Иногда мне приходится выезжать далеко за город и оставаться там несколько дней. Да тут вот и окончательно переезжать поближе к природе задумал к осени. Интернета не то чтобы хочется, он просто необходим для работы. Покрытие сетью 3G в отдалённых районах нашей области постепенно улучшается, но до идеала всё ещё как до Китая очень далеко. Встроенные антенны USB-«свистков» работают категорически неудовлетворительно. Потому я начал по привычке «колхозить»…
Так как контакты точки подключения расположены очень близко, популярный кабель вроде РК-50 или RG-58, конечно же, не подойдёт. Я лично выкусил кусочек такого кабеля из списанного в утиль нерабочего ноутбука — там он соединял модуль Wi-Fi с антенной. Его диаметр не превышает 2мм, что отлично подходит для таких манипуляций с модемом.
Вот что получилось у меня (фото на фоне рефлектора описываемой далее антенны):
В дополнение ко всему прочему модем был «разлочен», чтобы имелась возможность протестировать различных операторов.
Антенна Харченко достаточно широкополосна, но при этом группы частот передачи «от МТ к БС» (1885..2025 МГц) и «от БС к МТ» (2110..2200 МГц) в стандарте UMTS разнесены достаточно далеко. Как я уже упоминал в комментариях к предыдущей статье, у БС практически всегда хватит мощности «докричаться» до мобильного терминала, но у мобильного терминала (МТ) мощности маловато (особенно у USB-«свистка»). Можно, конечно, изготовить антенну, оптимально работающую в группе частот передачи «от МТ к БС», и довольствоваться средней паршивости приёмом, но мне захотелось выжать из этой технологии максимум.
Я узнал, что антенну Харченко можно сделать ещё более широкополосной, включив несколько вибраторов антенны параллельно в одной плоскости в точке «запитки». Однако рассчитанные размеры этих вибраторов для частотных групп UMTS в части «короткого плеча» различались менее чем на полмиллиметра при требуемой ширине проводника 0.8-0.9мм. То есть разнести «короткие плечи» при сохранении плоскости вибратора мне не представлялось возможным.
И я решил: сделаю «не по правилам» и посмотрю, что получится. Отсюда и некоторая небрежность при изготовлении первых вариантов антенны: я просто не верил, что это «взлетит».
Первый начерченный на бумаге вариант вибратора выглядел так:
Для «малого» контура центральная частота была выбрана равной 2145 МГц, для «большого» — 2010 МГц.
Данные расчётов
Использовался этот онлайн-калькулятор
Антенна Харченко (зигзагообразная)
— Центральная частота f: 2010 МГц
Волновое сопротивление антенны ρ: 50 Ом
Полоса пропускания при КСВ < 1.5: 126 МГц
Полоса пропускания при КСВ < 2: 234 МГц
— Длина волны λ: 149.25 мм
Размер L1 (внешняя сторона квадрата): 38.5 мм
Размер L2 (внутренняя сторона квадрата): 34.3 мм
Размер L3 (длина вибратора): 125 мм
Размер L4 (промежуток в месте подключения): 7.7 мм
Размер B (ширина рефлектора): 85 мм
Размер H (длина рефлектора): 146 мм
Диаметр проволоки: 0.9 мм
Общая длина проволоки: 303 мм
Расстояние вибратор-рефлектор D: 23.1 мм
Крайний угол ромба α: 65°
Антенна Харченко (зигзагообразная)
— Центральная частота f: 2145 МГц
Волновое сопротивление антенны ρ: 50 Ом
Полоса пропускания при КСВ < 1.5: 134 МГц
Полоса пропускания при КСВ < 2: 250 МГц
— Длина волны λ: 139.86 мм
Размер L1 (внешняя сторона квадрата): 36.1 мм
Размер L2 (внутренняя сторона квадрата): 32.1 мм
Размер L3 (длина вибратора): 117.2 мм
Размер L4 (промежуток в месте подключения): 7.2 мм
Размер B (ширина рефлектора): 80 мм
Размер H (длина рефлектора): 137 мм
Диаметр проволоки: 0.8 мм
Общая длина проволоки: 283 мм
Расстояние вибратор-рефлектор D: 21.7 мм
Крайний угол ромба α: 65°
Вибратор было решено изготовить из имевшегося в наличии фольгированного стеклотекстолита с последующим обильным лужением.
Построение контуров вибратора антенны было повторено на текстолите:
Впрочем, я тоже давненько не работал стеклянным рейсфедером, потому опущу промежуточные стадии:
Вообще, конечно, делать это можно хоть знаменитым фломастером Edding 404 при наличии сноровки, но мне почему-то захотелось вот так, по старинке, тёплым ламповым цапонлаком.
Впервые попробовал метод травления меди в растворе состава «Лимонная кислота+Поваренная соль+Перекись водорода». Сначала были сложности, связанные с некачественным (отсыревшим) гидроперитом. В чём было дело, я понял, бросив в раствор пару таблеток из новой пачки (отсыревшие таблетки гидроперита распухшие, рассыпавшиеся, зернистые — толку от них нет; кошерные таблетки плотные, имеют чёткие формы и не рассыпаются в руках). Травится медь и в самом деле быстро, аккуратно и экстремально дёшево.
Задумался теперь, куда девать несколько килограммов хлорного железа, купленного некогда «про запас»…
Готовый вибратор после лужения:
Припаиваю. Да-да, ножки — из мягкого пенопласта. Повторяю: я не верил, что это «взлетит» и оставлял пространство для манёвров в виде «регулируемого» расстояния между вибратором и рефлектором.
В сборе. USB-разъём приляпан двусторонним скотчем к рефлектору. Рефлектор вставлен в прорезь половины пластиковой бутылки — чтоб стояло без рук.
Когда я включил модем в USB-порт, с ожидаемым прискорбием увидел «два зелёных свистка» (владельцы подобных девайсов поймут). Всё, думаю, модем капут («kaput» — «испорчен», «сломан» на немецком). Но на всякий случай запустил minicom и ввёл «AT+CSQ» (должно показать RSSI в попугаях). Ожидал нулей. Но модем ответил: «+CME ERROR: 13». Загуглил. Проблема оказалась в SIM-карте, была устранена и модем бодро замигал синеньким.
Параметры максимума приятно порадовали: со стандартной антенной модем больше 83% не показывал.
Speedtest неоднозначен, но это, судя по всему, проблема не радиоканала (тесты повторялись неоднократно, у каждого тест-сервера были свои «тараканы»):
(хорошая скорость, плохой пинг)
(не очень скорость, хороший пинг)
Ну хорошо, это город. На гвоздь ловить можно, как говорили когда-то. Я направлял эту антенну в пол и даже так ловил какие-то отголоски сигнала.
Но вот настало время выехать за город. Нахожусь в деревянном срубе с металлической крышей. Телефоны ловят так себе, интернет — на скоростях GPRS. Ловлю ближайшую БС.
Казалось бы, негусто. Но интернет есть, и он UMTS (да и попробовал бы он быть иным с такой-то антенной!) Попробуем-ка Speedtest…
Вот так! Практически мегабит!
На этом этапе я понял: антенна в данной конфигурации работает. Можно приступать к защите от механических воздействий, грязи и влаги.
Сначала я хотел поместить антенну в специализированный ящик для внешней электропроводки. Однако товарищ harmboy подсказал мне гораздо более простое, дешёвое и долговечное решение: полиэтиленовый контейнер для СВЧ-печи. И правда, полиэтилен более долговечен и уж точно прозрачен для интересующих нас частот. К тому же такие контейнеры имеются практически в любом хозяйственном магазине, а ящики с гермовводами надо искать по специализированным.
Минус такого решения — надо колхозить. Но меня это, как все уже поняли, не пугает.
Для того, чтобы закончить конструкцию, мне даже не потребовалось возвращаться в город. Практически всё нужное для сборки я нашёл в местном сельпо, остальное (включая инструмент) у меня было с собой:
Для начала я ввёл USB-кабель внутрь контейнера (пришлось его разрезать и спаять заново, чтобы не делать огромных размеров дыру):
Затем я отложил паяльник и взял один из своих любимых инструментов: клей «горячие китайские сопли» клеевой пистолет. Герметизируем ввод кабеля:
Закрепляем антенну внутри, прихватываем капельками клея критичные места, чтобы ничего не болталось при переноске:
Наплавляем две уродливых кучки не очень аккуратных ножки, чтобы антенну можно было поставить на более-менее ровную поверхность:
После всех этих экзерсисов антенна, разумеется, работает по-прежнему, ведь в радиочастотной части ничего не поменялось, а USB — это «настоящая бездушная цифрА», которую удлинять и перепаивать гораздо проще и спокойнее. Следующим этапом будет попытка поднять её на чердак или на мачту, где висит сейчас телеантенна, но сегодня вечер пятницы и мне лень этим заниматься, тем более в такую погоду. Лучше включу его, залью оставшиеся фотографии девайса и допишу этут статейку.
(неуловимо напоминает какой-то фирменный роутер)