Внешняя вай фай антенна своими руками. Видео: усиление Wi-Fi сигнала своими руками

С любезного разрешения Владимира (VBM), перепечатываем его описание конструкции панельной секторной антенны FA-20, которая при всей простоте зарекомендовала себя как высопроизводительная и надежная.

1. Введение

Оригинальное описание автора находится по адресу http://sterr.narod.ru/wifi/fa20.htm. Описание от Володи - http://vbm.lan23.ru/wifi/fa20.html. О этой конструкции можно найти очень много положительных отзывов в сети, но при этом отмечается, что очень большое значение имеет точность изготовления, в особенно это касается вибраторов и крепежных отверстий в рефлекторе. Также большое значение имеет соблюдение расстояния между рефлектором и вибраторами. Обязательно придерживаетесь указанных размеров, это позволит добиться максимальной эффективности антенны.

2. Конструкция

Антенна состоит из четырех конструктивных элементов: рефлектора (1), вибраторов двух типов (2, 3) и соединительной шины (4), которая служит для соединения вибраторов:

3. Материалы

Для сборки антенны нам понадобятся:

1. Односторонный фольгированный текстолит (для рефлектора)
2. Двусторонний фольгированный текстолит (для вибраторов)
3. Полоска латунной или медной фольги (для шины)
4. Алюминиевый уголок 25×25 мм
5. Заклепки
6. F-коннектор

4. Изготовление

Прежде всего нужно изготовить «корыто» рефлектора. Для этого вырезаем согласно чертежа прямоугольник из фольгированного текстолита 490×222 мм для дна, размечаем (кернить лучше всего со стороны фольги) и сверлим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки для вибраторов, залуживаем их. После этого изготавливаем бортики соответствующего размера из алюминиевого уголка 25×25 мм, и крепим их заклепками с обратной стороны рефлектора:

Заготовки


Для точной разметки лучше всего воспользоваться штангенциркулем


Прикрепляя уголки заклепками закрепите также и края уголков

После сборки «корыта» рефлектора его можно немного усилить, проклеив уголки с обратной стороны монтажным скотчем, а вертикальные швы склеив двухкомпонентным эпоксидным клеем:

Усиление конструкции

Володя придумал оригинальную технологию изготовления вибраторов из стеклотекстолита, фольгированного с двух сторон. Преимущество данного метода в том, что из одной заготовки получается два абсолютно одинаковых вибратора.

Сначала вырезается прямоугольная заготовка нужных размеров из текстолита:

Заготовка для изготовления вибраторов

1. Вырезаем ножницами по металлу прямоугольники 1
2. Расслаиваим стеклотекстолит, стараемся расслоить половинки одинаковой толщины
3. Делаем прорези по красным линиям прямоугольников 2 обыкновенными бытовыми ножницами
4. Берем сломанное полотно ножовки для металла и прорезаем по зеленым линиям прямоугольников 2
5. Мелкой наждачной бумагой аккуратно зачищаем торцы получившихся вибраторов

Готовые вибраторы

В результате получаем два вибратора идентичных размеров. Нужно позаботиться, чтобы нефольгированная сторона вибратора была гладкой, для этого возможно понадобиться снять слой стекловолокна. После этого сверлим и лудим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки.

После изготовления вибраторов необходимо из латунной или медной фольги изготовить шину (4), при помощи которой позже соединим «хвосты» вибраторов.

Все элементы будущей антенны готовы, можно приступить к сборке. Для этого нужно найти дистанционную прокладку под вибратор. Её толщину подбирайте так, чтобы суммарная толщина текстолита и прокладки давала расстояние 6 мм между рефлектором и фольгой вибратора.

Для установки вибраторов лучше всего использовать ровную толстую медную проволоку диаметром около 2 мм. Нарезаем ее на небольшие куски, припаеваем их в отверстиях «корыта». Затем, подложив дистанционную прокладку рядом со стойкой, припаеваем один край вибратора, потом аналогично - другой, предварительно переместив прокладку. Лишние части стоек откусываем. При установке узкие вибраторы ставятся по краям, более широкие - в центре.

Сборка антенны

После установки вибраторов закрепляем коннектор на «корыте» и соединяем «хвосты» вибраторов при помощи шины, аккуратно пропаивая их, затем припаеваем центральную жилку коннектора к шине.

5. Установка

Проще всего прикреплять антенну к бруску, просверлив отверстия в «корыте» между центральными вибраторами, и прикрутив ее при помощи шурупов или винтов. Если планируете закреплять антенну на трубе, то лучше прикрепить заклепками к антенне с обратной стороны рефлектора алюминиевый уголок длиной около 30 см, затем прикрепить уголок к мачте при помощи хомутов или стяжек.

Спасибо участникам форума за предоставленную информацию.

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.

Превратите антенну обычного WiFi роутера в улучшенную, которая будет иметь больший радиус действия, и все это можно сделать за 15 минут без всяких на то затрат.
Очень часто к недорогих WiFi роутерах используется узкодиапазонная штыревая антенна. По сути это всего лишь отрезок провода. В дорогих же роутерах уже идет более длинная антенна с согласующими витками. Естественно, такая антенна ловит в разы лучше. У меня дома используется дешевая модель роутера, для которой я буду делать хорошую антенну, на подобии дорогих моделей.
И так, приступим...
Снимите верхнюю часть пластика с антенны.

Для этого отлично подойдет маленькая отвертка.
Нужно повторить форму улучшенной антенны, как показано фото

Вам понадобится: небольшой изолированный или неизолированный медный провод, шуруп по дереву, мерная рулетка и паяльник

Отмеряйте 7 см провода и сделайте в этом месте изгиб

Используя шуруп в качестве шаблона, намотайте на него полные семь витков провода начиная с отмеченного места. Для того, чтобы вытащить шуруп, проверните его против часовой стрелки.
Обрежьте провод на 2 см ниже полученной пружины.

После этого нужно очистить 3 мм от изоляции или зачистить 3 мм неизолированного провода (в зависимости от того, какой вы используете).

Отрежьте провод стандартной антенны, оставив примерно 6 мм
После этого очистите от изоляции 3 мм.
Припаяйте новую антенну к остатку провода.

Для этого нужно наложить неизолированные части проводов.

Возьмите крупную соломинку для коктейлей и наденьте ее на антенну.
Например, такие используют в McDonald’s.
Соломинка должна идеально подходить и для основы WiFi антенны.
Их даже не пройдется склеивать. Похоже, что так было задумано.
Чтобы соломинка не выделялась, ее можно окрасить перманентным маркером.

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.

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.

1. Установить медную трубку с помощью пайки.

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

1. 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.