На частоте 2,45 ГГц длина волны сигнала WiFi составляет 122 мм. Поляризация вертикальная. В сети приводится любопытная схема биквадрата, выгнутого вокруг медной трубы диаметра 10 см. Получается, что диаграмма направленности подобной антенны искажается и растягивается по азимуту. Нет моделей MMANA, чтобы посмотреть, что в точности получается, но любители утверждают, что такой ход не является лучшим (далее рассмотрим и его). Рупорные антенны годятся для высоких частот, а для низких получаются слишком громоздкими. Возможно ли сделать антенну для роутера собственными руками в виде рупора. В исключительных случаях (имитация голоса озерной утки), определенно, да.
Антенны для роутера
Немногие задумываются над физическим смыслом антенны. Обыватели ответят, что антенна необходима для усиления сигнала, но она является пассивным не усиливающим устройством. Собирает с большой площади сигнал и подает в малую, где находится кабель приемника. Это делают все антенны без исключения. Что может собрать вибратор? Достаточно вспомнить, что волновой вибратор (кусок провода, равный длине волны) лучше полуволнового, имеющего преимущество перед четвертьволновым (равен четверти длины волны). Чем длиннее вибратор, тем эффективнее. При этом соблюдаются определенные пропорции. Это диктуется волновыми законами природы.
Известно, что оперный певец, взяв высокую ноту, разбивает хрустальный стакан. Как это делается. Мастер пения ударяет слегка по прибору и слушает, какая нота польется из посуды. Это резонансная частота предмета. Взяв ту же ноту поставленным голосом, певец вызывает отклик емкости. Колебания накапливаются, усиливаются, не затухают. В результате стекло разбивается вдребезги. В точности то же происходит в антенне. Собирает и передает волны, являющиеся резонансными. А это основная частота и гармоники (умноженные на два, на четыре и пр. частоты). Самодельная антенна для роутера поможет отсеять ненужное. Сигнал окажется сконцентрирован в нужном месте.
Важно правильно подвести к антенне провод. Прием волны и гармоник позволит изготовить гармоническую антенну, принимающую частоты, чьи полуволны являются кратными для габаритов устройства.
К примеру, частоты, соотносящиеся как 1 : 2 : 4 : 6 и т.д. Правильно подведенная линия позволит ловить одновременно несколько волн. Если нарушить правила, устройство работать не станет. Вот как нужно делать:
- Рисуют схематично вибратор (прямая линия), на котором схематично обозначают законы распределения токов и напряжений для всех длин волн.
- Если присоединить провода в точке пучности напряжений, получится запитка по напряжению.
- Если присоединить провода в точке пучности всех токов, получится запитка по току.
Так изготавливаются гармонические антенны. Для изготовления подобного, к примеру, для частоты 3,7 МГц (диапазон КВ) нужен кусок провода на 80 метров. Понятно, что подобный расклад может не устраивать. Поэтому постоянно ведется поиск новых конструкций. Не так давно публиковали описание процесса конструирования ферромагнитной антенны для диапазона 3,7 – 7 МГц, умещающейся в кулаке. Не утверждаем, что заменит собою 80 метров меди, но положительный эффект от нее наблюдают исследователи, что используется в радиоприемниках.
Рупорные антенны для роутера
Чем порадует рупорная усиливающая антенна для роутера. Проста в конструкции. Вот теория:
- рупорная антенна состоит из раструба и питающего волноводы;
- составные части согласованы, либо сигнал не пройдет через место стыка;
- рупор изготавливают разной формы, “рефлектор” определяет тип антенны:
- пирамидальная (урезанная пирамида);
- секторная, секториальная (сектор из волновода, дно и потолок параллельны друг другу, боковины расходятся);
- коническая (усеченный конус);
- гибридная (форму рупора сложно назвать уже придуманным словом, тем, кто разбирал спутниковые конвертеры, знаком рупор со ступенями).
Если в спутниковой связи на частотах выше 5 ГГц применяются рупоры, то и для WiFi подойдут. Как сделать антенну для роутера. Рупоры относятся к классу устройств СВЧ. Антенна изготавливается из посеребренной внутри стали. Это улучшает условия проводимости, позволит волне свободно двигаться внутри, придаст стенкам твердость. На практике для застекленной лоджии подойдет картон, обклеенный внутри фольгой. Фольга, как известно, сделана из алюминия, лучшими качествами обладает медь. Некоторые собирают рупорные антенны из текстолита. Потом поверхность полируется, к примеру, ластиком, и покрывается лаком. Портал рупорной антенны заклейте диэлектриком, пластиком, пенопластом и т. д.
Важно! Без фольги рупор не станет работать по очевидным причинам. Диэлектрик не может отражать электромагнитное излучение.
Стыки, в случае с текстолитом паяются, картон клеится. Вероятно, лучше взять фанеру, ведь правильная геометрия важна для антенны. А лист шпона лучше держит форму. Изнутри требуется проклеить по швам, а снаружи покрыть грунтовкой, препятствующей проникновению внутрь влаги. Далее, красится и вывешивается в любом месте. При желании, в верхней части возможно приделать кормушку для птиц. Внутри оклейте конструкцию фольгой, по возможности ровно (на работу антенны ровность оклейки не повлияет). Предлагаем делать пирамидальный рупор, что проще, и обеспечит приемлемую диаграмму направленности и по углу места на случай, если в нашу сеть хотят попасть посторонние люди.
Диаграмма направленности рупорной антенны для роутера не отличается оригинальностью. Это лепесток, шириной 15 градусов (зависит от конструкции) по азимуту и углу места. Это обусловливает особенности применения. Для охвата дома, антенна ставится на высоте середины поодаль. Чтобы главный лепесток охватил всех потребителей. Начнем с размеров питающего волновода, на который обращается мало внимания. На сайте http://users.skynet.be/chricat/horn/horn-javascript.html имеется калькулятор, при помощи его посчитаем параметры, подставив частоту. По умолчанию стоит 6-ой канал (2437 МГц).
Дно питающего волновода снизу пробивает штырь, отстоящий от задней стенки на четверть длины волны, а длина участка составляет половину длины волны. По формуле из физики находим длину волны: 299792458 / 2430000000 = 123 мм. Это длина волны в свободном пространстве. В волноводе идет критическая волна, ниже нее работать не может. Величина равна удвоенной длинной стороне волновода. Последуем совету калькулятора и возьмем стенки 90 х 60 мм. Длина критической волны составит 180 мм. Внутри волновода волна движется под углом. Следовательно, длина волны увеличивается, равна частному деления длины волны в свободном пространстве на косинус угла движения внутри.
Сложность состоит в поиске угла. Для расчета выведены специальные формулы, их читатели найдут самостоятельно, мы же воспользуемся результатами. Изначально, в калькуляторе предлагается задать размеры рупора. Приведем правильные значения. По методике находим стороны параллелепипеда, включающего в себя раскрыв рупора (без питающего волновода). Получается:
- Длина P – 60 cм.
- Ширина Н – 25 см.
- Высота Е – 10 см.
Размеры внешнего портала найдены, а внутренний равняется входу в волновод. Это позволит определить геометрию четырех стенок. Жмите на Compute и получаете готовый шаблон. Обратите внимание на графу Aperture Quality (качество апертуры). В ней должна быть цифра меньшая 1/8 волны (в рассматриваемом случае 15 мм). С исходными данными сайта выходило четверть, но автор не уверен в правильности. Первый макет не клейте крепко, а испытайте сначала на местности. Обратите внимание, что уже посчитали длину волны в волноводе, цифра составила 16,85 см. Теперь понимаем, что делать со стержнем:
- отстоит от задней заглушенной стенки волновода на 168,5 / 4 = 42,125 мм;
- отрезок волновода имеет протяженность 84 мм;
Это важные параметры, их следует четко соблюсти. Здесь снимается сигнал со штыря. Как вести настройку участка. Штырь выступает из дна на некую длину, это четверть волны в свободном пространстве (31 мм). Необходимо взять КСВ метр и двигаете в разные стороны, до получения значения в области единицы. Если не получается долгое время, то немного наклоните стержень к задней стенке.
Ну, вот и готова внешняя антенна WiFi роутера. Далее состоится разговор о технологиях СВЧ.
