Кабель для 4g антенны какой выбрать
Выбор кабеля для 3G/4G антенны усиления сигнала вопрос достаточно не простой, ведь от правильности настройки всей антенно-фидерной системы зависит качество приёма сигнала и соответственно скорость беспроводного интернета в вашем загородном доме, на даче, на производстве и т.п. Особенно это касается тех случаев, когда в месте использования антенны слабый сигнал мобильного оператора, до базовой станции далеко, и между ней и вами есть преграды в виде леса, холмов, зданий и т.п, когда нужно использовать кабель достаточно большой длинны чтобы установить антенну максимально высоко. В таких случаях сохранение каждого децибела очень важно. И выбор правильного, качественного антенного кабеля позволит минимизировать потери сигнала и сделать скорость интернета максимально возможной.
Немного теории
Так исторически сложилось, что все приёмное оборудование (телевизоры, антенны телевизионных спутниковых систем, радиоприёмники и т.п.) согласуются на волновое сопротивление 75 Ом, а все приёмо-передающее оборудование (антенны мобильной связи, усилители сигнала, приёмо-передающие радиостанции, антенны сотовой связи, конечное оборудование для работы в сотовых сетях - модемы, роутеры, репитеры и т.п.) настроены на волновое сопротивление 50 Ом. Телевизионные системы в этой статье мы рассматривать не будем. В ней речь пойдет только об оборудовании для работы в сотовых сетях.
Исходя из теоретических понятий идеальными условиями эксплуатации будет тот вариант, когда вся антенно фидерная система, подключенная к конечному абонентскому оборудованию согласована на волновое сопротивление 50 Ом. Ведь мы знаем, что 4G модем, WiFi роутер или репитер с завода согласуются именно на этот импенданс. Поэтому в идеале, если антенна, антенный кабель, все переходники, которые используются для соединения антенны, кабеля и устройства будут иметь волновое сопротивление (импенданс) 50 Ом.
Волновое сопротивление
Прежде чем двигаться дальше, давайте поясним, что не каждая высокочастотная система или компонент рассчитаны на сопротивление 50 Ом. Могут быть и другие значения, например 75 Ом. Характеристическое сопротивление коаксиального кабеля пропорционально натуральному логарифму отношения внешнего диаметра (D2) к внутреннему диаметру (D1).
Простыми словами, волновое сопротивление определяется соотношением внешнего диаметра кабеля к диаметру центрального проводника. Чем болше соотношение - тем больше волновое сопротивление. У кабелей с импендансом 50 Ом центральная жила как правило толще чем у кабелей на 75 Ом, а сам кабель на 75 Ом несколько толще аналогичного по характеристикам кабеля на 50 Ом. Ну и дальше что, спросите вы?
А дальше - больше. В фидерной системе (нашем кабеле, который идет от антенны к модему или роутеру) возникает стоячая волна, которая измеряется коэффициентом стоячей волны (КСВ). Коэффициент стоячей волны (КСВ) характерезует степень согласования антенны и фидера (кабеля).
Стоячая волна образуется в волноводе в результате сложения падающей волны и отраженной от нагрузки на конце волновода. В следствие такого сложения в волноводе образуются статические максимумы и минимумы напряженности поля, т.е. сложение мощностей отраженного и падающего сигнала образует неравномерное распределение напряженности поля по всей длине волновода (кабеля). На практике всегда часть передаваемой энергии отражается и возвращается к антенне. Эта отраженная энергия ухудшает работу всей системы.
Простыми словами, установленная на крыше приёмо-передающая антенна, которая ловит сигнал и передает его через кабель на модем, роутер или репитер передает его в виде колебаний (волн). При передаче высокочастотного сигнала возникают так называемые падающие и отраженные волны. Сложение мощностей колебаний отраженного и падающего сигнала образует неравномерное распределение напряженности поля по всей длине волновода (кабеля) и часть полученного от антенны сигнала не передается на модем, а возвращается в антенну. Чем меньше КСВ - тем лучше, тем более мощный сигнал попадает на конечное устройство и тем меньше сигнала теряется. Чем КСВ больше - тем хуже, т.к. больше энергии теряется в кабеле и не передается на конечное приёмо-передающее устройство.
Если в подобной системе используется антенна, настроенная на импенданс 50 Ом, на которой стоит разъем для подключения кабеля на 75 Ом, к которому подключен кабель сопротивлением 75 Ом, который с помощью переходника на 50 Ом подключен например к роутеру, где установлен разъем на 50 Ом - то на лицо рассогласование системы, которое влечет за собой увеличение КСВ и потери получаемого от антенны сигнала на переходниках и кабеле.
В итоге, можно выделить следующее:
- Кабели сопротивлением 50 Ом передают более мощный сигнал, чем аналоги на 75 Ом
- Кабели на 75 Ом отличаются меньшими потерями на длинне, но отличаютсяся большими потерями в мощности сигнала чем 50-омные аналоги
- Чем меньше КСВ - тем меньше потерь мощности сигнала
- Идеальный КСВ = 1-1,2, хороший КСВ - 1,3-2, приемлемый КСВ 2-3. КСВ выше 3 - это плохо.
- При использовании в антенно-фидерной системе кабелей и переходников с разным импендансом (например 50 Ом и 75 Ом) в результате рассогласования увеличивается КСВ и теряется мощность передаваемого от антенны к конечному абонентскому устройству сигнала.
Угасание сигнала
Как известно из уроков физики даже из школьной программы, разные материалы имеют разную токопроводимость. Это обусловлено их физическими свойствами. Так медь имеет большие значения токопроводимости и меньшие показатели угасания сигнала чем например сталь. В современных кабельных системах для передачи сигнала также используются различные мартериалы, такие как медь, сталь, биметалл (омедненная сталь) и т.д. Самые дорогие кабели имеют медные центральные жилы и медную оплетку, что позволяет минимизировать потери сигнала на большой длинне кабеля, ведь чем длиннее кабель, тем больше будет теряться мощность сигнала на его конце. Также можно встретить кабели с так называемым биметаллом - когда стальную центральную жилу покрывают медным напылением. То же самое и с оплеткой. Как известно, ток передается по поверхности металла и такой вариант, как биметалл выглядит вполне приемлемо. Бывают кабеля со стальными центральными жилами и стальной оплеткой. По ним также передается сигнал, но уже с большими потерями чем в медном кабеле.
Также нужно заметить, что чем толще центральная жила (или несколько) в кабеле, тем больше площадь прохождения колебаний тока и тем меньше потерь. Поэтому при выборе кабеля нужно обращать внимание как на материал центральной жили и оплетки, так и на их физическую толщину. И по этому параметру кабели сопротивлением 50 Ом вариант более выиграшный.
Разъемы и переходники
В идеале для лучшего согласования во всей системе должны использоваться переходники и разъемы согласованные на частоту 50 Ом. Но на практике и в антеннах и в коаксиальных кабелях чаще всего используются высокочастотные разъемы сопротивлением 75 Ом. Это вызвано только одним фактором - ценой. F-разъемы (сопротивление 75 Ом) гораздо дешевле своих 50-омных аналогов. Причем разница в цене составляет несколько раз (а порой даже несколько десятков раз). Так стоимость F-разъема может колебаться от 1,5 грн в опте до 3 грн в рознице, а разъем например N-типа стоит уже порядка 40-50 грн в опте и около 70 грн в рознице. Поэтому только для экономии средств и снижения цены на антенну подавляющее большинство отечественных (и зарубежных) производителей используют в своих антеннах более дешовые F-разъемы. Отсюда и установленные разъемы типа F на коаксиальных кабелях и антенных переходниках (адаптерах). Это конечно же влечет за собой рассогласование антенной системы и несколько бОльшие потери сигнала, чем в идеале.
Что на практике?
Для того, чтобы понять, что происходит на практике, мы обратились к специалистам радиотехнического факультета Киевского Политехнического института, у которых имеется соответствующее оборудование для измерения частотных характерисик кабелей и другого радиооборудования, затухания сигнала и прочих показателей, которые могут влиять на качество сигнала. Для чистоты эксперимента мы протестировали антенные кабеля RG-58, RG-8, 5D-FB (волновым сопротивлением 50 Ом) и RG-11, RG-6, FinMark 690BVcu-WB (волновым сопротивлением 75 Ом). Для тестов была выбрана самая популярная длинна кабеля 10 метров. Тестирование проводилось на частоте 1800 МГц, которая на данный момент является наиболее распространенной для ретрансляции высокочастотных сигналов операторов мобильной связи в Украине.
В результате тестирования мы получили следующие результаты угасания сигнала:
| Марка кабеля | Затухание сигнала |
| Волновое сопротивление 50 Ом | |
| RG-58 | 4,5 Дб |
| 5D-FB | 3,2 Дб |
| RG-8 | 2,3 Дб |
| Волновое сопротивление 75 Ом | |
| RG-11 | 3,2 Дб |
| RG-6 | 2,7 Дб |
| FinMark 690BVcu-WB | 3,9 Дб |
После этого мы замеряли показатели скорости интернета с антенной R-Net Панель-17 усилением 17 Дб (без поддержки технологии MIMO). Тесты были произведены в Обуховском районе Киевской области на расстоянии около 8 км от базовой станции оператора Киевстар в зоне действия сети LTE-1800 МГц. Антенна устанавливалась на втором этаже здания, на высоте чуть больше 5 метров от земли.
Скорость интернета без антенны на устройстве Huawei B311-221 составила в среднем 11 Мбит/сек на загрузку и около 8 Мбит/сек на отправку данных при уровне сигнала -105 dB.
Подключив антенну, направив ее на базовую станцию и поймав наилучший сигнал мы получили следующие результаты:
Из представленных результатов можно сделать вывод, что кабели сопротивлением 50 Ом и 75 Ом работают. И работают примерно одинаково. Особая разница ощущается только в кабелях с толстыми центральными жилами (RG-6 и RG-8), где меньшие потери сигнала и меньше КСВ.
Также можно сделать вывод, что система, где используется кабель волновым сопротивлением 50 Ом позволяет отправлять данные от абонентского устройства к базовой станции на скорости несколько более высокой, чем на аналогичных кабелях сопротивлением 75 Ом.
Выводы
Не смотря на то, что теория говорит о том, что в системах мобильной связи следует использовать только коаксиальный кабель, высокочастотные разъемы и переходники волновым сопротивлением 50 Ом на практике выяснилось, что системы с кабелем сопротивлением 75 Ом работают и не на много хуже. Их также можно использовать в антенно-фидерных системах для усиления сигнала сотовых операторов. Потери сигнала и скорости передачи данных на таких кабелях немного больше, чем на 50-омных, но они не на столько критичны, чтобы вовсе от них отказаться.
Из проведенных тестов и замеров можно сделать такие выводы:
Многие думают, что для подключения внешней антенны к 3G/4G-модему или роутеру без высокочастотного кабеля никак не обойтись. Такое мнение сложилось из-за того, что многие компании-разработчики не хотят менять привычную технологию производства антенн с разъемами для СВЧ-кабеля.
Давайте разберемся в причинах, по которым использование высокочастотного кабеля для 3G/4G-антенн, как правило, не обосновано.
1. Значительные потери сигнала
При использовании высокочастотного кабеля Вы будете терять усиление на всех элементах цепи: на разъемах, на пигтейлах (переходниках для подключения к модему) и на каждом метре кабеля. Учитывая, что российские 3G- и 4G-сети в основном работают на частотах выше 1900 МГц, эти потери будут очень значительными.
Пример:
Даже на качественном дорогом кабеле 5D-FB на частоте 2600 МГц (4G LTE) затухание сигнала составляет около 0,4 дБ/м. Еще 0,5 дБ будет потеряно на каждом разъемном соединении и около 1 дБ на пигтейле. Общие потери составят:
| 5 метров + пигтейл | 5*0,4 + 2*0,5 + 1 = 4 дБ | (много) |
| 10 метров + пигтейл | 10*0,4 + 2*0,5 + 1 = 6 дБ | (очень много) |
Если использовать более дешевый кабель RG58, то потери сигнала будут еще больше.
2. Ограничение по длине
Чем длиннее высокочастотный кабель, тем больше потери сигнала. 5-10 метров — это максимальная длина, на которую можно рассчитывать. Использовать более длинный кабель (даже очень хороший) не имеет смысла. Ограничение по длине кабеля сильно сужает возможность выбора точки для установки антенны, что в итоге значительно влияет на результат усиления.
3. Сложность прокладки
Еще один значительный минус — качественный высокочастотный кабель довольно толстый и упругий, его не получится согнуть под 90 градусов. Не забывайте, что для подключения 4G-антенны потребуется 2 таких кабеля. Правильно обжать кабель без специального инструмента непросто, поэтому в большинстве случаев покупатели антенн используют готовую кабельную сборку с крупными разъёмами на концах, под которые приходится сверлить 2 больших отверстия. Аккуратно проложить такой кабель может только опытный мастер с соответствующим оборудованием.
4. Ненадежность конструкции
Разъёмы модемов (CRC-9 или TS9) очень хрупкие и легко деформируются, частое подключение/отключение пигтейлов способно их испортить. Кроме того, USB-модем с подключенными к нему переходниками и кабелями, должен быть плотно зафиксирован. Кабель не должен “висеть” на разъёмах модема, чтобы за счет собственной массы не создавать постоянное давление. Любое неаккуратное перемещение модема может кончиться плачевно.
Несмотря на то, что дача у нас близко к Москве — в Бутово, посёлок на картах покрытия всех трёх операторов обозначался белой дырой. Много лет меня это не беспокоило, но чем дальше, тем сложнее обойтись без интернета, ведь где ещё можно найти ответы на самые неожиданные вопросы, которые возникают в голове: ближайший работающий каток, программа телевидения, новые объявления по интересующей теме на avito и так далее.
С год назад в дачном посёлке появилась контора, которая предлагала интернет по оптическому кабелю. Стоимость подключения — 30.000 рублей, абонентская плата — 1.000 рублей в месяц без ограничения трафика. На вопрос про скорость интернета они ответили, что 100 Мбит (дополнительные вопросы, мол, это до вас 100, а дальше что? — задавал, отвечали, что дальше так же). Платить такую сумму, не получая взамен никакой материальной собственности (ну разве что оптический кабель по моему участку, но он не стоит столько), да и иметь дело с заведомыми обманщиками — в безлимитные 100 Мбит за 1.000 рублей в месяц в области я не верю — не захотел и стал исследовать вопрос беспроводного интернета.
Антенны делятся по способу передачи:
• обычная;
• MIMO (Multiple Input Multiple Output) — технология приёма-передачи сигнала системами из нескольких антенн, позволяющая увеличить полосу пропускания канала.
Антенны делятся по конструкции:
• направленная — обеспечивает большее усиление, но нужна настройка на базовую станцию с точностью до 7 градусов; из-за меньшей, чем у панельной, парусности возможно крепить на более слабую мачту;
• панельная — обеспечивает немного меньшее усиление, чем направленная, зато проще настраивается, так как допускается точность до 20 градусов по направлению к базовой станции;
• c параболическим рефлектором (тарелка, как для спутникового телевидения).
Антенны делятся по типу исполнения:
• просто антенна — от неё в дом идёт коаксиальный кабель RG-58;
Надо учитывать, любой антенный кабель имеет такой параметр, как затухание сигнала на единицу длины; в более качественных кабелях и переходниках потери сигнала меньше.
• со встроенным модемом — в дом идёт провод USB;
Согласно стандарту максимальная длина USB-кабеля (в экране) составляет 5 метров.
• со встроенным роутером (и модемом) — в дом идёт кабель Ethernet (RJ45), из дома идёт питание для роутера.
После установки антенны нужно найти базовую станцию выбранного опСоСа, сигнал с которой лучше всего. Для этого, поворачивая антенну на 360 градусов, смотрят изменение уровня сигнала. Проще всего это сделать, подсоединив антенну к модему, модем подключив к ПК (с ОС MS Windows) и запустив программу MDMA (Mobile Data Monitoring Application), которая показывает уровень сигнала. Ещё удобнее становится, если установить Entropiy — дополнение к MDMA, которое пока запущено постоянно произносит голосом цифру уровня сигнала.
Можно также воспользоваться сайтом карта и координаты базовых станций сотовых операторов МТС, Мегафон, Билайн и Скай Линк.
Для проверки установил на кронштейн от телевизионной антенны (которую демонтировал) и зафиксировал в направлении, где MDMA показывал наибольшую силу сигнала.
Тогда у меня не было достаточно длинной лестницы, поэтому ещё нанимал таджиков (2.000 рублей) её установить.
Нифига эта антенна не дала, сигнал усилился максимум на 10 дБ, и итоговой его величины всё равно не хватало для уверенной работы. А ещё бывало, что ночью интернет работал, причём одинаково, что через антенну с модемом, что с телефона, а днём не работал ни так, ни так…
Какого типа кабель использовать для подключения антенны к роутеру или модему 4G? Какие бывают разъемы на кабелях? Как соединить кабель и модем? Выбираем кабель для качественного интернета самостоятельно.
Выбор кабеля для антенны 4G
С антеннами для усиления 4G сигнала может использоваться два типа кабеля 50 Ом и 75 Ом. Оба типа имеют как плюсы, так и минусы.
Кабель 75 Ом достаточно гибкий, что удобно при монтаже, относительно тонкий, дешевый, все разъемы на него можно смонтировать самостоятельно. Его минусы это: менее стабильный сигнал на модеме или роутере 4G, слабая защищенность от внешних воздействий, ненадежное крепление переходников и разъемов, слабая защита от влаги. С этими кабелями используют разъемы F-типа:
так как это самый дешевый и простой при монтаже вариант. Пример сборки кабеля с разъемами F-типа можно посмотреть на видео:
Кабель 50 Ом продаётся уже готовыми сборками определенной длины, разъемы смонтированы на кабеле надежно, имеет высокую степень защиты от влаги, дает более качественный сигнал на модеме или роутере. Два основных типа высокочастотных кабелей 50 Ом, используемых с антеннами LTE - это RG58 и 5D-FB. RG58 имеет многожильный сердечник за счет чего он более гибкий по сравнению с 5D-FB. 5D-FB имеет цельный медный сердечник, более толстый изолирующий слой, из-за этого он достаточно жесткий и толстый. Кабели 50 Ом одного типа могут иметь разную толщину. Использовать более толстый кабель в большинстве случаев не имеет смысла, так как цена возрастает существенно, а уровень сигнала почти не меняется (при расстояниях до 10 м). При монтаже кабеля достаточно отверстия в стене диаметром 8 мм. В случаях когда от точки установки антенны до точки в которую нужно подать интернет значительное расстояние можно установить модем и роутер в промежутке между ними, а дальнейшую передачу осуществить посредством витой пары (до 100 м). Это снизит стоимость материалов и уменьшит потери сигнала в антенном кабеле.
Основные типы разъемов для кабеля:
Большинство роутеров с встроенными модемами имеют разъемы SMAm для подключения внешней антенны. Для подключения же к модему понадобится переходник - пигтейл. В 4G-модемах разных производителей могут использоваться разные разъемы. Есть следующие типы пигтейлов:
При выборе кабеля для антенны следует учитывать ее характеристики, какой тип разъема используется на антенне, какой разъем для подключения внешних антенн используется в роутере или модеме 4G, волновое сопротивление антенны (импеданс), необходимую длину кабеля. От длины кабеля будут зависеть также уровни сигнала на конечном устройстве, поэтому стоит отказаться от кабеля большой длины и лишних соединений.
Читайте также: