О сайте

Всем доброго времени суток! Я, Вячеслав Юрьевич, или просто В.Ю. приглашаю Вас в свой блог. Почему блог так называется? Я дедушка и, как все деды, люблю поговорить о былом и поучить молодёжь. Читайте мои посты с советами обо всём, а особенно о здоровье.
До новых встреч!

вторник, 8 июля 2014 г.

Самодельный пассивный ретранслятор мобильного телефона и интернета.


 Терпеть не могу ловить рыбу, ибо жалко потерянного времени. Но, тем не менее, я всю неделю готовился к рыбалке. Была поставлена задача ловли  мобильного интернета и дополнительных рисок уровня принимаемого сигнала на экране сотового телефона или смартфона, причём поймать надо в полевых условиях без активных усилителей и батареек. Это можно сделать с помощью пассивного ретранслятора. 
 Такое, наверно,  уже было, что для того, чтобы  чего-нибудь посмотреть в интернете или позвонить по сотовому телефону, чуть ли не на крышу приходилось забираться или наполовину свешиваться из окна, ловя риску на экране сотового телефона или набив SМS-ку подкидывать телефон вверх, или поднимать вместе с флагом на флагштоке.

Пассивный ретранслятор на 900 МГц.
 Попробуйте для начала сделать простейший пассивный ретранслятор 3G сигнала или сотового телефона.  Две простые направленные антенны из проволочек, коаксиальный кабель, соединяющий их, вот и вся конструкция. С помощью такого простого мобильного устройства, не требующего питания,  можно обеспечить связь в подвале, в металлическом ангаре или гараже, в обесточенном бомбоубежище или в другом месте, куда сигнал сотовой связи не доходит.
  Размер самих антенн будет соответствовать выбранной частоте связи:  для сотового телефона частоты 900 МГц и 1,8 ГГц, для мобильного интернета около 2 ГГц. Для эксперимента я сделал антенну на 900 МГц, но на практике она оказалась также работоспособной  от 1,8 до 2 ГГц. Последующие измерения самодельной антенны показали, что диапазон её отличного согласования практически дотянул до 2,080 ГГц, а иначе я бы не принял сигнал 3G интернета.
 Если кто уже собирал «простую антенну для приёма эфирного цифрового телевидения» из двух проволочных колец, легко справится с поставленной задачей. Всё делается аналогичным образом.

Диаметр оправки (рюмки) 4,3 см. Частота 1,9 -  2,2 ГГц.
Определяем длину волны  в метрах  L м = 300 / 900 МГц = 0,33 м
                               Диаметр витка (кольца) провода  D = L / 3,14 = 0,33 / 3,14 = 0,106 (м)
                                         Расстояние между кольцами S = L / 4 = 0,33 / 4 = 0.08 (м)
Соответственно с ростом частоты - рамки  будут уменьшаться в размерах, потери в коаксиальном кабеле будут увеличиваться. Так же рассчитываться будут антенны на других частотах.
 Как это работает. Одна направленная антенна, вынесенная из поглощающей железобетонной стены или приподнятая над металлической крышей загородного дома, или просто приподнятая над землёй - ориентируется на базовую станцию. Вторая антенна, будь это подвал, помещение загородного дома – должна быть направлена на мобильный телефон или смартфон или находиться рядом с ними.
  Так как антенна направленная, то она обладает усилением, в конкретном случае равным 5 дБ. Часть этого усиления потеряется в кабеле.  В кабеле РК 75 – 3. 7-35, длиной 6 метров на частоте 900 МГц у меня потерялось, как потом выяснилось 3 дБ, что, учитывая погрешность, совпадает с техническими характеристиками применяемого  фидера.  Эффективность антенны в свободном пространстве  с ростом высоты лучше. В ней больше наводится напряженность поля и улучшается прямая видимость с базовой станцией, обеспечивая устойчивую связь, так как дома и деревья уже не являются препятствием для радиоволн.
 При необходимости использования нескольких частот потребуется несколько ретрансляторов с разным диаметром колец. Здесь, как и при ловле рыбы, нужна всякая наживка, поэтому я и подготавливал снасти как заядлый рыболов, загибая проволочки, словно крючки на разный диаметр. Всё будет зависеть от условий. Посмотрим, что удастся поймать.

Место испытания.
Ориентировка колец.
  Осталось только попробовать. Вот и место ловли, старая беседка. Удилище из чудом сохранившейся  укороченной антенной мачты, которая спасла меня, когда я летел с крыши, а поэтому на дерево я точно не полезу, в моём возрасте кости плохо срастаются. Шест удлинил пластмассовыми трубками, в которых обычно прокладывают слаботочные провода. В ход пошёл даже деревянный штапик, ведь сама антенна весит мало. Поворачивая удочку, ориентирую кольца в сторону ближайшего городка, временно превращаясь в охотника на лис.  Рядом с кольцами антенны, которая внизу, кладу мобильный телефон.

