Wifi антенна своими руками чертежи. Усиленная антенна для роутера своими руками из жестяной банки

Касались ранее конструкций Wi-Fi антенны направленного действия. Биквадратные, баночные самодельные раритеты. Люди с завидным постоянством ищут шанс получить конструкцию получше. Упоминалось: вместо традиционной проволоки лучше взять провод ПВ1 аналогичного сечения, уберегающий установленную антенну от непогоды. Плата с двухсторонним фольгированием, которую часто рекомендуют использовать рефлектором, не очень хорошо переносит непогоду, не защищена ничем, снабдить конструкцию специальным корпусом проблематично. Возрастет ветровая нагрузка на изделие. Сегодняшний обзор посвящен методам улучшения конструкции. Вай фай антенна своими руками для любой непогоды!

Важно! Попробуйте для защиты использовать термоусадочную пленку. Оденьте рефлектор «шубой», подуйте феном. Скоро текстолит плотно обтянется полимерной пленкой.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Вайфай антенна, построенная по биквадратной схеме, сформирована заземленным рефлектором, излучателя вида восьмерки с прямыми (90 градусов) углами. Получается нечто, напоминающее ультрамодные очки с тонкой перемычкой посередине. Нижняя половина сажается на землю, верхняя - на сигнальную жилу кабеля РК – 50.

Правда, антенна для Вай фай будет размерами поменьше. Сторона квадрата по средней линии медной жилы излучателя равна 30,5 мм. Итак, восьмерка отстоит от рефлектора на 1,5 (половина длины стороны квадрата) см и параллельна пластине. В нашем случае плата гетинакса плоха тем, что сложно достать. Рефлектор - просто пластина проводящего электрический ток металла. Сгодятся жесть, сталь, алюминий. Учитывая размер излучателя, можно изготовить рефлектор Вай фай антенны, воспользовавшись лазерным компакт диском (DVD) 5,25 дюйма.

Биквадрат Харченко

Внутренний отражающий слой алюминия создан, чтобы лазерный луч не терял энергию на поверхности. Кроме того в центре имеется дырочка под N-коннектор. Осталось вскрыть защитную пластиковую оболочку, посадить отражающий слой на экран кабеля РК – 50. Обратите внимание: если N-коннектор не будет отстоять с излучателем на 1,5 см от рефлектора, условия приема ухудшатся. Необходимо добиться указанного положения, подкладывая тонкие металлические шайбы или по месту.

Напоминаем: биквадратная восьмерка гнется от середины поворотом на 90 градусов. В точку вернутся оба конца кабеля ПВ1 1х2,5. Толщина проволоки составляет 1,6 мм диаметром, между центрами жилы сторона квадрата равняется 30,5 мм. Концы сажаются на экран коннектора, объединяются с рефлектором (компакт-диск), серединная часть послужит целям снятия сигнала. Диаграмма направленности устройства резко сужается, снабжена одним главным лепестком, который направим на источник сигнала. Если дело происходит в комнате, придется экспериментально найти отраженный луч, располагаемый практически в любом направлении.

Рефлектор защитит от соседских помех, усилит мощность. Блокирует эффект многолучевости, мало полезного приносящего аппаратуре. Самодельная антенна Вай фай принимает только из узкого сектора. Благодаря этому, соединим сетью дома, стоящие напротив, что было бы невозможно с поставляемой в комплекте точки доступа.

Обратите внимание: в иных случаях входного разъема на корпусе для подключения антенны может и не быть. Такие точки доступа снабжены встроенными контурами из металла, ведущими прием радиоволн. Традиционно выглядят замысловатыми плоскими фигурами с внутренней стороны корпуса. Придется антенну встроенную отпаять.

Рядом может стоять конденсатор, емкость служит целям компенсации коэффициента сжатия контура. Встроенная антенна невелика, бессильна образовать полноценное устройство приема радиоволн. Дефект нейтрализуется подстроечным конденсатором.

Элемент не нужен, потому что полноразмерная антенна для Вай фай роутера не нуждается в компенсации. Цепи включения самоделки рвите выше конденсатора. Выполняя монтаж, нельзя пользоваться типичным паяльником на 100 Вт. Сожжет электронные компоненты платы. Потребуется маленький паяльник , снабженный жалом-иглой, мощностью 25 Вт.

Вес компакт диска маленький, ветровая нагрузка невысокая, в противовес громоздкой конструкции и никого снизу не убьет падающей платой гетинакса. Рекомендуется избегать размещать изделия на солнце, но в нашем случае записанная информация не играет великой роли. При желании N-коннектор загерметизируйте, продлив срок службы паяного соединения. Используется специальный гель-компаунд, применяемый при монтаже печатных плат . Подобные выпускает компания Аллюр (Санкт-Петербург). Пару слов объяснят, как сделать Вай фай антенну своими руками мощнее.

Биквадратные антенны Вай фай – не предел, убежим от соседей

Пролог: 2 недели, никак не мог найти в чем причина, потом перевернул антены в вертикальную и получил 20 мбит на 5 км, вместо горизонтальных 4.

Вампиреныш, участник форума Локальные сети Украины (орфография скопирована).

Прежде чем купить Вай фай антенну, подумайте: теория показывает, что излучатели, расположенные рядами, диаграмму направленности сужают, в направлении перпендикулярном линии, вдоль которой выстроить элементы. В переводе на русский означает: если наши с другом дома разделены 100 метрами, ширина сектора обзора антенны для реализации канала связи Вай фай едва превышает 15 градусов. Полезная мощность будет направлена на окно товарища (причинит вред только обитателям квартиры!). Чтобы реализовать схему, используйте двойную биквадратную антенну. Можно увеличить скорость, если на ДР подарить такую же другу!

Как сделать Вай фай антенну, чтобы не мешала соседям. Защититься от непрошеных гостей можно, изменив канал, поляризацию. Найдено три способа защиты канала конфигурацией антенны:

1. Выбор частоты.
2. Выбор направления (сужение диаграммы направленности).
3. Выбор поляризации.

Обычно, когда имеется Вай фай, предоставляемый провайдером, величины задает поставщик связи, клиенту остается подчиниться, но если имеется собственное оборудование, расклад получается иной. Можем поставить антенну на вертикальную поляризацию, если у соседей используется горизонтальная. Наше оборудование перестанет видеть друг друга. Можно сделать в одностороннем порядке или договориться. Антенны понадобятся наподобие биквадратной, комплектные отставьте.

На горизонтальной поляризации работает телевидение, на вертикальной - связь. Просто традиция, штырь рации удобно держать перпендикулярно земле, когда говоришь. В этом контексте выгодно использовать вертикальную поляризацию, обычно стоит в роутерах. Предлагаем простое правило:

• Расположите с другом напротив антенны на окнах одинаково. Обеспечивается пространственная совместимость, являющаяся подвидом электромагнитной. Выпущены микроволновки, телефоны, гора оборудования частоты 2,4 ГГц, создающая помехи. Располагайте антенны одинаково, вертикально, горизонтально, наклонив. Экспериментально ищите положение, при котором скорость наибольшая.

Обещанная новинка: конструкция из четырех квадратов, выстроенных рядком. Диаграмма направленности станет узкой в направлении перпендикулярном строю. Медная проволока или одножильный провод сечения 2,5 мм 2 длиной 50 см. Рекомендуем взять с запасом. Если стандартная биквадратная Вай фай антенна для ноутбука представляет собой синфазную решетку двух рамок, в нашем случае рамок четыре.

Рамка для двойной биквадратной антенны

При движении волны ток в соседних квадратах направлен противоположно по контуру. За счет этого эффект от воздействия поля складывается. Теперь надо получить четыре синфазных квадрата. Находим середину проволоки, делаем изгиб на 90 градусов. Вымеряем 30 мм, делаем изгибы с каждой стороны в противоположную сторону. Отступаем в два раза больше, опять гнем в первом направлении. Получится большая буква W. Еще 30 мм – загибаем края книзу под 90 градусов. Готова одна половина.

Вторую делаем по образу и подобию, чтобы концы вернулись в точку начального изгиба. Обратите внимание, не зря рекомендуем пользоваться проводом с оболочкой полихлорвиниловой – два имеющихся в фигуре перекрестия изолированы взаимно.

