182100, Псковская обл, г. Великие Луки, ул. Ставского, д. 79А, офис 1005, тел/факс: (81153)72997

АНТЭЛС » Статьи » Wi-Fi антенна из банки своими руками

Что такое Wi-Fi антенна с высоким коэффициентом усиления? Как можно усилить Wi-Fi сигнал? Такие приёмы, как выбор центральной позиции Wi-Fi роутера (маршрутизатора), установки ретранслятора, помогают так или иначе, но одна идея остается особенно жизнестойкой : «Замена обычной антенны на антенну с высоким коэффициентом усиления». Мы опять возвращаемся к знаменитой Wi-Fi антеннe из банки – CANTENNA.
Я, не собираюсь навязывать эту идею как нечто новое, да и не собираюсь придумывать колесо, а давайте в месте попробуем разобраться как работает CANTENNA — антенна из банки.
И так в первую очередь…
А что это такое Wi-Fi антенна с высоким коэффициентом усиления? Когда мы говорим о радио антеннах и употребляем слово «усиление» то подразумеваем направленное усиление антенны. Направленное усиление антенны, это способность антенны передавать усиленный сигнал (приём/передача) в заданном направлении.


Wi-Fi антенна из банки своими руками

 

На рисунке показан процент излучения обычной антенны по сравнению с направленной антенной (предположим, что антенны расположены в центре диаграммы).  Обычная Wi-Fi антенна излучает радиоволны поровну во всех направлениях, тогда как Wi Fi антенна направленного действия работает в заданном направлении, предусмотренным дизайном самой антенны. Но практически, никакая Wi-Fi антенна не сможет излучать идеально в одном направлении, равно как и вo всех направлениях.
Суть дела в том, что направленные Wi Fi антенны, как правило, имеют большую дальность действия и лучший прием, так как они излучают большую часть энергии в одном направлении -  стремятся передать и принять сигнал в одном направлении  и поэтому для безупречной работы, а также и при установке, все направленные антенны нужно обязательно хорошо выравнивать.

 

Конструкция антенны.

Конструкция антенны относительно несложная и изначально дешёвая. Дизайн и процесс изготовления настолько прост, что CANTENNA может быть изготовлена своими руками практически из подручных материалов — банок или трубы подходящего диаметра.

1. Банка.
Старайтесь не использовать банки с ребристыми стенками, так как они могут вызвать внутренние отражение и рассеивание радиоволн. В интернете можно найти рекомендации по использованию банки от чипсов PRINGLES :  это не лучший вариант, во-первых, она слишком узкая,  во-вторых,  в ней мало металла,  в-третьих, она совсем неустойчива к плохой погоде, если располагать ее на улице.

В нашем примере  мы используем  банку из под растительного масла.

Это банка с гладкими стенками и имеет 83мм в диаметре и 210мм по длине, что отлично подходит для наших целей! Если ваша банка имеет хорошую пластиковую крышку — не выбрасывайте её. Крышка может пригодится если мы будем используем нашу антенну на улице — при условии что пластик хорошо пропускает радио волны.

Wi-Fi антенна из банки своими руками

 2. RF соединитель N-типа.

 RF (радиочастотный) соединитель N-типа с фиксирующей гайкой (диаметр 12-16mm) и отрезок медного или латунного провода длинной 40мм и диаметром 2мм — наш будущий активный элемент.

 

 3. Кабель и разьёмы

Также нам потребуется кабель длинной 0.5-2м соответствующий гнезду Wi-Fi карты или Wi-Fi USB адаптера на одном конце и N-типа (муж) на другом, для подключения с антенной.

 
 •    MMCX — тип разьёма для подключения Wi Fi карты.  
 •    RP-SMA — тип разьёма для USB адаптера  

 Инструменты
Стандартный набор инструментов: Консервный нож; Линейка; Плоскогубцы; Напильник; Паяльник; Дрель с набором сверл для металла; Тиски; разводной ключ; Молоток.
Жестяные банки различных диаметров, длины и материалов представлены в широком ассортименте на просторах нашей страны. Очевидно, что банки c различными размерами покажут нам различные волновые характеристики и создадут различную силу направленного усиления. Оптимальные длину и диаметр для определенной частоты можно высчитать используя математически функции которые мы рассмотрим ниже.
RF (радиочастотные) соединители можно купить в магазине радиотоваров или на рынке. N-Тип разъемы самые популярные на частоте Wi-Fi (2.4GHz) с ними тоже не должно возникнуть никаких проблем — магазин радиотоваров или рынок. Активный элемент это часть антенны которая фактически излучает волны. На тех частотах, что мы будем использовать нашу антенну, идеальная толщина провода должна быть около 2mm в диаметре (допустимо небольшие отступления от размера). Для сборки активного элемента можно использовать отрезок обычного медного провода от высоковольтного трехфазного кабеля. Отрезок кабеля (RP-SMA кабель) для нашей антенны вам продадут в магазине радиотоваров или на рынке. В соответствии с основными законами о теории антенн, высчитано, что длина активного элемента для работы в частоте 2.4GHz должна быть приблизительно 30mm, а длина волны для 2.4GHz равна 124мм.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 Рисунок даёт довольно хорошее объяснение размеров идеальной банки и внутреннего расположения активного элемента. Понятно, что мы создаём Wi-Fi антенну не для спутниковой связи и небольшие отступления от идеальных размеров не окажут значительного действия. Однако, длина и расположение активного элемента это критические факторы которые могут напрямую повлиять на работоспособность антенны.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 Схематическая работа антенны:

 

 На рисунке показано, почему размещение активного элемента было настолько критическим. Основная цель с которой банка «надета» на активный элемент это направить радиоволны в одном направлении. На рисунке показано как активный элемент излучает радиоволны и как они расходятся. Волны изначально излученные с стороны закрытого конца банки отражаются, «ударившись» о дно. При правильном размещении активного элемента, отраженная волна накладывается на волну которая естественно излучается от активного элемента в сторону открытого конца банки, тем самым совмещая излучаемую силу в одном направлении. Если бы активный элемент не был бы установлен на расстоянии от дна банки равном 1/4 длине радиоволны, то не было бы усиливающей интерференции и коэффициент усиления был бы очень слабый. И если бы длина банки была бы меньше, чем длина равная 3/4 радиоволны, то радиоволна не была бы точно направлена до момента выхода из волновода т.е. банки.

Wi-Fi антенна из банки своими руками

Wi-Fi антенна из банки своими руками

 Совершенствуем дизайн.

Иногда, воронка может быть «надета» на открытом конце Cantenna для получения дополнительной усиления. Модификация даёт нам другой тип антенны, но очень похоже на Cantenna — известный как «цилиндрические рог» или просто «Воронка Антенна». Воронка не способствует усиление во время передачи, но увеличивает чувствительность антенны во время приёма. Это достигается путём сбора излучения с большей площади.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 Подключение антенны к оборудованию:

Если вы используете Wi-Fi модем с внешней антенной и хотели бы использовать Cantenna, это не будет проблемой.  Просто отсоедините «родную» антенну и используя соответствующей длинны кабель подключите Cantenna на другом конце. Вы можете подключится роутеру (маршрутизатору) таким же образом.

 

 Рассчитываем антенну.

•    D — внутренний диаметр банки
•    Lo — длина волны в открытом воздухе, равна 0.122 метра
•    Lc — нижняя граница затухания, МГц
•    Lu — верхняя граница затухания, МГц
•    Lg — длина волны в волноводе (в нашем случае — в банке)
Lc = 1.706D
Lu = 1.306D
Lg = 1 / (sqr_rt{(1/Lo)2 — (1/Lc)2})
Для использования с адаптерами стандарта 802.11b идеальны следующие параметры:
•    Нижняя граница затухания должна быть меньше 2400 МГц
•    Верхняя граница затухания должна быть больше 2480 МГц

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 Зависимость длин волн и частот от диаметра

D         Нижняя     Верхняя     Lg           1/4 Lg         3/4 Lg       1/4 Lo

мм      граница    граница

        затухания, затухания

                МГц            МГц         

 

73    2407.236    3144.522    752.281    188.070    564.211    30.716
74    2374.706    3102.028    534.688    133.672    401.016    30.716
75    2343.043    3060.668    440.231    110.057    330.173    30.716
76    2312.214    3020.396    384.708    096.177    288.531    30.716
77    2282.185    2981.170    347.276    086.819    260.457    30.716
78    2252.926    2942.950    319.958    079.989    239.968    30.716
79    2224.408    2905.697    298.955    074.738    224.216    30.716
80    2196.603    2869.376    282.204    070.551    211.653    30.716
81    2169.485    2833.952    268.471    067.117    201.353    30.716
82    2143.027    2799.391    256.972    064.243    192.729    30.716
83    2117.208    2765.664    247.178    061.794    185.383    30.716
84    2092.003    2732.739    238.719    059.679    179.039    30.716
85    2067.391    2700.589    231.329    057.832    173.497    30.716
86    2043.352    2669.187    224.810    056.202    168.607    30.716
87    2019.865    2638.507    219.010    054.752    164.258    30.716
88    1996.912    2608.524    213.813    053.453    160.360    30.716
89    1974.475    2579.214    209.126    052.281    156.845    30.716
90    1952.536    2550.556    204.876    051.219    153.657    30.716
91    1931.080    2522.528    201.002    050.250    150.751    30.716
92    1910.090    2495.110    197.456    049.364    148.092    30.716
93    1889.551    2468.280    194.196    048.549    145.647    30.716
94    1869.449    2442.022    191.188    047.797    143.391    30.716
95    1849.771    2416.317    188.405    047.101    141.304    30.716
96    1830.502    2391.147    185.821    046.455    139.365    30.716
97    1811.631    2366.496    183.415    045.853    137.561    30.716
98    1793.145    2342.348    181.169    045.292    135.877    30.716
99    1775.033    2318.688    179.068    044.767    134.301    30.716

 Сборка антенны.

•    RF соединитель N-типа с затяжной гайкой (меньше отверстий сверлить придется); 40mm медного или латунного провода 2мм диаметром; консервная банка из под растительного масла 83мм в диаметре и 210мм длиной.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Ножом для вскрытия консервных банок тщательно удалили верхнюю часть консервной банки. Опорожнили и помыли ее с мылом в теплой воде.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Линейкой измерили 62мм — расстояние от дна консервной банки и отметили точкой. Нужно накренить отмеченную точку, что бы сверло не соскальзывало и отверстие получилось там где нам нужно.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Сначала используем сверло меньшего диаметра и постепенно увеличиваем до 12-16мм в зависимости от диаметра RF соединителя N-типа.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Диаметр отверстия должен точно соответствовать диаметру RF соединителя N-типа. При помощи напильники обработали неровные края.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Обработали отрезок медного провода напильником и перед пайкой слегка нагрели одну сторону — входящую в RF соединитель N-типа.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    При помощи паяльника припаяли вывод к RF соединителю N-типа в вертикальном положении.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    В нашем случае, высота активного элемента должна ровняться 30.5мм

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Зафиксировали RF соединитель N-типа на банке при помощи затяжной гайки самого соединителя.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    CANTENNA готова!

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 •    Усиление данной Wi-Fi антенны будет находится в пределах 10-14 dBi и лучевым покрытием равны 60 градусов. Если нам потребуется использовать антенну на улице — придется изготовить водонепроницаемый контейнер. Нам подойдет трубa из PVC — целиком вложим антенну в трубу из PVC и загерметизируем при помощи крышек и PVC клея. Необходимо помнить об отверстии для RF соединителя N-типа.

 Wi-Fi антенна из банки своими руками

 

 


Материал с сайта http://www.cantenna.ru

 

.

Просмотров: 13629