Полная шкала в антенне.
Две риски без ретранслятора.
 С помощью ретранслятора  мобильник добавил три риски на дисплее, обеспечив 100-процентную связь, с ближайшей цивилизацией (базовой станцией), находящейся в 6-ти километрах за лесным массивом. Для любителей долго болтать по сотовому телефону  за городом, такое устройство просто необходимо. Как правило, вдали от базовых станций телефон отдаёт полную мощность, что вредно для здоровья. Правильный телефон, (имеется в виду маленькое значение SAR - санитарной нормы), имея хорошую связь с базовой станцией, будет отдавать в антенну меньшую мощность, а это значит, что организм  меньше облучатся полем СВЧ. Но об этом я уже говорил в статье
                                 «защити себя от облучения сотового телефона".
 К вечеру желающих проверить свои мобильники и смартфоны становится всё больше. Вот ожил планшетник, медленно загружаясь, показывая отдельные картинки телевизионных программ. Смартфон стал перелистывать  странички ДЕД КЛУБА ….  От ретранслятора отошли на несколько метров, но странички интернета продолжают перелистываться.

Можно листать страницы.
Всё работает.
 - А может это розыгрыш, возможно 3G  уже везде работает?
Я,  обидевшись, заваливаю свою удочку на землю. По недовольным лицам видно, что всё зависло, чёрточки и символы слетели с дисплеев.
 Терпеть не могу рыбалку, столько свободного времени пропадает  зря!
 Правда, не видел ещё рыбака, который бы не вернулся на старое место, чтобы попробовать другую наживку.  Опробован только диаметр кружки (900 МГц), впереди ещё диаметр рюмок (2  -2,2 ГГц).  Ну а завершит  улов приманка на спиральную антенну, заранее предвижу, что тяжелая конструкция получится, но для стационара то, что надо.
 Да, кстати про поляризацию. В спешке, а может по рассеянности я совсем забыл про неё и уже когда рассматривал фотографии – вспомнил. Базовые мобильные станции сотовой связи имеют антенны с вертикальной поляризацией, а поэтому снасть на удочке необходимо было повернуть на 90 градусов, таким образом, чтобы разрез колец был не внизу, а сбоку, что соответствовало аналогичной поляризации. Тем не менее, радио сигнал удалось поймать даже с горизонтальной поляризацией колец на мачте, несмотря на минимальные потери в 6 дБ из-за несовпадений, опыт удался. А с другой стороны в лесу свои законы и прохождение сигнала с горизонтальной поляризацией в нём лучше.

P. S.
 Прошло два года. Этим летом, в 2016 году, я готовился к приезду внуков на отдых от родителей или наоборот, и решил провести цифровое телевидение в беседку, мультики смотреть, да и чтобы  самому отдышаться. Чтобы антенна не бросалась в глаза, сплёл её из проволочек и назвал антенной невидимкой. Получилось четыре кольца, которые при приёме цифрового телевидения проявили себя лучше, чем двух кольцевая конструкция. Подробно об этой конструкции я написал в статье  "Антенна невидимка - фазированная восьмёрка для эфирного цифрового телевидения".
Четыре круга лучше двух. Размеры всех окружностей одинаковые. Все размеры такие же, как и в предыдущем опыте. Только длина соединительного коаксиального кабеля (РК75) на этот раз была всего 3 метра.
 Аналогичные две антенны сплёл для пассивного ретранслятора  мобильной связи на диапазон 900 МГц, так, на всякий случай, вдруг кому интернет понадобится. На сегодня пока нет в нашей низине интернета. Появляется значок «Н», но на загрузку годы уходят. Двойную восьмёрку, положив плашмя, приподнял до уровня крыши беседки, и стала она невидимой в кроне дикой яблони.  Благодаря такой конструкции, мобильный телефон к двум рискам уровня добавил две. На этом, казалось, эксперимент закончился, но минута триумфа всё же была, когда молодым родителям срочно понадобился интернет. Не подвёл ретранслятор, поймал оператора Мегафона, довольно быстро загрузил нужную информацию. На тот момент я чувствовал себя волшебником, который с помощью проволочной рамки открывает новый родник.

Продолжение. Самодельная антенна на диапазон  1,8 - 2,4 ГГц.

                                                                                            Место испытания.
                                                            Владимирская область, в 3-х км от Подмосковья.
                                                                                                         Пойма речки Дубёнки.

Картинки к комментариям.

Журнал "Радио" 02.1977.
 Антенная система с усилением 22 дБ.

18 комментариев:

  1. Анонимный30 июля 2014 г., 6:44

    Спасибо отличная статья.

    ОтветитьУдалить
  2. И от меня спасибо! Полностью согласен, отличная статья.

    ОтветитьУдалить
  3. Ретранслятор построен на частоту 900, а встатье пишет что ловил 3g частоты которого 1900-2100. Чудеса электричества или литературный ляп?

    ОтветитьУдалить
  4. И не то и не другое, хотя первое теплее.
    Размер антенны соизмерим с длиной волны (1, 1/2, 1/4), а это означает, что один и тот же кусок провода будет иметь согласование и усиление в диапазоне кратных частот, а с ростом частоты рабочий диапазон антенны больше.
    Для примера, в мобильном телефоне одна антенна, а сам телефон рассчитан на две частоты, 900 и 1800 МГц.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. «Гармоники антенны».
      «Антенна, как известно, является открытым колебательным контуром, обладающим собственным частотой колебаний. Однако, в отличие от замкнутого колебательного контура, антенна способна также возбуждаться колебаниями, отличающимися от собственной частоты антенны в целое число раз. Эти частоты, на которые антенна является настроенной в резонанс одновременно с основной её частотой, носят обычно название «гармоник антенны». Благодаря гармонике с одной и той же антенной, без её перестройки, можно передавать колебания, отличающиеся по частоте в два или в три раза, то есть работать на основной частоте антенны или же на второй, третьей или другой гармонике». Журнал «РАДИОФРОНТ» 1939 г. 01 стр.22.

      Удалить
  5. Уважаемый В.Ю., спасибо за понятные и подробные статьи. Обязательно испробую эту штуку в одном местечке Краснодарского края. На крыше, если телефон не трогать руками сигнал три, а то и четыре палочки. Внутри дома (саман) сигнала нет. Только вопрос, не лучше ли внутри использовать ненаправленную антенну, чтобы по небольшой комнате можно было перемещаться? И вообще, на каком удалении от антенны возможно наличие сигнала? В идеале хочется, чтобы в любом месте небольшой комнаты (примерно три на три метра) можно было по телефону поговорить.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте, Трофим. Осталось только попробовать. Думаю, что можно в комнате использовать ненаправленную антенну (например, антенна из одного кольца, плоскостью лежащая на столе) . На «рыбалке» странички интернета перелистывались с расстояния 3-х метров. Бывалые поступали проще, обматывали обычным проводом телефон, а его другой конец забрасывали на яблоню.

      Удалить
  6. Полностью солидарен с автором по мнению о рыбалке ) ну и сам занимаюсь "ловлей" сигнала на даче ) Ради теста купил усилитель 3 и 4G РЭМО коннект, попробовал и вернул, т.к. усиление было равно нулю, а с помощью обычной литровой банки пива с модемом внутри сигнал был усилен на 9 Дб. За статью спасибо.

    ОтветитьУдалить
  7. Добрый день. А возможно ли использование в Вашей конструкции вместо одной из антенн покупную пассивную с усилением около 16 дБ на ту же частоту? Собрал, с использованием антенны L030.15 с одной стороны и сдвоенной петлевой с другой, опробовал, эффект конечно был, но я ожидал большего. получить средненький сигнал при изначально отсутствующем получалось неплохо (7-9 dbm добавляло в среднем, а иногда и до 12-14, с -105 до -91 ), а вот из среднего сделать очень хороший - как то не очень..., порой казалось, что с ретранслятором еще хуже. Может эти разнотипные антенны не были согласованы между собой? Да, и кабель взял 50-и омный, а не 75, как у Вас. Могло повлиять?

    ОтветитьУдалить
  8. Здравствуйте.
    Почему бы не попробовать. Можно использовать покупные антенны.
    У антенны L030.15 нереально высокий коэффициент усиления. Чисто коммерческий подход заявлять значения усиления в дБи, поскольку это значение больше, чем выраженное в дБ. Я бы оценил эту антенну в 9 дБ. Практика использования подобного типа антенн показала, что они хорошо работают только в условиях прямой видимости. Так, если на пути антенны лес, холмистая местность или плохие погодные условия все её характеристики сводятся на нет. Не забудьте про затухание в кабеле. На частотах 900 МГц потери усиления на каждые 10 метров коаксиального кабеля, например RG58C/U, составляют примерно 6 дБ. Правильнее будет использовать кабель с волновым сопротивлением аналогичным заявленному сопротивлению антенны.
    Многого от пассивного ретранслятора ожидать не приходится, это же не вечный двигатель.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Уж очень меня воодушевило улучшение связи до 3-х метров от антенны, как получилось у Ваc, вот и захотел еще более усилить эффект применяя покупную антенну с бОльшим усилением (заявленные характеристики: "антенна GSM 900 Locus L 030.15 - антенна диапазона 824 - 960 МГц с усилением 16 дБ", пишут именно дБ, а не дБи или dBi, а так кто их знает, как на самом деле). Вот и возник вопрос про согласование антенна-кабель-антенна. Волновое сопротивление Локуса 50 Ом, а петлевой антенны около 75, насколько я понял... Я применял 50 Омный кабель. Может с 75 будет лучше?
      Может попробую воспроизвести оригинальную Вашу конструкцию с двумя одинаковыми петлевыми антеннами и качественным кабелем на 75 Ом, может так правильнее будет. А если не пойдет, то будем думать про недорогой GSM/3G репитер...

      Удалить
  9. Здравствуйте Вячеслав Юрьевич!!! Чудесная статья! Респект!!! Но не пойму я, телефон Нокиа, как на фотке, необходимо держать возле уха во время разговора вместе с кольцами антенны? Хотелось бы услышать Ваш совет и вообще увидеть схемку всего этого "оборудования" : )). Спасибо. С ув. Петрович.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. У телефона есть кнопка громкой связи, а ещё я рекомендую пользоваться выносной гарнитурой. Мои первые статьи посвящены здоровью. В этих статьях я не советую антенну передатчика (телефона) прикладывать к голове, плотно прижав ладожской.

      Удалить
  10. Здравствуйте Вячеслав Юрьевич!!! Чудесная статья! Респект!!! А нельзя ли фотографию получше?
    И еще. Встречал в одной похожей статье, что антенну выгибают из чего угодно, только не из меди.
    Куды крестьянину податься? Может, речь про скин-эффект?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Здравствуйте. Из чего «выгибают антенну»? Наверно заметили, что антенна не стационарная, а сделана из силового провода от электропроводки и сам пост предлагает, как в полевых условиях осуществить радиосвязь, используя подручные материалы. Да медь дороже алюминия и на воздухе окисляется, а поэтому требует дополнительного защитного покрытия, однако вполне пригодна для проведения опытов. Кстати электропроводка из алюминия практически уже не используется из-за потерь, а пайка алюминия связана с применением активных флюсов, что не приемлемо для изготовления антенн. По поводу скин-эффекта. Радиоволны распространяются по поверхности материала, поэтому поверхность материала должна обладать лучшей проводимостью (у меди она лучше, чем у алюминия). Сама поверхность не должна иметь шероховатость, то есть должна быть зеркально гладкой, правда это больше относится к более высоким частотам. Кстати со временем поверхность алюминия под воздействием внешних условий превращается в кашу. Тем не менее, для самодельных антенн я рекомендую применять металлопласт. Это высококачественный алюминий, защищённый пластиком.
      По поводу фотографий. Сомневаюсь, что могу в ближайшее время чего-нибудь найти. Прошло 2,5 года после написания этого поста с активными ссылками, которые возвращают к предыдущим и последующим постам с дополнительными фотографиями аналогичных антенн.

      Удалить
    2. Алюминиий можно паять без активных флюсов. На место пайки можно нанести силиконовую смазку или касторку. Под слоем вещества зачистить ножом и нанести припой (залудить).
      Алюминиевый провод привлекателен своей ценой, что небезынтересно, когда что-то не пошло, но затраты были не велики.
      Скин слой на частотах в 900 МГц надо подсчитать. Не так он и тонок.
      Я проконсультировался со связистом, тот сказал, что в условиях застройки многоквартирными домами часто имеет место не затухание от расстояния, а интерференция радиоволн, из-за которой возникают зоны, где отраженный волны гасят основную.

      Удалить
  11. Спасибо за хорошие советы, действительно работают. Но если же проблемы с сигналом возникают в квартире, на даче и т.д., то лучше на мой взгляд купить репитер сигнала. Я лично брал на http://www.spektr-tv.ru. Специалисты этой компании сами выберут нужное устройство и установят. Цены нормальные.

    ОтветитьУдалить
  12. Тем, кому вариант изготовления подобных конструкций не по душе, могу посоветовать компанию, которая предоставляет услугу установки репитеров GSM и интернет сигнала - http://www.spektr-tv.ru. На этом же сайте можно выбрать репитер и дополнительное оборудование.

    ОтветитьУдалить