Thursday, February 21, 2013

Double BiQuad antena Mezon internetui / 3.5 GHz / WiMAX

Įvadas

Bandysiu trumpaim bet pakankamai aiškiai parodyti kaip savo rankomis pasidaryti teisingą, išorinę, anteną Mezon internetui sustiprinti; veikiančia 3475 MHz dažniu ir teoriškai stiprinanti signalą apie 14 dBi (13 dBi jei reflektorius be „lūpų“)
Pastaba: dBi skalė yra logaritminė pagrindu 10, čia papildomi 3 dBi reiškia dvigubai stipresni signalą(Gain)! +1 dBi tolygu signalo sustiprėjimui 26%, o +2 dBi net 60%.

Visi matmenys parinkti atlikus kruopščią kompiuterinę analizę ir testavimą: žiūrėti čia

Lietuviškuose internetuose galima surasti kitą glaustą vadovą, kaip sutverti išorinę anteną mezon internetui, bet su labai netiksliais matmenų skaičiavimais. Žinoma antena veikia ir padarius nekuklias paklaidas, visgi siekiant geriausio rezultato reiktų vadovautis mano atliktais skaičiavimais, kurie paremti analize ir testavu.

Apžvalga



  
Schema antenai be „lūpų“





Bangos ilgis -
Kvadrato kraštinė - 2/√2×0.1789×86.2446≈21.820 mm≈2.18 cm (analizė rodo, jog labai svarbu išlaikyti tinkamą dydį)
Radiatoriaus aukštis -  0.0915×86.2446≈7.891 mm≈0.8 cm
Reflektoriaus matmenys - 13.7x20.2 cm (arba mažesnių, pav. 9x20 cm. reflektorius be „lūpų“ – šiek tiek mažesnės galios antena.)
plačiau, žiūrėkite analizę

Reikalingos detalės 

  • Korpusinis lizdas N(famale), prisukamas varžtais (jei reikia varžtelių - Varžtų Pasaulis) – pati jungtis Lemonoje
  • Reflektorius - Geriausia metalinė, varinė skarda. (Aš savo antenai išsikirpau iš stogo apdailos kampo.) Galima naudoti ir stiklotekstolitą, laminuotą variu
  • 40cm Plonos varinės vielos, idealiausia apie 1mm – 1.2mm skersmens. Didesnio diametro nerekomenduojama. (kodėl žiūrim analizę ir testavimus)
  • Kabelis - Kabelio tipas priklauso nuo modemo jungties. Aš naudojau SMA(m)<->N(m), Seowon 9200 modemui sujungti su antena. Labai svarbu, jog kabelio ilgis būtų kaip galima trumpesnis, nes per kiekvieną metrą prarandamas signalo stiprumas. Aš pirkau 2 metrus TriLAN 240 koaksialinio kabelio su profesionaliai uždėtomis jungtimis iš Erksa už 12 €; šio kabelio signalo slopinimas 3.5 GHz dažnyje: 0.55 dB/1m. Taigi, per 2 metrus kabelio, praradau mažiausiai 1.1 dB signalo. (Labai svarbu jog jungtys būtų profesionaliai uždėtos! Antraip bus dar didesnis signalo slopinimas)
    Jei pas jus USB modemas, jums reikia kitokio tipo jungčių ir kabelio, nes USB modemuose dažniausiai būna miniatiūrinės IP-9, CRC9 ar TS9 jungtys, o pastarosios jungiasi ant ypač mažo diametro kabelio. Jei ketinate antena statyti toliau nei per metrą nuo modemo, jums greičiausiai reikės naudoti trumpą pereinamąjį kabelį arba adapterį iš CRC9, TS9 ar IP9 į SMA(f), o nuo čia SMA(m) jungtis, kuri dedasi ant didesnio diametro kabelių (kuo storesnis kabelis, tuo mažiau slopinamas signalas! Taip pat pastebėtina, jog aukšto dažnio signalas teka vidiniu kontaktu. Išorinis ekranas tarnauja signalo apsaugai. Visi kabeliai ir jungtys turi būti vienodos varžos; priklausomai nuo įrangos gali būti 50 ar 70 Omų, dažniausiai pasitaiko 50 Omų, tad jei nežinot kokio jums reikia, jums reikia 50 Omų.)
    Plačiau apie kabelius ir jungtis skaitykite čia: Guide to Antenna Cables & Connectors
  • Skirtukai, iš bet kokios nemetalinės medžiagos. Reikalingi radiatoriaus galuose sutvirtinimui ir tinkamo aukščio nuo reflektoriaus palaikyti. (Savuosius pasidariau iš to paties kabelio, iš kurio ir vario viela išsitraukiau.) 



