Gör-det-själv piska riktad wifi-antenn. Wi-fi-antenn: mästarklass i att tillverka och designa kraftfulla hemgjorda enheter. av plåt

Ta ett durkslag i nät. Det är bäst att använda en asiatisk "scoop" typ kokkärl (som en wok, men med ett nät), som används för stekning. Dess form är perfekt för våra ändamål och den kommer även med ett trähandtag!

• Du kan också använda en sil, ångkokare, grytlock och lampskärm, förutsatt att de är halvklotformade och tillverkade av metall. Alla nätstycken av parabolformad metall duger - ju större desto bättre signal, även om detta kan göra installationen svårare.
• För större alternativ duger gamla paraboliska TV-antenner eller en nätparaplyram. Även om de kommer att ge större signalförstärkning kan det finnas problem med installation och aerodynamiskt motstånd, så en 300mm diameter verkar vara det mest praktiska.
• Det flexibla bordslampsbenet gör att du kan placera och rikta din antenn noggrant.

Vi monterar systemet. Använd tråd, tejp eller varmt lim, fäst Wi-Fi-adaptern och USB-förlängningskabeln på plattan.

• Adaptern måste installeras i mitten av fatets "hot spot" - radiosignaler kommer in i fatet och reflekteras till mitten några fingrar ovanför dess yta.
• Den bästa platsen för adaptern kan bestämmas genom ett enkelt experiment. En metod är att täcka en platta med aluminiumfolie för att avgöra hur solljuset reflekteras på den – den mest upplysta punkten är plattans brännpunkt.
• Du kan behöva en liten stång för att säkra adaptern på plats.
• Alternativa fästmetoder: Använd ett snöre som är knutet till framsidan av plattan i ett nätmönster, urskrapade trädgårdsslangar i plast eller till och med ätpinnar!

Antennanslutning. Anslut ena änden av USB-förlängningskabeln (hane) till din dator och konfigurera den som en Wi-Fi-adapter i nätverksinställningarna.

Jag kommer att visa dig hur man monterar en mycket kraftfull antenn för att ta emot Wi-Fi, som kan ta emot en signal över ett avstånd på många kilometer, men samtidigt lätt och lätt att montera. Efter att ha korsat två populära antenner, en vågkanal och en påseantenn, fick jag idén att skapa en Wi-Fi-pistol.

Denna antenn kan tillverkas av vilken plåt som helst. Jag använde 0,3 mm tjock kopparfolie eftersom det är lätt att klippa med sax.
Delarna av vår antenn kommer att monteras på ett stift; vi måste skära 7 skivor med ett hål i mitten.

För att göra detta måste du placera, stansa eller borra sju hål och först därefter cirkulera cirkeln. Gör du tvärtom kan borren gå åt sidan, men för oss är det viktigt att hålet är exakt i mitten.

Vi skrapar ut en cirkel enligt måtten som anges i diagrammet och skär ut våra skivor.

Du måste göra det så exakt som möjligt, en avvikelse på bara en millimeter kommer inte att fungera korrekt. Tjockleken på metallen och diametern på stiftet har nästan ingen effekt på driften av vår blaster och kan vara vad som helst. Vi får dessa cirklar (se fig. 1) och efter att alla delar är utskurna behöver vi bara skruva fast dem på en stift och observera storleken på mellanrummen mellan dem.

Denna bestrålare är lätt att montera, som en byggsats. Vi installerar den andra plattan av vår
sprängare på ett avstånd som visas i vårt diagram - 30 millimeter, genom att dra åt muttrarna väljer vi exakt våra 30 millimeter.

På de två sista skivorna måste du göra ett hål för tråden. Vår blaster är klar. Nu återstår bara att ansluta den till vår enhet. Först kommer det att vara ett USB-modem, sedan kommer vi att ansluta det till en smartphone och slutligen till en router för att distribuera Internet via vår WI-FI-pistol.

För att ansluta till Wi-Fi-visseln måste du försiktigt demontera antennen för att inte skada ledningen. Vi förtennar lödfogarna och löder tråden till den yttersta stora skivan och den centrala kärnan till nästa bakom den. Vi fäster vår pistol på ett fäste så att det är bekvämt att rikta in sig på offrets router.

