3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать направленную Wi-Fi антенну

Направленная антенна Wi-Fi своими руками

Почему технология 3G/4G жива

Стандарт беспроводных сетей поныне бессилен вытеснить технологию мобильной связи, объясняется просто: дальность действия сравнительно невелика. Замечены, конечно, некоторые другие особенности — сложности идентификации, большая величина расходуемой энергии, ключевой момент в расстоянии. Рассмотрим, возможно ли изготовить направленную антенну Wi-Fi самостоятельно.

Пугает постановка вопроса. Все просто, потрудитесь освоить пару-тройку терминов. Попов, изобретая радио, мало знал, как распространяются электромагнитные волны. Просто имелось два провода-антенны — первая излучала, вторая принимала. Постепенно выяснилось: характер распространения волн атмосферой определен помимо частоты (длины волны) погодными условиями.

Немедленно оптимальные диапазоны забрало государство, обеспечив военные нужды, связь организаций. Остатки отданы вещанию, радиолюбителям.

Направленность антенны

Помимо условий распространения энергии большую роль в организации стабильного канала играют антенны. Если с диапазонами длин волн ничего поделать нельзя — заданы априорно, с антеннами возможно проводить эксперименты.

Антенны, использованные Поповым, всенаправленные. Мощность сигнала равномерно по всем сторонам света. Быстро инженеры обнаружили указанный факт, стали искать пути исправления недостатка.

Решений найдено было много. В простейшем случае излучатель помещается в фокусной точке гиперболической тарелки. Получается антенна спутникового телевидения. Эффект подобен оптическому: лучи, под прямым углом падающие на раскрыв урезанного гиперболоида, собираются фокусной точкой. Тарелка называется рефлектором — с латинского – отражателем. Передающие, приемные антенны, помещенные в фокус, работают эффективнее, нежели всенаправленная антенна Wi-Fi.

Диаграмма направленности, коэффициент усиления

Человек, далекий от инженерных расчетов, спрашивает: лучи собираются в фокусе, усиливая многократно мощность приходящего сигнала, при чем здесь передатчики? Свойства антенны на прием, передачу идентичны. Характеризуются диаграммой направленности. Кривая, круглая либо построенная в прямоугольной системе координат, показывает, сколько мощности излучается в заданном направлении.

Антенны Попова имели диаграмму, близкую формой круговым. Иначе действует направленная Wi-Fi-антенна: впереди образуется длинный пик. Высота настолько огромна, выражать приходится децибелами — относительными единицами, иначе придется нарисовать тонкую иголку посередине, ровные нулевые горизонтали по бокам. Ненаглядно.

Последний термин, с которым осталось ознакомиться, — коэффициент усиления антенны. Отношение пиковой мощности основного направления к мощности, излучаемой в аналогичных условиях всенаправленной антенной. Параметр исчисляется сотнями единиц, выражается децибелами (20 дБ).

Легко понять, почему направленная антенна Wi-Fi столь эффективна — усиливает сигнал многократно. Самодельные модели, рассмотренные ниже, лишены столь грандиозных показателей, даваемые 6 дБ выигрыш приносят больший, нежели 2 дБ стандартной антенны, идущей комплектом с роутером.

Простейшие варианты самодельных антенн Wi-Fi

Способ 1

Мастер-класс SLTV устами ведущей-блондинки поведал о двух известных способах сделать антенну роутера направленной. Вперемешку высказана главная идея — штырь, торчащий из небольшой коробочки, снабжен рефлектором. О помещении излучателя в фокус говорить не приходится, нулевого эффекта не предвидится.

Простейший способ — снабдить антенну лазерным диском блестящей стороной наружу. Механика проста: алюминиевый слой печатного, записываемого изделия отлично отражает любые длины волн, в разумных пределах.

Диаграмма направленности штыря резко изменится — напротив, перпендикулярно диску, появится ярко выраженный максимум. Придется расположить шпиль горизонтально, вершиной к потребителям, либо большая часть энергии уходит ввысь. Блондинка, мило улыбнувшись, сказала: помимо указанного метода имеется более продвинутый сделать направленную антенну своими руками.

Способ 2

Понадобится пустая, высушенная банка из-под пива, другая аналогичная. Донышко отрезается, горлышко отделяется периметром, оставить нужно узкий перешеек шириной пару сантиметров.

Боковина рассекается прямо вдоль, диаметрально противоположно перешейку. Стенки разравниваются. Теперь через отверстие яйцевидной формы, откуда сорвана открывалка, рефлектор надевается на антенну.

Скругленная стенка напоминает параболоидную тарелку с урезанными краями. Достоинство решения: можно вращать отражатель по кругу, корректируя нужное направление.

Коэффициент усиления придется регулировать умелыми руками, чутко подбирая положение рефлектора. Теперь антенна Wi-Fi направленная.

Альтернативные способы

Помимо шпиля роутера схожие действия допускается производить с маломощным модемом Wi-Fi (флэшка). Понадобится удлинитель USB. Укрепясь полученными знаниями (см. первые два способа), изготовим рефлектор, плюс защитный кожух из:

  • коробки для лазерных дисков с одной болванкой на дне;
  • плоского металлического сита со складными краями и небольшой пластиковой банки;
  • большого проволочного сита в форме полусферы/усеченного гиперболоида;
  • самодельной плетеной из тонкого кабеля конструкции с каркасом из металлического прута.
Читать еще:  Шкатулочка для украшений

Модем-флэшка помещается по возможности ближе фокусу, шнур через прорезь в центре рефлектора уходит на персональный компьютер.

Прием, несомненно, улучшится, когда имеется Wi-Fi антенна, своими руками доведенная. Несомненным преимуществом конструкции назовем возможность произвольной ориентации главного луча диаграммы направленности. Обычно имеется один удаленный источник/приемник сигнала, туда следует развернуть модем с рефлектором.

Лирическое отступление

Пивные банки используются в помощь конструкторам спектра СВЧ. Напоминают волноводы, изнутри покрытые алюминием. Неудивительно, часто радиолюбители пытаются приспособить жесть нуждам ловли вещания.

Указанный случай типичен. Детские магазины СССР заполнили… салазками. Шло чередом, пока местные инженеры не сообразили: лежащие на полках изделия являются параболическими антеннами, отбракованные военной приемкой предметы клерки отдали продавцам. К концу дня салазки выкупили.

Отступление преследует единственной целью показать: Wi-Fi антенна легко изготавливается из подручных материалов. Прямоугольный волновод невозможно изготовить, круглый сделан пивным заводом.

Антенна-пивная банка

Чтобы сделать банку достойным рефлектором диапазона 2,4 ГГц, потрудитесь аккуратно срезать донышко. Излучателем станет четвертьволновый вибратор, сформированный куском тонкой (1,5 мм) проволоки длиной порядка 5 см. 1,5 см будут утоплены n-коннектором, 30 мм должно выступать над внутренней стенкой.

Отверстие под разъем прорезается в нижней части боковой стенки на расстоянии от дна, определяемом диаметром банки. Для 90 мм отступ составит 51 мм, для 80 — 70 мм. Придется подбирать расстояние опытным путем, испортив немало отличных пивных банок.

Дальнейшие действия очень просты — вибратор укрепляется перпендикулярно внутренней стенке, выступая на 30 мм. Диаграмма направленности шириной 30 градусов. Важное значение имеет поляризация: две банки с излучателями, направленными перпендикулярно друг другу, работать сообща откажутся.

Кстати, проволочный штырь длиной 30 мм — всенаправленная антенна Wi-Fi, своими руками изготовленная из подручного материала, предназначенная освоить частоту 2,4 ГГц. Подручные материалы – здорово! Остается дополнить штырек противовесами, играющими роль земли приемного устройства.

Модель откажется ловить частоты 900 МГц, 5 ГГц, кроме того — при выборе жестяной банки отдавайте предпочтение емкостям диаметром 7 – 10 см. Значения габаритов, выбивающиеся из промежутка, сильно понижают коэффициент усиления изделия.

Присоединить собранное устройство

В предыдущих случаях просто. Брались модем Wi-Fi, подсоединенная антенна, окружались рефлектором. Пивная банка с четвертьволновым вибратором несильно отличаются в плане стыковки: вскрыв флэшку-модем, внутри обнаружите контакты для присоединения жестянки. Имеются антенные слоты в роутерах, куда отлично впишется пивная продукция.

Естественно алюминиевое, медное изделие может заменить емкость горячительного напитка. Габариты подбираются схожими. Удачи в конструировании.

Внешняя Направленная Антенна WiFi Своими Руками За 5 Минут

WiFi антенна — отличное решение для каждого, кто пробовал организовать у себя дома или на работе беспроводную раздачу интернета, но сталкивался с такой проблемой, что сигнала роутера не хватает, чтобы без проблем пользоваться им в какой-нибудь отдаленной комнате. Однако в этом виноват вовсе не ваш роутер, а антенна — встроенная или внешняя, которая входила в комплектацию. Одно из наиболее действенных решений усиления беспроводного сигнала — направленная внешняя антенна wifi. Они бывают нескольких типов и видов, которые используются в зависимости от ваших потребностей. И как раз в этом многообразии мы сейчас и будем разбираться.

Внешняя пассивная антенна для WiFi роутера

Прежде всего надо отметить, что пассивная антенна для wifi роутера, то есть которая не имеет своего собственного питания от электросети, не усиливает сигнал, а лишь направляет его спектр для более уверенного приема. Мощность этого «усиления», которую еще называют коэффициентом направленного действия, измеряют в децибеллах (dBi). Небольшими внешними антеннами уже снабжаются многие модели маршрутизаторов и адаптеров, однако их мощность не превышает 3-5 dBi, что не позволит значительно улучшить дальность действия беспроводного сигнала.

Поэтому для этого используют внешние wifi антенны. У них есть два типа разделения — для наружного или внутреннего использования, а также всенаправленные и узконаправленные.

Наружное и внутреннее использование антенны

  • Наружные антенны — это те, которые предназначены для работы на улице. Они защищены от воздействия осадков и солнечного света и специальные крепления для установки на стене здания. Они понадобятся, если вы хотите создать уверенную зону приема во дворе или для связи между соседними домами.
  • Внутренние антенны — для использования в помещении. Например, если ваш роутер установлен в отдаленном или закрытом место, то такую антенну можно соединить кабелем с антенным разъемом роутера и вывести в центр комнаты.

Направленная wifi антенна

Это самый используемый тип. Антенна, направляющая wifi сигнал в определенную сторону, например, из дома на приусадебный участок, или на балкон соседнего дома, если речь идет о внешней направленной беспроводной антенне. Дальность их действия может составлять от одного до нескольких км. Главное, чтобы источник приема находился в прямой видимости.

Читать еще:  Шьем подставки под горячее ко дню влюблённых

Внутренние направленные wifi антенны для роутера будут полезны, если он, например, висит на стене. Чтобы излучение не шло стену, можно подключить ее к роутеру и направить в сторону вашего рабочего стола, на котором стоит ноутбук. Или наоборот, направить антенну в перегородку, чтобы сигнал более уверенно через нее проходил, обеспечивая стабильную связь в соседней комнате. Очень удачная конструкция такой антенны — панельный прямоугольник, излучающий радиосигнал в одном направлении.

Обратите внимание, что подключение ее к маршрутизатору происходит не по USB, а вместо прикрепленной антенны, которой комплектовался роутер. Соответственно, если она была несъемная, то поставить вместо нее другую не получится.

Есть также компактные модели, которые подойдут как для комнатного использования, так и для крепления снаружи.

Всенаправленная антенна wifi

Всенаправленная wifi антенна отличается тем, что равномерно распределяет сигнал вокруг себя. Недостаток в том, что сигнал может искажаться излучениями других электронных приборов, находящихся в квартире, или внешними радиоволнами, если она установлена на улице. Выглядят такие антенны в виде вертикального штыря. Внешние могут устанавливаться на крыше дома или на вертикальном шесте, вкопанном в землю. Внутренние — на столе или полке, по возможности ближе к предполагаемому центру зоны желаемого приема.

Внешняя wifi антенна для роутера точно так же крепится на место штатной к тому же самому разъему.

Еще один интересный тип внутренних всенаправленных wifi антенн — для крепления на потолке. Они внешне напоминают светильник. Ее особенность в том, что прямо под антенной располагается мертвая зона и вешать ее нужно именно в том месте, где сигнал не нужен, а уверенный прием начнется только на небольшом от нее расстоянии.

Установка WiFi антенны

При монтаже любого типа антенн, необходимо учитывать, откуда идет источник сигнала. В условиях современной городской застройки он может очень сильно терять в эффективности как из-за плотности домов, так и из-за материалов, из которых они сделаны. Привожу таблицы, из которой можно приблизительно понять, насколько ухудшает работу точки доступа тот или иной материал. Самым главным параметром здесь будет «Эффективное расстояние» (ЭР). Рассчитывать его надо следующим образом. Например, в характеристиках роутера указано, что он работает на 400 метров. подразумевается, что при прямой видимости. Вас же от него отделяет межкомнатная стенка, у которой ЭР равно 15%. Рассчитываем: 400 м умножаем на 15% и получаем 60 метров. То есть через стену 15-20 см роутер будет «стрелять» всего на 60 метров. При этом, если присоединить к нему антенну в 15-20 децибел, то эта потеря нейтрализуется.

Делаем WiFi антенну биквадратную сверхдальнюю для роутера своими руками

Хотите собрать дальнобойную WiFi антенну, тогда следует знать о некоторых её особенностях.

Первое и самое простое: большие антенны в 15 или 20 dBi (децибел изотропных) являются предельными по мощности, и не нужно делать их ещё мощнее.

Вот наглядная иллюстрация, как с ростом мощности антенны в dBi уменьшается зона её покрытия.

Так получается, что с увеличением дистанции действия антенны, площадь её покрытия значительно уменьшается. Дома вам придется постоянно ловить узкую полоску действия сигнала при слишком мощном WiFi излучателе. Встанете с дивана или приляжете на пол, и связь тут же пропадет.

Вот почему домашние роутеры имеют обычные, излучающие во все стороны, антенны мощностью в 2 dBi—так они наиболее эффективны на короткой дистанции.

Направленная

Антенны на 9 dBi работают только в заданном направлении (направленного действия) — в комнате они бесполезны, их лучше применять для дальней связи, во дворе, в гараже рядом с домом. Направленную антенну при установке потребуется регулировать для передачи четкого сигнала в нужном направлении.

Теперь к вопросу о несущей частоте. Какая антенна будет лучше работать на дальнем расстоянии, в 2.4 или 5 ГГц?

Сейчас есть новые роутеры, работающие на удвоенной частоте в 5 ГГц. Такие маршрутизаторы все еще остаются новинкой, они хороши для скоростной передачи данных. Но сигнал 5 ГГц не очень хорош для дальних расстояний, так как затухает быстрее, чем при 2.4 ГГц.

Потому старые роутеры на 2.4 ГГц будут работать лучше в дальнобойном режиме, чем новые быстродействующие в 5 ГГц.

Чертёж двойного самодельного биквадрата

Первые образцы самодельных распространителейWiFi сигнала, появились еще в 2005 году.

Наилучшие из них конструкции биквадрат, обеспечивающие усиление до 11–12 dBi и двойной биквадрат, имеющие несколько лучший результат в 14 dBi.

Согласно опыту использования, конструкция биквадрат является более подходящей в качестве многофункционального излучателя. Действительно, преимуществом этой антенны является то, что при неизбежном сжатии поля излучения, угол раскрытия сигнала остается достаточно широким, чтобы покрыть всю площадь квартиры при правильной установке.

Все, возможные, версии биквадратной антенны являются простыми в реализации.

Необходимые детали

  • Металлический рефлектор—кусок фольгированноготекстолита123х123 мм, лист фольги, CD, DVD компакт диск, алюминиевая крышка с чайной банки.
  • Медная проволока сечением 2.5 мм.кв.
  • Отрезок коаксиального кабеля, лучше с волновым сопротивлением 50 Ом.
  • Пластмассовые трубочки — можно нарезать из шариковой ручки, фломастера, маркера.
  • Немного термоклея.
  • Разъем N-типа — пригодится для удобного подсоединения антенны.
Читать еще:  Замена вентиля за 20 секунд без снятия колеса

Изготовление излучателя

Для частоты 2.4 ГГц, на которой планируется использовать передатчик, идеальными размерами биквадрата будут 30.5 мм. Но все-таки мы делаем не спутниковую антенну, поэтому допустимы некоторые отклонения в размерах активного элемента —30–31 мм.

К вопросу о толщине проволоки также нужно отнестись внимательно. С учетом выбранной частоты 2.4 ГГц, медную жилу надобно найти толщиной точно в 1.8 мм (сечением 2.5 мм.кв.).

От края проволоки отмеряем расстояние 29 мм до загиба.

Делаем следующий загиб, проконтролировав наружный размер в 30–31 мм.

Следующие загибы вовнутрь делаем на расстоянии 29 мм.

Проверяем самый важный параметр у готового биквадрата —31 мм по средней линии.

Пропаиваем места для будущего крепления выводов коаксиального кабеля.

Рефлектор

Основная задача железного экрана за излучателем — отражать электромагнитные волны. Правильно отраженные волны будут накладываться своими амплитудами на колебания только что выпущенные активным элементом. Возникающая усиливающая интерференция даст возможность максимально далеко распространитьэлектромагнитныеволны от антенны.

Чтобы добиться полезной интерференции надо расположить излучатель на расстоянии кратном четверти длины волны от отражателя.

Расстояние от излучателя до рефлектора для антенн биквадрат и двойной биквадрат находим как лямбда / 10 — определяемую особенностями данной конструкции / 4.

Лямбда — длина волны, равная скорости света в м/с деленной на частоту в Гц.

Длина волны при частоте 2.4 ГГц — 0.125 м.

Увеличив пятикратно рассчитанное значение, получим оптимальное расстояние — 15.625 мм.

Размер рефлектора сказывается на коэффициенте усиления антенны в дБи. Оптимальные размеры экрана для биквадрата — 123х123 мм или больше, только в этом случае можно добиться усиления в 12 dBi.

Размеров CD иDVD дисков явно недостаточно для полного отражения, поэтому антенны биквадраты, построенные на них, имеют коэффициент усиления лишь в 8 dBi.

Ниже приведен пример использования крышки с чайной банки в качестве рефлектора. Размера такого экрана тоже недостаточно, коэффициент усиления антенны меньше, чем ожидалось.

Форма рефлектора должна быть только плоской. Старайтесь также найти пластинки максимально гладкие. Изгибы, царапины на экране приводят к рассеиванию высокочастотных волн, по причине нарушения отражения в заданном направлении.

В выше рассмотренном примере бортики на крышке явно лишние — они снижают угол раскрытия сигнала, создают рассеиваемые помехи.

Как только пластинка рефлектора будет готова, у вас есть два способа собрать на нем излучатель.

  1. Установить медную трубку с помощью пайки.

Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.

  1. Закрепить все на пластмассовой трубке используя термоклей.

Берем пластмассовую коробочку для дисков на 25 штук.

Отрезаем центральный штырь, оставив по высоте на 18 мм.

Прорезаем надфилем или напильником четыре шлица в пластмассовом штыре.

Подравниваем шлицы одинаково по глубине

Устанавливаем самодельную рамочку на шпиндель, проверяем, дабы её края оказались на одинаковой высоте от дна коробочки — около 16 мм.

Припаиваем выводы кабеля к рамке излучателя.

Взяв клеевой пистолет, закрепляем CD диск на дне пластмассой коробочки.

Продолжаем работать клеевым пистолетом, фиксируем на шпинделе рамку излучателя.

С обратной стороны коробочки фиксируем термоклеем кабель.

Подключение к роутеру

У кого есть опыт, тот с легкостью припаяется к контактным площадкам на монтажной плате внутри роутера.

Иначе, будьте осторожны, тонкие дорожки могут оторваться от печатной платы при долговременном прогреве паяльником.

Можно к уже припаянномукусочку кабеляродной антенны подключиться через разъем SMA. С приобретением любого другого радиочастотного соединителя N-типа в ближайшей точке торговли электроникой не должно возникнуть проблем.

Тесты антенны

Испытания показали, что идеальный биквадрат дает усиление около 11–12 дБи, а это до 4 км направленного сигнала.

Антенна из CDдиска дает 8 дБи, поскольку получается поймать WiFiсигнал на расстоянии 2 км.

Двойной биквадрат предоставляет 14 дБи— немного больше 6км.

Угол раскрытия антенн с квадратным излучателем составляет около 60 градусов, чего вполне достаточно для двора частного дома.

О дальности действия Вай Фай антен

От родной роутерной антенны на 2 dBi сигнал 2.4 ГГц, стандарта 802.11n может распространиться на 400 метров в пределах прямой видимости. Сигналы 2.4 ГГц, старых стандартов 802.11b, 802.11g хуже распространяются, имея вдвое меньшую дальность по сравнению с 802.11n.

Считая WiFi антенну за изотропный излучатель — идеальный источник, распространяющий электромагнитную энергию равномерно во всех направлениях, можно руководствоваться логарифмической формулой перевода дБи в прирост мощности.

Децибел изотропный (дБи) — коэффициент усиления антенны, определяемый как умноженный на десять десятичный алгоритм отношения усиленного электромагнитного сигнала к исходному его значению.

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector