Стандарт беспроводных сетей поныне бессилен вытеснить технологию мобильной связи, объясняется просто: дальность действия сравнительно невелика. Замечены, конечно, некоторые другие особенности - сложности идентификации, большая величина расходуемой энергии, ключевой момент в расстоянии. Рассмотрим, возможно ли изготовить направленную антенну Wi-Fi самостоятельно.

Пугает постановка вопроса. Все просто, потрудитесь освоить пару-тройку терминов. Попов, изобретая радио, мало знал, как распространяются электромагнитные волны. Просто имелось два провода-антенны - первая излучала, вторая принимала. Постепенно выяснилось: характер распространения волн атмосферой определен помимо частоты (длины волны) погодными условиями.

Немедленно оптимальные диапазоны забрало государство, обеспечив военные нужды, связь организаций. Остатки отданы вещанию, радиолюбителям.

Помимо условий распространения энергии большую роль в организации стабильного канала играют антенны. Если с диапазонами длин волн ничего поделать нельзя - заданы априорно, с антеннами возможно проводить эксперименты.

Антенны, использованные Поповым, всенаправленные. Мощность сигнала равномерно по всем сторонам света. Быстро инженеры обнаружили указанный факт, стали искать пути исправления недостатка.

Решений найдено было много. В простейшем случае излучатель помещается в фокусной точке гиперболической тарелки. Получается антенна спутникового телевидения. Эффект подобен оптическому: лучи, под прямым углом падающие на раскрыв урезанного гиперболоида, собираются фокусной точкой. Тарелка называется рефлектором - с латинского — отражателем. Передающие, приемные антенны, помещенные в фокус, работают эффективнее, нежели всенаправленная антенна Wi-Fi.

Диаграмма направленности, коэффициент усиления

Человек, далекий от инженерных расчетов, спрашивает: лучи собираются в фокусе, усиливая многократно мощность приходящего сигнала, при чем здесь передатчики? Свойства антенны на прием, передачу идентичны. Характеризуются диаграммой направленности. Кривая, круглая либо построенная в прямоугольной системе координат, показывает, сколько мощности излучается в заданном направлении.

Антенны Попова имели диаграмму, близкую формой круговым. Иначе действует направленная Wi-Fi-антенна: впереди образуется длинный пик. Высота настолько огромна, выражать приходится децибелами - относительными единицами, иначе придется нарисовать тонкую иголку посередине, ровные нулевые горизонтали по бокам. Ненаглядно.

Последний термин, с которым осталось ознакомиться, - коэффициент усиления антенны. Отношение пиковой мощности основного направления к мощности, излучаемой в аналогичных условиях всенаправленной антенной. Параметр исчисляется сотнями единиц, выражается децибелами (20 дБ).

Легко понять, почему направленная антенна Wi-Fi столь эффективна - усиливает сигнал многократно. Самодельные модели, рассмотренные ниже, лишены столь грандиозных показателей, даваемые 6 дБ выигрыш приносят больший, нежели 2 дБ стандартной антенны, идущей комплектом с роутером.

Простейшие варианты самодельных антенн Wi-Fi

Способ 1

Мастер-класс SLTV устами ведущей-блондинки поведал о двух известных способах сделать антенну роутера направленной. Вперемешку высказана главная идея - штырь, торчащий из небольшой коробочки, снабжен рефлектором. О помещении излучателя в фокус говорить не приходится, нулевого эффекта не предвидится.

Простейший способ - снабдить антенну лазерным диском блестящей стороной наружу. Механика проста: алюминиевый слой печатного, записываемого изделия отлично отражает любые длины волн, в разумных пределах.

Диаграмма направленности штыря резко изменится - напротив, перпендикулярно диску, появится ярко выраженный максимум. Придется расположить шпиль горизонтально, вершиной к потребителям, либо большая часть энергии уходит ввысь. Блондинка, мило улыбнувшись, сказала: помимо указанного метода имеется более продвинутый сделать направленную антенну своими руками.

