Hyvä 4g modeemi/reititin monesti riittää toimivaan yhteyteen, mutta joskus signaalin taso on niin heikko, että erillinen 4g antenni tulee tarpeeseen.
Niinkuin TV-antenneja, on olemassa paljon erilaisia 3g ja 4g antenneja. Ne vaihtelevat pienistä siirrettävistä sisäantenneista isoihin ulkoantenneihin. Siirrettävät tuotteet yleisesti ottaen tuottavat merkittävän parannuksen signaalin tasoon pienillle data-modeemeille ja siirrettäviin tukipisteisiin. Silti joskus voi olla niin, että ne eivät tuo paljoa parannusta verrattuna modeemin omaan sisäiseen antenniin. Modeemien sisäisen antennien tyyppi ja teho vaihtelee eri tuotteiden välillä.
Isompi ulkoinen 4g antenni voi antaa tehokkaan signaalin parannuksen, erityisesti silloin kun ne asennetaan korkealle. Valittavana on eri tyyppejä kuten: yksittäinen, MIMO (multiple-input and multiple-output), ympärisäteilevä, suunnattava, laajakaista ja taajuus-spesifinen. Antenneihin on usein valittavana eri liittimiä.
Artikkelin sisältö:
-Tukiaseman etäisyys
-Signaalivahvistimet
-Siirrettävä 4G antenni
-Yksittäinen vs MIMO-antennit
-Ympärisäteilevä vs suunnattava
-Antennin vahvistus ja säteilykuvio
-3G ja 4G peittoalue
-Yksikaista peitto
-LTE/4G+ carrier aggregation
-Antennityypit
-Kaapeliliittimet
-Kaapelin ja liittimien impedanssi sopivuus
-Koaksiaalikaapelit
-Tee se itse UHF antennista ja satelliittilautasesta
Tukiaseman etäisyys
Ennenkuin ostat mitään 4G antennia, tarkista että 4G yhteys on mahdollista pelkällä modeemilla. Yritä muodostaa yhteys esim. ulkona tai yläkerran ikkunasta ja laita modeemi osoittamaan suoraan tukiasemaan päin. Valitse kohta, jossa on vähiten esteitä esim. puita ja rakennuksia. Jos yhteyden muodostaminen ei onnistu 3G tai 4G verkkoon, uusi 4G antenni ei todennäköisesti auta ongelmaan.
Tukiasemat määrittävät etäisyyden signaalin viiveellä tukiasemasta käyttäjän modeemiin. Tukiasemaan yhteyttä ottavat modeemit joiden signaalin viive on enemmän kuin tukiasemiin asetettu viiveen maksimiarvo, katsotaan olevan ulkona peittoalueesta ja yhteyden muodostus keskeytetään. Tässä tilanteessa ei siis paraskaan antenni auta mitään.
Pahemmaksi tilanteen tekee se, että palvelun tarjoajalla voi olla erillaiset rajat viiveellle kännyköillä ja data-modeemeilla. Jos kännykkä onnistuu muodostamaan yhteyden 4G verkkoon, ei se tarkoita välttämättä sitä, että 4G-modeemi onnistuu saamaan. 4G alueilla jossa tukiasemat toimivat samanaikaisesti kaistoilla 3 ja 20, tukiasemat voivat asettaa erilaisia viiveen maksimiarvoja eri kaistoille.
Signaalivahvistimet
Älä sekoita antennia ja signaalivahvistimia keskenään! Signaalivahvistin vahvistaa signaalia molempiin suuntiin. Nämä ovat tyypillisesti asetettu linjaan antennin ja modeemin välille.
Yleensä halvat signaaliboosterit sokeasti vahvistavat kaiken signaalissa, kuten taustahäiriön ja muut häiriöttä aiheuttavat säteilyn lähteet. Huonosti eristetyt antennit voivat johtaa signaalin oskilointiin, kuten kaijutin olisi huutamassa mikrofonin vieressä. Epähalutut häiriöt voivat huonontaa 4G signaalia merkittävästi myös lähialueilla, ei pelkästään kotona.
Signaalivahvistimet ovatkin taajaamissa merkittävin häiriön aiheuttaja.
Antennit, kaapelit ja kaapeliliittimet ovat puolestaan täysin passiivisia komponentteja. Ne kuljettavat signaalin antennista modeemiin. Täysin passiivinen antennilaitteisto on sellainen, jossa antennin kiinitys tapahtuu modeemiin ilman kaapelia.
Laadukkainkin signaalivahvistin vahvistaa vastaanottoa vain yhdessä navassa. Tämä on hyvä puheluihin, tekstareihin/mobiilikäyttöön laitteissa joissa ei ole antenniportteja. 4G MIMO vastaanotto tarvitsee signaalivahvistimen molemmille navoille.
4G toimii yhdelläkin signaalivahvistimella oikealle kaistalle, mutta sen taajuuskaista putoaa puoleen.
Varoitus: Älä kytke boosteria suoraan modeemin tai reitittimen antenniporttiin! Tämä voi rikkoa laitteen.
Siirrettävä 4G antenni
Netistä antennia etsittäessä törmää monesti kuvan kaltaisiin tuotteisiin.
Tämän tyyppinen tuote voi olla tarpeellinen matkustellessa mokkulan kanssa. Sen voi kiinittää imukupilla esimerkiksi asuntovaunun ikkunaan. Antennissa on suoraan sopiva liitin mokkulaan. TS9 ja CRC9 liittimet ovat erilaisia vaikka näyttävätkin samankaltaisilta.
Tämän tyyppinen tuote ei todennäköisesti ole parempi kuin tavallisen 4G-modeemin sisäinen antenni. Niissä on paljon herkemmät antennit kuin pienissä mokkuloissa. Hyötyä voisi olla korkeintaan sellaisissa tilanteissa, jossa modeemia ei pysty helposti asentamaan oikeaan paikkaan. Lisäantenni on helpompi kiinittää esimerkiksi ikkunan ylälaitaan kuin koko modeemi.
Ns. kaninkorva-antennit, jotka liitetään suoraan modeemin antenniliitäntään ovat arpapeliä parannuksen kannalta. Jos tälläinen tuote laitetaan modeemiin, jossa on sisäinen antenni, niin sillä voidaan välttää laitteen sisäisiä häiriötä. Sillä on kuitenkin vain vähän merkitystä. Pienilläkin reitittimen paikan vaihdoillla voi olla suurempi merkitys signaalin tasoon. Joskus kyse on vain senteistä.
Yksittäinen vs MIMO-antennit
Kaikki antennit joissa on kaksi kaapeliliitäntää, ovat MIMO-antenneja. 4G-MIMO järjestelmässä antennit ovat 90 astetta erillään polarisaatiossa. Tämä tuplaa taajuuskaistan lähettämällä kahdessa navassa yhtäaikaisesti. Toinen antenni nappaa signaalit suunnasta, joita toinen ei onnistunut saamaan ja sama toisinpäin.
3G järjestelmä toimii yhdelläkin antennilla, mutta toinen antenni voi tuplata suorituskyvyn. Jos modeemissasi ei ole paikkaa kahdelle antennille, kannattaa harkita sen vaihtamista. Useimmat 4G-reitittimet toimivat myös 3G alueella jota käytetään, jos 4G:tä ei ole käytettävissä.
Laajakaista LOG-antennit toimivat yleensä parina.
Niissä on yksi koaksiaalikaapeli per antenni. Jos verkon signaali on sekä pysty- että vaakapolarisoitua, asetetaan toinen antenneista pystyasentoon ja toinen vaaka-asentoon. Antennit voivat olla korkeintaan pari metriä erillä toisistaan ja molemmat pitää suunnata tukiasemaan päin.
Yleensä nämä LOG-antennit toimivat parhaiten parin metrin etäisyydellä toisistaan. Saatavilla on kuitenkin myös sellaisia, joissa molemmat antennit ovat yhdistetty yhdeksi yksiköksi. Se ei ole kuitenkaan yhtä hyvä kuin 2 erilleen kytkettyä antennia. Kokemukseni mukaan tällainen antenni vastaa suorityskyvyltään vain Yagi antennia.
Ympärisäteilevä vs suunnattava
Moni siirrettävä 4G antenni ja isommat sisätila-antennit ovat yleisesti ottaen ympärisäteileviä. Tämä tarkoittaa sitä, että antennia ei tarvitse suunnata tukiasemaan päin. Se vastaanottaa signaalin edestä, takaa ja sivuilta. Siis ympäriinsä. Kun 4G-signaali läpäisee talon seinän ja muut esteet se monesti kimpoilee sinne ja tänne ennenkuin saavuttaa antennin. Vaikka suunnattavissa antenneissa on korkeampi vahvistus, voi olla että sillä ei saa parempaa signaalia kuin ympärisäteilevällä antennilla. Ympärisäteilevä antenni vastaanottaa pääsignaalin lisäksi erisuunnista kimpoilevat haja signaalit.
Suunnattavat antennit toimivat yleisesti ottaen paremmin silloin ,kun niillä on suora ja esteetön ”näköyhteys” tukiasemaan. Toisin kuin ympärisäteilevällä antennilla, joissa erisuunnista tuleva signaali voi olla peräisin muista epähalutuista tukiasemista häiriten vastaanottoa, suunnattava antenni ei niistä häiriinny. Suunnattava antenni vastaanottaa signaalin vain yhdestä suunnasta. Korkeampi vahvistus takaa myös paremman upload-yhteyden tukiasemaan päin.
Paras paikka ulkona asentaa ympärisäteilevä antenni on talon seinässä tai nurkassa. Tämä auttaa vaimentamaan antennin takaa tulevat epähalutut signaalit. Asennus tulisi tehdä sille seinustalle joka osoittaa tukiasemaan päin. Operaattorilta saat tiedon missä tukiasemat sijaitsevat.
Antennin vahvistus ja säteilykuvio.
Mitä korkeampi antennin vahvistus on, sitä parempi suorituskyky sillä on. Antennien valmistajat kilpailevat toisiaan vastaan markkinoinnissa ja monesti antennien ilmoitettut vahvistukset on valheellisia. Näin on tilanne erityisesti kun kyseessä on halpa 4g antenni. Jos laajakaista-antennille on ilmoitettu vahvistus 15dB, on se todennäköisesti potaskaa. Esimerkiksi 4G antenni Wittenberg LAT-56 on yksi herkimmistä ja sen maksimi vahvistus on vain 11.5dBi, vaikka pituutta sillä on melkein metrin verrran.
Todellisuudessa kaikilla ympärisäteilevillä MIMO-antenneilla vahvistus on korkeintaan 2.4dBi. Näissä antenneissa on yleensä 2 dipoli antennia ristiin polarisoituna. Vaikka valmistaja väittää vahvistuksen olevan esim 35dbi, vahvistus on yleensä korkeintaan 2dBi.
Kun vertaat suunnattavia antenneja, katso antennin säteilykuviota. Jos antennin valmistajalla ei ole esittää säteilykuviota, suosittelen olla ostamatta sitä. Huomaa että ympärisäteilevällä antenneille ei yleensä esitetä säteilykuviota, sillä kuvio olisi vain ympyrä.
Tässä kuva 4g antenni Wittenberg LAT-56 säteilykuviosta:
Kuva osoittaa säteilykuvion kolmelle LTE taajuuskaistalle – 2.6GHz, 1800MHz ja 800MHz. E plane tarkoittaa tässä graafissa vertikaalista tasoa. H horisontaalista.
Väritetyt alueet tarkoittavat sitä suuntaa, jossa antennin vastaanotto on tehokkainta. Näitten kuvioiden perusteella antenni voi olla 30 astetta sivuun suunnattu ennenkuin signaali vaimenee 3dB. (ylös, alas tai sivuille)
Värietyn alueen ulkopuolelta tulevat epätoivotut signaalit vaimenevat. Jos esimerkiksi alueella olisi toinen epätoivottu tukiasema välillä 60-300 astetta, niin antenni vaimentaa kyseisen signaalin yli 18db.
Paneeli- ja pienemmät Yagi-antennit yleensä vastaanottavat signaalia leveämmältä alueelta ja blokkaavat siten vähemmän mahdollisia epähaluttuja signaaleja. Pienemmän kokonsa vuoksi ne ovat helpompia asentaa, erityisesti silloin kun linja tukiasemalle on esteetön.
Taajuuskaista spesifiset antennit ovat herkempiä verrattuna vastaavaan laajakaista-antenniin. Esimerkiksi Wittenberg LAT 22 tarjoaa 3dB korkeamman vahvistuksen yllä olevaan malliin verrattuna 800MHz kanavalle. Sen säteilykuvio on kapeampi ja on parikymmentä senttiä lyhyempi.
3G/4G Peittoalue
Siirrettävät ja ymppärisäteilevät antennit ovat yleensä laajakaistaisia ja kattavat 3G ja 4G pääalueet Suomessa. Suunnattavat antennit, kuten yhditetyt TV-antennit ovat valittavissa joko laajakaistana tai taajuuspesifisinä. Jälkimmäinen tarjoaa korkeamman vahvistuksen ja kapeamman suuntauskuvion kuin vastaavan kokoinen laajakaista-antenni.
Yksikaistan peitto
Suomessa mobiilioperaattorit käyttävät yleensä 4G/3G verkoissa näitä taajuuksia 800 MHz, 1800 MHz ja 2600 MHz. 800MHz on yleisempi haja-asutusalueilla, sillä tällä taajuudella on pidempi kantomatka. Ylemmät taajuudet ovat enempi käytössä taajaamissa. Niillä on puolestaan parempi kaistanleveys. Siten saadaan mahtumaan enemmän käyttäjiä samalle taajuuskaistalle.
Verkon käyttäjät jotka ovat yli kilometrin päässä taajaamasta, 800MHz verkko on toimivin. Tämän kaltainen 800Mhz taajudella toimiva 4G antenni (kuvassa alla) antaa korkean vahvistuksen, hyvän suuntauskuvion, eikä ole juuri isompi kuin tyypillinen TV-antenni. Se kiinitetään helposti seinään seinäkiinikkeellä samaan tapaan kuin television antenni.
Haja-astustusalueilla ja taajaamien reunamillakin kannattaa tarkista millä taajuuskaistalla 4G verkko on. Monet Samsung, iPhone ja Android 7+ älypuhelimet voivat näyttää käytettävissä olevan verkon taajuuden. Samsung puhelimilla näppäile: *#0011#. IPhonella *3001#12345#*.
On olemassa myös appi joka näyttää verkon, CellMapper app. Jos puhelimesi on vanha, voi olla ettei se osaa lukea verkon taajuustietoja. Silloin voit kokeilla CellMapper apista mennä valikoon ”Settings” ja sieltä valitse “Estimate Frequency Bands”. Silloin appi hakee serveriltään tietoja paikastasi ja mahdollisesti osaa kertoa mitä taajuksia paikalla käytetään. Toiminto tarvitsee datayhteyden. Jos puhelin näyttää ”4G+” verkon kohdalla, tarkoittaa se sitä että molemmat 4G taajuuskaistat ovat käytössä.
LTE Advanced / 4G+ carrier aggregation
4G+ on edistynyt yhteystekniikka, joka toimii kahdella taajuuskaistalla samanaikaisesti. Tätä kutsutaan myös nimellä carrier aggregation.
Tavallisille 4G-laitteille (LTE cat 4 ja alemmille) tukiasema voi määritellä taajusalueen etäisyyden perusteella, jota on käytettävä. Jotkin tukiasemat voivat evätä 800Mhz taajuden lähellä sitä ja tarjota vain ylemmän taajuskaistan, jotta kauempana olevat yhteyden saavat 800Mhz alueen. Siitä syystä suosittelen valitsemaan laajakaistaisen 4G-antennin, jos alueella on toimiva 4G+ verkko.
4G antenni tyypit
Yleisimmät taajuus-spesifiset paneeli- ja Yagiantennit ovat seuraavanlaisia:
*800MHz – 4G kanavat 8 & 20 ja 3G kanava 900MHz
*1800MHz – 4G kanava 3, jotkin sisällyttävät 3G kanavan 2100MHz
*2600MHz – 4G kanavat 7 & 38
*1710-2700MHz – ylemmät 4G kanavat, sisältäen 4G kanavat 3, 7 & 38. Voivat siällyttää 3G kanavan 2100MHz.
LOG-antennit ovat pelkästään laajakaistaisia ja yleisesti ottaen kattavat kaikki 3G ja 4G taajuusalueet väliltä 700MHz-2700MHz
Varoitus: Niin kutsutut ”4G Ready” ja ”LTE Ready” antennit eivät ehkä toimi 4G verkossa! Nämä ovat UHF TV-antenneja, joihin on lisätty kytkennät blokkaamaan 800MHz 4G-taajuudet, joita aikaisemmin on käytetty UHF-kanavilla 61-69.
Antenniliittimet
Yleisimmät kotimodeemit ja reitittimet sisältävät joko SMA- tai FME-liittimet. Huawei reitittimet yleensä sisältävät 2 SMA-liitäntää piilotettuna irrotettavan muovipaneeli alle reitittimen takaosassa. Kannettavat 4G mokkulat yleensä sisältävät kaksi pientä CRC9 tai TS9 liitäntää. On välttämätöntä että kytkettävät liittimet ja antennikaapelit ovat samanlaisia.
On olemassa adaptereita liitettäessä SMA => CRC9 tai TS9 liitäntään, sekä FME => CRC9 tai TS9. Yleisimmät adapterit sisältävät 2 ruuvattavaa kaapelipäätä, joilla kytkentä onnistuu kumpaankin CRC9 tai TS9 liittimeen.
Kaapelien ja liittimien impedanssi sopivuus
Monesti ihmiset miettivät voivatko käyttää television antennikaapelia 4G-antennikaapelina. Ei voi. Kaapelien impedanssi ei ole sama. TV-antennien ja sateliittilautasten antennikaapelit ovat 75Ohm impedanssilla. 3G ja 4G-antennit vaativat 50 Ohm kaapelin.
Nämä kaksi erityyppistä kaapelia ja niiden liittimetkin voivat näyttää hyvin samankaltaisilta. Ne ovat kuitenkin sähköisiltä ominaisuuksiltaan erilaisia, eikä niitä tule sekoittaa keskenään. Jos käytettäisiin 75 ohmista kaapelia kuljettamaan signaali, pieni osa sitä heijastuisi takaisin, kun se kohtaa 50 Ohm antenniliittimet modeemin päässä.
Signaalin heikentymisen lisäksi, heijastuneet signaalit häiritsevät ikävästi 2-suuntaista yhteyttä esimerkiksi käytettäessä videopuhelua. Joka kerta kun modeemi lähettäisi signaalin, se saastuttaisi tulevan signaalin matkallaan. Tämä voi vakavasti heikentää yhteyden suorituskykyä tai johtaa katkeilevaan yhteyteen.
Koaksiaalikaapelit
Monesti 4G antenni myydään täydellisessä pakkauksessa, johon kuuluu yksi tai kaksi antennia, 5-10 metriä RG-58 koaksiaalikaapelia ja kaapeliliittimet. Jotkin setit sisältävät myös seinäkiinikkeen.
Yritä pitää kaapelin pituus niin pienenä kuin on mahdollista. Suositeltavaa on, että kaapeli ei ole yli 10 metriä pitkä. Kaapelin ollessa lyhyt, signaalin ja taustakohinan suhde säilyy hyväna modeemille asti. Pitkien kaapelien kohdalla muutoin hyvä signaali voi vaimentua alle kohinatason, jolloin ongelmia tulee. Pidemmässä kaapelissa on myöskin enemmän häiriöitä, jotka tulevat kaapelin ulkopuolelta. Antennikaapelin metallinen ”suojavaippa” ei ole täydellinen suojaus ulkopuolelta tuleville epähalutuille signaaleille.
50 Ohmin kaapeli tarvitsee samanmoisen 50 Ohmin SMA, FME tai ”N” liittimen molempiin päihin. Täydelliset 4G antenni setit sisältävät tyypillisesti sopivat/oikeat liittimet esiasennettuna. Helppoasennettavat ”F” tyypin liittimet voivat olla houkutteleva vaihtoehto tee se itse- miehille, muuta ne ovat 75 Ohmisia, eikä niitä siksi tule käyttää. Niinkuin edellä kerroin, liittimet ja anennijohdot täytyy olla samaa impedanssia.
Tee se itse antenni UHF antennista
Vanhemmat UHF-antennit jotka on suuniteltu UHF kanaville 61-69 ovat muokattavissa 4G 800MHz käyttöön. Antennin dipole-yksikkö tulee vaihtaa pienempään 4G dipole antenniin. Lisäksi 74 Ohmin liitin tulee vaihtaa 50 Ohmiseen.
Tarpeettomaksi jääneitä satelliitilautasia on mahdollista hyväksikäyttää antennin rakentelussa. Ne ovat suosittuja ylemmillä taajuaslueilla 1800Mhz ja 2600Mhz. Tässäkin vaihtoehdossa edellytetään, että antennin aktiivinen osa vaihdetaan 4G vastaavaan tai siihen kytketään mokkula suoraan. Se pitää kuitenkin saada vesitiiviiksi, jos sen aikoo asentaa ulos.
Kuvassa alla itse tehty antenni, jossa MIMO-antenni on liitetty lautaseen ns. ”LNB” kiinikkeellä.
Tämän tyyppinen antenni ei tyypillisesti toimi alemmalla 800MHz alueella. Jos tukiasemissa on rajat maksimi yhteysmatkalle ja olet alueen ulkopuolella, et todennäköisesti saa yhteyttä muodostettua, vaikka signaalitaso olisikin hyvä.
