Wi-Fi антена з банки зроблена самостійно.
26.11.2016
Зміст
- 1 WiFi антена своїми руками
- 2 Застосування антени
- 3 Конструкція антени
- 4 Банку
- 4.1 RF з'єднувач N-типу
- 4.2 Кабель і роз'єми
- 5 Інструменти
- 6 Теорії антен
- 7 Розташування елементів
- 8 Схематична робота антени
- 9 Удосконалюємо дизайн
- 10 Підключення антени до обладнання
- 11 Розраховуємо антену
- 12 Залежність довжин хвиль і частот від діаметра
- 13 Збірка антени
Що таке WiFi антена з високим коефіцієнтом посилення? Як посилити сигнал WiFi? Такі прийоми, як вибір центральної позиції WiFi роутера, установки ретранслятора, допомагають, так чи інакше, але одна ідея залишається особливо життєздатною - заміна звичайної антени на антену з високим коефіцієнтом посилення.
Не треба нав'язувати цю ідею як щось нове, та й вигадувати колесо, давайте в місці спробуємо розібратися як працює WiFi антена своїми руками з банки. А що це таке WiFi антена з високим коефіцієнтом посилення? Коли ми говоримо про радіо антенах і вживаємо слово «посилення» то маємо на увазі спрямоване посилення антени. Направлене посилення антени, це здатність антени передавати посилений сигнал WiFi (прийом/передача) в заданому напрямку.
Суть справи в тому, що спрямовані WiFi антени, як правило, мають велику дальність дії і кращий прийом, так як вони випромінюють більшу частину енергії в одному напрямку - прагнуть передати і прийняти сигнал в одному напрямку і тому для бездоганної роботи, а також і при установці, все спрямовані антени потрібно обов'язково добре вирівнювати.
Випромінювання звичайної антени в порівнянні з спрямованої антеною
на малюнку вище показаний відсоток випромінювання звичайної антени в порівнянні з направленою антеною (припустимо, що антени розташовані в центрі діаграми).Звичайна WiFi антена випромінює радіохвилі порівну на всіх напрямках, тоді як WiFi антена спрямованої дії працює в заданому напрямку, передбаченим дизайном самої антени. Але практично, ніяка WiFi антена не зможе випромінювати ідеально в одному напрямку, так само як і вo всіх напрямках.
WiFi антена своїми руками
Назва CANTENNA походить від словосполучення «CAN + ANTENNA» (банку + антена). CANTENNA це відкритий циліндричний хвилевід (хвилевід це порожниста металева трубка використовувана для передачі високочастотних радіохвиль), який сконструйований з доступних матеріалів - консервної банки або металевої трубки.Розмір (діаметр і довжина) багатьох жерстяних банок підтримує хвильове поширення на частотах близько 2 ГГц.
CANTENNA
Завдяки простому дизайну, легкої збірки і роботою на частоті максимально наближеною до 2.4 GHz (частота WiFi мереж) практика виготовлення антени з бляшаної банки своїми руками набула широкого поширення. CANTENNA це спрямована Wi-Fi антена виготовлена своїми руками, яка буде корисна на коротких або середніх дистанціях, хоча в деяких випадках вдавалося домогтися збільшення межі досяжності бездротового з'єднання до 6-7км.
Застосування антени
CANTENNA широко застосовується для ведення Wi-Fi wardriving і системними адміністраторами для виконання тестів і оцінки захищеності мереж Wi-Fi
При використанні спрямованих антен вдається уникнути або зменшити перешкоди від інших мереж, а також підвищити WiFi безпеку за рахунок того, що сигнал антени проходить сфокусованим пучком у вузькому напрямку. Крім того, CANTENNA широко застосовується для ведення WiFiwardriving і системними адміністраторами для виконання тестів і оцінки захищеності мереж WiFi.
В основному, CANTENNA використовується для посилення і пошуку WiFi сигналу, за умов наявності прямої видимості. За допомогою антени виготовленої з банки Ви зможете легко створити WiFi мережу з сусідами проживають в будинку навпроти і вільно обмінюватися файлами, грати в ігри або ж спільно користуватися інтернетом. Ви зможете легко підключиться до WiFi мереж загального користування в вашому районі.
CАNТЕNNА це дуже простий і недорогий варіант WiFi антени в порівнянні з комерційними WiFi ретрансляторами, але так само гарний, а деякі стверджують, що навіть і краще.Завдяки всім цим перевагам CANTENNA набула широкого поширення по всьому світу.
