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.
Антенна для WIFI роутера – радиотехническое устройство, предназначенное для приема и передачи сигналов беспроводного WIFI интернета. WIFI антенны подключаются к передатчику или приемнику (ноутбук, ПК и т.п.) с помощью антенных кабелей и WIFI адаптеров (усилителей).
WIFI антенны излучают сигнал во всех направлениях. Но в реальных условиях эффективность передачи сигнала в разных направлениях неодинакова. Свойства направленности антенны характеризует диаграмма направленности. Самая простая диаграмма направленности у всенаправленной WIFI антенны, которая излучает одинаковую энергию во всех направлениях. Для WIFI антенн различают круговую, секторную и узконаправленную диаграммы направленности (ДНА). Диаграммы направленности изображаются в виде двух сечений – вертикального и горизонтального.
WIFI антенны бывают направленные и всенаправленные, внутренние и внешние. Важными параметрами WIFI антенн являются коэффициент направленного действия (КНД), коэффициент усиления (КУ), входное сопротивление и рабочая полоса частот. WIFI антенны работают в диапазоне 2,4 ГГц.
Штатная антенна для роутера d link практически всегда имеет КУ 2dBi.
Если требуется покрытие беспроводной связью большой площади (площадка перед офисом или двор), то необходим роутер с внешней антенной. Она сконструирована в крепком водонепроницаемом корпусе, способна выдерживать непогоду, ветер, температурные перепады. Крепятся такие антенны на мачтах или кронштейнах.
Внутренние антенны WI-FI отличаются компактностью. Они крайне удобны для работы в пределах помещения.
Всенаправленная антенна (Omni-directional)
Всенаправленная антенна чаще всего используется в оборудовании для беспроводных сетей. Для такой антенны характерно равномерное покрытие территории во всём радиусе действия. В основном, всенаправленная антенна представляет собой штырь, который устанавливается вертикально. При этом сигнал распространяется в плоскости, перпендикулярной его оси. Такие антенны, в сравнении с направленными, обладают заметно меньшим коэффициентом усиления.
Коэффициент усиления антенны – 8 дБ, длина – 520 мм, диаметр – 19 мм. Антенна удобно располагается на мачте, на крыше дома либо автомобиля. Мощности антенны хватает для работы на скорости 1 Мбит в радиусе до 1800 метров, а 54 Мбит – до 600 метров.
Направленная антенна (Directional antenna)
Такая антенна хорошо подходит для сети по типу точка-точка. Для компьютера, который должен соединяться с точкой доступа либо с другим компьютером лучше использовать направленную антенну. Такой антенной можно “пробить” даже непробиваемые стены.
Примером такой антенны является антенна WAN-2118 типа Yagi. Коэффициент усиления такой антенны составляет 18 дБ.
Антенна обеспечивает приём на скорости 1 Мбит/с – до 5 Км, 54 Мбит/с – до 1.5 Км.
Самодельная антенна для роутера
Существует много вариантов самостоятельного изготовления Wi-Fi антенн. Изготовленная антенна для роутера своими руками не будет уступать по характеристикам купленной модели. Для примера возьмем изготовление « антенны-насадки» . К такой антенне ВЧ–излучение подводится без применения кабеля. Антенна закрепляется на штатной штыревой антенне Wi-Fi роутера.
Сначала определим параметры антенны. Для Wi-Fi используется несколько каналов (частот). Первый канал работает на 2412 МГц, второй – 2417 МГц, третий – 2422 МГц и т.д. Каждый канал смещен относительного предыдущего на 5 МГц. Поэтому, зная частоту работы роутера можно произвести расчёт размеров антенны. Для примера, возьмем шестой канал – 2437 МГц. и будем для нее выполнять расчёт.
Расчет параметров антенн можно произвести в программе mmana-gal, а скачать её можно по это ссылке: http://depositfiles.com/ru/files/2zjnh48lu
В этой программе можно моделировать практически любую антенну, и встроена большая библиотека готовых антенн.
Основное излучение концентрируется по направлению волнового канала. Для изготовления антенны необходимо полметра провода сечением 1,5 кв.мм, кусок гофрированного упаковочного материала и колпачок от ручки (его диаметр должен быть немного больше диаметра Wi-Fi антенны роутера).
Необходимо отрезать полосу картона 150х20 мм (несущая часть антенны). Соответственно размерам на рисунке ниже, из провода нужно нарезать вибраторы антенны и собрать всю конструкцию.
После этого нужно надеть собранную «насадку» на штатную антенну Wi-Fi роутера и сориентировать её в необходимом направлении.
WIFI всепогодная точка доступа своими руками
Изготовление.
Прежде всего, нужно изготовить рефлектор - это металлический лист 450x350 мм (задняя часть антенны). Он служит для отражения и передачи wifi волн на вибраторы и по совместительству выполняет роль корпуса самой антенны.
Для этого берём достаточно толстый лист железа. Например, корпус от старой стиральной машины или противень для выпечки, вполне справятся с этой задачей. Вырезаем "болгаркой" нужный размер и очищаем от ржавчины. см. фото 1 справа
Отложим
пока в сторону заготовку рефлектора и займёмся изготовлением вибраторов, которые будут располагаться на одностороннем стеклотекстолите 1,5мм. Для этого надо приобрести виниловой трафарет вибраторов с монтажной пленкой на самоклеящейся основе. Такие вещи делаются в мастерских плоттерной резки по предоставленному чертежу.
Скачать чертёж Delta Ds 2400-21. Копируем на usb флешку. На фирме плоттерной резки объясните менеджеру, какие должны быть реальные размеры деталей чертежа!
Перед наклейкой трафарета, удалите мелкие царапинки и отполируйте медную поверхность стеклотекстолита с помощью нулёвки и пасты ГОИ. Обезжирьте растворителем (ацетон), поверхность! Осторожно переведите трафарет на медную поверхность стеклотекстолита. Приступим к травлению монтажной платы антенны.
Налейте
горячей воды в подходящею по размеру ёмкость, добавьте медный купорос и пищевую соль в соотношении 1:3, хорошенько перемешайте и опустите медью вниз стеклотекстолит. Что бы плата не утонула, предварительно с помощью двухстороннего скотча наклейте пенопласт на противоположную сторону. Дождитесь полного растворения лишней меди. см. фото 2 слева.
Когда процесс закончится, промойте стеклотекстолит чистой водой снимите винил с вибраторов и дорожек. Сделайте отверстие для контакта разъёма N-235 TGT и залудите. Для защиты от внешней среды и от окисления, покройте сторону антенны с вибраторами - изоляционным лаком!
Приложите стеклотекстолит на рефлектор, сделайте отметку и просверлите отверстие для разъёма n-type. Так же сделайте отверстия
для комплекта наружного крепления wifi антенны, см. фото 3 справа
.
Далее нам нужно соединить рефлектор и плату стеклотекстолита вместе. Зазор между рефлектором и вибраторами должен быть 9мм.!
Вот как мы поступим - приклеим кусочки напольного ламината 6 мм к рефлектору ТОНКИМ слоем клея. Перед этим, равномерно разместим их на стеклотекстолите с помощью двухстороннего скотча, см. фото 4 слева
.
Ламинат 6 мм + стеклотекстолит 1,5 мм + клей 1,5 мм = зазор 9 мм.
Теперь устанавливаем на своё место и туго затягиваем N-235 TGT разъём. После высыхания клея, отлепляем (держащийся на двухстороннем скотче) стеклотекстолит от рефлектора. Закрываем ламинат и разъём малярным скотчем, и окрашиваем рефлектор с обеих сторон, краской по металлу для наружного применения. Рефлектор почти готов, присоединяем конструкцию наружного крепления антенны.
Далее наносим тонкий слой клея "момент" на ламинат и соединяем уже рефлектор со стеклотекстолитом. Вставив в отверстие контакт n-type разъёма, припаиваем его кончик к медной дорожке вибраторов. См. фото 5 справа
.
В данном примере, защитная крышка для антенны не предусматривается. Вместо этого используется гибридный клей-герметик «Soudal Fix All Crystal» и наносится по периметру между рефлектором и стеклотекстолитом, См. фото 6 слева
. Затем фронтальная часть wi-fi антенны покрывается тремя слоями белой, акриловой краской. Предварительно проверьте краску, не будет ли она экранировать Вашу антенну. Покрасьте кусок плотной бумаги и когда краска полностью высохнет, закройте фронтальную сторону wi-fi антенны. Если сигнал не меняется, смело используйте эту краску. См. фото 7 справа
.
Проверим сие изделие в деле.
Вот результаты тестирования Wi-Fi антенны сделанной своими руками:
Для того чтобы подключить антенну, нам понадобится внешний USB wifi адаптер. В этом примере используется «alfa awus036h 1000mw - Тайвань».
Сначала подключим адаптер, без антенны и посмотрим, что он нам покажет, и вообще будит ли работать? Как оказалось, alfa нашёл три точки. Будем ориентироваться на подключённую точку -66 dBm. На протяжении получаса сигнал почти не менялся, и это без какой ли бо антенны. См. фото 8 слева
.
Теперь, не меняя место расположения, проверим нашу самодельную вай фай антенну, направив её в сторону роутера. Как видите результат резко отличается в лучшую сторону. См. фото 9 справа
. Сигнал подключённой точки улучшился с -66 dBm до -45 dBm. Обнаружились ещё три точки.
66-45=21.
Получается, коэффициент усиления антенны - 21 Дб.
Так сложилось, что на работе мы остались без Интернета, это и послужило стимулом для изготовления антенны. Основным критерием было достигнуть результата при минимальных затратах. Таким образом, в ход пошло всё то, что было под рукой. А под рукой было: два Wi-Fi модема TP-Link, не кривые руки, желание и цель. Расстояние между потенциальными точками доступа составило около 700 метров в пределах прямой видимости. Стандартный Wi-Fi модем способен преодолеть только до ста метров. Для увеличения коэффициента усиления, необходимо сфокусировать узконаправленный сигнал. Для этих целей идеально подходит спиральная антенна Джона Крауса (John Kraus) для частот в диапазоне от 2 до 5 ГГц. В беспроводных сетях, с использованием стандарта IEEE 802.11b, также известного как Wi-Fi, используется частота 2.43 ГГц.
Спиральная антенна может быть описана как пружина с количеством витков N с отражателем. Окружность (C) витка составляет приблизительно длину волны (l), а дистанция (d) между витками составляет приблизительно 0.25C. Размер отражателя (R) составляет C или l и может иметь форму круга или квадрата. Конструкция излучающего элемента вызывает круговую поляризацию (КП), которая может быть как право-, так и левосторонней (П и Л соответственно), в зависимости от того, как намотана спираль. Для того, чтобы передать максимум энергии, обе антенны должны иметь одинаковую направленность поляризации, то есть намотаны в одну сторону.
Для этих целей идеально подходит обычная сантехническая пластиковая труба с внешним диаметром 40 мм с учетом намотанного медного провода с изоляцией в 1 мм – это 42 мм (диаметр витка). Но мы собирали антенну из того, что под рукой, а под рукой имелись винипластовые стержни с наружным диаметром 35 мм. При этом диаметр витка выходит 37 мм, что так же не плохо.
Расчеты
Для пластиковой трубы с диаметром 40 мм
Окружность витка:
Размер отражателя (R) 42 не менее C или l – 14 см.
Для винипластового круглого стержня с диаметром 35 мм
Окружность витка:
Для 2.5 км 12 витков достаточно (N=12).
Длина трубы будет около 40 см (3.24 l).
Размер отражателя (R) не менее C или l – 14 см.
Необходимые материалы:
- для отражателя использовался фольгированный гетинакс, но так же можно использовать любую медную или алюминиевую пластину любой толщины. Но не очень тонкую, т.к. отражатель является основной несущей базой антенны;
- медный одножильный провод не тоньше 1 мм в диаметре (нами использовался провод сечением в 1.5 квадрата) в ПХВ изоляции длинной около 1.5 м;
- круглый сердечник из винипласта диаметром 35 мм и длиной 40 см;
- полоска медной фольги для изготовления волнового генератора в виде треугольника. Размер малого катета 17 мм, длина гипотенузы 71 мм. Толщина не фиксированная, главное условие, что бы ее можно было обогнуть вокруг сердечника;
- для подключения коаксиального кабеля я использовал коннектор от старой сетевой 10 Мбит/с карты;
- крепления произвольные.
Процесс сборки
Для начала возьмем винипластовый сердечник. Нанесем на него разметку. Расстояние между метками, согласно нашим расчетам, должно быть 29 мм. Это расстояние между витками. Для выравнивания провода, я обычно использую один не хитрый способ. Зажав один конец провода в тиски, с силой натягиваем в струну за другой конец. Для того чтобы ровно уложить провод, я просверлил отверстие на крайней метке. Диаметр отверстия равен диаметру провода с изоляцией, что позволит зафиксировать конец провода, вставив его в отверстие. После чего плотно наматываем провод на сердечник. Плавно растягиваем спираль и фиксируем с помощью клея витки на метках. В итоге должно получиться 12 витков с расстоянием в 29 мм. При использовании трубы в качестве сердечника, появляется проблема с креплением отражателя.
Возникает необходимость использовать дополнительные детали. В нашем случае сердечник из винипласта. Он легко крепится к отражателю с помощью обычного шурупа - самореза, длина которого около 50 мм. Я использовал шуруп со шляпкой под ключ, чтобы облегчить закручивание. Для крепления отражателя делаем разметку под отверстие по центру пластины. Центр находим за счет пересечения диагоналей. Диаметр отверстия зависит от диаметра крепежного шурупа. Также отмеряем от центра расстояние равное радиусу сердечника. Здесь сверлим отверстие под коннектор. При отсутствии коннектора, коаксиальный кабель можно припаять напрямую. Экранирующий контакт припаиваем к пластине отражателя, а центральную жилу к волновому генератору. Роль волнового генератора будет у нас выполнять треугольная пластинка из медной фольги. К тонкому углу генератора припаиваем кончик нашей спирали. Гипотенуза треугольника из медной фольги должна быть продолжением спирали.
Так как антенна будет установлена на открытом воздухе, рекомендуется залить места паек силиконом, а на сердечник надеть термоусадку с диаметром 50 мм.
Монтаж и настройка
Мною было изготовлено две одинаковые антенны. Одна была установлена на крышу дома, где иметься Интернет. Вторая антенна установлена на крыше служебного здания. Для достижения максимального эффекта обе антенны должны быть направлены друг на друга и находиться в прямой видимости. В качестве точек доступа использовались Wi-Fi модемы TP-LINK. На обоих ТД установлен MOD Point to Point с указанием MAC-адреса другого модема. Эта настройка установлена из соображений безопасности, дабы отсечь не санкционированные подключения к нашей сети (халявщиков с ноутбуками и смартфонами).
Если не боитесь мародеров, то рекомендую ставить Wi-Fi модем возле антенны. Можно закрепить его на тыльной стороне отражателя. Естественно, поместив его в герметичную упаковку. Связь модема с компьютером осуществить по кабелю витой пары (Ethernet). Максимально укоротив коаксиальный кабель, Вы уменьшите затухание сигнала. К сожалению, в службе безопасности нашей организации, многих зовут Александр Родионович Бородач:-)
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.
