Делаем WiFi антенну биквадратную сверхдальнюю для роутера своими руками. Wi fi антенна своими руками – пошаговая инструкция Работающее самодельная антенна для вай фай

Принципы действия wi-fi антеннs дальнего действия:

1. gрименение рефлекторов. Это отражатели, похожие на тарелки для спутникового телевидения. Они концентрируют сигнал в определенном направлении и, таким образом, усиливают его;
2. для усиления сигнала wi-fi антенны дальнего действия эффективны решетки, которые при определенном расположении направляют сигнал в нужном направлении;
3. 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.

Хороший подарок – тот, который сделан своими руками (при условии их достаточной «прямизны»). Ну и самый хороший роутер, наверно, тоже может быть только самодельным. Сейчас появилось много комплектующих, отвечающих стандарту mini-ITX. И в компактном корпусе, который Вы купите в магазине, можно собрать WiFi роутер своими руками, работая только одной отвёрткой, ну и головой тоже. Здесь мы хотели бы перечислить советы, которые оградят разработчика от типичных ошибок, совершаемых при выборе аппаратных компонентов.

Накопитель

Задача выглядит так: нужно собрать компьютер, состоящий из системной платы с процессором, корпуса с блоком питания, и одной платы расширения (проводной сетевой карточки). Память лучше покупать минимально возможного объёма (1 Gb), а те корпуса, конструкция которых не позволяет установить плату расширения, пусть останутся у продавца. Ещё нужно позаботиться о правильно выполненном охлаждении. В инструкции на корпус может приводиться значение TDP CPU, для которого использовать вентиляторы ещё не обязательно, но если TDP Вашего процессора будет больше, то рекомендацией пренебрегать нельзя. В качестве жёсткого диска лучше применять такие варианты:

• Накопитель SSD m-SATA (mini-SATA), если системная плата совместима с ними.
• Устройство класса Intel Z-U130 или его аналоги от других фирм (если найдёте). Обратите внимание, что установить такой накопитель на некоторые платы нельзя из-за механической несовместимости.

Самый оптимальный объем SSD равен 4 GB, а сейчас мы поговорим о выборе процессора и платы.

Выбор материнской платы mini-ITX

Нашим требованиям лучше всего отвечала бы такая «материнка»:

• Процессор уже распаян, его TDP не превышает 10 Ватт (о выборе CPU будет сказано дальше)
• Есть совместимость с накопителями m-SATA
• Питание к «материнке» подводится через стандартный разъём ATX (сейчас есть блоки питания мощностью 60-120 Ватт, являющиеся безвентиляторными)
• Разъём PCI-E x1, а лучше просто PCI, присутствует хотя бы в количестве одного.

Вы будете смеяться, но продуктов, соответствующих всем требованиям сразу, сейчас нет, и не было никогда. Есть близкие варианты, например, платы Intel D525mw (и D525mwv) не поддерживают m-SATA, а остальным требованиям вполне отвечают. То есть для них придётся найти накопитель Intel Z-U130, что сегодня осуществить очень сложно. В общем, пользуйтесь сервисом «Яндекс. Маркет», внимательно просматривая все характеристики.

Купили D525mwv, ssd, hdd…

Есть такие корпуса, которые по внешнему виду напоминают решето, и в них используются БП следующего формата:

Блок питания pico-PSU 80Wt

Обратите внимание, что если разъём «12V-ATX» есть на материнской плате, то он должен присутствовать и в комплекте источника питания. Смысл от покупки подобного корпуса в том, что можно собрать безвентиляторную систему. Только вот в инструкции может быть указано, что при использовании процессора с TDP 10 Wt или больше вентилятор устанавливается обязательно. Таблица с характеристиками процессоров Intel:

• D525 – «атом» предыдущего поколения, быстрый, TDP равно 13 Wt, идеальная совместимость с Linux
• D2700 – ещё быстрее, чем предыдущий, TDP равно 10 Wt, Linux обещали «допилить» до него (речь идёт о встроенной графике)
• N2800 – небольшое значение TDP (6,5 Wt), но заметно медленнее «старичка» D525, хотя и новее его
• N2600 – сверхнизкое TDP, медленнее «Атома N2800», используется в платах thin mini-ITX, что для наших целей будет «слишком шикарно».

