Изготовление wifi антенны волновой канал своими руками. Направленная антенна Wi-Fi своими руками

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.

Установить медную трубку с помощью пайки.

Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.

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.

A,дБи	30	20	18	16	15	14	13	12	10	9	6	5	3	2	1
A1/A0	1000	100	≈64	≈40	≈32	≈25	≈20	≈16	10	≈8	≈4	≈3.2	≈2	≈1.6	≈1.26

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.

Инструкция по изготовлению антенны "двойной" Bi-Quad (двойная восьмерка) W-LAN - антенны на 2,4 Ghz для wi-fi.

"Двойная восьмёрка" - это продолжение Bi-Quad, усиление которой на 2 dB выше, т.е. составляет примерно 12 dB. При постройке обратите внимание на то, что медные провода в местах пересечения не соприкасаются. После постройки "двойную восьмёрку" желательно покрыть лаком, чтобы избежать окисления/коррозии. О том, как важно выдержать расстояние в 15 мм между отражателем и медным проводом, свидетельствуют две приведённые ниже фотографии :

Для того, чтобы не возникали вопросы (в первом посте были) рассмотрим постройку антенны с круговой диаграммой, в данном случае что-то около 270°.

Сначала из медной пластины (или другой жести/материала) нужно согнуть трубу диаметром 70 мм и высотой прим. 100 мм. Затем согнуть из медного провода прямой 6-ти элементный Quad и с помощью, например, бутылки придать ему соответствующую, изогнутую форму. Повторюсь для читающих не очень внимательно: расстояние от медного провода до рефлектора по кругу должно быть 15 мм! Важно, чтобы перекрещивающиеся провода не касались друг друга!

Конечно, это не единственно правильный вариант постройки такой антенны. Антенну с круговой диаграммой можно сделать и крупнее,

В этом случае потери сигнала в антенном кабеле будут сведены к минимуму.

В идеале это должно выглядеть немного по-другому, примерно так:

но это не так важно, главное - вы сможете по печати повторить размеры. Для изгибающих "двойную восьмёрку" - крайние квадраты не используются . У кого нет принтера, тот для изготовления рамки пользуется следующим рисунком: приведены размеры для провода диаметром 2,5 мм

"Тройная восьмёрка" - очередное продолжение "двойной восьмёрки", козффицент усиления "тройной восьмёрки" может составить 14 dB или немного больше. Так выглядит окрашенная "тройная восьмёрка", в общем, не плохо:

Для начинающих! Обратите внимание, что стойки, поддерживающте антенну на расстоянии 15 мм от отражателя, должны быть сделаны из диэлектрического материала!

Рассмотренные выше "двойную восьмёрку" и антенну с круговой диаграммой можно смонтировать вместе, в один корпус:

С другого.

Антенна закрыта. Для изготовления защитного корпуса использовался отрезок пластмассовой трубы диаметром 125 мм, которые используют в сантехнике, крышка сделана из 2-х сантиметровой пластмассы. Крепёжная верхняя гайка - из пластмассы. Покрасить можно в любой цвет.

Сейчас в радиолюбительской практике очень распространены антенны для усиления 3G, 4G, Wi-Fi сигнала типа «Биквадрат».

Такая антенна имеет направленное действие, что может быть не всегда достоинством, но и даже недостатком. Пример такой: вам нужно усилить сигнал вашего роутера, чтобы можно было ловить его в любой части вашего дома. Если вы будете использовать направленную антенну, то сигнал, скорей всего, будет хорошо доступен только в поле действия этой антенны. Наверняка это будет только одна комната, куда она будет направлена. Такую антенну хорошо использовать только для дальней связи, при условии, если вы знаете куда её направить.
Для усиления своего WI-FI сигнала во всех направлениях подойдет антенна, которую покажу вам я. Она по своим характеристикам направленности близка к штыревой антенне, за исключением большей чувствительности.
По строению это фактически тот же биквадрат, только дважды направленный в противоположные стороны. Плюс ко всему эта антенна в разы проще классического биквадрата, так как не имеет ни стойки, ни рефлектора.

Как рассчитать антенну?

Только пожалуйста не пугайтесь, математика пятый класс. Нам нужно рассчитать только одно плечо, так как антенна квадратная. Но для начала нужно узнать под какую частоту мы будем делать антенну. Лично я в примере буду делать под WI-FI. Известно, что частота WI-FI равна примерно 2,4 ГГц или 2400 МГц (так же есть ещё более современный Wi-Fi – 5500 МГц). Если будете делать под 3G – 2100 МГц, а 4G (YOTA)- 2600 МГц.
Берем скорость распространения радиоволн (300,000 км/с) и делим на нужную частоту (2400 МГц) в килогерцах.
300.000/2.400.000 = 0,125 м
Это мы получили длину волны. Теперь поделим на четыре и получим длину плеча квадрата.
0.125/4 примерно получиться 0,0315 м. Переведем в миллиметры для удобства и получим 31,5 мм.

Изготовление простой антенны для Wi-Fi своими руками

Брем толстую проволоку толщиной 2-3 мм. И шаблон, вырезанный из кусочка алюминия. Можно конечно обойтись без него, но с ним попроще.

Гнем две петли из одной проволоки и две из другой. Разрыв должен быть между квадратами.

Затем, малярным скотчем временно фиксирую квадраты крест-накрест, чтобы было проще спаивать. И запаиваю середину сверху, чтобы конструкция приобрела жесткость.

Теперь нужно взять толстый кусок кабеля с разъемом (можно взять от той же штыревой антенны).

Вставить внутрь антенны и припаять. Средний провод к верху, а нижние плечи квадратов - к общему.

Антенна готова. Для завершения можно залить паянное соединение горячим клеем и покрасить.

Испытания антенны

Сравним силу сигнала со штыревой антенной, которая шла изначально с роутером.

Штыревая антенна:

Теперь в сравнении. Первая штыревая, а затем наш всенаправленный биквадрат.

Видно, что наша антенна принимает и усиливает сигнал на 30% лучше. Вот вам и результат работы.
Хороший уровень сигнала - это залог высокой скорости интернета, а значит залог стабильной работы. 30 процентов это очень высокий показатель, учитывая то что кардинально ничего менять не пришлось.
Делайте свою простую антенну для 3G, 4G или Wi-Fi и больше не мучайтесь с нестабильным и слабым сигналом.

WiFi антенна — отличное решение для каждого, кто пробовал организовать у себя дома или на работе беспроводную раздачу интернета, но сталкивался с такой проблемой, что сигнала роутера не хватает, чтобы без проблем пользоваться им в какой-нибудь отдаленной комнате. Однако в этом виноват вовсе не ваш роутер, а антенна — встроенная или внешняя, которая входила в комплектацию. Одно из наиболее действенных решений усиления беспроводного сигнала — направленная внешняя антенна wifi. Они бывают нескольких типов и видов, которые используются в зависимости от ваших потребностей. И как раз в этом многообразии мы сейчас и будем разбираться.

Прежде всего надо отметить, что пассивная антенна для wifi роутера, то есть которая не имеет своего собственного питания от электросети, не усиливает сигнал, а лишь направляет его спектр для более уверенного приема. Мощность этого «усиления», которую еще называют коэффициентом направленного действия, измеряют в децибеллах (dBi). Небольшими внешними антеннами уже снабжаются многие модели маршрутизаторов и адаптеров, однако их мощность не превышает 3-5 dBi, что не позволит значительно улучшить дальность действия беспроводного сигнала.

Поэтому для этого используют внешние wifi антенны. У них есть два типа разделения — для наружного или внутреннего использования, а также всенаправленные и узконаправленные.

Наружное и внутреннее использование антенны

Наружные антенны — это те, которые предназначены для работы на улице. Они защищены от воздействия осадков и солнечного света и специальные крепления для установки на стене здания. Они понадобятся, если вы хотите создать уверенную зону приема во дворе или для связи между соседними домами.
Внутренние антенны — для использования в помещении. Например, если ваш роутер установлен в отдаленном или закрытом место, то такую антенну можно соединить кабелем с антенным разъемом роутера и вывести в центр комнаты.

Направленная wifi антенна

Это самый используемый тип. Антенна, направляющая wifi сигнал в определенную сторону, например, из дома на приусадебный участок, или на балкон соседнего дома, если речь идет о внешней направленной беспроводной антенне. Дальность их действия может составлять от одного до нескольких км. Главное, чтобы источник приема находился в прямой видимости.

Внутренние направленные wifi антенны для роутера будут полезны, если он, например, висит на стене. Чтобы излучение не шло стену, можно подключить ее к роутеру и направить в сторону вашего рабочего стола, на котором стоит ноутбук. Или наоборот, направить антенну в перегородку, чтобы сигнал более уверенно через нее проходил, обеспечивая стабильную связь в соседней комнате. Очень удачная конструкция такой антенны — панельный прямоугольник, излучающий радиосигнал в одном направлении.

Обратите внимание, что подключение ее к маршрутизатору происходит не по USB, а вместо прикрепленной антенны, которой комплектовался роутер. Соответственно, если она была несъемная, то поставить вместо нее другую не получится.

Есть также компактные модели, которые подойдут как для комнатного использования, так и для крепления снаружи.

Всенаправленная wifi антенна отличается тем, что равномерно распределяет сигнал вокруг себя. Недостаток в том, что сигнал может искажаться излучениями других электронных приборов, находящихся в квартире, или внешними радиоволнами, если она установлена на улице. Выглядят такие антенны в виде вертикального штыря. Внешние могут устанавливаться на крыше дома или на вертикальном шесте, вкопанном в землю. Внутренние — на столе или полке, по возможности ближе к предполагаемому центру зоны желаемого приема.

Внешняя wifi антенна для роутера точно так же крепится на место штатной к тому же самому разъему.

Еще один интересный тип внутренних всенаправленных wifi антенн — для крепления на потолке. Они внешне напоминают светильник. Ее особенность в том, что прямо под антенной располагается мертвая зона и вешать ее нужно именно в том месте, где сигнал не нужен, а уверенный прием начнется только на небольшом от нее расстоянии.

Установка WiFi антенны

При монтаже любого типа антенн, необходимо учитывать, откуда идет источник сигнала. В условиях современной городской застройки он может очень сильно терять в эффективности как из-за плотности домов, так и из-за материалов, из которых они сделаны. Привожу таблицы, из которой можно приблизительно понять, насколько ухудшает работу точки доступа тот или иной материал. Самым главным параметром здесь будет «Эффективное расстояние» (ЭР). Рассчитывать его надо следующим образом. Например, в характеристиках роутера указано, что он работает на 400 метров. подразумевается, что при прямой видимости. Вас же от него отделяет межкомнатная стенка, у которой ЭР равно 15%. Рассчитываем: 400 м умножаем на 15% и получаем 60 метров. То есть через стену 15-20 см роутер будет «стрелять» всего на 60 метров. При этом, если присоединить к нему антенну в 15-20 децибел, то эта потеря нейтрализуется.

Самодельная wifi антенна своими руками

Сделать вайфай антенну направленного действия можно и своими руками. Посмотрите ролик о том, как сделать самодельную конструкцию из обычной пивной банки.

Не могу сказать точно, это правда или ложь — думаю, доля разума есть. По аналогии с этим народным примером, сделать антенну направленного действия можно также из всенаправленной. Для этого достаточно прикрепить за ней отражающий экран, например, из того же листа фольги. Ниже привожу несколько занятных вариантов как сделать антенну своими руками, которые можно взять на вооружение.

Вариант с консервной банкой в качестве отражателя

На сегодня все. О способах усиления сигнала 3G модема можете почитать в другой статье на блоге.

Это простоя в изготовлении и очень мощная как пушка Wi-Fi антенна. С помощью неё можно принимать и передавать Wi-Fi сигнал не то что на сотни метров, а на несколько километров!
Антенна-пушка напоминает вид космического бластера и так же как это фантастическое оружие имеет направленное и очень мощное действие.

Это направленная антенна. И именно это свойство дает большое расстояние приема из-за большой концентрации сигнала в одном направлении.

Схема-чертеж антенны

На чертеже представлены размеры между элементами антенны. Её резонансная частота настроена на середину частоты Wi-Fi 2,4 ГГц.

Для изготовления антенны понадобится

Длинная шпилька с гайками.
Металлический лист, я взял медный, так как он очень просто режется. Вообще можно взять и жесть от консервных банок.
. Но можно подключить уже к имеющемуся роутеру.

Изготовление мощной Wi-Fi антенны-пушки

Прежде чем приступить к изготовлению антенны, нужно знать, что любое отклонение от заданных размеров сильно ухудшит ее характеристики. Поэтому все нужно делать максимально точно.
Берем лист металла и примерно размечаем центры диаметров кругов. Затем сверлим центра. Для точности, место перед сверлением керним или проходимся тонким сверло, а затем толстым. В итоге диаметр отверстия должен быть чуть больше шпильки.

Затем берем циркуль и вычерчиваем кругляши на металле.

Вырезаем сначала квадрат.

Потом вырезаем аккуратно круг.

Получились круги для антенны.

Взял длинную шпильку. Обрезал лишнее по длине антенны, учитывая ширину гайки.

Вот и готовый комплект для сборки.

Собираем антенну. Все очень просто, как конструктор в детстве.

Для контроля размеров рекомендую использовать металлическую линейку, так как она более точная.

В последних двух дисках необходимо сделать отверстия для подключения кабеля.

Разъем с кабелем мы сделаем из старой антенны от роутера или адаптера.

Снимаем верхний кожух.

Срезаем изоляцию. Антенна отцепилась сама, потому что была запрессована.

Далее отпаиваем металлический колпак.

И разъем для подключения готов.

Лудим диски. Медь в этом плане отличная штука. Как-то я делал такую антенну из корпуса старого компьютера, так там приходилось лудить с кислотой.

Пропускаем через отверстие последнего круга кабель и припаиваем экранирующую обмотку к диску.

Теперь среднюю жилу пропускаем в отверстие второго диска и припаиваем.

Антенна почти готова. Я установлю ее на кронштейн от фотоаппарата. Будет такой домашний вариант.

К выходу разъема прикручиваем .

Можно примотать его изолентой или скотчем к кронштейну.

Я поставлю антенну на окошко и направлю на объекты, где может быть сигнал.

Ого, сколько сетей появилось. Хотя раньше я ловил сигнал только своего роутера. В нашем городе не много точек для доступа.

Результат поразительный.

Дополнения

Чтобы усилить эффект, я решил установить такую пушку на крышу. Но для этого мне необходимо припаять вместо разъема обычный экранированный кабель, который я использую для спутниковой тарелки.
С помощью такой мощной Wi-Fi пушки - антенны можно передать сигнал в гараж, на работу, в школу, на дачу. Все материалы доступны абсолютно каждому, а делается все очень просто.Более подробную инструкцию по сборке можно узнать посмотрев видео ниже. Так же там показаны более широкие испытания этой мощной Wi-Fi антенны.

PS: Если вы будете делать уличный вариант, то для изоляции и от коррозии всю антенну будет неплохо покрасить обычной краской по металлу.

Статьи по теме