Mobiliojo interneto ryšio kokybė ir greitis didžiąja dalimi priklauso nuo naudojamo įrenginio, operatoriaus tinklo stiprumo ir, žinoma, tinkamai parinktos bei sumontuotos antenos. Nors šiuolaikiniai modemių ir maršrutizatorių gamintojai stengiasi integruoti vis geresnes antenas, tačiau silpno signalo zonose ar siekiant maksimalaus našumo, išorinės antenos montavimas tampa neišvengiamas. Šiame straipsnyje gilinsimės į GSM antenų pasaulį, aptarsime jų tipus, pasirinkimo kriterijus, montavimo ypatumus ir svarbiausius aspektus, į kuriuos verta atkreipti dėmesį siekiant geriausių rezultatų.
MIMO technologija ir jos svarba 4G ryšiui
Šiuolaikinis mobilusis internetas, ypač 4G ir vėlesnės kartos, vis dažniau naudoja MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technologiją. Ši technologija, skirtingai nei paprastesnės 3G ar ankstesnių kartų antenos, leidžia vienu metu naudoti kelis signalo perdavimo ir priėmimo srautus. Dėl šios priežasties, naudojant prastesnes ar netinkamas MIMO antenas, rezultatai gali būti gerokai prastesni, nei tikėtasi. MIMO sistemos naudoja kelias antenas tiek siųstuve, tiek imtuve, taip didindamos duomenų perdavimo spartą ir ryšio patikimumą, ypač esant sudėtingoms signalo sklidimo sąlygoms. Todėl renkantis anteną 4G ryšiui, ypač svarbu atsižvelgti į jos suderinamumą su MIMO technologija.
Antenos stiprinimas, kryptingumas ir signalo kokybė
Dažnai kyla klausimas, ką reiškia antenos stiprinimas (gain). Svarbu suprasti, kad antena pati signalo nei stiprina, nei silpnina - ji dirba su tuo pačiu signalu, kurį gauna iš modemo siųstuvo. Antenos stiprinimas iš esmės nusako, kaip efektyviai antena sugeba sutelkti gaunamą ar siunčiamą signalą tam tikra kryptimi. Daugiakryptė antena signalą spinduliuoja visomis kryptimis vienodai, todėl ryšys bus stabilus, tačiau atstumas, kuriuo bus galima kokybiškai bendrauti, bus ribotas.
Norint pasiekti didesnį atstumą ar gauti stipresnį signalą iš tolimo bazinės stoties, reikalingos kryptinės antenos. Didelio stiprinimo antena ne tiek "stiprina" signalą, kiek sugeba didesnę dalį gaunamo signalo energijos nukreipti į konkrečią kryptį, taip sumažindama energijos sklaidą į nenaudingas puses. Tačiau čia slypi ir tam tikras kompromisas: didesnis antenos stiprinimas paprastai reiškia didesnį kryptingumą ir siauresnį spindulio kampą. Pavyzdžiui, antena su 27dB stiprinimu turi labai siaurą spindulį. Jei tokią anteną nuo tikslo nusuksite vos 2-3 laipsniais, jos realus stiprinimas gali sumažėti iki 3-5dB. Tai panašu į lemputės šviesą: ta pati galia, bet prožektoriuje ji sutelkta į spindulį, o lazerio spindulys yra dar siauresnis ir koncentruotesnis.
Svarbu atsiminti, kad interneto greitis labiau priklauso nuo signalo ir aplinkinių triukšmų stiprumo santykio (Signal-to-Noise Ratio, SNR), o ne vien nuo signalo stiprumo. Todėl persistengti su antenos stiprinimu nereikia, nes pernelyg siauras spindulys gali apsunkinti tinkamo signalo paiešką ir palaikymą.
Dažnių ruožai ir triukšmai
Renkantis anteną, svarbu atsižvelgti ir į dažnių ruožą, kuriame veikia mobiliojo ryšio operatoriai. Norint gauti geresnį signalą iš konkrečios bazinės stoties, ypač jei jos signalas silpnas, gali prireikti siauresnio dažnių ruožo antenos. Tokia antena leis sumažinti triukšmų lygį nuo kitų siųstuvų, veikiančių gretimais dažniais, taip pat nuo aplinkinių bazinių stočių. Siauresnis kryptingumas taip pat padeda sumažinti aplinkinių triukšmų įtaką.
Jei dar nesate tikri, su kokio dažnio antena pasieksite geriausią rezultatą jūsų teritorijoje, pradinėje stadijoje gali būti tikslingiau rinktis platesnio dažnių ruožo antenas, net ir aukojant maksimalų stiprinimą. Tai leis eksperimentuoti ir nustatyti, kuri bazinė stotis teikia geriausią signalą. Interneto greičiai nebūtinai bus didžiausi būtent iš tos stoties, prie kurios prisijungia jūsų telefonas. Autoriaus patirtis rodo, kad bandymai prisijungus prie mažiausiai 20 skirtingų mobilaus ryšio tiekėjų stulpų padėjo tiksliai nustatyti optimalų sprendimą.
Antenų tipai ir jų ypatumai
Rinkoje ir tarp savadarbių entuziastų egzistuoja daugybė antenų tipų, kiekvienas su savomis stipriosiomis ir silpnosiomis pusėmis.
Bi Kvadratas (angl. BiQuad)
Viena iš populiariausių savadarbių antenų, dar vadinama zigzaginė. Gamyba nėra sudėtinga. Galima gaminti dvipusę versiją be ekrano, kurios stiprinimo koeficientas yra apie 2dB. Svarbu atkreipti dėmesį į poliarizaciją: vertikaliai ištempta antena gaudo horizontalios poliarizacijos bangas, o horizontaliai - vertikalios. Šios antenos paprastai skirtos gana siauram dažnių diapazonui, nors istorinis variantas, pristatytas 1961 m., buvo plačiajuostis, tačiau sudarytas iš kelių skirtingų diametrų antenų, suderintų skirtingiems dažniams. Vielos storis, iš kurios gaminama antena, įtakoja jos dažnių diapazoną. Naudojant 1.2mm vielą, diapazonas gali būti per siauras net Wi-Fi 2.4GHz ryšiui. Padidinus vielos storį iki 1.6mm, apimami visi 14 kanalų, bet stiprinimas sumažėja 1dB. Antenos forma turėtų būti artimesnė taisyklingiems kvadratams, nors pasitaiko ir rombinių variantų. Reflektoriaus dydis gali būti minimalus, bet ir didesnis; jis gali būti ne skardos lakštas, bet tinklelį, kurio akučių dydis ne didesnis nei apskaičiuotas.
Panelinės antenos
Šios antenos pavadinimas kilo iš jų formos. Jos yra tam tikra "BiQuad" antenos modifikacija su papildomais sulankstytais kvadratais. Dėl tikslesnių matmenų ir geresnio stiprinimo, jos dažnai rekomenduojamos gamintis labiau nei "BiQuad". Priklausomai nuo kvadratų skaičiaus, stiprinimas gali siekti nuo 12dB iki 16.5dB (pvz., 6 kvadratų versija). Teoriškai kiekviena papildoma kvadratų pora turėtų didinti stiprinimą apie 3dB, tačiau dėl per didelio artumo prasideda slopinimai. Šią problemą sprendžia "Quados" tipo antenos. Didesnio stiprinimo versijos, pvz., su 8 kvadratukais, gali pasiekti 17.6 dB. Tiesa, didesnio stiprinimo "Quados" antenos būna labai ištįsusios, todėl MIMO kombinaciją suderinti gali būti problemiška.