Способ 2

Понадобится пустая, высушенная банка из-под пива, другая аналогичная. Донышко отрезается, горлышко отделяется периметром, оставить нужно узкий перешеек шириной пару сантиметров.

Боковина рассекается прямо вдоль, диаметрально противоположно перешейку. Стенки разравниваются. Теперь через отверстие яйцевидной формы, откуда сорвана открывалка, рефлектор надевается на антенну.

Скругленная стенка напоминает параболоидную тарелку с урезанными краями. Достоинство решения: можно вращать отражатель по кругу, корректируя нужное направление.

Коэффициент усиления придется регулировать умелыми руками, чутко подбирая положение рефлектора. Теперь антенна Wi-Fi направленная.

Альтернативные способы

Помимо шпиля роутера схожие действия допускается производить с маломощным модемом Wi-Fi (флэшка). Понадобится удлинитель USB. Укрепясь полученными знаниями (см. первые два способа), изготовим рефлектор, плюс защитный кожух из:

• коробки для лазерных дисков с одной болванкой на дне;
• плоского металлического сита со складными краями и небольшой пластиковой банки;
• большого проволочного сита в форме полусферы/усеченного гиперболоида;
• самодельной плетеной из тонкого кабеля конструкции с каркасом из металлического прута.

Модем-флэшка помещается по возможности ближе фокусу, шнур через прорезь в центре рефлектора уходит на персональный компьютер.

Прием, несомненно, улучшится, когда имеется Wi-Fi антенна, своими руками доведенная. Несомненным преимуществом конструкции назовем возможность произвольной ориентации главного луча диаграммы направленности. Обычно имеется один удаленный источник/приемник сигнала, туда следует развернуть модем с рефлектором.

Лирическое отступление

Пивные банки используются в помощь конструкторам спектра СВЧ. Напоминают волноводы, изнутри покрытые алюминием. Неудивительно, часто радиолюбители пытаются приспособить жесть нуждам ловли вещания.

Указанный случай типичен. Детские магазины СССР заполнили… салазками. Шло чередом, пока местные инженеры не сообразили: лежащие на полках изделия являются параболическими антеннами, отбракованные военной приемкой предметы клерки отдали продавцам. К концу дня салазки выкупили.

Отступление преследует единственной целью показать: Wi-Fi антенна легко изготавливается из подручных материалов. Прямоугольный волновод невозможно изготовить, круглый сделан пивным заводом.

Антенна-пивная банка

Чтобы сделать банку достойным рефлектором диапазона 2,4 ГГц, потрудитесь аккуратно срезать донышко. Излучателем станет четвертьволновый вибратор, сформированный куском тонкой (1,5 мм) проволоки длиной порядка 5 см. 1,5 см будут утоплены n-коннектором, 30 мм должно выступать над внутренней стенкой.

Отверстие под разъем прорезается в нижней части боковой стенки на расстоянии от дна, определяемом диаметром банки. Для 90 мм отступ составит 51 мм, для 80 - 70 мм. Придется подбирать расстояние опытным путем, испортив немало отличных пивных банок.

Дальнейшие действия очень просты - вибратор укрепляется перпендикулярно внутренней стенке, выступая на 30 мм. Диаграмма направленности шириной 30 градусов. Важное значение имеет поляризация: две банки с излучателями, направленными перпендикулярно друг другу, работать сообща откажутся.

Кстати, проволочный штырь длиной 30 мм - всенаправленная антенна Wi-Fi, своими руками изготовленная из подручного материала, предназначенная освоить частоту 2,4 ГГц. Подручные материалы — здорово! Остается дополнить штырек противовесами, играющими роль земли приемного устройства.

Модель откажется ловить частоты 900 МГц, 5 ГГц, кроме того - при выборе жестяной банки отдавайте предпочтение емкостям диаметром 7 — 10 см. Значения габаритов, выбивающиеся из промежутка, сильно понижают коэффициент усиления изделия.

Присоединить собранное устройство

В предыдущих случаях просто. Брались модем Wi-Fi, подсоединенная антенна, окружались рефлектором. Пивная банка с четвертьволновым вибратором несильно отличаются в плане стыковки: вскрыв флэшку-модем, внутри обнаружите контакты для присоединения жестянки. Имеются антенные слоты в роутерах, куда отлично впишется пивная продукция.

Естественно алюминиевое, медное изделие может заменить емкость горячительного напитка. Габариты подбираются схожими. Удачи в конструировании.

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.

Самодельная внешняя всенаправленная Wi-Fi антенна

Итак, нам нужна внешняя антенна для точки доступа 802.11b на которую будут ориентированны направленные антенны всех остальных пользователей беспрововодной сети (WLAN). Эта антенна должна будет принимать и передавать сигналы во все стороны, чтоб доступ к сети имелся с любого направления, т.е. должна иметь круговую диаграмму направленности. Иными словами, нам нужна внешняя всенаправленная антенна WiFi .

Конечно есть заводские решения на этот счёт но стоят они бешеных денег, например, вот эта антенна ANT24-1500 стоит 175 у.е. (Рис. 1)

а эта ANT24-0500 - 65 у.е. (Рис. 2)

Рис. 2

И вообще дурят нашего брата и не только в этой сфере, себестоимость этих изделий копейки! Поэтому мы сделаем антенну сами и работать она будет не хуже заводских так как законы радиотехники одни для всех и здесь всё будет упираться лишь в точность и качество изготовления.
Наша антенна WiFi будет представлять собой классическую штыревую антенну с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, называемую радиолюбителями Ground Plane пересчитанную на нужный нам диапазон 2.440 Мгц. Антенна представляет собой, штырь длинной в четверть длинны волны c противовесами той же длинны, расположенными под 135° относительно штыря.

Почему именно 135°? Потому что лишь при этих параметрах наша антенна будит иметь волновое сопротивление 50 ом и будит согласована с питающим её 50 омным кабелем. Вот как меняется волновое сопротивление при изменении этого угла.

При рассогласовании антенны с кабелем не вся подходящая к антенне энергия будит излучаться ей т.е здесь надо будет соблюсти точность изготовления. Длина штыря, для середины нашего диапазона 2,440 МГц, будит равна 27.95 мм (28 мм округлённое), длина противовесов будет равна 30.72 мм (31 мм округлённое).

Почему штырь короче противовесов? Здесь мы соблюдаем такое радиотехническое правило как коэффициент укорочения, так как длинна радиоволны в различных средах разная. Для нашей антенны при диаметре штыря 2.28 мм он будет равен 0.91. Размеры штыря и противовесов желательно выдержать точнее насколько это возможно от этого также зависит волновое сопротивление антенны. Стараться надо в плоть до долей миллиметра, так как на этих частотах антенна очень маленькая и даже пара миллиметров несоответствия размерам сильно нарушает соответствие длины штыря четверти длины волны. Количество противовесов желательно сделать не менее 12 ти а ещё лучше вырезать конус из медной фольги.

Практическое исполнение

Всенаправленная антенна WiFi выполняется путём освобождения центральной жилы питающего кабеля от оплётки с учётом нужной длинны штыря.

Противовесы изготовлены из скрученной и отведенной на нужный угол оплётки того же кабеля. Срезаем верхний покров кабеля по уровню 31 мм, отводим оплётку и укорачиваем штырь до 28 мм. Залуживаем паяльником кончик штыря чтоб проводки центральной жилы не разошлись и снимаем изоляцию с центральной жилы, так как если её оставить, нужно будет пересчитать коэффициент укорочения с учётом её влияния. Всё это необходимо герметично закрыть в пластмассовую коробочку так чтоб не проникал даже свежий воздух.

А вот как это делают умельцы за бугром:

Рис. 8

Во-первых, только на разъеме здесь теряется около 2 дб у нас же его просто нет, во-вторых, не учтён коэффициент укорочения, в-третьих, форма самого коннектора искажает форму теоретически правильной антенны этого типа.

Выбор кабеля.

Так как радиочастотный выход всех точек доступа обычно имеет сопротивление 50 Ом то особого выбора у нас нет - кабель должен быть волновым сопротивлением 50 ом. Ну конечно же нам идеально подошел бы кабель типа Н-1000 фирмы Belden с затуханием 0.22 дб/метр, но таких денег у нас нет. Поэтому можно выбрать более дешёвый и доступный РК-50-7-11 с затуханием на наших частотах примерно 0.6 дб. Естественно, он должен быть без стыков и повреждений, желательно новый.

Соединяем кабель с точкой доступа дешево и сердито.

Обычно все соединения в этом деле делаются с помощью специальных разъемов.

Рис. 12

Но мы не используем это по известным причинам. Вместо этого берём плоскогубцы и без капли сожаления ломаем штатную комнатную антенну WiFi от точки доступа примерно в 2-х сантиметрах от изгибающегося колена антенны.

Осторожно, внутри идёт тонкий кабелёк, он нам ещё пригодится. Вытаскиваете его вместе с реальной антенной расположенной внутри этого корпуса.

Вот она какая. Кстати, она описана на рис. 4, только чтоб снизить сопротивление её до 50 Ом, они укоротили её до 26 мм сделав тем самым её менее эффективной чем четверть волновая антенна.

Отпаиваем кабелёк у основания штыря антенны, вытаскиваем его из трубки и режем в этом месте. Затем освобождаем примерно сантиметр центральной жилы от оплётки, распушив её и отогнув назад. Далее освобождаем примерно 4 мм центральной жилы от изоляции и залуживаем паяльником этот конец. Теперь берём большой кабель, срезаем где-то сантиметр наружной оболочки, отводим назад оплётку и придаём внутренней изоляции вид конуса. Затем иголкой пытаемся проделать отверстие между проводками жилы глубиной 4 мм, желательно ближе к центру жилы.

В это отверстие мы и воткнём жилу маленького кабелька.

А затем маленькой капелькой олова с канифолью пайнём обе жилы. Место спайки заливаем расплавленным материалом изоляции центральной жилы от какого-нибудь ненужного кусочка такого же кабеля. Далее соединяем оплётки обоих кабелей со всех сторон равномерно и спаиваем так чтоб не было щелей, можно добавить для этого ещё медных волосков и олова или применить медную фольгу. Затем заматываем всё это изолентой и получаем вот это.

При всей топорности и неаккуратности изделия, которое я смастерил всё работает на расстоянии 90 м с уровнем сигнала 61% на полной скорости 11 мбит/с.

Если учесть, что длина моего кабеля около 8-ми метров и у товарища на том конце метров 12 такого же кабеля с такими же соединениями, питающего простую не доведенную до ума баночную антенну (кому интересно - вот статейка по баночной Wi-Fi антенне), то я считаю это очень даже неплохо.

По истечении года я приобрёл смарт nokia n95 с поддержкой wi-fi и смог произвести новые замеры.
Итак, точка доступа таже с мощностью 15dBm, т.е. 31.6 милливат, wi-fi модуль nokia n95 имеет мощность 100 милливатт, но это не важно, так как дальность связи определит самое маломощное устройство в системе, т.е. на том растоянии где ТД услышит нокию, нокия уже не услышит ТД из-за меньшей её мощности. Антенны WiFi в обоих случаях ненаправленные: на ТД всё тоже, что описано выше, а на нокии её встроенная антенна. По показаниям gps я определял растояния с точностью до пары метров. Отойдя на расстояние 1100 метров связь всё ещё была устойчивой. C HTTP сервера всё качалось без срывов выход в интернет шёл нормально, хотя и скорость была уже минимальной 1 мегабит сек. На растоянии 1200 метров связь уже сильно рвалась работать было невозможно. При ипользовании более мощных ТД, таких как DWL-2100AP возможно будет связь на большее расстояние.
Была прямая видимость и без всяких направленных антенн. Хотя у меня есть подозрение, что в нокии антенна имеет некоторую направленность, хотя и не ярко выраженную - она немного лучше ловит в положении вертикальном левой стороной к источнику сигнала. Конечно же связь будет хорошей не в любом месте где включил телефон обычно на бугорках связь лучше в низинках может пропадать.

Приобретите USB-адаптер беспроводной сети "донгл". Благодаря этому устройству размером с палец руки, компьютер получает возможность подключения к Wi-Fi сетям. Он вам нужен даже тогда, если в вашем компьютере уже есть встроенный адаптер беспроводной сети.

• Для наилучшей совместимости покупайте Wi-Fi адаптер, который также работает со стандартами 802.11b и 802.11g.
• Чтобы узнать стоимость, посетите Google Commerce или Pricewatch . Простые адаптеры, которые достаточно эффективны на близком расстоянии, обойдутся примерно в 15-20 долларов.
• Форма имеет значение. Для оптимальной экономии выбирайте небольшой адаптер пальцеобразной формы. Большие адаптеры формы "расплющенной мыши" (50 - 60 долларов) в основном более чувствительные и мощные. Несмотря на то, что их установка может быть затруднена, они лучше работают в более сложных условиях.

Покупаем пассивный USB удлинитель. Вам нужен кабель Tип A (папа) - Tип A (мама). Приобрести его можно в магазине единой цены, местном компьютерном магазине или онлайн. С его помощью вы подключите USB Wi-Fi адаптер к USB порту компьютера.

• Антенна является направленной, поэтому вам нужно разместить ее таким образом, чтобы она была направлена на беспроводную точку доступа. Убедитесь, что кабель достаточно длинный (максимальная длина 5 м) для размещения антенны в требуемом месте.
• Если это необходимо, можно соединить несколько кабелей-удлинителей.
• Активные USB удлинители (~$10 долларов) позволяют использовать кабель длиной более 5 м, благодаря чему антенну можно установить еще выше для получения наилучшего результата.

Подключение антенны. Подключите один конец USB удлинителя (папа) в ваш компьютер, а в сетевых параметрах настройте его как Wi-Fi адаптер.

Я покажу, как собрать очень мощную антенну для приема вай-фая, способную принять сигнал на расстоянии многих километров, но при этом легкую и простую в сборке. Скрестив две популярные антенны, волновой канал и pouch антенну у меня родилась идея создать вай-фай пушку.

Изготовить эту антенну можно из любого листа металла. Я взял медную фольгу толщиной 0.3 миллиметра, потому что ее легко резать ножницами.
Детали нашой антенны будут крепиться на шпильке, нам нужно вырезать 7 дисков с дыркой посередине.

Для этого нужно разместить, пробить или просверлить семь отверстий, и только потом циркулировать окружность. Если сделать наоборот, то сверло может уйти в сторону, а для нас важно, чтоб отверстие было ровно посередине.

Bыцарапываем окружность согласно размерам указанным на схеме и вырезаем наши диски.

Рисунок 1.

Делать нужно как можно точнее, отклонение всего на миллиметр и работать будет не так. Толщина металла и диаметр шпильки почти не влияют на работу нашего бластера и могут быть любыми. Получаются такие вот круги (См. Рис.1) и после того как все детали вырезаны нам остается их накрутить на шпильку, соблюдая размер зазоров между ними.

Этот облучатель собирается легко, как конструктор. Устанавливаем вторую пластину нашего
бластера на расстоянии как указано на нашей схеме — 30 миллиметров, подкручивая гаечки подбираем точно наши 30 милиметров.

На последних двух дисках нужно сделать отверстие для провода. Наш бластер готов. Теперь остается его подключить к нашему устройству. В начале это будет USB модем, потом мы подключим к смартфону и напоследок — к роутеру, чтобы раздать интернет через нашу WI-FI пушку.

Для подключения к вай-фай свистку нужно аккуратно разобрать антену, так чтобы не повредить провод. Залуживаем места пайки и припаиваем провод к крайнему большому диску, а центральную жилу к следующему за ним. Крепим нашу пушку на кронштейн чтобы было удобно прицелиться на роутер жертвы.

Пушка ловит сеть даже на расстоянии в 500 метров. Материалы для Wi-Fi пушки не дорогие и доступны каждому.