается схеме с 2х2, антенна МИМО 4G – это просто два полосковых резонатора. Их единственной особенностью является расположение друг относительно друга, оно выполнено так, чтобы при помощи ортогональной поляризации (в вертикальной плоскости смещение составляет 45 градусов, а угол между плоскостями антенн – 90 градусов) произвести разделение каналов. Таким образом, при приеме двух сигналов разница в их коэффициентах усиления будет составлять до 20 дБ.
Конструкционные особенности MIMO-антенн
Помимо достаточно сложной теоретической части касательно принципа действия технологии MIMO, антенны, применяемые в ней, также имеют некоторые конструктивные особенности, которые имеют огромное значение при проведении грамотного монтажа:
Важно! Производить дополнительную герметизацию необходимо даже для покупных устройств, нелишним будет поместить в корпус гидрофильное вещество (сорбент силикагель в пакетиках) и выполнять его периодическую замену.
Панельная антенна
На сегодня этот тип антенн получил наибольшее распространение в коммерческой нише (считается, что это панельная антенна 4G – одна из лучших) и используется всеми сотовыми операторами для достижения оптимальной зоны покрытия в необходимой области. Конструктивно такие устройства состоят из двух матриц диполей (в простонародье – «патчей»), которые располагаются в вертикальные ряды и разносятся в пространстве путем помещения в разные корпуса (в пользовательском варианте приемного оборудования чаще в одном корпусе с четырьмя патчами на каждый сегмент).
Подключение производится разными коннекторами на два разных фидера, соответственно, к двум независимым входам излучателя/приемника. В соответствии с теоретической частью, изложенной выше, относительное положение плоскостей полосковых резонаторов может устанавливаться как 45 градусов по отношению к вектору вертикали, так и ортогонально друг к другу.
Применение панельных антенн для работы в сетях 4G
На сегодня рынок предлагает множество антенн, конструктивное исполнение которых значительно варьируется от таких параметров, как диаграмма направленности и рабочий частотный диапазон. Касательно первого: угол раскрытия основного лепестка варьируется в пределах от 30 до 90 градусов, для сотовых антенн — обычно от 60 до 75 градусов. Также вклад в направленность вносит угол наклона, который может быть как регулируемый как механическим путем (вертикальная плоскость), так и стационарным, установленный заводом-изготовителем (горизонтальная плоскость).
Второй параметр как раз определяет частотную селективность антенны (о чем упоминалось ранее) и для сетей 4G диапазон может быть самым разным (от 800 МГц и выше), некоторые сотовые вышки работают сразу на нескольких значениях, например, для LTE это могут быть линии 700 МГц, 800 МГц, 2600 МГц. Если необходимо включение 3G, дополнительно используется полоса 2100 МГц. Естественно, что это требует разделения как в плоскостях поляризации, так и пространственное, а также разных направленностей. Это неизбежно приведет к огромному видовому разнообразию устройств, что и можно наблюдать на рынке.
Установка антенн для модема своими руками
После того как сделан выбор, и антенна куплена, а также приобретены дополнительные коннекторы, ее необходимо установить. Настоятельно рекомендуется перед проведением работ сделать хотя бы примерный набросок (лучше чертеж в масштабе), на котором будут обозначены линии коаксиального кабеля, его длина, произведены расчеты потерь сигнала, показаны местоположения близлежащих вышек и возможных препятствий. Поиск сотовых излучателей и их характеристик можно произвести при помощи специальных мобильных приложений, а в качестве основы для карт использовать OpenStreetMap (http://openstreetmap.ru). После этого необходимо собрать нужный инструмент, материалы и произвести монтаж:
Важно! Существует еще метод непрямого крепления антенны к фасаду здания, а именно: с установкой короткой мачты. Он применяется тогда, когда устройство надо вынести выше, например, над коньком кровельной фермы. В этом случае на мачте также монтируется оборудование, и она хомутами пристегивается к стене.
Как сделать антенну самостоятельно
Итак, антенные решетки позволяют принимать и до нужного значения усиливать сигнал. При этом они делятся на три типа:
Последние наиболее простые в изготовлении и, по сути, все остальные антенны являются их продвинутыми модификациями. Для самостоятельного изготовления существует множество вариантов устройств, здесь будут рассмотрены несколько проверенных типов, зарекомендовавших себя.
Простая секторная антенна
В магазине можно найти устройство, представляющее собой фокусирующий рефлектор, на штанге которого нужно установить модем. Обычно такие модели стоят дорого, а изготовить их своими руками – задача не из самых сложных. Наилучшим материалом для отражателя станет крышка от старого корпуса ПК, из инструментов понадобятся только маркер (карандаш), ножницы по металлу, напильник и шкурка. Порядок действий такой:
Кстати, если требуется выполнить временный (комнатный) вариант, можно использовать любой подручный материал, начиная от фольгированного картона.
Панельная антенна
Чтобы изготовить такую уличную 4G MIMO-антенну, понадобится следующий набор материалов:
Внимание! Запомните, что дипольные пластины – то же самое, что и патчи!
В первую очередь, необходимо собрать патчи в сегмент. Для этого надо взять лист бумаги размером с рефлектор антенны, разложить на нем по чертежу патчи и спаять их между собой на медном соединителе.
В основной пластине отражателя необходимо произвести сверловку отверстия для коаксиального кабеля (волновое сопротивление 50 Ом). Приклеить пластины диэлектрика и к нему – сегмент из дипольных пластин, в результате должна получиться антенна, как показано на рисунке.
Центральную жилу кабеля надо припаять к медному пятаку, а экран – к рефлектору.
Кстати! Если сделать две таких антенны и разнести их в пространстве под углом 90 градусов друг к другу, получится полноценное устройство с селекцией по поляризации. Также можно экспериментировать с формой рефлектора, например, он может быть параболический.
Направленная антенна Харченко
В Глобальной сети касательно этого типа приемного устройства ведутся постоянные споры, однако это действительно рабочая модель. Единственным нюансом при ее изготовлении является то, что необходимо ознакомиться с некоторым теоретическим минимумом, а при практической реализации соблюдать высокую степень аккуратности. Порядок действий следующий:
Внимание! Расположение рамки относительно рефлектора (параллельно или перпендикулярно) будет влиять на то, как поляризована антенна, т. е. при сборке двух устройств будет получен полноценный MIMO-приемник.
Направленная MIMO-антенна от KREOSAN
Это нашумевшая конструкция, которая использует все преимущества двойной поляризации и претендует на звание лучшей 4G-антенны. Более того, она проста в настройке, поскольку регулировать ее нужно только в двух плоскостях. Существуют несколько моделей для MIMO 3G-сети и 4G-сети (для разных частот), но принцип изготовления одинаков. Для сборки антенны понадобятся:
После сборки антенна устанавливается на кронштейн, который можно смонтировать на мачте и остается только направить ее на ближайшую вышку сотового оператора. Кстати, касательно всех перечисленных выше антенн наиболее удобно как приемник использовать модем с уже имеющимися двумя разъемами Pigtail, а на коаксиальном кабеле — соответствующий переходник.
Заключение
Как видно, в элементарной теории антенн нет ничего сложного и разобравшись с основными понятиями можно с легкостью как выбрать необходимую антенну из числа предлагаемых на рынке, так и сконструировать или собрать ее самому. При этом следует помнить, что главная работа заключается не только в том, чтобы сделать антенну, ее еще необходимо правильно настроить. Для этого дополнительно рекомендуется ознакомиться с материалом по теме цифровой обработки сигналов, где обычно в самом начале разбирается теоретический минимум по существующим типам каналов связи и методам передачи информации в них.
 |  |
Сегодня же достаточно приобрести только одну антенну MIMO. Улучшенная антенна MIMO содержит в одном корпусе сразу два набора излучающих элементов, так называемых патчей, каждый из которых подключен к отдельному гнезду. Второй вариант устройства: имеется один набор патчей и запитка для двух портов, что позволяет патчу функционировать в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном. В этом случае к двум гнездам присоединяется единственный набор патчей. Именно второй вариант антенн MIMO (с двумя кабельными вводами) вы можете найти в ассортименте нашей компании.
Преимущества технологии MIMO
К главным преимуществам относится возможность улучшения пропускной способности, не расширяя при этом полосу. Так устройство одновременно раздает несколько потоков информации по единственному каналу.
Качество передаваемого сигнала и скорость передачи данных становится лучше. Потому что технология сначала кодирует данные, а затем на приемной стороне восстанавливает их.
Более чем в два раза увеличивается скорость трансляции сигнала.
Увеличиваются и многие другие параметры скорости за счет использования двух независимых кабелей, через которые одновременно происходит раздача и получение информации в виде цифрового потока. Улучшаются качества спектра следующих систем : 3G, 4G/LTE, WiMAX, WiFi, благодаря использованию двух входов и двух выходов.
Сфера применения антенн MIMO
Чаще всего технология MIMO применяется для передачи данных такого протокола, как WiFi. Это объясняется увеличенными пропускной способностью и емкостью. Для примера возьмем протокол 802.11n, в нем при использовании описываемой технологии, можно достичь скорость до 350 Мегабит/сек. Также улучшилось качество передачи данных, даже на тех участках, где сигнал приема низкий. Примером уличной точки доступа с антенной MIMO может послужить всем известная Nanostanion M2.
Сеть WiMAX, при использовании MIMO, теперь может транслировать информацию со скоростью до 40 Мегабит/секунду.
Постоянно ведутся работы по улучшению и усовершенствованию конфигураций технологии. В скором времени это позволит улучшить показатели спектра, усовершенствовать емкость сетей и ускорить скорость передачи данных.
Mimo антенна 4g lte своими руками
Для решения проблем с уровнем приема сигнала интернета и мобильной связи можно сделать своими руками MIMO антенну 4g LTE. Технология MIMO позволяет повысить пропускную способность и передавать больше данных, тем самым увеличить скорость работы. Этот эффект достигается за счет использования нескольких устройств для приема сигнала. Не зря название MIMO, или Multiple Input Multiple Output, переводится как множественные входы, множественные выходы. Используя эту технологию, можно обеспечить значительный прирост в скорости передачи данных у конечного потребителя.
Проведя распараллеливание потока на несколько каналов на входе, можно пустить сигнал по нескольким направлениям и также принять все эти данные на выходе. Двух-, трех- и даже восьмикратное увеличение достигается за счет использования определенных конфигураций и количества антенн MIMO 3G или 4G. Более того, можно пускать закодированную информацию с задержкой и восстанавливать данные при приеме. Для того чтобы понять, как работают такие устройства, рассмотрим принципиальную схему передачи радиосигнала.
Прием и отправка информации в линиях беспроводной связи
Радиоволны при перемещении в пространстве наталкиваются на разные препятствия в виде домов, деревьев и других сооружений. Препятствия на пути могут отражать или поглощать волну, а также делать это частично. Иногда сигнал разбивается на несколько составных частей. На характер взаимодействий волны и преград на пути оказывают влияние материал поверхности, частота сигнала и множество других факторов. Отражение в процессе передачи приводит к тому, что появляются временные задержки. Кроме того, из-за всех этих взаимодействий до конечного потребителя доходит только часть отправленных от приемника волн. Поэтому одной из главных проблем беспроводных сетей является многолучевое распространение сигнала.
Для ее решения используются следующие технологии:
Чтобы определить максимальную пропускную способность – С, используется формула:
С= M B log2(1 + S/N), где:
Для сотовой связи 4G, а именно LTE MIMO, возможно использование 8Х8, что позволяет добиться скорости до 300 Мбит/сек. Даже на значительном удалении от станции сигнал будет устойчивым. Сегодня больше распространены MIMO 2Х2. Всегда для 4G количество каналов должно быть четным.
Антенны могут располагаться в одной поверхности или быть вертикально разнесены. Во втором случае важно точно выдерживать расхождения по градусам, указанные в схеме.
Антенна MIMO
Как сделать антенну проще всего? Рассмотрим оборудование для получения сигнала 4G лте 800, в основе которого лежит антенна Харченко – синфазная решетка из ромбов. Эта конструкция была придумана К.П. Харченко еще в шестидесятых годах прошлого года. Основное достоинство этого оборудования состоит в том, что собрать антенну просто, а все параметры можно посчитать по многочисленным онлайн-калькуляторам в сети. За счет необычной схемы устройство редко нуждается в настройке. Если необходимо сделать оборудование для улучшения сигнала 3g своими руками, можно использовать одну антенну Харченко.
В MIMO технологии используется четное число антенн, у нас их будет 2 антенны МИМО своими руками: Downlink – от спутника до приемного устройства, и для отправки – Uplink. Если смотреть на усредненные показатели, что можно использовать 2 антенны на 802 и 843 мГц, подключение будет идти 50-омным коаксиальным кабелем.
Для 802 мГц длина в миллиметрах составляет:
Для 843 мГц длина в миллиметрах составляет:
Важно! Количество потоков равно либо меньше минимального числа антенн на приеме или на выходе. При использовании MIMO 4×4 можно работать в диапазоне от 1 до 4 потоков, если же речь идет о MIMO 4×2, то потоков может быть только 1 или 2.
Для работы потребуются:
Последовательность действий:
Обратите внимание! Для устойчивого и качественного приема важно, чтобы технология пространственного уплотнения поддерживалась на передающей станции, а антенна использовалась для 4G модема.
Для того чтобы отладить работу устройства, следует правильно расположить конструкцию. Общие правила говорят, что антенну лучше вывести на улицу и поднять как можно выше. Кроме того, антенна должна быть направлена строго в сторону раздающей станции. Однако не всегда эти советы срабатывают. Чем выше будет поднята антенна MIMO, тем больше кабеля потребуется проложить до соединения модема своими руками, но в этом случае часть сигнала будет гаситься помехами, вызванными этим самым кабелем. Не всегда установка на улице благоприятна для устройства. Если от окисления можно избавиться с помощью покраски, то нельзя не учитывать, что геометрию конструкции могут нарушить порывы ветра. Кроме того, по направлению в сторону станции могут быть различные препятствия, которые будут гасить сигнал.
Для отладки антенны иногда приходится попробовать несколько вариантов установки, но потом это оборудование будет работать и в 3G 4G LTE.