Korpusinis lizdas N (female)




Stiklotekstolitas laminuotas variu


 Antenos sutverimas

Toliau aš pateiksiu tik jau sutvertos antenos atvaizdus, nes nematau prasmės rodyti kaip reikia atrasti reflektoriaus centrą pasitelkus liniuotę, kaip ten išgręžti skylę, kaip lituoti ir pan. Tokiems veiksmams apžvelgti galit ir čia: http://www.ziva-vatra.com/index.php?aid=16&id=SGFyZHdhcmU=, http://martybugs.net/wireless/biquad/ arba http://martybugs.net/wireless/biquad/double.cgi
(Pastaba: šitos nuorodos į WiFi antenų gamybą, kurių darbinis dažnis 2,4 GHz. Nenaudokit ten nurodytų skaičių, jie netiks 3,5 GHz dažniui.)



Radiatorius ir Origami

 

Prieš pradedant lankstyti, ištiesinkite vielą kaip galima tiesiau.  
Užtikrinkit, jog radiatorius yra simetriška ir neperlinkęs.
Kvadratėliai turi būti griežtai stačiakampiai, tarp jo sienelių atstumas 2.18 cm matuojant nuo vienos vielos centro iki kitos centro.
Kuo tiksliau išlankstysit, tuo geriau. Analizė rodo, jog tikslumas čia ypač svarbus, tad skirkit tikslumui daug laiko!
Pastaba: visai gera mintis naudoti 1.2mm varinę vielutę vietoj rekomenduojamos 1mm diametro. Jos lankstinys šiek tiek mažiau jautrus mažiems netikslumams.


Mano išlankstymo technika vielų sankirtose.
Pastaba: Tarpas tarp vielų prasilenkimo vietų ir litavimo kontaktų apie 1.5mm.


Patarimai ir rekomendacijos


 

Tiksliai centre N-korpusinis lizdas pritvirtintas varžtais. Išlaikykit pavyzdingus reflektoriaus išmatavimus.

Išlaikykit kuo tikslesnį radiatoriaus atstumą nuo reflektoriaus visoje reflektoriaus plokštumoje! 0.8 cm (0.7 jei konstruojat reflektorių be „lūpų“.)


Tarpas tarp vielų prasilenkimo vietų ir litavimo kontaktų apie 1.5 mm.
Skirtukai, iš bet kokios nemetalinės medžiagos. Reikalingi radiatoriaus galuose, sutvirtinimui ir tinkamo radiatoriaus aukščio nuo reflektoriaus palaikyti.



Baigta. Guli ant pilvo.



Naudojimas

 

Ši antena turėtų rodyti geriausius rezultatus horizontaliai poliarizuota.
Pastaba: Antena horizontaliai poliarizuota kai korpusas vertikalus.

Radiatoriaus aukštis ir jo vielos storumo testavimas

Kadangi 4nec2 analizė rodo reikšmingą įtaką radiatoriaus vielos storiui, aukščiui ir kitiems parametrams, nusprendžiau išbandyti 4 įvairaus storumo vielas, du aukščio parametrus ir 2 poliarizacijas. Super tiksliam testavimui laboratorijos neturiu, tad viską atlikau namų sąlygomis. Stengiausi viską išpildyti kuo kruopščiau. Manau už tai kalba pats testavimo laikotarpis – dvi pilnos savaitgalio dienos. Viso apie ~200 testų su įvairias parametrais:
VP – vertikaliai poliarizuota; HP – horizontaliai poliarizuota.

CINR [dB] - Carrier to Interference + Noise Ratio (kartais SINR, CNR, SNR or C/N). Didesnės reikšmės geriau.
RSSI [dBm] - Received Signal Strength Indicator. Gaunamo radijo signalo stiprumas. Didesnės reikšmės geriau. (Pastaba: tai neigiamas skaičius, daugiau yra skaičius arčiau nulio.).
 
Pagrindinis kriterijus CINR – nurodo kanalo „kokybę“, pagal kurią yra galimybė pasirinkti aukštesnį signalo moduliaciją (= greitesnis internetas).

plačiau, žiūrėkit analizę.

Antenos naudojimas lauko sąlygomis


Jei norėsit naudoti anteną lauko sąlygomis, jums reikės ją izoliuoti nuo nepalankaus lauko sąlygų siekiant išvengti korozijos.
Viena išeitis - panaudoti sandarų plastikinį indelį nuo maisto. Tiesa toks daiktas šlykščiai atrodys ant stogo. Greičiausiai ir su kaimynais susipyksite, mat jie dažniau tą maisto dėžę matys...
Kitas variantas - nudažyti tokia spalva, kuri padės antenai susilieti su kabėjimo vieta. Bei ant lituotų kontaktų prieš dažant patepti silikonu, jog į N korpusinį lizdą nepatektų nė lašas vandens. (pavyzdys apačioje)  




Kaštai

  • 2 € antenai
  • 12 € Lt profesionaliai sumontuotam kabeliu SMA(m) <-> N(m)
  • Sugaištas laikas


Dviejų kryptinių antenų rezultatai.

Pastaba: atstumas nuo manęs iki bazinės mezon stoties 2.1 km. Matomumas beveik tiesioginis.
Nežinau tikslaus savadarbio gaminio stiprinimo, bet štai ką gaunu iš dviejų kryptinių antenų. Antena Nr.1 išorinė gamyklinė KTB 3.5GHz 14dBi HP90VP14. Antena Nr.2 savadarbė Double BiQuad. Iš paveikslėlio viršuje matyti, jog gaunu geresnį CINR nuo savadarbės antenos, nei nuo gamyklinės, kurios kaina 93 €. Priežastis – per skubėjimą blogai parinkta antenos vieta. mano klaida.
Burst Data - nurodo moduliaciją. Kaip matot viršuje, aš turiu 16-QAM ¾ / 64-QAM ¾; tiek rodo ir su viena išorine kryptine antena. (galimų moduliacijų lentelė apačioje).
Šaltinis: http://www.wimaxforum.org/news/downloads/Mobile_WiMAX_Part1_Overview_and_Performance.pdf


*** 
Antenai prireiks ir kabelio, Jūsų paslaugoms: Vedlys antenų kabeliams ir jungtims

*** 
Nepamirškit parašyti atsiliepimą komentaruose apie gautą skirtumą su antena. Tai padės kitiems orientuotis tarp galimybių stiprinant belaidžio interneto signalą.


***
Dažnai užduodami klausimai

  1. Kodėl užtenka tik vienos antenos nors ant modemo yra du antenos lizdai?
    • Dvi antenos padeda išvalyti signalą nuo pašalinio triukšmo ir gauti geresnį ryšį, todėl taip, galima statyti dvi kryptines antenas, bet tai nėra būtina jeigu signalas puikus su viena.
  2. Kodėl antena turi būti pastatyta vertikaliai?
    • Iš kompiuterinės analizės, pagal šį pav. (http://4.bp.blogspot.com/-IKxmSiu8LWM/USfux6X2dnI/AAAAAAAAAFo/niEdrOxbTvU/s1600/gain.png), galima daryti prielaidas, jog antena horizontaliai poliarizuota daugiausia stiprins signalą, tampa labiau kryptinė antena. Tas prielaidas iš kompiuterinės analizės patvirtino ir realūs bandymai su antena (žr. Excel rezultatų lentelę prie Testavimas skyriaus(http://wimaxvedlys.blogspot.lt/2013/02/double-biquad-35-ghz-wimax-g4-antenos.html)). Pastebėjimas, kai antenos radiatorius, yra vertikalioje padėtyje - antena laikoma horizontaliai poliarizuota.
  3. Ar verta pirkti gamyklinę anteną ar darytis savo, kuri geresnį rezultatą duos ?
    • Mano atveju savadarbė antena namo viduje – palėpėje, stiprina signalą labiau nei gamyklinė lauko sąlygoms pritaikyta antena pritvirtinta už metro prie išorinės namo sienos. Visgi gamyklinė antena lengva pakabinti išorėje ir atrodo estetiškai.
  4. Suprantu, kad 4G kaip ir visi trumpabangiai mėgsta tiesioginį matomumą. Išeitų, kad anteną reikia kelti kuo aukščiau?
    • Taip, mėgsta jos tiesiogini matomumą, taipogi mėgsta ir atsimušti-atsispindėti nuo objektų kaip namų sienų, ypač jei ten koks smulkesnis metalinis tinklelis yra viduje, todėl tiesioginis matomumas ir nebūtinas geram ryšiui. Reiktų tik vengti žalių medžių antenos kelyje - sugeria signalą. Iš praktikos galiu patvirtinti: žaliuoju metų laiku mano signalas gerokai silpnesnis nei šaltuoju. Tiesioginio matomumo irgi netekau per kelis metus dėl aplinkinės statybų veiklos, bet viskas veikia gana gerai - nesiskundžiu ir net nepastebėjau ar signalas labai suprastėjo dėl to.
  5. Berods skaičiau, kad 1m laido sumažina signalo stiprumą 1 dB?
    • Tiesa, bet tai priklauso nuo kabelio diametro ir dažnio. Kuo dažnis aukštesnis ar kuo diametras mažesnis - tuo daugiau signalo prarandama. Taip pat ir kabelio ilgis su jungtimis įtakoja nuostolius. Todėl kabelį antenai su antgaliais reiktų užsakyti ar prašyti antgaliu uždėjimo iš profesionalų. Šiek tiek rašiau apie tai čia: http://buildyourownantenna.blogspot.lt/2014/07/guide-to-antenna-cables-and-connectors.html
  6. Reikia turbūt išeksperimentuoti optimalų santykį – antenos aukščio/kabelio ilgio. Galbūt kelti į 8-9 m aukštį ir neapsimokės? 9dB praradimas dėl ilgo kabelio nebus kompensuotas pagerėjimu dėl aukščio?
    • Jei tiek aukštai kelti tą anteną, tai kartu ir modemą tektų sandariai uždarius, nes jei modemas USB, daug signalui neparankių perėjimų bus ir nuostoliai susidarys nemenki, gal net didesni už aukščio naudą. Aišku geriausia yra bandytis nuo pačių lengviausiai patikrinamų variantų. Pradedant nuo kambarinio, balkono, palėpės ir tada jau stogo jei netenkina pirmųjų variantų rezultatai.
  7. Gal galite paaiškinti ar atsiųsti nuorodą kaip atrodo Mezon tiekėjo antena. Skiriasi ar nesiskiria nuo GSM 3 ar 4 G? Tam, kad vizualiai atpažinti iš kokios vietos gaunu signalą. Konsultantai sako, kad tai paslaptis.
    • Jei klausimas kur yra artimiausia Mezon bazinė stotis. man bent pasakė tą paslaptį kelis metus atgal, gal pasikeitė kokia saugumo politika. Kiek žinau visos tos mobiliojo ryšio antenos turi išskirtas tam tikras savo zonas ir bet kur jų nekabina, ten kur matai aukštesnį bokštą ir antenas ant jo, galima tikėtis ir Mezon antenos. Patikslinimui galima  privažiuoti su mašina arčiau antenos galimų vietų, įsijungti savo Mezon USB modemą su nešiojamu kompiuteriu ir pamatuoti signalą, interneto greičius.
  8. Ar kažkur girdėjote, kad Mezon USB raktai sugebėta pajungti į DDWRT stiliaus routerį. Aš bandžiau jungti į ASUS RT-N18U (patinka man jo greitaveika ir šiaip daiktas) ir nesigavo. Nors Vodafone 3G modemas Omnitelinis veikia gerai.
    • Atvirai pasakius nežinau, pačiam susidurti neteko, tik skaičiau, jog žmonės sugeba suderinti tam tikrus Mezon USB modemus su tam tikrais routeriais.
  9.  Kokį patartum kabelį ir kaip jungtis išsirinkti ir teisingai uždėti jas? reikia lituoti abu kontaktus prie kištuko? Gal galima vietoj kištuko kabelį prilituoti tiesiai prie modemo?
    • Lituoti visad yra geriausias sprendimas jei tai įmanoma.
    • Kabelio antgaliu montavimo atveju kabeliui lituoja tik vidinį kontaktą, kuris ir perduoda signalą, o išorinis tik ekranavimas-apsauga, tai jį berods tik užspaudžia su spec. replėmis. Jei kabelis bus naudojamas lauko sąlygomis - užspaudimo kokybė ypač svarbi.
    • Kadangi kiekvienas toks signalo terpės pakeitimas teoriškai grasiną į signalo nuostolius, rekomenduočiau dėl pilno kabelio gamybos su antgaliais, kreiptis į žmogų kuris supranta kas vyksta su 3.5 GHz dažnio signalu kabelyje ir kuris turi patirties tame. Aš tokį suradau UAB "Erksa" (http://www.erksa.lt), tai jų veiklos sritis. Jie ten ir įvairių antgalių įskaitant USB modemams tinkamų turi, gali patart ar pritaikyt.
    • Iš tiesų galima ir pačiam mėginti tą darbą atlikti, jei antenos gamyba nėra būtinybė, o tiesiog laikinas hobis po darbo :) Jei tikslas būtų maksimali kokybė, tokiu atveju aš patikėčiau tuos antgalius profesionalui.


Naudingos nuorodos


Šios antenos analizė ir testavimas: http://wimaxvedlys.blogspot.com/2013/02/double-biquad-35-ghz-wimax-antenos.html
How-To: Build a WiFi biquad dish antenna: http://www.engadget.com/2005/11/15/how-to-build-a-wifi-biquad-dish-antenna
MIMO technologijos testas, rodantis jog dvi antenos geriau (dvi antenos nebūtina, jei signalas ir taip geras).: http://www.danlampie.com/?p=708
Daugiau 4nec2 simulated antenų: http://buildyourownantenna.blogspot.com


Paskutinis atnaujinimas: 2015 m. Rugsėjo 18 d.

13 comments:

  1. Radiatorius viena pusė prilituota prie reflektoriaus?

    ReplyDelete
    Replies
    1. viena puse prie reflektoriaus, antra prie lizdo.. brezinyje parodyta schematiskai.

      Delete
  2. Dėkui už senai nematytą ir išsamų R&D. Pavyzdys visiems...
    O ką daryti "paprastiems žmonėms", kurie turi mezono modemą su dviem antenom? SeoWon SWC 9200.
    Panašu, kad ten du įėjimo kontūrai ir yra lyginami iėjimo signalai. Ir kokias išorines tada reiktų pakabinti?

    Linkėjimai
    Vidas

    ReplyDelete
    Replies
    1. Lyg ir rašiau, pas mane Seowon 9200, galima jungti ant bet kurio antenos lizdo išorinę anteną. Jei labai norisi galima ir dvi išorines jungti, bet dažniausiai užtenka pakeisti vieną o kitą plikti defaultinę omni anteną.

      Delete
  3. Ok, ačiū labai, bandysim kitą savaitę. Tuo labiau, kad vandens bokštas Balsiuose yra tiesiogiai matomas nuo mano balkono. Įdomu, ar labai pakils greitis? Dabar prie 3-4 padalų yra 5MBit/2Mbit, o modemas stovi viduje ant palangės.