Yagi-Uda (Banginis kanalas)
Tai viena iš seniausių ir plačiausiai naudotų antenų tipų, ypač anksčiau televizijos signalams priimti. Pagrindinis elementas yra aktyvusis vibratorius, prie kurio jungiamas kabelis. Norint suteikti antenai kryptingumo ir padidinti stiprinimą, iš galo dedamas ilgesnis elementas - reflektorius, o iš priekio - vis trumpesni elementai - direktoriai. Vienintelio vibratoriaus antena jau veikia, tačiau jos stiprinimas ir kryptingumas riboti. Su 22 vibratoriais galima pasiekti įspūdingą 18dB stiprinimą. Antenos yra gana siauro dažnių diapazono, todėl platesniam diapazonui geriau tinka logoperiodinės antenos.
Logoperiodinės antenos
Šios antenos, skirtingai nei Yagi, pasižymi plačiu dažnių diapazonu, todėl viena antena gali priimti visus mobiliojo ryšio naudojamus dažnius. Jų stiprinimo duomenys gali siekti iki 11.5 dB ir daugiau. Nors galima įsigyti ir didesnio stiprinimo (pvz., 18 dB) panelines-sektorines antenas, logoperiodinių antenų kaina dažnai yra žemesnė, o tai daro jas patraukliu pasirinkimu, ypač kaip pirmąją anteną.
"Wi-Fi пушка" / "Wi-Fi Gun"
Šios antenos, populiarios tarp rusakalbių entuziastų (pvz., blogerio "KREOSAN"), yra gana nesudėtingai surenkamos ir pasižymi dideliu stiprinimu. Jos sudarytos iš žiedų, kurių dydžiai ir atstumai yra identiški, leidžiantys lengvai didinti jų skaičių, taip didinant stiprinimą ir kryptingumą. 7 plokštelių antenos stiprinimas gali siekti apie 11dB, tačiau plokštelių skaičių galima didinti, taip tikėtina, gerinant stiprinimą. Šių antenų privalumas - galimybė namų sąlygomis pagaminti gana tiksliai matmenis atitinkantį produktą su stiprinimu, artimu deklaruojamam.
Cantennator
Dar vienas lengvai pagaminamas variantas, kur kabelis vyniojamas ant storo vamzdžio. Kuo daugiau vijų, tuo didesnis stiprinimas. 7 vijų užtenka 10 dB stiprinimui, vėliau decibelai kyla lėčiau. Svarbiausia - surasti tinkamo diametro vamzdį ir išlaikyti vienodą atstumą tarp vijų.
Kabelio pasirinkimas ir jo įtaka signalui
Signalą iš antenos į modemą ar maršrutizatorių perduoda koaksialinis kabelis. Dažniausiai GSM antenoms naudojamas 50Ω banginės varžos kabelis, o televizijos antenoms - 75Ω. Kabelio pasirinkimas yra kritiškai svarbus, ypač aukštuose dažniuose, nes kabelis gali ženkliai slopinti signalą.
Pavyzdžiui, H155 kabelis prie 2.4GHz signalą slopina -49.6dB, o RG174U - -240dB. Daugumos kabelių charakteristikos nurodomos tik iki 0.2GHz (200MHz) dažnio, todėl svarbu rinktis kabelį, kuris palaiko jūsų naudojamus dažnius. Pigūs 75Ω kabeliai, kaip RG660, gali turėti mažesnį slopinimą net ir aukštesniuose dažniuose nei kai kurie 50Ω kabeliai. Pavyzdžiui, RG660 prie 1GHz slopina -20.5dB, o H155 prie 2.4GHz - -30.9dB. Nors Rusijoje mėgėjai dažnai naudoja ir 75 omų kabelius aukštesniuose dažniuose, verta atkreipti dėmesį į gamintojo specifikacijas.
Kabelio slopinimo įtaka gali būti labai didelė. Anksčiau į sienas įmontuoti TV kabeliai net ir trumpais atstumais reikalavo signalo stiprintuvo, kai tuo tarpu tinkamai parinktas kabelis galėtų perduoti signalą be papildomo stiprinimo. Todėl renkantis kabelį, būtina atsižvelgti į jo banginę varžą, slopinimo charakteristikas pasirinktame dažnių diapazone ir ilgį.
