Wi-Fi мост «точка-точка» — расчет дальности связи
В калькуляторе просчитывается максимальное расстояние между точками, при котором достигается устойчивая связь. Запас по энергетике должен составлять не менее 20dB для сохранения устойчивой связи при резком ухудшении условий прохождения радиоволн. Если уменьшить требования к надежности и скорости обмена данными, то дальность связи увеличивается.
Расчет ведется при следующих условиях:
- Предполагается, что антенны приемника и передатчика находятся в зоне оптической прямой видимости. В противном случае необходимо оценить дальность прямой видимости .
- Расчет не учитывает дифракцию и рассеяние радиоволн на препятствиях, находящихся поблизости от пути распространения сигнала. Определить, какое пространство должно быть свободным вокруг воображаемой оси между антеннами можно при помощи калькулятора зоны Френеля.
- Мощность передатчика можно найти в технических характеристиках оборудования. Если указана в mW, то используйте калькулятор mW -> dBm
- Чувствительность приемника для 802.11g:
6 Мбит/с: -90dBm
9 Мбит/с: -84dBm
11 Мбит/с: -85dBm
12 Мбит/с: -82dBm
18 Мбит/с: -80dBm
24 Мбит/с: -77dBm
36 Мбит/с: -73dBm
48 Мбит/с: -72dBm
54 Мбит/с: -72dBm - Потери в фидере зависят от его длины и частоты передаваемого сигнала. Можно рассчитать в онлайн калькуляторе потерь в коаксиальном кабеле .
- Потери в ВЧ разъемах обычно составляют не более 0.5 — 1dB на коннектор.
- Расчет справедлив для Wi-Fi сети работающей в инфраструктурном режиме, т.е. в режиме «клиент-точка доступа». Если же сеть работает в режиме Ad-Hoc, когда компьютеры взаимодействуют напрямую без применения точек доступа, то скорость соединения ограничена 11 Мбит/с.
Для устойчивой работы лучше установить хорошие антенны, а не повышать мощность передатчика.
Баночная антенна Wi-Fi, 3G
Баночная антенна для Wi-Fi сетей приобрела особую популярность за свою простоту и минимуму материалов для сборки. Проще говоря практически из мусора получается неплохая направленная антенна. За рубежом эта антенна носит название «Cantenna». Здесь игра слов: antenna — антенна, can — могу, консервная банка. В общем, что то типа: «Могём и из консервной банки антенну сделать». Действительно, баночная антенна для Wi-Fi, 3G, 4G может быть лучше всего годится для изготовления своими руками неподготовленным радиолюбителем.
На частотах CDMA размеры банки получаются далекими от оптимальных и там баночную антенну не используют.
С точки зрения специалиста, банка представляет собой антенну в виде отрезка полого круглого волновода, заглушенного с одной стороны. Это своего рода «слуховой аппарат» для электромагнитных волн. Основным его свойством является наличие так называемой критической частоты, ниже которой волна в волноводе существовать не может. Эта частота зависит исключительно от диаметра банки. Кроме того, существует верхняя рабочая частота, выше которой волновод работает, но появляются паразитные нежелательные волны, высшие моды колебаний, как их называют. Длина волны вдоль волновода больше чем в свободном пространстве.
Попадая в банку, волна доходит до дна и отражается от него. Отраженная волна, взаимодействуя с прямой, образует внутри банки интерференционную картину (стоячую волну). Максимум электрического поля приходится на расстоянии λg/4 от дна (λg — длина волны в волноводе). В этом месте устанавливается четвертьволновый штырь, приемны й зонд, подключаемый 50-омным коаксиальным кабелем к адаптеру. Оптимальная длина самой банки 3λg/4. Это не минимальная, а именно оптимальная длина. Дело в том что волна отражается не только от дна, но и от наружного среза банки. Эта повторно отражен ная волна вносит свой вклад в интерференционную картину. При длине банки 3λg/4, 5λg/4 и т. д. — сигнал на штыре максимален, при длине банки 2λg/4, 4λg/4 и т. д. — минимален. Т.е. банка немного короче или длиннее 3λg/4 тоже будет работать. Это надо иметь ввиду, поскольку при попытке обрезания некоторых банок, они потом разваливаются по шву. Но все же надо постараться сделать банку оптимальной длины. Ее надо обрезать немного длиннее 3λg/4 и потом завальцевать край.
Чтобы определить, подходит ли банка для Wi-Fi или 3G антенны и рассчитать конструктивные размеры, можно воспользоваться онлайн калькулятором на нашем са йте. Предлагаю также небольшую программку для расчета баночной антенны для Windows . Банку подобрать не трудно, желательно конечно идеально цилиндрическую, но неплохо работает, например, банка от кофе Nescafe. Подобрав банку, нужно просверлить отверстие для коннектора. Лучше использовать коннектор с гайкой. К конне ктору припаивается штырь из куска медного провода, коннектор завинчивается в банку (надо проследить, чтобы у него был электрический контакт с внутренней стороной банки, т.к. иногда она бывает лакирована) и все, антенна готова. Нужно только сделать шнур для подсоединения ее к адаптеру.
Расчет баночной антенны есть в мобильном андроид приложении Cantennator, доступном на Google play. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, нажав на кнопку ниже или по QR-коду. Не забудьте оценить приложение. 
Если у вас 3G USB-модем и вы хотите усилить сигнал с помощью такой антенны, то можно просто вставить модем внутрь банки. При этом отпадает проблема соединения антенны с таким модемом. Прорезается отверстие под модем на том же расстоянии λg/4 от дна, края завальцовываются, чтобы не было острых краев. Такой вариант антенны можно конечно использовать рядом с ноутбуком, как на фотографии в начале статьи. Нужно только иметь ввиду, что у некоторых модемов (например у 3G модемов Huawei E171, E173), его внутреняя антенна располагается не в торце, а ближе к USB разъему и этот вариант баночной антенны с такими модемами работать не будет.
Если вы размещаете свою самодельную антенну из консервной банки где-то на мачте или просто вне помещения, то готовую антенну нужно герметизировать от атмосферных воздействий, закрыв пластмассовой крышкой. Только крышку нужно проверить на предмет поглощения ею радиоволн. Проще всего это сделать с помощью микроволновки. Поскольку ее пустой включать нельзя, ставите туда хотя бы стакан воды, кладете крышку и включаете. Если крышка в итоге не нагреется, значит она радиоволны не поглощает и пригодна для нашей цели. За коннектором неплохо просверлить 2 мм отверстие, чтобы через него стекал конденсат, который неминуемо будет собираться в банке. Однако, любая консервная банка недолговечна и со временем ржавеет, ржавчина ослабляет сигнал, так что если вы заметили что связь ухудшается — самое время искать новую банку и переделывать антенну. Вообще, использовать эту антенну как стационарную на мачте — не лучший вариант. А вот как переносную, другое дело.
Баночная антенна поддается небольшой настройке. Можно наклонять штырь относительно дна банки, меняя условия согласования с кабелем и положение штыря относительно пучности поля в банке. Поворачивая антенну вокруг оси, можно менять ее поляризацию. Практически от такой антенны можно добиться усиления 4-6 dBi.
Расчет баночной Wi Fi антенны
Расчет ведется по формулам из книги — «Шабунин С.Н., Соловьянова И.П. Волноводы и объемные резонаторы 1998″.
Конструкции антенны посвящена следующая статья
Схематическое изображение антенны:
Добавив к антенне насадку в виде раструба, мы из баночной антенны получаем простейшую коническую рупорную антенну. Такой прием позволяет получить добавку в усилении до 3 дБ по сравнению с простой банкой. Раструб можно изготовить из оцинкованной жести, его «выкройка» понятна из рисунка ниже, а необходимые размеры R1 и R2 рассчитываются в калькуляторе. Увеличивать размеры раструба для достижения еще большего усиления не рекомендуется, поскольку в конической рупорной антенне может наблюдаться эффект поворота плоскости поляризации. В результате, увеличив раструб, мы можем даже потерять в усилении. С большим раструбом лучший результат получается у пирамидальной рупорной антенны.
Если круглый волновод используется как линия передачи, то он работает в одномодовом режиме волны TE11(H11). При этом появления следующей моды TM01(E01) следует избегать. Однако, чтобы банка излучала своим открытым концом, ее следует возбуждать как раз в режиме волны TM01(E01). Размеры банки подобраны оптимальным образом для создания такого режима колебаний.
802.11b и 802.11g WiFi сети работают на частотах от 2412 МГц до 2462 МГц. Поэтому нижняя частота среза должна быть меньше 2412 МГц, а верхняя частота среза должна быть больше 2462 МГц.
Для других диапазонов Wi-Fi, а также для 3G, 4G — см. сводную таблицу частот.
Калькулятор, при выборе рабочего диапазона, автоматически предлагает оптимальный диаметр банки. При ручном вводе частоты необходимо также вручную подобрать диаметр банки таким, чтобы рабочий диапазон попал в ее полосу пропускания.
В оффлайн режиме можно воспользоваться небольшой программой для расчета баночной антенны. (обновлена 20.01.2014)
Расчет, аналогичный этому калькулятору, есть в андроид приложении Cantennator, доступном на Google play. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, тапнув по QR-коду или отсканировав его. Не забудьте оценить приложение.
Оптимально рассчитанные антенны:
Расчет антенны из банки для 3G модема и Wi-Fi
Очень часто мне задают вопросы про расчет баночных антенн для 3G модемов, которые описаны на моем сайте. Я решил разместить у себя на блоге простой калькулятор расчета таких антенн для вашего удобства. Для этого вам потребуется ввести диаметр банки, частоту на которой работает модем (для 3G это 2100 MHZ Для Wifi это 2400 MHZ), далее нажать кнопку Подсчитать.
Программа вам выдаст следующие результаты:
Lg — это длина волны в банке
1/4 Lg — это расстояние от верха волновода до дна банки (если втыкаете модем, то от дна банки до модема)
3/4 Lg и больше — это оптимальная длина банки, то есть меньше нельзя, а больше можно.
Теперь сама программа расчета антенны:
Расчет баночной антенны
Теперь немного графики о том, что для чего нужно:
Понравилась статья? Вы можете оставить отзыв или подписаться на RSS, чтобы автоматически получать информацию о новых статьях.
Трекбеки и пинги
Отзывы
Ваш отзыв
Деление на параграфы происходит автоматически, адрес электронной почты никогда не будет опубликован, допустимый HTML:
Подписка через RSS
Если мой блог Вас заинтересовал, то можно подписаться на RSS-ленту. Это можно сделать, шлепнув по значку правее:
Антенны от DeePole.Ru
— Скидка 10% для посетителей DeePole.Ru
— Гарантия максимального качества связи
— Подбор стабильного активного оборудования
— Исчерпывающие консультации перед продажей
— Конкретные решения для конкретных проблем
Мы ведем беседу с каждым клиентом индивидуально. По карте уточняется место, где будет установлено оборудование. После этого Вам рекомендуют тот или иной вариант, описывают все минусы и плюсы первого и второго. Отсутствие сложных фраз и терминов сделают общение с нашим инженером понятным и доходчивым. К тому же, Вы узнаете много нового в области технологий связи.