4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h Инструменты

Установка и подключение антенного кабеля и телевизионных розеток

Для передачи телевизионного сигнала используется специальный кабель — его называют коаксиальным. Этот вид кабеля состоит из центральной жилы, окруженной экраном, который выполняет функции второго проводника. Сигналы высоких частот не могут быть переданы по обычным проводам, так как они быстро рассеиваются. Поэтому в коаксиальный кабель заключают сигнал в экран из алюминиевой фольги или медной оплетки.

Типы антенных проводов

Антенные провода имеют несколько параметров, включая диаметр и тип центральной жилы. Существует несколько типов антенных проводов, но наиболее распространенный диаметр — 6 мм. Основные марки антенных проводов включают RG-6, SAT-703 и DG-113.

RG-6

Кабель RG-6 является наиболее простым и дешевым из списка. Он может иметь как медную, так и омедненную центральную жилу, но для лучшей передачи сигнала рекомендуется выбирать медную. RG-6 предназначен для передачи сигнала обычного диапазона до 850 МГц.

SAT-703 и DG-113

Кабели SAT-703 и DG-113 имеют более высокую предельную частоту сигнала — 2300 МГц. Они хорошо подходят для применения с спутниковыми антеннами или в условиях сильных радиочастотных помех.

Производители антенных проводов

Производители антенных проводов обычно делятся на китайских, российских и европейских. Китайские производители, такие как REXANT, предлагают хорошие кабели по низкой цене. Российские производители выпускают провода по советским стандартам. Европейские производители, такие как CAVEL, производят высококачественные кабели, но их цена может быть выше.

Читайте также:  Впайка лепестков в плату

Разветвители и штекеры F-разъема

Для подключения двух или более приемников к антенному проводу используются разветвители или сплиттеры. Подключать антенные провода напрямую не рекомендуется, так как это приводит к увеличению потерь сигнала и его неравномерному распределению. Разветвитель позволяет равномерно распределить сигнал по всем приемникам и минимизировать потери.

Современные разветвители и штекеры

Современные разветвители и штекеры присоединяются с помощью резьбового F-разъёма. Он позволяет обойтись минимумом инструментов: всё, что вам понадобится, это нож для снятия оболочки провода и зачистки его центральной жилы. Сама F-гайка как правило продаётся отдельно от разветвителя и штекеров, так что не забудьте её докупить.

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

ТВ-розетки

Телевизионные розетки – тип звезда, проходные и оконечные. Телевизионные розетки помогают выполнить разводку ТВ-кабеля эстетично и без лишних хвостов. Она вставляется в общую рамку с обычными розетками и выключателями на 220 Вольт, это удобно и красиво. Телевизионные розетки бывают разных видов – это обязательно нужно учесть, чтобы не получить в итоге неработающую систему.

Антенные розетки бывают:

  • Самые дешёвые ТВ-розетки: не имеют внутри никаких дополнительных элементов, антенный кабель напрямую соединяется с выходом розетки. Эти розетки применяются при разводке кабеля типа звезда.

  • Проходные и оконечные розетки: помогают при наращивании уже имеющейся разводки или при установке дополнительного телевизора после окончания ремонта.

Проходная розетка

Проходная розетка содержит внутри разветвитель, который разделяет сигнал на две части: одна часть подаётся на разъём розетки, а вторая передаётся на кабель дальше. Позволяет врезать розетку прямо в антенный провод. Обратите внимание, что если проходная розетка не содержит внутреннего разветвителя, применять её нельзя!

Оконечная розетка

Оконечная розетка встроен специальный фильтр, который ослабляет сигнал. Необходима для сбалансирования линии при подключении нескольких телевизоров.

Советы по монтажу ТВ-провода

В заключении, дадим несколько практических рекомендаций, которые помогут выполнить монтаж антенного провода качественно и с запасом прочности на будущее.

  • По возможности, прокладывайте антенный провод не в одном пучке с силовыми кабелями, а на расстоянии не менее 30 см.
  • При количестве телевизоров 4 и более используйте разветвители со встроенным усилителем, чтобы обеспечить стабильную картинку на всех телевизорах.

## Настройка Антенны для Устройств Умного Дома

## Применение Разветвителей

В частных домах с отдельной антенной, применяйте разветвители с проходом питания – они не препятствуют напряжению 12 Вольт проходить от блока питания к антенне, внутри которой установлена плата усилителя.

## Правильное размещение антенного провода

Если предполагается замуровывать антенный провод в стяжку или штробу, прячьте его в гофру (например, чёрную ПНД) – так изоляция провода прослужит долгие годы. Нелишним также будет использовать качественный провод – CAVEL или другой европейский, так как замена замурованного провода в дальнейшем будет крайне проблематичной. Размещайте разветвители и все места, где антенный провод соединяется так, чтобы к ним был доступ – практика показывает, что проблемы и неисправности возникают именно в этих местах.

## Благодарность за чтение

Спасибо, что дочитали – сохраните эту статью на память и удачного вам монтажа! 

[Возврат к списку](ссылка)

## Работа с Устройствами на Частотах 869 и 915 МГц

Я работаю в фирме, которая разрабатывает устройства для умных домов на частотах 869, 915 МГц. Это маломощные устройства с различными антеннами. 

## Описание измерительного оборудования

Для настройки антенны используется следующее оборудование:

- Спектроанализатор

Перед началом работы проверяются все переходники и соединительные кабели на спектроанализаторе.

## Цели и задачи

Цель работы: увеличить дальность работы устройства двумя путями:

1. Изменить конструкцию антенны
2. Уменьшить КСВ антенны

Задача: уменьшить КСВ антенны, предполагая, что чем меньше отразилось, тем больше излучилось. Дополнительно нужно сделать одно согласование на две частоты.

## Определение уровня идеального согласования

Определяется максимальный уровень энергии сигнала, чтобы понять, что цель достигнута. Сигнал с передатчика направляется на лучшую из имеющихся антенн.

Анализ антенн на 869 МГц и 915 МГц

У меня есть антенны на 869 и 915 МГц. Из диаграммы Вольперта-Смита видно, что каждая антенна лучше работает в своём диапазоне (более низкий КСВ).

Linx 868 МГц

Linx 915 МГц

Антенну подключаю через u.fl пигтейл. Плата имеет перемычку, через которую можно выбрать направление для радиосигнала.

Подключение антенны к живому устройству

Для измерения энергии сигнала перевожу чип в режим генерации несущей частоты. Для каждой частоты выбираю свои антенны. Приёмную антенну подключаю к спектроанализатору. Расстояние между антеннами около трёх метров. В это расстояние укладывается около 9 длин волн, значит, измеряю в дальнем поле.

Безэховой камеры у меня нет, поэтому наблюдаю дисперсию сигнала из-за отражения от стен, пола и потолка. Принимающая антенна неподвижна. Передающую антенну двигаю в квадрате 20х20 см, и немного меняю положение своего тела, пока не добьюсь максимально возможного показания на спектроанализаторе.

Исходные устройства имели энергию -32 и -31 дБм для частот 869 и 915 МГц соответственно. Устройства с эталонными антеннами: -28 и -25 дБм соответственно.

Ход работы

Согласовывать антенну буду с помощью п-фильтра.

Общий смысл в следующем. Передатчик имеет волновое сопротивление 50 Ом, а антенна имеет другое неизвестное сопротивление. Компонентами п-фильтра можно изменить общее сопротивление антенны и п-фильтра так, что оно приблизится к 50 Ом. Следовательно, передаваемая в антенну мощность будет максимальной. Сопротивление согласующих компонентов зависит от ёмкости и индуктивности. Чем изначальное сопротивление антенны ближе к требуемому, тем меньшими номиналами согласования можно обойтись, и тем большая мощность передастся в эфир.

Во всех изученных источниках авторы подключают векторный анализатор (ВАЦ) к радиотракту коаксиальным кабелем. Центральную жилу припаивают рядом с ножкой микроконтроллера, а экран — к земле. После этого калибруют ВАЦ на первом компоненте согласующей цепочки.

Типичный пример подключения ВАЦ к исследуемой антенне

Напаивать компоненты тяжелее, чем подключать эталонные нагрузки, поэтому я припаял u.fl разъём к началу радиотракта. Теперь калибровку можно делать на оценочной плате.

Китайская оценочная плата

Не знаю, насколько качественная калибровка получается таким образом, но зато перекалибровать ВАЦ можно быстро. А это нужно делать при смене диапазона частот, при изменении температуры в комнате и при каждом включении прибора. За две недели выполнил много калибровок. Позже попробую второй метод.

Подготовка ВАЦ к измерениям

На результат измерений оказывают сильное влияние окружающие предметы, особенно металлические, а также изменение изгиба кабеля. Лучше всего использовать жёсткие кабели, или полужёсткие. У меня есть только гибкий кабель. Поэтому приклеиваю скотчем к деревянному столу ВАЦ и кабель.

Прибор готов к измерениям. Подключаю печатную плату с напаянным u.fl разъёмом без согласующих элементов. На картинке показана схема измерения с припаянным коаксиальным кабелем, но проблема с плоскостью калибровки такая же, как и у меня.

Схема измерений с переносом плоскости калибровки

Сейчас плоскость калибровки находится где-то после u.fl разъёма. Чтобы продолжить согласование антенны, нужно или перенести плоскость калибровки к последовательному компоненту п-фильтра, или учесть это в программе моделирования. Двигать плоскость калибровки можно по коаксиальному кабелю, копланарной линии, если волновое сопротивление равно 50 Ом. Первый метод для меня сложнее. Кусочек копланарной линии между плоскостью калибровки и компонентами п-фильтра оказывает влияние на измерения. Чем он длиннее, тем сильнее будет поворачиваться кривая вокруг центра на диаграмме Вольперта-Смита. Сигнал проходит этот кусочек дважды, и у него увеличивается фаза. На картинке можно увидеть, как дополнительный кусочек коаксиального кабеля смещает кривую. Исходный график красного цвета, жёлтый — после добавления длины.

Если не учитывать дополнительную длину копланарной линии между плоскостью калибровки и согласующими элементами, то результаты в программе моделирования и ВАЦ будут сильно отличаться. Конечно, нужно учитывать и копланарную линию между компонентами согласования, но пока приму её как несущественную и посмотрю, что получится.

В дорогих современных ВАЦ есть функции настройки порта, но в моём дешёвом есть одна функция «E-delay». Дальнейшая методика не требует расчётов и взята из обучающего ролика. Согласующих компонентов нет. Открываю график зависимости фазы от частоты.

Фаза без коррекции

Добавляю задержку, пока фаза не станет нулевой.

Фаза с коррекцией

Считаю, что после этого плоскость калибровки передвинулась на последовательный элемент, середину п-фильтра.

Ставлю перемычку 0 Ом на место последовательного элемента и припаиваю антенну заведомо большей длины. Антенна называется «четвертьволновый штырь». Длина четверти волны 86 мм для частоты 869 МГц. Расчёт сделан для скорости электромагнитной волны в вакууме. Пусть будет 120 мм. Отрезаю понемногу кончик провода и смотрю, как изменяется согласование антенны. Выбираю самое лучшее согласование, в котором КСВ на обеих частотах минимально. К сожалению, картинок и подробных протоколов эксперимента не сохранилось. В таблице последние три эксперимента, когда уже знал, где искать.

Выбрал длину провода 95 мм с самым низким КСВ для двух частот. Данные результаты противоречат моим знаниям. Я и все в моём окружении уверены, что длина антенны четвертьволнового штыря должна быть равна или немного меньше четверти длинны волны из-за коэффициента укорочения. Но наверняка не всё так просто.

Диаграмма Вольперта-Смита антенны без согласования

Сохраняю измерения ВАЦ в файл и открываю их в программе Atyune. Выбираю следующий вариант согласования.

Вариант согласования двумя индуктивностями

Нажимаю «auto matching», кривая оказывается возле центра диаграммы. Картинка будет ниже. Посмотрю по шагам, что происходит c кривой при добавлении элементов.

Оставлю только последовательную катушку в программе.

Согласование из последовательной катушки

А это показания прибора с напаянной катушкой.

Видно, что диаграмма сдвинулась в том же направлении, но недостаточно.

Попробую припаять индуктивность побольше. Это показания с катушкой 8.2 нГн.

Кривая ушла дальше, чем в программе, и КСВ стал приемлемым. Может, этого достаточно? Напаиваю согласование на рабочий узел, спектроанализатор показывает -30 дБм. Стало лучше, но ещё не идеал. Продолжаю.

Это кривая с катушкой 7.5 нГн.

Стало более похоже на показания программы. Постараюсь запомнить эту катушку, а пока продолжу с тем согласованием, которое предложила программа, 6.8 нГн.

Это кривая в программе после добавления шунтирующей катушки.

