スマートフォン用八木アンテナの製作

はじめに

スマートフォンに限らず、携帯電話を使っていると電波の悪い環境に遭遇する事があります。

私の職場の部署は地下一階にありまして、4Gがギリギリとどかない範囲で3Gでもアンテナが1本立つ程度の電波状況です。

職場の地下ですが、場所によって4GLTEがアンテナ3本たったりする場合があるのでなんとか、電波の入りが悪い自分のデスク上で電波感度をUPしたいと考え八木アンテナ風携帯ホルダーを作成する事にしました。

 

※ちなみにですが、電波を出す携帯などに自作のアンテナをとりつけて電波を出す事は電波法で規制されています。

今回は八木アンテナ風携帯ホルダーで八木アンテナの電界強度を高める位置に携帯を設置し、なんとか携帯の電波強度を高めるという寸法で要は携帯にアンテナを接続していないという点で法律は犯しておりません。

最初に結果からいうと・・

できたのはこんな八木アンテナでエレメントが10本ついていて、利得は13db かるく20倍の電波増幅能があるかもしれません・・・まぁそんなにでないかな。

右側がband1の2.1GHz用の八木アンテナ 左がband8の900MHz帯の八木アンテナになります。

このアンテナを使って電波状況の悪い地下で実験をしてみました。

まず携帯だけの場合は4Gでアンテナが1本たつのがやっとな状況です。↓

 

それが、八木アンテナ携帯ホルダーに乗せてみるとぉー・・・↓↓

4Gがのアンテナ1本だっとところが、なっと3本もたちました。

いがいと効果があるかもしれません。

 

 

 

携帯が使用している周波数について

現在私が使用している携帯キャリアはYモバイルです。

Yモバイルでドコモの回線を使っています。

機種はApple社製のiphone SEになります。

現在つかっている回線を調べる方法ですが、iphoneの場合はこちらに詳しく書かれています。

iPhone裏コマンド – *3001#12345#*を電話アプリで打つだけです。

上記コマンドを打つと↓

このような画面がでてきてどのバンドを使っているかなどがわかってしまいます。

私の場合は電波の悪い地下にいるとバンド1なので、周波数帯は2.1Ghz帯である事がわかりました。

ちなみに電波の良い場所にいくと↓

バンド8となりいわゆるプラチナバンドの900MHz帯である事がわかります。

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これで私の携帯で使用している周波数が2.1GHz帯と900MHz帯の2つの帯域がメインだと言う事がわかったのです。

電波の悪い場所は職場の地下ですが、キャッチしているのは直進性の高い2.1GHz帯です。

そりゃ電波状況が少し歩いて場所を変えるだけで電波状況が悪くなるわけです。

 

作成するアンテナについて

周波数がわかったところでアンテナについて考えます。

アンテナには指向性(方向がある)アンテナとそうでないものがあります。

携帯電話のアンテナ事情は場所によって電波強度が変わるという現象があるので、電波強度の悪いところで感度をあげるという指向性の高いアンテナを作りたいと思います。

↓こんなやつ

アンテナは我らが日本人の八木・宇田先生の考案したヤギ・ウダアンテナを作ろうと思います。

ヤギ・ウダアンテナについてはこちらで学習なさってください。

ただ、2.1GHzや900MHz帯の八木アンテナってほとんど売られていません。

今回も自作でいきます。

 

アンテナの製作

アンテナ製作に向けて

八木アンテナの重要なポイントは電波を効率よく給電点に導く為に複数の導波器と反射器を電波の通り道となる放射器との組み合わせて利得を得ます。↓みたいに

この放射器、導波器、反射器の長さやお互いの距離が非常に重要で、小難しいの計算で最適な長さと間隔を割り出さなければなりません。

私にはそんな計算能力がないので文明の力を使います。

八木アンテナの計算に使うフリーソフトのMMANAです。

このMMANAというソフトは簡単にアンテナを設計できる優れものです。

ダウンロードはこちらから。MMANA

 

使い方についてはここのPDFファイルがとてもわかりやすかったです。

2.1GHz八木アンテナの製作の実際

それではMMANAを使ってヤギアンテナを作成する過程でまず放射器を長さを決めます。

だいたいですが2.1GHzの1/2波長分にするのが定説らしいので2.1GHzの波長は14.3cm程度で、半分が7.15cmになります。

だいたいでいいんです。どうせMMANAが後で最適化という自動でいい感じのアンテナに仕上げてくれます。

反射器や導波器もだいたいにたような7cmくらいで設定して、導波器の間隔も2から3cm程度に設定しました。

↓の図は最適化した後の図ですがこんな感じです。

 

ちなみに導波器や反射器の長さや間隔の設定は↓

こんな感じになりました。

いっけん難しそうですが、MMANAの使い方を熟読すればあとは応用するだけです。

設計できたアンテナの増幅度??がゲインといいますが、今回私の設計した10エレメント2.1GHz八木アンテナは13.57デシベル=20倍程度の性能があるようです。たぶんそんなにはないけどね。

アンテナの設計ができたら、MMANAで計算したとおりの幅と長さに3mmのアルミ棒もしくは銅棒でアンテナを作っていくだけでーす。

10エレ2.1GHz八木アンテナの組み立て

木の棒に計算した間隔で穴をあけて、計算した長さにカットした金属棒を差し込むだけで八木アンテナはできるんですが、ここは3Dプリンターを使って携帯を設置できる様な八木アンテナ携帯ホルダーを作ります。

使用したソフトはfusion360を使用しました。↓

なんだかよくわからないですが、組み立てるとアンテナになると設計です。

ちょうど給電部に携帯が乗るように設計してます。

ものの30分程度で完成しました。

 

完成図です。

ある程度効果はあるようで、満足です。

作りたいというかたがいればアドバイスします。

今回は3Dプリンターを用いていますが、木の棒にアンテナ設計どおりの穴をを開けても同様の効果が得られます。

以上!!

 

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スマートフォン用八木アンテナの製作 への3件のフィードバック

  1. 畠山 壽春 のコメント:

    我が家でもアンテナが1~2本しか立ちません、アンテナを自作しようと思いますがNMEAを見てもよく分かりません。2.1GHアンテナの具体的寸法をご教示していt抱くおとはかあのうでしょうか?

  2. tek2465 のコメント:

    スマホ自体を、八木宇田アンテナの放射器に使うのは良いアイデアですね。

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