Привет всем жителям Хабра!
Суть данной статьи — показать еще один вариант ловли волны ?/M в относительной глубинке для нужд доступа в Интернет.
Если где-то уже мелькала именно такая конструкция, пожалуйста, дайте ссылку, будет интересно сравнить и пообщаться.
Материал изложу в повествовательной форме, надеюсь никого не буду сильно мучить этим, всякими терминами, если кто не знает, а остальные подробности можно смело опустить, сути это не изменит. пост очень.
Постановка задачи
Интернет – вещь полезная и нужная, думаю, с этим сложно поспорить.И если в городе проблем с интернетом нет, то в деревне, куда мне часто приходится ездить по семейным обстоятельствам, есть определенные проблемы.
Есть частный деревянный дом а-ля «хижина» (локация: РБ), в моем районе доступ из интернета предоставляют 3 оператора, но максимум только по технологии EDGE. Две ближайшие базовые станции (БС) находятся примерно в 3,5 и 7 км.
Между домом и БС есть лес, но не близко.
EDGE было бы достаточно, но нагрузка на эти станции со стороны других соседних деревень, судя по скорости, такая, что можно «прятаться в картошке».
Вариант покупки готового решения был исключен сразу из соображений спортивного интереса.
Вдохновившись успешным опытом ребят на одном из форумов, где они использовали спутниковую антенну (она же «антенна с офсетным зеркалом») и сам 3G-модем в фокусе, я решил смоделировать и скрутить нечто подобное.
Скажу сразу, антенну с модемом я хотел выкинуть на чердак, чтобы не портить внешний вид дома (об этом ниже).
Шоппинг, моделирование, замеры
Первое, что я сделал, это поискал зеркало побольше.Я согласился с жабой на украинское зеркало «Харьков» диаметром около 85 см, потому что на те, что я видел больше 1 м, ценник уже как-то нелинейно растёт. Воспользовавшись картой зоны покрытия операторов, я обнаружил, что ближайшая точка с 3G находится примерно в 21 км.
Местность до БС не горная, но опять же много леса.
Первый опыт был зимой.
Кронштейна не было, поэтому я постарался расположить антенну как мог.
Я предварительно поставил предполагаемую БС с 3G, но как ни крутил само зеркало и не ориентировал модем в зоне фокусировки, не получилось, извините.
Хотя ширина луча (попросту говоря, «ширина луча») на частоте 2,1 ГГц довольно широкая, это не цифровое спутниковое телевидение в Ku-диапазоне, где пытаются «попасть» в этот спутник.
Причины заключаются в следующем.
Диаграмма диаграммы в модеме рассчитана максимально изотропной, поэтому часть мощности уходит не в зеркало, а в противоположную сторону, а сама антенна на плате модема по своей способности ловить что-то слабое оставляет много как бы то ни было, это логично.
БС и антенна разделены деревянной панелью крыши, которая также обеспечивает определенное затухание.
Мне даже попадалась интересная литература по этой теме, в основном на тему сушки древесины.
Довольно занимательно, но с кучей формул из электродинамики, характеризующих диэлектрические свойства «деревяшек».
Что полезно, прежде всего, так это то, что коэффициент затухания зависит от ориентации волокон в плате относительно поляризации волны.
Я об этом раньше не подумал, хотя это тоже логично.
Но и тут не повезло: платы в щите все расположены вертикально – затухание максимальное.
В общем желание повозиться было, но не было возможности (на чердаке с ноутом на аккумуляторе долго не просидишь) и здоровья нет (температура -> как на улице => руки мерзнут) .
Немного расстроившись, я решил действовать по классической схеме: самодельный источник питания - в фокусе зеркала коаксиальный кабель от модема к источнику питания.
По поводу облучателя были мысли, что взять: какой-нибудь прямоугольный волновод, или круглый.
Я остановился на обычной консервной банке.
На западе его называют «Кантенна».
Ничего оригинального, в интернете достаточно опыта по этому чуду.
Я пробовал, как некоторые, просто засунуть модем в старую банку в том месте, где обычно размещается щуп в волноводе, и облучить таким образом зеркало, но это тоже не увенчалось успехом.
В итоге, определив диаметр банки с условием, что на ее частоте (~2,1 ГГц) распространяется одна мода в круглом волноводе, я пошел с линейкой (!) в магазин покупать банку.
До этого мне еще пришлось немного покопаться в Интернете, чтобы узнать, на каких частотах у нас развернут UMTS. Наконец-то я нашла ту, которая мне была нужна, диаметром 10 см.
Купил два, за что получил словесную критику от родственников, хотя покупал вроде как для себя.
Кофе был не из дешевых.
Кроме того, мне пришлось купить разъем SMA под гайку, чтобы можно было отключить банку от модема.
Я смоделировал на компьютере антенную систему и облучатель отдельно и пошел разрезать банку.
Вот тут с размерами нужно быть очень осторожным: характеристики чувствительны к ошибкам.
На рисунке ниже представлена модель банки, в которой находится случайная медная трубка (толстый цилиндр, сужающийся к низу), запаянная на клемму разъема SMA. 
Именно это и произошло с симуляцией (CST).
Усиление по результатам моделирования: 22 дБи.
Ниже показан общий вид всей знакомой многим офсетной антенны + 3D диаграмма.
Характеристики самой антенны не мерялись, только КСВ на разъеме SMA непосредственно на банке.
На графике представлены кривые S11 (коэффициент отражения в дБ).
Зеленая кривая — эксперимент (теоретически ее можно использовать и на частотах 3,4, 4,5, 5,5 ГГц ;-) ).
Я был приятно удивлён, что это совпало довольно точно.
По мне так КСВ хорош: вся мощность из отверстия антенны уходит в кабель (и наоборот).
Но тут началось самое печальное.
Сначала я хотел использовать купленный когда-то в магазине Huawei E303, припаяв его напрямую кабелем, потому что.
модем без внешнего разъема.
Обнаружив на плате довольно маленький разъем (скорее всего, U.FL), я попытался припаять на его место конец кабеля RG174, потому что.
Разъем кабеля в наших розничных магазинах я даже не пробовал.
Идея была, прямо скажем, идиотской — опыта у меня было мало, хотя паяльной станцией я пользовался.
ВЧ тракт модема прикрылся - он стал этаким переходником USB-microSD. На фото он еще цел (фото для справки, если кому интересно, искал в интернете Е303, но не нашел).
Так ему: сколько я с ним мучился с переходом в режим модема, а не сетевой карты, чтобы увидеть уровень сигнала в цифрах (дошло даже до использования линукса).
Ну как-то цифры получились.
Через некоторое время добрые люди подарили Huawei e173 с разъемом, но со сломанным USB-штекером.
Обрадовавшись тому, что я теперь отпаял разъем от старого и впаял его в новый, обнаруживаю, что контактная площадка на плате на сигнальной паре оторвана, и под микроскопом мне удалось увидеть только точку переходной перемычки.
"Удачливый.
" Но мир, опять же, не без добрых людей: припаяли к этой перемычке «волосы» МГТФ (на удивление припой приклеился) и припаяли разъем.
Модем начал работать.
Штаны были полны счастья.
Теперь нам понадобился разъем CRC-9. После поездки на радиорынок в Минске единственное, что я нашел, это кабель «CRC-9 — FME» (тот же, что на фото ниже).
Пришлось припаять FME к SMA. 
Тестирование
Наконец летом пришло время проверить, что получилось.В саду, под яблонями.
Слева на фото сине-красная банка из-под кофе, с приклеенным к ней модемом и вышеупомянутым кабелем от разъема на модеме к разъему на банке.
Фотография справа с другого ракурса.
За холмом сплошной лес.
Поворачивая антенну, я обнаружил две точки.
В одном сигнал хуже (результат программы МДМА), на уровне -103 дБм (лес ближе, или канал хуже, или антенны БС слабее светят в мою сторону, я так и не понял) , во втором лучше -93 дБм.
Обратите внимание, что это все с уровня земли! На втором фото показано направление ко второй БС (расстояние чуть больше 20 км, по данным нетмониторов, за что им отдельное спасибо).
 |
 |
Кстати, очень забавно разговаривать по скайпу в режиме видео, сидя под яблоней.
Остается только сложить все это на чердаке.
Но осталось решить еще одну проблему.
Проводить 220В на чердак, чтобы поставить роутер для питания модема, не хотелось.
Так как длинные USB-кабели стоят недешево (мне нужно было > 7 м), пришлось паять USB-удлинитель по витой паре (довелось купить SSTP 6 cat, я был ужасно рад, для большей надежности использовал именно его, хотя это тоже не дешево).
В Интернете полно информации о том, как сделать USB-удлинитель из витой пары.
Просверлив дыру в потолке, я спустил кабель в дом.
Ну, всё, что позволяет ваша фантазия, хоть Wi-Fi. Сигнал на чердаке колеблется от -87дБм до -93дБм.
Но это не критично.
Слева — тест скорости на чердаке всей системы.
А справа - то, что модем самостоятельно обеспечивал на чердаке из соседней БС (2G) (даже аська тормозила).
 |
 |
Сверху находится еще одна антенна – ДМВ (DVB-T).
Часть фотографии, где находится окно, — это щит, о котором говорилось выше.
А фото банки чуть ближе.
Кто-нибудь когда-нибудь получал Нобелевскую премию за скотч или нет?! Если нет, то это ужасный бардак! 
Надеюсь, информация окажется кому-то полезной для размышления и приблизит цивилизацию к вашему богом забытому уголку.
Прошу конструктивной критики в адрес студии.
Если у вас есть вопросы, я буду рад ответить.
Теги: #стандарты связи #3G #umts #параболическая антенна #офсетная антенна #кантенна
-
Хабролинч
19 Oct, 24 -
Ностальгия
19 Oct, 24
