Как подобрать и установить GSM антенну

Как подобрать антенну за 3 шага

1. Определите расстояние до базовой станции

От расстояния между базовой станцией (БС) и местом обеспечения связи зависит тип направленности антенны и ее коэффициент усиления. Чем больше расстояние между антенной и базовой станцией, тем больший КУ должен быть у антенны.

Расстояние до БС можно определить через мобильные приложения, например, приложение «Сотовые вышки. Локатор» или Netmonitor. Приложения показывают сотовые вышки вокруг пользователя, их оператора и частоты на которых сотовая вышка работает.

На малых расстояниях, примерно, до четверти от предельных значений и, отсутствии препятствий на пути распространения радиоволн от БС, подойдет всенаправленная антенна. Если расстояние больше и присутствуют источники помех (линии ЛЭП, аэропорт, крупный ЖД узел, мощные теле- и радиостанции, и прочее), то рекомендуется устанавливать направленную антенну.

Направленную антенну необходимо направить на ближайшую БС того сотового оператора, сигнал которого требуется усилить. Расположение базовых станций можно посмотреть по карте вышек сотовой связи. Найти такую в интернете не сложно, неплохая карта OpenCellid. Проверить уровень сигнала при подключении модема можно через его терминальную программу, а для роутера через веб-интерфейс.

2. Определите на каких частотах работает базовая станция

Рабочая частота антенны должна совпадать с тем частотным диапазоном, в которой работает базовая станция.

Иначе диапазон частот называют band («бэнд»), они пронумерованы. Стандарты связи, их частоты и бэнды для России приведены в таблице.

Стандарт связи

Частота, МГц

BAND

2G (GSM)

900 (890-960)

Band 8

1800 (1710-1880)

Band 3

3G (UMTS)

900 (880-960)

Band 8

2100 (1920-2170)

Band 1

4G (LTE)

450 (452-467)

Band 31

800 (791-862)

Band 20

1800 (1710-1880)

Band 3

2300 (2300-2400)

Band 40

2600 (2500-2690)

Band 7

2600 (2570-2620)

Band 38

Обычно, если говорится, что антенна 2G, это значит, что она покрывает оба бэнда, Band 8 и Band 3. А для 3G- и 4G-антенн нужно внимательно изучать диапазоны частот, которые они покрывают. Проверяйте поддерживаемые антенной диапазоны частот, а не стандарты связи, указанные в маркетинговой документации.

Для работы на определенной частоте подбирается такая антенна, которая поддерживает этот частотный диапазон. Если модем работает только в стандарте 2G, то наверняка, конкретная базовая станция будет обслуживать данный модем всегда только на одном бэнде, и поэтому будет достаточно «одночастотной» антенны, работающей в необходимом диапазоне.

Но если необходимо работать на нескольких стандартах связи, т.е. охватить несколько бэндов, то в таких случаях выбирается антенна, которая сможет работать в соответствующих диапазонах частот («многочастотная» антенна). Естественно, на каждой частоте такая антенна будет работать хуже одночастотной, но все еще приемлемо для передачи нормального сигнала.

3. Определите оптимальное место установки антенны

Для установки антенны может понадобится крепление и кабель. Соблюдайте рекомендации по установке антенны в документации производителя.

Общие принципы установки антенн:

выбирать место так, чтобы между антенной и БС было поменьше преград, потому что здания или плотно посаженные деревья мешают прохождению сигнала от антенны к БС и обратно

использовать для установки металлические поверхности, например, крышу автомобиля. Устанавливайте антенну в центр поверхности для обеспечения равномерности диаграммы направленности.

Убедитесь, что металлические части антенны не имеют прямого электрического контакта с металлической поверхностью.

избегать экранируемых замкнутых пространств. Если терминальное устройство устанавливается в железный ящик, то вынесите антенну из этого ящика.
направлять антенну на БС
не устанавливать посторонние, особенно металлические, предметы вблизи антенны

Краткие рекомендации из опыта

Если антенна вашего устройства располагается в прямой видимости до базовой станции, уровень сигнала хороший и требования по скорости интернета ограничиваются 10-20Мбит/с, то достаточно применить самую простую всенаправленную антенну. Главное проверить, что в списке поддерживаемых частот присутствуют те, которые есть на этой ближайшей БС. Способ установки и ориентации антенны в пространстве особого влияния на скорость передачи данных не влияет.
Если базовая станция находится на расстоянии до 1км и в месте приема уровень сигнала, средний, то достаточно применения всенаправленной антенны с КУ от 5 дБи до 10 дБи. Антенну следует располагать вертикально, желательно в прямой видимости БС. На 4G-роутерах подключайте вторую антенну к входу AUX.
Если базовая станция находится на расстоянии свыше 1км, и в месте приема уровень сигнала низкий, то следует выбирать всенаправленную антенну с коэффициентом усиления от 7 дБи. Антенну следует располагать вертикально, установив на металлической поверхности. На 4G-роутерах подключайте вторую антенну к входу AUX.
Если БС находится на таком расстоянии, что телефон уже не может зарегистрироваться в сети оператора (по нужно технологии), при этом на пути к базовой станции нет зданий, гор и других значительных препятствий, то следует выбрать направленную антенну. Направленную антенну необходимо разместить как можно выше, направив в сторону базовой станции нужного оператора.
Если терминальное устройство располагается в подвале или в другом радионепрозрачном месте, но при этом есть возможность вывести антенну в зону уверенного приема, то нужно так и сделать. При этом следует выбирать Low Loss кабель (например, RG-58 RadioLab с низкими потерями), минимизируя его длину и количество соединений.
Если длина кабеля большая, то добиться устойчивой связи поможет только применение репитера.
Если антенну от терминального устройства невозможно установить близко к окнам здания, а телефон при этом регистрируется в сети, то достаточно применения всенаправленной антенны с коэффициентом от 3 дБи до 6 дБи. Антенну желательно располагать на металлической поверхности.
Если антенна располагается в прямой видимости до базовой станции, уровень сигнала хороший и есть потребность получения скорости передачи данных выше 20Мбит/с, то следует использовать MIMO-антенны, убедившись, что ваше терминальное устройство поддерживает эту технологию.

Подробнее этот вопрос можно изучить в большой статье на сайте radiofid.ru