Выбор оставляем за будущим владельцем.

«Сетевые дела»: WAN, Wi-Fi

Всегда советуют делать такой выбор: если у Вас уже есть точка доступа, оснащённая портом LAN, покупайте системную плату с двумя контроллерами LAN. В иных случаях лучше докупить внешнюю точку доступа, подключаемую к USB, и пара Ethernet-портов на задней стороне платы будет излишеством. Мы говорили о том, что кабель провайдера Вы будете подключать к порту, распаянному на дополнительной сетевой карте. И это не случайно. Порт сетевой карточки, используемый в качестве WAN-порта, вполне может сгореть. В общем, сетевую карту, подключаемую к провайдеру, нужно считать своеобразным «расходником» (шутка, но с долей правды).

Сгорит WAN – долой роутер?

Пара команд из Linux

Допустим, в качестве операционной системы нашего роутера используется Linux. Надеемся, что ядро правильно определило все аппаратные Ethernet-контроллеры. Можно производить настройку подключения к провайдеру, но прежде нередко требуется сменить MAC-адрес как минимум одной сетевой карты. Это было бы просто сделать в Windows, а в Linux придётся прописать пару команд.

Сетевая карточка 100 Мбит/с

Можно подменить MAC, чтобы новое значение использовалось только до перезагрузки. Для этого контроллер сначала отключают:

• # ifconfig eth2 down//мы настраиваем именно «eth2», у Вас может быть другой номер
• # ifconfig eth2 hw ether 01:02:03:04:dd:ff//новое значение присвоено
• # ifconfig eth2 up//включили контроллер «eth2».

Новое значение MAC можно присвоить сетевой карте «навсегда», точнее, мы заставим ОС эмулировать требуемое значение всё время. Но для выполнения последнего, отделаться только командами консоли уже не получится:

• nano /etc/network/interfaces//нужно открыть на редактирование файл «interfaces».

Теперь ищем в файле строки с названием нужного контроллера (у нас это «eth2»), и после строчки «iface eth2 inet…» мы добавили следующее:

• hwaddress ether 01:02:03:04:dd:ff.

Сохранили файлик, и всё (после перезагрузки будет использоваться «наше» значение).

А вообще, заметим, что эмуляция MAC – это плохо по определению.

Утверждение в равной степени относится ко всем операционным системам, и даже к тем, которые прошиты в «обычном» роутере. Эмулирование выполняется программно, что, как минимум, отнимает лишние вычислительные ресурсы (память, процессорное время). Лучшее решение – добиться того, чтобы провайдер изменил значение в своей базе MAC-адресов на то, которое нужно Вам. Говоря короче, клонирование MAC вполне можно использовать в качестве временной меры, но не более.

Как настроить Wi-Fi USB?

Многие думают, что если в Linux есть такое чудо, как Hostapd, то переключить в режим «Точка доступа» можно любой адаптер Wi-Fi. В действительности, это не так. От интерфейса подключения к ПК (USB, PCI-E и т.д.) почти ничего не зависит, а главным критерием является наименование чипсета и драйвер, предназначенный для него. Если драйвер действительно поддерживает режим «Access Point», это будет отображено на сайте «wireless.kernel.org». Зайдите на указанную страницу, выполните переход «USERS» –> «Devices».

Скриншот страницы сайта

Скриншот таблицы с девайсами

На появившейся странице нужно выполнить поиск по слову «mode». Если увидите, что режим «AP Mode» действительно поддерживается – значит все хорошо. В ином случае заставить адаптер стать точкой доступа можно только нестандартными методами (либо нельзя вообще). Желаем удачи.

Самодельная антенна WI-FI

Вне дома - мощности сигнала постоянно мало. В кафе или бизнес-центре роутеры установлены далеко не в каждом помещении. А мощность ресиверов на современных ноутбуках и смартфонах достаточно невелика.

Антенну для приема Wi-Fi сигнала можно сделать самостоятельно

Можно обратить внимание на популярные решения - дорогие внешние антенны. Кто-то использует 3G-модем с функцией роутера , но скорость интернета таким образом снижается, а стоимость - существенно возрастает. Мы расскажем, как сделать антенну для Вай-Фай из доступных средств.

Финансовые расходы на антенну для Wi-Fi не должны составить более 35 долларов. Вам будут необходимы:

1. USB-ресивер для сетей Wi-Fi форм-фактора «донгл». Найти такой можно в крупных магазинах электроники или на радиорынках.
2. Любая кухонная посуда полусферической формы (из металла). Подойдёт дуршлаг или сито.
3. Пассивный удлинитель USB типа A. Если позволяют финансы, то активный всё же лучше - он позволит разместить антенну выше. Мы сможете соединить 2–3 кабеля, когда нет удлинителя нужных размеров.
4. Расходные материалы: термоклей, скотч, кусок садового шланга (обязательно). Фольга, верёвка (опционально).

Как правильно выбрать детали?

Ресивер Вай-Фай для наших целей должен соответствовать нескольким параметрам:

Нам будет необходимо сделать антенну направленной. Это значит, что кабель USB должен обладать достаточной длиной. Заранее просчитайте её. Кабель не должен быть длиннее 5 метров, иначе возможны искажения сигнала.

Кухонная посуда

Лучшая посуда для этих целей - котелок с сетчатым днищем полукруглой формы. Подойдёт азиатская посуда, пароварка, сито или крышка от светильника. Форма полусферы и металлический корпус - основные требования. Если вы планируете сделать большую антенну, старая телевизионная вполне подойдёт. Учтите возможные проблемы с установкой.

Сборка и подключение ресивера

Соедините адаптер Вай-Фай и часть удлинителя с антенной. Для этого лучше использовать термоклей или двухсторонний скотч. Адаптер должен быть установлен в центре антенны, на несколько сантиметров выше его поверхности (в идеальном случае). Важно направить принимающий центр антенны именно в точку передачи сигнала, так как она является узконаправленной.

Нужный конец USB-удлинителя подключите к компьютеру. Установите приёмник так же, как стандартный Wi-Fi-адаптер.

ВАЖНО. Лучше сразу отрегулировать уровень сигнала.

Сделать это можно при помощи программ, например:

• NetStumbler, Free Wi-Fi Scanner, NetSpot (для Windows);
• NetSpot (для OS X);
• LinSSID, iwScanner (Linux).

Мы рассмотрели изготовление самой примитивной антенны для приёма сигнала Wi-Fi. Дальше - больше!

Антенна «Биквадрат»

Другое название приёмников сигнала Wi-Fi такого типа - «зигзаг Харченко». Антенну типа биквадрат сравнительно просто изготовить. Она относится к оптимальным вариантам по соотношению сложности, времени изготовления и полученного результата.

Компоненты

Для антенны типа биквадрат нам понадобятся:

• медная трубка или N-коннектор;
• односторонний текстолит;
• медная проводка (диаметром 1,5–3 мм);
• кабель RG-6U (коаксиальный).

Эти компоненты можно найти на местном радиорынке или в магазине радиотоваров.

Порядок действий

Спиральная антенна

В качестве приёмника сигнала для роутера можно использовать ещё один интересный тип антенны. Это спиральная конструкция, которая была изобретена ещё в 1947 году. По некоторым сведениям, она способна принимать сигнал с расстояния около 650 метров.

Компоненты

• Пластина из меди или алюминия - для отражателя. Она не должна быть слишком тонкой.
• Медная проводка длиной около 150 см и диаметром не менее 1 мм.
• Крепления.
• Винипластовый сердечник круглой формы.
• Медная фольга, которую будет необходимо обогнуть вокруг сердечника.
• Коннектор сетевой карты Wi-Fi .

Процесс изготовления

Хорошо. Что дальше?

Надеемся, вы понимаете, что антенны нужно сделать две? Одна - в месте с активным сигналом и роутером, другая - в месте приёма сигнала. ПО Point to Point поможет обезопасить соединение от любителей «бесплатного соседского Wi-Fi».

СОВЕТ.

• Чтобы уменьшить затухание сигнала, используйте кабель минимальной длины.
• Лучше разместить Вай-Фай-модем максимально близко к антенне.

Выводы

Вы можете использовать антенну Wi-Fi любого из приведённых тут типов: простую, биквадрат или спиральную - в зависимости от конкретных нужд и целей. Мы рекомендуем потренироваться на первом варианте - так вы отработаете навыки. Впрочем, для человека с техническим стажем изготовление более сложных изделий - не проблема.

Вам понравился материал? Делитесь им с товарищами и друзьями в социальных сетях! Мы будем рады, если помогли вам решить проблему со связью.

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.

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.

AdBi = 10lg(A1/A0)

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

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.

Что такое WiFi антенна с высоким коэффициентом усиления? Как усилить сигнал WiFi ? Такие приёмы, как выбор центральной позиции WiFi роутера , установки ретранслятора, помогают, так или иначе, но одна идея остается особенно жизнестойкой - замена обычной антенны на антенну с высоким коэффициентом усиления.

Нет необходимости навязывать эту идею как нечто новое, да и придумывать колесо, давайте в месте попробуем разобраться как работает WiFi антенна своими руками из банки. А что это такое WiFi 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 WiFi (приём/передача) в заданном направлении.

Суть дела в том, что направленные WiFi 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.

На рисунке выше показан процент излучения обычной антенны по сравнению с направленной антенной (предположим, что антенны расположены в центре диаграммы). Обычная WiFi антенна излучает радиоволны поровну во всех направлениях, тогда как WiFi антенна направленного действия работает в заданном направлении, предусмотренным дизайном самой антенны. Но практически, никакая WiFi антенна не сможет излучать идеально в одном направлении, равно как и вo всех направлениях.

WiFi антенна своими руками

Название происходит от словосочетания «CAN+ANTENNA» (банка+антенна). CANTENNA это открытый цилиндрический волновод (волновод это полая металлическая трубка используемая для передачи высокочастотных радиоволн), который сконструирован из доступных материалов - консервной банки или металлической трубки. Размер (диаметр и длинна) многих жестяных банок поддерживает волновое распространение на частотах порядка 2 ГГц.

Благодаря простому дизайну, легкой сборки и работой на частоте максимально приближенной к 2.4 GHz (частота WiFi сетей) практика изготовления антенны из жестяной банки своими руками получила широкое распространение. CANTENNA это направленная антенна изготовленная своими руками, которая будет полезна на коротких или средних дистанциях, хотя в некоторых случаях удавалось добиться увеличения предела досягаемости беспроводного соединения до 6-7км.

Применение антенны

CANTENNA широко применяется для ведения Wi-Fi wardriving и системными администраторами для выполнения тестов и оценки защищенности сетей Wi-Fi

При использовании направленных антенн удаётся избежать или уменьшить помехи от других сетей, а также повысить WiFi безопасность за счет того, что сигнал антенны проходит сфокусированным пучком в узком направлении. Кроме того, CANTENNA широко применяется для ведения WiFiwardriving и системными администраторами для выполнения тестов и оценки защищенности сетей WiFi.

В основном, CANTENNA используется для усиления и поиска WiFi сигнала, при условиях наличия прямой видимости. При помощи антенны изготовленной из банки Вы сможете легко создать WiFi сеть с соседями проживающими в доме напротив и свободно обмениваться файлами, играть в игры или же совместно пользоваться интернетом. Вы сможете легко подключится к WiFi сетям общего пользования в вашем районе.

CАNТЕNNА это очень простой и недорогой вариант WiFi антенны по сравнению с коммерческими WiFi ретрансляторами, но так же хорош, а некоторые утверждают, что даже и лучше. Благодаря всем этим преимуществам CANTENNA получила широкое распространение по всему миру.

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.

При желании Вы сможете легко модифицировать CANTENNA и превратить её в FUNNEL ANTENNA (Антенна Воронка).

Для изготовления антенны Вам не потребуется каких-нибудь специальных инструментов или навыков. Необходимые детали и общий подход к построению описаны далее.

Банка

Старайтесь не использовать банки с ребристыми стенками, так как они могут вызвать внутренние отражение и рассеивание радиоволн. Не используйте банку из под PRINGLES - она слишком узкая и в ней мало металла. В нашем практическом примере, хорошим вариантом послужит банка из под растительного масла.

Старайтесь не использовать банки с ребристыми стенками

Это банка с гладкими стенками и имеет 83мм в диаметре и 210 мм 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, но при одном условии, что пластик хорошо пропускает радио волны.

RF соединитель N-типа

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

Кабель и разъемы

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

MMCX - тип разъёма для подключения WiFi карты

MMCX - тип разъёма для подключения WiFi карты

RP-SMA - тип разъёма для USB адаптера

RP-SMA - тип разъёма для USB адаптера

Инструменты

Стандартный набор инструментов:

• Консервный нож
• Линейка
• Плоскогубцы
• Напильник
• Паяльник
• Дрель с набором сверл для металла
• Тиски
• Разводной ключ
• Молоток

Теории антенн

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.

Оптимальные длину и диаметр для определенной частоты можно высчитать, используя математически функции

RF (радиочастотные) соединители можно купить в магазине радиотоваров или на рынке. N-Тип разъемы самые популярные на частоте WiFi (2.4GHz) с ними тоже не должно возникнуть никаких проблем - обратитесь в любой онлайн магазин радиотоваров за справкой. 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 124 мм.

Рисунок ниже даёт довольно хорошее объяснение размеров идеальной банки и внутреннего расположения активного элемента. Понятно, что мы создаём WiFi 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

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.

Схематическая работа антенны

На рисунке ниже 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.

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.

Воронка не способствует усиление во время передачи, но увеличивает чувствительность антенны во время приёма.

Подключение антенны к оборудованию

Если вы используете WiFi 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.

• D - внутренний диаметр банки
• L o - длина волны в открытом воздухе, равна 0.122 метра
• L c - нижняя граница затухания, МГц
• L u - верхняя граница затухания, МГц
• L g - длина волны в волноводе (в нашем случае - в банке)

L c = 1.706D

L u = 1.306D

L g = 1 / (sqr_rt{(1/L o ) 2 - (1/L c ) 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

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

1. Ножом для вскрытия консервных банок тщательно удалили верхнюю часть консервной банки. Опорожнили и помыли ее с мылом в теплой воде.
2. Линейкой измерили 62 мм - расстояние от дана консервной банки и отметили точкой. Нужно накренить отмеченную точку, что бы сверло не соскальзывало и отверстие получилось там, где нам нужно.
3. Сначала используем сверло меньшего диаметра и постепенно увеличиваем до 12-16 мм в зависимости от диаметра RF соединителя N-типа.
4. Диаметр отверстия должен точно соответствовать диаметру RF соединителя N-типа. При помощи напильники обработали неровные края.
5. Обработали отрезок медного провода напильником и перед пайкой слегка нагрели одну сторону - входящую в RF соединитель N-типа.
6. При помощи паяльника припаяли вывод к RF соединителю N-типа в вертикальном положении. В нашем случае, высота активного элемента должна ровняться 30.5 мм.
7. Зафиксировали RF соединитель N-типа на банке при помощи затяжной гайки самого соединителя.

Усиление данной Wi-Fi антенны изготовленной своими руками 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.