Эта статья подробно рассказывает о постройке biquad антенны. Biquad антенна легко изготавливается, и обеспечивает надежное усиление 11дБ, с довольно широкой шириной диаграммы направленности.
У Тревора Маршала есть интернет страница с информацией об использовании biquad в качестве облучателя к спутниковой антенне Primestar, с очень хорошими результатами. Я решил попытаться использовать biquad в качестве облучателя 24дБ параболической антенны.
Отметьте, что фотографии на интернет странице Тревора Маршала ясно не показывают постройку biquad — особенно способ, которым вибратор подсоединён к кабелю. Многие люди (включая меня) построили biquads неправильно, основываясь на его фотографиях, и пришли к выводу что его характеристики очень плохие.
Используйте фотографии моей biquad антенны показанные ниже, и обратитесь к вебсайтам, перечисленным в справочной секции в конце этой страницы для получения дополнительной информации о правильной постройке biquad.
Используемые материалы
Я использовал следующие материалы:
- 123ммx123мм кусок фольгированного текстолита
- 50-миллиметровая медная трубка диаметром 1/2″
- короткий отрезок CNT-400 или L MR-400 коаксиального кабеля (~300mm)
- 250 мм 2.5mm2 медный провод (диаметром приблизительно 1.5 мм)
- N коннектор
Отметьте, что Вы не обязаны использовать текстолит для отражателя. Вы можете использовать любой электропроводный материал отражающий радиоволны (то есть, любую металлическую пластину).
Я также услышал о людях, использующих CD-ROM в качестве отражателя, поскольку фольга на диске отражает радиоволны.
Отражатель
Отрежте из фольгированного текстолита пластину размером 123×123 мм.
Отрежте от медной трубки кусок длиной 50мм и отполируйте его (включая внутреннюю часть, чтобы гарантировать хорошую связь с кабелем).
Просверлите отверстие в текстолите так, чтобы получившаяся трубка плотно сидела в отверстии. Я нашел, что удобнее всего это сделать буром, предварительно просверлив отверстие.
Вставьте медную трубку в отверстие вырезом к медной стороне текстолита. Медная труба должна высовываться из отверстия на 16 мм.
Припаяйте медную трубку к текстолиту, чтобы получить хорошее электрическое соединение.
Для пайки трубки необходима достаточно большая мощность паяльника. Я нашел, что для этой цели хорошо подходит маленькая газовая гарелка.
Изготовление вибратора
Вибратор сделан из отрезка медного провода, согнутого в виде двух квадратов.
Отметьте, что длины каждой из «сторон» должна быть выполнены с максимальной точностью, насколько это возможно (длинна измеряетя от центра медного провода к центру медного провода).
Я использовал медную проволоку из куска электрического кабеля сечением 2.5mm 2 . Этот кабель имеет диаметр около 1.6 мм это немного больше чем 1.2 мм, которые рекомендует Тревор Маршал. На характеристики антенны это не должно оказать особого влияния.
Удалите изоляцию, отрежте отрезок длинной 244мм и хорошо выправите его
Отмерьте середину провода, и сделайте исгиб на 90 градусов. Радиус изгиба должен быть минимальный
Отмерьте середину каждой половины, и сделайте еще два исгиба на 90 градусов, так чтобы получилась фигура показанная на фотографии ниже.
Еще раз отмерьте середину каждой секции, и сделайте еще один исгиб на 90 градусов так чтобы получилась фигура показанная на фотографии ниже.
Ещё один изгиб
Сделайте то же самое другой стороне, чтобы привести антенну к форме biquad.
Проверьте чтобы каждая сторона имела размер 30,5 мм и была ровной. Возможно Вам придётся немного укоротить проволоку
Сборка
Теперь вибратор должен быть присоединен к отражателю. Отметьте, что только два «конца» медного провода быть присоединены к медной трубке — центр медного провода не должен коснуться медной трубки (Для этого и нужен вырез в медной трубке).
Проволочный вибратор должен быть на расстоянии ~15 мм от отражателя. Тестирую антенну, изменяя интервал между вибратором и отражателем я получил результат, что расстояние ~15 мм обеспечивает самый низкий SWR (результаты испытаний доступны здесь).
Зачистите коаксиальный кабель на 30мм.
Распустите внешнюю оплёту, зачистите центральный проводник и обрежте его так, чтобы он выходил наружу на 4мм
Вставьте кабель в медную трубку, так, чтобы центральная жила провода была на одном уровне с концом трубки, и припаяйте к нему центр вибратора. Проследите чтобы центр вибратора не касался медной трубки.
Для того чтобы кабель прочно держался в трубке её необходимо обжать с помощью кабельного кримпера.
Теперь осталось только установить на другой конец кабеля коннектор.
При желании для повышения механической прочности Вы можете добавить распорки по концам вибратора. Как их выполнить можно посмотреть на странице про антенну.
Если бы Вы собираетесь установить biquad антенну снаружи, я рекомендовал бы, чтобы Вы поместили её в защищённый от непогоды корпус чтобы предотвратить коррозию и попадание воды в кабель.
Многие люди для этой цели успешно используют пищевые контейнеры для микроволновок.
Тестирование
Провёл первое тестирование biquad антенны в качестве облучателя 24дБ параболической антенны. Результаты меня вполне удовлетворили.
Мне также удалось получить связь на расстоянии 10 км используя только biquad соединённый с 30мВт RoamAbout Wi-Fi картой.
Некоторое, более детальное тестирование с многократными антеннами, включая biquad, показанный выше, указывает, что biquad имеет усиление 11-12дБ.
Друг имеет доступ к некоторому испытательному оборудованию антенны, и выполнил некоторые тесты на biquad, показанные на этой странице.
Диаграмма направленности biquad показанная ниже, показывает ширину луча ~50 градусов.
Варианты
Много людей предлагают, что расстояние между вибратором и отражателем должно быть 1/4 длины волны (то есть, 30.5 мм) вместо 15 мм. Однако, результаты испытаний указывают, что SWR biquad минимален, когда расстояние между вибратором и отражателем 15-17mm. Увеличение интервала к 30.5 мм увеличивает SWR, таким образом уменьшая эффективность biquad.
Если нужна большая эффективность антенны то, можно использовать антенну, которая такая-же простая в изготовлении.
Использование
Используя biquad, чтобы установить связь с другим беспроводным устройством, Вы должны гарантировать, что поляризация biquad та же самая как у антенны с которой Вы соединяетесь. Примечание, устанавливая связь с помощью двух biquads антенн Вы гарантируете, что они ориентируются в одной и той же поляризации.
Неправильная поляризация антенны приведёт к потере качества сигнала.
вертикально поляризованный
горизонтально поляризованный
Поляризация изменяется вращением всей biquad антенны на 90 градусов.
Ширина диаграммы направленности антенны получается в диапазоне 40-50 градусов. Это позволяет использовать антенну biquad для вардайвинга позволяя Вам принимать сигнал не направляя антенну на источник сигнала.
Последняя версия оригинала доступна на http://martybugs.net/wireless/biquad/
Сегодня мы хотим тебе предложить конструкцию простой, недорогой и надежной антенны, которую можно собрать практически из подножного хлама!
Частоты работы Wi-Fi и WiMAX абсолютно идентичны и равняются 2.4-2.7 ГГц. Отличие кроется в кодировке сигнала и мощности передатчика, но для нашей антенны это совершенно неважно. Чтобы изготовить антенну, нам требуется знать длину волны. По формуле из курса физики ее довольно просто рассчитать. Достаточно разделить скорость света в вакууме на частоту волны. Не будем утруждать тебя долгими вычислениями. Скажем лишь, что ее длина составляет приблизительно 124 мм при 2.4 ГГц (начало рабочей частоты) и 111 мм в конце диапазона на частоте 2.7 ГГц. Чтобы создать антенну, работающую одинаково на всем диапазоне частот, мы сделаем сторону квадрата равной 30.5 мм, что составляет четвертьволновой диапазон.
Немного теории
Антенна состоит как бы из двух частей: рефлектора и резонатора. Резонатор - это сам двойной квадрат со стороной в четверть длины волны, а рефлектор - это металлическая часть, к которой все крепится. Естественно, что среди радиолюбителей этот простой и доступный вариант антенны используется уже не первый год, а сама эта система придумана очень давно. Данная антенна способна дать усиление от +6 до +10 дБ. Некоторые источники также сообщают, что если ее использовать вместе с параболическим зеркалом (обычной спутниковой тарелкой), то можно добиться усиления до +20 Дб. Для WiMAX это означает халявный Интернет на даче.
Изготовление
Начнем с резонатора. Для него тебе потребуется медная проволока диаметром 1.5-3 мм. Ее ты можешь достать где угодно, ибо в наше время это совсем не дефицит. Кроме нее тебе могут пригодиться молоток, пассатижи, паяльник, припой, линейка, канифоль или паяльный флюс, желательно ЛТИ-120, и руки, растущие из нужных мест. Надеемся, ты достаточно хорошо усвоил школьный курс геометрии и знаешь, как должен выглядеть квадрат. Сначала мы берем кусок проволоки длиной 244 мм и размечаем его через каждые 30.5 мм. Затем ты должен взять плоскогубцы и изгибать проволоку под углом в 90 градусов на каждой засечке. Следи, чтобы отклонения в разные стороны были минимальны и проволока не перегибалась никуда в другую сторону. Для простоты смотри чертеж.
Как только у тебя получился один квадрат, сделай второй, максимально на него похожий, с другого конца. Угол между сторонами квадратов должен составлять 90 градусов. У тебя должен получиться замкнутый контур. Концы проволоки можно спаять вместе. Далее откладываем в стону резонатор и принимаемся за рефлектор. Его можно изготовить вообще из чего угодно: из стенки корпуса от компа, старой завалявшейся железки, автомобильного номера…
Однако мы рекомендуем использовать для этого плату из фольгированного текстолита. Во-первых, там используется медь, сопротивление которой ниже, чем у железа, а во-вторых, текстолит способен выдерживать практически любые погодные условия, что позволяет вывешивать антенну прямо на улице. Для данной антенны желательно использовать одностороннюю плату 120х100 мм, однако, как показывает практика, 100х100 мм тоже вполне подходит. Тут нам понадобится еще и дрель. Также тебе потребуется высокочастотный разъем N типа в сборе. Ты должен измерить диаметр выбранного тобой разъема и просверлить по центру платы дырку для его вывода. Разъем вставляется с пустой стороны, а его выход - с фольгированой. После просверли еще дырочки маленьким сверлом по креплениям разъема и привинти его к плате. Подобные винтики несложно найти в любом хозяйственном магазине. К внутренней части разъема и к самой плате мы припаиваем по два куска той же проволоки так, чтобы расстояние от рефлектора до конца любой из них составляло 2.5 см. Далее ты должен взять резонатор и припаять его к этим ножкам. Постарайся сделать так, чтобы рефлектор и резонатор были параллельны друг другу. Изготовление антенны закончено, и мы приступаем к подключению и настройке
Подключение и настройка
Само собой, тебе потребуется как-то подключить готовый девайс к модему. Учти, все, что ты делаешь с гарантийным оборудованием, ты делаешь на свой страх и риск! Редакция не несет за это никакой ответственности.
Для начала сними верхнюю крышку модема. Делать это надо аккуратно, желательно тонкой отверткой или скальпелем. Начиная с одного конца, около разъема USB, затем, медленно поддевая крышечку, продвигайся дальше, пока она не откроется с одной стороны.Потом повтори ту же процедуру, но с другого конца. Сняв крышку, ты увидишь два маленьких разъема, заклеенных защитной бумажкой. Сними и ее! Если положить модем портом USB вниз, то нам нужен левый разъем. К правому даже не прикасайся! Теперь у тебя два пути: или покупать фирменный пикдейл (переходник), или сделать свой. Мы выбрали второй вариант, взяв антенный переходник от маленького горелого ТВ-тюнера и немного его модифицировав удалением внутреннего пластикового кольца. Но если у тебя подобной вещи нет, то лучше купи фирменный.. После тебе нужно подключить его к проводу. Провод следует использовать RG-6U, как наиболее подходящий по волновому сопротивлению. Чем меньше будет длина самого провода, тем меньше будут потери сигнала. В данном случае мы надели на один из концов провода обычный телевизионный штекер, идеально подходящий к нашему самодельному пикдейлу. На второй была водружена прикручиваемая часть высокочастотного разъема для подключения к антенне. После этого все соединяем вместе. У фирменного пикдейла есть специальное крепление к модему, мы же использовали скрепку и две канцелярские резинки. Несмотря на то, что выглядит конструкция достаточно хлипкой, она держится у нас в редакции вот уже четыре месяца.
Далее следует подвесить антенну на улице. Мы использовали мачту от активной телевизионной антенны и ее крепление. После этого надо подвести кабель к модему и собрать все воедино. Далее мы вылезаем на карниз (будь осторожен, не свались вниз!) и настраиваем антенну на точку доступа. Делается это просто: ты крутишь антенну потихонечку во все стороны и следишь за уровнем сигнала. Найдя точку, где сигнал будет максимальным, ты закрепляешь антенну как можно сильнее и забываешь про ее существование. Нам удалось добиться сигнала в 15 дБ там, где модем без антенны ловил 3-4, иногда 5 дБ. Практика показала, что у радиолюбителей такая антенна добивала на 2.5км.
Результаты
Нам удалось достичь хорошего сигнала в месте, где по карте WiMAX провайдера приема быть не должно вообще. Методом проб и ошибок нами была сделана антенна, по своим характеристикам не уступающая фирменным, имеющимся в продаже. К тому же она очень универсальна и подходит как для Wi-Fi, так и для WiMAX. Разница только в типе подключаемого оборудования. За время тестирования были и сбои, и неполадки, однако не по вине антенны. Единственной проблемой была ворона, которая чуть не скинула всю конструкцию с 12-го этажа. Сигнал получился стабильным, и скорость соединения возросла в разы. Единственной бедой было то, что мы лишились гарантии на модем. Хотя она, скорее всего, и не понадобится.
Успехов тебе, радиолюбитель!
Антенна биквадрат (BiQuad) версия№2
Это моя измененная конструкция антенны. А изготовил антенну я полностью из алюминия. Так как он не паяется, я крепил все на болты. Антенна полностью соответствует размерам. На практике я её не применял, но посоветовавшись с радиолюбителями и с теми, кто изготовлял такие антенны, сказали, что должно работать!
Широко известная и очень популярная wifi антенна Biquad или зигзаг Харченко, а также антенна Trevor Marshall`а обладает отличными характеристиками и простотой в сборке. Существует много модификаций такой антенны wifi, но я предлагаю остановиться на обычном биквадрате как отличное соотношение работа+материалы/усиление.
Чтобы приступить к изготовлению антенны, нам надо подготовить материалы:
Из текстолита вырезаем рефлектор, размером 110 х 110мм и по центру просверливаем отверстие равное внешнему диаметру медной трубки. Трубку следует подбирать так, чтобы имеющийся кабель плотно входил в нее с равномерно уложенной внешней оплеткой и длинной 5см.
Залудим отверстие и подготавливаем трубку, в зависимости от диаметра проволоки + 0,5мм стачиваем половину радиуса верхней части.
Вставляем трубку в текстолит так, что верхняя часть трубки была на расстоянии 16мм над отражателем. Я думаю не надо говорить о том, что все делается аккуратно и как можно точнее. Теперь согнем из провода вторую часть антенны. Подготовим провод длиной 244мм и сделаем насечки через каждые 30,5мм. Теперь осталось согнуть провод по рисункам ниже.
Осталось соединить две части wifi антенны. Припаиваем свободные концы провода к самой верхней точке трубки, а в разрезе остается целая часть к которой и припаивается центральная жила кабеля RG-6U.
Вставляем кабель и припаиваем.
Biquad в собранном виде.
Можно обойтись и без трубки, применив специальный коннектор N типа, это дело каждого.
В заключении скажу, что эта антенна отличная замена «банки». Усиление этой антенны в районе 6-8dbi. Из-за малых габаритов ее можно использовать в качестве облучателя параболического зеркала, что даст минимум 19 дБ усиления.
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.
И конечно же о главном, о размерах рамки: у кого есть принтер, могут скачать документ, который надлежит отпечатать и точно по отпечатанному можно будет согнуть рамку: http://raffi.uddu.de/wlan/6erquad/6erQuad.doc
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.
Чтобы избежать лишних вопросов: антенны никак не согласованы, каждая подключена к отдельному аппарату.
Увидел в инете вот это, для облегчения гибки рамок, может кого-нибудь заинтересует:
З.Ы.Я бы сделал по-другому, намного проще.
Как увеличить дальность приёма:
Выбор WLAN-аппарата.
При выборе обратите внимание на то, чтобы выходная мощность (Рвых.) была как можно ближе к разрешённой, т.е. = 20 dB (в России может быть другой, я не узнавал). Можно купить аппарат с выходом 14 dB, но его можно будет применить для не очень большого удаления.
Следующим решающим фактором является чувствительность. У лучших современых аппаратов она находится на уровне прим. -97dB. Чем выше чувствительность, тем лучше аппарат сможет принимать слабые сигналы.
Как влияют эти величины на дальность связи:
Один аппарат с Рвых = 20 dB сможет обеспечить в два раза большую дальность приёма по сравнению с аппаратом, у которого Рвых = 14dB, т.е. разница в 6 dB даёт двойной выигрыш. Если к этому прибавить, что аппарат с чувствительностью -97dB, позволяет получить выигрыш в 4 раза по сравнению с аппаратом, у которого чувствительность равна -76 dB, то общий выигрыш будет 8-ми кратным.
Для того, чтобы увеличить дальность связи в 2 раза, нужно в 4 раза поднять выходную мощность, т.е. на 6 dB, а в 4 раза - на 12 dB и т.д.
Как удержать выходную мощность на уровне 20 dB.
Например: у вас есть аппарат с выходной мощностью 12 dB, который подключен к антенне 5-ти метровым кабелем (потери в кабеле составят, например, 4 dB), коэффициент усиления антенны - 10 dB. Считаем: 12 dB - 4 dB + 10 dB = 18 dB. Т.е. в данном случае антенну можно поменять на другую, с усилением 12 dB.
Дальность связи.
Если не мешают внешние факторы, то небольшими направленными антеннами можно достичь дальности в 2 км (или немного больше) в зоне прямой видимости. Если взять спутниковую тарелку, в которой вместо LNB установить WLAN-антенну, можно установить связь на расстоянии 20 и более километров. Это расстояние в любом случае можно увеличить, применив антенный усилитель для приёмника, который установить будет сложно т.к. один и тот же кабель используется при приёме и передаче. Существуют, конечно, качественные интеллигентные усилители, которые определяют, когда WLAN-аппарат передаёт сигнал и автоматически переключают на время прохожднние выходного сигнала в режим "передача", но эти "интеллигенты" стоят прилично. Более дешёвой альтернативой этому будет поставить две антенны - одну на приём, с антенным усилителем, а другую - на передачу. Даже с покупкой необходимых деталей это должно быть дешевле.
Интересное решение - параболу скомбинировали с Bi-Quad`ом на основе CD-шпинделя.
P.S. Сам я WLAN не использую, и не только потому, что 128-Bit-WEP-key расколдовывается за 1 минуту, а просто пока не надо. Поэтому не могу разделить радости постройки антенны.
Источник - http://www.vallstedt-networks.de/
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:
- Для увеличения зоны покрытия точки доступа беспроводной сети. В таком случае обычно ненаправленная (всенаправленная) штатная антенна заменяется на так же ненаправленную, но более эффективную.
- 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.
- 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.
| Номер канала | Частота, МГц | Длина волны, мм |
| 1 | 2412 | 124,3 |
| 2 | 2417 | 124,0 |
| 3 | 2422 | 123,8 |
| 4 | 2427 | 123,5 |
| 5 | 2432 | 123,3 |
| 6 | 2437 | 123,0 |
| 7 | 2442 | 122,8 |
| 8 | 2447 | 122,5 |
| 9 | 2452 | 122,3 |
| 10 | 2457 | 122,0 |
| 11 | 2462 | 121,8 |
| 12 | 2467 | 121,5 |
| 13 | 2472 | 121,3 |
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.