Это оборудование представляет собой приемник сигнала беспроводной сети. Многие хотят добиться более мощных показателей от этого устройства, однако не стоит делать неоправданные действия с устройствами мощностью 15-20 дБи. Их отличием является максимально допустимая для широкого покрытия зона. При усилении такой антенны будет расти радиус действия, сокращаться зона охвата беспроводным соединением.
Эта ситуация может стать серьезным препятствием комфортного использования соединения с глобальной сетью. Область распространения волн будет настолько узкой, что приемник сигнала необходимо будет держать в определенной точке без возможности перемещения.
Конечно, если нельзя будет пересесть с телефоном на диван или сходить с планшетом на кухню, тогда и изготовление wi-fi антенны в домашних условиях себя не оправдает. Нужно очень хорошо взвесить потребность в такой манипуляции.
Самодельная биквадратная антенна
Первопроходцами среди самодельных излучателей биквадратного типа для распространения беспроводного сигнала были образцы еще в 2005 году. Наилучшими модификациями этих приспособлений были биквадратные, которые выдавали сигнал мощностью до 12 дБи, и биквадратные со значением этого показателя до 14 дБи.
Если брать по многофункциональности устройства, то предпочтительнее устанавливать биквадратную конструкцию. Это оборудование позволит сохранить ширину угла раскрытия сигнала при неизбежности сжимания поля излучения.
Если данное устройство правильно расположить в помещении, то можно обеспечить прием стабильного сигнала по всей территории. Реализовать любые из существующих версий данного типа приборов просто.
Детали для изготовления биквадратного излучателя:
- Для рефлектора пригодится фольгированный текстолит размером 12,3х12,3 см;
- Проволока медная с сечением поперечника 2,5 кв. мм;
- Коаксиальный кабель с показателем ВС 50 Ом;
- Разъем с выходом типа N для подсоединения самой антенны.
В целом, устройство будет выглядеть как соединенные углами квадраты с расположенными на одной прямой диагоналями. Посмотрев на фото wi-fi антенны, можно заметить биквадратный излучатель и заземленный рефлектор. Устройство должно верхней частью примыкать к кабелю, а нижней – примыкать к земле.
Рефлектор представляет собой кусок хорошо проводимого материала. Отлично с этой задачей справляется алюминий, сталь или жесть. В некоторых случаях проще воспользоваться компакт-диском.
Как изготовить излучатель и рефлектор wi-fi антенны
Изготовление передатчика достаточно простое. Подготовив все необходимые материалы можно приступить к созданию устройства.
Пошаговая инструкция как сделать wi-fi антенну:
Шаг 1. Проверить пригодность всех материалов. Для расчетной частоты будущего передатчика-приемника беспроводной сети принимается частота 2,4 ГГц, что требует использования медного провода толщиной 1,8 мм. Это соответствует указанному в перечне материалов сечению поперечника.
Шаг 2. Нужно подготовить проволоку и согнуть ее под прямыми углами на расстоянии 30,5 от каждой точки перегиба. Главное, чтобы активный элемент получил подобие квадратной восьмерки.
Шаг 3. Отмеряем расстояние, равное 29 мм от края до загиба проволоки.
Шаг 4. Постоянно контролируем соответствие наружного диаметра в 30,5 см и делаем еще один загиб.
Шаг 5. Выполняем еще пару внутренних загибов на 2,9 см расстоянии во внутрь рамки.
Шаг 6. После завершения конструирования активного элемента следует проверить соответствие чертежу. По средней линии должно быть расстояние, равное 30,5 мм.
Шаг 7. В местах, которые отведены для последующего крепления к ним коаксиального кабеля, необходимо сделать пропой.
Рефлектор
Этот элемент оборудования предназначен для отражения волн в задней части приемника сети. При правильном расположении рефлектора можно добиться усиления сигнала за счет наложения амплитуд испускаемого и отражаемого сигналов. Эффект интерференции способствует увеличению дальности распространения беспроводного излучения.
Достижение данного физического явления можно легко просчитать. Выбранное колебание имеет определенную длину волны, а при отражении необходимо, чтобы волны накладывались.
Расстояние между рефлектором и излучателем определяется как разность четверти из величины определяемой конструктивными особенностями передатчика от десятой доли волны. Из простых соображений получаем значение в четверть длины волны.
Для выбранной частоты в 2,4 ГГц волна будет длинной в 12,5 см. Умножив полученное значение на 5, получим величину искомого интервала 1,56 см.
Чтобы получить максимально возможное усиление в 12 дБи от конструируемого устройства, необходимо правильно рассчитать размер отражателя. Максимальное усиление будет с пластиной 12,3х12,3 см. Можно воспользоваться и больших размеров рефлекторов, однако это никакого эффекта не даст, а сделает оборудование более громоздким и тяжелым.
Приведенная схема устройства wi-fi антенны дает излучение мощностью 12 дБи, а аналоги изготовленные на базе компакт-дисков могут за счет ограниченной площади обеспечить максимум 8 дБи сигнал.
Необходимо помимо размеров и типа материала для рефлектора выбирать гладкие однотонные поверхности, обладающие хорошими отражательными свойствами. Волны могут рассеиваться на любых дефекта, что приводит к частичной потере сигнала.
Сбор излучателя на рефлекторе можно произвести через припаивания медной трубы непосредственно к отражателю. Также можно крепить ее термоклеем на пластмассовой трубочке. Нужно обязательно к рамке излучателя припаять выводы на кабель.
Подключение к роутеру
Может случиться, что изготовление такой wi fi антенны своими руками будет большей проблемой, чем финансовым приобретением. Поскольку подсоединение изготовленного самостоятельно оборудования должно производиться через проникновение внутрь роутера.
Для всех обладающих навыками работы с сетевым и беспроводным оборудованием, процесс припаивания на монтажную плату к контактным площадкам внутри роутера труда не составит.
Следует очень осторожно и максимально быстро работать паяльником с контактными дорожками, поскольку они очень тонкие и могут моментально среагировать на температурный скачок отрывом от платы.
При наличии у родного кабеля разъема SMA подсоединить аналогичного типа штекер антенны. Такой радиочастотный соединитель очень распространенное оборудование, поэтому купить его можно в любом специализированном магазине.
Тестирование wi-fi антенны
При создании биквадратной антенны по идеальным размерам, соблюдая все приведенные указания, можно добиться сигнала с 4-километровой дальностью.
Необходимо понимать, что многое зависит из чего можно сделать wi-fi антенну, чтобы показатели были соответствующими теоретическим. Мощность такого оборудования может достигать 12 дБи.
Дл антенн из компакт-дисков или других подручных материалов, наблюдается более слабый сигнал, иногда достигающий своего максимума на показателе 8 дБи. При удачных поделках направленность и дальность излучателя на диске CD может достигать 2 километров.
Для двойного биквадрата граничной мощностью является 14 дБи и дальнобойность несколько больше 6 километров.
Такие антенны могут использоваться для дачного участка, дворов частных домов или местности около гаража, поскольку обладают углом раскрытия в 60°.
Фото wi-fi антенн
Принципы действия wi-fi антеннs дальнего действия:
- gрименение рефлекторов. Это отражатели, похожие на тарелки для спутникового телевидения. Они концентрируют сигнал в определенном направлении и, таким образом, усиливают его;
- для усиления сигнала wi-fi антенны дальнего действия эффективны решетки, которые при определенном расположении направляют сигнал в нужном направлении;
- есть смысл применить указанные варианты в комбинированном сочетании рефлектора и решетки. Тогда усилить сигнал можно еще в большей степени. Это наиболее кардинальный способ усиления.
Из перечисленных вариантов понятно, что для усиления сигнала на дальнее расстояние необходимо концентрировать его в нужном направлении, и при этом, есть возможность подобрать антенны промышленного производства, которые будут отвечать соответствующим требованиям.
Промышленные антенны
Производители оборудования для сетевой отрасли позаботились и о том, чтобы wi-fi антенны дальнего действия были доступны для потребителя. Далее разберем примеры устройств и их отличительные особенности.
Wi-Fi TL-ANT5830B имеет рефлектор, способный направить луч сигнала в нужном направлении, таким образом, его значительно усилить. Устройство приспособлено именно для четкой связи на дальних расстояниях.
С помощью этой WIFI антенны для компьютера вы сможете увеличить радиус действия вашего вай фай или других устройств, работающих на частоте 2.4Ггц (например, камеры наблюдения) до 10 километров. Антенна-Яги – это как телескоп для радио волн, она гораздо эффективнее, чем антенна из-под банки спринглз.
Шаг 1: Что вам потребуется
Проект абсолютно простой.
- Принтер, компьютер
- Палочки от мороженного
- Клей ПВА
- Супер клей
- Большие скрепки (или любая жесткая металлическая проволока)
- USB WIFI, предпочтительно с расширением для антенны или устройства 2,4 ГГц
- Паяльник и свинец
- Наждачная бумага
- Ножницы
- Плоскогубцы или кусачки (см. на фото)
- Линейка с миллиметровыми делениями или штангенциркуль
Шаг 2: Краткий обзор работы
Этапы работы над WIFI антенной для ПК следующие:
- Распечатайте масштабированный шаблон антенны* (ссылка в следующем шаге).
- Обрежьте скрепки и приклейте их.
- Сделайте каркас антенны из палочек от мороженного.
- Подключите USB устройство к антенне.
*Я использовал Yagi modeler java applet для создания диаграммы. Вы можете найти этот апплет на просторах интернета (просто загуглив «Yagi modeler»), а его владелец W9CF .
Апплет создает диаграмму и параметры элементов (длину, расположение). Я аккуратно масштабировал диаграмму и превратил ее в шаблон, чтобы упростить процесс постройки.
Вы можете посетить сайт AB9IL , чтобы получить более подробную информацию об использовании апплета для этой и многих других антенн.
Шаг 3: Печатаем диаграмму
Самый главный момент, это напечатать шаблон в правильном масштабе. В прикрепленном ниже.zip файле вы найдете три.png изображения.
Так как антенна длиннее, чем лист А4, вам придется напечатать шаблон на 2-х листах (part1 и part2). На всякий случай в третьем файле вы найдете шаблон целиком, на тот случай, если у вас есть возможность распечатать изображение такого размера.
ПЕЧАТАЕМ:
- Убедитесь, что в свойствах принтера у вас стоит «Оригинальный размер» (не растянуть по странице и т.д. и т.п.).
- Установите ориентацию принтера – альбомная.
Проверяем масштаб:
Используйте линейку или штангенциркуль для того, чтобы проверить масштаб. Вертикальные линии, представляют собой «элементы Яги» и будут сделаны из скрепок. Горизонтальная линия, это хребет антенны, он будет сделан из палочек от мороженного.
Вы так же наверняка заметили пару цифр возле элементов. Первые цифры – это длина элемента в миллиметрах. Вторые цифры – расстояние от начала диаграммы до элементов в миллиметрах.
Замерьте размер и положение нескольких элементов на каждой распечатке, если измерения совпадают с цифрами, значит вы напечатали шаблон в верном масштабе.
Затем наложите обе распечатки друг на друга, так чтобы они совпали в районе 10-11 элемента и склейте их при помощи скотча или клея ПВА.
Файлы
Шаг 4: Отрезаем и крепим скрепки
Вам необходимо обрезать скрепки с помощью плоскогубцев или кусачек так, чтобы они совпадали с вертикальными элементами. Это довольно просто, приложите скрепку к шаблону, сделайте заметку с помощью маркера и отрежьте.