Излишек проволоки обрезаем, чтобы концы не доставали до первого изгиба два-три миллиметра. Вай фай антенна для компьютера требует рефлектора, сойдет добрый кусок фольгированного текстолита или стандартная ровная жесть. Используем N-коннектор для соединения.

Излучатель отстоит от рефлектора на 1,5 см по площади. Концы сажаем на землю, середину – на сигнальную жилу (кабель для Вай фай антенны РК – 50). Чтобы укрепить края фигуры, используйте керамическую или пластиковую трубку. Для фиксации, электрической изоляции применяйте клей, герметик. Уличному варианту рекомендуется подыскать пластиковый корпус . Расстояние между самодельной антенной и приемником берите поменьше.

Следующая встреча обсудит Вай фай радиоприемник.

Материал будет построен на ответах на три вопроса, вынесенные в подзаголовки, однако на этот раз хотелось бы начать с ответа на финальный вопрос -

Что получилось?

К тому времени, как дописывался этот текст, две представленные на фотографии антенны уже несколько дней работали в конечных точках примерно двухсотметрового линка "из окна в окно". Вот как это выглядит с одной стороны – точка доступа с антенной закреплены над окном в офисе, вид снизу:

А теперь об этом по-порядку.

Зачем?

Есть множество ситуаций, когда показано применение внешних антенн. Под внешней в данном случае я имею ввиду антенну, подключаемую взамен штатной из комплекта устройства. Наиболее типичные ситуации применения специальных антенн сводятся к трём наиболее характерным случаям:

1. Для увеличения зоны покрытия точки доступа беспроводной сети. В таком случае обычно ненаправленная (всенаправленная) штатная антенна заменяется на так же ненаправленную, но более эффективную.
2. Для улучшения эффективности зоны покрытия, совмещённой с удобством размещения беспроводной точки доступа и антенны. Обычная ситуация, если необходимо обеспечить уверенный сигнал в ограниченном, но сравнительно большом помещении , а точку доступа с антенной наиболее удобно разместить на одной из стен или в углу. Для этого случая подойдёт антенна с секторной диаграммой направленности (широконаправленная). Кроме того, направленные антенны могут пригодиться для решения задачи уменьшения взаимного влияния близко расположенных беспроводных сетей.
3. Для создания беспроводного моста на большем расстоянии. Для этого случая предназначены узконаправленные антенны. "Дальнобойность" напрямую зависит от того, насколько узкий пучок радиоволн обеспечивает конструкция антенны.

Упомянутый выше случай беспроводного моста примерно на двести метров более похож на третий вариант, однако ввиду "несерьёзности" расстояния вполне сгодятся направленные антенны с довольно широкой диаграммой направленности.

Тут стоит отметить один факт – цены на отдельные Wi-Fi антенны сравнимы с ценами на сами беспроводные устройства. И если в нише узконаправленных антенн с коэффициентом усиления более 18dBi это ещё хоть как-то оправдано (самостоятельное изготовление таких антенн требует некоторого опыта, тщательных расчётов и высокой точности исполнения), то при меньших требованиях частенько бывает вполне резонно попробовать свои силы с антенностроении.

Выбор конструкции антенн упрощался тем, что не нужно было заботиться о защите антенны от воздействия внешней среды (напомню, установить беспроводной мост необходимо было из окна в окно). Так же антенны должны были получиться достаточно лёгкими и не требовать дополнительного крепления, кроме штатного антенного гнезда беспроводных точек доступа. Опираясь на несколько лет опыта изготовления антенн разных конструкций , я пришёл к выводу, что здесь как нельзя лучше подойдёт простая и проверенная хорошо известная схема "двойной квадрат" (biquad antenna), она же зигзаг, она же антенна Харченко.

Начну, пожалуй, с упоминания того факта, что на самом деле в интернете можно найти огромное количество материалов по самостоятельному изготовлению антенн для Wi-Fi, в том числе и выбранного типа biquad; для примера могу порекомендовать начать изучение вопроса с этой странички. Однако большинство представленных материалов, объясняя как, уделяют мало внимания почему. На этом и постараюсь сосредоточиться. И как всегда, объяснять почему удобнее на конкретном примере.

Итак, первое почему – почему квадрат, а не, например, шестиугольник, или вообще круг? Ответ очень прост. Круг был бы немного эффективнее, но квадрат мне показался технологичнее в изготовлении. Если же понадобится заметно больший коэффициент усиления, лучше посмотреть в сторону антенн других типов, например спиральной или секторной панельной.

Второе – откуда взялись размеры? Из длины волны в вакууме, конечно. В расчёте конструкции длина волны участвует несколько раз: периметр каждого квадрата близок к длине волны (добиваемся, чтобы резонансная частота излучающего элемента была приближена к частоте выбранного канала Wi-Fi диапазона), расстояние от плоскости антенны до отражателя – у меня восьмая часть длины волны (расчёт исключительно с точки зрения распространения электромагнитного излучения показывает, что надо делать четверть, тогда разница в пути прямой и отражённой волн составит половину длины волны, что с учётом изменения фазы от отражения даст сложение амплитуд прямой и отражённой волн в направлении, перпендикулярном плоскости отражателя, но на самом деле есть и другие факторы, вроде согласования и КНД, поэтому на практике можно принять, что расстояние от излучающего элемента до отражателя должно быть где-то в диапазоне от 1/4 до 1/8 длины волны, из технологических соображений конкретно этой переделки я взял минимум), и наконец, размеры отражателя – сравнимы с длиной волны (меньше – хуже, много больше – неоправданно).

В таблице ниже представлены опорные частоты и длины волн тринадцати актуальных для нас (принятых в Европе) каналов Wi-Fi диапазона 2,4 ГГц.

Определившись с каналом (за некоторыми исключениями, во многих случаях достаточно будет ориентироваться на середину диапазона, антенна вполне удовлетворительно будет работать и на краях), можно приступать к изготовлению. Вот, собственно, те самые подручные материалы, из которых скоро возникнет новая антенна: штатная антенна, кусок медного провода и банка шпрот.

Вообще-то, банка для правильного отражателя маловата, но бить рекорды дальности мне и не требовалось. Зато конструкция получится компактнее, и бортики банки послужат защитой излучающему элементу от случайного механического повреждения. И бонус в виде шпрот. :)

Задействованные инструменты и материалы:

Для начала посмотрим на "внутренности" штатной антенны, кое-что от неё ещё пригодится.

Заготовка для излучающего элемента – кусок проволоки, равный двум длинам волн выбранного канала Wi-Fi, с разметкой для сгибания.

Согнутая рамка концами припаяна к металлической трубке, извлечённой из штатной антенны. Трубочку я немного подпилил, чтобы изгиб в центре её не касался. Угол в середине рамки залужён, туда позже будет подпаяна центральная жила.

Припаиваем получившуюся конструкцию к отражателю.

Для удобства установки по высоте на трубку надет 15-миллиметровый кусочек внешней изоляции, оставшейся от очистки медного провода.

Осталось только укоротить до нужной длины кабель в обрезке штатной антенны, подпаять куда нужно центральную жилу и оплётку, и зафиксировать обрезок бывшей антенны на отражателе. Для фиксации удобно воспользоваться клеящим пистолетом. И пора приступать к испытаниям.

Разве что можно антенну ещё покрасить. Как она выгладит после окрашивания, можно ещё раз посмотреть на снимке вначале статьи.

В испытаниях участвовали две Wi-Fi точки доступа D-Link DWL-2100AP. На одной стороне всё время была подключена антенна, показанная вверху на первом в статье снимке (кстати, в банке из-под тушёнки:)), на другой стороне подключались для теста штатная антенна из комплекта точки доступа и конструкция, описанная выше. Их-то и сравним, показания снимались с помощью AP Manager by ACOWA (отдельная благодарность автору программы). Расстояние – около 85 метров.

С антенной из комплекта.

Со свежеизготовленной антенной "двойной квадрат".

Как говорится, комментарии излишни, 8-10dBi разницы будут совсем не лишние.

Привет всем! Хочу поведать вам о судьбе роутера за 500 рублей.
Был неприятно огорчен поведением своего дешевенького TP-LINK TL-WR740N. Две деревянные стены глушили сигнал довольно сильно, а если добавить 20 метров воздуха и еще одну деревянную стену , то подключиться к сети уже было невозможно.

