Панельная антенна для wifi своими руками

Делаем WiFi антенну биквадратную сверхдальнюю для роутера своими руками

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

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

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

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

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

Направленная

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

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

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

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

Чертёж двойного самодельного биквадрата

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

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

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

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

Необходимые детали

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

Изготовление излучателя

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

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

От края проволоки отмеряем расстояние 29 мм до загиба.

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

Следующие загибы вовнутрь делаем на расстоянии 29 мм.

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

Пропаиваем места для будущего крепления выводов коаксиального кабеля.

Рефлектор

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

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

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

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

Длина волны при частоте 2.4 ГГц — 0.125 м.

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

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

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

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

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

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

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

1. Установить медную трубку с помощью пайки.

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

1. Закрепить все на пластмассовой трубке используя термоклей.

Берем пластмассовую коробочку для дисков на 25 штук.

Отрезаем центральный штырь, оставив по высоте на 18 мм.

Прорезаем надфилем или напильником четыре шлица в пластмассовом штыре.

Подравниваем шлицы одинаково по глубине

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

Припаиваем выводы кабеля к рамке излучателя.

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

Продолжаем работать клеевым пистолетом, фиксируем на шпинделе рамку излучателя.

С обратной стороны коробочки фиксируем термоклеем кабель.

Подключение к роутеру

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

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

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

Тесты антенны

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

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

Двойной биквадрат предоставляет 14 дБи— немного больше 6км.

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

О дальности действия Вай Фай антен

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

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

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

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

A,дБи	30	20	18	16	15	14	13	12	10	9	6	5	3	2	1
A1/A0	1000	100	≈64	≈40	≈32	≈25	≈20	≈16	10	≈8	≈4	≈3.2	≈2	≈1.6	≈1.26

Судя по таблице, несложно сделать вывод, что направленный WiFi передатчик максимально допустимой мощности в 20 дБи может распространить сигнал в даль на 25 км при отсутствии преград.

Дальнейшее увеличение мощности антенны неразумно, распространение сигнала будет идти в слишком узкой зоне, имеющей форму диска.

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск

Источник

Wi-Fi антенна своими руками — что может быть проще

Wi-Fi является технологией, способной к нормальному функционированию лишь в пределах прямой видимости. Беспроводные сети легко теряются среди стен, мебели и прочих преград в квартире. Перемещение адаптера или роутера по дому с целью увеличения эффективности работы приборов возможно не всегда. Более правильным подходом является использование внешней, более мощной, антенны — активной части передающего/принимающего устройства.

Типы Wi-Fi антенн

В плане использования все антенны для Wi-Fi делятся на два класса:

• для наружного использования (outdoor),
• для внутреннего применения (indoor).

Отличаются эти антенны, в первую очередь, своими размерами и коэффициентом усиления. Класс outdoor подразумевает большие размеры и возможность крепления к какой-либо опоре (поверхности). Высокого коэффициента усиления в таких антеннах добиваются конструктивными особенностями. Такие устройства используются обычно для беспроводной передачи данных между точками, которые находятся на значительном удалении друг от друга. Устанавливать их предпочтительнее в зоне прямой видимости.

В зависимости от типа антенны Wi-Fi характеризует больший или меньший коэффициент усиления — один из важнейших параметров любого приёмного и передающего оборудования

Антенны класса indoor предназначены для применения внутри помещений, они имеют меньшие габариты и не отличаются выдающимися усилением и мощностью. Крепятся внутренние антенны либо непосредственно к передающему/принимающему гаджету, к стене, либо ставятся на поверхность. Присоединение антенны к плате устройства осуществляется как напрямую, так и посредством кабеля.

Дополнительная Wi-Fi антенна в квартире или доме

Основной причиной необходимости дополнительной антенны Wi-Fi является усиление слабого сигнала. Такая ситуация может возникнуть в следующих случаях:

• точка доступа Wi-Fi расположена на значительном расстоянии (если помещение большое), имеются преграды (стены, перекрытия);
• роутер недостаточно мощный.

Также дополнительная Wi-Fi антенна может понадобиться, если требуется организовать сеть «роутер — несколько клиентских точек», или если нужно связать между собой несколько ПК «по воздуху».

Изготовление своими руками

В сети можно найти множество рекомендаций по изготовлению самых разных типов Wi-Fi антенн в домашних условиях. Как правило, для повторения большинства конструкций не требуется наличия глубоких познаний в радиоэлектронике, дефицитных материалов и специализированных инструментов. Сделать любую из Wi-Fi антенн по приведённым ниже инструкциям можно буквально за пару часов.

Двойной биквадрат

Антенна «двойной квадрат» для Wi-Fi и её модификации — самая популярная в сети. Классический биквадрат обладает хорошим коэффициентом усиления и широкой диаграммой направленности. Двойная биквадратная антенна, рассматриваемая далее, имеет ещё более высокие характеристики.

Для повторения конструкции потребуются:

• медная моножила (провод) сечением 2 мм;
• небольшой лист алюминия толщиной 1–2 мм;
• кусок резиновой (виниловой) трубки, пластиковые стяжки;
• паяльник, припой, канифоль, дрель, свёрла, плоскогубцы;
• кабель для подключения.

Изготовление антенны не представляет сложности, главное — точно выдержать размеры, так как даже небольшие отклонения грозят смещением рабочих параметров:

Чертим эскиз. Длина одной стороны каждого квадрата равна 30 мм, размеры рефлектора 220×100 мм, расстояние между активной частью и отражателем — 15 мм. Проводим разметку отверстий.

Двойной биквадрат — улучшенная версия классической биквадратной антенны

Даже небольшой промах в размерах (буквально на пару миллиметров) ухудшит качество работы антенны

Рефлектор можно изготовить также из медной пластины или (на худой конец) стального листа

Стойки крепления антенны к отражателю обязательно должны быть из непроводящего ток материала

Адаптер следует крепить максимально надёжно, но аккуратно, так, чтобы не повредить устройство

Из достоинств данной конструкции можно отметить:

• лёгкое и быстрое изготовление,
• отсутствие дефицитных материалов,
• значительное усиление сигнала и стабильную работу.

Пожалуй, единственным недостатком такой антенны является то, что даже небольшие отклонения от необходимых размеров грозят снижением её эффективности.

Из алюминиевой банки

Данную конструкцию, конечно, нельзя назвать полноценной антенной (по сути, это отражатель), но в какой-то мере усилить слабый сигнал Wi-Fi она способна.

• пустая алюминиевая банка,
• нож и ножницы,
• кусочек пластилина.

По простоте изготовления антенне из алюминиевой банки нет равных:

Промойте банку. Отрежьте ножом дно.

Будьте осторожны во время проведения работ, здоровье дороже даже самой высококлассной Wi-Fi антенны

На этом этапе также можно отломать открывашку

Алюминиевая банка легко режется любыми ножницами, главное, чтобы последние были достаточно острыми

Угол раскрытия можно подобрать экспериментально после установки, ориентируясь на уровень Wi-Fi сигнала

В отсутствие пластилина воспользуйтесь жвачкой

Плюсы антенны из алюминиевой банки:

• простота изготовления,
• отсутствие дефицитных материалов,
• универсальность (будет работать с любым роутером с внешней антенной).

Среди минусов стоит отметить недостаточное усиление сигнала и нестабильную направленность приёма/передачи.

Мощная антенна из листовой жести

Wi-Fi антенна из листа жести, известная как FA-20, характеризуется повышенной мощностью и может использоваться для приёма сигнала удалённых (до нескольких километров) точек доступа.

Для её изготовления понадобятся:

• листовая жесть;
• мощный паяльник (100 Вт), припой, флюс (кислота для пайки);
• диэлектрические стойки, крепёж (винты, гайки);
• дрель, свёрла;
• кабель для подключения;
• ножницы по металлу, деревянный молоток, мелкая наждачка, плоскогубцы.

Повторение конструкции требует, как минимум, начальных навыков слесарного дела.

Инструкция по изготовлению FA-20:

Ножницами по металлу вырезаем четырёхугольники и полоски, строго соблюдая обозначенные размеры. Края желательно обработать наждачной бумагой.

Детали антенны вырезаются по отдельности, а затем спаиваются

Пайку жестяных элементов следует проводить в хорошо проветриваемом помещении

При необходимости выравниваем антенну деревянным молотком (киянкой)

Опорные стойки должны быть из изоляционного материала

Для подключения антенны к роутеру подойдёт обычный телевизионный кабель

Плюсы самодельной антенны из листовой жести:

• высокая мощность,
• хорошая направленность,
• не требуются дефицитные или дорогие материалы для изготовления.

Существенным минусом FA-20 является сложность её изготовления. К тому же антенна довольно габаритная и, вероятнее, подойдёт для установки на крыше или балконе.

Вариации Wi-Fi антенн своими руками

В интернете среди огромного разнообразия самодельных антенн для Wi-Fi чаще всего встречается так называемый «двойной квадрат» и его варианты. Впрочем, отличных от классики поделок можно увидеть тоже немало.

Вы можете выбрать и попробовать изготовить любую из антенн, однако следует помнить, что не все из таких изделий являются действительно высокоэффективными, как это утверждают авторы.

Фотогалерея: другие самодельные конструкции

Подключение

Способ подключения Wi-Fi антенны зависит от типа используемого роутера, адаптера или другого устройства. В большинстве случаев придётся вскрывать гаджет, находить место, куда подсоединена (припаяна) штатная антенна и аналогичным образом присоединять (припаивать) кабель самодельной конструкции. Очень удобно, когда в гаджете предусмотрено независимое подключение внешней антенны, это может быть выполнено в виде:

• разъёма в батарейном отсеке, на задней крышке прибора, внутри корпуса и т. п.;
• так называемого пигтейла (обычно находится непосредственно на плате устройства).

Если у адаптера съёмная штатная антенна, самодельную конструкцию можно подключить вместо неё.

В любом случае (исключая вариант с пайкой) вам понадобится соответствующий разъём-коннектор, приобрести который можно в радиомагазине.

Фотогалерея: варианты подключения внешней антенны

Настройка

Настройка самодельной антенны для Wi-Fi сводится, прежде всего, к её установке в нужном направлении. При этом нужно соблюдать следующие условия:

• учитывать вектор распространения сигнала приёмника/передатчика Wi-Fi сигнала;
• принимать во внимание наличие преград между передающими и приёмными устройствами;
• учитывать то, что твёрдые поверхности отражают сигнал, а мягкие, наоборот, поглощают его;
• по возможности устанавливать антенну в пределах прямой видимости относительно приёмника/передатчика.

Для большей эффективности антенна должна быть направлена в сторону точки доступа.

На этапе настройки длину кабеля, насколько это возможно, следует уменьшить, так вы избавитесь от излишних потерь сигнала и улучшите его качество.

Как протестировать изменения

Самым простым и доступным вариантом тестирования самодельной Wi-Fi антенны является замер изменений скорости интернет-канала. Для этого проводят сравнительное исследование результатов поочерёдно с подключенной штатной антенной и изготовленной своими руками. Провести такие измерения можно, например, на ресурсе Speedtest. Система автоматически подберёт оптимальный сервер, проверит пинг, скорость скачивания и загрузки.

Для подтверждения результата рекомендуется протестировать скорость интернета 2–3 раза

Видео: усиление Wi-Fi сигнала своими руками

С появлением Wi-Fi у множества пользователей появилась возможность быстрого и мобильного доступа в интернет. Для стабильной работы беспроводного соединения рекомендуется использование специального дорогостоящего оборудования, однако можно обойтись малой кровью, собрав внешнюю антенну своими руками.

Источник