Перед поклейкой, убедитесь, что длина каждого элемента соответствует его длине на диаграмме. После, приклейте их при помощи суперклея.
Элемент №2 отложите на потом. Этот элемент используется для подключения электроники и называется «ведомым элементом» (так как управляется электроникой)
Шаг 5: Строим основание
Хребет будет удерживать форму антенны. Я просто отрезал палочки от мороженного и устанавливал их между элементами, склеивая с помощью клея ПВА.
Начинайте с конца – 15 элемента, когда дойдете до 2, переходите к следующему шагу.
Шаг 6: Делаем ведомый элемент
Ведомый элемент в WI FI антенне для ноутбука, обычно второй с начала, он подключает к USB WIFI или 2.4 ГГц устройству. Элемент представляет собой разорванную петлю, а не прямой провод. Она резонирует на определенной радиочастоте в зависимости от ее размеров. Разумеется, размеры ведомого элемента в этой антенне установлены на частоте 2,4 ГГц.
Так уж вышло, что размер соответствует размеру большой бумажной скрепки. Вам нужно закрепить скрепку таким образом, чтобы она шла вокруг, но была не сплошной, а имела небольшой зазор в центре (см. Фото)
Установите его и приклейте суперклеем, затем доделайте хребет.
Когда все элементы и палочки находятся на месте, укрепите антенну еще одним слоем палочек от мороженного. Наклеивайте полные палочки на верхушке антенны. В результате антенна должна стать жесткой. Затем аккуратно оторвите бумажный шаблон.
Шаг 7: Подключаем антенну к WiFi модему
Это самая сложная часть, многое зависит от вашего оборудования, пожалуйста, прочитайте весь шаг очень внимательно.
Идея заключается в том, чтобы припаять провод между выходом RF на плате WiFi и активным (пассивным) элементом антенны.
Проблема в том, что обычно USB модемы оборудованы собственной внешней или внутренней антенной. Модемы, оборудованные внешней антенной, как мой, гораздо легче подключить, вам надо лишь заменить внешнюю антенну. В устройствах оборудованными внутренней антенной, возможно, потребуется немного изменить ее, как показано на рисунках. Вам потребуется немного поэкспериментировать.
Я попытался припаять коаксиальный кабель к антенным разъемам моей платы и двум концам петли активного элемента антенны, но в моем случае это не сработало. Я не знаю почему, но другие люди, подключили свою антенну именно таким образом.
В моем случае я просто припаял одну тонкую нить медного провода между активным элементом ленточной антенны и одним концом петли ведомого элемента.
Пожалуйста, прочтите аннотации к фото для получения дополнительных деталей.
Шаг 8: Эффективность
Производительность антенны меня очень впечатлила, особенно учитывая легкость сборки своими руками. Я смог увидеть WiFi отеля, который находился в 3х километрах от моего дома. Самой сложной частью было подключение антенны к USB-модему.
Изготовление.
Прежде всего, нужно изготовить рефлектор - это металлический лист 450x350 мм (задняя часть антенны). Он служит для отражения и передачи wifi волн на вибраторы и по совместительству выполняет роль корпуса самой антенны.
Для этого берём достаточно толстый лист железа. Например, корпус от старой стиральной машины или противень для выпечки, вполне справятся с этой задачей. Вырезаем "болгаркой" нужный размер и очищаем от ржавчины. см. фото 1 справа
Отложим
пока в сторону заготовку рефлектора и займёмся изготовлением вибраторов, которые будут располагаться на одностороннем стеклотекстолите 1,5мм. Для этого надо приобрести виниловой трафарет вибраторов с монтажной пленкой на самоклеящейся основе. Такие вещи делаются в мастерских плоттерной резки по предоставленному чертежу.
Скачать чертёж Delta Ds 2400-21. Копируем на usb флешку. На фирме плоттерной резки объясните менеджеру, какие должны быть реальные размеры деталей чертежа!
Перед наклейкой трафарета, удалите мелкие царапинки и отполируйте медную поверхность стеклотекстолита с помощью нулёвки и пасты ГОИ. Обезжирьте растворителем (ацетон), поверхность! Осторожно переведите трафарет на медную поверхность стеклотекстолита. Приступим к травлению монтажной платы антенны.
Налейте
горячей воды в подходящею по размеру ёмкость, добавьте медный купорос и пищевую соль в соотношении 1:3, хорошенько перемешайте и опустите медью вниз стеклотекстолит. Что бы плата не утонула, предварительно с помощью двухстороннего скотча наклейте пенопласт на противоположную сторону. Дождитесь полного растворения лишней меди. см. фото 2 слева.
Когда процесс закончится, промойте стеклотекстолит чистой водой снимите винил с вибраторов и дорожек. Сделайте отверстие для контакта разъёма N-235 TGT и залудите. Для защиты от внешней среды и от окисления, покройте сторону антенны с вибраторами - изоляционным лаком!
Приложите стеклотекстолит на рефлектор, сделайте отметку и просверлите отверстие для разъёма n-type. Так же сделайте отверстия
для комплекта наружного крепления wifi антенны, см. фото 3 справа
.
Далее нам нужно соединить рефлектор и плату стеклотекстолита вместе. Зазор между рефлектором и вибраторами должен быть 9мм.!
Вот как мы поступим - приклеим кусочки напольного ламината 6 мм к рефлектору ТОНКИМ слоем клея. Перед этим, равномерно разместим их на стеклотекстолите с помощью двухстороннего скотча, см. фото 4 слева
.
Ламинат 6 мм + стеклотекстолит 1,5 мм + клей 1,5 мм = зазор 9 мм.
Теперь устанавливаем на своё место и туго затягиваем N-235 TGT разъём. После высыхания клея, отлепляем (держащийся на двухстороннем скотче) стеклотекстолит от рефлектора. Закрываем ламинат и разъём малярным скотчем, и окрашиваем рефлектор с обеих сторон, краской по металлу для наружного применения. Рефлектор почти готов, присоединяем конструкцию наружного крепления антенны.
Далее наносим тонкий слой клея "момент" на ламинат и соединяем уже рефлектор со стеклотекстолитом. Вставив в отверстие контакт n-type разъёма, припаиваем его кончик к медной дорожке вибраторов. См. фото 5 справа
.
В данном примере, защитная крышка для антенны не предусматривается. Вместо этого используется гибридный клей-герметик «Soudal Fix All Crystal» и наносится по периметру между рефлектором и стеклотекстолитом, См. фото 6 слева
. Затем фронтальная часть wi-fi антенны покрывается тремя слоями белой, акриловой краской. Предварительно проверьте краску, не будет ли она экранировать Вашу антенну. Покрасьте кусок плотной бумаги и когда краска полностью высохнет, закройте фронтальную сторону wi-fi антенны. Если сигнал не меняется, смело используйте эту краску. См. фото 7 справа
.
Проверим сие изделие в деле.
Вот результаты тестирования Wi-Fi антенны сделанной своими руками:
Для того чтобы подключить антенну, нам понадобится внешний USB wifi адаптер. В этом примере используется «alfa awus036h 1000mw - Тайвань».
Сначала подключим адаптер, без антенны и посмотрим, что он нам покажет, и вообще будит ли работать? Как оказалось, alfa нашёл три точки. Будем ориентироваться на подключённую точку -66 dBm. На протяжении получаса сигнал почти не менялся, и это без какой ли бо антенны. См. фото 8 слева
.
Теперь, не меняя место расположения, проверим нашу самодельную вай фай антенну, направив её в сторону роутера. Как видите результат резко отличается в лучшую сторону. См. фото 9 справа
. Сигнал подключённой точки улучшился с -66 dBm до -45 dBm. Обнаружились ещё три точки.
66-45=21.
Получается, коэффициент усиления антенны - 21 Дб.
Делаем Wi-Fi антенну своими руками.
Технология беспроводной передачи данных Wi-Fi заполонила мир. Практически в каждом доме и каждой квартире есть устройства, поддерживающие работу с этим стандартом. Например, маршрутизаторы (роутеры) «раздающие» сигнал Wi-Fi по квартире или дому.
К сожалению, мощность данных устройств не всегда достаточна для того, чтобы обеспечить более-менее приемлемую силу сигнала во всех помещениях и комнатах квартир, а особенно домов. К примеру, используемый мною роутер TP-LINK находится в угловой комнате и обеспечивает для самых дальних от него комнат уровень сигнала практически на минимальном пределе. Оно и не удивительно-сигналу приходится пробиваться через четыре стенки.
Что делать в таких случаях, для того чтобы повысить уровень Wi-Fi сигнала роутера до приемлемых значений?? Правильно- изготовить своими руками антенну Wi-Fi диапазона.
В сети полно конструкций таких антенн. Более эффективны те антенны, которые можно подключить вместо штатных штыревых антенн роутеров.
Для меня такой вариант не подходит. Антенна моего роутера несьемная, лезть вовнутрь роутера для подпайки кабеля самодельной антенны не хочется-роутер еще на гарантии.
Поэтому находим иной вариант- антенна-насадка.
Эта антенна-насадка просто надевается на штатную штыревую антенну роутера (маршрутизатора). Никуда ничего не нужно подпаивать.
Антенна-насадка представляет собой шестиэлементный «волновой канал», имеет направленные свойства. Обеспечивает максимум усиления в направлении, совпадающем с продольной осью антенны. Кроме того, в некоторой степени задавливается (уменьшается) задний лепесток излучения. Антенна имеет пять директорных элементов и один рефлектор.
Эскиз антенны:
Для изготовления траверсы выбран стеклотекстолит толщиной 2 мм.
Штатная штыревая антенна моего роутера TP-LINK имеет в поперечном сечении неправильную геометрическую форму, в полном соответствии с извращенными вкусами современных дизайнеров-конструкторов))).
Изготовленная траверса выглядит так:
Излучающие элементы антенны-насадки изготовлены из медной проволоки в эмалевой изоляции диаметром 0,96 мм. Диаметр проволоки достаточно критичен и должен быть в пределах 0,8…0,95мм, в противном случае параметры антенны изменятся, и антенна-насадка будет настроена на частоты отличные от частот диапазона Wi-Fi.
Длины излучающих элементов также нужно выдерживать с точностью +/- 0,5 мм. Это же относится и к расстоянию между элементами.
Элементы антенны:
Для установки излучающих элементов в стеклотекстолитовой траверсе сверлятся отверствия диаметром чуть больше чем диаметр проволочных элементов. Проволочные элементы я зафиксировал небольшими капельками цианакрилатного клея.
Антенна-насадка в сборе выглядит так:
Вот так выглядит Wi-Fi антенна установленная на штатной антенне роутера:
Для достижения максимальной эффективности этой Wi-Fi антенны необходима небольшая настройка: Wi-Fi антенна должна быть размещена в точке где имеется максимальный ВЧ ток штатной штыревой антенны роутера.
Для этого нужно перемещать Wi-Fi антенну по высоте, начиная от верхнего кончика штатной антенны роутера. Проверку эффективности можно производить или каким-либо индикатором напряженности поля, или проверяя силу сигнала планшетом, смартфоном и т.п. в самых дальних от роутера помещениях.
В моем случае, наиболее эффективно изготовленная Wi-Fi антенна работает при установке её на 25 мм ниже верхнего кончика штатного штыря роутера. Данная антенна дала прибавку в одно деление по индикатору силы сигнала в тех помещениях, где сигнал был на самом минимуме.
