Антенна для усиления сигнала вай фай. Wi-Fi антенна своими руками — что может быть проще

Несколько месяцев назад передо мной и моими коллегами по работе встала задача, связать точку доступа из отдалённого дома и тачку на работе сеткой, да чтобы хорошо работало и пакеты не терялись. Последовав старой поговорке «На фиг медь!», было решено соединяться воздухом. Для чего была в складчину приобретена довольна дешёвая WiFi карточка. Но вот незадача, дом стоит не впритык, хоть и не километр, но всё равно не рядом, но в прямой видимости, где-то метров 150. Связь конечно была, но всё равно процент был маленький. Полезли в инет на сайт местного магазина, посмотрели цены на антенны… тут пришла жаба:) Со словами, «Да ну на фиг, я и сам так могу» я положил начало доооолгой, но занимательной и увлекательной работе:)

Был прошустрён инет на предмет схем антенн, на ходу изучались и вспоминались основы физики, длина волны, поляризация и т.д. Было изготовлено пара антенн, из подручных материалов, которыми оказались бабины из под болванок. Но по прошествии времени они нас перестали удовлетворять, поэтому углубляться в изготовление этих антенн не буду.

Решено было заняться по-взрослому и изготовить волновой канал, вернее сразу два, чтобы с обеих сторон било.
Нашли схему, думали над материалом, и не нашли ни чего лучшего, как использовать полимерные трубы:) Вот краткий фото отчёт с комментариями.

1) Была найдена схема 16-ть элементного волнового канала.

2) Купил трубу, разрезал

3) Нарезал элементы. Важно было сделать точь-в-точь со схемой, ибо своими силами длину волны мы бы не измерили.
Притащил из дома штангель, нарезал элементы, потом упорно стачивал лишние миллиметры и десятые их части

4)Размерили, и наделали дырок в трубках

Дальше кропотливо и не без усилия всовывал каждый элемент в дырки, выравнивал
Далее был куплен кабель коаксиальный на 50 Ом и коннекторы (самое затратное из всей поделки). Потом всё было обжато и антенна готова:)

(после того как фото была сделана, кабель был укорочен вдвое, дабы избежать потерь)

Кстати, да! Два волновых канала были сделаны за один рабочий день, и был это День Радио!
з.ы. проценты увеличились в два раза, пакеты не теряем, имеем стабильную связь…
до того как антенна была готова скорость была 24 мбита, после 48 мбита

UPD: схема волнового канала с размерами

UPD2:
материалы которые были задействованы:

Полипропиленовая труба
- медный провод
- коаксиальный кабель на 50 Ом
- коннекторы SMA

Рассмотрим, как подключить интернет, используя wi-fi. Мастер, ведущий канала креосан покажи три способа усиление сигнала настолько, чтобы можно было подключиться открытым точкам или роутеру знакомого, который поделился паролем. Даже на расстоянии нескольких километров.

Первый способ – самодельная антенна. В интернете есть много схем. Многие из них собирал лично. Проверял в реальных условиях, насколько хорошо они работают. Самые лучшие показатели по уровню сигнала, скорости интернета и простоте сборке были у двойного квадрата. Конечно, можно подключить его вместо антенны ноутбука или планшета, но лучше и удобнее использовать USB адаптер. Мастер использует tp-link 7200 или 722. Они очень мощные и даже без самодельной антенны могут подключаться к вай фай точкам на расстоянии до 100 метров. А если подключить её, то получается пушка!

Для сборки потребуется пластина из фольгированного гетинакса, можно из другого металла. Размер 100 x 120 мм. Медная проволока диаметром 1,5 – 3 мм. Купить в хозяйственном магазине. Тв кабель не подойдет. Провод для проводки в самый раз. Зачищаем примерно 28 см провода. Отмеряем 8 частей по 30,5 мм. Отметим маркером. По разметке плоскогубцами делаем точные изгибы по 90 градусов. Не точность до одного миллиметра заметно ухудшит усиление антенны.

Просверлил в гетинаксе отверстие и вставил восьмерку. Расстояние между ней и пластиной 15 мм. Закрепил с помощью пайки. Антенна, которая была на адаптере удаляется, из неё взял кусочек провода. Центральный провод присоединяем к центральной части восьмерки. Оплетку его, то есть наружный вывод, к месту, где крепится восьмерка.

На каждом разъеме сигнал подаёт на 1 децибел, чтобы повысить уровень выходного сигнала на пару децибел, из адаптера мастер выпаял антенный разъем и провод впаял напрямую. USB адаптер закрепляем с помощью скотча. Чтобы использовать на крыше, можно воспользоваться USB удлинителем. Если 5 метрового недостаточно, можно использовать два, составленных один в один. Защита от осадков – закрепим внутри пятилитровой бутылки. Сбоку проезжаем, вставляем туда вайфай антенну, протыкаем 4 отверстия. Проволочка и плотный привязываем к стенке внутри банки. Щелью располагаем вниз. Направляем на источник.

Давайте теперь посмотрим, как всё работает. Проверяем на ноутбуке. Эксперименты проводятся не в городе, в деревне. Здесь мало вай фай точек. Как видно, ноутбук не поймал ни одной. Даже если поднести к окну, сигнал не обнаруживается. Попробуем подключить к антенне. Вставляем юизби кабель в разъем, ждём пока windows найдет. Может потребоваться установить драйвера устройства. В Windows 7 они уже есть. Антенна сразу уловила несколько точек. Видно, что есть приём. Но сигнал слабый, точки запароленные. Попробуем установить на крыше для лучшего результата.
Крепим чудо антенну на трубе, появилось много точек и, что самое главное, одна из них открыта. Wi-fi оказался без интернета. Ничего, если повернуть эту направленную антенну, можно поймать еще несколько точек. Попробуем подключиться к еще одной точке. Посмотрим, как работает. Отлично! Как загружается.

Если сигнал слабый, скорость может быть недостаточно быстрой, попробуем проверить. 3 мегабит в секунду для деревни – очень высокая скорость. Данное видео снималось в селе, где мало у кого есть интернет. В городе результат будет намного лучше. К примеру у Паши в квартире тоже самое wi-fi антенна поймала на усилении 78 wi-fi точек. 9 из них были открытыми. Многим друзьям мастер подключил интернет по этой схеме. Они были довольны.

В большинстве случаев нет необходимости вешать на крышу. К примеру, в станице удалось подключиться к открытому доступа на расстоянии 1 км. Антенна висела на окне. Интернет работал стабильно. Теперь, отправляясь в далекое путешествие, ведущий канала креосан всегда берет с собой биквадрат. В большинстве случаев достаточно, чтобы поймать бесплатный интернет. Но иногда бывает, что точки доступа находятся далеко, либо вообще нет. В таком случае поможет антенна FA 20. Фазированная решетка. Усиление 20 децибел. Собратья значительно тяжелее, но зато, она способна ловить wi-fi на расстояние от 5 до 8 км. Или можно воспользоваться спутниковой тарелкой, закрепив туда нашу восьмерку вместо головки.

Если уже вы не можете собрать восьмерку, то есть готовое решение! Nanostation. Усиление 11 децибел. В водонепроницаемом корпусе содержится двухэлементная антенна и мощный усилитель вайфая. Он легко подключается с помощью обычного интернет кабеля wan порт. Это будет стоить дороже, чем USB адаптер, она такой подержанный можно найти недорого.

Есть схема Wi-Fi на 20 км (наберите в поиске по сайту). одна простая схема. Другая на тему.

Что такое WiFi антенна с высоким коэффициентом усиления? Как усилить сигнал WiFi ? Такие приёмы, как выбор центральной позиции WiFi роутера , установки ретранслятора, помогают, так или иначе, но одна идея остается особенно жизнестойкой - замена обычной антенны на антенну с высоким коэффициентом усиления.

Нет необходимости навязывать эту идею как нечто новое, да и придумывать колесо, давайте в месте попробуем разобраться как работает WiFi антенна своими руками из банки. А что это такое WiFi антенна с высоким коэффициентом усиления? Когда мы говорим о радио антеннах и употребляем слово «усиление» то подразумеваем направленное усиление антенны. Направленное усиление антенны, это способность антенны передавать усиленный сигнал WiFi (приём/передача) в заданном направлении.

Суть дела в том, что направленные WiFi антенны, как правило, имеют большую дальность действия и лучший прием, так как они излучают большую часть энергии в одном направлении — стремятся передать и принять сигнал в одном направлении и поэтому для безупречной работы, а также и при установке, все направленные антенны нужно обязательно хорошо выравнивать.

На рисунке выше показан процент излучения обычной антенны по сравнению с направленной антенной (предположим, что антенны расположены в центре диаграммы). Обычная WiFi антенна излучает радиоволны поровну во всех направлениях, тогда как WiFi антенна направленного действия работает в заданном направлении, предусмотренным дизайном самой антенны. Но практически, никакая WiFi антенна не сможет излучать идеально в одном направлении, равно как и вo всех направлениях.

WiFi антенна своими руками

Название происходит от словосочетания «CAN+ANTENNA» (банка+антенна). CANTENNA это открытый цилиндрический волновод (волновод это полая металлическая трубка используемая для передачи высокочастотных радиоволн), который сконструирован из доступных материалов - консервной банки или металлической трубки. Размер (диаметр и длинна) многих жестяных банок поддерживает волновое распространение на частотах порядка 2 ГГц.

Благодаря простому дизайну, легкой сборки и работой на частоте максимально приближенной к 2.4 GHz (частота WiFi сетей) практика изготовления антенны из жестяной банки своими руками получила широкое распространение. CANTENNA это направленная антенна изготовленная своими руками, которая будет полезна на коротких или средних дистанциях, хотя в некоторых случаях удавалось добиться увеличения предела досягаемости беспроводного соединения до 6-7км.

Применение антенны

CANTENNA широко применяется для ведения Wi-Fi wardriving и системными администраторами для выполнения тестов и оценки защищенности сетей Wi-Fi

При использовании направленных антенн удаётся избежать или уменьшить помехи от других сетей, а также повысить WiFi безопасность за счет того, что сигнал антенны проходит сфокусированным пучком в узком направлении. Кроме того, CANTENNA широко применяется для ведения WiFiwardriving и системными администраторами для выполнения тестов и оценки защищенности сетей WiFi.

В основном, CANTENNA используется для усиления и поиска WiFi сигнала, при условиях наличия прямой видимости. При помощи антенны изготовленной из банки Вы сможете легко создать WiFi сеть с соседями проживающими в доме напротив и свободно обмениваться файлами, играть в игры или же совместно пользоваться интернетом. Вы сможете легко подключится к WiFi сетям общего пользования в вашем районе.

CАNТЕNNА это очень простой и недорогой вариант WiFi антенны по сравнению с коммерческими WiFi ретрансляторами, но так же хорош, а некоторые утверждают, что даже и лучше. Благодаря всем этим преимуществам CANTENNA получила широкое распространение по всему миру.

Конструкция антенны

Конструкция антенны относительно несложная и изначально дешёвая. Дизайн и процесс изготовления настолько прост, что CANTENNA может быть изготовлена своими руками практически из подручных материалов - банок или трубы подходящего диаметра.

При желании Вы сможете легко модифицировать CANTENNA и превратить её в FUNNEL ANTENNA (Антенна Воронка).

Для изготовления антенны Вам не потребуется каких-нибудь специальных инструментов или навыков. Необходимые детали и общий подход к построению описаны далее.

Банка

Старайтесь не использовать банки с ребристыми стенками, так как они могут вызвать внутренние отражение и рассеивание радиоволн. Не используйте банку из под PRINGLES - она слишком узкая и в ней мало металла. В нашем практическом примере, хорошим вариантом послужит банка из под растительного масла.

Старайтесь не использовать банки с ребристыми стенками

Это банка с гладкими стенками и имеет 83мм в диаметре и 210 мм по длине, что отлично подходит для наших целей! Если ваша банка имеет хорошую пластиковую крышку - не выбрасывайте её. Крышка может пригодится, если мы будем используем нашу антенну на улице, но при одном условии, что пластик хорошо пропускает радио волны.

RF соединитель N-типа

RF (радиочастотный) соединитель N-типа с фиксирующей гайкой (диаметр 12-16 мм) и отрезок медного или латунного провода длинной 40 мм и диаметром 2 мм - наш будущий активный элемент.

Кабель и разъемы

Также нам потребуется кабель длинной 0.5-2м соответствующий гнезду WiFi карты или WiFi адаптера на одном конце и N-типа (муж) на другом, для подключения с антенной.

MMCX - тип разъёма для подключения WiFi карты

MMCX - тип разъёма для подключения WiFi карты

RP-SMA - тип разъёма для USB адаптера

RP-SMA - тип разъёма для USB адаптера

Инструменты

Стандартный набор инструментов:

• Консервный нож
• Линейка
• Плоскогубцы
• Напильник
• Паяльник
• Дрель с набором сверл для металла
• Тиски
• Разводной ключ
• Молоток

Теории антенн

Жестяные банки различных диаметров, длины и материалов представлены в широком ассортименте на просторах нашей страны. Очевидно, что банки c различными размерами покажут нам различные волновые характеристики и создадут различную силу направленного усиления. Оптимальные длину и диаметр для определенной частоты можно высчитать используя математически функции которые мы рассмотрим ниже.

Оптимальные длину и диаметр для определенной частоты можно высчитать, используя математически функции

RF (радиочастотные) соединители можно купить в магазине радиотоваров или на рынке. N-Тип разъемы самые популярные на частоте WiFi (2.4GHz) с ними тоже не должно возникнуть никаких проблем - обратитесь в любой онлайн магазин радиотоваров за справкой. Активный элемент это часть антенны которая фактически излучает волны. На тех частотах, что мы будем использовать нашу антенну, идеальная толщина провода должна быть около 2mm в диаметре (допустимо небольшие отступления от размера). Для сборки активного элемента можно использовать отрезок обычного медного провода от высоковольтного трехфазного кабеля. Отрезок кабеля (RP-SMA кабель) для нашей антенны вам продадут в магазине радиотоваров или на рынке. В соответствии с основными законами о теории антенн, высчитано, что длина активного элемента для работы в частоте 2.4GHz должна быть приблизительно 30mm, а длина волны для 2.4GHz равна 124 мм.

Рисунок ниже даёт довольно хорошее объяснение размеров идеальной банки и внутреннего расположения активного элемента. Понятно, что мы создаём WiFi антенну не для спутниковой связи и небольшие отступления от идеальных размеров не окажут значительного действия. Однако, длина и расположение активного элемента это критические факторы которые могут напрямую повлиять на работоспособность антенны.

Схематическая работа антенны

При правильном размещении активного элемента, отраженная волна накладывается на волну которая естественно излучается от активного элемента в сторону открытого конца банки, тем самым совмещая излучаемую силу в одном направлении. Если бы активный элемент не был бы установлен на расстоянии от дна банки равном 1/4 длине радиоволны, то не было бы усиливающей интерференции и коэффициент усиления был бы очень слабый. И если бы длина банки была бы меньше, чем длина равная 3/4 радиоволны, то радиоволна не была бы точно направлена до момента выхода из волновода т.е. банки.

Схематическая работа антенны

На рисунке ниже показано, почему размещение активного элемента было настолько критическим. Основная цель с которой банка «надета» на активный элемент это направить радиоволны в одном направлении. На рисунке показано как активный элемент излучает радиоволны и как они расходятся. Волны изначально излученные с стороны закрытого конца банки отражаются, «ударившись» о дно.

Совершенствуем дизайн

Иногда, воронка может быть «надета» на открытом конце Cantenna для получения дополнительной усиления. Модификация даёт нам другой тип антенны, но очень похоже на Cantenna - известный как «цилиндрические рог» или просто «Воронка Антенна». Воронка не способствует усиление во время передачи, но увеличивает чувствительность антенны во время приёма. Это достигается путём сбора излучения с большей площади.

Воронка не способствует усиление во время передачи, но увеличивает чувствительность антенны во время приёма.

Подключение антенны к оборудованию

Если вы используете WiFi модем с внешней антенной и хотели бы использовать Cantenna, это не будет проблемой. Просто отсоедините «родную» антенну и используя соответствующей длинны кабель подключите Cantenna на другом конце. Вы можете подключится роутеру (маршрутизатору) таким же образом.

• D - внутренний диаметр банки
• L o - длина волны в открытом воздухе, равна 0.122 метра
• L c - нижняя граница затухания, МГц
• L u - верхняя граница затухания, МГц
• L g - длина волны в волноводе (в нашем случае - в банке)

L c = 1.706D

L u = 1.306D

L g = 1 / (sqr_rt{(1/L o ) 2 - (1/L c ) 2 })

Для использования с адаптерами стандарта 802.11b идеальны следующие параметры:

• Нижняя граница затухания должна быть меньше 2400 МГц
• Верхняя граница затухания должна быть больше 2480 МГц

Зависимость длин волн и частот от диаметра

• RF соединитель N-типа с затяжной гайкой (меньше отверстий сверлить придется);
• 40mm медного или латунного провода 2 мм диаметром;
• консервная банка из под растительного масла 83 мм в диаметре и 210 мм длиной.

1. Ножом для вскрытия консервных банок тщательно удалили верхнюю часть консервной банки. Опорожнили и помыли ее с мылом в теплой воде.
2. Линейкой измерили 62 мм - расстояние от дана консервной банки и отметили точкой. Нужно накренить отмеченную точку, что бы сверло не соскальзывало и отверстие получилось там, где нам нужно.
3. Сначала используем сверло меньшего диаметра и постепенно увеличиваем до 12-16 мм в зависимости от диаметра RF соединителя N-типа.
4. Диаметр отверстия должен точно соответствовать диаметру RF соединителя N-типа. При помощи напильники обработали неровные края.
5. Обработали отрезок медного провода напильником и перед пайкой слегка нагрели одну сторону - входящую в RF соединитель N-типа.
6. При помощи паяльника припаяли вывод к RF соединителю N-типа в вертикальном положении. В нашем случае, высота активного элемента должна ровняться 30.5 мм.
7. Зафиксировали RF соединитель N-типа на банке при помощи затяжной гайки самого соединителя.

Усиление данной Wi-Fi антенны изготовленной своими руками будет находится в пределах 10-14 dBi и лучевым покрытием равны 60 градусов. Если нам потребуется использовать антенну на улице - придется изготовить водонепроницаемый контейнер. Нам подойдет трубa из PVC - целиком вложим антенну в трубу из PVC и загерметизируем при помощи крышек и PVC клея. Необходимо помнить об отверстии для RF соединителя N-типа.

Приобретите USB-адаптер беспроводной сети "донгл". Благодаря этому устройству размером с палец руки, компьютер получает возможность подключения к Wi-Fi сетям. Он вам нужен даже тогда, если в вашем компьютере уже есть встроенный адаптер беспроводной сети.

• Для наилучшей совместимости покупайте Wi-Fi адаптер, который также работает со стандартами 802.11b и 802.11g.
• Чтобы узнать стоимость, посетите Google Commerce или Pricewatch . Простые адаптеры, которые достаточно эффективны на близком расстоянии, обойдутся примерно в 15-20 долларов.
• Форма имеет значение. Для оптимальной экономии выбирайте небольшой адаптер пальцеобразной формы. Большие адаптеры формы "расплющенной мыши" (50 - 60 долларов) в основном более чувствительные и мощные. Несмотря на то, что их установка может быть затруднена, они лучше работают в более сложных условиях.

Покупаем пассивный USB удлинитель. Вам нужен кабель Tип A (папа) - Tип A (мама). Приобрести его можно в магазине единой цены, местном компьютерном магазине или онлайн. С его помощью вы подключите USB Wi-Fi адаптер к USB порту компьютера.

• Антенна является направленной, поэтому вам нужно разместить ее таким образом, чтобы она была направлена на беспроводную точку доступа. Убедитесь, что кабель достаточно длинный (максимальная длина 5 м) для размещения антенны в требуемом месте.
• Если это необходимо, можно соединить несколько кабелей-удлинителей.
• Активные USB удлинители (~$10 долларов) позволяют использовать кабель длиной более 5 м, благодаря чему антенну можно установить еще выше для получения наилучшего результата.