Антенна вай фай с помощью 8 квадратов. Делаем WiFi антенну биквадратную сверхдальнюю для роутера своими руками. Используем опыт радиотехники

Зигзагообразная антенна пользуется большой популярностью у радиолюбителей благодаря простой конструкции, хорошей повторяемости и широкополосности. Она представляет собой синфазную антенную решетку из двух ромбовидных элементов (РЭ), расположенных друг над другом и имеющих одну общую пару точек питания а-б (рис. 1,а).

На рис. 2, а и б показаны соответственно кривые зависимости коэффициента бегущей волны (КБВ) при непосредственном подключении к точкам питания зигзагообразной антенны 75-омного фидера и коэффициента усиления G (по сравнению с полуволновым вибратором) от отношений l/^ и l/d, где l - длина стороны РЭ, ^ - длина волны принимаемого сигнала, d - диаметр проводника, из которого, выполнены РЭ.

Биквадрат наверное самая простая и легко повторяемая антенна Wi-Fi диапазона.
При своей простоте имеет неплохое усиление порядка 10 dB. и может быть использована как самостоятельно так и в качестве излучателя для параболической антенны при этом усиление может быть > 20 dB.

Активный вибратор изготовлен из медной жилы электрического провода. Жила может иметь диаметр 1,5 - 2,5 мм.

Очень ответственный момент - разметка. От тщательности выполнения этой операции очень сильно зависит резоненансная частота антенны. На медную жилу, острыми краями губок штангенциркуля наносится 8 меток через 32,9 мм.

По получившимся меткам, с помощью плоскогубцев, максимально однообразно, изгибаем размеченную медную жилу как показано на рисунках:

Концы получившегося вибратора укорачиваются на 2 мм и облуживаются:

Изготавливаем рефлектор - отражатель, материалом может служить фольгированный стеклотекстолит, жесть, алюминий (в конце статьи будут приведены фото нестандартного решения в изготовлении рефлектора).

Важную роль играет расстояние от рефлектора до вибратора оно должно быть 15 - 16 мм.

Крепление и запитку вибратора можно производить несколькими способами (от наличия материалов и фантазии).
Я использую такой вариант:

Берется трубка (медная) подходящего размера, на одном торце делается срез 1 мм, в рефлекторе сверлится отверстие под диаметр трубки, и в него впаивается трубка, верхний торец должен находится на расстоянии 16 мм. от рефлектора, через трубку пропускается 50 оммный кабель, оплетка экрана припаивается к торцу трубки.

Итак, для установки внешней антенны сперва нужно научиться разбирать наш любимый EEE-PC (смотри соответствующие разделы вики). Если с этим проблемм нет, то можно подумать и о, собственно, самой антенне.
Мой выбор был длинным и извилистым. Сначала я хотел сделать обычный диполь, но полноразмерный, а не ту скрепку,которая стоит внутри. И подогнать все размеры точно чтобы антенна работала идеально. Однако вскоре я наткнулся в сети на так называемую баночную антенну.
Это антенна-волновод, а баночная она потому что народ делает ее из жестяных банок из под разных продуктов - нужна банка около 96мм диаметром, расчет длины и точки установки самой излучающей части внутри банки рассчитывается одним из калькуляторов, которых я в сети нашел несколько.
А потом я нашел еще лучшую вещь - спиральную антенну! Она имеет даже большее усиление чем баночная антенна, причем оно растет практически линейно с ростом числа витков спирали, кроме того, баночная антенна довольно чувствительна к точности исполнения и промах в 1 миллиметр может стоить весьма дорого, в смысле работоспособности антенны, тогда как спиральная антенна очень широкополосная, это значит, что ее можно сделать буквально «на глаз» - она все равно будет работать, а чтобы промахнуться достаточно сильно, чтобы антенна стала работать плохо, нужно постараться очень хорошо. И уж, было, собрался я мастерить спиральную антенну, как вдруг заприметил еще один тип антенн - двойной квадрат или биквадрат. Он несколько хуже спирали тем, что усиление «всего» 10дБ (до 12 в теории) и все (сравнивается с обычным диполем, уровень которого взят за 0дБ - поэтому всего - в кавычках), тогда как достаточно длинная спираль может давать усиление 16 или даже 20дб. Казалось бы - чего я тогда стал смотреть в сторону биквадрата. А дело в том, что размер спиральной антенны на 16дБ будет порядка 40 сантиметров в длину и около 4 диаметром, а отражатель в ее торце - пластина 15х15 см. Представьте себя на улице или в кафе с еее-шкой и такой трубой, обмотанной спиральным проводом, тыкающего ей в разные углы и что-то высматривающего на экране! Как минимум у виска пальцем крутить будут. В то время как двойной квадрат имеет размеры всего 6х10х1,5см.
Вот и получается, что если нужно создать соединение по воздуху на несколько километров, но стационарное, то лучше подойдет спиральная, а для мобильности больше подходит плоский двойной квадрат.

Теоретические изыскания

Дальше, по стольку, по скольку я не люблю полагаться на авось, я промоделировал проект антенны в широко извесной в узких кругах программе MMANA-GAL, ссылки на которую любой яхухоль или гухухоль предоставит вам пачками. С теории и начну.
Для тех, кто первый раз сталкивается с антеннами, скажу, что в основном нас интересуют два параметра - чувствительность (или усиление), которая показывает, как уже отмечалось выше, во сколько раз мощность сигнала, выдаваемая нашей суперской антенной больше мощности выдаваемой некоей эталонной антенной при том же уровне внешнего сигнала. Сравнивают или с абстрактным изотропным излучателем (который излучает во все стороны с одинаковой силой) или с диполем, форма диаграммы направленности которого в свободном пространстве является тором (бубликом)). И выражают это в децибелах. Второй параметр характеризует качество сопряжения антенны и приемника (вернее кабеля, подключенного к антенне, а сопротивления приемника и кабеля равны, т.к. они имеют стандартное значение точно выдержанное при изготовлении - в радиоприемных устройствах это 50Ом, в видеотехнике чаще бывает 75Ом). Так вот, если выходное сопротивление антенны (которое зависит от ее устройства) не равно сопротивлению кабеля, то появляется отраженный от места соединения сигнал, который в приемник уже не пойдет, значит все вместе будет работать хуже, чем могло бы при точном согласовании сопротивлений. Параметр, который характеризует качество согласования называется Коэффициент стоячей волны (КСВ) - чем он ближе к 1 тем лучше согласование и тем больше раскрывается потенциал антенны в тракте приема сигнала.
Мне пришлось немного поработать над размерами антенны, чтобы добиться максимума, сюда привожу характеристики уже оптимизированной антенны. На диаграмме внизу видно что антенна довольно сильно направлена - кому как, а мне это хорошо. Там же приведены основные численные параметры.


На следующем графике - КСВ. Видно что настроена антенна на середину используемого диапазона, а имеет хорошие показатели (ксв<1,5) более чем в двукратной полосе частот - отличная антенна!

Изготовление

Ну, теория-теорией, неплохо было бы перейти к практике.
Сначала я сделал антенну так, как многие, выкладывавие свои результаты в сети - на лист текстолита, в центре напаивается отрезок трубки, к нему припаевается проволочная рамка, а внутрь продевается коаксиальный кабель, который оплеткой контактирует с этой трубкой, а центральная жила припаевается к другой точке проволочной рамки. Потом покрутил это в руках и понял, что медная проволочка вещь хлипкая и положив антенну в сумку, можно оттуда же вынуть кусок неработающего металла. К тому же как ни старайся, а согнуть проволоку очень точно - почти не возможно.
Подумал я и решил, что нужно просто на просто вытравить контур рамки на другом куске текстолита. Сказно-сделано! Нарисовать два квадрата в спринте - дело минутное. Можно это сделать вообще чем угодно, главное, чтобы сторона квадрата получилась равной 31,5мм (можно и 31 и 32, но тогда частота настройки антенны немного сдвинется), я советую сделать точно. Ширину дорожек можно взять порядка 1,5мм, хотя я сделал 1 мм, при стороне квадрата 31мм и все прекрасно работает, просто антенна получилась на 20МГц более высокочастотной. Да, делал я плату с применением фоторезистивной технологии, но если нарисовать ее прямо маркером по линейке - будет так же хорошо.
Надо отметить, что выходное сопротивление антенны сильно зависит от расстояния между экраном и самой рамкой. Я нашел оптимум в 13,5мм (по рассчету), учитывая что в текстолите скорость света несколько меньше чем в вакууме, нужно делать где-то 13мм между слоями фольги рамки и отражателя.
Вот что у меня получилось:

Фольга антенны имеет серый цвет, потому что она посеребренная. Все делпется очень просто - главное иметь фиксаж, в котором отфиксировалось уже много фотографий - который уже выливать пора. Только делать этого не надо! Достаточно намочить салфетку этим фиксажем и потереть медь - она покрывается слоем серебра. Сверху нужно покрыть каким-нибудь лаком (только не вздумайте «серебрянкой» покрасить!) для защиты от окисления - отражатель провалялся месяца два без покрытия - вон что с ним стало. Две пластины крепятся друг к другу на винтах - на передней поверхности видны гайки. Между пластинами лежит 20мм слой поролона. Это сделано с целью иметь возможность поиграть расстоянием между отражателем и рамкой, но думаю, до этого так и не дойдет - некогда, да и то, чем можно проконтролировать изменения в уровне сигнала слишком неточно чтобы полагаться на это. Тем кто будет собирать, советую склеить на диэлектрических стойках и не париться.

Дальше встала проблема, от которой погибло не одно прекрасное начинание. В общем это исполнение, а конкретно все уперлось в разъемы. Недели две я с этим мучался, хотел купить вайфайныя же разъемы по 60 рэ за штуку, но, слава богу, не купил! Потому что оказалось, во первых, что они есть только на кабель и только папы, а во вторых, что есть прекрасные радиочастотные 50-омные разъемы производства СССР! Нашел на местном рынке.
Вот они в упаковке! Самих их не видно, да и ладно - они в разборе там.

Монтаж

Разобрав, и внимательно осмотрев корпус, нашел единственное пригодное для установки разъема место - между разъемом сетевухи и усб по левой стороне. Убедился что разъем не упирается в плату, просверлил, доработал надфилем до нужной (овальной, чтобы разъем не прокручивался!) формы и вуаля!

Разъем не мешает - можно подключать хоть все вместе - и витую пару и антенну и флешку в усб. Общий вид с подключенной антенной смотри вверху страницы. Антенна соединена с разъемом кабелем РК-50 (как мне сказали на том же рынке, хотя сам кабель валяется у меня с незапамятных времен - еще антенн на 10 хватит;)) Конечно, если придираться, то выступающий разъем не есть гуд - можно зацепиться, вытаскивая из сумки, а приложив достаточно старания, наверное и выломать, но так с дури и не такое можно сделать! Просто нужно об этом помнить и все. У меня проблемм не возникло. К тому же есть еще вариант - сделать разъем утопленным - если изловчиться сделать внутрь корпуса крепление - скобу. Может со временем подумаю об этом…

Испытания

Так как же оно работает.
Я описывал свои прогулки с новой антенной в форуме - в теме WiFi. У меня нет под рукой лаборатории, где бы можно было измерить точно, но последняя проверка показала, что на расстоянии около 100 метров от источника с новой антенной сигнал или максимален (по показаниям Atheros client utility) или близок к таковому, а если ее отключить то он падает почти до нуля (остается только одна внутренняя антенна - изначально их две, но одну я, естественно, отпаял чтобы вывисти провод на внешний разъем). Если покрутить антенной, то направленность тоже прекрасно видно, хотя и не всегда - в городском лабиринте столько отражений, что сигнал можно ловить со многих сторон. Имеются некоторые непонятки с поляризацией - как я не поворачивал, сигнал не меняется - толи на точках доступа стоит круговая поляризация, толи две антенны в разной… в общем у меня одинаково.
Остается вопрос о механическом креплении антенны - одновременно держать ее в руках и лазить по сети оказалось не совсем удобным;) Думаю сделать на присоске к верхней крышке ноута…

Статья получилась несколько сумбурной, так что если что - спрашивайте.
Удачного вардрайвинга;)

Небольшая поправка от старого радиолюбителя.