Идеальное согласование в программе

И показания ВАЦ.

Гораздо хуже, чем предсказала программа. Но маркер 2 имеет КСВ 1,17. Это очень хороший результат. Напаиваю согласование на рабочий узел. Спектроанализатор показывает -26 дБм для частоты на маркере 2 и -32 дБм на второй частоте. Одну частоту удалось согласовать. К сожалению, то, что я описываю, происходило в течение недели, и я забыл про последовательную катушку 7.5 нГн. Сейчас, когда собрал все данные вместе, мой следующий шаг выглядит случайным и необдуманным. В процессе согласования не понимал, почему мои действия не приводят к ожидаемым результатам, и пробовал получить результат эмпирически. Насколько понимаю, это основной метод работы с антеннами. Ведь в программе идеальная картинка, потому что не учитываются паразитные свойства согласующих компонентов и расстояния между ними. Сам ВАЦ измеряет отражённый сигнал на модифицированной плате. На реальной плате вместо разъёма для ВАЦ будет стоять микроконтроллер, и это далеко не все пункты, вносящие рассогласование и погрешности. Поэтому показания ВАЦ для меня ориентир, а доверяю я только показаниям спектроанализатора.

Решил посмотреть, как изменятся показания спектроанализатора с другими шунтирующими катушками. Вдруг мне повезёт и КСВ второй частоты удастся понизить, не испортив хороший КСВ.

В таблице результаты измерений.

Лучший результат для 12 нГн. Это практически уровень эталонных антенн.

Осталось провести сравнение в «боевых» условиях. Место проведения — офис с длинным коридором. Методика: приёмник закреплён в комнате, я хожу с передатчиками по коридору и ищу максимальное расстояние, на котором передаются команды. К сожалению, коридора оказалось мало. На картинке представлены результаты сравнения для частоты 869 МГц.

Сравнение дальности работы антенн

На частоте 915 МГц дальность связи выше, и мне приходилось уходить по лестнице на другой этаж. Приводить эти данные не буду. В обоих случаях тенденция сохранялась. Худшей была исходная антенна, на втором месте антенна 95 мм и «немного» лучше антенна после согласования. Провести измерения на улице не получилось. Качество радиосвязи заметно хуже. Предполагаю, из-за большого уровня шумов. Сейчас в планах найти тихое, уединённое место возле озера, и не спеша в хорошей компании провести «измерения выходного дня».

▍ Выводы

После настройки антенны излучаемая энергия увеличилась в среднем на 5 дБм. Это соответствует увеличению излучаемой мощности примерно в три раза. Дальность связи значительно возросла.

Не имея глубоких познаний в теории антенн, не имея дорогостоящего оборудования и безэховой камеры, можно в домашних условиях значительно улучшить дальность связи.

Конечно, мне не хватает как теоретических знаний, так и практических. Нашёл интересный обучающий курс по разработке, оптимизации и тюнингу антенн. Он проходит в заочном формате на базе ТУСУР (томский университет). Чтобы курс начался, нужно собрать 6 человек. Пока нас двое. Приглашаю всех желающих (ссылка на страницу курса). Там же можно запросить подробную программу курса. Цена около 70 000 р. Никакого отношения к ТУСУР не имею, хочу понимать немного больше в работе антенн и писать более осмысленные статьи.

▍ Список использованной литературы

Telegram-канал с розыгрышами призов, новостями IT и постами о ретроиграх 🕹️

Из данной статьи вы узнаете, как навести антенну на базовую станцию самостоятельно, без привлечения специалистов и применения узкоспециального и дорогостоящего оборудования. Для наведения антенны, нам понадобится высокочастотный антенный кабель, 3G/4G USB модем Huawei E3372h (либо устройство, с интегрированным модемом Huawei E3372h) и персональный компьютер или ноутбук.

Помимо антенны и модема может использоваться:

При выборе места для установки антенны, следует обратить внимание, что пользовательскую антенну необходимо устанавливать в прямой видимости антенн базовой станции оператора 3G/4G. На пути от антенны до базовой станции не должно быть никаких высоких препятствий (здания, горы, холмы, лесопосадки и т.п.) мешающих распространению сигнала. Крупные объекты (высокие деревья, крыши домов), расположенные на расстоянии менее 1,5 метров от антенны могут отражать радиоволны, ухудшая качество связи. Если у вас остался излишек кабеля, используйте его на поднятие антенны вверх над землёй.

Если базовая станция оператора сотовой связи находится в прямой видимости, просто направьте антенну точно на нее и с высокой долей вероятности у вас всё заработает. За городом, обычно установлены большие вышки операторов сотовой связи высотой в несколько десятков метров. В городах, вместо вышек занимающих много места, размещают базовые станции на крышах и стенах высоких зданий.

Если невозможно визуально определить расположение вышки или базовой станции 3G/4G оператора, необходимо отыскать место, в котором сигнал от базовой станции максимален.

Установите в модем SIM-карту 3G/4G оператора, присутствующего в данной местности. Затем соедините модем с антенной высокочастотными кабелями, а модем подключите к ПК или ноутбуку. При использовании готовых комплектов, подключите комплект к ПК или ноутбуку, как указано в инструкции на комплект.

На главной странице веб-интерфейса модема отображается уровень сигнала, название оператора сотовой связи, стандарт связи и параметры текущего соединения.

Точные значения уровня сигнала можно увидеть, перейдя в режим наведения антенны. Для этого, кликните по символу антенны, расположенному возле опций меню веб-интерфейса (обведено красным кружком на рисунке 1).

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

Рисунок 2 — Режим наведения антенны (стандарт связи 4G-LTE)

В режиме наведения антенны, на экране веб-интерфейса крупно отображается информация об уровне и качестве принимаемого сигнала.

На экране отображается:

Для стандарта связи WCDMA (UMTS 2100) уровень сигнала принимаемого с базовой станции будет обозначен как RSCP.

Для стандарта связи WCDMA (UMTS 2100) соотношение сигнал/шум будет обозначено как Ec/Io.

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

Рисунок 3 – Режим наведения антенны (стандарт связи WCDMA)

Рекомендуется производить наведение антенны вдвоем (один человек перемещает антенну, второй отслеживает значения на мониторе). Медленно поворачивайте антенну в разных направлениях с шагом 3-5 градусов. Показания значений на мониторе, будут запаздывать относительно ваших действий. Повернув антенну, делайте паузу не менее 30-40 секунд и наблюдайте за изменением значений на мониторе.

Поворачивайте антенну до тех пор, пока не найдете такое положение, в котором значения уровня принимаемого сигнала RSSI и отношение сигнал/шум SINR (Ec/Io) будут максимальны. Помимо числового значения, каждый параметр сигнала на экране, в зависимости от уровня приёма в том или ином стандарте, изменяет цвет от красного до зеленого (красный – плохие показатели приёма, зеленый – отличные). Оценить качество принимаемого сигнала, можно используя таблицу 1.

Показатели качества принимаемого сигнала Значения параметров

Завершив наведение антенны, надёжно закрепите её в найденном положении, чтобы избежать смещения антенны и ухудшения качества связи. Для выхода из режима наведения антенны, нажмите на кнопку Главная. Произойдет возврат web-интерфейса на главную страницу.

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

Рисунок 4 — Режим наведения антенны (стандарт связи EDGE)

Некоторые версии ПО USB модема не поддерживают режим наведения антенны. Если ваш модем не отображает режима наведения антенны, войдите в меню Настройки и выберите вкладку «Информация об устройстве» в разделе «Система», как показано на рисунке 5.

4 g антенну на базовую станцию с помощью модема huawei e 3372 h

Рисунок 5 — Информация об устройстве

Для быстрого перехода во вкладку «Информация об устройстве» нажмите изображение вопросительного знака в главном меню.

В таблице отображается полная информация об устройстве, включая информацию об уровне и качестве принимаемого сигнала. Произведите наведение антенны, как указано выше, руководствуясь данными из таблицы.

Для просмотра значений уровня сигнала из любого раздела меню веб-интерфейса модема, наведите курсор мыши на изображение уровня сигнала. Значения данных параметров приема сигнала будут отображены во всплывающем «облаке».

При недостаточном качестве принимаемого сигнала, попробуйте перенести антенну в другое место или поднять выше. Возможно, для усиления слабого сигнала будет необходима антенна с большим коэффициентом усиления, например, параболическая сетчатая, параболическая или офсетная тарелка.

Следует обратить внимание, что антенны с большим коэффициентом усиления имеют очень узкую диаграмму направленности, что предъявляет более высокие требования к точности их наведения.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий