LTE антенна своими руками

LTE вещь довольно новая, поэтому сперва оценим логически, что в стандарте могло бы быть реализовано, а затем уже перейдем к чтению литературы. Ключевое отличие технологии в том, что удается существенно повысить скорость передачи информации интернет-соединения. При тестовой работе LTE в Бишкеке — если нам не изменяет память — скорость загрузки составила 20 Мбит/с. И то только потому, что лимит был установлен, дабы не перегрузить сеть. Вы удивитесь, но в исходном состоянии (начало 90-х годов ХХ века) LTE даже не считался цифровым. Он определенно не подходил под спецификацию 3G, поэтому сотовые операторы его упорно не признавали. Группа компаний, которой принадлежит честь разработки LTE, немного доработала первый вариант, и тогда Yota стала пытаться покрыть теперь уже новым стандартом сперва Беларусь, а когда это не получилось, то и нашу страну. Может ли быть изготовлена LTE антенна своими руками? Конечно, да!

Стандарт LTE и антенны LTE

Антенна LTE

Мы не будем лезть в дебри LTE, – этого не нужно. Упомянем лишь, что скорость скорее всего повышается за счет методов кодирования информации и способа модуляции. Третьего не дано. То есть поляризация почти наверняка линейная и вертикальная (как и в сотовой связи). Частоты, принятые в LTE, не всегда соблюдаются на практике. Это касается и России. То есть перво-наперво следует выяснить у провайдера волну (номер канала), лишь затем переходить к конструированию LTE антенны. Если кто не знает, то сегодня каждый из сотовых операторов в тех или иных регионах ведет вещание. Например, в Астраханской области раздают LTE на антенны два или три. Понятно, что частоты у всех разные, более того – они еще и меняются по регионам.

Мы доводим до сведения новичков: за частоты у операторов LTE, равно теле и радио компаний всегда идет война. Диапазон не предоставляется просто так, за него нужно платить. Вот почему государству выгодно обилие операторов LTE – каждый из них отстегивает плату. Это не ново, за рации крупные предприятия также вносят в казну немалые суммы. За что именно платят LTE, сказать сложно, мы полагаем, что дело обстоит так:

  • Радиоволны вредны для человека. Это безусловный и доказанный факт. Они не только понижают иммунитет, но вызывают и плохое самочувствие, поднимают температуру тела. Человек может чувствовать себя совершенно больным, а все дело в том, что он подвергся воздействию излучения радиоволн.
  • Следовательно, какая-то организация должна взять на себя контроль, чтобы граждан не облучали. В противном случае население начнет болеть, ничего хорошего от этого не случится. Таким комитетом и является ГРКЧ, читайте на здоровье про него в сети. Как раз эта организация занимается распределением частот.

Поэтому мы полагаем, что взносы, выплачиваемые провайдерами LTE и прочими пользователями радиоканалов, большой прибыли не приносят (пусть извинят нас профессионалы, если мы заблуждаемся). Просто эти деньги окупают труд многих людей, которым нужно платить зарплату, больничные, отпускные… Государство же само по себе большой прибыли от LTE не получает. Мы это говорим к тому, что не нужно удивляться, если не получится поймать всех операторов на одну антенну LTE. Диапазон в общем-то немалый.

Однако мы сегодня покажем, как сделать LTE антенну, которая могла бы ловить всех. Для этого придется, конечно, слегка попотеть. Кроме того, мы рекомендуем настоятельно почитать литературу, а именно книгу Харченко К. П. От 1969 года выпуска про УКВ антенны. Быть может, название там чуть иное, но мы верим, что настырные читатели смогут скачать и прочитать сей труд (выложены и pdf, и djvu версии).

Таким, образом особенности LTE антенн ограничиваются лишь размерами. Причем для GSM они тоже сгодятся. А вот WiFi лежит чуть выше. Еще антенна LTE будет цеплять верхние каналы телевидения, если ее развернуть так, чтобы восьмерка была стоймя (то есть повернуть на 90 градусов).

Как сделать хорошую LTE антенну

Самодельная LTE антенна может быть обыкновенным стержнем. Однако мы предлагаем, сделать нечто более дельное. Знаете, – некоторые относятся к биквадрату немного свысока. И совершенно напрасно. В своей книге Харченко пишет, что при умелом конструировании его изделие способно принимать волны с перекрытием диапазона от 2 до 2,5 раз. Давайте теперь посмотрим, что у нас с LTE на территории России. Вещают многие… вещают на разных частотах, заглянем в Википедию, чтобы не проводить серьезного исследования, и попытаемся определить данные для создания технического задания.

Самодельная антенна LTE

В свое оправдание мы скажем, что каждый сотовый оператор вовсе не стремится помогать конкурентам. Вот, например, LTE антенна КР – 14 – 2050 – JG, чей коэффициент усиления составляет 14 дБ в диапазоне от 1900 до 2200 МГц. При этом КСВ не поднимается выше 2. Ну, и? А теперь загляните в труд Харченко и сравните его биквадрат с магазинной антенной. Все еще думаете, что не нужно ничего собирать своими руками? Да, будут проблемы с подключением, как правило, оборудование не имеет выходов под внешние антенны. Придется курочить модемы, а это отдельный разговор, либо изыскивать иные методики сопряжения оборудования. И что еще у антенны Харченко хорошо, так это то, что согласование проводится относительно просто. А теперь приступим к рассмотрению конструкции.

Мы уже, наверное, в десятый раз на нашем сайте обращаемся к антенне Харченко, но до сих пор — по нашим собственным оценкам — не сумели привести дельного описания, которое можно было бы одновременно назвать простым. Попробуем еще раз…

  1. Представьте себе шахматную доску. Она вся испещрена полями белого и черного цветов. Причем соседними всегда являются противоположные цвета. Так для черной клетки только по диагонали может найтись соседняя черная. Конструкция антенны LTE
  2. Теперь возьмем совсем маленькое поле 2 х 2 клетки. Два поля белых, а два черные. Уберем черные поля. Осталось два квадрата, соприкасающихся одной вершиной друг с другом. Проложим по периметру этой фигуры проволоку.
  3. В центральной части, где квадраты соприкасаются, проволока не должна пересекать саму себя. В этом месте две стороны фигуры сближаются, но не касаются друг друга. Проволока в месте начала спаивается вместе со своим концом.
  4. Всё! Нами получена биквадратная антенна. Питающий кабель подходит в центральной части, где две стороны фигуры максимально сближаются. Само расстояние не критично, обычно его берут равным порядка 1 – 2 мм. И никакого электрического контакта.
  5. Если требуется добавить экран, но он ставится параллельно самому биквадрату на расстоянии 0,175 максимальной длины волны диапазона (минимальная частота). Этим увеличивается усиление, уменьшается уровень помех.

Теперь давайте обсудим, что получилось. Прежде всего, настоящая антенна Харченко состоит из трех контуров. Мы приводим рисунок из оригинального издания 1969 года, надеемся, что автор не будет против такого вопиющего нарушения copyright. Как видите, там же указаны размеры относительно максимальной длины волны (минимальная частота).

Настоящая антенна Харченко

Если верить автору, то коэффициент перекрытия диапазона составит порядка 2 (до 2,5).Нигде в этой области КСВ не будет больше 2. Обратите внимание, что восьмерка стоит вертикально. То есть в данном случае поляризация будет горизонтальной. Это потому, что Харченко предлагал использовать свою конструкцию в телевидении, а мы хотим приспособить ее для связи. Свой биквадрат кладите набок.

Как именно соединять контуры, в точности сказать сложно, а автор не показывает… Из рисунка следует, что верхний наибольший квадрат переходит в нижний наименьший, и наоборот. Средний замыкается сам на себя. На контактных площадках все три контура собираются на шину, которая запитывается кабелем. Так следует из рисунка, а по тексту никаких пояснений. Вместе с читателями обращаемся к поисковику, ибо не любим нерешенных вопросов… Вот что удалось выяснить.

Вопросы конструирования LTE антенны Харченко

По теории, которую в книге не так-то просто найти, диаметр проволоки рамки должен составлять 0,016 – 0,02 максимальной длины волны. Для частот телевидения времен СССР это составило бы:

  1. На 1 – 5 (49 – 100 МГц) канале 120 – 100 мм.
  2. На 6 – 12 (174 – 230 МГц) канале 34 – 27 мм.


Понятно, что провод такого диаметра найти сложно, поэтому было предложено заменить круглый проводник плоским. При этом значительно увеличилась парусность антенны, что нельзя назвать положительным фактором, кроме того процесс изготовления усложнился, вес увеличился, а материалы стало сложно достать. Вот для этого и применяются три контура. Хорошая новость в том, что мы будем работать с частотами от 750 МГц и выше, а проволоку диаметром порядка 6 мм сможет достать почти каждый. Вторая хорошая новость в том, что мы нашли, как именно ведется монтаж. Кто не поленился переснять из книги рисунки и привел описание процесс на сайте http://chegdomyn.narod.ru/meny/radio/ant-xarchenko.html. Это бесплатный домен, поэтому 99%, что информация раздобыта каким-то энтузиастом.

Мы не стали переснимать рисунки, просто скажем, что по бокам монтажной платы укладываются две полукруглые пластины, на которые паяется проволока. Кроме того по углам (всего 6 штук выходит) рамки перемыкаются металлическими полосами. Кстати, насчет траекторий мы оказались правы. Делайте по рисунку и не ошибетесь. Изолировать в местах пересечения провода не принято, а антенный канатик вовсе в этом не нуждается.

Вот нами и сделана антенна для LTE своими руками. Как ее согласовать, мы писали в специальном обзоре, который так и называется Антенна Харченко своими руками.