Беспроводной интернет – это одна из тех вещей, без которых уже нельзя представить себе жизнь. Теперь можно пользоваться из любой точки дома и офиса гаджетами, игровыми приставками, интернет-бытовой техникой. Но для одновременного запуска всех этих вещей нужен хороший потенциал.
Самый простейший способ усилить беспроводной сигнал – это использование внешнего усилителя для роутера, который можно купить, или сделать антенну своими руками. Приобретая опыт и усваивая основы, лучше начинаешь понимать, как сделать правильный выбор.
Связь Wi-Fi зависит от радиочастотной энергии, которая передается и принимается по антеннам.
Приёмные и передающие антенны – это устройства, которые излучают радиоволны при подаче электрической энергии. Радиоволны, как и все волны в электромагнитном спектре, измеряются в единицах частоты Герцах. При упоминании радиоволн часто применяется термин «длина волны». Длина волны (в метрах) = 300 / частота (в МГц). Эта взаимосвязь между частотой и длиной волны особенно важна для расчётов и создания антенной конструкции.
Ориентация антенны относительно земной поверхности называется ее «поляризацией». Конструкции, которые предназначены для радиоволн, ориентированные, в основном, параллельно земной поверхности, называются «горизонтальными». Если воздействие направлено под прямым углом к земной поверхности, то речь идёт о «вертикальных» конструкциях.
Некоторые антенны могут быть использованы в любой поляризации путем простого изменения положения. Факторы, связанные с выбором одной поляризации над другой, включают рабочую частоту, желаемый охват, механические ограничения и обычную практику.
Очень важно учитывать, что все антенны в системе связи должны использовать одну и ту же поляризацию. Для максимизации совместимости иногда находят применение круговой или эллиптической поляризации.
Антенна передаёт (и принимает) радиоволны лучше в определенных направлениях, тем самым увеличивая эффективную излучаемую мощность.
Обратите внимание! Полная излучаемая мощность не увеличивается, а просто становится сильнее в одном или нескольких направлениях и слабее в других направлениях.
Такое «усиление» применяется как к переданному, так и принятому сигналу. Единицей измерения количественного усиления является децибел или дБ, который был назван в честь Александра Грэма Белла.
Важно! Более высокие значения дБ показывают более высокий коэффициент усиления.
Что нужно учитывать при создании антенны? Для работы над усилением сигнала всегда важно помнить о некоторых особенностях передачи сигнала на расстояния. Выбор типа антенного устройства может значительно повлиять на дальность и устойчивость связи.
Все Wi Fi антенны делятся на два вида:
Которые, в свою очередь, бывают:
Кроме того, при установке устройства нужно учитывать следующее: несовпадение поляризаций точек доступа приведет к тому, что в одном из положений уровень качества увеличится, а в другом – вообще пропадёт.
Наилучшим вариантом расширить диапазон домашней интернет-системы является установка внешней антенны с хорошими коэффициентами усиления и всенаправленности. Всенаправленная антенна обычно является антенной вертикальной поляризации. В удаленной местности, где сотовая связь слабая, устанавливать такое устройство – смысла нет. Вариант больше применим в городских условиях.
Помните! Модели всенаправленных антенн, естественно, мешают друг другу при неправильном размещении в непосредственной близости от обычного маршрутизатора.
Одной из разновидностей всенаправленной антенной с повышенным коэффициентом усиления является вертикальная коллинеарная wi fi антенна с одной точкой питания и фазированием элементов.
Антенна является пассивным устройством, которое сигналу не добавляет мощности. Тем не менее, есть методы повышения доли энергии, передаваемой в определенном направлении, за счет уменьшения доли энергии, передаваемой в остальных направлениях.
Если применить направленные антенные усилители, то можно значительно улучшить зону покрытия вай фаем.
Одним из наименее распространенных (за счёт своей дороговизны) типов антенн в сотовой связи являются секторные антенны. Устройства позволяют обеспечить высокий уровень интернет-соединения, если использовать схемы многопанельной установки. Вертикальная и горизонтальная фокусировка лучей (90, 120 градусов) позволяет предотвратить помехи от других антенн.
Существует несколько способов усиления сигнала настолько, чтобы можно было подключиться к доступным точкам или к роутеру соседа, который делится своим паролем для вай фай.
Сделать wifi антенный усилитель направленного действия можно и самостоятельно, благо, что в сегодняшнем интернете много подобных схем. Например, антенну двойной биквадрат, усиление которой составляет 12 дБ. Для сборки понадобится медная проволока диаметром от 2 до 3 мм и длиной 300 мм.
В качестве рефлектора можно использовать пластину из фольгированного гетинакса. Фольгированный гетинакс – это прессованная бумага, пропитанная клеящим составом и покрытая медной фольгой. Если такого нет, то можно применить любой металл, например, крышку старого системника или обычную пивную банку.
Первое, с чего нужно начать, – это согнуть двойную восьмёрку из провода со сторонами квадратов 30 мм. Для этого провод нужно разметить на 8 равных частей, согнуть его в отмеченных местах под углом 90 градусов при помощи плоскогубцев. В результате должна получиться антенна в виде восьмёрки.
Дальше нужно вырезать рефлектор из пластины гетинакса. Отметить центр на пластине и просверлить на ней два отверстия: для антенны и выхода провода. Расстояние между проволокой и пластиной должно быть не менее 15 мм.
Далее понадобится wi fi адаптер, вернее его маленькая антеннка. Просверлив отверстие в корпусе адаптера, выводится провод. Центральный провод припаивается к восьмёрке, а обмотка к ножке. Так устроена антенна wifi двойной биквадрат. Осталось подключить к ноутбуку, и посмотреть, как она ловит сигналы. По сравнению со встроенной антенна для роутера своими руками – это просто wi fi пушка!
Для изготовления конструкции антенны для сверхдальней связи в первую очередь понадобится лист фольгированного (хотя бы с одной стороны) гетинакса или стеклотекстолита. Материал должен быть в хорошем состоянии, достаточного размера и толщины. Также нужны будут виниловые самоклеящиеся трафареты с монтажной пленкой, которые защитят упомянутые листы от травления.
Задняя стенка-отражатель может быть изготовлена из любого ровного металлического листа, хоть из фольги, главное ровной и плоской.
Текстолит сначала размечается, затем разрезается болгаркой на две части размером 450х350 мм. Перед травлением лист зачищается мелкой шкуркой, что довольно важно.
Между отражателем, который тоже вырезается из гетинакса, и самой платой должно быть строго 9 мм. Эти 9 мм можно сделать с помощью ровного пластика. Дальнейшая сборка заключается в склеивании полученных деталей, предварительно оставляются отверстия в мягком пластике, чтобы потом подпаять провод. Провод и разъём покупаются на радиорынке. Разъём подбирается по антеннам роутера.
В результате получается сверхдальняя антенна для wi-fi роутера. На расстоянии одного км от точки доступа эта мощная самодельная антенна имеет усиление 80 дБ.
Травление – довольно непростая задача. Сложность заключается в поиске емкости для больших листов. Если таковой нет, можно сделать опять же своими руками. Для изготовления самодельной емкости понадобится каркас из четырёх реек и плёнка в несколько слоёв. Плёнка накрывается и закрепляется саморезами.
Хлорное железо – это самый простой и наиболее часто используемый метод для травления печатной платы.
В интернете приведено много занятных вариантов, как сделать wifi антенну, которые можно взять на вооружение. Например, можно сделать модель направленного действия из всенаправленной антенны. Для этого достаточно прикрепить за ней отражающий экран, например, из того же листа фольги.
Осталось только подобрать подходящую wifi антенну, увеличить дальность сети и не расставаться с вай фаем ни на секунду.
Делаем Wi-Fi антенну своими руками.
Технология беспроводной передачи данных Wi-Fi заполонила мир. Практически в каждом доме и каждой квартире есть устройства, поддерживающие работу с этим стандартом. Например, маршрутизаторы (роутеры) «раздающие» сигнал Wi-Fi по квартире или дому.
К сожалению, мощность данных устройств не всегда достаточна для того, чтобы обеспечить более-менее приемлемую силу сигнала во всех помещениях и комнатах квартир, а особенно домов. К примеру, используемый мною роутер TP-LINK находится в угловой комнате и обеспечивает для самых дальних от него комнат уровень сигнала практически на минимальном пределе. Оно и не удивительно-сигналу приходится пробиваться через четыре стенки.
Что делать в таких случаях, для того чтобы повысить уровень Wi-Fi сигнала роутера до приемлемых значений?? Правильно- изготовить своими руками антенну Wi-Fi диапазона.
В сети полно конструкций таких антенн. Более эффективны те антенны, которые можно подключить вместо штатных штыревых антенн роутеров.
Для меня такой вариант не подходит. Антенна моего роутера несьемная, лезть вовнутрь роутера для подпайки кабеля самодельной антенны не хочется-роутер еще на гарантии.
Поэтому находим иной вариант- антенна-насадка.
Эта антенна-насадка просто надевается на штатную штыревую антенну роутера (маршрутизатора). Никуда ничего не нужно подпаивать.
Антенна-насадка представляет собой шестиэлементный «волновой канал», имеет направленные свойства. Обеспечивает максимум усиления в направлении, совпадающем с продольной осью антенны. Кроме того, в некоторой степени задавливается (уменьшается) задний лепесток излучения. Антенна имеет пять директорных элементов и один рефлектор.
Эскиз антенны:
Для изготовления траверсы выбран стеклотекстолит толщиной 2 мм.
Штатная штыревая антенна моего роутера TP-LINK имеет в поперечном сечении неправильную геометрическую форму, в полном соответствии с извращенными вкусами современных дизайнеров-конструкторов))).
Изготовленная траверса выглядит так:
Излучающие элементы антенны-насадки изготовлены из медной проволоки в эмалевой изоляции диаметром 0,96 мм. Диаметр проволоки достаточно критичен и должен быть в пределах 0,8…0,95мм, в противном случае параметры антенны изменятся, и антенна-насадка будет настроена на частоты отличные от частот диапазона Wi-Fi.
Длины излучающих элементов также нужно выдерживать с точностью +/- 0,5 мм. Это же относится и к расстоянию между элементами.
Элементы антенны:
Для установки излучающих элементов в стеклотекстолитовой траверсе сверлятся отверствия диаметром чуть больше чем диаметр проволочных элементов. Проволочные элементы я зафиксировал небольшими капельками цианакрилатного клея.
Антенна-насадка в сборе выглядит так:
Вот так выглядит Wi-Fi антенна установленная на штатной антенне роутера:
Для достижения максимальной эффективности этой Wi-Fi антенны необходима небольшая настройка: Wi-Fi антенна должна быть размещена в точке где имеется максимальный ВЧ ток штатной штыревой антенны роутера.
Для этого нужно перемещать Wi-Fi антенну по высоте, начиная от верхнего кончика штатной антенны роутера. Проверку эффективности можно производить или каким-либо индикатором напряженности поля, или проверяя силу сигнала планшетом, смартфоном и т.п. в самых дальних от роутера помещениях.
В моем случае, наиболее эффективно изготовленная Wi-Fi антенна работает при установке её на 25 мм ниже верхнего кончика штатного штыря роутера. Данная антенна дала прибавку в одно деление по индикатору силы сигнала в тех помещениях, где сигнал был на самом минимуме.
Недавно на сайте была показана антенна 3G. Хочу представить три Wi-Fi антенны не просто скопированные с других сайтов, а изготовленные своими руками и протестированные в реальных условиях. Мне нужен был доступ в Интернет в соседнем доме от моего роутера, на расстоянии 150-200 м.
Первая антенна http://usd.ucoz.ru/publ/2-1-0-71 - всенаправленная, сделанная из куска кабеля RG-213. Сразу скажу, что использовать эту антенну можно только как обычную штыревую, и заявленные на одном из сайтов характеристики не оправдали своих надежд. Радиус действия этой антенны составил метров 30. Поэтому с ней я больше не экспериментировал.
Зачистил кабель. Длина центральной жилы 28 мм.
Для жесткости конструкции надел на внутренний диэлектрик кольцо, сделанное из медной проволоки сечением 2,5 мм²
Длина плеча-противовеса составила 31 мм, а диаметр нижнего кольца 54 мм.
Вторая спиральная Wi-Fi антенна HELIX изготовлена из куска пластиковой канализационной трубы диаметром 40 мм и куска электрического провода сечением 2,5 мм². http://www.wifiantenna.org.ua/antennas/helix/
На трубу намотал 12 витков провода с шагом витка 33 мм и проклеил клеем «Момент», это даст очень прочную намотку вокруг трубы.
Для соединения антенны с рефлектором я использовал бутылёк от мыльных пузырей. Прикрутил его к рефлектору винтом, а антенну посадил на клей.
Так как радиочастотный выход всех точек доступа и роутеров обычно имеет сопротивление 50 ом, кабель должен быть волновым сопротивлением 50 ом. Для согласования антенны с кабелем припаял к концу провода прямоугольный треугольник из жести размером по катетам 71*17 мм.
Для соединения антенны с кабелем я просверлил отверстие в рефлекторе и припаял медную трубку.
Припаял к треугольнику-компенсатору,
А экран забондажил и пропаял.
Кабель использовал RG-58/U с волновым сопротивление 50 ом. На другой конец кабеля припаял RP-SMA(м)-коннектор.
Третья
антена из банки
Прочитав ни одну статью про изготовление антенн из банки, я решил взять банку из под Жигулевского пива объемом 1 литр.
У неё ровное плоское дно и диаметр подходящий.
Http://www.cqham.ru/cantenna.htm - на ссылке есть калькулятор расчета антенны исходя из диаметра банки и расчетной частоты антенны.
Для монтажа кабеля и крепления самой антенны я использовал F-коннектор.
У коннектора высверлил центральный контакт.
Прикрутил коннектор к мачте.
Зачистил центральную жилу кабеля нужной длинны.
В банке просверлил отверстие.
Собрал антенну
И покрасил нитроэмалью из баллончика.
Теперь о тесте антенн в реальных условиях.
Про первую антенну я уже писал. Радиус у неё был порядка 20-30 метров.
Проверка связи проходила между роутером D-Link DIR-300 и планшетным компьютером на доступ к страницам Интернета
и видеосвязи по Skype из двух точек.
Первая точка находилась на расстоянии 240 м от антенны,
На расстоянии 450 м доступ к Интеренту был на скорости 1 Мб/с, но видеосвязь по Skype постоянно обрывалась.
Антенна из банки показала лучшие результаты, чем спиральная антенна.
На расстоянии 450 м видеосвязь по Skype была удовлетворительной. Вывод я сделал такой, антенна из банки имеет более узкую диаграмму направленности и хороша для создания соединения с удаленным пользователям.
Но для этого её нужно «нацелить» на того самого пользователя. У спиральной антенны диаграмма шире, поэтому соединение возможно и без тщательного «прицеливания».
Что касается расстояния, то я подключался к Интернету через планшетный компьютер, а у них встроенные антенны Wi-Fi с маленьким коэффициентом усиления, следовательно и расстояние небольшое.
Т.е. я сигнал от роутера получаю хороший, но при подключении не могу получить IP-адрес и связь срывается. Я в принципе достиг желаемых результатов. 450 м для меня это с лихвой.
Но для тех кому нужно большее расстояние для связи, мои предложения будут следующими: ставить одинаковый внешние антенны с двух сторон,
как со стороны роутера или точки доступа так и со стороны сетевого адаптера, и ставить более мощную точку доступа типа SENAO ECB-8610S или EnGenius ECB-3500.
У них выходная мощность в шесть раз больше обычных роутеров, но и цена в пять-шесть раз дороже.
Приобретите USB-адаптер беспроводной сети "донгл". Благодаря этому устройству размером с палец руки, компьютер получает возможность подключения к Wi-Fi сетям. Он вам нужен даже тогда, если в вашем компьютере уже есть встроенный адаптер беспроводной сети.
Покупаем пассивный USB удлинитель. Вам нужен кабель Tип A (папа) - Tип A (мама). Приобрести его можно в магазине единой цены, местном компьютерном магазине или онлайн. С его помощью вы подключите USB Wi-Fi адаптер к USB порту компьютера.
Возьмите сетчатый дуршлаг. Лучше всего использовать азиатскую кухонную посуду типа "совок" (как котелок с выпуклым днищем, но сетчатый), который используется для жарки. Его форма идеальна для наших целей, а также он оснащен деревянной ручкой!
Собираем систему. С помощью проволоки, клейкой ленты или термоклея прикрепите Wi-Fi адаптер и USB удлинитель к тарелке.
Подключение антенны. Подключите один конец USB удлинителя (папа) в ваш компьютер, а в сетевых параметрах настройте его как Wi-Fi адаптер.
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.
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.
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.
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.
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.
Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.
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.
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.
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.
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.
AdBi = 10lg(A1/A0)
Перевод дБи антен в прирост мощностей.
| A,дБи | 30 | 20 | 18 | 16 | 15 | 14 | 13 | 12 | 10 | 9 | 6 | 5 | 3 | 2 | 1 |
| A1/A0 | 1000 | 100 | ≈64 | ≈40 | ≈32 | ≈25 | ≈20 | ≈16 | 10 | ≈8 | ≈4 | ≈3.2 | ≈2 | ≈1.6 | ≈1.26 |
Судя по таблице, несложно сделать вывод, что направленный WiFi передатчик максимально допустимой мощности в 20 дБи может распространить сигнал в даль на 25 км при отсутствии преград.