Kanonen fångar nätet även på 500 meters avstånd. Material för en Wi-Fi-pistol är inte dyra och är tillgängliga för alla.

Vad är en WiFi-antenn med hög förstärkning? Hur man stärker WiFi-signalen? Tekniker som att välja en central position Wifi router Repeaterinstallationer hjälper på ett eller annat sätt, men en idé förblir särskilt gångbar - att ersätta en konventionell antenn med en högförstärkningsantenn.

Det finns ingen anledning att påtvinga denna idé som något nytt, och för att uppfinna ett hjul, låt oss försöka ta reda på hur det fungerar här WiFi antennmed dina egna händer från en burk. Vad är en WiFi-antenn med hög förstärkning? När vi talar om radioantenner och använder ordet "förstärkning" menar vi antennens riktningsförstärkning. Riktningsförstärkning hos en antenn är förmågan hos en antenn att sända en förstärkt WiFi-signal (mottagning/sändning) i en given riktning.

Faktum är att riktade WiFi-antenner tenderar att ha längre räckvidd och bättre mottagning eftersom de avger det mesta av energin i en riktning - de tenderar att sända och ta emot signalen i en riktning och därför för felfri drift, såväl som installation , måste alla riktade antenner vara väl inriktade.

Figuren ovan visar andelen strålning från en konventionell antenn jämfört med en riktad antenn (förutsatt att antennerna är placerade i mitten av diagrammet). En vanlig WiFi-antenn sänder ut radiovågor lika i alla riktningar, medan en riktad WiFi-antenn fungerar i en given riktning som bestäms av själva antennen. Men praktiskt taget kan ingen WiFi-antenn stråla perfekt i en riktning, såväl som i alla riktningar.

DIY WiFi-antenn

Namnet kommer från frasen "CAN + ANTENNA" (burk + antenn). CANTENNA är en öppen cylindrisk vågledare (en vågledare är ett ihåligt metallrör som används för att sända högfrekventa radiovågor), som är konstruerad av lättillgängliga material - en plåtburk eller ett metallrör. Storleken (diameter och längd) på många plåtburkar stöder vågutbredning vid frekvenser i storleksordningen 2 GHz.

Tack vare sin enkla design, enkla montering och drift vid en frekvens så nära 2,4 GHz som möjligt (frekvensen för WiFi-nätverk), har bruket att göra en antenn från en plåtburk med egna händer blivit utbredd. KANTENN är riktad DIY antenn, vilket kommer att vara användbart på korta eller medelstora avstånd, även om det i vissa fall var möjligt att öka räckvidden för den trådlösa anslutningen till 6-7 km.

Antennapplikation

CANTENNA används i stor utsträckning för Wi-Fi wardriving och av systemadministratörer för att utföra tester och bedöma säkerheten för Wi-Fi-nätverk.

Vid användning av riktade antenner är det möjligt att undvika eller minska störningar från andra nätverk, samt öka WiFi-säkerheten på grund av att antennsignalen passerar genom en fokuserad stråle i en smal riktning. Dessutom används CANTENNA flitigt för att utföra WiFiwardriving och av systemadministratörer för att utföra tester och bedöma säkerheten för WiFi-nätverk.

I grund och botten används CANTENNA för att stärka och söka efter en WiFi-signal, under förhållanden med direkt synlighet. Med hjälp av en antenn gjord av en burk kan du enkelt skapa ett WiFi-nätverk med grannar som bor i huset mittemot och fritt utbyta filer, spela spel eller dela internet. Du kan enkelt ansluta till offentliga WiFi-nätverk i ditt område.

CANTENNA är ett väldigt enkelt och billigt WiFi-antennalternativ jämfört med kommersiella WiFi-repeaters, men det är lika bra, och vissa säger ännu bättre. Tack vare alla dessa fördelar har CANTENNA blivit utbredd över hela världen.

Antenn design

Antenndesignen är relativt enkel och till en början billig. Designen och tillverkningsprocessen är så enkel att CANTENNA kan tillverkas med dina egna händer praktiskt taget av skrotmaterial - burkar eller rör med lämplig diameter.

Om så önskas kan du enkelt modifiera KANTENN och förvandla den till en TRATTANTENN.

För att göra en antenn behöver du inga specialverktyg eller färdigheter. De nödvändiga detaljerna och det allmänna tillvägagångssättet för konstruktion beskrivs nedan.

Burk

Undvik att använda burkar med flänsade väggar, eftersom de kan orsaka intern reflektion och spridning av radiovågor. Använd inte en PRINGLES-burk - den är för smal och har inte mycket metall i sig. I vårt praktiska exempel skulle en burk vegetabilisk olja vara ett bra alternativ.

Undvik att använda burkar med räfflade sidor.

Detta är en burk med slät sida och mäter 83 mm i diameter och 210 mm i längd, vilket är perfekt för våra ändamål! Om din burk har ett bra plastlock, släng den inte. Skyddet kan komma väl till pass om vi använder vår antenn utomhus, men på ett villkor: plasten sänder radiovågor bra.

RF N-typ kontakt

En RF-kontakt (radiofrekvens) av N-typ med en fixeringsmutter (diameter 12-16 mm) och en bit koppar- eller mässingstråd 40 mm lång och 2 mm i diameter är vårt framtida aktiva element.

Kabel och kontakter

Vi kommer också att behöva en 0,5-2m lång kabel motsvarande uttaget på ett WiFi-kort eller WiFi-adapter i ena änden och en N-typ (hane) i den andra, för att ansluta till antennen.

MMCX - typ av kontakt för att ansluta ett WiFi-kort

MMCX - typ av kontakt för att ansluta ett WiFi-kort

RP-SMA - kontakttyp för USB-adapter

RP-SMA - kontakttyp för USB-adapter

Verktyg

Standarduppsättning verktyg:

• Konservöppnare
• Linjal
• Tång
• Fil
• Lödkolv
• Borra med en uppsättning borrar för metall
• Skruvskruv
• skiftnyckel
• Hammare

Antennteorier

Plåtburkar av olika diametrar, längder och material finns i ett brett sortiment över hela vårt land. Uppenbarligen kommer burkar av olika storlek att visa oss olika vågegenskaper och skapa olika riktade förstärkningskrafter. Den optimala längden och diametern för en viss frekvens kan beräknas med hjälp av matematiska funktioner som vi kommer att överväga nedan.

Den optimala längden och diametern för en viss frekvens kan beräknas med hjälp av matematiska funktioner

RF-kontakter (radiofrekvens) kan köpas i en radiobutik eller en marknad. N-Type-kontakter är de mest populära på WiFi-frekvensen (2,4 GHz) och det borde inte vara några problem med dem heller - kontakta någon onlineradiobutik för hjälp. Det aktiva elementet är den del av antennen som faktiskt sänder ut vågorna. Vid de frekvenser som vi kommer att använda vår antenn bör den ideala trådtjockleken vara cirka 2 mm i diameter (små avvikelser från storleken är acceptabla). För att montera det aktiva elementet kan du använda en bit vanlig koppartråd från en högspännings trefaskabel. En bit kabel (RP-SMA-kabel) till vår antenn kommer att säljas till dig i en radiobutik eller på marknaden. I enlighet med de grundläggande lagarna för antennteorin beräknas det att längden på det aktiva elementet som ska fungera vid en frekvens på 2,4 GHz bör vara ungefär 30 mm, och våglängden för 2,4 GHz är 124 mm.

Bilden nedan ger en ganska bra förklaring av dimensionerna för en ideal burk och den interna layouten av det aktiva elementet. Det är tydligt att vi inte skapar en WiFi-antenn för satellitkommunikation och små avvikelser från de ideala dimensionerna kommer inte att ha någon betydande effekt. Längden och placeringen av det aktiva elementet är dock kritiska faktorer som direkt kan påverka antennens prestanda.

Schematisk drift av antennen

När det aktiva elementet är korrekt placerat överlagras den reflekterade vågen på den våg som naturligt strålar från det aktiva elementet mot den öppna änden av burken, och kombinerar därigenom den utstrålade kraften i en riktning. Om det aktiva elementet inte installerades på ett avstånd från botten av burken som är lika med 1/4 av radiovåglängden, skulle det inte finnas någon förstärkningsstörning och förstärkningen skulle vara mycket svag. Och om burkens längd var mindre än längden lika med 3/4 av radiovågen, så skulle radiovågen inte riktas korrekt förrän den lämnar vågledaren, d.v.s. banker.

Schematisk drift av antennen

Bilden nedan visar varför placeringen av det aktiva elementet var så kritisk. Huvudsyftet med vilket burken "sätts på" det aktiva elementet är att rikta radiovågor i en riktning. Figuren visar hur det aktiva elementet sänder ut radiovågor och hur de divergerar. Vågorna som ursprungligen emitteras från den stängda änden av burken reflekteras och "träffar" botten.

Att förbättra designen

Ibland kan en tratt "skjutas" på den öppna änden av Cantenna för att ge ytterligare förstärkning. Modifieringen ger oss en annan typ av antenn, men väldigt lik Cantenna - känd som det "cylindriska hornet" eller helt enkelt "Funnel Antenna". Tratten bidrar inte till förstärkning under sändning, men ökar antennens känslighet under mottagning. Detta uppnås genom att samla in strålning från ett större område.

Tratten bidrar inte till förstärkning under sändning, men ökar antennens känslighet under mottagning.

Ansluta antennen till utrustningen

Om du använder ett WiFi-modem med en extern antenn och vill använda Cantenna kommer detta inte att vara ett problem. Koppla helt enkelt bort den "inbyggda" antennen och använd en kabel av lämplig längd för att ansluta kantennen i andra änden. Du kan ansluta till din router (router) på samma sätt.

• D- burkens innerdiameter
• Lo- våglängd i friluft är 0,122 meter
• Lc- nedre dämpningsgräns, MHz
• Lu- övre gräns för dämpning, MHz
• Lg- våglängd i vågledaren (i vårt fall - i banken)

Lc = 1.706D

Lu = 1.306D

Lg= 1 / (sqr_rt((1/ Lo) 2 - (1/Lc) 2 })

Följande parametrar är idealiska för användning med 802.11b-adaptrar:

• Den nedre gränsen för dämpning måste vara mindre än 2400 MHz
• Den övre gränsen för dämpning måste vara större än 2480 MHz

Beroende av våglängder och frekvenser på diameter

• RF N-typ kontakt med åtdragningsmutter (färre hål måste borras);
• 40 mm koppar- eller mässingstråd 2 mm i diameter;
• vegetabilisk oljeburk 83 mm i diameter och 210 mm lång.

1. Använd en konservöppnare och ta försiktigt bort toppen av burken. Vi tömde den och tvättade den med tvål och varmt vatten.
2. Vi mätte 62 mm med en linjal - avståndet från plåtburken och markerade den med en prick. Vi måste luta den markerade punkten så att borren inte glider och hålet är där vi behöver det.
3. Först använder vi en borr med mindre diameter och ökar den gradvis till 12-16 mm beroende på diametern på N-typ RF-kontakten.
4. Håldiametern måste exakt matcha diametern på N-typ RF-kontakten. Med hjälp av filer bearbetades de ojämna kanterna.
5. Vi bearbetade en bit koppartråd med en fil och, före lödning, värmde vi ena sidan något - den som ingår i RF-kontakten av N-typ.
6. Med hjälp av en lödkolv lödde vi ledningen till RF-kontakten av N-typ i vertikalt läge. I vårt fall bör höjden på det aktiva elementet vara 30,5 mm.
7. Vi fixerade N-typ RF-kontakten på burken med hjälp av åtdragningsmuttern på själva kontakten.

Att stärka detta DIY Wi-Fi-antenn kommer att vara i intervallet 10-14 dBi och stråltäckningen är 60 grader. Om vi ​​behöver använda antennen utomhus måste vi göra en vattentät behållare. Ett PVC-rör är lämpligt för oss - vi sätter hela antennen i ett PVC-rör och tätar det med lock och PVC-lim. En sak att tänka på är hålet för RF-kontakten av N-typ.

Hemmagjord extern rundstrålande Wi-Fi-antenn

Så vi behöver en extern antenn för en 802.11b-åtkomstpunkt till vilken riktningsantennerna för alla andra användare av trådlöst nätverk (WLAN) kommer att vara orienterade. Denna antenn kommer att behöva ta emot och sända signaler i alla riktningar så att nätverket kan nås från vilken riktning som helst, d.v.s. måste ha ett cirkulärt strålningsmönster. Vi behöver med andra ord extern rundstrålande WiFi-antenn.

