Направленная wifi антенна своими руками биквадрат

Самодельная антенна для Wi-Fi-роутера двойной квадрат

Зачастую необходимо передать сигнал от беспроводной точки доступа на большое расстояние, например, обеспечить связь между квартирой и гаражом на окраине. Стандартного диполя, поставляемого с роутером, как правило, недостаточно для выполнения таких задач, и нужным решением может стать направленная антенна-биквадрат для WiFi, которая выступает как пассивный усилитель сигнала. В приведенной статье рассматриваются чертеж и инструкция по самостоятельному изготовлению такого устройства в домашней мастерской.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Усиление сигнала и передачу его на большие расстояния при правильно собранной антенне – до 2 км в условиях городских застроек — в самом распространенном вайфай диапазоне 2,4 ГГц выполняется при помощи различных типов направленных антенн. Одна из них – биквадратная, по-другому называемая по имени ее конструктора, – Харченко. Она состоит из следующих элементов:

• приемопередающей рамки в виде двойного (или в количестве кратном двум) ромба;
• рефлектора, изготовленного из алюминия, оцинкованной стали или медной пластины;
• фидерной линии, роль которой выполняет коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
• разъемов и переходников.

Чертёж двойного самодельного биквадрата

В дополнение к вышесказанному следует отметить, что при изготовлении антенны под определенную частоту очень важно соблюдать все размеры, которые приведены ниже (совместно с чертежом):

1. первичное значение угла между плечами рамки – 90 градусов, далее при выставлении зазора он незначительно изменится до нужной величины;
2. внешняя длина каждого ребра квадрата – 30,5 мм, отклонение допустимо в пределах 0,5 мм, не более;
3. величина зазора между центральными изгибами – 1-5 мм, выбирается непосредственно во время настройки;
4. рефлектор выполнен в виде прямоугольника со сторонами 100 х 120 мм.

Обратите внимание! Еще раз следует упомянуть о важности соблюдения точных размеров. Под этим подразумевается то, что антенна должна быть абсолютно симметричной относительно ее центральной части, независимо от величины длины граней.

Материалы и инструменты

Прежде чем перейти к инструкции, как сделать биквадрат на вай фай, необходимо определиться с набором инструментов и материалов, которые однозначно понадобятся во время работы:

• пассатижи, утконосы, бокорезы (кусачки), ножницы по металлу, нож, паяльник или паяльная станция;
• припой, флюс, паяльная кислота;
• медная проволока диаметром 1,8 мм (сечение 2,5 кв. мм);
• листовой металл толщиной до 1 мм (алюминий, оцинкованное железо, подойдет даже односторонний фольгированный текстолит);
• коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
• разъем (если требуется, с переходником) для подключения к роутеру, реже N-type, чаще RP-SMA.

Важно! Следует очень внимательно отнестись к типу разъема, потому что RP-SMA и SMA конструктивно идентичны, но при этом несовместимы физически, выбирать нужно четко под оборудование.

Советы и техника безопасности

При изготовлении такого точного оборудования, как СВЧ-антенна, рекомендуется принять к сведению несколько советов:

1. Совет 1. При работе с медной проволокой, при создании загибов, нужно оперировать не внешней, а внутренней величиной длины ребра биквадрата описываемого в этой статье, — Lвн = 30,5 – 3,6 = 26,9 (мм). При допуске в 0,5 мм это значение можно округлить до 27 мм. Также для обеспечения поверки лучше создать чертеж-шаблон в апример, для устройства, реальном масштабе, нарисованным линиями толщиной 1,8 мм, после чего, прикладывая к нему будущую антенну, сверять точность изготовления.
2. Совет 2. Если проволока изначально имеет мелкие изгибы (волны), не надо пытаться ее выправить при помощи пассатижей, это не приведет к требуемому результату. Вместо этого нужно найти деревянный брусок, зафиксировать его на столе (струбцина, саморезы и т. д.). Надеть тканевые перчатки и, отступив от края проволоки 30 – 40 см, надежно ухватить ее. Конец нужно взять пассатижами, далее от начала и до места захвата, перегибая проволоку через край бруса, несколько раз с усилием выполнить протяжку (в одну сторону). При таком методе все мелкие неровности будут стопроцентно устранены. Если длины выровненного участка недостаточно, нужно повторить процедуру от конца выровненного участка и выше, но уже проложив между губками пассатижей кусочки оргалита, чтобы не царапать медь.
3. Совет 3. В том случае когда используется оцинкованная сталь, пайку элементов нужно производить при помощи паяльной кислоты. Если в качестве материала был выбран алюминий, соединения выполняются посредством заклепок или резьбы (болты и гайки), пайка этого металла в домашних условиях без специализированного оборудования невозможна.
4. Техника безопасности при проведении монтажных и паяльных работ. В первую очередь следует помнить, что при работе с металлами нужно использовать защитные очки. Если планируется применение станков с вращающимися элементами (наждачный круг), категорически запрещено использование перчаток. Рукава должны быть не длиннее, чем до локтя, а волосы убраны при помощи резинки или в берет. Вторым важным правилом является соблюдение норм при выполнении пайки. Помещение, где проводятся работы, должно хорошо проветриваться. Использование защитных очков обязательно. При воздействии высоких температур на канифоль, флюс или кислоту образуются пары, которые могут попадать в легкие, поэтому желательно применять плотно прилегающий респиратор с угольными фильтрами.

Рамка для двойной биквадратной антенны

Рамка для антенны Харченко изготавливается следующим образом:

• от выправленной проволоки откусывается отрезок, длина выбирается исходя из того, какой размер будет иметь устройство итого 260 мм;
• при помощи утконосов и поверочного чертежа придается нужная форма, излишек проволоки удаляется кусачками;
• в центральной части получаются два примыкающих кончика, их нужно спаять так, чтобы они не прикасались к противоположному углу, который необходимо залудить.

Обратите внимание! Дополнительно усилить радиоволну можно, увеличив количество рамок в конструкции (усиленная биквадратная вай фай антенна). Такой двойной биквадрат или двойная WiFi-антенна своими руками изготавливается так же, как и обычный вариант. Отличительной чертой будет то, что длину заготовки из проволоки нужно будет увеличить еще на 24,4 см, а в чертеж добавить с каждой стороны еще по две рамки. Следует также помнить, что для крайних квадратов отсутствует центральное соединение, они просто пересекают друг друга, а между ними прокладывается изоляция.

Изготовление излучателя

Излучателем для антенны типа биквадрат будет служить отрезок центральной жилы коаксиального кабеля. Его нужно зачистить таким образом, чтобы длина составляла 10-20 мм, при этом экранирующий слой также необходимо сохранить. Сделать это можно, сняв верхний слой изоляции, надрезав и завернув внешнюю оплетку и фольгу назад. Оголится второй изолирующий слой, который удаляется непосредственно по нужным размерам.

Рефлектор

Как уже говорилось выше, рефлектор – это обычная металлическая пластина, при изготовлении нужно учитывать следующие особенности:

1. отрезая заготовку, нужно помнить, что не должно возникать никаких изгибов материала;
2. в центральной части, проведя диагонали, заранее необходимо просверлить отверстие под диаметр изоляции основной жилы коаксиального кабеля;
3. края пластины нужно обработать шкуркой или на наждачном круге, убрав заусенцы.

Оптимальный отражатель

Когда говорят об оптимальном отражателе, подразумевают его положительное влияние на коэффициент усиления всей антенны в целом. На это влияют два параметра:

• Материал. Общепринято, что лучшим металлом здесь является оцинкованная жесть, на втором месте – алюминий и только потом медь.
• Площадь. Чем она больше, тем лучше, условное стартовое значение – 12000 кв. мм.

Расположение антенны

Если говорить о расположении рамки над поверхностью рефлектора, вначале нужно определиться с расстоянием между ними. Оно будет кратно значению, получаемому делением длины волны на 10. В случае с частотным диапазоном 2,4 ГГц эта величина равна очень удобным 5 мм. Биквадрат целесообразно располагать на пластиковой трубочке, вырезанной из корпуса шариковой ручки, внутри которой проложены два несоприкасающихся провода, которые соединяют центральную жилу и рефлектор (к нему, в свою очередь, припаивается общий провод-оплетка) с двумя углами в центре резонатора.

Когда речь идет о пространственном положении всей конструкции в целом, здесь все стандартно – пара антенн должны быть направлены максимально точно друг на друга.

Подключение к роутеру

Произвести подключение полученной антенны к приемопередающей части роутера можно тремя способами:

1. через разъем типа N, SMA или RP-SMA непосредственно к гнезду;
2. при помощи переходника к разъему антенны на плате роутера;
3. методом пайки к контактным площадкам (наихудший вариант).

Тесты антенны

Тестирование антенны производят при уже полностью собранном устройстве, что не мешает и ее настройке, которая наряду с поворотом излучателя выполняется путем уменьшения или увеличения центрального зазора биквадрата. При этом каждый раз проверяется качество усиления при помощи специализированных программ, типа WiFi Analyzer.

После достижения оптимального результата величина зазора фиксируется капелькой термоклея. Следует заметить, что в среднем удается добиться коэффициента усиления 10 dBi, что хватает для уверенной передачи сигнала на 2 км.

О дальности действия вай фай антенн

При количественной оценке дальности распространения радиосигнала используется формула для вычисления коэффициента усиления Ку = Ко*10*log(A1/A0), где Ко – коэффициент ослабления, возникающий вследствие поглощения мощности волны различными препятствиями (бетон, дерево, вода, железо и т.д.), А1, А0 – амплитуда принятого и излученного сигнала, соответственно.

Следует заметить, что теоретические расчеты – довольно трудоемкая вещь, которая подразумевает предварительное построение карты, диаграмм направленности и ввода коэффициентов всех материалов. Поэтому замеры лучше всего производить эмпирически, добиваясь максимального показателя коэффициента усиления. Кстати, многие источники говорят, что сигнал 2,4 ГГц при использовании биквадрата можно усилить так, что дальность передачи данных будет достигать 25 км. Это утверждение не является верным, самое большое расстояние, на которое удается передать информацию, составляет около 5 км.

Как видно из описания, антенна Харченко для Wi Fi-роутера — довольно простой в изготовлении самодельный биквадрат, который может в значительной мере помочь там, где необходимо усилить слабый сигнал. Главное при изготовлении такой конструкции — внимательность и точность.

Источник

Увеличиваем сигнал WI-FI на 2.5 км — Антенна биквадрат (BiQuad)

Авторизация на сайте

Сегодня мы хотим тебе предложить конструкцию простой, недорогой и надежной антенны, которую можно собрать практически из подножного хлама!

Частоты работы Wi-Fi и WiMAX абсолютно идентичны и равняются 2.4-2.7 ГГц. Отличие кроется в кодировке сигнала и мощности передатчика, но для нашей антенны это совершенно неважно. Чтобы изготовить антенну, нам требуется знать длину волны. По формуле из курса физики ее довольно просто рассчитать. Достаточно разделить скорость света в вакууме на частоту волны. Не будем утруждать тебя долгими вычислениями. Скажем лишь, что ее длина составляет приблизительно 124 мм при 2.4 ГГц (начало рабочей частоты) и 111 мм в конце диапазона на частоте 2.7 ГГц. Чтобы создать антенну, работающую одинаково на всем диапазоне частот, мы сделаем сторону квадрата равной 30.5 мм, что составляет четвертьволновой диапазон.

Немного теории

Антенна состоит как бы из двух частей: рефлектора и резонатора. Резонатор — это сам двойной квадрат со стороной в четверть длины волны, а рефлектор — это металлическая часть, к которой все крепится. Естественно, что среди радиолюбителей этот простой и доступный вариант антенны используется уже не первый год, а сама эта система придумана очень давно. Данная антенна способна дать усиление от +6 до +10 дБ. Некоторые источники также сообщают, что если ее использовать вместе с параболическим зеркалом (обычной спутниковой тарелкой), то можно добиться усиления до +20 Дб. Для WiMAX это означает халявный Интернет на даче.

Изготовление

Начнем с резонатора. Для него тебе потребуется медная проволока диаметром 1.5-3 мм. Ее ты можешь достать где угодно, ибо в наше время это совсем не дефицит. Кроме нее тебе могут пригодиться молоток, пассатижи, паяльник, припой, линейка, канифоль или паяльный флюс, желательно ЛТИ-120, и руки, растущие из нужных мест. Надеемся, ты достаточно хорошо усвоил школьный курс геометрии и знаешь, как должен выглядеть квадрат. Сначала мы берем кусок проволоки длиной 244 мм и размечаем его через каждые 30.5 мм. Затем ты должен взять плоскогубцы и изгибать проволоку под углом в 90 градусов на каждой засечке. Следи, чтобы отклонения в разные стороны были минимальны и проволока не перегибалась никуда в другую сторону. Для простоты смотри чертеж.

Как только у тебя получился один квадрат, сделай второй, максимально на него похожий, с другого конца. Угол между сторонами квадратов должен составлять 90 градусов. У тебя должен получиться замкнутый контур. Концы проволоки можно спаять вместе. Далее откладываем в стону резонатор и принимаемся за рефлектор. Его можно изготовить вообще из чего угодно: из стенки корпуса от компа, старой завалявшейся железки, автомобильного номера…

Однако мы рекомендуем использовать для этого плату из фольгированного текстолита. Во-первых, там используется медь, сопротивление которой ниже, чем у железа, а во-вторых, текстолит способен выдерживать практически любые погодные условия, что позволяет вывешивать антенну прямо на улице. Для данной антенны желательно использовать одностороннюю плату 120х100 мм, однако, как показывает практика, 100х100 мм тоже вполне подходит. Тут нам понадобится еще и дрель. Также тебе потребуется высокочастотный разъем N типа в сборе. Ты должен измерить диаметр выбранного тобой разъема и просверлить по центру платы дырку для его вывода. Разъем вставляется с пустой стороны, а его выход — с фольгированой. После просверли еще дырочки маленьким сверлом по креплениям разъема и привинти его к плате. Подобные винтики несложно найти в любом хозяйственном магазине. К внутренней части разъема и к самой плате мы припаиваем по два куска той же проволоки так, чтобы расстояние от рефлектора до конца любой из них составляло 2.5 см. Далее ты должен взять резонатор и припаять его к этим ножкам. Постарайся сделать так, чтобы рефлектор и резонатор были параллельны друг другу. Изготовление антенны закончено, и мы приступаем к подключению и настройке

Подключение и настройка

Само собой, тебе потребуется как-то подключить готовый девайс к модему. Учти, все, что ты делаешь с гарантийным оборудованием, ты делаешь на свой страх и риск! Редакция не несет за это никакой ответственности.

Для начала сними верхнюю крышку модема. Делать это надо аккуратно, желательно тонкой отверткой или скальпелем. Начиная с одного конца, около разъема USB, затем, медленно поддевая крышечку, продвигайся дальше, пока она не откроется с одной стороны .Потом повтори ту же процедуру, но с другого конца. Сняв крышку, ты увидишь два маленьких разъема, заклеенных защитной бумажкой. Сними и ее! Если положить модем портом USB вниз, то нам нужен левый разъем. К правому даже не прикасайся! Теперь у тебя два пути: или покупать фирменный пикдейл (переходник), или сделать свой. Мы выбрали второй вариант, взяв антенный переходник от маленького горелого ТВ-тюнера и немного его модифицировав удалением внутреннего пластикового кольца. Но если у тебя подобной вещи нет, то лучше купи фирменный.. После тебе нужно подключить его к проводу. Провод следует использовать RG-6U, как наиболее подходящий по волновому сопротивлению. Чем меньше будет длина самого провода, тем меньше будут потери сигнала. В данном случае мы надели на один из концов провода обычный телевизионный штекер, идеально подходящий к нашему самодельному пикдейлу. На второй была водружена прикручиваемая часть высокочастотного разъема для подключения к антенне. После этого все соединяем вместе. У фирменного пикдейла есть специальное крепление к модему, мы же использовали скрепку и две канцелярские резинки. Несмотря на то, что выглядит конструкция достаточно хлипкой, она держится у нас в редакции вот уже четыре месяца.

Далее следует подвесить антенну на улице. Мы использовали мачту от активной телевизионной антенны и ее крепление. После этого надо подвести кабель к модему и собрать все воедино. Далее мы вылезаем на карниз (будь осторожен, не свались вниз!) и настраиваем антенну на точку доступа. Делается это просто: ты крутишь антенну потихонечку во все стороны и следишь за уровнем сигнала. Найдя точку, где сигнал будет максимальным, ты закрепляешь антенну как можно сильнее и забываешь про ее существование. Нам удалось добиться сигнала в 15 дБ там, где модем без антенны ловил 3-4, иногда 5 дБ. Практика показала, что у радиолюбителей такая антенна добивала на 2.5км.

Нам удалось достичь хорошего сигнала в месте, где по карте WiMAX провайдера приема быть не должно вообще. Методом проб и ошибок нами была сделана антенна, по своим характеристикам не уступающая фирменным, имеющимся в продаже. К тому же она очень универсальна и подходит как для Wi-Fi, так и для WiMAX. Разница только в типе подключаемого оборудования. За время тестирования были и сбои, и неполадки, однако не по вине антенны. Единственной проблемой была ворона, которая чуть не скинула всю конструкцию с 12-го этажа. Сигнал получился стабильным, и скорость соединения возросла в разы. Единственной бедой было то, что мы лишились гарантии на модем. Хотя она, скорее всего, и не понадобится.

Успехов тебе, радиолюбитель!

Антенна биквадрат (BiQuad) версия№2

Это моя измененная конструкция антенны. А изготовил антенну я полностью из алюминия. Так как он не паяется, я крепил все на болты. Антенна полностью соответствует размерам. На практике я её не применял, но посоветовавшись с радиолюбителями и с теми, кто изготовлял такие антенны, сказали, что должно работать!

Источник