Я, конечно, немного прогадал при покупке этого роутера, не купив 741-ю серию. Там хотя бы можно спокойно заменить антенну… Но было поздно, поэтому перешел к действиям.

В первую очередь начал с софта. Прошился на dd-wrt и попробовал поиграться с настройками мощности сигнала Wi-Fi. Положительных результатов это не принесло, скорее даже наоборот.
Тут я окончательно решил приобрести новый роутер. Но не покупать же новый, пока жив старый? Принял решение попробовать припаять к нему биквадратную антенну Харченко. Принялся за дело, и из всякого хлама быстренько скрутил два квадрата, приделал их к банке от дисков, в качестве рефлектора подошел CD диск из той же банки.

Размер рефлектора не очень важен, а вот чем точнее сделаны квадраты, тем лучше. Расстояния между средними точками проволоки в таком квадрате должны быть равны 31 миллиметру.

Затем я разобрал роутер, снял стандартную антенну и припаял вместо нее коаксиальный кабель для подключения новой.

Все собрал, перекрестился и пошел включать

Много времени на настройку антенны не тратил. Просто направил ее примерно в сторону компьютера. Очевидно, попал. Мощность сигнала заметно подросла.

Почти сразу возникла проблема - несмотря на хороший пинг и скорость скачивания качество соединения было плохим - многие сайты не открывались, компьютер не хотел показывать видео и даже играть музыку из сети. Укоротив провод между антенной и роутером до нескольких сантиметров и убрав разъем удалось избавиться от этой проблемы, так как все потери были именно в кабеле.

Любой беспроводной маршрутизатор, точка доступа или просто беспроводной адаптер имеет в комплекте антенну. Причем она может быть как съемной, так и стационарной. В то же время в розничной сети предлагается достаточно большое количество альтернативных антенн для Wi-Fi-устройств. Возникает естественный вопрос: зачем нужны еще какие-то антенны (причем, как правило, отнюдь не дешевые), если в комплекте любого Wi-Fi-устройства и так имеется антенна? Ответ, казалось бы, очевиден: чем длиннее антенна, тем лучше. Достаточно вспомнить тюнингованные автомобили с затонированными стеклами, которые оснащены не одной, а сразу несколькими длинными антеннами-удочками. Однако… не спешите с выводами. Присмотритесь повнимательнее, кто ездит на этих шестерках с затонированными стеклами, и вы неминуемо начнете сомневаться, что размер что-то значит. Как говорил барон Мюнхгаузен, «серьезное выражение лица - это еще не признак ума. Улыбайтесь, господа, улыбайтесь».

Парадокс заключается в том, что далеко не все антенны, даже если их стоимость зашкаливает за 100 долл., чем-то отличаются от тех, что поставляются в комплекте.

В данной статье мы постараемся разобраться, зачем вообще нужны антенны, какие существуют Wi-Fi-антенны и что означают их технические характеристики , а также сделаем обзор Wi-Fi-антенн, которые можно купить в российских магазинах.

Зачем нужны антенны

Для того чтобы ответить на этот простой вопрос, необязательно быть специалистом в области радиотехники. Каждый знает, что без антенны не сможет работать ни радиоприемник, ни телевизор. Точно так же без антенны не будет работать беспроводная точка доступа, которая в данном случае выступает одновременно и в роли приемника, и в роли передатчика. Антенна - это и излучатель радиоволн, и их приемник. Конфигурация антенны определяет зону покрытия беспроводной точки доступа, то есть ту зону, где точка доступа излучает сигнал, который способны принять другие клиенты беспроводной сети. Подчеркиваем: зона покрытия беспроводной точки доступа определяется именно конструкцией, а не размерами антенны, следовательно, принцип «чем длиннее, тем лучше» в данном случае неприменим.

Основная проблема большинства штатных антенн, то есть антенн, которые поставляются в комплекте с беспроводными точками доступа, заключается в том, что они имеют недостаточно большую зону покрытия. К примеру, если в пределах комнаты (офиса) одна точка доступа в состоянии обеспечить надежную работу беспроводных клиентов, то на устойчивую связь с клиентом, находящимся за стенкой, рассчитывать не приходится. А уж через две стены сможет «пробить» далеко не каждая точка доступа.

Казалось бы, проблема легко разрешима - достаточно приобрести точку доступа с большей мощностью передатчика. Однако не все так просто. Дело в том, что мощность передачи Wi-Fi-устройств строго регламентирована. В частности, в частотном диапазоне от 2400 до 2483,5 МГц (частотный диапазон Wi-Fi-устройств) для создания радиосетей на безлицензионной основе допускается использовать передатчики с мощностью излучения, эквивалентной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ) (смысл данного термина мы поясним далее), - не больше 100 мВт. В случае превышения данного показателя требуется получение в Министерстве связи лицензии на создание и эксплуатацию ведомственной радиосети передачи данных. Соответственно точек доступа и беспроводных адаптеров с мощностью передачи более 100 мВт, что эквивалентно 20 dBm (о том, как связаны эти единицы между собой, мы тоже расскажем чуть позже), просто-напросто нет в продаже.

Итак, все точки доступа и беспроводные адаптеры имеют одинаковую мощность передатчика, а следовательно, единственный способ увеличить зону покрытия беспроводной сети - вместо традиционных штатных использовать специальные антенны.

Увеличение зоны покрытия беспроводной сети - это лишь одна из функций антенн для Wi-Fi-устройств. Другое, не менее важное их свойство заключается в том, что они позволяют изменить форму зоны покрытия, обеспечивая таким образом повышение безопасности беспроводной сети. Штатные антенны излучают сигнал равномерно во все стороны (в горизонтальной плоскости), и если точку доступа с такой антенной расположить у стены в комнате, то сигнал будет распространяться не только по вашей квартире, но и за стенку к соседу. Это, конечно же, позволит ему не только быстро обнаружить вашу беспроводную сеть, но и предпринять попытки атаки на нее. Причем если в домашних условиях у вашего соседа вряд ли окажется своя беспроводная сеть или хотя бы ноутбук с беспроводным адаптером, то в офисном здании , где на одном этаже размещается несколько офисов разных компаний, такая ситуация вполне реальна. А потому под соседями мы будем подразумевать соседей не только по квартире, но и по офису.

Дабы не вводить их в искушение и обезопасить свою беспроводную сеть от вторжения извне, можно использовать специальные направленные антенны, которые излучают сигнал преимущественно в одном направлении. Это позволит и увеличить дальность распространения сигнала в этом направлении, и ослабить или блокировать распространение сигнала в других направлениях. В данном случае разница между обычной антенной, излучающей равномерно по всем направлениям, и направленной антенной примерно такая же, как между лампочкой и фонариком. Представьте себе лампочку, освещающую комнату. Свет от нее распространяется приблизительно равномерно по всем направлениям, отчего в комнате становится светло. Однако ту же самую лампочку можно поставить в фонарь или просто установить позади нее зеркальный отражатель. В этом случае мы получим направленное распространение света. Такой луч не будет освещать все помещение, зато способен передать свет на значительно большее расстояние. Именно по такому принципу работают и внешние антенны.

Характеристики антенн

Одной из важнейших характеристик антенн является коэффициент усиления. Часто название этого параметра приводит к ошибочному предположению, что антенны способны усиливать сигнал. На самом деле это не так - если мощность передатчика, к примеру, составляет 50 мВт, то какую бы антенну мы ни поставили, мощность передаваемого сигнала будет такой же. Дело в том, что все антенны подобного рода представляют собой пассивные устройства и брать энергию для усиления передаваемого сигнала им попросту неоткуда. Но что же тогда означает коэффициент усиления? Для того чтобы ответить на этот вопрос, прежде ознакомимся с такими важными понятиями, как идеальный изотропный излучатель и диаграмма направленности антенны.

Изотропный излучатель

Антенны излучают энергию в виде электромагнитных волн во всех направлениях. Однако эффективность передачи сигнала для различных направлений может быть неодинакова и характеризуется диаграммой направленности.

Для оценки эффективности передачи сигнала по различным направлениям введено понятие изотропного излучателя, или изотропной антенны.

Изотропный излучатель - это идеальный точечный источник электромагнитных волн, излучающий равномерно по всем направлениям. Если мысленно представить себе сферу с центром, совпадающим с изотропным излучателем, то плотность излучаемой изотропным источником энергии будет одинакова в любой точке такой сферы. Поэтому говорят, что изотропный излучатель образует равномерное по плотности энергии поле сферической формы. В природе изотропных излучателей не существует. Каждая передающая антенна, даже самая простая, излучает энергию неравномерно - в каком-то направлении ее излучение максимально. Изотропный же излучатель рассматривается исключительно в качестве некоторого эталонного излучателя, с которым удобно сравнивать все остальные антенны.

Диаграмма направленности антенны

Направленные свойства антенн принято определять зависимостью напряженности излучаемого антенной поля от направления. Графическое представление этой зависимости называется диаграммой направленности антенны. Трехмерная диаграмма направленности изображается как поверхность, описываемая исходящим из начала координат радиус-вектором, длина которого в том или ином направлении пропорциональна энергии, излучаемой антенной в данном направлении. Кроме трехмерных диаграмм, часто рассматривают и двумерные, которые строятся для горизонтальной и вертикальной плоскостей.

При этом диаграмма направленности имеет вид замкнутой линии в полярной системе координат, построенной таким образом, чтобы расстояние от антенны (центр диаграммы) до любой точки диаграммы направленности было прямо пропорционально энергии, излучаемой антенной в данном направлении.

Для изотропной антенны, излучающей энергию одинаково по всем направлениям, диаграмма направленности представляет собой сферу, центр которой совпадает с положением изотропного излучателя, а горизонтальная и вертикальная диаграммы направленности изотропного излучателя имеют форму окружности.

Для направленных антенн на диаграмме направленности можно выделить так называемые лепестки, то есть направления преимущественного излучения. Направление максимального излучения антенн называется главным направлением; соответствующий ему лепесток - главным; остальные лепестки - боковыми, а лепесток излучения в сторону, обратную главному направлению, называется задним лепестком диаграммы направленности антенны. Направления, в которых антенна не принимает и не излучает, называются нулями диаграммы направленности.

Диаграмму направленности также принято характеризовать шириной, под которой понимают угол, внутри которого коэффициент усиления уменьшается по отношению к максимальному не более чем на 3 дБ. Практически всегда коэффициент усиления и ширина диаграммы взаимосвязаны: чем больше усиление, тем у же диаграмма, и наоборот.

Коэффициент усиления антенны

Итак, после того как мы получили представление о таких важных понятиях, как идеальный изотропный точечный излучатель и диаграмма направленности антенны, можно сформулировать понятие коэффициента усиления антенны.

Коэффициент усиления антенны определяет, насколько децибел плотность потока энергии, излучаемого антенной в определенном направлении, больше плотности потока энергии, который был бы зафиксирован в случае использования изотропной антенны. Коэффициент усиления антенны измеряется в так называемых изотропных децибелах (дБи или dBi).

Напомним, что в физике мощность принято измерять в ваттах (Вт). Однако в теории связи для измерения мощности сигнала чаще используют децибелы (дБ). Данная единица измерения является логарифмической и может использоваться лишь для сравнения одноименных физических величин. К примеру, если сравниваются два значения A и B одной и той же физической величины , то отношение A/B показывает, во сколько раз одна величина больше другой. Если же рассмотреть десятичный логарифм того же самого отношения, то мы получим сравнение этих величин, выраженное в белах (Б), а выражение 10lg(A/B) определяет сравнение этих величин в децибелах (дБ). Например, если говорят, что одна величина больше другой на 20 дБ, то это означает, что она больше другой в 100 раз.

Децибелы используются не только для сравнения величин, но и для выражения абсолютных значений. Для этого в качестве величины, с которой производится сравнение, принимается некоторое эталонное значение. Например, чтобы выразить абсолютное значение мощности сигнала в децибелах, за эталон принимается мощность в 1 мВт и уровень мощности сравнивается в децибелах с мощностью в 1 мВт. Данная единица измерения получила название децибел на милливатт (дБм) и показывает, на сколько децибел мощность измеряемого сигнала больше мощности в 1 мВт.

Так, если коэффициент усиления антенны в заданном направлении составляет 5 dBi, то это означает, что в этом направлении мощность излучения на 5 дБ (в 3,16 раза) больше, чем мощность излучения идеальной изотропной антенны. Естественно, увеличение мощности сигнала в одном направлении влечет за собой уменьшение мощности в других направлениях.

Конечно, когда говорят, что коэффициент усиления антенны составляет 10 dBi, то имеется в виду направление, в котором достигается максимальная мощность излучения (главный лепесток диаграммы направленности).

Зная коэффициент усиления антенны и мощность передатчика, нетрудно рассчитать мощность сигнала в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Так, при использовании беспроводной точкой доступа с мощностью передатчика 20 dBm (100 мВт) и направленной антенны с коэффициентом усиления 10 dBi мощность сигнала в направлении максимального усиления составит 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm (1000 мВт), то есть в 10 раз больше, чем в случае применения изотропной антенны.

Типы антенн для Wi-Fi-устройств

В плане использования все антенны для Wi-Fi-устройств можно условно разделить на два больших класса: антенны для наружного (outdoor) и для внутреннего применения (indoor). Отличаются эти антенны прежде всего своими габаритами и коэффициентом усиления. Естественно, антенны для наружного использования больше по размерам и предусматривают форму крепления либо к стене дома, либо к вертикальному столбу. Высокий коэффициент усиления в таких антеннах достигается за счет малой ширины диаграммы направленности (главного лепестка). Внешние антенны применяются, как правило, для связи двух беспроводных сетей, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Две такие антенны устанавливаются в зоне прямой видимости, и в данном случае важно, чтобы каждая из них находилась в зоне главного лепестка диаграммы направленности другой антенны.

Антенны для внутреннего использования меньше по размерам и обладают более низким коэффициентом усиления. Такие антенны либо устанавливаются на столе, либо крепятся к стене или непосредственно к точке доступа.

К самой точке доступа антенны могут подсоединяться либо напрямую, либо с помощью кабеля. При этом для подсоединения антенны или кабеля к точке доступа предназначен специальный миниатюрный SMA-разъем. На точках доступа применяется разъем типа Male, а на самой антенне или антенном кабеле - разъем типа Female.

Для соединения антенны наружного применения с кабелем могут использоваться и другие типы высокочастотных разъемов - чаще всего это разъем N-типа.

Штыревая антенна

Все точки доступа стандарта 802.11b/g комплектуются штатными миниатюрными штыревыми антеннами, которые могут быть как съемными, так и стационарными. Штыревая антенна представляет собой самый простой вариант антенны. Ее часто называют также несимметричным вибратором.

Если штыревую антенну расположить вертикально, то в горизонтальной плоскости она будет излучать энергию во все стороны равномерно, поэтому в горизонтальной плоскости такая антенна является всенаправленной и, естественно, говорить о преимущественном излучении в определенном направлении не приходится. В то же время в вертикальной плоскости такая антенна излучает неравномерно. В частности, излучение вдоль оси антенны вообще отсутствует. Именно поэтому даже в случае простейшей штыревой антенны можно выделить направления, соответствующие максимальному усилению. Для штыревых антенн максимальное усиление достигается в плоскости, перпендикулярной антенне и проходящей через ее середину.

Если разобрать штатную штыревую антенну, то в большинстве случаев окажется, что длина ее активной части составляет всего 31 мм. Естественно, такая длина выбрана неслучайно. Дело в том, что частотный диапазон для Wi-Fi-устройств составляет от 2400 до 2473 МГц. Соответственно длина волны излучения варьируется от 12,12 до 12,49 см, а четверть длины волны приблизительно равна 31 мм. То есть в большинстве случаев длина штыревой антенны выбирается равной четверти длины волны излучения.

Трехмерная диаграмма направленности, а также горизонтальная и вертикальная диаграммы направленности такой антенны показаны на рис. 1.

Отметим, что в силу изотропного характера излучения штыревой антенны, в горизонтальной плоскости точку доступа с такой антенной оптимально устанавливать в центре офиса или квартиры, чтобы максимально охватить беспроводной сетью все пространство квартиры или офиса.

Штыревая антенна c перпендикулярным рефлектором

Конструкцию штыревой антенны можно несколько улучшить, использовав перпендикулярный к антенне рефлектор - металлическую поверхность (экран), выполняющую функцию идеальной заземляющей поверхности. Подобные антенны не производятся промышленностью (во всяком случае, в продаже их нет), однако такую антенну несложно изготовить самостоятельно.

Трехмерная диаграмма направленности, а также горизонтальная и вертикальная диаграммы направленности штыревой четвертьволновой антенны с перпендикулярным отражателем показаны на рис. 2.

Для длины антенны 1/4 l в случае идеального бесконечного рефлектора коэффициент максимального усиления равен 5,18 dBi, в то время как для той же самой антенны без рефлектора коэффициент максимального усиления составляет только 1,73 dBi.

Как и в случае обычной штыревой антенны, штыревую антенну с перпендикулярным рефлектором наиболее целесообразно устанавливать в центре помещения (квартиры или офиса).

Штыревая антенна с параллельным рефлектором

Еще один способ модифицирования штыревой антенны заключается в том, чтобы использовать не перпендикулярный, а параллельный антенне рефлектор. В этом случае существенно меняется ее диаграмма направленности и в горизонтальной плоскости такая антенна перестает быть изотропной.

Вид диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (в плоскости, перпендикулярной антенне) зависит и от размеров самой антенны, и от расстояния между антенной и отражателем.

На рис. 3 показана трехмерная диаграмма направленности, а также горизонтальная и вертикальная диаграммы направленности штыревой четвертьволновой антенны с параллельным отражателем при расстоянии между антенной и отражателем 1/4 l (31 мм).

Для длины антенны 1/4 l в случае идеального бесконечного рефлектора, расположенного на расстоянии 1/4 l от антенны, коэффициент максимального усиления составляет 7,17 dBi. Такую антенну целесообразно располагать возле стены.

Примеры антенн

Конечно же, описанные нами штыревые антенны хотя и являются наиболее распространенными для Wi-Fi-устройств, но не предоставляют всего разнообразия возможных конструкций Wi-Fi-антенн. В Интернете можно найти не один специализированный ресурс, посвященный самодельным антеннам для частотного диапазона 2,4 ГГц. Это и разнообразные варианты антенн, выполненных из консервных банок , и антенны типа симметричного полуволнового вибратора с рефлектором, и антенны с биквадратным четвертьволновым излучателем и рефлектором, и спиральные антенны, и разнообразные Yagi-антенны и пр. Конечно же, описание всех имеющихся антенн потребовало бы не отдельной статьи, а целой книги. Мы же преследуем несколько иную цель, поэтому далее рассмотрим те Wi-Fi-антенны, которые можно купить в российских магазинах.

TP-Link TL-ANT2406A

Миниатюрная направленная антенна TL-ANT2406A компании TP-Link предназначена для внутреннего использования. Антенна имеет удобную подставку , допускающую крепление на стене, установку на столе или крепление к панели корпуса ПК с помощью магнитов, расположенных в ее днище.

Для соединения антенны с точкой доступа используется 50-омный кабель длиной 1 м, снабженный разъемом SMA.

Согласно технической документации , антенна TL-ANT2406A имеет коэффициент усиления 6 dBi.

Производитель классифицирует данную антенну как вариант Yagi-антенны, что нам показалось несколько странным. Yagi-антенна, или антенна Яги, или антенна Уда-Яги (название образовано от имен двух японских изобретателей - Hidetsugu Yagi и Shintaro Uda), или антенна типа «волновой канал», - это направленная антенна в виде ряда параллельных линейных электрических вибраторов длиной, близкой к половине длины волны излучения (приема), расположенных в одной плоскости вдоль линии, совпадающей с направлением максимального излучения (приема). И если пользоваться именно этим определением Yagi-антенны, то конструкция TL-ANT2406A никак ему не соответствует. Вообще, классифицировать антенну TL-ANT2406A оказалось довольно сложно. В качестве излучающего (приемного) элемента в ней используется прямоугольная металлическая плоскость размером 48x52 мм, в которой сделаны небольшие надрезы (рис. 4), а сама излучающая плоскость находится на расстоянии 4 мм от прямоугольного экрана-рефлектора, размеры которого совпадают с размерами излучателя. Центральная жила коаксиального кабеля соединена с излучателем, а оплетка кабеля - с экраном.

Рис. 4. Схема антенны TL-ANT2406A

Розничная цена такой антенны составляет 1100 руб.

TP-Link TL-ANT2409A

Миниатюрная направленная антенна TP-Link TL-ANT2409A, как следует из надписи на упаковке, предназначена для наружного использования, что показалось нам довольно странным, ведь по своим габаритам она больше подходит для внутреннего применения. Да и заявленный коэффициент усиления, равный 9 dBi, соответствует скорее антеннам внутреннего использования.

Корпус антенны предусматривает ее монтаж на стене или на горизонтальном столбе, для чего в комплекте имеются специальные монтажные скобы и хомуты.

Для соединения антенны с точкой доступа используется 50-омный кабель, снабженный разъемом SMA. Длина этого кабеля всего 1 м, что для наружных антенн опять-таки может оказаться недостаточным.

Остается добавить, что производитель классифицирует эту антенну как разновидность Yagi-антенн. Вообще, создается впечатление, что любую направленную антенну компания TP-Link считает вариантом Yagi-антенны. Впрочем, производителю виднее.

Внутренняя конструкция антенны довольно простая. Над квадратным заземленным экраном размером 90x90 мм на высоте 7 мм расположен излучающий элемент в виде металлического прямоугольника размером 44x54 мм. Соединение излучающего элемента с коаксиальным кабелем реализовано с обратной стороны экрана, причем для согласования фидера с антенной используется металлизированная полоска определенной конфигурации. Схема антенны TL-ANT2409A показана на рис. 5.

Рис. 5. Схема антенны TL-ANT2409A

Розничная цена данной антенны составляет 1490 руб.

TP-Link TL-ANT2414A

Направленная антенна TP-Link TL-ANT2414A также предназначена для наружного использования. Однако габариты данной антенны позволяют устанавливать ее и внутри помещения. Корпус антенны предусматривает ее монтаж на стене или на горизонтальном столбе, для чего в комплекте имеются специальные монтажные скобы и хомуты.

Для соединения антенны с точкой доступа используется 50-омный кабель длиной 1 м, снабженный разъемом SMA. Как мы уже отмечали, для наружных антенн длины кабеля в 1 м может оказаться недостаточно.

Согласно технической документации, антенна TL-ANT2414A имеет коэффициент усиления 14 dBi. Производитель классифицирует ее как вариант Yagi-антенны. Впрочем, не будем углубляться в тонкости терминологии, а лучше посмотрим, как устроена эта антенна.

Над металлическим заземленным квадратным экраном (металлизированный текстолит) размером 210x210 мм в два ряда расположены восемь излучающих элементов, представляющих собой металлические прямоугольники размером 30x58 мм. Расстояние между излучающими элементами и экраном составляет 7 мм. Подводка фидера к излучающим элементам производится с обратной стороны экрана.

Схема антенны TP-Link TL-ANT2414A приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема антенны TL-ANT2414A

Как видите, в конструкции данной антенны нет ничего сложного, и ее нетрудно изготовить самостоятельно. Остается лишь удивляться ее стоимости - розничная цена этой антенны составляет 3150 руб.

D-Link ANT24-0700

Антенна D-Link ANT24-0700 - это вариант штыревой антенны для использования внутри помещений. Как и любая штыревая антенна, ANT24-0700 является всенаправленной (изотропной) в горизонтальной плоскости, однако от штатных штыревых антенн, которыми комплектуется большинство точек доступа, ее отличает высокий коэффициент усиления, равный 7 dBi.

Антенна
D-Link ANT24-0700

Данная антенна имеет удобную подставку, которая допускает установку антенны на горизонтальную поверхность, крепление на стену, а также крепление к корпусу ПК с помощью встроенных магнитов. При креплении подставки антенны на стену предусмотрена возможность изменения угла наклона антенны. К точке доступа антенна подсоединяется с использованием 50-омного кабеля длиной 1,5 м с разъемами SMA. Кроме того, возможно непосредственное соединение антенны с точкой доступа (без использования кабеля).

Высота антенны (включая основание) составляет 326 мм, а диаметр ее мачты - 9 мм.

К сожалению, антенна D-Link ANT24-0700 (как и все штыревые антенны) является неразборной. То есть разобрать ее, конечно, можно, но только один раз и навсегда. А потому ознакомиться с внутренней конструкцией антенны, то есть узнать длину самого вибратора, мы не смогли. Единственное, что известно об этой антенне из технической документации, кроме коэффициента усиления, - это ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости, которая составляет 24°. Ну а ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, как и для любой штыревой антенны, равна 360°.

Средняя розничная цена этой антенны составляет порядка 800 руб.

D-Link DWL-R60AT

Направленная антенна D-Link DWL-R60AT предназначена для внутреннего использования. Она относится к разряду миниатюрных панельных антенн - ее габариты составляют всего 80x85x12,8 мм. Антенна предусматривает непосредственное (без использования кабеля) подключение к точке доступа с помощью разъема SMA.

Согласно технической документации, антенна D-Link DWL-R60AT имеет коэффициент усиления 6 dBi. Кроме того, известно, что ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости составляет у нее 90°, а ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости - 60°.

Внутренне устройство этой антенны достаточно простое и мало чем отличается от устройства антенны TP-Link TL-ANT2409A. Над металлическим заземленным квадратным экраном размером 70x70 мм на высоте 4,5 мм расположен излучающий элемент, представляющий собой металлический прямоугольник размером 49x52 мм. Подводка фидера к излучающим элементам производится с обратной стороны экрана.

Схема антенны D-Link DWL-R60AT приведена на рис. 7.

Рис. 7. Схема антенны D-Link DWL-R60AT

Как видите, конструкция данной антенны чрезвычайно проста, и при желании ее можно легко изготовить самостоятельно. Но если такого желания нет, то эту антенну можно купить всего за 410 руб.

D-Link ANT24-1800

Панельная антенна D-Link ANT24-1800предназначена для использования вне помещений. Основное ее назначение - обеспечить беспроводное соединение между двумя удаленными друг от друга стационарными точками доступа. Согласно паспортным данным, эта антенна обеспечивает связь на расстоянии до 8 км при скорости соединения 1 Мбит/с и на расстоянии до 3 км при скорости соединения 11 Мбит/с.

Ее размеры составляют 360x360x16 мм. В комплекте с антенной поставляются монтажные скобы, которые позволяют закрепить ее на вертикальной стене или на столбе (рис. 8).

Рис. 8. Монтажные скобы для антенны
D-Link ANT24-1800

Корпус антенны сделан водонепроницаемым - все швы обработаны герметиком.

Согласно паспортным данным, коэффициент усиления данной антенны составляет 18 dBi. Столь высокое значение достигается за счет узкой диаграммы направленности антенны - ее ширина в вертикальной и горизонтальной плоскостях составляет всего 15°.

Для подключения кабеля к антенне используется разъем N-типа («мама»). Кроме того, в комплекте прилагается кабель длиной 0,5 м с разъемами N-типа и SMA. Естественно, что длины этого кабеля недостаточно для подключения антенны к точке доступа, поэтому в комплекте также входит переходник с разъемами N-типа («мама»-«папа») для подсоединения кабеля-удлинителя, который в комплекте не поставляется (рис. 9).

Рис. 9. Переходник с разъемами N-типа
(«мама»-«папа»)

К сожалению, вскрыть данную антенну, не повредив ее герметичности, было невозможно. Однако несложно догадаться, что по своей конструкции она будет напоминать антенну TL-ANT2414A. Различия могут быть разве что в количестве и размерах прямоугольных излучателей.

В заключение добавим, что розничная цена антенны D-Link ANT24-1800 колеблется от 3400 до 4400 руб.

Заключение

Итак, после рассмотрения нескольких моделей антенн можно констатировать, что все направленные антенны устроены примерно одинаково и очень просто. Если антенна относится к панельному типу , то ее конструкция включает экран и излучатель, выполненный в форме прямоугольника и установленный на некотором расстоянии от экрана. Различия между антеннами заключаются лишь в размерах излучателя и экрана, а также в расстоянии между ними. В антеннах, предназначенных для использования внутри помещений, имеется один излучатель, а антенны, предназначенные для применения вне помещений, могут содержать несколько излучателей.

Отметим также, что стоимость всех антенн явно завышена - не очень понятно, почему за два куска жести нужно платить такие деньги.

Беспроводные технологии Wi-Fi сегодня присутствуют повсеместно. Этот стандарт радиосвязи предусматривает передачу сигнала на частоте 2,4 ГГц. В практических целях используется для коммутации интерактивного соединения между точкой доступа и устройством абонента. Качество передаваемого сигнала напрямую зависит от встроенного или внешнего ретранслятора. Расширить возможности роутера можно, если знать, как изготавливается антенна вай-фай своими руками. Далее рассмотрим несколько способов и пошаговых к ним инструкций.

Усилитель из упаковки для CD-дисков

Сделать его довольно просто из подручных материалов при соблюдении главного правила: расстояние от медных элементов до отражательной поверхности диска должно быть строго 15 миллиметров.

Процедура состоит из нескольких этапов:

1. Берется обычная пластиковая упаковка на 25 дисков.
2. Фиксирующий выступ необходимо обрезать на расстоянии 16-18 мм.
3. При помощи надфиля на пластиковом шпинделе делаются шлицевые гнезда для фиксации двойного ромба.
4. Биквадрат (ромб) изготавливается из медной проволоки диаметром 2,5 миллиметра.
5. На этой стадии необходимо быть внимательным, поскольку она самая важная. Берут 300 мм медного кабеля , поверхность защищают, сгибают из проволоки ромб. Дистанцию между центрами соблюдают строго в пределах 30 мм. Если вся процедура проведена правильно, в итоге получится двойная геометрическая фигура.
6. Затем концы провода запаиваются, и готовится место под крепление коаксиального кабеля.

Антенна для вай-фай роутера: сборка и проверка

На следующем этапе потребуется полученный биквадрат прикрепить на шпиндель, соблюдая расстоянии по вертикали 16 мм во всех точках. При помощи паяльника фиксируются концы провода. Используя силиконовый клей, крепят стандартный CD-диск на дно коробки. Посредством того же клеящего состава фиксируют двойной ромб на шпинделе.

Затем антенна вай-фай своими руками подключается к маршрутизатору (роутеру). Ниже на фото представлена схема того, как это сделать. Опытные умельцы могут отпаять штатную антенну и прикрепит новый усилитель , однако, здесь нужно быть очень внимательным, поскольку тонкие проводники могут отклеиться от платы под воздействием высокой температуры . Более простой способ - установить новое приспособление при помощи Полученный результат, невзирая на простоту процесса, вас приятно порадует.

Усилитель из жестяных банок

Такая антенна вай-фай своими руками не сложнее в изготовлении, чем предыдущий вариант. Приспособление позволит усилить сигнал, который в квартире ослабляют перегородки и мебель. Рассматриваемая конструкция отличается простотой и дешевизной.

Для изготовления устройства потребуются следующие элементы:

• гардеробный тремпель;
• пара литровых банок из-под пива или безалкогольных напитков;
• обычный паяльник и припой;
• провод (50 Ом);
• разъем соединительный.

Тремпель можно заменить металлопластиковой трубкой, которая используется как внутри помещения, так и на улице, поскольку мало подвержена атмосферному воздействию.

Пошаговая инструкция

В дальнейшем, усилитель для антенны изготавливается с соблюдением таких шагов:

1. В днище банок проделываются отверстия, после чего они надеваются на нижнюю часть тремпеля либо трубу.
2. Прорези в банках делаются таким образом, чтобы избежать чрезмерного натяга или соскальзывания детали. Труба закольцовывается и оснащается подходящим фиксатором.
3. Подобная антенна для вай-фай роутера, расположенная на тремпеле, требует зачистки места припайки, после чего концы провода припаиваются к банкам по одному. Другой край кабеля фиксируется с разъемом, используемым для соединения с точкой доступа.
4. Если в качестве основы используется металлопластиковая труба , обе банки припаиваются к основному проводу. Между ними можно оборудовать переходник и зафиксировать фидер на одной из банок. Антенным экраном будет выступать металлическая фольга, находящаяся в полости трубки. Для того чтобы припаять оплетку к фольге, необходимо аккуратно сделать надрез и удалить защитную пленку . Место крепления следует зафиксировать и заизолировать.

из листовой жести

Для изготовления этой конструкции потребуется жестяной лист размером 222 на 490 миллиметров. Его необходимо согнуть в виде корыта. Затем по периметру керном проделывается восемь отверстий на одинаковом удалении. По краям они должны быть диаметром 8*2, а в середине 8*8 мм. Эти гнезда будут служить местами для вибраторов. Данные элементы проще всего изготовить из луженой пищевой жести, после чего припаять их в подготовленные гнезда.

Усилитель для антенны из жести требует максимальной точности при соблюдении размеров. Не забывайте также проделать отверстия под стойки. Диаметр их зависит от толщины и особенностей материала, используемого в качестве держателя. Со стороны вибраторов соединительные стыки желательно залить лаком или воском во избежание попадания влаги. Коннектор для подсоединения можно использовать любой (BNC, N, F). Последний элемент проще всего заизолировать. С роутером самодельная вай-фай антенна соединяется вторым концом провода с соответствующим разъемом.

При монтаже желательно добиваться прямой видимости передающего и приемного усилителя. Следует учитывать, что лиственные деревья глушат сигнал. Соединительный кабель должен быть максимально коротким. Если этого не удается сделать, не стоит использовать PCI-карты.

Как правило, достаточно будет применить обычный белый кабель в плотной изоляции (RG-6U), поскольку более дорогие варианты имеют такой же эффект. При большой загрязненности эфира и насыщенности WI-FI зоны, допустимо менять поляризацию усилителя, если соединение выполнено между двумя идентичными точками. Выше было рассмотрено несколько способов, как сделать вай-фай антенну своими руками? Отзывы потребителей свидетельствуют, что подобное устройство имеет практически такой же эффект, как и заводское приспособление, при этом стоимость его на порядок ниже.

В современном мире широко распространена беспроводная сеть, к которой подключен практически каждый дом. Бывает, что в здании из 2-3 этажей сигнал в некоторых комнатах слабый или вовсе отсутствует. Одна из причин такой ситуации – неправильно подобранная антенна для такого прибора, как роутер. На данный момент существует большой ассортимент этих устройств. Антенна для роутера своими руками тоже может быть сделана, но для этого нужны определенные навыки и знания, что рассмотрим ниже и ознакомимся, как устроена сама система.

Как антенна усиливает сигнал

Антенна является пассивным усилителем, то есть она не пользуется сторонней энергией, чтобы усилить сигнал. Усиление сигнала происходит за счет того, что перераспределяется распространение радиоволн в пространстве. Классическая антенна в виде штыря способна излучать круговой сигнал, имеющий примерно одинаковую мощность во всех направлениях. Чем дальше от передатчика, тем хуже становится сигнал. При необходимости доступно перераспределение излучения антенны, что позволяет усилить сигнал в конкретном направлении, ослабив его в других.

Существует немало программных методов, позволяющих усилить передачу сигнала wi fi антенны. Способы следующие:

• Использовать протокол WPA/WPA 2;
• Уменьшить число устройств, требующих использование MAC-адресации;
• Скрыть имя беспроводной сети.

Устаревший протокол безопасности (WPA) делает сеть не только менее защищенной, но и медленной. Необходимо поменять протокол на WPA 2, что делается в разделе настроек маршрутизатора. Существенно повысить мощность устройства также позволяет ограничение количества поддерживающих устройств. Что касается самих MAC-адресов – это идентификаторы. Не рекомендуется оставлять сеть открытой, так как ее качество напрямую зависит от числа подключенных устройств (а если вай фай доступен, то пользоваться им будут все желающие). Чтобы скрыть имя, следует убрать галочку в меню установок «разрешить передачу SSID»).

Виды WiFi антенн

WiFi является той технологией, которая способна к нормальной функциональности только при «прямой видимости». Беспроводной сигнал легко затеряется среди таких преград, как шкафы, стены, зеркала и так далее. Поэтому, если хочется, чтобы сеть работала стабильно, необходимо внимательно отнестись к вопросу выбора антенны для wi fi роутера.

WiFi антенна бывает двух видов: направленная и всенаправленная (внутренняя и наружная). Современные беспроводные сети, как правило, строятся на основе всенаправленных антенн. Их задача – равномерно распространять сигнал по радиусу действия. Зачастую подобные устройства имеют вид обычного штыря, распространяющего сигнал в плоскости, перпендикулярной своей оси.

Важно! Всенаправленная вай-фай антенна устанавливается только в вертикальном положении. Это обеспечивает максимальную зону распространения беспроводной сети.

В некоторых случаях требуется покрытие большой территории, например, на производственном объекте. Этого легко добиться при помощи наружной всенаправленной wifi антенны с коэффициентом усиления 8 дБ, установленной на центральном здании. Радиус передачи мощного устройства – 600 метров.

При помощи направленной антенны wifi организуется сеть по типу «точка-точка». Данный прибор отлично справляется со своими обязанностями, если требуется подключение только к одной точке доступа или одному компьютеру.

Рассмотрим пример работы. Такая антенна способна «пробивать» стены в помещении. Нередко используется панельный тип устройства, представляющий собой плоский прямоугольник, передающий радиоволны в одном направлении. Что касается коэффициента усиления, он порой доходит до 6 дБ. Если необходимо передавать сигнал, например, соседнему дому, то рекомендуется устанавливать наружную антенну, имеющую цилиндрическую форму. Ее монтируют в горизонтальном положении, так как она направленно передает сигнал в ту сторону, где расположен приемник. В этом случае коэффициент усиления достигает 18 дБ.

Бывают также параболические антенны, передающие сигнал беспроводной сети между аналогичными устройствами на расстояние нескольких километров. Подобные приборы актуальны, если требуется передача сигнала на расстояние более чем в 100 метров. Коэффициент усиления параболических антенн достигает 24 дБ.

Как устанавливается внешняя антенна для роутера

Первое, с чем необходимо разобраться, – где должен стоять маршрутизатор. Ведь если на его пути будут преграды, то сигнал приёма ослабляется. Здесь следует понимать, что каждая преграда по-своему ухудшает качество приема. Например, бетонная стена куда «толще» для роутера, нежели деревянная.

Одним словом, для эффективного распространение сигнала необходимо устанавливать маршрутизатор таким образом, чтобы на его пути было как можно меньше преград. Наиболее подходящее место – возвышение в центре квартиры или дома (всенаправленная антенна для вай фай). Если же используется направленная, то ее логично направить в ту область, где стабильный и высокоскоростной интернет требуется чаще всего. То же самое касается и наружных устройств. Рекомендуется следить за обновлениями роутера – прошивками. Лучше, чтобы использовалась последняя, исправляющая определенные минусы работы. Также специалисты советуют не ставить адаптер поблизости с окнами, зеркалами и стальными конструкциями.

Делаем антенну своими руками

В интернете существует множество разнообразных схем, позволяющих сделать антенну направленного действия. Один из наиболее популярных примеров – двойной биквадрат с усилением в 12 дБ. Чтобы собрать такое устройство, пригодится проволока из меди (диаметр – 2-3 мм) длиной 30 см. Рефлектором здесь выступает пластина из фольгированного гетинакса – прессованной бумаги, пропитанной клеящим составом и покрытой медной фольгой. Не всегда получается отыскать такой металл, поэтому его заменяют любым другим, вплоть до крышки системного блока или обычной пивной банки.

Сперва сгибается двойная восьмерка из провода (квадраты должны иметь стороны 30 мм). Для этого провод размечается на 8 равных частей и сгибается в отмеченных местах на 90 градусов плоскогубцами. Как результат получается своеобразная антенна своими руками, имеющая вид восьмерки.

Далее вырезается рефлектор из пластины гетинакса. В ее центре просверливается два отверстия – одно для самой антенны, второе – для провода. Между медной восьмеркой и пластиной следует соблюсти расстояние не меньше 15 мм.

Дальше придется поработать с самим маршрутизатором, а точнее – его маленькой wi fi антенной. Провод необходимо вывести, для чего в корпусе прибора просверливается небольшое отверстие. К самодельной антенне в виде восьмерки припаивается центральный провод, а к ножке – обмотка.

При желании можно сделать сверхдальнюю wi-fi антенну. Для этого необходимо отыскать фольгированный лист гетинакса и стеклотекстолит. Важно, чтобы материал был хорошего качества, имел достаточную толщину и размер. Также потребуется использование виниловых самоклеящихся трафаретов с монтажной пленкой, необходимых для защиты упомянутых листов от травления.

Заднюю стенку-отражатель изготавливают из любых ровных листов металла. Это может быть даже фольга, главное, чтобы она была плоская и ровная. Сначала следует разметить текстолит и разрезать его болгаркой на две части – 450 на 350 мм. Прежде чем приступать к травлению, лист должен быть зачищен шкуркой мелкой зернистости. Между отражателем из гетинакса и платой важно соблюсти расстояние в 9 мм, что достигается использованием ровного пластика. Далее полученные детали склеиваются между собой. В мягком пластике оставляется отверстие, которое впоследствии позволит подпаять провод. Провода и разъемы доступны на радиорынках. Что касается выбора разъема, здесь нужно опираться на антенну роутера.

В результате получается сделанная своими руками сверхдальняя антенна. От точки доступа на расстоянии в 1 км мощность устройства достигает показателя в 80 дБ.

Усилить сигнал довольно просто, для этого важно знать определенные тонкости и правильно произвести монтаж. Итак, качественная связь достигается при соблюдении следующих правил:

• Чтобы сигнал равномерно распределялся по всему помещению, маршрутизатор должен быть установлен как можно ближе к центру помещения;
• Оборудование не следует устанавливать на полу или около радиаторов отопления, что значительно ухудшит передачу связи;
• Штатное оборудование современных роутеров, как правило, всенаправленное, поэтому рекомендуется приобретать более мощные антенны;
• Существует множество методов, позволяющих своими руками улучшить сигнал. Наиболее простой – фольга, приклеенная к картонке и установленная в нужном направлении;
• Усилить сигнал позволяет замена адаптера;
• Если установить репитер, это устройство значительно увеличит радиус передачи сигнала.

На данный момент вай фаем пользуются практически все, но не всем по нраву скорость интернета. Благо, сейчас существует множество способов улучшить качество передачи, где выбор конкретного зависит от разных параметров. Также рекомендуется время от времени чистить реестр, очищая его от ненужной информации.

В современном мире широко используется беспроводная сеть – wifi. Для его работы устанавливается специальное оборудование – роутеры, оснащенные антеннами. Последние бывают нескольких видов, где у каждой свои особенности, достоинства и недостатки. Задаваясь вопросом «как сделать wifi быстрее», необходимо понимать, что бывают разные способы, как бесплатные, так и требующие вложений.

Видео

Обратите внимание, что некоторый софт может быть представлен в виде демоверсий и иметь условно-бесплатное распространение.

Напоследок сделаем отступление. Один из наших покупателей, ознакомившись с нашим устройством был сильно удивлен его возможным применением и написал нам — вы сделали оборудование для воровства WiFi!

Конечно, злоумышленник может использовать «WiFi Agent» для противоправных целей. Но, с таким же успехом можно обвинить продавцов топоров в том, что новый «Раскольников» купит топор и нападет на старуху-процентщицу. А уж продавцы посуды — это вообще пособники преступников. Тут и ножи, и скалки, и страшное орудие — чугунная сковорода.

В свете последних принимаемых законов, необходимо отметить, что наше устройство не содержит в себе каких-либо криптографических шифровальных средств и не является WiFi роутером. USB WiFi адаптер с направленной антенной «WiFi Agent» не использует какие-либо средства для взлома чужих сетей и не делает процесс «воровства» ни на йоту проще, нежели штатный WiFi адаптер ноутбука.

Мы считаем, что вопрос использования каких-либо устройств в рамках закона это прямая обязанность потребителя. Поэтому, конечно же, совершая любое действие, всегда необходимо помнить о правовой стороне вопроса.

Мы рекомендуем использовать «WiFi Agent» в ситуациях, когда штатный WiFi адаптер вашего ноутбука или ПК принимает сигнал WiFi сети с низким уровнем, а также в случаях, когда вам необходимо пользоваться своей WiFi сетью, находясь на большом удалении от роутера.

Часто владельцы больших квартир и многоэтажных частных коттеджей хотят беспрепятственно пользоваться интернетом в любом уголке своего дома. Но мощности вай фай маршрутизатора не всегда хватает. Для улучшения качества сети может быть использована антенна для wi-fi роутера. Своими руками нетрудно изготовить конструкцию любой мощности и направленности.

По умолчанию роутер заводского изготовления оснащен всенаправленными антеннами с коэффициентом мощности 2dB. Он передает интернет сразу во всех направлениях. В результате сигнал «растягивается» по всему периметру и слабеет.

Если на пути сигнала находятся одна или две стены, импульс может не пройти сквозь них и в дальнем помещении сети не будет. Положение исправит покупная или самодельная вай фай антенна для роутера большей мощности.

Всенаправленная антенна особо ситуации не изменит, так как сигнал по-прежнему будет уходить в разные стороны.

Лучше сделать антенну для вай фай роутера направленного действия. Устройство сконцентрирует сеть в более узком секторе и существенно увеличит силу сигнала.

Владельцам коттеджей, которые хотят пользоваться интернетом не только дома, но и на участке, понадобится внешняя антенна для роутера. Ее можно купить, но лучше сделать своими руками. Если это будет направленная антенна, она сможет охватить сетью конкретный участок, не раздавая интернет по сторонам. Изготовить ее совсем нетрудно.

Направленная антенна своими руками

Наиболее популярна и проста в изготовлении самодельная антенна для wi-fi роутера из металлических банок. Сделать ее просто, но слишком большого увеличения сигнала она не даст.

Если необходимо улучшить качество сети в своем доме и на прилегающей территории, потребуется изготовить более мощное устройство.

Комплектующие для сборки

Антенна с биквадратом

Усиление с биквадратом изготовленное своими руками

Как сделать wi-fi антенну для роутера:

1. возьмем трубочку из меди длиной 10-11 см. С одного конца сделаем спил 1-2 мм, удалив часть стенки;
2. из куска проволоки сечением 1.2 мм и 30 см длиной сделаем биквадратный контур с рабочей стороной 3,5 см. Для этого отмерим 15 см и согнем проволоку на 90 °. Далее доведем конструкцию до квадратной восьмерки и обрежем концы. Они не должны доходить до середины проволоки на 2 мм. Зачистим;
3. возьмем кусок текстолита, покрытого фольгой, и в середине сделаем отверстие. В него должна с трудом входить трубка из меди;
4. припаяем трубочку к текстолиту под углом в 90°;
5. на стенку трубки прикрепим медную конструкцию так, чтобы ее середина не соприкасалась с трубкой и не доходила до текстолита на 1 см;
6. внутрь трубки протащим кусок провода РК-50. На середину восьмерки «посадим» жилу. На другой конец кабеля припаяем разъем.

Полученная антенна к роутеру монтируется в вертикальном положении. Свой девайс подойдет для создания связи стандарта 802.11 n на территории квартиры, двора или между домами.

Другие самодельные устройства

Любая wi-fi антенна для роутера своими руками проста в изготовлении. Такое устройство вполне может заменить стоковую антенну на 2-3 dB, входящую в комплект маршрутизатора и увеличить зону покрытия более чем в два раза.

Для использования на улице подойдет выносная антенна для роутера на 8-10 dB, изготовленная из спутниковой тарелки. Для этого следует модернизировать покупную тарелку, расположив в центре самодельную антенну и соединив ее с роутером. Конструкция устанавливается на самом высоком месте дома.

Самодельная wi-fi антенна

Кроме тарелки для изготовления антенны можно использовать самоделку из обыкновенной фольги. Но в этом случае ее нужно будет укрыть от дождя и ветра, поместив на чердак или в другое закрытое место.

Для стабилизации сигнала в небольшом помещении можно изготовить штыревую антенну. Это аналог стоковой антенны, которой комплектуется вай фай роутер. Такое девайс, сделанный своими руками, намного мощнее и лучше раздает сеть.

Для его изготовления требуется кусок медной проволоки и BNC разъем. Припаяв конец проволоки к «маме» разъема, необходимо через 61 мм от основания скрутить из проволоки кольцо. Затем через 91 мм обернуть еще одно кольцо и через 83 мм от последнего кольца обрезать проволоку. Антенна на wi-fi роутер готова.

Существует множество других конструкций самодельных устройств. Какой вариант антенны для роутера выбрать - зависит только от пользователя, его потребностей и способностей. Любая самодельная вай фай антенна для роутера поможет улучшить качество сигнала в разы.

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.

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.

AdBi = 10lg(A1/A0)

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

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.