Moscow, Russia

Антенны мобильной связи

 
Таблица распределения частот РФ
Таблица распределения частот РФ
 

Распределение частот устройств связи РФ
Распределение частот устройств связи РФ

Распределение частот операторов связи
Распределение частот операторов связи

Распределение частот между сотовыми операторами РФ в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц

Антенна «пушка Креосан» 8 дисков

Таблица стандартов в диапазонах
Таблица стандартов в диапазонах

Особенности изготовления и конструктив антенны достаточно хороши видны на чертеже ниже. Отметим только, что толщину пластин можно менять в пределах 0,3..1 мм (рефлектор как несущий диск лучше взять толще, около 2 мм), а шпильки использовать не больше М6. Однако вероятность отрицательного результата будет намного меньше, если вы откажетесь от шпилек и будете паять диски на стальной или латунный штырь диаметром 2-3 мм (например на сварочный электрод как в оригинальной сборке). На самом деле применение шпилек с гайками не есть изобретение видеоблоггеров, а применялось намного раньше. Просто гайками удобно подстроить уже готовую антенну по приборам. Если у вас нет приборов, от шпилек и гаек лучше отказаться и применить в качестве разделителей между дисками отрезки металлической трубки. Очевидно, что загоняя в конструкцию немалой толщины гайки, вы расстраиваете антенну.

Вообще правильно антенны рассчитываются в специализированных программах электромагнитного моделирования, о чем подробно написано например здесь. Поэтому в этой статье мы представляем читателю антенну с 8-ю дисками, рассчитанную, как и положено, в такой программе для основных диапазонов цифровой связи. Усиление антенны около 12,5 dBi, КСВ во всех диапазонах не превышает 1,6. Отношение усиления вперед/назад не хуже 15 dB. Входное сопротивление 75 Ом. Диски крепятся к шпильке не гайками, а с помощью распорок в виде «втулок-проставок» из трубки диаметром А. Гайки присутствуют только на концах антенны, где их влияние минимально. Расчетная толщина дисков 0,5 мм.

Конструктивный чертеж 8-ми дисковой антенны типа ПУШКА
Конструктивный чертеж 8-ми дисковой антенны типа ПУШКА

 

Размеры элементов антенны сведены в таблицу:
Размер
[мм]
Диапазон (Band) [МГц]
800 900 1800 2100 2400 2600
X0 16 13 7 6 5 5
X1 18 16 9 8 7 7
X2 89 78 41 35 31 29
X3 165 145 77 66 58 54
X4 240 211 111 96 84 79
X5 320 282 149 129 112 105
X6 395 348 185 160 139 130
Dr 312 270 145 126 109 102
D0 198 176 91 79 69 64
D1 171 151 80 69 60 56
D2 123 108 57 49 43 40
D3 123 108 57 49 43 40
D4 120 106 55 47 42 39
D5 120 106 55 47 42 39
D6 117 104 54 46 41 38
S 35 31 17.5 14.5 13.5 12
A 16 14 10 8 8 8

 

Диаграмма направленности антенны типа ПУШКА
Диаграмма направленности антенны типа ПУШКА

Почему мы предлагаем антенну на 75 Ом когда входное сопротивление модемов/роутеров 50 Ом? Раз уж вам понадобилась внешняя эффективная антенна, то вероятнее всего она будет размещена на высоте не менее 5 м. При этом затухание в чаще всего используемом кабеле на 50 Ом — RG-58 составит более 4 дБ. При 10 метрах фидера затухание будет уже 8 дБ. И что останется от 12 дБ усиления антенны? Избежать этой проблемы позволяет использование толстого кабеля 50 Ом. Но такие кабели весьма и весьма дорогие. По этой причине многие специалисты предлагают использование обычного «телевизионного» недорого фидера RG-6 с 75-омной антенной. Рассогласование по входу с 50-омным роутером в таком случае повысит общий КСВ системы до двух. Это вполне приемлемая величина и потери от этого будут на порядок меньше, чем применение тонкого RG-58. Подробнее о подключении 75-омной сборки к 50-омному оборудованию можно прочитать здесь.

Не будем говорить, что представленная в этой статье 8-дисковая пушка самая крутая. Это просто один из бесконечных вариантов данной антенны, не лучший, но и вовсе не худший. Выбор на него пал, потому что это один из вариантов с максимально возможным количеством дисков и, соответственно усилением, который можно собрать без настройки по приборам. Диаграмма направленности антенны примерно одинаковая во всех рабочих диапазонах:

Расположение фидеров и положение антенны типа ПУШКА в варианте MIMO
Расположение фидеров и положение антенны типа ПУШКА в варианте MIMO

Несмотря на наличие круглых элементов, поляризация у антенны линейная. Ось поляризации проходит через центр круга и центр коннектора. Таким образом, если мы разместим антенну так, что коннектор будет находиться на вертикальной оси, проходящей через центр антенны (вверху или внизу — без разницы), то антенна будет иметь вертикальную поляризацию. Если повернуть антенну вокруг оси на 90° так, что коннектор окажется сбоку от центра (справа/слева — без разницы), то поляризация антенны станет горизонтальной. Имейте это ввиду. На частотах 4G антенну можно использовать как MIMO, для этого достаточно подключить второй вход к активному диску под 90° к первому и на одинаковом расстоянии s от края диска (Как показано на рисунке). Те, кто прочитал статью о технологии MIMO, знают, что нам нужно иметь модем с двумя входами и две отдельных антенны с ортогональной Х-поляризацией. В случае круглого патча мы можем объединить эти две антенны в одной. Это позволяет существенно уменьшить расходы на «железо», что является большим преимуществом данной антенны. Хочу особо обратить внимание, что не нужно делать никакой гальванической изоляции между рефлектором и активным диском, а также между входами MIMO. При двух MIMO входах развязка между ними, при ортогонально поляризованных каналах, составляет около 18-20 дБ. При одном входе вообще нет внятной причины делать изоляцию между дисками. Более того, такая изоляция может привести к выходу модема из строя по причине атмосферной статики. В конце концов нужно понимать, что короткое замыкание, измеренное по тестеру, в тоже самое время на СВЧ может оказаться бесконечным сопротивлением, т.е. как раз той самой изоляцией.

Правильное подключения фидера к антенне типа ПУШКА
Правильное подключения фидера к антенне типа ПУШКА

Необходимо обратить внимание на точку подключения фидера к антенне. На рисунке ниже изображен монтаж коннектора на фронтальной стороне рефлектора. Характеристики антенны очень существенно зависят от исполнения этого узла, в том числе от диаметра штыря и формы выступающей части диэлектрика у некоторых разъемов. Поменяли на разъем другой конструкции — характеристики уплывут. Нужно пересчитывать и настраивать под конкретный разъем. Например, даже дорогие N-коннекторы имеют несколько разных модификаций. Этот момент совершенно не учитывается всевозможными профессиональными радистами на ютрубе. Самодельщикам же можно и нужно подключаться непосредственно коаксиальным кабелем. На это и рассчитана наша 8-дисковая пушка. При этом рекомендуется продлить экранирующую оплетку выше рефлектора на высоту около (0.5..0.75)*X0. Это уменьшает паразитную индуктивность центрального штыря и улучшает характеристики антенны.

Выше можно видеть как правильно подключается коаксиальный кабель к «пушке». Применение переделанных F-коннекторов, как у Креосана, не только допустимо, но и рекомендуется. Только желательно продлить экранирующую оплетку как показано выше.

Конструктивные схемы антенны «пушка Креосан» 6 дисков

Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G, 4G (850 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G, 4G (850 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G, 4G (1800 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G, 4G (1800 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G (2100 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 3G (2100 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для WiFi (2400 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для WiFi (2400 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 4G (2600 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для 4G (2600 МГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для WiFi (5 ГГц)
Схема 6-ти дисковой антенны типа ПУШКА для WiFi (5 ГГц)

 

Подготовлено по материалом статей:

 

Антенны, собранные по материалам статьи выше.

Антенны "пушка Креосан" на 2,4 ГГц (слева) и 2,6 ГГц (справа). Вид впереди.
Антенны «пушка Креосан» на 2,4 ГГц (слева) и 2,6 ГГц (справа). Вид впереди.

Антенны "пушка Креосан" на 2,4 ГГц (слева) и 2,6 ГГц (справа). Вид сзади.
Антенны «пушка Креосан» на 2,4 ГГц (слева) и 2,6 ГГц (справа). Вид сзади.
 
PoE роутер Yota для антенны "пушка Креосан"
PoE роутер Yota для антенны «пушка Креосан» с указанием устройств
 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.