Kinų gamintojų antenos: privalumai ir trūkumai
AliExpress ir kitose platformose galima rasti didelį kiekį pigių antenų, kurios žada įspūdingus rezultatus. Tačiau, kaip pastebi autorius, didelė tikimybė nusipirkti "šlamštą" ir tik per "toną" gerų gaminių atrasti kažką vertingo. Dažnai deklaruojami "kosminiai decibelai" neatitinka realybės - pavyzdžiui, 28dB antena už 4€ realiai gali turėti vos 3dB stiprinimą.
Be to, pardavėjai, norėdami užsidirbti, dažnai parduoda prekes nesuprasdami jų techninių savybių. Todėl perkant kinietiškas antenas, svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad jos atitiktų kryptingumo reikalavimus (pvz., 27dB antena neturėtų būti kambarinė) ir kad pardavėjas pateiktų antenos charakteristikų kreives, o ne tik bendrus skaičius. Kartais tos pačios kiniškos antenos Lietuvoje parduodamos gerokai brangiau, bet su aiškesniu aprašymu ir garantijomis.
WIS: Antena su integruotu modemu ir SIM kortele / Valerijus pristato naujieną / BK grupė
Savadarbių antenų privalumai ir trūkumai
Nors gamintojų siūlomos antenos gali kainuoti nuo 40€ iki virš 100€ už vienetą, savadarbių alternatyvų kaina gali būti žymiai mažesnė. Tai ypač aktualu, kai norima aukšto stiprinimo antenos. Tačiau, pasigaminti kokybišką anteną reikalauja žinių, tikslumo ir laiko.
Pavyzdžiui, "BiQuad" ar "Panelinės" antenos yra gana nesudėtingos gamybos. Tačiau matmenų tikslumas yra kritiškai svarbus. Net menkiausi nukrypimai nuo brėžinių gali žymiai pabloginti antenos veikimą. Kai kurios antenos, kaip "Amos" ar "Quados", reikalauja didesnio tikslumo ir sudėtingesnio suderinimo.
Savarankiškai pasigaminti anteną gali būti geras sprendimas, jei esate techniškai pasirengę ir turite galimybę tiksliai atlikti matavimus. Tačiau jei neturite patirties ar tinkamų įrankių, didesnė tikimybė pagaminti neefektyvų įrenginį, kuris nepasiteisins.
Montavimo ypatumai
Sumontavus anteną, svarbu atlikti jos suderinimą su bazine stotimi. Tai gali pareikalauti minimalaus antenos kampo ar krypties pakeitimo, siekiant optimalaus signalo priėmimo. Jei naudojama MIMO sistema, reikia įrengti dvi antenas, kurios paprastai montuojamos vienodai ir nukreipiamos į tą pačią bazinę stotį.
Kabelio ilgis ir jungčių kokybė taip pat turi didelę įtaką. Kuo trumpesnis ir kokybiškesnis kabelis, tuo mažesni signalo nuostoliai. Jungtys turėtų būti gerai izoliuotos nuo aplinkos poveikio.
Galiausiai, svarbu atminti, kad antenos montavimas reikalauja atsargumo, ypač dirbant aukštyje. Saugos priemonės yra privalomos.
Išvada
Efektyvaus mobiliojo interneto pasiekimas dažnai reikalauja daugiau nei tik galingo modemo ar maršrutizatoriaus. Tinkamai parinkta ir sumontuota GSM antena gali žymiai pagerinti ryšio kokybę ir interneto greitį. Svarbu atsižvelgti į MIMO technologiją, antenos stiprinimą ir kryptingumą, dažnių ruožus, kabelio pasirinkimą bei pačios antenos tipą. Nesvarbu, ar renkatės gamyklinę, ar savadarę anteną, kruopštumas, atidumas detalėms ir supratimas, kaip veikia ryšio technologijos, yra raktas į sėkmę.
tags: #gsm #antenos #montavimas