    ReplyDelete
  4. Turejau po ranka medžiagų, ir šlubuojantį internetą (mezon pramogauk iki 4 Mb/s) realiai buvo apie 3,1 naktim. diena vos 2. Išpradžių netaip sulitavau radiatorių su kontakatais, pameginau, blogiau nei su stock. Vėliau pasitaisiau savo fail'us. Dabar internetu nesiskundžiu tikrai. Diena- nuo4 iki 6mb/s Naktį nuo 7 iki 10Mb/s (modemas SWC 9200 jungiau vietoj vienos iš dviejų antenų) gyvenu pirmam aukste, mezon žemėlapyje ties mano namu pilka zona. Tad manau gyvenant auksciau galima pamatyt dar geresniu rezultatų. Labai dekingas.

    ReplyDelete
  5. Sveiki pas mane visai nebuvo signalo tai pasidariau 1na antena tai iskarto atsirado 2 lemputes dabar galvoju pasidaryti ir kita tik noreciau suzinoti kaip jas abi poliarizuoti ar abi vertikaliai ar viena vertikaliai kita horizontaliai

    ReplyDelete
    Replies
    1. teoriskai avi poliarizuotos horizontaliai turetu labiausiai stiprinti signala, praktiskai nesunku pasukineti ir gautus rezultatus pranesti atgal :) primenu, kai antenos radiatorius yra vertikalioje padėtyje - antena laikoma horizontaliai poliarizuota.

      Delete
  6. nepaisant signalo dydžio ("lempučių kiekis"), kurių pas mane dega visos penkios ir išorinės antenos s/n apie 27dB, interneto kaip ir nėra... vos veža radijo streamą 96kbps. Apie atsiuntimą ko nors galima tik pasvajoti. Mezonas siūlo pereiti į kitą, atseit geresnį planą su dar kitu modemu. Vadinasi kažkaip keistai...bet tikrai neberizikuosiu

    ReplyDelete
    Replies
    1. tikrai 96kbps o ne 96KBps ? galetum plana ir modema bandyta parasyti, nes su geru signalu toks greitis yra absurdiskas, Mezon priskiriamas G4 o ne G1 kartai. Neskubeciau kaltinti mezono del sios situacijos, pabandyk kita modema, gal koks brokuotas pasitaike, gal kokia kompiuterio programine iranga limituoja viska?

      Delete
  7. 96kbps tai radijo streamo greitis, o ne maksimalus speedtesto rezultatas. Prieš pusantrų metų, kai susilitavau anteną pagal tavo brėžinius, būdavo iki 10 Mb/s, panašiai kaip ir Teo laidinis. Kai pradėjo kristi Mezono parametrai, persijungiau ant Bitės su daugiaelemente kryptine ir išpešu kartais 60Mb. Mezonas aptarnauja tik įvairias radijo stotis ir tuoj baigsis sutartis. Modemas 9200. Idealiausia būtų abu modemus "suleisti" į vieną routerį, bet nežinau kaip tai padaryti. Nes Bitė yra "gera" tik nuo 7 iki 19, o po to skaičiuoja duomenis...

    ReplyDelete
    Replies
    1. Neargumentuoti kaltini Mezona, tuo labiau, jog nenori net kito modemo pabandyti.
      Greitai bus trys metai kaip naudoju Mezon internetus ir jokiu interneto greitaveikos pablogejimu nepastebejau. Galiu tik pasidziaugti jo naudojamo Mezon plano kaina krito perpus uz ta pacia kokybe.
      Kokia ten nauda is Bites 300mbps teoriskos greitaveikos internetui, jeigu duomenu kiekiai ribojami. Jei yra galimybe naudotis Mezon, reiktu naudoti Mezon, nes kainos ir galimybes daug geresnes. Nebent turi galimybe naudotis Teo kabeliais - tai pats geriausias pasirinkimas namams.
      Visa kita ka tu rasai gali suklaidinti kitus zmones, Mezon realiai esant rysios salygoms duoda labai daug uz labai mazai. Prasom nesimetyt purvais jei negali net kito modemo isbandyti.

      Delete
  8. Sveiki,jei Mezon rysio visai negaudo modemas ar padetu tokia antena.Nuo namu apie 1km yra Mezon rysys

    ReplyDelete