Visst finns det fabrikslösningar för detta, men de kostar mycket pengar, till exempel den här antennen ANT24-1500 kostar 175 USD (Figur 1)

och detta ANT24-0500- 65 USD (Fig. 2)

Ris. 2

Och i allmänhet lurar de vår bror och inte bara på detta område, kostnaden för dessa produkter är en slant! Därför kommer vi att tillverka antennen själva och den kommer inte att fungera sämre än fabriken, eftersom lagarna för radioteknik är desamma för alla och här kommer allt bara att bero på noggrannheten och kvaliteten på utförande.
Vår WiFi-antenn kommer att vara en klassisk piskantenn med ett cirkulärt strålningsmönster i horisontalplanet, kallad Ground Plane av radioamatörer, omvandlad till det 2.440 MHz-intervall vi behöver. Antennen är en kvartsvåglängdsstav med motvikter av samma längd, placerad i 135° i förhållande till staven.

Varför 135°? För endast med dessa parametrar kommer vår antenn att ha en vågimpedans på 50 ohm och kommer att matchas med 50 ohm-kabeln som matar den. Så här ändras vågimpedansen när denna vinkel ändras.

Om det finns en oöverensstämmelse mellan antennen och kabeln kommer inte all energi som närmar sig antennen att avges av den, det vill säga här kommer det att vara nödvändigt att bibehålla tillverkningsnoggrannheten. Längden på stiftet, för mitten av vårt 2 440 MHz-område, är lika med 27,95 mm (28 mm avrundat), längden på motvikterna blir lika med 30,72 mm (31 mm avrundade).

Varför är stiftet kortare än motvikterna? Här följer vi en sådan radioteknisk regel som förkortningsfaktor, eftersom längden på radiovågor i olika miljöer är olika. För vår antenn, med en stiftdiameter på 2,28 mm, blir den lika med 0,91. Det är tillrådligt att hålla måtten på stiftet och motvikterna så exakta som möjligt; antennens vågimpedans beror också på detta. Du måste försöka så nära som en bråkdel av en millimeter, eftersom antennen vid dessa frekvenser är mycket liten och till och med ett par millimeters avvikelse i storlek bryter kraftigt mot överensstämmelsen mellan stiftets längd och en fjärdedel av våglängden. Det är lämpligt att göra antalet motvikter till minst 12, eller ännu bättre, skära en kon av kopparfolie.

Praktiskt utförande

En rundstrålande WiFi-antenn görs genom att frigöra den centrala kärnan av strömkabeln från flätan, med hänsyn till den erforderliga längden på stiftet.

Motvikterna är gjorda av flätan av samma kabel vriden och inställd på önskad vinkel. Vi skär av topplocket på kabeln på en nivå av 31 mm, tar bort flätan och förkortar stiftet till 28 mm. Vi tinar spetsen på stiftet med ett lödkolv så att ledningarna i den centrala kärnan inte separeras och tar bort isoleringen från den centrala kärnan, eftersom om du lämnar den måste du räkna om förkortningsfaktorn med hänsyn till dess påverkan . Allt detta måste förslutas hermetiskt i en plastlåda så att inte ens frisk luft tränger in.

Och så här gör hantverkarna bakom backen:

Ris. 8

För det första går ca 2 dB bort här på enbart kontakten, men det har vi helt enkelt inte, för det andra tar man inte hänsyn till förkortningsfaktorn, och för det tredje förvränger formen på själva kontakten formen på en teoretiskt korrekt antenn av denna typ.

Kabelval.

Eftersom RF-utgången från alla accesspunkter vanligtvis har ett motstånd på 50 ohm, har vi inte mycket val - kabeln måste ha en karakteristisk impedans på 50 ohm. Jo, naturligtvis, en Belden H-1000-kabel med en dämpning på 0,22 dB/meter skulle vara idealisk för oss, men vi har inte den typen av pengar. Därför kan du välja den billigare och mer lättillgängliga RK-50-7-11 med dämpning på våra frekvenser på cirka 0,6 dB. Naturligtvis ska det vara utan skarvar eller skador, gärna nytt.

Vi ansluter kabeln till accesspunkten billigt och glatt.

Vanligtvis görs alla anslutningar i denna fråga med hjälp av speciella kontakter.

Ris. 12

Men vi använder det inte av kända skäl. Istället tar vi en tång och utan en droppe ånger bryter vi den vanliga WiFi-antennen inomhus från åtkomstpunkten cirka 2 centimeter från antennens böjande armbåge.

Var försiktig, det finns en tunn kabel inuti, den kommer vi att behöva senare. Du drar ut den tillsammans med den riktiga antennen som finns inuti detta fodral.

Det är så hon är. Förresten, det beskrivs i fig. 4, bara för att minska dess motstånd till 50 ohm, förkortade de det till 26 mm, vilket gjorde den mindre effektiv än en kvartsvågsantenn.

Vi lossar kabeln vid basen av antennstiftet, drar ut den ur röret och skär den på denna plats. Sedan frigör vi ungefär en centimeter av den centrala kärnan från flätan, fluffar upp den och böjer den bakåt. Därefter tar vi bort cirka 4 mm av den centrala kärnan från isoleringen och förtinar denna ände med en lödkolv. Nu tar vi en stor kabel, skär av ungefär en centimeter av den yttre manteln, drar tillbaka flätan och ger den inre isoleringen utseendet av en kon. Sedan försöker vi, med hjälp av en nål, göra ett hål mellan kärnans trådar med ett djup på 4 mm, helst närmare kärnans mitt.

Vi kommer att föra in kärnan av en liten kabel i detta hål.

Och sedan med en liten droppe tenn och kolofonium löder vi båda kärnorna. Vi fyller fogen med smält isoleringsmaterial från den centrala kärnan från någon onödig bit av samma kabel. Därefter ansluter vi flätorna på båda kablarna jämnt på alla sidor och löder dem så att det inte finns några luckor; för detta kan du lägga till fler kopparhår och tenn eller använda kopparfolie. Sedan slår vi in ​​det hela med eltejp och får det här.

Trots allt klumpigt och slarvigt i produkten som jag gjort, fungerar allt på ett avstånd av 90 m med en signalnivå på 61% vid full hastighet på 11 Mbit/s.

Med tanke på att längden på min kabel är cirka 8 meter och min vän i andra änden har 12 meter av samma kabel med samma anslutningar, matar en enkel, ofärdig burkantenn (för den som är intresserad, här är en artikel om en burk Wi -Fi-antenn), då tycker jag att det här är väldigt bra.

Efter ett år köpte jag en smart Nokia n95 med wi-fi-stöd och kunde ta nya mätningar.
Så, åtkomstpunkten har också en effekt på 15dBm, d.v.s. 31,6 milliwatt, nokia n95 wi-fi-modulen har en effekt på 100 milliwatt, men detta är inte viktigt, eftersom kommunikationsområdet kommer att bestämmas av enheten med lägst effekt i systemet, dvs. på det avstånd där AP hör Nokia, kommer Nokia inte längre att höra AP på grund av dess lägre effekt. WiFi-antenner i båda fallen är icke-riktade: på AP är allt detsamma som beskrivits ovan, men på Nokia har den en inbyggd antenn. Med hjälp av GPS-avläsningar bestämde jag avstånd med en noggrannhet på ett par meter. Efter att ha flyttat bort till ett avstånd av 1100 meter var förbindelsen fortfarande stabil. Från HTTP-servern laddades allt ner utan avbrott; tillgången till Internet var normal, även om hastigheten redan låg på minst 1 megabit sek. På ett avstånd av 1200 meter var förbindelsen redan mycket störd och det var omöjligt att arbeta. När du använder mer kraftfulla AP:er, såsom DWL-2100AP, kommer det att vara möjligt att kommunicera över ett större avstånd.
Det var direkt sikt även utan några riktade antenner. Även om jag har en misstanke om att Nokia-antennen har viss riktning, om än inte uttalad – den fångar lite bättre i vertikalt läge med vänster sida mot signalkällan. Naturligtvis kommer anslutningen inte att vara bra på någon plats där telefonen är påslagen, vanligtvis på kullar är anslutningen bättre i låglandet och kan försvinna.