Mimo антенна 3g сигнала с двумя входами что внутри

Обновлено: 10.01.2025

В характеристиках 4G телефона можно встретить упоминание о MIMO . Расшифровывается это как Multiple Input - Multiple Output , то есть множественный вход - множественный выход. Благодаря этой технологии LTE получила свои возможности, а в стандарте 4G заявлены скорости до 326,4 Мбит/сек. Зачем нужна эта технология - расскажу в этой статье!

Главный ресурс в сетях сотовой связи - это частотный диапазон. Радиоэфиром хотят пользоваться все: военные, телевидение, радиостанции, операторы сотовой связи. Однако он не бесконечен и строго поделён между всеми. От того как эффективно будут использованы радиочастоты и зависит успех стандарта. На одинаковой ширине частот в 3G можно получить 20 Мбит/сек, а в 4G - уже до 40 Мбит/сек. И достигается это в том числе и за счет MIMO . Разберёмся сначала что-такое MIMO 2х2.

Принцип работы следующий : информация от радиовышки к Вашему телефону передаётся двукратно, через разные излучатели в одной антенне. Они расположены друг к другу под углом 90 градусов в виде креста. Радиосигналы практически дублируются, но передаются под разными углами.

По пути к телефону по-разному наклонённые (поляризованные) потоки отражаются от разных препятствий: зданий, рельефа местности и т.д. И из-за этого наклона сигналы по-разному ослабляются: один больше, другой меньше.

На MIMO телефоне имеются также 2 антенны , принимающие эти два потока информации под разными углами. За счёт того, что данные дублируются больше шансов, что информация потеряется по пути и её не надо будет переспрашивать. Поэтому в радиоканале между станцией и телефоном можно использовать более скоростные методы передачи, не боясь потерять информацию по пути.

Таким образом, фактически образуются 2 канала между станцией и телефоном, которые позволяют более эффективно использовать одну и ту же полосу частот.

Аналогично обстоят дела и с MIMO более высоких порядков , например, 4x4 и 8x8. Такое MIMO позволяет разогнать 4G еще быстрее. Однако на абонентском устройстве потребуется расположить больше антенн: 4 и 8, соответственно. Физически это можно сделать лишь на крупных устройствах: планшетах, USB-модемах, ноутбуках и роутерах. Ну а в смартфонах для них просто не остаётся места.

В современном мире доступ в Интернет стал неотъемлемой частью жизни. Однако в силу ряда причин, сотовые операторы не везде могут установить вышки связи, поэтому в некоторых отдаленных регионах качество сигнала оставляет желать лучшего. Помочь в решении вопроса может MIMO-антенна 4G, как покупная, так и изготовленная своими руками по инструкциям, приведенным в этой статье.

Прием и отправка информации в линиях беспроводной связи

В радиоканале полезная информация распространяется от передатчика к приемнику в виде электромагнитных волн. При этом основными параметрами сигнала, от которых напрямую зависит качество связи, будут:

мощность;
частота (тесно связана с пропускной способностью канала);
тип используемой модуляции.

Для того чтобы обеспечить хорошее качество связи недостаточно просто увеличить значение одного или всех сразу вышеописанных показателей. Это связано с тем, что существуют определенные нормативы по электромагнитной безопасности. Поэтому для повышения скорости передачи пакетов данных внутри линии беспроводной связи используют различные оптимизирующие подходы. Один из них – технология, в которой используются антенна MIMO 3G/4G LTE-диапазонов с резонаторами, имеющими между собой низкий коэффициент корреляции.

Проходя через пространство, электромагнитная волна обязательно будет встречать на своем пути препятствия из различного материала, испытывая частичное или полное отражение и поглощение. При этом в канале начинают наблюдаться следующие эффекты:

Благодаря заложенным в математическую модель современным и эффективным методам обработки сигналов при использовании технологии MIMO можно без труда разделять полезную информацию и возникающие артефакты (в том числе и шумы).

Технология MIMO

Полезно! В простейшем случае поляризация волны – это такая характеристика, которая описывает поведение вектора амплитуды (включая его направление), может быть продольной, поперечной или круговой.

С математической точки зрения суть технологии 4G MIMO может быть раскрыта следующим образом. Пусть имеются N передающих и M приемных антенных устройств, тогда свойства каждого канала (зависимость от особенностей многолучевого распространения сигнала) можно описать путем задания нестационарного (меняющегося во времени) комплексного коэффициента hnm, который набором образуют так называемую канальную матрицу H. Тогда, если иметь волновой вектор полезных данных s и волновой вектор шумов n, то направление, из которого пришел принятый сигнал r можно выразить через простую формулу r = H*s + n.

Полезно! Волновой вектор – такая величина, которая определяет направление распространения волны.

Принцип работы MIMO 3G/4G-антенн

В большинстве случаев, поскольку преимущество отдается схеме с 2х2, антенна МИМО 4G – это просто два полосковых резонатора. Их единственной особенностью является расположение друг относительно друга, оно выполнено так, чтобы при помощи ортогональной поляризации (в вертикальной плоскости смещение составляет 45 градусов, а угол между плоскостями антенн – 90 градусов) произвести разделение каналов. Таким образом, при приеме двух сигналов разница в их коэффициентах усиления будет составлять до 20 дБ.

Конструкционные особенности MIMO-антенн

Помимо достаточно сложной теоретической части касательно принципа действия технологии MIMO, антенны, применяемые в ней, также имеют некоторые конструктивные особенности, которые имеют огромное значение при проведении грамотного монтажа:

Тип антенны. Если говорить о 3G/4G-сигнале, такое устройство будет однозначно уличного типа, его установка должна производиться в оптимальной точке пространства с направлением на ближайшую сотовую вышку и наличием минимума препятствий на пути электромагнитной волны.
Тип крепления. Основой под установку должна служить мачта, закрепленная посредством собственного фундамента (до 4 метров в высоту) и растяжек (трос от 4 мм) или на здании (крыша, фасад). Сам кронштейн, к которому непосредственно монтируется антенное устройство, должен иметь три степени свободы (другими словами, поворачиваться в трех плоскостях: X, Y и Z), что позволит регулировать поляризацию.
Стойкость к атмосферному воздействию. Антенна должна быть надежно защищена от осадков, это достигается путем ее размещения в пластиковом корпусе, а в некоторых случаях – нанесения слоя лака или краски (типа ПФ) на металлические части. Также соединения (коннекторы) с коаксиальным кабелем промазываются герметиками.

Важно! Производить дополнительную герметизацию необходимо даже для покупных устройств, нелишним будет поместить в корпус гидрофильное вещество (сорбент силикагель в пакетиках) и выполнять его периодическую замену.

Грозозащитные меры. Конечно, в покупных антеннах предусмотрена такая функция, она обеспечивается путем короткого замыкания выходов по постоянному току. Однако если установка устройства выполняется путем монтажа его на мачту, то попадание молнии может просто испарить всю конструкцию, поэтому в таком случае желательно наличие громоотвода.
Дополнительные детали. При монтаже могут потребоваться дополнительные материалы, такие как коаксиальный кабель (обычно с волновым сопротивлением 50 Ом), коннекторы и переходники (адаптеры).

Панельная антенна

На сегодня этот тип антенн получил наибольшее распространение в коммерческой нише (считается, что это панельная антенна 4G – одна из лучших) и используется всеми сотовыми операторами для достижения оптимальной зоны покрытия в необходимой области. Конструктивно такие устройства состоят из двух матриц диполей (в простонародье – «патчей»), которые располагаются в вертикальные ряды и разносятся в пространстве путем помещения в разные корпуса (в пользовательском варианте приемного оборудования чаще в одном корпусе с четырьмя патчами на каждый сегмент).

Подключение производится разными коннекторами на два разных фидера, соответственно, к двум независимым входам излучателя/приемника. В соответствии с теоретической частью, изложенной выше, относительное положение плоскостей полосковых резонаторов может устанавливаться как 45 градусов по отношению к вектору вертикали, так и ортогонально друг к другу.

Применение панельных антенн для работы в сетях 4G

Второй параметр как раз определяет частотную селективность антенны (о чем упоминалось ранее) и для сетей 4G диапазон может быть самым разным (от 800 МГц и выше), некоторые сотовые вышки работают сразу на нескольких значениях, например, для LTE это могут быть линии 700 МГц, 800 МГц, 2600 МГц. Если необходимо включение 3G, дополнительно используется полоса 2100 МГц. Естественно, что это требует разделения как в плоскостях поляризации, так и пространственное, а также разных направленностей. Это неизбежно приведет к огромному видовому разнообразию устройств, что и можно наблюдать на рынке.

Установка антенн для модема своими руками

Важно! Существует еще метод непрямого крепления антенны к фасаду здания, а именно: с установкой короткой мачты. Он применяется тогда, когда устройство надо вынести выше, например, над коньком кровельной фермы. В этом случае на мачте также монтируется оборудование, и она хомутами пристегивается к стене.

Как сделать антенну самостоятельно

Итак, антенные решетки позволяют принимать и до нужного значения усиливать сигнал. При этом они делятся на три типа:

узконаправленные, принимающие радиоволны четко заданного направления;
секторные, диаграмма направленности которых может выделять определенный участок приема;
всенаправленные, имеющие круговую диаграмму направленности.

Последние наиболее простые в изготовлении и, по сути, все остальные антенны являются их продвинутыми модификациями. Для самостоятельного изготовления существует множество вариантов устройств, здесь будут рассмотрены несколько проверенных типов, зарекомендовавших себя.

Простая секторная антенна

В магазине можно найти устройство, представляющее собой фокусирующий рефлектор, на штанге которого нужно установить модем. Обычно такие модели стоят дорого, а изготовить их своими руками – задача не из самых сложных. Наилучшим материалом для отражателя станет крышка от старого корпуса ПК, из инструментов понадобятся только маркер (карандаш), ножницы по металлу, напильник и шкурка. Порядок действий такой:

на лист железа перенести чертеж деталей антенны;
вырезать, все острые кромки обработать напильником и шкуркой, желательно закрасить;
сформовать антенну по линии сгиба, в штангу вставить 4G-модем и соединить его с роутером или компьютером посредством USB кабеля;
антенну в сборе основанием прикрутить к чему-нибудь тяжелому для устойчивости.

Кстати, если требуется выполнить временный (комнатный) вариант, можно использовать любой подручный материал, начиная от фольгированного картона.

Панельная антенна

Чтобы изготовить такую уличную 4G MIMO-антенну, понадобится следующий набор материалов:

листовое железо (оцинкованное), размер основной панели составляет 33,4 см на 29 см (1 шт), а диполи – 11,8 см на 7,05 см (4 шт.);
медная проволока диаметром 2 мм;
немного медной фольги для соединительного элемента в виде окружности диаметром 2,1 см;
диэлектрик для прокладок под дипольные пластины (подойдет пенопласт), клей для него.

Внимание! Запомните, что дипольные пластины – то же самое, что и патчи!

В первую очередь, необходимо собрать патчи в сегмент. Для этого надо взять лист бумаги размером с рефлектор антенны, разложить на нем по чертежу патчи и спаять их между собой на медном соединителе.

В основной пластине отражателя необходимо произвести сверловку отверстия для коаксиального кабеля (волновое сопротивление 50 Ом). Приклеить пластины диэлектрика и к нему – сегмент из дипольных пластин, в результате должна получиться антенна, как показано на рисунке.

Центральную жилу кабеля надо припаять к медному пятаку, а экран – к рефлектору.

Кстати! Если сделать две таких антенны и разнести их в пространстве под углом 90 градусов друг к другу, получится полноценное устройство с селекцией по поляризации. Также можно экспериментировать с формой рефлектора, например, он может быть параболический.

Направленная антенна Харченко

В Глобальной сети касательно этого типа приемного устройства ведутся постоянные споры, однако это действительно рабочая модель. Единственным нюансом при ее изготовлении является то, что необходимо ознакомиться с некоторым теоретическим минимумом, а при практической реализации соблюдать высокую степень аккуратности. Порядок действий следующий:

Сначала берется медная проволока диаметром 1,6 мм (или, другими словами, сечением 2 мм2), из нее изгибается рамка в виде двух ромбиков с длиной сторон 53 мм, угол между крайними плечами должен составлять 120 градусов, а зазор в центральной части – 5 мм. Важно помнить, что смещение даже на 1 мм существенно повлияет на параметры антенны.
Из листового алюминия толщиной 2 мм вырезается квадрат с длиной сторон 14 см, в его центре просверливается отверстие диаметром чуть менее имеющегося коаксиального кабеля на 50 Ом.
Ровно по центру, на диэлектрических стойках, над рефлектором на высоте 36 мм устанавливается рамка.
В отверстие продевается кабель, центральная жила припаивается к нижнему уголку в зазоре 5 мм, а экран – к верхнему.
После этого антенна закрепляется на кронштейне (можно от спутниковой тарелки) и настраивается путем поворота в трех плоскостях.

Внимание! Расположение рамки относительно рефлектора (параллельно или перпендикулярно) будет влиять на то, как поляризована антенна, т. е. при сборке двух устройств будет получен полноценный MIMO-приемник.

Направленная MIMO-антенна от KREOSAN

Это нашумевшая конструкция, которая использует все преимущества двойной поляризации и претендует на звание лучшей 4G-антенны. Более того, она проста в настройке, поскольку регулировать ее нужно только в двух плоскостях. Существуют несколько моделей для MIMO 3G-сети и 4G-сети (для разных частот), но принцип изготовления одинаков. Для сборки антенны понадобятся:

Листовая медь или алюминий, из него вырезаются диски диаметром под необходимую частоту.
Шпилька М8 длиной 14 см и набор гаек в количестве 12 штук. На ней закрепляются диски таким образом, как показано на рисунках.
Коаксиальный кабель. Необходимо два отрезка, один припаивается (или приклепывается) центральной жилой ко второму по величине диску на указанном расстоянии от края, второй – там же, только под углом 90 градусов относительно первого. Экраны закрепляются на самом большом диске.

Заключение

Как видно, в элементарной теории антенн нет ничего сложного и разобравшись с основными понятиями можно с легкостью как выбрать необходимую антенну из числа предлагаемых на рынке, так и сконструировать или собрать ее самому. При этом следует помнить, что главная работа заключается не только в том, чтобы сделать антенну, ее еще необходимо правильно настроить. Для этого дополнительно рекомендуется ознакомиться с материалом по теме цифровой обработки сигналов, где обычно в самом начале разбирается теоретический минимум по существующим типам каналов связи и методам передачи информации в них.

Всем привет.Сегодня мы будем тестировать антенну для скоростного интернета.Такая антенна пригодится там где есть проблемы с качеством сигнала или скоростью.
Антенна универсальная и подойдет под любые диапазоны и стандарты мобильной связи (2 G,3G,4G ) от 700 до 2600 мегагерц. Благодаря такой «всеядности» частотных диапазонов, вам не придется ломать голову, для какой частоты подойдёт эта антенна.

Размеры антенны чуть больше планшета в 7 дюймов.Технология подключения мимо.Кабеля по 2 метра, на концах можно выбрать 2 разных разъёма под ваш роутер или модем. Учитывайте это при заказе данной антенны!

Что же не будем долго про нее рассказывать, начнем непосредственно сам тест!

Что бы приблизится к максимально плохим условиям, я уехал в лес, почти на 10 км от ближайшей 4г базовой станции.
Мы находимся в замечательном парке Горького.Еще 10 лет назад здесь не было совсем ничего.Не лавочек, велодорожек, да и вход был платным.ОЙ, что-то меня не туда понесло!)

Тестировать буду на своем 4г роутере MR6400. Из теста на штатных антеннах, мне не удалось получить минимальный сигнал, но если роутер поднять немного выше, удавалось словить 25 процентов сигнала.При этом скорость не превышала не более 3 мегабит. Совсем плохой результат.

Что же, прикрутим вместо штатных антенн, панельную антенну 4г из обзора.Благодаря отверстиям на задней крышке можно без проблем закрепить антенну на высоте.

После небольшой настройки и поиска направления бс, мне удалось получить такие результаты.
Как видим из теста удалось выжить чуть больше 50 мегабит на вход и около 30 на выход! Конечно, это не 1 гигабит, но для дачи и под минимальные задачи, 50 мегабит должно хватить для повседневного пользования.

Немного расчлененки: 18+

Вывод.Антенна показала себя с крайне хорошей стороны.Низкая цена, легкий монтаж, не трудная настройка.Все эти положительные факторы помогут решить ваши проблемы с мобильным интернетом.

Вопрос: После замеров телефоном у меня 3G работает на 900-й частоте. Подойдет ли мне простая антенна GSM 900 ?

Ответ: Да подойдет, антенна пропускает определенные частоты, а какой стандарт связи на этой частоте - антенне абсолютно всё равно ))

Вопрос: Зачем мне измерять телефоном на какой частоте работает 3G или 4G, ведь не проще ли купить мультидиапазонную антенну?

Ответ: В большинстве случаев, когда у Вас на улице перед домом или на втором этаже дома сигнал присутствует стабильно на 1-2 палочки, то можно брать мультидиапазонную антенну и действительно вопрос решится просто! Но если сигнал очень слабый или практически нету, то стоит взять антенну на определенный диапазон, т.к. коэффициент усиления однодиапазонной антенны гораздо выше!

Вопрос: Для чего нужны антенны MIMO с двумя разъёмами?

Ответ: Технология MIMO (маймо) на практике позволяет увеличить скорость интернета на скачивании на 20%, а на отдачу до 100%. То есть, если Вы пользуетесь интернетом как обычный пользователь, то можно брать обычную антенну. А если Вам необходимо закачивать в сеть большой объём информации , например, видео или у себя на даче хотите поставить удаленноё видеонаблюдение, то стоит взять MIMO антенну.

Вопрос: Зачем нужна направленная антенна ? Можно ли взять всенаправленную антенну для простоты установки ?

Ответ: В городе, где базовые станции сотовых операторов находятся почти на каждой второй крыше и, соответственно, сигнал от этих баз хороший, то можно брать всенаправленную антенну. А если у вас загородный дом за чертой леса, то для хорошего результата рекомендуется брать направленную антенну, т.к. у неё коэффициент усиления как минимум на 10 дБ будет больше!

Вопрос: Зачем мне нужна мачта для установки внешней антенны на даче ? Ведь можно воспользоваться кронштейном.

Ответ: Чем выше установлена внешняя антенна, тем лучше сигнал от базовых станций сотовых операторов! Например, если на даче антенну установить за окном второго этажа, то скорость интернета будет 5 Мбит/сек, если на кирпичном воздуховоде на крыше - 10 Мбит/сек, а если на крыше установить 6 метровую мачту, то скорость интернета будет 15-20 Мбит/сек. А дальше выбирайте какой вариант подойдет именно для Вас.

Вопрос: Не будет ли молния бить в мою мачту с антенной ?

Ответ: Теоретически возможно! По статистике в нашей стране молния бьёт 3 раза в год на 1 квадратный километр. То есть вероятность очень низкая. А если при этом еще рядом есть строения или деревья выше вашей антенны, то вероятность попадания молнии становится 1 к миллиону.

Вопрос: у меня на даче телефоне иногда показывает знак 4G, но сигнал очень слабый. Какую антенну мне посоветуете ?

Ответ: 4G связь в нашей стране работает в трех частотных диапазонах - это 800, 1800 и 2600 МГц. В идеале провести замеры вашим телефоном и точно определить частоту. Как это сделать можно прочитать ТУТ. Как определите частоту - зайдите в раздел ОБОРУДОВАНИЕ и найдите соответствующий раздел по антеннам, например, АНТЕННЫ 2100. Ну или свяжитесь с нашим специалистами удобным для Вас способом.

Читайте также: