Внешняя антенна для телефона своими руками. Как усилить сигнал сотовой связи на даче — GSM репитер своими руками

Статьи и Лайфхаки

Выносная направленная GSM-антенна способна изрядно увеличить радиус действия мобильного телефона – это незаменимо, например, на даче. Как сделать антенну сотового телефона своими руками?

Самый оптимальный вариант представляет собой зигзагообразную антенну Харченко/Биквадрат – она достаточно проста в изготовлении, допускает прямое соединение с кабелем и почти не требует настройки, а материалы, необходимые для её изготовления, можно купить в любом хозяйственном магазине, и стоят они недорого

Что потребуется для изготовления антенны

Потребуется медная проволока или повод диаметром 2-3 мм – можно использовать медный провод в изоляции, предназначенный для электропроводки (но изоляцию с него придётся снять: срезать с одной стороны – и после этого она легко снимается).
Для соединения кабеля без пайки нужны антенные разъёмы F-типа и соединители для них. Если предполагается использование рефлектора, потребуется кусок алюминия или жести – 277 на 161 мм.
Кроме того, нужна изолента или термоусадочная трубка. В качестве рабочего инструмента понадобится паяльник.

Процесс изготовления антенны

Подготовленный медный провод следует аккуратно и очень ровно изогнуть в виде зигзагообразной рамки, состоящей из двух ромбов со стороной 80 см, длина же её (между противоположными углами ромбов, расположенными на одной прямой) будет составлять 226 см.
Теперь к рамке – в точке соединения ромбов – нужно припаять отрезок кабеля длиной 0,5 см, а на противоположный его конец навернуть разъём F-типа, к которому потом будет подсоединён кабель нужной длины.
При наличии рефлектора антенна работает лучше. В этом случае нижний конец рамки придётся соединить не только с оплёткой кабеля, но и с рефлектором.
Для этого нужно вкрутить в рефлектор болт длиной 50 мм и стяжкой притянуть к нему разъём F-типа, к которому предварительно припаивается рамка и кабель на расстоянии 43 мм.
Соединить антенну с мобильным телефоном можно с помощью пигтейла – специального провода, который одним концом подсоединяется к кабелю от антенны, а другим – с помощью специального разъёма – к антенному разъёму телефона.
Правда, далеко не у всякого сотового телефона есть антенный разъём, в этом случае нужно прикладывать к задней стенке телефона специальный адаптер, в котором находится специальная антенна, переизлучающая радиоволны.

Специальной настройки такая антенна не требует, придётся только найти оптимальное место её расположения, ориентируясь по качеству сигнала.

Простейший способ увеличить уровень сигнала Вашего сотового телефона за несколько минут. Вам не понадобится абсолютно ничего кроме кусочка провода определенной длины. Этот метод определенно поможет в сложной жизненной ситуации.
Перед доработкой сотового телефона я показываю начальный уровень сигнала.

Сейчас он равен: минус 99 дБ - 7 единиц.
Разбираем смартфон, а именно снимаем заднюю крышку. Под ней прячутся сим-карты, батарея и тп. Нас интересуют антенные разъемы.

Обычно, разъем один для подключения внешней антенны GSM, но иногда их может быть несколько: wi-fi, 4G, 3G. Смотрите подписи к ним. Нас интересует гнездо GSM.

Изготовление простейшей антенны для сотового телефона

Теперь необходимо взять кусочек провода в изоляции, с центральной жилой такого диаметра, которая вставится в центральное гнездо этого разъема. Проводок необходимо оголить с одной стороны для подключения.

Но тут не все так просто: у этого проводка должна быть определенная длина, чтобы он работала максимально эффективно в качестве внешней антенны.
А именно, длина его должна быть 1/4 от длины волны. Длину волны можно вычислить по частоте на которой работает Ваш сотовый.
Большинство телефонов работают в диапазоне, где средняя частота будет 1,9 Ггц. Но бывают и исключения как в моем случае - 0,8 Ггц.
Теперь необходимо вычислить длину волны, для этого можно воспользоваться многочисленными онлайн сервисами в сети.
Итак:

Для частоты 0,8 ГГц - 38 см, теперь делим на 4 и получаем длину проводка антенны - 9,5 см.
А для частоты 1,9 ГГц - 16 см, делим на 4 и получаем - 4 см.

Обрезаем нужную длину провода и вставляем оголенным концом в разъем для антенны.

Его можно согнуть с верху, чтобы он не выступал за пределы корпуса.

Распределим его в районе аккумуляторной батареи.

Антенну удерживаем пальцами, можно закрепить кусочком скотча.

Закрываем заднюю крышку смартфона.

Результат виден сразу. Уровень возрос до минус 85 дБ и составил 14 единиц, что довольно неплохо.

Ну уж если Вы оказались в полностью безвыходной ситуации и не можете рассчитать длину проводка - возьмите любой отрезок.
Всем пока.

Положение было безвыходным. Однообразный строевой сосновый лес колоннадой кружился вокруг меня. Через два часа я опять оказался на том же месте, где был раньше. Заблудился, запаниковал. Сотовая связь не работала. Решил найти место повыше в надежде поймать сигнал сотовой связи. Рванул на просвет и выбежал на полянку с одинокой сосной. На дереве кормушка для птиц и заваренный в пластик листок с текстом: «Чтобы позвонить, положите телефон в домик кнопками вверх. Включите громкую связь или подключите гарнитуру». Далее были расписаны телефоны лесничества, полиции, администрации…

Когда я уже вносил мобильник в домик-кормушку, то заметил, что на телефоне, рядом с символом, обозначающим антенну, вспыхнули ромбики уровня сигнала сотовой связи. Оживший телефон освежил рассудок, и домиком оказалась антенна, защищенная крышей от дождя и снега, а идущий от неё вверх коаксиальный кабель на высоте 5 метров соединялся с другой направленной антенной. Самодельный ретранслятор GSM сигнала, как я сразу не догадался. Ему не нужно никакого источника питания и усилителя, поэтому он называется пассивным. В самом мобильном телефоне нет необходимости искать высокочастотный разъём для подключения внешней антенны, так как его встроенная антенна дополняет конструкцию антенны ретранслятора.

Максимальная дальность связи на этой частоте в условиях прямой видимости, когда холмы, дома и деревья не загораживают трассу между антеннами, достигает 35 километров. Вряд ли я так далеко мог уйти, мелькнула в голове мысль, ведь не напрямую же телефон связан с антенной, наверняка в пассивном ретрансляторе есть потери, и радовала надежда, что от цивилизации я оторван, на какие ни будь 10 км.

- Нашёлся! Тут уже всех на ноги поставили. «Урочище чёрта», оттуда без помощи не выбраться, болота кругом, трясина. Стойте на месте, никуда не ходите, через 1,5 часа Муся приведёт меня туда. Муся - это лошадь моя, она знает, как туда добраться.

У меня было уйма времени, чтобы изучить устройство пассивного ретранслятора.

Стандарт GSM 900.

Антенна должна работать как на приём, так и передачу, поэтому её диапазон составляет от 890 (880) до 960 МГц, где в диапазоне 890 – 915 МГц обеспечивается передача от сотового телефона до базовой станции, а в пределах 935 – 960 МГц идёт передача сигнала от базовой станции до телефона.

Вот конструкция антенны.

фото 1.

Направленная GSM 900 патч-антенна.

Подвесная пластинчатая патч-антенна является аналогом микрополосковой антенны. Её достоинство маленькие габариты и простота в изготовлении.

Это две пластинки и L - вибратор.Элементы антенны могут бытьвыполнены из меди, латуни, алюминия.

Пластина большего размера – рефлектор, он отражает радиоволны. С рефлектором соединяется оплётка коаксиального кабеля. Для удобства соединения коаксиального кабеля, распайки и крепления L -образного вибратора я использовал высокочастотный разъём типа SMA . Если кабель крепить без разъёма, то отверстие сверлить не надо, но необходимо предусмотреть диэлектрическое крепление L -вибратора.

Тонкая пластинка – активный L -образный вибратор, он соединён с центральной жилой коаксиального кабеля. Я распаял его на разъём и использовал дополнительное крепление его по центру с помощью изолятора.

Рис. 2. Эскиз L-вибратора.

Плоская пластина меньшего размера по аналогии с антенной «волновой канал» называется директором, и ни с чем электрически не соединяется, а крепится на диэлектрических опорах - стойках.

Рис. 3. Директор.

Опорные стойки могут быть выполнены из пластика, пенопласта, дерева.

Покупные (заводские) антенны на эту частоту имеют волновое сопротивление 50 Ом, соответственно комплектуются кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Так, для самодельного пассивного ретранслятора тоже целесообразно придерживаться волнового сопротивления 50 Ом, что связано с меньшими потерями по сравнению с 75 Ом-ным стандартом.

Параметры.

В сравнении с усилением четвертьволнового штыря, сделанная антенна обеспечила усиление на 5 дБ больше.

На центральной частоте КСВ = 1,2. По краям диапазона КСВ = 1,5

Антенна в качестве пассивного ретранслятора.

Такую антенну удобно использовать как подставку для мобильного телефона при устройстве пассивного ретранслятора, в котором сотовый телефон с его встроенной антенной будет директором.

Напомню, что ретранслятор состоит из двух антенн, соединённых коаксиальным кабелем. Одна антенна приподнята над землёй и направлена на базовую станцию, а вторая антенна находится в непосредственной близости мобильного телефона. У нижней настольной антенны, директор я сделал из пластика, не меняя высоты его крепления, а на постамент положил телефон.

Когда я проделал такой опыт за городом, то мобильник к одной риске уровня добавил четыре. Вдобавок пришла SMS -ка, что я выехал из домашнего региона. Обычно такие сообщения приходят после 15 км пути от места испытания, которое находится на границе двух областей. В этом случаетелефон уверенно принял сигналы базовой станции из соседнего региона.

В качестве направленной антенны использовалась заводская антенна «Радант 911».

Диапазон частот 890 – 960 МГц, входное сопротивление 50 Ом, ширина диаграммы 45 градусов, вертикальная поляризация, коэффициент усиления 11 dBi . Она была подвешена под крышей беседки, на высоте трёх метров от земли. Двухметровым 50 Ом кабелем соединялась с патч-антенной на столе. В патч-антенне вместо директора на пластиковом постаменте находился мобильный телефон.

В своём опыте с ретранслятором я умышлено предусматриваю дополнительные потери, устанавливая антенну под крышей беседки (1 см дерева, плюс мягкая кровля), чтобы убедиться в работоспособности пассивного ретранслятора.

Что может быть менее разочаровывающим, чем отсутствие стабильного сигнала сотовой связи, когда он так необходим. К счастью, имея под рукой нужные инструменты и материалы, может сделать усилитель сигнала сотовой связи, в том числе и для 3G-устройств, без особых усилий и каких-либо существенных затрат.

Зачем разбивать копилку ради покупки очередного дорогостоящего гаджета, когда приемлемых результатов можно достичь, используя подручные средства? Нужно лишь найти необходимые компоненты и соединить их вместе соответствующим образом. Конечно, если вам нужен гарантированный результат и для вас это действительно имеет первостепенное значение, то в таком случае вам стоит приобрести фирменный усилитель GSM сигнала в специальном магазине или через интернет, например в интернет-магазине MyAmplifiers .

1. Необходимые материалы

Для сборки простого усилителя сигнала понадобится всего шесть недорогих компонентов:

Железная проволока (длиной 35-38 см., не используйте медь)
Двойной соединительный блок для проводов
Коаксиальный кабель (не длиннее 9,75 м.)
Болты и гайки (достаточно длинные для крепления соединительных блоков)
Отрезок пластиковой трубы (15-20 см.)
Кусок пластика

И немного изоленты (она никогда не бывает лишней).

2. Сборка антенны усилителя

Используя плоскогубцы, сначала выпрямите железную проволоку, а затем согните ее на 90 градусов прямо по середине. От центрального сгиба отметьте примерно 9 см. в каждую сторону и сделайте еще два 90-градусных сгиба. В результате, у вас получится ромб. Для еще двух сгибов отметьте еще примерно по 8 см. и загните оставшиеся концы параллельно внутрь ромба. Прикрутите к этим концам соединительный блок для проводов таким образом, чтобы потом через него можно было подключить к ним два провода.

Разрежьте одну сторону трубы вдоль, а прямо напротив разреза просверлите отверстие и с помощью болта и гайки прикрепите к нему соединительный блок для проводов, к которому вы до этого прикрепили антенну.

3. Подключения коаксиального кабеля

Снимите с одного из концов кабеля внешнюю изоляцию, не повредив слой изоляции между внешним и внутренним проводниками. Внешний проводник подключите к одному контакту соединителя, а внутренний к другому, таким образом, чтобы каждый из них стал продолжением концов самой антенны. Присоедините созданную вами антенну к столбу, где висит ваша ТВ-антенна, обернув разрезанную ранее с одной стороны пластиковую трубу вокруг него. Убедитесь, что антенна усилителя направлена в том же направлении, что и телевизионная антенна.

После этого, заведите другой конец кабеля в помещение, очистите его от изоляции, как и в прошлый раз, только теперь вы можете избавиться от внешнего слоя проводника. Далее вырежете кусок пластика необходимой формы и проделайте в нем маленькое отверстие и проденьте в него провод. Теперь вам пригодится изолента для того, чтобы закрепить провод.

4. Протестируйте усилитель

Чтобы протестировать собранный вами усилитель GSM сигнала, просто поднесите пластиковую штуковину, к которой вы подсоединили выведенный кабель, к мобильному, смартфону, планшету или 3G-модему и индикатор сигнала должен мгновенно увеличиться на 2-3 деления.

(материалов не найдено)

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.

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.

К центральной жиле припаян отрезок медного толстого луженого провода (ножка резистора). Толщина его такова, что он плотно заходит в гнездо. Место разделки изолировано термотрубкой.

Штырек вставлен до упора в разъем и скрученная и луженная оплетка кабеля припаяна к «земле» антенного гнезда.

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.

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.

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.

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.

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».

Другой ракурс антенны, видны посадочные места половинок бума, подключение кабеля. Рекомендую познакомиться с , возможно, более удачной конструкцией антенны.

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.

Поворотный узел вышел несколько громоздким, но в отличии от аналогичного узла спутниковой тарелки позволяет ориентировать антенну значительно более точно.

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.

На фото антенна с USB модемом установлена на фронтоне крыши. Углы поворота позволяют ориентировать антенну на вышку сотовой связи в соседней деревне (~5км).

В герметичной коробке рядом с антенной, модем и блок питания модема. В целом вся схема соединений выглядит так.

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.