DIY WiFi anténa pro router: Directional Gun, Double Biquadrat

Pokud chcete sestavit anténu WiFi s dlouhým dosahem, měli byste vědět o některých jejích funkcích.

Za prvé a nejjednodušší: velké antény 15 nebo 20 dBi (decibely izotropní) mají maximální výkon a není třeba je dělat ještě výkonnější.

Zde je jasný příklad toho, jak se s rostoucím výkonem antény v dBi zmenšuje oblast pokrytí.

Ukazuje se, že s rostoucím dosahem antény se oblast jejího pokrytí výrazně zmenšuje. Doma budete muset neustále chytat úzké pásmo pokrytí signálem kvůli příliš výkonnému WiFi zářiči. Vstaňte z gauče nebo si lehněte na podlahu a spojení okamžitě zmizí.

To je důvod, proč mají domácí routery běžné všesměrové antény 2 dBi – jsou nejúčinnější na krátké vzdálenosti.

směrový

Antény 9 dBi fungují pouze v daném směru (směrové působení) – v místnosti jsou k ničemu, lépe se používají pro dálkovou komunikaci, na dvoře, v garáži u domu. Pro přenos čistého signálu v požadovaném směru bude nutné během instalace upravit směrovou anténu.

Nyní k otázce nosné frekvence. Která anténa bude fungovat lépe na velký dosah, 2.4 nebo 5 GHz?

Nyní existují nové routery, které pracují na dvojnásobné frekvenci 5 GHz. Tyto routery jsou stále novinkou a jsou dobré pro vysokorychlostní přenos dat. Signál 5 GHz ale není příliš dobrý na dlouhé vzdálenosti, protože mizí rychleji než 2.4 GHz.

Proto budou starší 2.4 GHz routery fungovat lépe v režimu dlouhého dosahu než nové vysokorychlostní 5 GHz routery.

Kresba dvojitého domácího biquadratu

První příklady domácích distributorů WiFi signálu se objevily již v roce 2005.

Nejlepší z nich jsou provedení biquad, která poskytují zisk až 11–12 dBi, a dvojitá biquad, která má o něco lepší výsledek 14 dBi.

Dle zkušeností z používání je biquadratové provedení vhodnější jako multifunkční zářič. Výhodou této antény je skutečně to, že i přes nevyhnutelnou kompresi vyzařovacího pole zůstává úhel signálu dostatečně široký, aby při správné instalaci pokryl celou plochu bytu.

Všechny možné verze biquad antény jsou snadno implementovatelné.

Povinné údaje

• Kovový reflektor — kus alobalu potaženého textolitu 123×123 mm, list fólie, CD, DVD kompaktní disk, hliníkové víčko od čajové dózy.
• Měděný drát o průřezu 2.5 mmXNUMX.
• Kousek koaxiálního kabelu, nejlépe s vlnovou impedancí 50 Ohmů.
• Plastové tuby – lze řezat z kuličkového pera, fixu nebo fixu.
• Nějaké horké lepidlo.
• Konektor typu N – užitečný pro pohodlné připojení antény.

Výroba zářiče

Pro frekvenci 2.4 GHz, na které se plánuje použití vysílače, by ideální velikost biquad byla 30.5 mm. Ale přesto nevyrábíme satelitní anténu, takže nějaké odchylky v rozměrech aktivního prvku jsou přijatelné – 30–31 mm.

Otázku tloušťky drátu je také třeba pečlivě zvážit. Při zohlednění zvolené frekvence 2.4 GHz je třeba najít měděné jádro o tloušťce přesně 1.8 mm (průřez 2.5 mmXNUMX).

Od okraje drátu naměříme k ohybu vzdálenost 29 mm.

Uděláme další ohyb, přičemž zkontrolujeme vnější velikost na 30–31 mm.

Další ohyby dovnitř provádíme ve vzdálenosti 29 mm.

Zkontrolujeme nejdůležitější parametr hotového bisquare – 31 mm podél středové linie.

Pájíme místa pro budoucí upevnění koncovek koaxiálního kabelu.

<strong>Reflektor</strong>

Hlavním úkolem železné clony za zářičem je odrážet elektromagnetické vlny. Správně odražené vlny překryjí své amplitudy na oscilace právě emitované aktivním prvkem. Výsledné konstruktivní rušení umožní šířit elektromagnetické vlny z antény co nejdále.

Pro dosažení užitečné interference musí být zářič umístěn ve vzdálenosti, která je násobkem čtvrtiny vlnové délky od reflektoru.

