Номер телефона

Последнее обновление:

На самом деле, будет проще и дешевле приобрести готовое устройство или хотя бы спутниковую тарелку заводского изготовления

Изготовим параболическую антенну для интернет-модема своими руками

Нередко надежность интернет-соединения при помощи радиомодема (будь то модем от МТС или Йота, например) зависит от качества сигнала. Которое характеризуется, в частности, параметрами SINR/RSRP. Первый параметр для более-менее уверенного приема должен составлять не менее 2 dB, а второй - не менее -110 dB. Хотя, вполне возможен прием и при гораздо более худших параметрах, например, при -20 dB / -128 dB. Однако, чем хуже параметры соединения, тем чаще оно прерывается и тем, как правило, ниже скорость передачи данных.

И если где-нибудь рядом с соответствующими вышками связи качество сигнала бывает еще более-менее, то вот на отдалении, а особенно - где-нибудь за городом, скажем, на даче - качество сигнала может оставлять желать лучшего. Для того чтобы усилить сигнал, люди применяют антенны.

Вообще-то, есть штатные стандартные устройства, позволяющие повысить качество сигнала

Такие устройства позволяют, как правило, уверенно повысить параметры сигнала и, тем самым, надежность связи интернет-соединения. Однако, они имеют определенную стоимость, хотя и сравнительно невысокую. Такие устройства укомплектованы, собственно, самой антенной, а также кабелем для возможности размещения антенны где-нибудь за пределами помещения - с целью минимизации помех от находящихся там электроприборов.

Кроме того, в продаже есть и, к примеру, спутниковые тарелки, укомплектованные держателями. Если рассматривать б/у вариант, то их стоимость на дату написания статьи (май 2025 г.) может составить и вовсе скромную сумму, в районе до одной тысячи рублей. Новые спутниковые антенны-тарелки небольших размеров где-нибудь на Алиэкспресс можно купить за несколько тысяч рублей.

Вообще, в интернете представлено немало авторских конструкций антенн для модемов. Чего только ни используют люди, чтобы повысить качество сигнала связи. В ход идут даже дуршлаги, тазики, кастрюли. Делают антенны из консервных банок. И в самом деле, чего только ни приходится придумывать, чтобы иметь связь с интернетом.

Также есть конструкции проволочных антенн, предусматривающие частичную разборку модема (однако, для их реализации необходимо обладать определенными познаниями в электронике, иначе можно просто-напросто испортить модем). Кроме того, подобные конструкции являются опасными как для модема, так и для подключенного к нему компьютера с точки зрения разрядов статического электричества. Поэтому их использование, по идее, под вопросом.

В целом же все те, кто не хочет затрачивать время и усилия, вполне могут приобрести уже готовое устройство по своему усмотрению. И к нему уже как-то приспособить модем. Если же кто желает сделать антенну самостоятельно, своими руками - что же, приступим к делу.

Особенно будет актуально, если планируется изготовлять антенну диаметром не 40-70 см, а, скажем, метр и более. На Алиэкспресс есть параболические антенны даже большего диаметра, вплоть до 4 метров. Однако, их стоимость начинается от 100 тыс. руб. и более. Скажем, антенна диаметром 3,5 м стоит 400+ тыс. руб. Это в ценах начала 2025 г.

Что такое параболическая антенна?

Это - металлическая поверхность, имеющая форму параболоида вращения. Т.е. такая поверхность, которая получена вращением части параболы вокруг оси ее симметрии. В первом приближении такая поверхность может иметь форму части сферы.

Как же получить такую поверхность своими руками, без использования промышленного заводского оборудования? В интернете есть разные рекомендации на этот счет. Например, в интернете можно найти старую, еще советских времен рекомендацию - взять эпоксидную смолу в достаточном количестве, налить ее в соответствующий цилиндр и поставить его на что-нибудь вращающееся. При вращении поверхность жидкости принимает форму параболы. Потом, примерно часов через 10-20, останется только покрыть ее слоем металла (например, алюминиевой или латунной фольгой). Или же сделать металлизацию, например, электролитическим, химическим способом.

Однако, при мало-мальски большом размере антенны потребуется очень много эпоксидной смолы. Т.е. это - достаточно затратный способ. Кроме того, и масса антенны будет соответствующей.

Есть также и такая неожиданная рекомендация, как использование детских пластмассовых каталок со снежных горок. Она, что интересно, имеют форму близкую к параболоиду. По слухам, их изготовление ранее производилось на военных заводах, подвергшихся так называемой конверсии, т.е. переориентации на производство продукции мирного назначения. Это было в 90-х годах прошедшего столетия. Тогда военные заводы стали выпускать соковыжималки, пылесосы и иную бытовую технику, а также, в том числе, и разного рода пластмассовый ширпотреб. И, это главное, для изготовления таких каталок использовались, со слов работников таких заводов, формы, которые ранее применялись для литья или штамповки параболических антенн. Поэтому эти каталки имеют если не строго параболическую форму, то, по крайней мере, близкую к ней.

Неизвестно, сохранена ли параболическая форма у детских каталок, выпускаемых в настоящее время, особенно, если они выпущены не в России, а в Китае.

Однако, параболу можно получить не только при вращении сосуда с жидкостью. Можно ее получить и в буквальном смысле вручную, при помощи соответствующего шаблона. Понятно, что материал, из которого будет изготавливаться корпус антенны, должен быть, с одной стороны, достаточно мягким, чтобы иметь хорошую обрабатываемость в гаражно-домашних условиях. А, с другой стороны, он должен иметь определенную стабильность формы. Для этой цели может подойти, например, пенопласт. Или - монтажная пена, представляющая собой пенопласт в жидком виде.

А почему - именно парабола?

Чем же столь привлекательна эта кривая? Дело в том, что именно парабола обладает замечательным свойством: при размещении точечного источника излучения (например, света или СВЧ, испускаемого интернет-модемом) в фокусе параболы отраженное излучение будет идти параллельным пучком в одну сторону. 

Еще в древности, в Средние века, когда еще вообще не было электричества, не было никаких биноклей или телескопов, один научный исследователь поставил такой опыт. Ближе к вечеру он, в назначенный час, расположившись на высоком этаже и, распахнув окно, поместил там полусферу с нанесенным на ее внутреннюю поверхность отражающим слоем. Как известно, полусфера представляет собой часть параболы, в некотором приближении.

Ну, а внутри той полусферы он разместил обычную зажженную свечу - так, чтобы ее пламя  находилось на серединном расстоянии между центром полусферы и ее поверхностью, т.е. в фокусе. При этом направил полусферу так, чтобы сфокусированный свет от нее шел в известном ему направлении - туда, где поджидал друг этого исследователя, находившийся на расстоянии от него за много километров. Так вот, в назначенный час он увидел вполне различимый огонек.

Ну, а жителям того города, в котором исследователь решил провести такой опыт, показалось, что в окно того здания село само солнце. Дело начало доходить до рассуждений о "кознях дьявола". Происходило это в католической стране.


Как получить параболу?

Можно, к примеру, взять ее уравнение (например, y = x2), задать ее по точкам и построить соответствующий график. Потом нанести этот график на соответствующую поверхность, из которой будет затем вырезан шаблон.

Или можно даже изготовить шаблон, например, на лазерном станке с числовым программным управлением, благо современные технологии легко позволяют такую возможность. Или же использовать, например, токарный станок. Однако, не у всех есть доступ к такому оборудованию.

Но, можно поступить и более простым образом. Если вспомнить, что свободно провисающая веревка или цепь тоже имеют форму параболы. Точнее, форма будет на параболическая, а цепная. Она так и называется - цепная линия. Ее уравнение вы можете найти в интернете, в той же Википедии. Однако, в первом приближении цепная линия представляет собой как раз параболу. 

Древесно-стружечная плита со свободно провисающей веревкой. Веревка провисает по параболе, в первом приближении
 

Поэтому нет ничего проще, как взять любую плоскую поверхность и расположить вдоль нее свободно провисающую веревку. В качестве поверхности будем использовать подходящий ненужный кусок ДСП (древесно-стружечная плита). Например, вот так, как показано на рисунке.

Кто-то может сказать, что будут большие погрешности. Попробуем оценить их.

Погрешность формы веревки, насколько она близка к идеалу

Вспомним, что частота СВЧ-излучения, например, от модема Йота, составляет примерно ν = 2,45 ГГц. Поэтому длина его волны составит λ = с/ν = 3*108/(2,45*109) = 0,12 м. Т.е. примерно 12 сантиметров.

Здесь с - это скорость света, равная приблизительно 300 тысяч километров в секунду.

Диаметр антенны (равный расстоянию между концами веревки) составит в районе 70 см, а ее глубина (высота провисания веревки) - 18 см. Отклонения веревки от "неидеальной" параболической формы, обусловленные, например, ее ненулевой толщиной и некоторой упругостью, могут составить до нескольких миллиметров. В любом случае, такие отклонения будут гораздо меньше длины волны. Поэтому они не окажут существенного значения на условия отражения СВЧ-излучения от поверхности антенны.

А вот если вести речь о более коротковолновом излучении, например, несколько десятков гигагерц, то там длины волн будут составлять уже миллиметры или сантиметры. И вот там уже, разумеется, поверхность антенны должна быть достаточно точной. Там придется или приобретать заводскую конструкцию, или обеспечить соответствующую точность формы поверхности антенны (до 1 мм) самостоятельно.

Конечно, в идеале, чем точнее будет выполнена поверхность антенны, тем лучше и качественнее будут параметры сигнала. В идеале она должна бы быть отшлифованной. Однако, судя по практике, раз уж людям помогают улучшить качество сигнала даже незамысловатые конструкции типа тазиков или консервных банок (на данных частотах), то, вне сомнения, предлагаемая антенна будет в любом случае обеспечивать гораздо более лучшее качество. И нет смысла усложнять процесс. Ведь, скажем, тот факт, что у автомобиля будет отшлифована поверхность шин, не повлияет на качество езды. Да, это будет красиво и привлекательно, но, повторимся, никоим образом не повлияет на езду. Примерно то же самое - и здесь.

Форма параболы, полученная свободно провисающей веревкой.
 

После обвода формы веревки маркером или фломастером получается примерно следующее. По указанной форме потом будем изготавливать шаблон.

Однако, перед этим, конечно же, следует обязательно проверить, соответствует ли указанная кривая параболе. А то на вид-то оно может казаться, а по факту - мало ли...

Нанесем прямо на ДСП координатные оси (как обычно, X, Y) и выберем в качестве характерных точек вершину (там X=0, Y=0) и еще пару точек справа и слева от нее. Погрешность здесь будет в районе 5 мм.

В итоге, вот уравнение получившейся параболической кривой: Y = 0,015X2. Здесь X, Y - в сантиметрах.

Сразу же определим расстояние от вершины до фокуса получившейся параболы (именно в фокусе потом будет расположен интернет-модем).

Строго говоря, модем имеет размеры примерно 6-7 см, поэтому фраза "модем расположен в фокусе антенны" - несколько условна.

Фокусное расстояние параболы составит

F = 1/4a = 1/(4*0,015) = 16,7 см.

Это приблизительно совпадает с глубиной антенны. Т.е. при настройке оптимального расположения модема он будет расположен примерно на уровне ее краев. Это будет достаточно узконаправленная (короткофокусная) антенна, по сравнению с конструкциями заводского изготовления - спутниковыми антеннами-тарелками.

Шаблон для изготовления антенны

Шаблон параболы, сделанный из прутка металла
 

По полученной форме кривой сделаем соответствующий шаблон. Центральную часть желательно сделать круглой, а собственно параболическую - из металлического прутка квадратного сечения с острыми гранями. Потом ими, при вращении шаблона вокруг оси, можно будет постепенно срезать излишний пенопласт, примерно как стамеской или рубанком.

Работа несложная, требуется лишь аккуратность. Впоследствии, при работе с этим шаблоном, погрешность получаемой (вогнутой) формы антенны составляет до 1 см. Но, повторимся, в силу достаточно большой длины волны СВЧ-излучения от модема, указанная погрешность может считаться допустимой.

Шаблон выполнен из бросового металла (металлолома), поэтому внешний вид, конечно, соответствующий.

Делаем антенну

Пришло время - изготовить саму антенну. Можно взять подходящее металлическое, фанерное или какое-либо иное основание, вырезать из него круг - по диаметру будущей антенны. Затем по краю основания прикрепить борта. В простейшем случае борта можно сделать из бумаги (ватман) или картона. Ну, или из какого-нибудь аналогичного гибкого листового материала. Точность тут не слишком важна, главное, чтобы пенопласт не растекался в стороны в процессе затвердевания.

После этого можно приступать к заполнению полученного цилиндра. В идеале, конечно, можно было бы использовать или соответствующее количество баллонов в монтажной пеной, или установку для заливки жидкого пенопласта (это будет дешевле). Однако, если использовать монтажную пену, то ее потребуется много. Для диаметра антенны где-то 70 см их может потребоваться штук 7-10. При стоимости каждого баллона от 700 руб. (на начало мая 2025 г.) общая стоимость только монтажной пены составит до 7000 руб. А еще потребуется металлическая фольга, фанера, ряд металлических деталей... За эти деньги, разумеется, проще купить готовое изделие и не мучиться с изготовлением.

Поэтому, в качестве экономии, можно для заполнителя использовать куски пенопласта от ненужных каких-нибудь упаковок. А между ними уже залить пену. При таком подходе может потребоваться не более двух баллонов. 

В настоящее время монтажную пену в России выпускают, похоже, все, кому не лень. Масса производителей. Соответственно, ее качество и объем, в целом, бывают совершенно разными. Может статься так, что баллон стоимостью 800 руб. даст выход пены раз в 10-15 больше, чем баллон стоимостью 300-400 руб., который дешевле всего в 2-3 раза. Поэтому перед покупкой желательно бы вначале выяснить эти нюансы. Иначе стоимость конструкции неоправданно вырастет.

Как ориентир, при покупке стоит хотя бы оценить массу баллона, чтобы выяснить, сколько там имеется полезного вещества. Ну, или воспользоваться рекомендациями специалистов.
Корпус параболической антенны своими руками, сделанный из пенопласта. Промежуточный этап изготовления.
 

После заливки примерно через сутки можно приступать к образованию параболической (вогнутой) формы. Делаем в центре отверстие, в него вставляем ось шаблона и, приблизительно соблюдая вертикаль, вращаем шаблон в разные стороны, срезая им, как резцом, ненужную часть пенопласта.

Промежуточный вид антенна может иметь примерно такой, как на рисунке. Белый цвет - это куски пенопласта, желтоватый - монтажная пена.

Работа достаточно несложная. В старину подобные действия назывались как "битье баклуш".

Откуда пошла такая поговорка? Баклушами назывались деревянные чурки, используемые, например, в качестве сырья для изготовления резных вещей. Делались они, зачастую, из липы. Как правило, именно этот вид древесины дает возможность выполнения качественной резьбы.

Ну, а чтобы расколоть липу на части, как правило, не требуется ни умений, ни навыков, ни физической силы. Т.е. это - очень легкая работа, которая раньше и работой-то не считалась. Поэтому и пошла поговорка "бить баклуши" - значит, заниматься разной ерундой, делать легкие и несерьезные действия.
Корпус антенны (тарелка) готов
 

Примерно через пару часов, если не раньше, вогнутая поверхность будет готова. Образовавшиеся углубления нужно залить монтажной пеной и еще через  сутки можно выравнивать поверхность окончательно. В идеале, конечно, стоит закрепить верхний конец шаблона так, чтобы он не совершал колебаний в стороны. Но, повторимся, в силу достаточно высокой допустимой погрешности формы, можно обойтись и без этого.

Примерно так может выглядеть корпус антенны после окончательной обработки (до металлизации).

Готовим металлические детали

Пока твердеет пенопласт, есть смысл заняться металлическими деталями. Ибо корпус антенны потребуется потом куда-то прикрепить; для модема нужно будет сделать держатель. Опять же, вполне можно приобрести готовое, и то, и другое. Но, если нет возможности или неохота ехать в магазин или искать на Алиэкспресс и делать туда заявки, то вполне можно выполнить крепежные элементы самостоятельно. Ибо там точность вообще неважна.

Со слов автора и изготовителя конструкции, общее время, затраченное им на изготовление крепежных элементов, получилось меньше времени, которое он потратил бы на поиск, заказ и получение соответствующих деталей с Алиэкспресс. Это при условии, если бы еще удалось их найти в продаже. Попутно, еще и деньги бы пришлось платить, ибо ни Алиэкспресс, ни иные аналогичные торговые фирмы не отдают актуальные товары бесплатно.

Держатель модема

Детали держателя модема для параболической антенны
 

Детали держателя приведены на рисунке. Сделано это также, в основном, из металлолома. Объяснять назначение, наверное, нет смысла, ибо по ходу и так будет ясно. Вот как держатель модема выглядит в сборе:

Держатель модема для параболической антенны в сборе
 

Повторимся, если приобрести готовый держатель от какой-нибудь спутниковой тарелки, а также соответствующий крепеж для корпуса антенны, то изготовления этих деталей можно будет избежать.

Крестовина предназначена для крепления корпуса антенны к вертикальной стойке. Ее тоже в итоге придется изготовить, если по месту крепить будет не к чему. 

Интерес может представлять, разве что, непосредственно держатель модема (красного цвета). Точнее, держатель гнезда USB-удлинителя, в который будет вставлен модем. По идее, вполне можно было бы его просто примотать, скажем, изолентой. Однако, это вызовет неудобства при необходимости смены USB-удлинителя, например. Поэтому лучше сделать держатель, как полагается.

Он выполнен из трубы типа Метапол диаметром 32 мм (так называемая дюймовая труба). Она имеет круглое сечение, однако, если вставить в ее кусок (деревянный) клин поперечным сечением 1,3 см * 3,5 см, то можно будет изменить ее сечение на требуемое (при этом стенки трубы слегка растянутся по форме клина). В итоге, получится держатель, в который достаточно плотно, но легко будет вставляться гнездо (активного) USB-удлинителя,

Разумеется, размеры держателя нужно уточнять, исходя из габаритных размеров гнезда удлинителя.

Крепление антенны

Крепление для корпуса антенны своими руками
 

Посмотрим подробнее на крепление антенны. Вроде как, все понятно без пояснений. Деталь справа внизу будет использоваться для крепления к круглой вертикальной стойке. Сделано из металлолома, поэтому внешний вид - соответствующий.

Держатель непосредственно гнезда USB-удлинителя приведен на рисунке ниже:

Держатель для гнезда активного USB-удлинителя своими руками
 

Он изготовлен, как уже говорилось, из обрезка трубы Метапол.

Металлизация

Теперь нужно покрыть слоем металла вогнутую поверхность корпуса антенны. Видимо, проще всего для этой цели использовать металлическую фольгу. Например, алюминиевую. Она продается в строительных магазинах. Здесь - все просто. Следует отрезать лист (в данном случае примерно 1*1 м2) и придать ему форму вогнутой части корпуса. Главное тут - не порвать фольгу. Хотя, даже если она и порвется, это нестрашно.

Приклеить ее к пенопластовой поверхности можно, например, так называемыми жидкими гвоздями, т.е. строительным клеем. При помощи которого приклеивают пластиковые, деревянные панели, плинтусы, плитки и пр. Собственно, подойдет любой более-менее надежный клей на основе ПВА. Можно также использовать эпоксидный клей.

В процессе приклеивания будет лучше, если создать хороший прижим фольги, с тем, чтобы она не отслаивалась, пока клей еще не затвердел. Иначе поверхность антенны будет слишком неровной.

Это можно сделать, например, установив ее горизонтально и насыпав в нее песка, земли или чего-то аналогичного. Попутно, придавив сверху тяжелым грузом. Следует иметь в виду, что в силу газонепроницаемости (алюминиевой) фольги, клей может высыхать довольно долго, так что лучше оставить фольгу под давлением и подождать сутки-другие.

Исключение, конечно, составляет эпоксидный клей, которому для затвердевания не требуется газообмен с внешней средой. Он затвердеет примерно через сутки даже в безвоздушной среде.

На практике получилось более-менее приемлемо; высота неровностей фольги составила не более 5...10 мм. Повторимся, для указанных выше длин волн СВЧ-излучения такая высота не слишком критична (об этом см. ниже). Ибо ее можно считать много меньшей, чем длина волны.

На всякий случай. Диаметр антенны  составляет 70 см при длине волны излучения около 12 см. Это - сравнимые значения. Поэтому законы геометрической оптики при отражении СВЧ-волн от ее поверхности будут применимы достаточно условно.

Параболическая антенна своими руками в сборе

Параболическая антенна в сборе со стойкой
 

Вот как она может выглядеть (модем в держатель пока не установлен). Слегка неказисто. Но, при изготовлении ее автором, с его слов, не преследовались эстетические характеристики. Главное было - сделать рабочую конструкцию.

Результаты испытаний на практике

Получились примерно такие типичные (средние) характеристики при работе с модемом Йота:

Качество сигнала (SINR/RSRP): -5 dB / -103 dBm

Без нее показатели качества сигнала были примерно:

SINR/RSRP: -8 dB / -115 dBm

Следует особо отметить рост показателя RSRP. Он характеризует качество доступа до вышки. Он стал гарантированно выше, чем без использования антенны.

А вот SINR остался примерно тем же, его рост не слишком существенен, хотя тоже есть. Невысокий рост этого показателя обусловлен, по-видимому, тем фактом, что вблизи антенны присутствует ряд крупногабаритных металлических (листовых) конструкций. В частности, элементы крыши. Расстояние по вертикали между ближайшими металлическими элементами крыши составляет в районе 70...80 см. Это, конечно, дает существенные помехи сигналу.

При этом доступность вышки все-таки выросла и стала более-менее приемлемой. Об этом свидетельствует и тот факт, что с применением антенны существенно снизился разброс (колебания) показателей в течение, например, 1-2 минут. Так, разброс SINR составил 5 dB, а разброс RSRP - 10 dB. Тогда как без антенны их разброс составлял примерно 10 dB и до 40 dB, соответственно. Без антенны показатель RSRP мог иногда достигать даже -150 dB. При этом, разумеется, ни о какой связи речь практически идти не могла вообще, она то и дело прерывалась.

Итак, применение антенны позволило слегка (но, незначительно) увеличить надежность соединения (т.е. оно реже стало прерываться).

В целом, конечно, никакого особенного "чуда" не произошло. Однако, все-таки результат стоил того, как говорится. Тем более, если вынести антенну куда-нибудь повыше, за пределы загораживающих сигнал металлических конструкций, то, возможно, показатель SINR возрастет еще сильнее.

Так же, возможно, приему сигнала мешает вертикальный алюминиевый штырь, на которой закреплен держатель модема. Возможно, если сделать его из пластмассы (например, из эбонита) или уменьшить его длину, наводимые им помехи исчезнут и показатель SINR слегка вырастет.

Наконец, если потратить время, усилия и произвести оптимальную настройку антенны, т.е., передвигая модем в вертикальной плоскости, добиться наиболее качественного приема сигнала, то его показатели возрастут еще более. В данном же случае модем был установлен примерно, т.е. "на глаз". Кроме того, существенно может влиять и качество изготовления поверхности антенны, о чем стоит сказать подробнее.

Качество изготовления поверхности

Как уже говорилось, высота неровностей отражающей поверхности антенны составила до 1 см. Меньшего добиться довольно затруднительно, при данном способе изготовления. Проведем оценку, много это или мало. Использовалась книга

Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнических спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1988. - 432с.

Согласно выражению (14.11), коэффициент направленного действия (КНД) параболической антенны, с учетом высоты неровностей Δ, составит

D = (πDз/λ)2·g·exp(-(4π·Δ/λ)2)

где λ - длина волны СВЧ-излучения от интернет-модема, g - результирующий коэффициент использования площади (КИП) антенны, Dз - диаметр зеркала антенны (в нашем случае равный примерно 70 см).

Характер данной зависимости зависит от величины Δ. При этом D может как возрастать, так уменьшаться в зависимости от λ. Существует минимальная длина волны (так называемая коротковолновая граница), равная 

λmin = 4π·Δ

При более коротких длинах волн КНД снижается и отражательная способность антенны будет низкой. В нашем случае получается

λmin = 4·3,14·0,01 = 0,126 м = 12,6 см.

Это значения примерно в совпадает с длиной волны СВЧ-излучения от интернет-модема (равной 12,5 см). Поэтому вполне можно считать, что высота неровностей металлической фольги, приклеенной к поверхности антенны, а в самом деле не вносит существенных погрешностей, не слишком сильно снижает ее КНД. Более того, по утверждению источника, эта величина даже обеспечивает максимум показателя D, при данной длине волны. Т.е. является как бы оптимальной. Мы не проверяли, так ли это на самом деле; читатель может сделать такую проверку и расчет самостоятельно.

Строго говоря, при домашне-гаражном, т.е. указанном кустарном изготовлении поверхности, высота получающихся неровностей меньше и не получится. И она является критической. Т.е. антенна не будет эффективной для СВЧ-излучений более высоких частот (меньших длин волн).

Другое дело, если формировать поверхность антенны путем ее вращения вокруг оси симметрии и затвердевания той или иной полимерной композиции, например, слоя краски, жидкого герметика или эпоксидной смолы (как и, повторимся, изготовлялись антенны еще в советское время). При таком способе изготовления качество поверхности будет, конечно, гораздо выше. Ибо это, все-таки, не пенопласт.

Но, в любом случае, потребуется еще очень аккуратная металлизация. Если делать так же, при помощи фольги, то, в любом случае, не удастся достичь существенно меньших высот неровностей. А вот если применить, например, электролитическую металлизацию - тогда, конечно, вполне возможно получить практически идеальную форму антенны.

Далее, оценим и длинноволновую границу этой антенны, т.е. максимальную длину волны. Источник рекомендует принимать ее как

λmax = Dз/3 = 70/3 = 23,3 см.

Это - выше, чем используемая длина волны, т.е. с этим тоже все нормально.

Кстати, попутно, о высоте неровностей поверхности зеркала для света и минимально допустимых длинах волн (отвлечение от темы)

Рассмотрим обычное зеркало. Это для того, чтобы стал понятнее характер влияния неровностей на качество отражения излучения. Возьмем обычный видимый свет. Как известно, длины его волн составляют от 380 nm до 780 nm. Выберем, на глазок, "среднее" значение, равное λ = 500 nm.

Определим для каких максимальных размеров неровностей зеркала (неважно, параболического, плоского или еще какого-нибудь) свет будет отражаться качественно, т.е. когда высоты неровностей не будут оказывать серьезного влияния на качество отражения, не будут нарушать законов геометрической оптики. Имеем:

Δmax = λ/4π·= 500·10-9/4π·= 4·10-8 м = 0,04 мкм.

Т.е. качество зеркальной поверхности должно быть таковым, чтобы средняя величина ее неровностей (в машиностроении для этого используется показатель шероховатости Rz) не превышала 0,04 микрона. Именно тогда эта поверхность будет хорошим зеркалом для света с длиной волны, равной 500 nm. Такое качество поверхности достигается тонкой шлифовкой. Хотя, на практике зеркала для света имеют неровности, на порядок и более превышающие эту величину. Например, даже для высоты неровностей, равных 1 мкм (в 25 раз выше минимально допустимой) получится вполне приемлемое зеркало, в котором что-то можно будет разглядеть. Т.е. такие зеркала тоже, конечно, как-то отражают свет и в них даже видно отражение окружающих предметов и пр., но это отражение все же далеко от качественного, не говоря уж об идеальном.

Как можно было бы усовершенствовать данную антенну?

1. Снизить максимальную высоту неровностей металлической поверхности хотя бы до 2...4 мм. Т.е. изначально для ее изготовления можно применить пенопласт, как основу-заполнитель. А потом на нее нанести полимерную композицию и, установив ее корпус на вращающееся основание, путем подбора частоты вращения, добиться ее [композиции] затвердевания. Все-таки, при этом потребуется гораздо меньше полимерной композиции, чем в случае, когда из нее будет изготовляться весь корпус антенны целиком. Собственно, описанную конструкцию вполне можно использовать для этой цели.

2. Сделать антенну более короткофокусной, т.е. увеличить ее глубину. И, попутно, снизить в 1,5...2 раза фокусное расстояние (меньше - нежелательно, так как тогда модем будет расположен почти вплотную к металлической поверхности антенны). При этом модем будет сильнее углублен внутрь антенны и, как следствие, снизятся потери излучения в стороны. Попутно, антенна станет более экологичной, т.е. будет меньше облучать СВЧ-излучением тех, кто рядом с ней находится. Парабола (поперечное сечение антенны) для этой цели должна быть несколько более вогнутой. При этом антенна станет более узконаправленной.

3. Увеличить ее диаметр примерно до 1 метра. Еще большее увеличение едва ли целесообразно, т.к. получится слишком широкий пучок СВЧ-излучения, превышающий размеры типичных приемных антенн на вышках сотовой интернет-связи. Это уже ни к чему.

Ну, и в заключение

Конечно, совершенно непонятно, что именно (может, марсиане?... или синий цвет неба?...) мешает компаниям, занимающихся услугами сотовой и мобильной интернет-связи, использовать относительно узконаправленные пучки сигналов. Первоначально, при установлении связи, сигнал вышки может быть направлен в разные стороны. Но, как только соединение установилось и местонахождение абонента стало известным, можно же сконцентрировать пучок СВЧ-излучения на сравнительно небольшом диаметре, НЕ излучая в другие стороны. В том числе, и при передвижении абонента со скоростями, которые обычно бывают на практике (скажем, даже в быстро движущемся автомобиле). Для этой цели технологии уже давно разработаны. Например, фазированные решетки.

При этом и связь была бы гораздо устойчивее, и остальные окружающие люди не подвергались бы вредному СВЧ-излучению. За исключением тех, кто оказался на пути пучка. Да и по электроэнергии для сотовых операторов была бы существенная экономия.

Но, видимо, кое-кто считает, что если есть хоть какая-то интернет-связь, что-то там как-то работает, да и ладно.

Впрочем, как минимум, один важнейший источник подобного запрета очевиден. Это - так называемые спецслужбы. Т.е. те, кому все дозволено и кто все контролирует. При этом, являясь государственной структурой. Понятно, что они не допустят наличие широкого распространения индивидуальных узконаправленных каналов между абонентами-людьми, пусть и через провайдеров. Ведь тогда они не смогут прослушивать интересующие их разговоры, не смогут читать интернет-трафик, не обращаясь к провайдерам (разве что, размещать прослушивающие устройства непосредственно рядом с человеком или даже внутри него). А последние - мало ли, мол, как они себя могут повести.

Однако, все зависит от оператора интернет-связи

Главным образом, надежность связи через модем, с антенной ли или без нее, зависит от качества работы самого оператора, в данном случае - Йота. Который, увы, особенно начиная с конца 2024 г., решил, видимо, хорошенько поиздеваться над своими пользователями. Путем периодического отключения связи (до нескольких десятков раз в течение дня). Если раньше отключения/прерывания связи Йоты тоже были, но это могло быть, максимум, 2-3 раза в сутки. То, начиная с конца 2024 г. они приобрели просто систематический, постоянный характер. При таких обстоятельствах никакая антенна, разумеется, не поможет. Поможет, разве что, переход к другому оператору интернет-связи. Ну, или качественный и аргументированный судебный иск.

Впрочем, в начале-середине 2025 г. жалобы на некачественную сотовую связь и интернет наблюдаются не только для Йоты (Мегафон), но и для МТС, Билайн и ряда других провайдеров. Но, это уже тема для другой статьи.


Комментарии:
Всего комментариев:0
[an error occurred while processing this directive]
Пожалуйста, не забудьте ознакомиться с правилами оставления комментариев.



Подписаться на комментарии на этой странице

Мы можем выполнить

Другие услуги
Интересная и полезная
информация
НАПИШИТЕ НАМ
Яндекс.Метрика
Номер телефона
© Copyright Все права защищены 2013-2026 Научный консалтинг