Mobilusis internetas tapo neatsiejama mūsų gyvenimo dalimi, tačiau jo kokybė dažnai priklauso nuo daugelio veiksnių, ypač nuo signalo stiprumo ir stabilumo. 3G USB modemai, nors ir užleidžia vietą naujesnėms technologijoms, vis dar yra naudojami daugelyje vietovių. Siekiant užtikrinti kuo geresnį ryšį, svarbu suprasti, kaip veikia antenos ir kokios yra jų galimybės. Šiame straipsnyje gilinsimės į 3G USB modemų antenų pasaulį, aptarsime skirtingus antenų tipus, jų stiprinimo principus, diegimo ypatumus ir kaip išvengti dažniausiai pasitaikančių klaidų.
Signalas, triukšmas ir antenos vaidmuo
Norint suprasti, kaip veikia antenos, svarbu suvokti pagrindinius ryšio principus. Internetą mobiliuosiuose tinkluose teikia mobiliojo ryšio operatorių stulpai, kurie siunčia ir priima signalus. Šie signalai sklinda tam tikrais dažniais. Tačiau signalo stiprumas nėra vienintelis rodiklis, lemiantis interneto greitį. Ne mažiau svarbus yra signalo ir aplinkinių triukšmų santykis. Triukšmas gali kilti dėl kitų siųstuvų, dirbančių panašiais dažniais, aplinkinių prietaisų ar net pačios aplinkos.
4G ryšio antenos, skirtingai nei 3G ar dauguma kitų, dažnai naudoja MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) technologiją. Ši technologija, pasitelkdama kelias antenas, leidžia vienu metu siųsti ir priimti kelis signalus, taip žymiai padidinant duomenų perdavimo greitį ir ryšio patikimumą. Su prastesnėmis antenomis, net ir turint gerą operatoriaus signalą, rezultatai būtų gerokai prastesni.
Tinkamos antenos pasirinkimas yra raktas į kokybišką mobilųjį internetą. Dažnai, ieškant geriausio signalo, pastebime, kad stulpai, duodantys didesnį interneto greitį, pasižymi labai silpnu signalu. Norint pagerinti ryšį būtent iš tokių stulpų, gali prireikti specifinės antenos. Mažo dažnių ruožo antena gali sumažinti triukšmus nuo siųstuvų, dirbančių kitais dažniais. Siauresnis kryptingumas taip pat padeda sumažinti triukšmų lygį nuo aplinkinių stulpų. Tuo tarpu didesnis stiprinimas padeda "sugauti" silpnesnį signalą.
Tačiau nereikėtų persistengti su antenos stiprinimu. Didinant antenos stiprinimą, didėja ir jos kryptingumas. Tai reiškia, kad antena tampa jautresnė net menkiausiems nukrypimams nuo tikslo. Pavyzdžiui, su 27dB stiprinančia antena, nukrypus vos 2-3 laipsnius nuo stulpo, stiprinimas gali sumažėti iki 3-5dB.
Kaip suprasti antenos stiprinimą
Svarbu suprasti, kad antena pati savaime signalo nei stiprina, nei silpnina. Ji veikia su tuo pačiu signalu, kurį siunčia modemo siųstuvas. Jei antena yra daugiakryptė, signalas siunčiamas aplink ją vienodai į visas puses. Tokiu atveju signalą bus galima priimti bet kuria kryptimi, tačiau atstumas, kurį signalas pasieks, bus nedidelis.
Jei norime pasiekti didesnį atstumą, reikia sumažinti energijos sklaidą į nenaudingas puses ir sutelkti ją į dominančią kryptį. Būtent čia ir pasireiškia antenos stiprinimo principas. Didelį stiprinimą turinčios antenos ne tiek "stiprina" signalą, kiek geba didesnę dalį gauto signalo nukreipti konkrečia kryptimi, nešvaistant energijos į šalis. Antena su 27dB stiprinimu iš tikrųjų turi labai siaurą spindulį - tai panašu į šviesą, sklindančią iš prožektoriaus, palyginti su šviesa iš įprastos lemputės.
Savadarbės ir komercinės antenos: privalumai ir trūkumai
Nors rinkoje yra daug komercinių antenų, jų kaina gali būti gana aukšta. Netgi paprastos logoperiodinės antenos gali kainuoti virš 40€ už komplektą, o rimčiau stiprinančios - virš 100€ už vienetą. Dažnai parduotuvėse galima rasti ir 10dB stiprinimo neturinčias antenas, kurių kaina viršija 100€.
Dėl šios priežasties daugelis domisi savadarbėmis alternatyvomis. Tačiau su savadarbėmis antenomis, ypač perkant iš Kinijos, reikia būti atsargiems. Nors tarp jų galima rasti ir aukštos kokybės gaminių, didžioji dalis yra "šlamštas". Gana dažnai, ieškodami geros antenos, galite nusipirkti būtent prastos kokybės gaminį. Be to, geros kokybės kiniškų antenų kaina gali būti didesnė nei specializuotose Lietuvos parduotuvėse.
Yra buvę atvejų, kai už deklaruojamus "kosminius decibelus" mokama nedaug, tačiau realus stiprinimas tesiekia vos kelis dB. Pavyzdžiui, įsigijus 28dB anteną už 4€, jos realus stiprinimas buvo vos 3dB. Dažnai klaidingai deklaruojami decibelai yra tiesiog sudedami iš skirtingų dažnių diapazonų stiprinimo. Todėl svarbu atkreipti dėmesį į antenos kryptingumo reikalavimą - jei tai "kambarinė" antena, negalinti būti labai kryptinga, didelė tikimybė, kad deklaruojami decibelai yra melagingi.
Norint įsigyti rimtą anteną, rekomenduojama kreiptis į specializuotas parduotuves arba atidžiai išstudijuoti savadarbių antenų variantus ir pasigaminti ją patiems.
Koaksialinis kabelis: svarbus, bet dažnai ignoruojamas komponentas
Be antenos, svarbus elementas yra ir koaksialinis kabelis, jungiantis anteną su modemu. Ryšio antenoms dažniausiai naudojamas 50Ω banginės varžos koaksialinis kabelis, tuo tarpu televizijos antenoms - 75Ω.
Renkantis kabelį, svarbu atsižvelgti į jo banginę varžą ir dažnių palaikymą. Aukšti dažniai, naudojami mobiliajame internete, gali reikšmingai slopinti signalą, jei kabelis tam nėra pritaikytas. Pavyzdžiui, H155 kabelis prie 2.4GHz signalą slopina -49.6dB, o RG174U - -240dB. Skirtumas akivaizdus. Daugumos kabelių charakteristikos nurodomos tik iki 0.2GHz (200MHz) dažnio, todėl svarbu atidžiai rinktis kabelį, kuris palaikytų aukštesnius dažnius.
Kai kurie pigesni 75Ω kabeliai, pvz., RG660, deklaruoja varžą tik iki 1GHz, tačiau jų slopinimas yra mažesnis nei kai kurių 50Ω kabelių aukštesniuose dažniuose. Rusijoje mėgėjai dažnai naudoja 75 omų kabelius ir aukštesniuose dažniuose, todėl tikėtina, kad jie geba dirbti ir su 3G/4G signalais.
Signalų slopinimo kabelio įtaka yra labai didelė. Netinkamai parinktas kabelis gali "suvalgyti" didelę dalį antenos stiprinimo, taip sumažindamas visos sistemos efektyvumą.
Populiariausi antenų tipai ir jų ypatumai
Nagrinėjant įvairius antenų tipus, galima išskirti keletą populiariausių pasirinkimų savadarbiams sprendimams ir komercinėms instaliacijoms:
Bi Kvadratas (BiQuad)
Šios antenos tipas - zigzaginė. Tai viena iš pirmųjų antenų, kurią radijo mėgėjai siūlo pasigaminti dėl jos nesudėtingos gamybos. Galima gaminti be ekrano, tuomet ji bus dvikryptė ir turės silpnesnį stiprinimo koeficientą (apie 2dB). Svarbu atkreipti dėmesį į poliarizaciją: vertikaliai ištempta antena gaudo horizontalios poliarizacijos bangas, o horizontaliai ištempta - vertikalios.
Ši antena skirta gana siauram dažnių diapazonui. Nors anksčiau ji buvo laikoma plačiajuoste, šiuolaikiniai tyrimai rodo, kad jos plačiajuostiškumas priklauso nuo vielos storio. Naudojant 1.2mm vielutę, dažnių diapazonas gali būti per siauras net Wi-Fi 2.4GHz ryšiui. Padidinus vielutės storį iki 1.6mm, apimami visi 14 kanalų, tačiau antenos stiprinimas sumažėja 1dB. Antenos forma turėtų būti artimesnė taisyklingiems kvadratams, nors internete sutinkami ir rombai. Reflektoriaus dydis gali būti ir didesnis nei apskaičiuotas, o vietoje skardos lakšto galima naudoti tinklelį.
Panelinės antenos
Šios antenos tipas yra panelinė, pavadinimas kilo iš jos formos. Rekomenduojama mieliau gaminti panelinę anteną nei "BiQuad". Pirmiausiai, matmenų tikslumas bus didesnis, o antra, prie to paties stiprinimo, bus apimtas diapazonas nuo 1800 MHz iki 2.6GHz, t.y., beveik visas 4G diapazonas ir 2.4GHz Wi-Fi. Tai universalesnis sprendimas.
MIMO atveju reikėtų dviejų tokių antenų. Šie išmatavimai tinka visiems išvardintiems dažniams. Realiai tai yra ta pati "BiQuad" antena su papildomais, dalankstytais kvadratais. Atitinkamai ir stiprinimas yra geresnis. Teigiama, kad ji turėtų stiprinti signalą apie 12dB, o 6 kvadratų versija - apie 14dB.
"Double/Triple BiQuad" ir "Quados" antenos
Tai patobulinti "BiQuad" antenos variantai, siekiant padidinti stiprinimą. Šiuo atveju kvadratukai atskirti vienas nuo kito λ/4 bangos ilgiu, taip maksimaliai išnaudojamas kvadratukų stiprinimas. Tokios antenos, kaip 8 kvadratukų, stiprinimas gali siekti 17.6 dB. Tačiau didesnio stiprinimo antenos tampa labai ištęstos, todėl MIMO kombinaciją suderinti gali būti problematiška. Siūloma jas naudoti tos pačios poliarizacijos, taip pagerinant estetinį vaizdą ir palengvinant geriausios pozicijos paiešką.
"Amos" antena, sukurta serbo Dragoslav Dobričić, yra dar vienas variantas. Ji lengvai pagaminama ir turi geras charakteristikas. Kuo daugiau kvadratų, tuo didesnis stiprinimas. Trigubo kvadrato stiprinimas siekia apie 9.3dB. Ši antena yra labai jautri netikslumams, todėl elementų didinimas gali ne padidinti, o netgi sumažinti stiprinimą.
Yagi-Uda (Banginis kanalas)
Tai viena iš labiausiai paplitusių antenų rūšių, anksčiau naudota televizijos signalų priėmimui. Pagrindinis elementas yra aktyvusis vibratorius, prie kurio pajungiamas kabelis. Norint suteikti kryptingumo ir padidinti stiprinimą, dedamas ilgesnis reflektorius ir vis trumpesni direktoriai.
Nors anksčiau buvo skeptiškai vertinamos, modeliavimas parodė, kad 22 vibratorių Yagi-Uda antena gali pasiekti įspūdingą 18dB stiprinimą. Su 7 vibratoriais galima pasiekti 8dB-10dB stiprinimą. Tačiau Yagi-Uda antenos yra pakankamai siauro dažnių diapazono. Norint platesnio diapazono, geriau rinktis logoperiodines antenas.
Dviejų kotų antenos
Šios antenos labai panašios į Yagi tipo, tačiau skiriasi tuo, kad naudojami du kotai, o vibratoriai išlindę į skirtingas puses. Jų privalumas - platus dažnių diapazonas, leidžiantis priimti visus mobiliojo ryšio dažnius su viena antena. Stiprinimo duomenys taip pat neblogi - iki 11.5dB. Nors galima įsigyti ir galingesnių (18dB) panelinių-sektorinių antenų, kaina gali būti žymiai didesnė.
"Wi-Fi Gun" (KREOSAN)
Tai dar viena populiari savadarbė antena, dar vadinama "Wi-Fi пушка" ar "Wi-Fi Gun". Ji pasižymi pakankamai nesudėtinga surinkimo schema. Didelis privalumas - galimybė nesunkiai didinti žiedų skaičių, taip didinant stiprinimą ir kryptingumą. Matmenų tikslumas yra svarbus, tačiau atstumus tarp diskų išlaikyti nesudėtinga, todėl tikėtina pasiekti realų stiprinimą, artimą teoriniam. 7 plokštelių antenos stiprinimas siekia apie 11dB.
Wi-Fi Gun test
Cantennator
Tai dar vienas lengvai pagaminamas antenos variantas, sukurtas ant storo vamzdžio vyniojant kabelį. Kuo daugiau vijų, tuo didesnis stiprinimas. 7 vijų pakanka 10 dB stiprinimui, vėliau decibelai kyla lėčiau. Svarbu surasti tinkamo diametro vamzdį ir išlaikyti vienodą atstumą tarp vijų.
Ką rinktis: savadarbę ar pirktinę?
Galutinis pasirinkimas tarp savadarbės ir pirktinės antenos priklauso nuo jūsų poreikių, įgūdžių ir biudžeto.
Savadarbės antenos:
- Privalumai: Žema kaina, galimybė pritaikyti pagal individualius poreikius, mokymosi procesas.
- Trūkumai: Reikia žinių ir įgūdžių, rizika pasirinkti netinkamus komponentus ar padaryti klaidas, galimai prastesnės charakteristikos nei gamintojo deklaruojamos.
Pirktinės antenos:
- Privalumai: Garantuota kokybė ir charakteristikos, patikimumas, sutaupytas laikas.
- Trūkumai: Aukšta kaina, ribotos pritaikymo galimybės.
Jei nesate tikri, kokio dažnio antena pasieks geriausią rezultatą jūsų teritorijoje, pradžiai vertėtų rinktis platesnio dažnių ruožo antenas, net ir aukojant maksimalų stiprinimą. Internetas greitis nebūtinai bus didžiausias iš stulpo, prie kurio prisijungia jūsų telefonas. Eksperimentai ir bandymai yra būtini. Pavyzdžiui, vienas vartotojas išbandė ryšį su mažiausiai 20 mobilių tinklų operatorių stulpų, kol tiksliai suprato, ko jam reikia.
Svarbu atkreipti dėmesį į pardavėjų deklaruojamus skaičius. Dažnai pigios antenos su "kosminiais decibelais" gali būti tiesiog klaidinančios. Geriausia rinktis specializuotose parduotuvėse arba atidžiai tyrinėti gamintojo specifikacijas ir atsiliepimus. Jei ieškote rimtos antenos, verta apsvarstyti profesionalių montuotojų rekomendacijas, kurie dažnai renkasi paraboles ar panelines antenas dėl jų patikimumo ir garantuotų charakteristikų.
Galiausiai, nepamirškite, kad sėkmingas 3G USB modemo ryšio pagerinimas yra kompleksinis procesas, apimantis ne tik antenos pasirinkimą, bet ir tinkamą jos sumontavimą, kryptingumo nustatymą bei kokybiško koaksialinio kabelio naudojimą.