Vzdálenost od zářiče k reflektoru pro biquad a double biquad antény najdeme lambda / 10 — určená vlastnostmi daného provedení / 4.

Lambda je vlnová délka rovna rychlosti světla v m/s dělená frekvencí v Hz.

Vlnová délka na frekvenci 2.4 GHz je 0.125 m.

Pětinásobným zvýšením vypočtené hodnoty získáme optimální vzdálenost – 15.625 mm.

Velikost reflektoru ovlivňuje zisk antény v dBi. Optimální velikost obrazovky pro biquad je 123×123 mm nebo více, pouze v tomto případě lze dosáhnout zisku 12 dBi.

Velikost CD a DVD disků je pro plný odraz zjevně nedostatečná, a tak na nich postavené biquad antény mají zisk pouze 8 dBi.

Níže je uveden příklad použití víka čajové dózy jako reflektoru. Velikost takové obrazovky je také nedostatečná, zisk antény je menší, než se očekávalo.

Tvar reflektoru by měl být pouze plochý. Pokuste se také najít desky, které jsou co nejhladší. Ohyby a škrábance na obrazovce vedou k rozptylu vysokofrekvenčních vln v důsledku narušení odrazu v daném směru.

Ve výše uvedeném příkladu jsou okraje na víku zjevně zbytečné – snižují úhel otevření signálu a vytvářejí rozptýlené rušení.

Jakmile je odrazná deska připravena, máte dva způsoby, jak na ni sestavit zářič.

1. Nainstalujte měděnou trubku pomocí pájení.

Pro zajištění dvojitého bisquaru bylo nutné dodatečně vyrobit dva stojany z propisovacího pera.

1. Připevněte vše k plastové trubce pomocí horkého lepidla.

Bereme plastovou krabici na 25 disků.

Středový čep jsme odřízli a nechali výšku 18 mm.

Pilníkem nebo rašplí vyřízneme do plastového kolíku čtyři štěrbiny.

Spline zarovnáme do stejné hloubky

Domácí rám nainstalujeme na vřeteno a zkontrolujeme, zda jsou jeho okraje ve stejné výšce od dna krabice – asi 16 mm.

Kabelové vývody připájeme k rámu emitoru.

Pomocí lepicí pistole připevníme CD ke dnu plastové krabičky.

Pokračujeme v práci s lepicí pistolí a připevňujeme rám emitoru na vřeteno.

Na zadní straně krabice fixujeme kabel horkým lepidlem.

<strong>Připojení k routeru</strong>

Každý, kdo má zkušenosti, to může snadno připájet ke kontaktním ploškám na montážní desce uvnitř routeru.

V opačném případě pozor, při delším zahřívání páječkou mohou z desky plošných spojů vypadnout tenké stopy.

K již připájenému kusu kabelu nativní antény se připojíte přes SMA konektor. Neměli byste mít problém s nákupem jakéhokoli jiného RF konektoru typu N od místního prodejce elektroniky.

Anténní testy

Testy ukázaly, že ideální biquad dává zisk asi 11-12 dBi, což jsou až 4 km směrového signálu.

Anténa z CD disku dává 8 dBi, jelikož je možné zachytit WiFi signál na vzdálenost 2 km.

Dual biquad poskytuje 14 dBi – něco málo přes 6 km.

Úhel otevření antén se čtvercovým emitorem je asi 60 stupňů, což je zcela dostačující pro dvůr soukromého domu.

O sortimentu Wi-Fi antén

Z nativní 2 dBi antény routeru se signál 2.4 GHz standardu 802.11n může šířit do vzdálenosti 400 metrů v přímé viditelnosti. Signály 2.4 GHz starých standardů 802.11b, 802.11g se šíří hůře, mají poloviční dosah ve srovnání s 802.11n.

Vzhledem k tomu, že anténu WiFi považujete za izotropní zářič – ideální zdroj, který distribuuje elektromagnetickou energii rovnoměrně do všech směrů, můžete použít logaritmický vzorec pro převod dBi na zisk výkonu.

Izotropní decibel (dBi) je koeficient zisku antény definovaný jako poměr zesíleného elektromagnetického signálu k jeho původní hodnotě násobený deseti v desítkovém pořadí.

Převod dBi antény na výkonový zisk.

A, dBi	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

Soudě podle tabulky lze snadno usoudit, že směrový WiFi vysílač s maximálním přípustným výkonem 20 dBi dokáže bez překážek šířit signál na vzdálenost 25 km.

Další zvyšování výkonu antény je nerozumné, signál se bude šířit v příliš úzké zóně ve tvaru disku.

Autor: Vitalij Petrovič, Ukrajina, Lisičansk