1. Вступ
2. конструкція
3. монтаж
4. вартість
5. попередження
6. Перевірка дальності
7. результати
8. Перший гірський тест
9. результати
10. додаток
11. Довідкові дані і посилання
12. Калькулятор розмірів - JavaScript
13. Таблиця 1.1 Залежність довжин хвиль і частот від діаметра

Потрібна недорога спрямована Wi-Fi антена, яку можна виготовити за годину? Немає проблем, зараз ми розповімо, як зробити її з простої консервної банки.

Вступ

Ми експериментували з хвилеводної антеною, виготовленої зі старих, жерстяних консервних банок, для того, щоб значно розширити бездротову мережу 802.11b. Все, що потрібно було зробити - це помістити в потрібному місці приймально-передавальний елемент, що складається з короткого шматка мідного дроту, запаяного в центрі N-коннектора.

Одна з антен, виготовлена ​​з металевого футляра від віскі J & B.

Примітка: Ця антена застосовна тільки для бездротових мереж стантарта 802.11b або іншого бездротового обладнання, що працює на частоті 2.4 ГГц. Вона не годиться для FM / AM / SW / LW діапазонів.

Ця антена є розвитком первинної ідеї виготовлення «банкової» антени з упаковки чіпсів Pringle's. Упаковка від Pringle's виготовлена ​​з картону і швидко псується при поганих погодних умовах, і крім того на ній складно надійно закріпити коннектори. Без-дипольна «Удо-Яги» антена ( «Хвильовий канал») доставляє набагато більше клопоту при розрахунках і виготовленні, і початкові тести показали, що хвильове банки працюють краще.

З уроків хвильової теорії, які чим далі, тим важче, слід, що волноводная антена, в нашому випадку «баночна» антена, повинна мати паралельні стінки, виготовленої і добре провідного матеріалу, бажано гладкого, і її кінці повинні бути перпендикулярні стінок. Для 2.4 ГГц розрахунки показують, що діаметр банки повинен бути від 70 мм і 100 мм. Це не «залізобетонні» межі, а швидше відправні точки, так як посилення буде зменшуватися за межами цих розмірів все сильніше і сильніше.

Практика показала, що міцність конструкції - велике достоїнство, і наявність пластикової кришки є практично обов'язковою умовою для захисту від негоди. дивіться додаток зі списком відповідних бляшанок.

ARRL (Amateur Radio Relay League, ліга радіоаматорів) пишуть, що необхідна довжина хвилеводу для такої антени повинна бути як мінімум вдвічі більше відомою довжини хвилі. В
таблиці довжина відомою хвилі позначена як Lg і вона залежить від діаметра банки. Чим менше діаметр, тим більше довжина відомою хвилі. З цього випливає, що чим більше діаметр банки, тим коротше вона може бути. Також чим більше площа горловини банки, тим більше енергії може бути перенесено, і отже тим більший рівень відданого і отриманого сигналу.

конструкція

Всередині банки, в кінці - випромінюючий елемент. Світлина
отримана при вимкненому антені.

Конектор N-типу, пригвинчений до банку.

Спочатку ми вибрали банку з діаметром 96 мм. ми вирахували значення 1/4 Lg (чверть довжини хвилі в банку), відміряли це відстань від дна банки і просвердлили в цьому місці маленьке розмічального отвір, потім рассверлени його до розміру, достатнього для установки коннектора N-типу. У Великобританії не просто знайти 16 мм свердло, так що ми купили 20 мм конусний різець. До центрального контакту коннектора N-типу ми припаяли рівний обрізок мідного дроту довжиною близько 50 мм і товщину 1.5 мм. Потім ми акуратно обрізали цей відрізок до обчисленого розміру 1/4 Lo. Потім отшкуріть краю коннектора N-типу і банки навколо отвору за допомогою скляної шкурки. Конектор N-типу потім був припаяний до банку, з усіх чотирьох сторін. Дуже важливо було забезпечити хороший електричний контакт між коннектором і банкою. Зараз ми роздобули N-коннектор, який не потрібно монтувати до корпусу пайкою або гвинтами, а достатньо всього лише загвинтити гайку (куплений на rswww.com деталь 112-0773).

Конусним різцем можна вирізати відмінне 16 мм отвір, якщо попередньо на нього

надіти 16 мм шайбу з N-коннектора. Весь процес в сумі займає близько 10 хвилин.

Після декількох років досвіду і вивчення «банкових» антен, ми прийшли до висновку, що схоже має сенс просвердлити маленький отвір в банці позаду коннетор. В цьому випадку дощ або конденсат з легкістю витечуть з банки. Цей отвір не вплине на характеристики антени.

монтаж

«Баночна» антена, закріплена на телевізійною антеною щоглі.

Ця антена має ширину променя близько 30 градусів і її потрібно направляти в бік другої антени, що забезпечує з'єднання. Також має значення поляризація: залежно від того, як розташований випромінюючий елемент, вертикально або горизонтально, потрібно орієнтувати і антену на другій стороні. Ми монтували її навколо стандартної 25 мм телевізійної вишки використовуючи U-подібну скобу і регульоване кріплення з магазину з продажу телевізорів - це кріплення дозволило управляти антеною як у вертикальній, так і горизонтальній площині. Потім ми взяли короткий відрізок нержавіючої труби, розклепати його з одного боку, і прикріпили його до банку за допомогою клею і ізоляційної стрічки, також для цього ми пробували використовувати кабельні стяжки. Ні той, ні інший спосіб нам особливо не сподобався, так що ще є над чим подумати ...

Перш ніж повністю затягнути болти кріплення, необхідно точно націлити антену і перевірити поляризацію. Тут знадобитися кабель N-типу, приєднаний до PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) карті в ноутбуці або бездротової мережевої карти в вашому персональному комп'ютері, і хто-небудь внизу повинен спостерігати за рівнем сигналу. Я ж узяв з собою на дах ноутбук, але думаю це необачний вчинок, небезпечний для недешевого ноутбука. Ідеальним рішенням для цієї проблеми був би надолонний комп'ютер з карткою 802.11b (з виходом на зовнішню антену) і пігтейл ....

Примітка: Завжди направляйте антенно від себе, і ніколи не заглядайте в працюючу антену. Ця рекомендація продиктована швидше обережністю, ніж реальною небезпекою, але треба враховувати, що людське око дуже погано охолоджується, і є частиною тіла, яка поглинає, але не розсіює, мікрохвильову енергію. Антена ж є концентрує мікрохвильовим пристроєм, так що краще перестрахуватися, ніж потім шкодувати.

Антена, підключена до кабелю.

Ми збільшили сигнал, націлюючи антену спочатку грубо за орієнтирами і компасом і потім обережно підлаштовуючи її вертикальне і горизонтальне положення до тих пір, поки не буде досягнуто максимальне значення сигнал / шум, або ж максимальне значення якості з'єднання. Для цього необхідно використовувати вимірює дані характеристики ПО на комп'ютері. Я використовував Wavemon для GNU / Linux, але більшість драйверів для бездротових мережевих карт мають свої кошти для перевірки якості з'єднання. Залежно від того, як далеко від антени розташований комп'ютер, можливо знадобляться ще люди або рації, або мобільні телефони для того, щоб повідомляти людині, який коригує положення антени результати цих корекцій. При досягненні максимуму сигналу ми надійно закрутили болти в кріпленні і почали святкувати успішне закінчення роботи.

вартість

£ 5.50 за коннектор N-типу і банку, плюс маленький обрізок дроту, і крапельку припою. Якщо ви витратите £ 20 за банку, то отримаєте безкоштовно пляшку віскі. ;-)

попередження

Не дивлячись на той факт, що антена працює справді дуже добре, ніхто не одягав лабораторний халат і не робив дуже розумних тестів з цієї «самоделкой», і звичайно ж виробники обладнання рекомендують не робити чого-небудь, що вони не рекомендують. Тому числі, підключати обладнання інших виробників до їх обладнання. Ну звичайно ж.

Перевірка дальності

Наша перша волноводная антена 96 мм в діаметрі, з довжиною більше 3/4 Lg і була зроблена з футляра від пляшки джина :-)

До антени ми приєднали стандартний телевізійний 75 Ом коннектор (а не правильний N). Використаний тоді пігтейл був стеланн шляхом видалення дроту від антени Buffalo Extended Range Antenna приєднання до нього 75 Ом'ного коннектора. Ми в курсі того, що поєднання 50 Ом коаксіальногокабелю і 75 Ом коннекторів - це не найкраще узгодження опорів, яке можна придумати, і що це призводить до втрат потужності, але під час тестування, в Португалії, це було все, що ми змогли роздобути , і ми були захоплені.

Порівняння було зроблене з урахуванням вбудованої антени PCMCIA картки Buffalo 802.11b. Ми використовували Wavemon (програма для вимірювання параметрів бездротової мережі) на ноутбуці з встановленим GNU / Linux для того, щоб виміряти силу прийнятого сигналу, шум і співвідношення сигнал / шум.

результати

Наша перша банка, включаючи втрати в кабелі, дала улушеніе сили сигналу в районі від +4 до +5 дБ (децибел), отримане поліпшення співвідношення сигнал / шум склало +10 дБ.

За даними таблиць ми оцінили втрати у використовуваному кабелі в 1.5 дБ.

Ця антена дозволила нам підтримувати 11-мегабітні з'єднання на відстані 200 метрів від антени Buffalo Airstation Extended Range Antenna. Ми не віддалялися достатньо далеко по лінії прямої видимості. Ми були вражені поліпшеннями в вимірах, з урахуванням використання телевізійних коннекторів з супермаркету (які мали невідповідний хвилевий опір).

Перший гірський тест

В кінці-кінців ми були стурбовані тим, щоб отримати кілька 50 Ом коннекторів N-типу. На жаль ні у кого на складі не виявилося узгоджуються між собою пар конекторів, так що у нас не було іншого вибору окрім як взяти і трохи модифікувати BNC конектори. Це нас не сильно хвилювало, так як ми були захоплені.

Єдиний кабель, який ми змогли знайти, був RG58 / U, що дає досить виска втрати сигналу.

Ми під'єднали «баночну» антену з футляра з-під джину до точки доступу Buffalo airstation за допомогою 10 метрів кабелю, і направили антену їх вікна у напрямку до пагорба.

Аян пішов на вершину пагорба з його ноутбуком, на якому був запущений Wavemon під GNU / Linux, і з «банкової» антеною, виготовленою з банки з-під корми для собак, приєднаної до бездротової мережевої карти двома метрами кабелю. На вершині пагорба встановлено дві великі багатосекторні антени оператора стільникового зв'язку, які ведуть мовлення в діапазоні близько 800 МГц, як нам здається. Аян розташувався близько 50 метром нижче них (повільно підсмажуючи його мозок!).

У нас була чиста (вище дерев) лінія видимості вниз до долини завдовжки 2200 метрів від точки до точки, виміряна по військовій карті.

результати

Ми досягли швидкості з'єднання 2 Mbps, із запасом від 7 до 8 дБ, хоча хоча якщо говорити чесно, це набагато нижче того, що ми очікували. Але найважливіше для нас було те, що антена працює.

Подивившись в специфікацію на використовуваний кабель, ми виявили, що він не розрахований на роботу з такими високими частотами, як 2.4 ГГц, найвища частота в специфікації була 1000 МГц, на якій кабель давав найбільше ослаблення, 0.79 дБ / метр. Це означало, що використовуючи кабель великої довжини, виготовлений з невідповідного коаксиала, ми позбавили себе від 9 до 10 дБ. Це було гарною новиною для наступного міськвно випробування з використанням відповідного кабелю, і імовірно дозволяє зробити з'єднання на відстані 5 км.

Антена, показана вище, дала в результаті поліпшення на 16-17 дБ в порівнянні з вбудованою в бездротову мережеву карту Buffalo антеною. Нам вдалося, результати нас дуже порадували.

Ми зараз чекаємо, коли у нас з'явиться трохи вільного часу і ми знайдемо достатньо вільного простору, щоб провести додаткові тести. Ми очікуємо отримати з'єднання на відстані 10 км між антенами.

додаток

Список відповідних банок

• Slimfast Double Chocolate - Англія - ​​з пластиковою кришкою
• The Simpsons Double choc cookies - Англія - ​​з пластиковою кришкою
• Douwe Egberts ground coffee - Англія - ​​з пластиковою кришкою
• Baby milk formula - Англія - ​​з пластиковою кришкою
• Furness Ginger Biscuits - Корнуел і Англія
• Golden Jubilee Beer, Robert Cain Brewery - Англія
• Nestlé Coffee Mate 500g - Англія - ​​з пластиковою кришкою
• J & B Rare whiskey tin - Португалія
• Larios Gin - Іспанія
• Тримач унітазної йоржика з нержавіючої сталі з B & Q - дуже мило (спасибі Роберту Кюррі (Robert Currey))
• Будь-яка велика банка з-під собачого корму, якщо ви не змогли знайти чогось більш відповідного!

Деякі барвники в пластикових кришках послаблюють сигнал, так що спробуйте протестувати антену з і без кришки і заміряти рівень сигналу. Якщо до встановленої кришкою сигнал слабшає, використовуйте антену без неї.

Довідкові дані і посилання

• http://www.saunalahti.fi/elepal/antenna2.html - теорія хвилеводних антен
• http://www.qsl.net/n9zia/wireless/pics/tincanant.jpg - це нас надихнуло на початку
• Купа бібліотечних книг по хвильової теорії, список яких ми не склали перед тим, як повернути їх в бібліотеку ...

Калькулятор розмірів - JavaScript

на Мал. 1.1 описано, як використовувати обчислення значення, більшість з них при виготовленні не використовується, і вони можуть заплутати вас.

• D - внутрішній діаметр банки
• Lo - довжина хвилі в відкритому повітрі, дорівнює 0.122 метра
• Lc - нижня межа загасання, МГц
• Lu - верхня межа загасання, МГц
• Lg - довжина хвилі в хвилеводі (в нашому випадку - в банку)

Lc = 1.706 D

Lu = 1.306 D

Lg = 1 / (sqr_rt {(1 / Lo) 2 - (1 / Lc) 2})

Для використання з адаптерами стандарту 802.11b ідеальні наступні параметри:

• Нижня межа загасання повинна бути менше 2400 МГц
• Верхня межа загасання повинна бути більше 2480 МГц

Мал. 1.1: Схема антени з циліндричним хвилеводом.

Таблиця 1.1 Залежність довжин хвиль і частот від діаметра

Схема використання табличних значень зображена на Мал. 1.1 .

D, мм Нижня межа загасання, МГц Верхня межа загасання, МГц Lg 1/4 Lg 3/4 Lg 1/4 Lo 73 2407.236 3144.522 752.281 188.07 564.211 30.716 74 2374.706 3102.028 534.688 133.672 401.016 30.716 75 2343.043 3060.668 440.231 110.057 330.173 30.716 76 2312.214 3020.396 384.708 96.177 288.531 30.716 77 2282.185 2981.17 347.276 86.819 260.457 30.716 78 2252.926 2942.95 319.958 79.989 239.968 30.716 79 2224.408 2905.697 298.955 74.738 224.216 30.716 80 2196.603 2869.376 282.204 70.551 211.653 30.716 81 2169.485 2833.952 268.471 67.117 201.353 30.716 82 2143.027 2799.391 256.972 64.243 192.729 30.716 83 2117.208 2765.664 247.178 61.794 185.383 30.716 84 2092.003 2732.739 238.719 59.679 179.039 30.716 85 2067.391 2700.589 231.329 57.832 173.497 30.716 86 2043.352 2669.187 224.81 56.202 168.607 30.716 87 2019.865 2638.507 219.01 54.752 164.258 30.716 88 1996.912 2608.524 213.813 53.453 160.36 30.716 89 1974.475 2579.214 209.126 52.281 156.845 30.716 90 1952.536 2550.556 204.876 51.219 153.657 30.716 91 1931.08 2522.528 201.002 50.25 150.751 30.716 92 1910.09 2495.11 197.456 49.364 148.092 30.716 93 1889.551 2468.28 194.196 48.549 145.647 30.716 94 1869.449 2442.022 191.188 47.797 143.391 30.716 95 1849.771 2416.317 188.405 47.101 141.304 30.716 96 1830.502 2391.147 185.821 46.455 139.365 30.716 97 1811.631 2366.496 183.415 45.853 137.561 30.716 98 1793.145 2342.348 181.169 45.292 135.877 30.716 99 1775.033 2318.688 179.068 44.767 134.301 30.716