Як поліпшити роботу модему при поганому покритті мережі
Вітання. Цього разу ми вирішили написати статтю про антени, в контексті антен для USB-модемів. Розповімо про те, які вони бувають, чому так виглядають, які проблеми вирішує кожна з антен.
Періодично, на електронну пошту заводу приходять питання на кшталт: «Чому куплена мною 3G антена не ловить LTE?», Або «Розкрив вашу антену - одні залізяки / фольга, де ж підсилювач?» І багато інших питань.
Було вирішено написати статтю в тому числі для відповідей і на такі питання. Мета матеріалу - показати, як працюють такі антени на прикладі власних виробів та допомогти вибрати потрібну антену для прийому інтернет-сигналу саме у вашій ситуації.
Антени є невід'ємною частиною будь-якого пристрою бездротового зв'язку. Через тренда до зменшення габаритів пристроїв споживчої електроніки, до антен, висуваються жорсткі вимоги. Під антену на друкованій платі виділяється невелика ділянка (10% і менше від площі плати). Іноді взагалі використовуються антени на гнучких друкованих платах - FPCB. що дозволяє компонувати пристрій не тільки в площині, а й у обсязі корпусу. Буває, інженери просто розміщують «закорючку» на платі (наприклад, PIFA-антена), що відповідає за роботу пристрою в 2G, 3G, 4G мережах. Така антена - ненаправленная, з мінімальним коефіцієнтом посилення, її ефективність мала.
Так, подібні технічні рішення орієнтовані переважно на роботу пристрою в зонах впевненого прийому сигналу. Але, іноді ми опиняємося в зонах з поганим покриттям, де вбудованої антени недостатньо. У таких випадках може виручити зовнішня антена.
Погляньте, як випромінює (приймає сигнал) модем в 4G-діапазоні:
На Рис. 1 зображена 3D діаграма спрямованості модему на робочій частоті 2.6 GHz (мережа 4G). Давайте розглянемо її детальніше. Як бачимо, вбудована антена модему випромінює навколо на 360 градусів по горизонту з невеликим власним посиленням. Перекіс випромінювання по горизонту обумовлений конструкцією антени модему - за основу взята модель антени одного з раніше популярних модемів, для наочності поміщена в Радіопрозорий корпус.
До плюсів кругового випромінювання відноситься той факт, що користувачеві не треба шукати напрямок на БС - модем сам вибере потрібну йому БС. Однак, ведучи прийом з усіх напрямків, крім корисного сигналу, така антена прийме перешкоди і шуми інших передавачів, що погіршить співвідношення корисний сигнал / шум (S / N). Це співвідношення впливає на «пінг» і швидкість з'єднання: чим воно більше, тим менше «пінг» і вище швидкість обміну даними.
Для того, щоб підвищити співвідношення S / N модему можна використовувати підсилювач інтернет-сигналу Connect 3.0 - це двохелементна антена, що складається з рефлектора і активного елементу (модему, який вставляється в спеціальний утримувач). Самого підсилювача (якщо під підсилювачем розуміти активне пристрій) тут немає, як і в будь-який пасивної антени, однак, говорячи про посилення, в першу чергу ми говоримо про спрямованих властивості антени, і чим яскравіше вони виражені, тим більше подібного «посилення» надає антена .
Для простого налаштування досить направити підсилювач з модемом в бік кращого рівня сигналу в приміщенні (як правило це вікно) і якість з'єднання покращиться. У комп'ютерній моделі це відбувається так.
Мал. 2 - Комп'ютерна симуляція 3D діаграми спрямованості 4G-модема
в підсилювачі Connect 3.0 (f = 2.6GHz)
На Рис. 2 випромінювання модема в напрямку від Connect 3.0 тепер виражено сильніше, причому червоний колір (максимум випромінювання) став яскравішим, що говорить про придбану спрямованості (посилення). Справа на зображенні наведена колірна шкала посилення, по якій можна уявити в якому напрямку випромінювання модема максимально.
За допомогою рефлектора Connect 3.0, вбудована антена модему придбала спрямовані властивості, в результаті чого зросло власне посилення антени 6.5 dBi (1 dBi - децибел щодо ізотропного джерела випромінювання), а вхід модему став менш схильний до шумів і наведень, що підвищує співвідношення S / N і покращує якість інтернет-з'єднання.
Важливо: у модемів різних моделей антени абсолютно по-різному розміщені, їх конструкції різні, тому ефект посилення може бути різним в кількісної мірі, однак, діаграма спрямованості у всіх випадках буде приймати схожий вид, що важливо для поліпшення співвідношення S / N.
Такий відбивач ви можете зібрати і налаштувати самостійно, наприклад, зі звичайної пивний банки. Це цікаво для любителів DIY, і, так, вона теж буде працювати в напрямку посилення. Одне «але» - пивна банка не завжди естетично і презентабельно виглядає вдома, в офісі, в магазині.
Невеликий FAQ по антен-відбивачам:
Питання: В технічних характеристиках ви пишете що антена підтримує практично всі стандарти зв'язку - як можливо досягти такої широкополосности? "
Відповідь: оскільки Connect 3.0 - це двохелементна антена, активним елементом якої є модем, все залежить від того - чи підтримує модем потрібний стандарт. Розміри і розташування рефлектора, прихованого в пластиковому корпусі Connect 3.0, дозволяють антени надавати позитивний ефект в такому широкому діапазоні частот.
Питання: «Чому антена коштує саме стільки (підставте тут будь-яку ціну)? Продавати за такі гроші штампований пластик і фольгу - обман »
Відповідь: Не дивлячись на відносну простоту конструкції - антена працює, виконує заявлену функцію, що підтверджено сотнями тисяч випущених виробів і безліччю позитивних відгуків від наших клієнтів. Ми вважаємо неправильним обговорювати питання економіки і розрахунку вартості даного вироби, спираючись лише на ціни матеріалів, що входять в його вартість. На жаль, є багато факторів кінцевого ціноутворення, часто не залежать від нас.
Антени спрямованої дії.
Бувають ситуації, коли рішення рівня «Connect 3.0» недостатньо, щоб «дотягнутися» модемом до сигналу БС на відстані в кілька кілометрів. Тут нам допоможуть спрямовані антени типу «хвильовий канал» і панельні патч-антени. Ці антени мають відмінні прийомні характеристики в робочому діапазоні і допоможуть налагодити стабільний зв'язок в умовах слабкого прийому сигналу (звичайно, якщо він є взагалі).
Сучасні мережі 2-4 поколінь використовують широкий діапазон частот: від 800 до 2700 МГц, який перекрити однієї спрямованої антеною з однаковими параметрами у всій робочій смузі дуже складно, але цього і не треба. Потрібно лише правильно вибрати антену під свою ситуацію, розуміючи, що якщо у вас 3G-антена, то вона не допоможе, якщо ви захочете спіймати WiFi-мережа або, наприклад, мережа LTE-2600.
Варто уточнити: через специфіку частотного розподілу, вУкаіни є ділянки діапазонів, в яких розміщені мережі різних поколінь (принцип технологічної нейтральності), як наприклад GSM 1800 (2G) і LTE 1800 (4G), для яких підійде одна і та ж антена на 1800 МГц, але таких прикладів небагато.
Мал. 3 - 3G / 4G / WiFi панельна антена «Flat Combi»
Коли потрібніше панельна антена, а коли необхідна антена типу '' хвильовий канал ''? У панельній антени (Приклад на Рис.3) широкий робочий діапазон частот і її простіше налаштувати на базову станцію. Антена «Хвильовий канал» (Приклад на Рис.4) більш узкополосная - зазвичай вони добре працюють в одному діапазоні (2G, 3G, 4G), але мають більше посилення. Панельні антени менш схильні до механічних пошкоджень і «атакам ворон» з причини своєї обтічної форми. А «хвильові канали», завдяки своїй вузькосмуговими менш схильні до наведенням і перешкод від інших джерел сигналу, що позитивно позначається на ставленні S / N. Антени комплектуються роз'ємами SMA, N або FME, тому щоб підключити їх до модему, треба використовувати перехідник на CRC-9 або TS-9 роз'єм, в залежності від модему.
Тепер обговоримо розташування зовнішніх антен. У мережах 3G використовується вертикальна поляризація, антени слід розташовувати елементами перпендикулярно землі. Про це написано в паспорті продукту і на сайтах виробників, але не всі Новомосковскют інструкції, тому нерідко встановлюють зв'язкові антени, як традиційні телевізійні - горизонтально. Результат - антена в такому положенні або зовсім не працює, або майже не працює.
Стандарт 4G / LTE має іншу поляризацію. Для кращого прийому антену варто розташовувати під кутом 45 градусів до горизонту.
Питання: Чи підтримують подібні антени технологію MiMo?
Мал. 4 - Антена «хвильової канал» для 4G мереж «Рись 4G»
Вибираючи антену, визначитеся з тим, який саме сигнал хочете посилити. Для наочності ми приведемо зведену таблицю з характеристиками розглянутих антен:
