Как изготовить самодельную направленную антенну для wi-fi собственноручно

Оглавление

Что такое вай фай антенна для компьютера

WiFi-антенна для компьютера – это пассивный усиливающий элемент приемопередающего устройства, входящего в состав тракта, реализующего беспроводной тип передачи данных. Принцип работы основан на излучении или, наоборот, поглощении энергии электромагнитного поля, которое имеет частоту колебания заданной частоты. Эффективность при этом определяется при помощи общепринятого параметра – коэффициента усиления, который измеряется в dB или dBi.

Обратите внимание! dB и dBi – несколько разные величины. Первая определяется как десятичный логарифм отношения выходного сигнала к входному и описывает характеристики гипотетической (идеальной) всенаправленной антенны

Вторая же является значением относительным вышеупомянутого устройства и относится к параметрам реального устройства. То есть когда говорится, что «антенна имеет коэффициент усиления 3 dB», подразумевается именно 3 dBi.

Особенностью подключения к PC или ноутбуку является то, что необходимо использовать адаптеры, которые присоединяются к USB-разъему или в слот материнской PCI-платы ПК. Связано это с тем, что стационарные вычислительные машины редко имеют встроенный WiFi-модуль, а портативные – не снабжены выходом для внешней антенны (разъем на модуле есть, но чтобы получить доступ к нему, необходимо будет разобрать корпус). В целом же даже антенна уличная для Wi Fi-роутеров и антенна для модуля WiFi от ПК взаимозаменяемы с точки зрения согласования в линии (исключение составляет диапазон рабочей частоты, о чем будет сказано ниже).

Необходимая теория

Каждый человек может догадаться, что, чем длиннее будет провод, тем больше вероятность, что в нем потеряется сигнал. Даже если при сборке пушки использовать высококачественный и дорогой кабель, потеря сигнала не исключена. Кабель — это ключевая часть антенны, поэтому в процессе его выбора нельзя придерживаться остаточного принципа, иначе достоинства самой эффективной пушки будут сведены на «нет».

К примеру, если один вид провода можно использовать в регионе с низкой частотой, то его применение на высокочастотных участках уже невозможно. Чтобы снизить потери в кабеле, необходимо уменьшить его длину и концентрацию высокочастотных соединений.

Обратите внимание! Если 4G антенна пушка будет функционировать на высоких частотах, при сборке конструкции следует использовать кабель с более высокими показателями

Дальность действия вай-фай антенн

Сигнал от родной антенны на 2 dBi с частотой в 2,4 ГГц по стандарту беспроводной технологии 802.11n может проходить до 400 м, если поверхность прохождения видима и не содержит никаких преград. Если говорить о более старых стандартах, то их сигналы распространяются в разы хуже, хотя обладают аналогичной дальностью и частотой.

Если считать антенну, которая распространяет Wi-Fi сигнал, за идеальный изотропный излучатель, распространяющий электромагнитные колебания во все направления на 360°, то можно запросто конвертировать количество dBi в мощный прирост.

Сам по себе dBi (децибел (dBA) изотропный) — это числовая характеристика усиления антенны, определяющаяся как алгоритм десяти, умноженный на десять, отношением которого является усиленное электромагнитное поле к его изначальному значению.

Обратите внимание! Для определения расстояний есть соответствующие таблицы, которые показывают, на какое расстояние в километрах или метрах обычный направленный передатчик может распространять свой сигнал

Причины низкого качества сигнала

Каждый человек, который ежедневно пользуется сетью Wi-Fi, должен знать основные причины ухудшения приема сигнала. Поэтому перед тем, как купить себе кабель Wi-Fi, надо разобраться, почему начал плохо работать интернет. Есть несколько распространенных причин, из-за которых может в разы ухудшиться прием.

Неправильное расположение маршрутизатора

Роутеры от TP-Link, D-Link или Xiaomi надо устанавливать в наиболее подходящих для этого местах. Данный совет особенно актуален, если приобретались бюджетные модели.

Беспроводная сеть представляет собой практически идеальную окружность, в центре которой находится источник передаваемого сигнала. Чтобы охватить максимальное количество пространства, надо устанавливать маршрутизатор в центральной части квартиры. Таким образом удастся добиться того, чтобы сигнал проникал в каждую комнату.

Установка возле микроволновой печи

Микроволновые печи — ухудшают передачу сигнала Wi-Fi

Бывают ситуации, когда людям приходится располагать роутер буквально в нескольких метрах от микроволновой печи. На самом деле делать так не стоит. Микроволновка негативно сказывается на работе маршрутизаторов. Качество сигнала будет ухудшаться в несколько раз сразу же после включения печи.

Дело в том, что в процессе работы она излучает волны, которые перебивают сигнал роутера. Решить такую проблему не поможет даже Wi-Fi удлинитель. Единственный способ исправить ситуацию — установить маршрутизатор в другое место, на расстоянии не менее десяти метров от микроволновки.

Большое количество бетонных или кирпичных стен

У многих людей проблемы с уровнем сигнала Wi-Fi появляются именно из-за препятствий, которые создают кирпичные и бетонные стенки. Они мешают прохождению сигнала и создают сопротивление, что приводит к ухудшению работы беспроводной сети. Чем больше таких препятствий на пути прохождения радиосигнала, тем хуже качество связи.

Слабая мощность маршрутизатора

Некоторые покупают бюджетные модели устройств и удивляются, что с их помощью не удается обеспечить качественную работу беспроводной сети. На самом деле в этом нет ничего удивительного, так как дешевые маршрутизаторы обладают достаточно слабой мощностью и не могут передавать сигнал на большие расстояния.

Исправить ситуацию поможет только вай-фай удлинитель, который способен усилить передаваемый сигнал в разы.

Использование второго роутера

Улучшить работу беспроводной сети можно, если просто подключить второй роутер. Последний называется репитером. Он принимает сигнал с первого устройства и передаёт его дальше. Это актуально для очень больших помещений, например, офиса или загородного дома.

При использовании этого метода, вы получите стабильно сильный сигнал с большой зоной покрытия. Но стоит такое устройство почти столько же, сколько стоит сам роутер. Зато он даёт превосходный результат, и вам не придётся ломать голову над тем, как подключить второй роутер для усиления сигнала из-за простоты настроек.

Чтобы настроить репитер, достаточно выбрать место его расположения, исходя из не покрытых сетью зон помещения, и подключить его к электропитанию. После этого репитер сам найдёт нужную сеть или предложит одну из обнаруженных на выбор, работая в автоматическом режиме.

На многих Wi-Fi роутерах есть функция репитера, но не на всех. Её наличие указано в технической документации к устройству. Если у вас дома есть старый роутер, и он обладает такой функцией, то можно не тратиться на репитер, и просто использовать второй роутер в качестве усилителя сигнала.

Как можно усилить мощность приема и передачи сигнала роутером

Для начала давайте разберемся в терминологии устройств, которые применяются для приема и передачи вай-фай сигнала. В обычной ситуации провайдер предоставляет интернет с помощью кабельного или оптоволоконного соединения. После него хозяин дома или квартиры ставит свой роутер, который принимает этот сигнал, а затем раздает с помощью wifi соединения. Также может использоваться маршрутизатор для раздачи сигнала по проводам, но современные устройства могут объединять обе эти функции в одном приборе. Но вот если необходимо передать интернет даже на небольшое расстояние от дома может возникнуть проблема. На расстоянии несколько десятков метров сигнал может теряться. И тогда требуется его усиление. Зачастую эту проблему может решить внешняя направленная антенна для роутера сделанная своими руками. Без большого труда такое устройство может усилить сигнал до 10 ДБ. Кроме этого существуют и отдельные приемники такого сигнала. Они имеют название-точка доступа. Если использовать антенну для такого устройства и на приеме и на передаче сигнала, то максимально сигнал можно передать на 10 км. При условии обеспечения прямой видимости обоих устройств.

Что необходимо для изготовления

Wifi антенна дальнего действия состоит из нескольких деталей:

коаксиального кабеля для wifi роутера;
отражателя для усиления wifi сигнала;
держателя для антенны wifi.

Кабель – не тот элемент, на котором стоит экономить. Лучше взять товар от хорошо знакомых и проверенных брендов: Ecoflex, Aircell и других. При небольшой длине можно использовать и стандартный RG58 – потери будут минимальными.
Держатель можно изготовить из любого пластмассового предмета небольшого диаметра, по форме хоть отдаленно напоминающего цилиндр. Самый простой и доступный вариант для него – крышка тюбика для зубной пасты или колпачок от велосипеда.
Для изготовления отражателя понадобится фольгированный стеклотекстолит, гетинакс или жесть. Лучше отдать предпочтение первому: его легко найти в магазинах электротоваров и проще всего обрабатывать, да и антенна, сделанная из него своими руками, получится очень мощная. Идеальный размер – где-то 15 сантиметров в длину и в ширину.

Инструменты

ножницы по металлу;
немного медного провода с сечением 2.5 или 4 кв. мм.;
ножовка или лобзик;
карандаш и линейка;
дрель (подойдет и ручная);
круглый надфиль;
паяльник, припой, канифоль;
клей-пистолет;
плоскогубцы.

Как подключить

Подключение любой антенны происходит в несколько этапов:

Первыми делом необходимо отыскать наиболее подходящее место для установки. Если с внутренним устройством все понятно, можно установить его на подоконник, ближе к окну, то внешнее должно находиться на крыше здания или в ином возвышенном месте таким образом, чтобы можно было его максимально точно направить на точку доступа. Кроме этого, оно должно быть закреплено вертикально или горизонтально, в зависимости от типа;
После этого требуется подключить внешнее изделие к усилителю, если он предусмотрен конструкцией, или непосредственно к ноутбуку;
Требуется подключить усилитель мобильного сигнала к питанию.
Провести тестирование принимаемого сигнала в ноутбуке. Количество делений связи должно быть максимальным во всех местах, где распространяется дальность работы.

Подключение

Способ подключения Wi-Fi антенны зависит от типа используемого роутера, адаптера или другого устройства. В большинстве случаев придётся вскрывать гаджет, находить место, куда подсоединена (припаяна) штатная антенна и аналогичным образом присоединять (припаивать) кабель самодельной конструкции. Очень удобно, когда в гаджете предусмотрено независимое подключение внешней антенны, это может быть выполнено в виде:

разъёма в батарейном отсеке, на задней крышке прибора, внутри корпуса и т. п.;
так называемого пигтейла (обычно находится непосредственно на плате устройства).

Если у адаптера съёмная штатная антенна, самодельную конструкцию можно подключить вместо неё.

В любом случае (исключая вариант с пайкой) вам понадобится соответствующий разъём-коннектор, приобрести который можно в радиомагазине.

Фотогалерея: варианты подключения внешней антенны

Разъём для подключения внешней антенны может быть спрятан под крышкой роутераАнтенные коннекторы могут отличаться размерами и конструкциейВам повезло, если ваш роутер имеет выход для подключения внешней антенной гарнитурыГнездо пигтейла вы можете сами установить на корпусе гаджета, если уверены в собственных силахКрохотный разъем на плате устройства служит для присоединения специального удлинителя-пигтейлаИногда самый быстрый и надёжный вариант — припаять кабель вместо штатной антенны

Изготовление излучателя

Для частоты 2.4 ГГц, на которой планируется использовать передатчик, идеальными размерами биквадрата будут 30.5 мм. Но все-таки мы делаем не спутниковую антенну, поэтому допустимы некоторые отклонения в размерах активного элемента —30–31 мм.

К вопросу о толщине проволоки также нужно отнестись внимательно. С учетом выбранной частоты 2.4 ГГц, медную жилу надобно найти толщиной точно в 1.8 мм (сечением 2.5 мм.кв.).

От края проволоки отмеряем расстояние 29 мм до загиба.

Делаем следующий загиб, проконтролировав наружный размер в 30–31 мм.

Следующие загибы вовнутрь делаем на расстоянии 29 мм.

Проверяем самый важный параметр у готового биквадрата —31 мм по средней линии.

Пропаиваем места для будущего крепления выводов коаксиального кабеля.

О дальности действия Вай Фай антен

От родной роутерной антенны на 2 dBi сигнал 2.4 ГГц, стандарта 802.11n может распространиться на 400 метров в пределах прямой видимости. Сигналы 2.4 ГГц, старых стандартов 802.11b, 802.11g хуже распространяются, имея вдвое меньшую дальность по сравнению с 802.11n.

Считая WiFi антенну за изотропный излучатель — идеальный источник, распространяющий электромагнитную энергию равномерно во всех направлениях, можно руководствоваться логарифмической формулой перевода дБи в прирост мощности.

Децибел изотропный (дБи) — коэффициент усиления антенны, определяемый как умноженный на десять десятичный алгоритм отношения усиленного электромагнитного сигнала к исходному его значению.

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

A,дБи	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

Судя по таблице, несложно сделать вывод, что направленный WiFi передатчик максимально допустимой мощности в 20 дБи может распространить сигнал в даль на 25 км при отсутствии преград.

Дальнейшее увеличение мощности антенны неразумно, распространение сигнала будет идти в слишком узкой зоне, имеющей форму диска.

Что влияет на радиус действия Wi-Fi маршрутизатора

Как усилить сигнал вай-фай

У беспроводного аппарата стандартный диапазон охватывает площадь в 30 м. Некоторые факторы способны уменьшать диапазон и вызывать помехи в сигнале передатчика.

Специалисты заостряют вопрос на нескольких основных источниках нестабильной функциональности сети. К частым причинам относят стены, иные маршрутизаторы, бытовую технику и радиоустройства.

Стены

Передатчик должен стоять в открытом месте со свободным доступом. Попытки отправить его за шкаф или диван, отнести в комнату с капитальными стенами вызовут проблемы с равномерным распределением сигнала во всем доме.

Варианты препятствий

Помехи от других радио-устройств и маршрутизаторов

Мобильные телефоны и им подобные устройства, работающие рядом с роутером могут снижать радиус покрытия. Единственное решение – это переход на другой свободный канал.

Помехи от бытовой техники

Слишком близкое расположение микроволновой печи, холодильника или стабилизатора может стать источником помех. Специалисты советуют устанавливать устройство в центральном помещении, свободном от постоянно функционирующих бытовых приборов.

Сборка

Теперь вибратор должен быть присоединен к отражателю. Отметьте, что только два «конца» медного провода быть присоединены к медной трубке — центр медного провода не должен коснуться медной трубки (Для этого и нужен вырез в медной трубке).

Проволочный вибратор должен быть на расстоянии ~15 мм от отражателя. Тестирую антенну, изменяя интервал между вибратором и отражателем я получил результат, что расстояние ~15 мм обеспечивает самый низкий SWR (результаты испытаний доступны здесь).

Вибратор напаян на медную трубку

Зачистите коаксиальный кабель на 30мм.

Распустите внешнюю оплёту, зачистите центральный проводник и обрежте его так, чтобы он выходил наружу на 4мм

Вставьте кабель в медную трубку, так, чтобы центральная жила провода была на одном уровне с концом трубки, и припаяйте к нему центр вибратора. Проследите чтобы центр вибратора не касался медной трубки.

Для того чтобы кабель прочно держался в трубке её необходимо обжать с помощью кабельного кримпера.

Теперь осталось только установить на другой конец кабеля коннектор.

При желании для повышения механической прочности Вы можете добавить распорки по концам вибратора. Как их выполнить можно посмотреть на странице про double biquad антенну.

Если бы Вы собираетесь установить biquad антенну снаружи, я рекомендовал бы, чтобы Вы поместили её в защищённый от непогоды корпус чтобы предотвратить коррозию и попадание воды в кабель.

Многие люди для этой цели успешно используют пищевые контейнеры для микроволновок.

Готовый biquad

Подключение

разъёма в батарейном отсеке, на задней крышке прибора, внутри корпуса и т. п.;
так называемого пигтейла (обычно находится непосредственно на плате устройства).

Если у адаптера съёмная штатная антенна, самодельную конструкцию можно подключить вместо неё.

Фотогалерея: варианты подключения внешней антенны

Разъём для подключения внешней антенны может быть спрятан под крышкой роутера

Антенные коннекторы могут отличаться размерами и конструкцией

Вам повезло, если ваш роутер имеет выход для подключения внешней антенной гарнитуры

Гнездо пигтейла вы можете сами установить на корпусе гаджета, если уверены в собственных силах

Крохотный разъем на плате устройства служит для присоединения специального удлинителя-пигтейла

Иногда самый быстрый и надёжный вариант — припаять кабель вместо штатной антенны

Совершенству предела нет

Направьте вашу антенну в сторону рабочей зоны и присоедините к роутеру, используя специальный штекер, или установите с помощью паяльника прямо на рабочую плату. Увеличение дальности сигнала Wi-Fi не заставит себя ждать. Что ещё можно сделать для увеличения мощности антенны, кроме увеличения размеров? Тех, кто уже сооружал что-либо подобное, может заинтересовать двойная или тройная антенна биквадрат. Своими руками умельцы добиваются усиления сигнала на 2 и 4 дБи больше, а это ощутимое улучшение.

Выполняется это увеличением количества квадратов и, соответственно, площади отражателя (металлического редуктора). Умельцы также создают дугообразные или круговые антенны на базе биквадрата, основное правило при изготовлении которых — чёткое соблюдение расстояния в 15 мм от рефлектора на всей площади устройства. Также стоит упомянуть, что пересечения проводов должны быть изолированы, чтобы не было соединений проводника.

Места, где устанавливается антенна биквадрат, могут быть самыми разнообразными. Чаще всего такие изделия монтируют на окнах или снаружи здания. Для защиты от непогоды маленькой модели, вроде описанной выше, прекрасно подойдёт пластиковый контейнер. Усиление сигнала, полученное благодаря биквадрат-антенне, соответствует моделям фабричного производства, а порою превосходит их.

Внешняя пассивная антенна для WiFi роутера

Прежде всего надо отметить, что пассивная антенна для wifi роутера, то есть которая не имеет своего собственного питания от электросети, не усиливает сигнал, а лишь направляет его спектр для более уверенного приема. Мощность этого «усиления», которую еще называют коэффициентом направленного действия, измеряют в децибеллах (dBi). Небольшими внешними антеннами уже снабжаются многие модели маршрутизаторов и адаптеров, однако их мощность не превышает 3-5 dBi, что не позволит значительно улучшить дальность действия беспроводного сигнала.

Поэтому для этого используют внешние wifi антенны. У них есть два типа разделения — для наружного или внутреннего использования, а также всенаправленные и узконаправленные.

Wi-Fi антенна – пушка

Данный вариант передатчика очень мощный, как настоящая пушка. Антенна-пушка может напомнить космический бластер, и по аналогии с этим фантастическим оружием обладает направленным и очень сильным действием.

Именно направленность в одну точку, как основной принцип работы Wi-Fi антенны, позволяет обеспечить довольно большое расстояние приема и передачи сигналов, так как происходит высокая концентрация импульсов в одном направлении.

Чтобы собственноручно смастерить такое устройство приготовьте:

длинную металлическую шпильку;
18 гаек соответствующего диаметра;
металлический лист, например, медный;
вай фай адаптер (однако, можно подключить уже установленный роутер).

Инструкция, как сделать мощную Wi-Fi антенну, будет следующей:

возьмите металлический лист и разметьте центры каждого круга (всего кругов семь, первый диаметром 9 см, второй 6,8 см, третий 5,4 см, четвертый 3,8 см, оставшиеся три – 3,7 см);
просверлите центра (диаметр полученных отверстий должен на немного быть больше диаметра шпильки);
с помощью циркуля прочертите круги на металле и аккуратно вырежьте их;
обрежьте от шпильки лишнее, оставив длину 18 — 22 см;
поочередно насаживайте круги на шпильку и закрепляйте их с помощью гаек;
в двух последних кругах просверлите отверстия для кабеля;
лудим диски;
пропустите сквозь отверстие в последнем кружке кабель и припаяйте экранирующую обмотку к металлу;
среднюю жилу кабеля проденьте через дыру во втором диске и припаяйте;
к выходу разъема прикрутите имеющийся вай фай адаптер.

Перед началом работ внимательно изучите фото вай фай антенны данного типа. Так вам будет проще вникнуть в суть всего процесса.

Установка WiFi антенны

При монтаже любого типа антенн, необходимо учитывать, откуда идет источник сигнала. В условиях современной городской застройки он может очень сильно терять в эффективности как из-за плотности домов, так и из-за материалов, из которых они сделаны. Привожу таблицы, из которой можно приблизительно понять, насколько ухудшает работу точки доступа тот или иной материал. Самым главным параметром здесь будет «Эффективное расстояние» (ЭР). Рассчитывать его надо следующим образом. Например, в характеристиках роутера указано, что он работает на 400 метров. подразумевается, что при прямой видимости. Вас же от него отделяет межкомнатная стенка, у которой ЭР равно 15%. Рассчитываем: 400 м умножаем на 15% и получаем 60 метров. То есть через стену 15-20 см роутер будет «стрелять» всего на 60 метров. При этом, если присоединить к нему антенну в 15-20 децибел, то эта потеря нейтрализуется.

Препятствие	Потери в децибелах (dBi)	ЭР
Открытое пространство	100%
Окно без тонировки (отсутствует металлизированное покрытие)	3	70%
Окно с тонировкой (металлизированное покрытие)	5-8	50%
Деревянная стена	10	30%
Межкомнатная стена (15,2 см)	15-20	15%
Несущая стена (30,5 см)	20-25	10%
Бетонный пол/потолок	15-25	10-15%
Монолитное железобетонное перекрытие	20-25	10%

Рамка для двойной биквадратной антенны

Рамка для антенны Харченко изготавливается следующим образом:

от выправленной проволоки откусывается отрезок, длина выбирается исходя из того, какой размер будет иметь устройство итого 260 мм;
при помощи утконосов и поверочного чертежа придается нужная форма, излишек проволоки удаляется кусачками;
в центральной части получаются два примыкающих кончика, их нужно спаять так, чтобы они не прикасались к противоположному углу, который необходимо залудить.

Обратите внимание! Дополнительно усилить радиоволну можно, увеличив количество рамок в конструкции (усиленная биквадратная вай фай антенна). Такой двойной биквадрат или двойная WiFi-антенна своими руками изготавливается так же, как и обычный вариант

Отличительной чертой будет то, что длину заготовки из проволоки нужно будет увеличить еще на 24,4 см, а в чертеж добавить с каждой стороны еще по две рамки. Следует также помнить, что для крайних квадратов отсутствует центральное соединение, они просто пересекают друг друга, а между ними прокладывается изоляция.

Wi-fi антенна своими руками: как сделать

Что такое вай фай антенна для компьютера

Необходимая теория

Дальность действия вай-фай антенн