Конструкція антени
Конструкція антени відносно нескладна і спочатку дешева. Дизайн і процес виготовлення настільки простий, що CANTENNA може бути виготовлена своїми руками практично з підручних матеріалів - банок або труби відповідного діаметру.
При бажанні Ви зможете легко модифікувати CANTENNA і перетворити її в FUNNEL ANTENNA (Антена Воронка).
Для виготовлення антени Вам не буде потрібно яких-небудь спеціальних інструментів чи навичок. Необхідні деталі і загальний підхід до побудови описані далі.
Банку
Намагайтеся не використовувати банки з ребристими стінками, так як вони можуть викликати внутрішні відображення і розсіювання радіохвиль . Не використовуйте банку з під PRINGLES - вона занадто вузька і в ній мало металу. У нашому практичному прикладі, хорошим варіантом послужить банку з під рослинного масла.
Намагайтеся не використовувати банки з ребристими стінками
Це банку з гладкими стінками і має 83мм в діаметрі і 210 мм по довжині, що відмінно підходить для наших цілей! Якщо ваша банку має хорошу пластикову кришку - не викидайте її. Кришка може стане в нагоді, якщо ми будемо використовуємо нашу антену на вулиці, але за однієї умови, що пластик добре пропускає радіо хвилі.
RF з'єднувач N-типу
RF (радіочастотний) з'єднувач N-типу з фіксуючою гайкою (діаметр 12-16 мм) і відрізок мідного або латунного дроту довжиною 40 мм і діаметром 2 мм - наш майбутній активний елемент.
Кабель та роз'єми
Також нам буде потрібно кабель довжиною 0.5-2м відповідний гнізда WiFi карти або WiFi адаптера на одному кінці і N-типу (чоловік) на другом, для підключення з антеною.
MMCX - тип роз'єму для підключення WiFi карти
MMCX - тип роз'єму для підключення WiFi карти
RP-SMA - тип роз'єму для USB адаптера
RP-SMA - тип роз'єму для USB адаптера
Інструменти
Стандартний набір інструментів:
- Консервний ніж
- Лінійка
- Плоскогубці
- Напилок
- Паяльник
- Дриль з набором свердел для металу
- Лещата
- Розвідний ключ
- Молоток
Теорії антен
Бляшані банки різних діаметрів, довжини і матеріалів представлені в широкому асортименті на просторах нашої країни.Очевидно, що банки c різними розмірами покажуть нам різні хвильові характеристики і створять різну силу спрямованого посилення. Оптимальні довжину і діаметр для певної частоти можна вирахувати використовуючи математично функції які ми розглянемо нижче.
Оптимальні довжину і діаметр для певної частоти можна вирахувати, використовуючи математично функції
RF (радіочастотні) з'єднувачі можна купити в магазині радіотоварів або на ринку.N-Тип роз'єми найпопулярніші на частоті WiFi (2.4GHz) з ними теж не повинно виникнути ніяких проблем - зверніться в будь-який онлайн магазин радіотоварів за довідкою. Активний елемент це частина антени яка фактично випромінює хвилі. На тих частотах, що ми будемо використовувати нашу антену, ідеальна товщина дроту повинна бути близько 2mm в діаметрі (допустимо невеликі відступи від розміру). Для складання активного елементу можна використовувати відрізок звичайного мідного дроту від високовольтного трифазного кабелю.Відрізок кабелю (RP-SMA кабель) для нашої антени вам продадуть в магазині радіотоварів або на ринку. У відповідності з основними законами про теорію антен, вирахувано, що довжина активного елементу для роботи в частоті 2.4GHz повинна бути приблизно 30mm, а довжина хвилі для 2.4GHz дорівнює 124 мм.
розташування елементів
Малюнок нижче дає досить гарне пояснення розмірів ідеальної банки і внутрішнього розташування активного елементу. Зрозуміло, що ми створюємо WiFi антену не для супутникового зв'язку і невеликі відступи від ідеальних розмірів не зроблять значного дії.Однак, довжина та розташування активного елементу це критичні фактори які можуть безпосередньо вплинути на працездатність антени.
Розташування елементів
Схематична робота антени
При правильному розміщенні активного елементу, відбита хвиля накладається на хвилю яка природно випромінюється від активного елемента в сторону відкритого кінця банки, тим самим поєднуючи випромінюється силу в одному напрямку.Якби активний елемент не був би встановлений на відстані від дна банки рівному 1/4 довжині радіохвилі, то не було б підсилює інтерференції і коефіцієнт посилення був би дуже слабкий. І якби довжина банки була б менше, ніж довжина рівна 3/4 радіохвилі, то радіохвиля не була б точно спрямована до моменту виходу з хвилеводу тобто банки.
Схематична робота антени
На малюнку нижче показано, чому розміщення активного елементу було настільки критичним.Основна мета з якою банку «надіта» на активний елемент це направити радіохвилі в одному напрямку. На малюнку показано як активний елемент випромінює радіохвилі і як вони розходяться. Хвилі спочатку випроменені з боку закритого кінця банки відображаються, «ударившись» про дно.
Правильне розміщення активного елементу є критичним
Удосконалюємо дизайн
Іноді, воронка може бути «надіта» на відкритому кінці Cantenna для отримання додаткової посилення.Модифікація дає нам інший тип антени, але дуже схоже на Cantenna - відомий як «циліндричні ріг» або просто «Воронка Антена». Воронка не сприяє посилення під час передачі, але збільшує чутливість антени під час прийому. Це досягається шляхом збору випромінювання з більшою площею.
Воронка не сприяє посилення під час передачі, але збільшує чутливість антени під час прийому.
Підключення антени до обладнання
Якщо ви використовуєте WiFi модем із зовнішньою антеною і хотіли б використовувати Cantenna, це не буде проблемою.Просто від'єднайте «рідну» антену і використовуючи відповідної довжини кабель підключіть Cantenna на іншому кінці. Ви можете підключиться роутера (маршрутизатора) таким же чином.
Розраховуємо антену
Розраховуємо антену
- D - внутрішній діаметр банки
- Lo - довжина хвилі в відкритому повітрі, дорівнює 0.122 метра
- Lc - нижня межа загасання, МГц
- Lu - верхня межа загасання, МГц
- Lg - довжина хвилі в хвилеводі (в нашому випадку - в банку)
Lc = 1.706D
Lu = 1.306D
Lg = 1/(sqr_rt {(1/Lo) 2 - (1/Lc) 2})
Для використання з адаптерами стандарту 802.11b ідеальні наступні параметри:
- Нижня межа загасання повинна бути менше 2400 МГц
- Верхня межа загасання повинна бути більше 2480 МГц
Залежність довжин хвиль і частот від діаметра
D, мм
Нижня межа загасання, МГц
Верхня межа загасання, МГц
Lg
1/4 Lg
3/4 Lg
1/4 Lo
732407.2363144.522752.281188. 07564.21130.716742374.7063102.028534.688133.672401.01630.716752343.0433060.668440.231110.057330.17330.716762312.2143020.396384.70896.177288.53130.716772282.1852981.17347.27686.819260.45730.716782252.9262942.95319.95879.989239.96830.716792224.4082905.697298.95574.738224.21630.716802196.6032869.376282.20470.551211.65330.716812169.4852833.952268.47167.117201.35330.716822143.0272799.391256.97264.243192.72930.716832117.2082765. 664247.17861.794185.38330.716842092.0032732.739238.71959.679179.03930.716852067.3912700.589231.32957.832173.49730.716862043.3522669.187224.8156.202168.60730.716872019.8652638.507219.0154.752164.25830.716881996.9122608.524213.81353.453160.3630.716891974.4752579.214209.12652.281156.84530.716901952.5362550.556204.87651.219153.65730.716911931.082522.528201.00250. 25150.75130.716921910.092495.11197.45649.364148.09230.716931889.5512468.28194.19648.549145.64730.716941869.4492442.022191.18847.797143.39130.716951849.7712416.317188.40547.101141.30430.716961830.5022391.147185.82146.455139.36530.716971811.6312366.496183.41545.853137.56130.716981793.1452342.348181.16945.292135.87730.716991775.0332318.688179.06844.767134.30130.716Збірка антени
- RF з'єднувач N-типу з затяжний гайкою (менше отворів свердлити доведеться);
- 40mm мідного або латунного дроту 2 мм діаметром;
- консервна банка з під рослинного масла 83 мм в діаметрі і 210 мм довжиною.
Збірка антени
Збірка антени
Посилення даної Wi-Fi антени виготовленої своїми руками буде знаходиться в межах 10-14 dBi і променевим покриттям рівні 60 градусів.Якщо нам буде потрібно використовувати антену на вулиці - доведеться виготовити водонепроникний контейнер. Нам підійде трубa з PVC - цілком вкладемо антену в трубу з PVC та загерметізіруем за допомогою кришок і PVC клею. Необхідно пам'ятати про отвір для RF з'єднувача N-типу.
Збірка антени
.