Как выбрать антенну 3G / 4G (LTE)

На сайте представлены антенны, имеющие одинаковые или похожие характеристики, но отличающиеся исполнением:  широкополосные, с выходным сопротивлением 50 Ом и 75 Ом, MIMO 2×2 с двумя выходами и простые с одним выходом, панельные и волновой канал (Яги), с гермобоксом и без него. Предлагается также целый ряд кабелей, разъемов и адаптеров для подключения модемов и роутеров.

Все это многообразие создает определенные трудности при выборе конкретной модели ан­тенны, а также кабелей, разъемов, переходников и другого оборудования. В статье даны реко­мендации, как сделать конкретный выбор, подходящий именно к вашим условиям. В чем со­стоят его достоинства и недостатки, что вы приобретаете и что теряете, сделав тот или иной выбор оборудования и схемы подключения.

Предполагается, что вы уже определились с основными параметрами  — диапазоном работы (3G/4G), усилением антенны, высотой ее установки, направлением на базовую станцию. Необходимо выбрать конкретные модели антенны, модема/роутера, кабелей, переходников-адаптеров и пр.

Схема подключения оборудования

Начнем с анализа ваших потребностей в интернете — какое оборудование, имеющееся у вас,  должно иметь выход в интернет.

Если вам нужен доступ в интернет только для компьютера/ноутбука и пары мобильников, то схема подключения может быть самой простой: антенна — модем — компьютер. Один-два смартфона могут иметь выход в интернет через компьютер, который может быть стандартны­ми средствами операционной системы превращен в WiFi-точку доступа для мобильников. Разновидности этой схемы — модем может быть подключен непосредственно к USB-разъему компьютера/ноутбука и подключен к антенне с помощью одной-двух кабельных сборок нуж­ной длины, включая адаптеры, а может быть заключен в гермобокс, установленный на антенне и соединен с компьютером при помощи USB-удлинителя.

Если у вас несколько устройств (компьютер, ноутбук, телевизор, медиаплеер, планшет и т. п.), которым необходим выход в интернет одновременно, то без роутера вам не обойтись. Схема подключения будет более сложной. Здесь также могут быть разновидности схемы под­ключения — модем в гермобоксе, модем отдельно от роутера и подключен кабельными сбор­ками или через адаптер к антенне.

Таким образом, мы видим большое разнообразие комбинаций различных вариантов выбора оборудования для достижения одной и той же цели — подключение к мобильному интернету. Это многообразие можно представить в виде обобщенной схемы:

Антенна — Фидерная линия — Модем/роутер

Термин «фидерная линия» или просто фидер обозначает совокупность всех кабелей, разъемов, переходников, адаптеров и пр., что соединяет антенну с модемом или роутером (если модем встроен в роутер). Этот термин введен здесь для простоты дальнейшего изложения.

При выборе оборудования руководствуются обычно двумя альтернативными критериями:

(1) достижение лучшего качества интернета (скорости приема/передачи) при разумных ограничениях на общую стоимость или

(2) получение приемлемого качества приема при наименьших затратах на создание подключения, т. е. на оборудование.

Рассмотрим выбор элементов исходя из этих критериев.

Выбор антенны

Антенна — важнейший элемент схемы. От нее в основном зависит качество приема и ско­рость передачи данных. Здесь мы предполагаем, что усиление антенны выбрано и нам из­вестно направление на БС. Нужно выбрать конкретную модель из предлагаемого на сайте ассортимента.

Трудности выбора можно проиллюстрировать простым примером. Пусть, согласно нашим расчетам (см. статью, шаг 5), нам нужна антенна с Коэффициентом Усиления большим или равным 12-15 дБи, работающая в диапазоне 3G (UMTS 2100). На странице сайта мы видим, что почти все антенны, представленные здесь, нам подходят по усилению. Но нам нужна только одна единственная! Какие же свойства антенны будут нас интересовать при выборе единственной?

Широкополосная или узкополосная?

В каких случаях нужны широкополосные антенны? В чем их достоинства и недостатки?

Нужда в таких антеннах 4g оренбург возникает, когда требуется принимать сигнал в разных диапазонах частот и нет возможности ставить отдельные антенны на каждый диапазон. Например, когда требуется одновременно принимать сигнал GSM для голосовой связи и сигналы 3G/4G ин­тернета. Или, когда требуется принимать сигнал LTE-A, разнесенный по разным частотным диапазонам. Или, когда не допустимы длительные перерывы в интернет-связи, т. к. 3G/4G ра­ботают нестабильно. В этом случае модем будет автоматически переключаться на подходя­щий стандарт связи (2G, 3G или 4G), не допуская длительных потерь сигнала. Однако такая «всеядность» антенны имеет свои недостатки. Если интернет сигнал достаточно стабилен (модем не переключается на другой стандарт), то широкополосная антенна будет ловить по­мехи, создаваемые голосовой связью GSM 900/1800, сигналами 4G, интерференцией сигна­лов разных источников, лежащих в широком диапазоне частот принимающей антенны.

Таким образом, широкополосность может быть как достоинством, так и недостатком в зави­симости от решаемой нами задачи.

Панельная, Яги или облучатель?

Антенны делятся на три типа:

• Облучатель для спутниковой тарелки,
• Панельная антенна,
• Антенна типа «волновой канал» (Яги).

Облучатель для спутниковой тарелки предназначен для приема сигнала на границе зоны об­служивания (для 3G это порядка 30 км) в условиях прямой видимости до БС. Такая конструк­ция обладает повышенным усилением, но требует определенного умения при настройке, т. к. обладает узкой диаграммой направленности и требует точного знания места положения БС и хорошего рельефа местности. Для применения облучателя необходимо приобретать дополнительное оборудование — тарелку от стороннего производителя. Диаметр тарелки выбирается из необходимого усиления антенны, см. таблицу в описании товара.

С точки зрения потребительских качеств, панельная антенна и антенна типа «волновой канал» (Яги) имеют как схожие, так и различные свойства.

Схожие параметры – обе антенны направленные. Обе антенны могут иметь примерно одинаковый коэффициент усиления (КУ) в рабочем диапазоне.

Различающиеся параметры – у Яги существенно больше неравномерность усиления в рабочем диапазоне частот. Например, AX-2017Y и AX-2017P. Казалось бы усиление у них одинаковое. Но у AX-2017Y КУ в диапазоне 1910-2180 МГц, меняется в пределах 13-17dBi, а у AX-2017P КУ в этом же диапазоне меняется в пределах 15,5-17dBi.

При требованиях работы антенны в очень узкой полосе частот, Яги будет всегда дешевле панельки при одинаковых КУ.

Таким образом, если выбирать по критерию стоимости оборудования, то антенны Яги дешевле и выигрышны в узкой полосе частот, но имеют большую неравномерность по КУ в широком диапазоне частот. Если выбирать по критерию качество сигнала, то панельная антенна предпочтительней, но имеет более высокую стоимость.

Еще одним преимуществом антенн типа Яги является их малый вес и парусность, что позволяет поднимать их достаточно высоко, особенно там, где этого требует рельеф!!!

MIMO или нет?

MIMO-антенна это, по сути, две антенны в одном корпусе, развернутые друг относительно друга на угол 90 град. Такая конструкция создает дополнительный канал связи. Естественно, что такая схема должна использоваться как на БС, так и на нашей антенне. В стандартах 4GLTE такая технология поддерживается, что может дать увеличение соотношения сигнал/шум на 8-10 дБ и, как следствие, дополнительное увеличение скорости. Теоретически за счет создания второго канала скорость может возрасти в два раза. Для сетей 3G все не так однозначно. В сети 3Gуже работают тысячи БС без MIMO, зачастую внедрение этой схемы дает обратный эффект — пропускная способность снижается. Поэтому провайдеры не спешат внедрять MIMO в сети 3G.

Таким образом, для 4G антенна с MIMO дает существенное увеличение качества приема, для 3G такая антенна может применяться, если есть уверенность, что БС в стандарте 3G работает в режиме MIMO.

Разумеется антенны с MIMO дороже обычных антенн.

50 Ом или 75 Ом?

Входное сопротивление антенны – это физический параметр антенны, который важен для согласования антенны и фидерной линии. Их входные сопротивления должны быть одинаковыми, в противном случае возникает отраженный сигнал, который увеличивает потери в фидере, т. к. не весь сигнал передается в линию. Отраженный сигнал рассеивается в кабеле и антенне.

Выбор антенны по этому параметру определяется выбором кабеля для фидера. Забегая немного вперед, скажем, что кабель с входным сопротивлением 75 Ом значительно дешевле кабеля 50 Ом, но определенные марки кабеля имеют такие же (или лучшие) характеристики по потерям.

Таким образом, если мы хотим сэкономить на длинном кабеле, то выбираем антенну 75 Ом и соответствующий кабель.

Необходимо пояснить следующее. Для всех известных роутеров и модемов производители рекомендуют использовать кабель 50 Ом, поэтому их снабжают соответствующими разъемами. При подключении кабеля с другим волновым сопротивлением появляются небольшие отражения, варьирующиеся от качества примененных переходников/разъемов. Если у вас очень слабый сигнал и вы дорожите каждым децибелом, или длина фидера небольшая (до 5 метров) то лучше выбрать кабель, рекомендованный производителем – 50 Ом.