Диаграмма направленности штыревой антенны wifi

Направленные Wi-Fi антенны — особенности выбора направления и варианты размещения оборудования (90 фото)

Wi-Fi (Wireless Fidelity) – технология беспроводной передачи данных по радиоканалу посредством радиоволн частотой 2,4 или 5 ГГц. Более привычно выражать этот параметр радиочастотного излучения через длину волны, обозначаемой буквой λ (лямбда). Для частоты 2,4 ГГц λ=13 см, для 5 ГГц λ=6 см.

Обе длины волны принадлежат к сантиметровому диапазону. Особенностью распространения таких радиоволн является их распространение в условиях прямой видимости.

Имеется в виду радиовидимость – препятствиями будут предметы, проводящие электричество. Так, сухое дерево или кирпичная стена препятствием для волн не станут, а живое дерево или железобетонная стена – вполне.

Радиопередающий тракт

Для передачи радиоволн на расстояние служит радиочастотный тракт, состоящий из:

В быту фидером почти всегда служит коаксиальный кабель волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Его может не быть, если антенна подключается непосредственно к разъему передатчика.

Принцип работы Wi-Fi подчиняется тем же законам, что и работа других антенн радиочастотного диапазона.

Эффективность передачи волн

Эффективность работы тракта, а значит, дальность передачи данных, зависит от:

• мощности передатчика;
• коэффициента усиления антенны;
• потерь в фидере;
• согласования тракта;
• профиля трассы.

Если мощность передатчика определена конструкцией роутера и корректировке не подлежит, то остальные параметры следует рассмотреть подробнее.

Потери в фидере

• от его длины (чем больше длина, тем больше потерь);
• от его толщины (чем толще кабель, тем меньше потерь);
• от его исполнения (в кабеле с медной жилой потери будут ниже, чем в кабеле с жилой из омедненной стали).

Согласование тракта

Все элементы, входящие в радиочастотный тракт, должны иметь одинаковое волновое сопротивление. Чем больше будет разница в этом параметре у отдельных элементов, тем больше будет потерь.

Профиль трассы

На трассе между приемником и передатчиком или рядом с ней не должно быть крупных электропроводящих предметов.

Коэффициент усиления антенны

Антенны можно разделить на два больших класса:

Из ненаправленных антенн широко известен вертикальный штырь. Он излучает радиоволны во все стороны одинаково.

Направленные антенны

Направленные антенны концентрируют излучение в одном или нескольких преимущественных направлениях, определяемых диаграммой направленности.

Для оценки направленных свойств антенны используют такие параметры, как коэффициент усиления или коэффициент направленного действия.

К антеннам, имеющим диаграмму направленности, отличную от круговой, относят:

Щелевую антенну рассчитать и изготовить в домашних условиях практически невозможно, поэтому этот класс антенн рассмотрен не будет.

Диполь

Антенна дипольного типа состоит из двух вибраторов суммарной длиной раной половине длины волны.

Диаграмма направленности диполя — два лепестка, перпендикулярных вибраторам.

То есть, максимум излучения будет приходиться в две стороны.

Изготовить диполь в домашних условия несложно, вопрос, из чего можно сделать Wi-Fi антенну решается легко – надо взять кусок провода длиной 6,5 см, разрезать его пополам, к одной половине припаять жилу кабеля, к другой – его оплетку.

Закрепить вибраторы можно на пластине из любого диэлектрического материала. Толщина провода при используемых рабочих мощностях значения не имеет и определяется лишь конструктивной прочностью антенны.

Волновой канал

Путем добавления к волновому каналу дополнительных элементов – директоров и рефлектора — можно значительно улучшить его направленные свойства. Получится волновой канал или антенна Уда-Яги. Схема устройства Wi-Fi антенны для дальней связи не отличается от антенны на другие частоты.

Диаграмма направленности антенны Уда-Яги выглядит в виде лепестка, направленного в одну сторону.

В отличие от диполя, максимум диаграммы приходится в одном направлении.

Такая антенна позволяет получить усиление до 25 дБ, то есть сконцентрировать энергию излучения по одному направлению в 316 раз! Коэффициент усиления зависит от количества элементов и от длины траверсы.

Если анализировать фото Wi-Fi антенны дальнего действия промышленного изготовления, становится видно, что производители таких антенн предпочитают именно волновые каналы из-за хорошего соотношения технологичности изготовления к достигаемому результату

Такую антенну можно изготовить самостоятельно, инструкция, как сделать Wi-Fi антенну приводится ниже, но следует помнить, что высоких параметров можно достичь либо при тщательной ее настройке, что потребует наличия приборного парка, либо при строжайшем соблюдении размеров.

Изготовление антенны

Поэтапное изготовление Wi-Fi антенны своими руками надо начать с поиска чертежа антенны с нужными параметрами. Можно синтезировать ее самому, если хватает теоретической подготовки и умения работы в компьютерных моделировщиках антенн.

Например, антенна с усилением по мощности сигнала 15 дБ (в 31 раз) состоит из одного рефлектора, вибратора и 13 директоров.

Для траверсы надо взять любой диэлектрический материал, например, дерево или полипропиленовую трубу. Далее надо нарезать элементы из медной проволоки, из соображений механической прочности диаметр должен быть не менее 1 мм.

Следующий шаг – разметка траверсы с указанием места крепления каждого элемента. В случае использования трубы, можно насверлить в ней отверстий такого диаметра, чтобы проволочный элемент входил в нее с небольшим усилием.

Активный элемент можно изготовить в виде разрезного элемента или разрезной рамки.

После того, как элементы расставлены по местам, останется припаять к активному вибратору коаксиальный кабель (он должен быть минимальной длины и максимальной толщины!) и подключить его к роутеру.

Рамка

Рамочная антенна выполняется в виде рамки, периметром кратным длине волны, то есть, 13 см, 26 см, 39 см и т.д. Форма рамки существенного значения не имеет – можно ее изготовить в виде ромба, круга, квадрата, треугольника.

Диаграмма направленности перпендикулярна плоскости рамки и похожа на диаграмму диполя.

К рамке, как и к диполю, также могут быть добавлены дополнительные элементы, формирующие диаграмму направленности.

Антенна с параболическим рефлектором

Одна из разновидностей направленных антенн – антенна с параболическим рефлектором. Принцип работы заключается в том, что активный элемент помещается в фокус параболы и формируется узкая диаграмма направленности.

Как правило, используется не полная парабола, а ее часть.

Можно изготовить параболический отражатель самостоятельно и поместить в его фокус диполь или рамку. Это улучшит направленные свойства антенны.

Для этого можно взять алюминиевый лист или разрезанную пивную банку и согнуть ее в виде части параболы. В фокус надо поместить используемую антенну.

Фото направленных Wi-Fi антенн

Источник

Как сделать антенну WiFi своими руками.

Самая распространенная точка доступа WiFi 802,11b на которую будет ориентирована антенна пользователей беспроводной сети (WLAN). Эта антенна будет принимать и передавать сигналы во все стороны, для того чтоб доступ к сети имелся с любого направления, т.е. должна иметь круговую диаграмму направленности. Иными словами, всенаправленная антенна WiFi.

Конечно, есть и заводские решения, на этот счет. Но стоят они не мало. Мы сделаем антенну сами и будет она работать не хуже заводских, так как законы радиотехники одни для всех и здесь всё будет упираться лишь в точность и качество изготовления. Наша антенна WiFi будет представлять собой классическую штыревую антенну с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, пересчитанную на нужный нам диапазон 2.4 Мгц. Антенна представляет собой, штырь длинной в четверть длинны волны, с противовесами той же длинны, расположенными под 135° относительно штыря.

Потому что лишь при этих параметрах наша антенна будит иметь волновое сопротивление 50 Ом и будет согласована с питающим её 50 Ом кабелем. Вот как меняется волновое сопротивление при изменении этого угла:

При рассогласовании антенны с кабелем не вся подходящая к антенне энергия будит излучаться ей, т.е. здесь надо будет соблюсти точность изготовления. Длина штыря, для середины нашего диапазона 2,440 МГц, будит равна 27.95 мм (28 мм округлённое), длина противовесов будет равна 30.72 мм ( 31 мм округлённое).

Штырь короче противовесов. Здесь мы соблюдаем такое радиотехническое правило как коэффициент укорочения, так как длинна радиоволны в различных средах разная. Для нашей антенны при диаметре штыря 2.28 мм он будет равен 0.91. Размеры штыря и противовесов желательно выдержать точнее насколько это возможно от этого также зависит волновое сопротивление антенны. Стараться надо в плоть до долей миллиметра, так как на этих частотах антенна очень маленькая и даже пара миллиметров несоответствия размерам сильно нарушает соответствие длины штыря четверти длины волны. Количество противовесов желательно сделать не менее 12 ти а ещё лучше вырезать конус из медной фольги.

Так же ответную часть для купленного коннектора:

Нарезаем из медной проволоки 2 мм сечением 5 кусков:

Впаиваем кусочки на свои места в отверстие N или PL-коннектора:

Радиочастотный выход всех точек доступа обычно имеет сопротивление 50 Ом. Поэтому выбираем дешёвый и доступный РК-50-7-11 с затуханием на наших частотах примерно 0.66db. Естественно, он должен быть без стыков и повреждений, желательно новый.

Обычно все соединения в этом деле делаются с помощью специальных разъемов:

Антенна испытывалась в сельской местности, дальность действия уверенного приема порядка 1 км 2 . Естественно все составные части приобретались в нашем магазине.

Источник