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. |
|
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. |
|
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. |
|
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. |
|
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. |
|
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
|
|
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. |
|
• Ножом для вскрытия консервных банок тщательно удалили верхнюю часть консервной банки. Опорожнили и помыли ее с мылом в теплой воде. |
|
• 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. |
|
• Сначала используем сверло меньшего диаметра и постепенно увеличиваем до 12-16мм в зависимости от диаметра RF соединителя N-типа. |
|
• Диаметр отверстия должен точно соответствовать диаметру RF соединителя N-типа. При помощи напильники обработали неровные края. |
|
• Обработали отрезок медного провода напильником и перед пайкой слегка нагрели одну сторону — входящую в RF соединитель N-типа. |
|
• При помощи паяльника припаяли вывод к RF соединителю N-типа в вертикальном положении. |
|
• В нашем случае, высота активного элемента должна ровняться 30.5мм |
|
• Зафиксировали RF соединитель N-типа на банке при помощи затяжной гайки самого соединителя. |
|
• CANTENNA готова! |
|
• 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. |
|