Антенна предложная автором статьи на самом деле не «двойной квадрат(двойной квадрат)», а «двойной зигзаг Харченко(двойной зигзаг)» -с уважением perm.cry

С переходом на цифровое телевидение формата DVB-T2 часто встаёт вопрос, какую антенну выбрать? Предлагаем Вам собрать самую простую ДМВ ТВ антенну «биквадрат» своими руками, также она ещё называется антенна Харченко. Она собирается очень быстро с доступных материалов обладая при этом достойными характеристиками, сравнимыми с заводскими комнатными антеннами которые идут с усилителем.

Чтобы собрать ТВ-антенну биквадрат нам понадобится:

• Медная или алюминиевая проволока, диаметром 3-5 мм;
• Телевизионный коаксиальный кабель 75 Ом;
• Паяльник, олово, припой или флюс;
• Плоскогубцы;
• Изолента или пластиковые стяжки;
• Термопистолет с клеевым стержнем;
• Крышка от пластиковой бутылки (не обязательно).

Как сделать ТВ-антенну биквадрат для телевидения T2, пошаговая инструкция:

Итак, берём медную или алюминиевую проволоку, лучше медную, так как она лучше паяется, для спаивания алюминия понадобится паяльная кислота или же флюс для пайки алюминия. На качестве приёма тип выбранного металла никак не скажется. Сгибаем его зигзагообразно как это показано на рисунке. Чтобы правильно выбрать длину каждой из сторон, существует формула в которую нужно вставить среднюю частоту вещания ваших станций, частоты приёма цифрового телевидения Вашего региона указаны на сайте цифрового ТВ в Вашей стране. Например, у нас в Киеве средняя частота вещания — 576 МГц, в Москве это 522 МГц.

Теперь вставляем эту частоту в формулу: 300000/ваша средняя частота/4 = сторона биквадрата в мм. Суть формулы: скорость света делим на среднюю частоту вещания = получаем длину волны. Для нормального приёма делим длину волны на 4 и получаем сторону биквадрата. В моём случае вышло 135 мм, значит внешние стороны биквадрата буду делать по 135 мм, а внутренние по 130 мм, так как по середине антенны должен быть зазор около 10 мм. То есть два квадрата в центре не должны перекрещиваться. Если Ваш провод в изоляции, то всю изоляцию снимать не обязательно, а только в центре, где будут припаиваться контакты от кабеля.

Берём паяльник, желательно помощнее, например, на 100 Вт, флюс (лучше активный), и концы проволоки, в том месте где они сошлись спаиваем их (я начинал выгибать со средины антенны биквадрат и поэтому спайка будет в этом же месте), чтобы получился замкнутый контур.

Теперь берём нужной длины коаксиальный антенный ТВ кабель, зачищаем конец кабеля, чтобы центральная жила выглядывала из изоляции на 1 см и столько же оплётки, главное при этом чтобы центральная жила не касалась оплётки, не было замыкания. Оплётку можно скрутить и залудить флюсом и припоем.

Припаиваем центральную жилу кабеля к средине антенны к одной из её сторон, а оплётку к другой стороне, как это показано на фото. Перед этим можно эти концы кабеля немного закрутить на проволоку, для более надёжного крепления.

Можно в центр антенны, для большей надёжности вставить пластиковую крышку от бутылки, уложив в неё кабель и 4 исходящих луча антенны, прорезав в ней все необходимые углубления и отверстия и залить всё внутри крышки термоклеем. Кабель можно пустить вдоль одной из стенок антенны биквадрат притянув стяжками или изолентой.

Осталось приделать к другому концу кабеля штекер, воткнуть антенну биквадрат в приставку Т2 и пробовать принимать сигнал, при этом нужно подобрать место в квартире, где сигнал будет наилучшим и там повесить или поставить антенну.

Отметим, что антенна биквадрат должна быть расположена вертикально, то есть два квадрата должны находится друг над другом, а не рядом.

Касались ранее конструкций Wi-Fi антенны направленного действия. Биквадратные, баночные самодельные раритеты. Люди с завидным постоянством ищут шанс получить конструкцию получше. Упоминалось: вместо традиционной проволоки лучше взять провод ПВ1 аналогичного сечения, уберегающий установленную антенну от непогоды. Плата с двухсторонним фольгированием, которую часто рекомендуют использовать рефлектором, не очень хорошо переносит непогоду, не защищена ничем, снабдить конструкцию специальным корпусом проблематично. Возрастет ветровая нагрузка на изделие. Сегодняшний обзор посвящен методам улучшения конструкции. Вай фай антенна своими руками для любой непогоды!

Важно! Попробуйте для защиты использовать термоусадочную пленку. Оденьте рефлектор “шубой”, подуйте феном. Скоро текстолит плотно обтянется полимерной пленкой.

Биквадратные антенны Wi-Fi

Вайфай антенна, построенная по биквадратной схеме, сформирована заземленным рефлектором, излучателя вида восьмерки с прямыми (90 градусов) углами. Получается нечто, напоминающее ультрамодные очки с тонкой перемычкой посередине. Нижняя половина сажается на землю, верхняя - на сигнальную жилу кабеля РК – 50.

Правда, антенна для Вай фай будет размерами поменьше. Сторона квадрата по средней линии медной жилы излучателя равна 30,5 мм. Итак, восьмерка отстоит от рефлектора на 1,5 (половина длины стороны квадрата) см и параллельна пластине. В нашем случае плата гетинакса плоха тем, что сложно достать. Рефлектор – просто пластина проводящего электрический ток металла. Сгодятся жесть, сталь, алюминий. Учитывая размер излучателя, можно изготовить рефлектор Вай фай антенны, воспользовавшись лазерным компакт диском (DVD) 5,25 дюйма.

Биквадрат Харченко

Внутренний отражающий слой алюминия создан, чтобы лазерный луч не терял энергию на поверхности. Кроме того в центре имеется дырочка под N-коннектор. Осталось вскрыть защитную пластиковую оболочку, посадить отражающий слой на экран кабеля РК – 50. Обратите внимание: если N-коннектор не будет отстоять с излучателем на 1,5 см от рефлектора, условия приема ухудшатся. Необходимо добиться указанного положения, подкладывая тонкие металлические шайбы или по месту.

Напоминаем: биквадратная восьмерка гнется от середины поворотом на 90 градусов. В точку вернутся оба конца кабеля ПВ1 1х2,5. Толщина проволоки составляет 1,6 мм диаметром, между центрами жилы сторона квадрата равняется 30,5 мм. Концы сажаются на экран коннектора, объединяются с рефлектором (компакт-диск), серединная часть послужит целям снятия сигнала. Диаграмма направленности устройства резко сужается, снабжена одним главным лепестком, который направим на источник сигнала. Если дело происходит в комнате, придется экспериментально найти отраженный луч, располагаемый практически в любом направлении.

Рефлектор защитит от соседских помех, усилит мощность. Блокирует эффект многолучевости, мало полезного приносящего аппаратуре. Самодельная антенна Вай фай принимает только из узкого сектора. Благодаря этому, соединим сетью дома, стоящие напротив, что было бы невозможно с поставляемой в комплекте точки доступа.

Обратите внимание: в иных случаях входного разъема на корпусе для подключения антенны может и не быть. Такие точки доступа снабжены встроенными контурами из металла, ведущими прием радиоволн. Традиционно выглядят замысловатыми плоскими фигурами с внутренней стороны корпуса. Придется антенну встроенную отпаять.

Рядом может стоять конденсатор, емкость служит целям компенсации коэффициента сжатия контура. Встроенная антенна невелика, бессильна образовать полноценное устройство приема радиоволн. Дефект нейтрализуется подстроечным конденсатором.

Элемент не нужен, потому что полноразмерная антенна для Вай фай роутера не нуждается в компенсации. Цепи включения самоделки рвите выше конденсатора. Выполняя монтаж, нельзя пользоваться типичным паяльником на 100 Вт. Сожжет электронные компоненты платы. Потребуется маленький паяльник, снабженный жалом-иглой, мощностью 25 Вт.

Вес компакт диска маленький, ветровая нагрузка невысокая, в противовес громоздкой конструкции и никого снизу не убьет падающей платой гетинакса. Рекомендуется избегать размещать изделия на солнце, но в нашем случае записанная информация не играет великой роли. При желании N-коннектор загерметизируйте, продлив срок службы паяного соединения. Используется специальный гель-компаунд, применяемый при монтаже печатных плат. Подобные выпускает компания Аллюр (Санкт-Петербург). Пару слов объяснят, как сделать Вай фай антенну своими руками мощнее.

Биквадратные антенны Вай фай – не предел, убежим от соседей

Пролог: 2 недели, никак не мог найти в чем причина, потом перевернул антены в вертикальную и получил 20 мбит на 5 км, вместо горизонтальных 4.

Вампиреныш, участник форума Локальные сети Украины (орфография скопирована).

Прежде чем купить Вай фай антенну, подумайте: теория показывает, что излучатели, расположенные рядами, диаграмму направленности сужают, в направлении перпендикулярном линии, вдоль которой выстроить элементы. В переводе на русский означает: если наши с другом дома разделены 100 метрами, ширина сектора обзора антенны для реализации канала связи Вай фай едва превышает 15 градусов. Полезная мощность будет направлена на окно товарища (причинит вред только обитателям квартиры!). Чтобы реализовать схему, используйте двойную биквадратную антенну. Можно увеличить скорость, если на ДР подарить такую же другу!

Как сделать Вай фай антенну, чтобы не мешала соседям. Защититься от непрошеных гостей можно, изменив канал, поляризацию. Найдено три способа защиты канала конфигурацией антенны:

1. Выбор частоты.
2. Выбор направления (сужение диаграммы направленности).
3. Выбор поляризации.

Обычно, когда имеется Вай фай, предоставляемый провайдером, величины задает поставщик связи, клиенту остается подчиниться, но если имеется собственное оборудование, расклад получается иной. Можем поставить антенну на вертикальную поляризацию, если у соседей используется горизонтальная. Наше оборудование перестанет видеть друг друга. Можно сделать в одностороннем порядке или договориться. Антенны понадобятся наподобие биквадратной, комплектные отставьте.

На горизонтальной поляризации работает телевидение, на вертикальной – связь. Просто традиция, штырь рации удобно держать перпендикулярно земле, когда говоришь. В этом контексте выгодно использовать вертикальную поляризацию, обычно стоит в роутерах. Предлагаем простое правило:

• Расположите с другом напротив антенны на окнах одинаково. Обеспечивается пространственная совместимость, являющаяся подвидом электромагнитной. Выпущены микроволновки, телефоны, гора оборудования частоты 2,4 ГГц, создающая помехи. Располагайте антенны одинаково, вертикально, горизонтально, наклонив. Экспериментально ищите положение, при котором скорость наибольшая.

Обещанная новинка: конструкция из четырех квадратов, выстроенных рядком. Диаграмма направленности станет узкой в направлении перпендикулярном строю. Медная проволока или одножильный провод сечения 2,5 мм 2 длиной 50 см. Рекомендуем взять с запасом. Если стандартная биквадратная Вай фай антенна для ноутбука представляет собой синфазную решетку двух рамок, в нашем случае рамок четыре.

Рамка для двойной биквадратной антенны

При движении волны ток в соседних квадратах направлен противоположно по контуру. За счет этого эффект от воздействия поля складывается. Теперь надо получить четыре синфазных квадрата. Находим середину проволоки, делаем изгиб на 90 градусов. Вымеряем 30 мм, делаем изгибы с каждой стороны в противоположную сторону. Отступаем в два раза больше, опять гнем в первом направлении. Получится большая буква W. Еще 30 мм – загибаем края книзу под 90 градусов. Готова одна половина.

Вторую делаем по образу и подобию, чтобы концы вернулись в точку начального изгиба. Обратите внимание, не зря рекомендуем пользоваться проводом с оболочкой полихлорвиниловой – два имеющихся в фигуре перекрестия изолированы взаимно.

Излишек проволоки обрезаем, чтобы концы не доставали до первого изгиба два-три миллиметра. Вай фай антенна для компьютера требует рефлектора, сойдет добрый кусок фольгированного текстолита или стандартная ровная жесть. Используем N-коннектор для соединения.

Излучатель отстоит от рефлектора на 1,5 см по площади. Концы сажаем на землю, середину – на сигнальную жилу (кабель для Вай фай антенны РК – 50). Чтобы укрепить края фигуры, используйте керамическую или пластиковую трубку. Для фиксации, электрической изоляции применяйте клей, герметик. Уличному варианту рекомендуется подыскать пластиковый корпус. Расстояние между самодельной антенной и приемником берите поменьше.

Следующая встреча обсудит Вай фай радиоприемник.

Материал будет построен на ответах на три вопроса, вынесенные в подзаголовки, однако на этот раз хотелось бы начать с ответа на финальный вопрос -

Что получилось?

К тому времени, как дописывался этот текст, две представленные на фотографии антенны уже несколько дней работали в конечных точках примерно двухсотметрового линка "из окна в окно". Вот как это выглядит с одной стороны – точка доступа с антенной закреплены над окном в офисе, вид снизу:

А теперь об этом по-порядку.

Зачем?

Есть множество ситуаций, когда показано применение внешних антенн. Под внешней в данном случае я имею ввиду антенну, подключаемую взамен штатной из комплекта устройства. Наиболее типичные ситуации применения специальных антенн сводятся к трём наиболее характерным случаям:

1. Для увеличения зоны покрытия точки доступа беспроводной сети. В таком случае обычно ненаправленная (всенаправленная) штатная антенна заменяется на так же ненаправленную, но более эффективную.
2. Для улучшения эффективности зоны покрытия, совмещённой с удобством размещения беспроводной точки доступа и антенны. Обычная ситуация, если необходимо обеспечить уверенный сигнал в ограниченном, но сравнительно большом помещении, а точку доступа с антенной наиболее удобно разместить на одной из стен или в углу. Для этого случая подойдёт антенна с секторной диаграммой направленности (широконаправленная). Кроме того, направленные антенны могут пригодиться для решения задачи уменьшения взаимного влияния близко расположенных беспроводных сетей.
3. Для создания беспроводного моста на большем расстоянии. Для этого случая предназначены узконаправленные антенны. "Дальнобойность" напрямую зависит от того, насколько узкий пучок радиоволн обеспечивает конструкция антенны.

Упомянутый выше случай беспроводного моста примерно на двести метров более похож на третий вариант, однако ввиду "несерьёзности" расстояния вполне сгодятся направленные антенны с довольно широкой диаграммой направленности.

Тут стоит отметить один факт – цены на отдельные Wi-Fi антенны сравнимы с ценами на сами беспроводные устройства. И если в нише узконаправленных антенн с коэффициентом усиления более 18dBi это ещё хоть как-то оправдано (самостоятельное изготовление таких антенн требует некоторого опыта, тщательных расчётов и высокой точности исполнения), то при меньших требованиях частенько бывает вполне резонно попробовать свои силы с антенностроении.

Выбор конструкции антенн упрощался тем, что не нужно было заботиться о защите антенны от воздействия внешней среды (напомню, установить беспроводной мост необходимо было из окна в окно). Так же антенны должны были получиться достаточно лёгкими и не требовать дополнительного крепления, кроме штатного антенного гнезда беспроводных точек доступа. Опираясь на несколько лет опыта изготовления антенн разных конструкций, я пришёл к выводу, что здесь как нельзя лучше подойдёт простая и проверенная хорошо известная схема "двойной квадрат" (biquad antenna), она же зигзаг, она же антенна Харченко.

Начну, пожалуй, с упоминания того факта, что на самом деле в интернете можно найти огромное количество материалов по самостоятельному изготовлению антенн для Wi-Fi, в том числе и выбранного типа biquad; для примера могу порекомендовать начать изучение вопроса с этой странички . Однако большинство представленных материалов, объясняя как, уделяют мало внимания почему. На этом и постараюсь сосредоточиться. И как всегда, объяснять почему удобнее на конкретном примере.

Итак, первое почему – почему квадрат, а не, например, шестиугольник, или вообще круг? Ответ очень прост. Круг был бы немного эффективнее, но квадрат мне показался технологичнее в изготовлении. Если же понадобится заметно больший коэффициент усиления, лучше посмотреть в сторону антенн других типов, например спиральной или секторной панельной.

Второе – откуда взялись размеры? Из длины волны в вакууме, конечно. В расчёте конструкции длина волны участвует несколько раз: периметр каждого квадрата близок к длине волны (добиваемся, чтобы резонансная частота излучающего элемента была приближена к частоте выбранного канала Wi-Fi диапазона), расстояние от плоскости антенны до отражателя – у меня восьмая часть длины волны (расчёт исключительно с точки зрения распространения электромагнитного излучения показывает, что надо делать четверть, тогда разница в пути прямой и отражённой волн составит половину длины волны, что с учётом изменения фазы от отражения даст сложение амплитуд прямой и отражённой волн в направлении, перпендикулярном плоскости отражателя, но на самом деле есть и другие факторы, вроде согласования и КНД, поэтому на практике можно принять, что расстояние от излучающего элемента до отражателя должно быть где-то в диапазоне от 1/4 до 1/8 длины волны, из технологических соображений конкретно этой переделки я взял минимум), и наконец, размеры отражателя – сравнимы с длиной волны (меньше – хуже, много больше – неоправданно).

В таблице ниже представлены опорные частоты и длины волн тринадцати актуальных для нас (принятых в Европе) каналов Wi-Fi диапазона 2,4 ГГц.

Определившись с каналом (за некоторыми исключениями, во многих случаях достаточно будет ориентироваться на середину диапазона, антенна вполне удовлетворительно будет работать и на краях), можно приступать к изготовлению. Вот, собственно, те самые подручные материалы, из которых скоро возникнет новая антенна: штатная антенна, кусок медного провода и банка шпрот.

Вообще-то, банка для правильного отражателя маловата, но бить рекорды дальности мне и не требовалось. Зато конструкция получится компактнее, и бортики банки послужат защитой излучающему элементу от случайного механического повреждения. И бонус в виде шпрот. :)

Задействованные инструменты и материалы:

Для начала посмотрим на "внутренности" штатной антенны, кое-что от неё ещё пригодится.

Заготовка для излучающего элемента – кусок проволоки, равный двум длинам волн выбранного канала Wi-Fi, с разметкой для сгибания.

Согнутая рамка концами припаяна к металлической трубке, извлечённой из штатной антенны. Трубочку я немного подпилил, чтобы изгиб в центре её не касался. Угол в середине рамки залужён, туда позже будет подпаяна центральная жила.

Припаиваем получившуюся конструкцию к отражателю.

Для удобства установки по высоте на трубку надет 15-миллиметровый кусочек внешней изоляции, оставшейся от очистки медного провода.

Осталось только укоротить до нужной длины кабель в обрезке штатной антенны, подпаять куда нужно центральную жилу и оплётку, и зафиксировать обрезок бывшей антенны на отражателе. Для фиксации удобно воспользоваться клеящим пистолетом. И пора приступать к испытаниям.

Разве что можно антенну ещё покрасить. Как она выгладит после окрашивания, можно ещё раз посмотреть на снимке вначале статьи.

В испытаниях участвовали две Wi-Fi точки доступа D-Link DWL-2100AP. На одной стороне всё время была подключена антенна, показанная вверху на первом в статье снимке (кстати, в банке из-под тушёнки:)), на другой стороне подключались для теста штатная антенна из комплекта точки доступа и конструкция, описанная выше. Их-то и сравним, показания снимались с помощью AP Manager by ACOWA (отдельная благодарность автору программы). Расстояние – около 85 метров.

С антенной из комплекта.

Со свежеизготовленной антенной "двойной квадрат".

Как говорится, комментарии излишни, 8-10dBi разницы будут совсем не лишние.