Зміст:
- Антени для роутера
- Рупорні антени для роутера
На частоті 2,45 ГГц довжина хвилі сигналу WiFi складає близько 122 мм. Ми привели купу конструкцій, але шукаємо все нові і нові. Поляризація у нас вертикальна… В мережі наводиться цікава схема биквадрата, що вигнутий навколо мідної труби діаметра 10 див. Виходить, що діаграма спрямованості такої антени спотворюється і розтягується по азимуту. Ніде немає моделей MMANA, щоб подивитися, що в точності виходить, але любителі стверджують, що такий хід не найкращий (хоча нижче ми розглянемо і його). Але про що сьогодні точно забули, так про рупорних антенах. А адже вони відмінно годяться для високих частот, тому що для низьких виходять занадто громіздкими. А може бути зроблена антена для роутера своїми руками у вигляді рупора? У деяких випадках, безумовно, так.
Антени для роутера
Мало хто замислюється над фізичним змістом антени. Для чого вона потрібна? Не подумавши, багато хто відповість, що для посилення сигналу. Антена для роутера, своїми руками зроблена з фанери, — це пасивна річ, яка нічого не посилює. Вона збирає з великої площі сигнал і подає його на малу, де знаходиться приймач. Це роблять всі антени без винятку. Здавалося б, що може зібрати вібратор? А між тим достатньо згадати, що хвильовий вібратор (шматок дроту, фактично, рівний довжині хвилі) краще полуволнового, який, у свою чергу дасть сто очок фори четвертьволновому (дорівнює чверті довжини хвилі). Тобто, чим довше вібратор, тим він ефективніший. При цьому повинні дотримуватися певні пропорції. Це диктується хвильовими законами природи.
Ви всі чули, що оперний співак, взявши високу ноту може розбити кришталевий стакан. Як це робиться? Майстер співу злегка вдаряє по приладу і слухає, яка нота поллється з посуду. Це буде так звана резонансна частота предмета. Взявши ту ж ноту своїм поставленим голосом, співак викликає відгук ємності. Коливання накопичуються, посилюються, не загасають. У результаті скло розбивається вщент. В точності те ж саме відбувається в антені. Мало того, що вона збирає хвилі, вона ще і передає в приймач тільки ті, які є резонансними. А такими є основна частота, а також її гармоніки (тобто помножені на два, чотири і т. д. Частоти). Саморобна антена для роутера допоможе відсіяти непотрібне. Також сигнал буде сконцентрований в потрібному місці. (Див. також Спрямована антена Wi-Fi своїми руками)
Ще дуже важливо правильно підвести до антени провід. Те, що ми тільки що сказали (прийом хвилі та її гармонік) дозволяє виготовити так звану гармонійну антену, яка приймає частоти, напівхвилі яких є кратними для габаритів пристрою.
Наприклад, це частоти, що співвідносяться як 1 : 2 : 4 : 6 і так далі. Правильно підведена лінія дозволить ловити відразу кілька хвиль. Якщо ж порушити правила, то пристрій не працюватиме. Ось як треба робити:
Саме так виготовляють гармонійні антени. Але щоб зробити такий, наприклад, для частоти 3,7 МГц (діапазон КВ) потрібен шматок дроту близько 80 метрів. Зрозуміло, що такий розклад не всіх влаштовує. Ось чому постійно ведеться пошук нових конструкцій. Зокрема, не так давно ми публікували процес конструювання феромагнітної антени для діапазону від 3,7 до 7 МГц, яка може вміститися в кулаці. Ми не стверджуємо, що вона може замінити собою 80 метрів проводу, але якийсь ефект від неї безумовно є, що і використовується в кожному радіоприймачі.
Рупорні антени для роутера
Чим хороша рупорна підсилює антена для роутера? Вона проста в конструкції. Ось трохи теорії:
- пірамідальна (урізана піраміда);
- секторна, секториальная (сектор з хвилеводу, дно і стеля паралельні один одному, боковини розходяться);
- конічна (усічений конус);
- гібридна (коли форму рупора складно назвати якимось словом, зокрема, тим, хто розбирав супутникові конвертори повинен бути знайомий рупор зі ступенями).
Зрозуміло, що якщо в супутникового зв’язку на частотах від 5 ГГц застосовуються рупори, то і для WiFi вони теж годяться. Як зробити антену для роутера? Рупори відносяться до класу пристроїв НВЧ. Сама антена виготовляється з посрібленою (зсередини) стали. Це покращує умови провідності, дозволяє хвилі вільно рухатися всередині, надає міцність стінок. На практиці для заскленій лоджії цілком підійде картон, зсередини обклеєний фольгою. Фольга, як відомо, зроблена з алюмінію, і краще цього матеріалу лише мідь. Деякі збирають рупорні антени з текстоліту. Потім поверхня полірується, наприклад, гумкою, і покривається лаком. Портал рупорною антеною можна заклеїти будь діелектриком, тобто пластиком, пінопластом і так далі.
Стики у випадку з текстолітом паяються, картон клеїться. Ми б і зовсім взяли фанеру, тому що правильна геометрія дуже важлива для антени. А лист шпону все ж краще тримає форму. До того ж його можна зсередини проклеїти по швах, а зовні покрити грунтовкою, яка перешкоджає проникненню вологи всередину. Потім все це фарбується і вивішується в будь-якому місці. Можна навіть у верхній частині годівницю для птахів приробити. Зсередини слід обклеїти конструкцію фольгою, по можливості рівно (хоча працювати все одно буде). Ми пропонуємо робити пірамідальний рупор, тому що він найпростіше, а також забезпечує прийнятну діаграму спрямованості і по куту місця на випадок, якщо в нашу мережу хочуть потрапити люди поверхом вище і нижче.
Діаграма спрямованості рупорною антеною для роутера не відрізняється оригінальністю. Це одна пелюстка, який має ширину близько 15 градусів (насправді залежить від конструкції) та по азимуту, і по куту місця. Це обумовлює особливості застосування. Якщо потрібно охопити будинок, то антена ставиться на висоті приблизно середини десь віддалік. Так, щоб головний пелюстка охопив усіх споживачів. Відмінне рішення, іншого (більш доречного, напевно, не існує. Почнемо з розмірів живить хвилеводу, на який звертається там мало уваги. Ось тут http://users.skynet.be/chricat/horn/horn-javascript.html є калькулятор, за допомогою якого кожен може порахувати свої параметри, підставивши частоту. За замовчуванням стоїть 6-ий канал, тобто 2437 МГц. (Див. також: ДМВ антена своїми руками)
Дно живить хвилеводу знизу пробиває штир, який відстоїть від задньої стінки на чверть довжини хвилі, а довжина ділянки становить половину довжини хвилі. Вважаємо, скільки це буде. За формулою з фізики знаходимо саму довжину хвилі: 299792458 / 2430000000 = 123 мм. Це довжина хвилі у вільному просторі. У хвилеводі є так звана критична хвиля, нижче якої він працювати не може. Вона дорівнює подвоєною довгій стороні хвилеводу. Давайте підемо раді калькулятора і візьмемо стінки 90 х 60 мм. Тоді довжина критичної хвилі складе 180 мм. Взагалі кажучи, всередині хвилеводу хвиля рухається під деяким кутом. Отже, сама довжина хвилі збільшується, вона дорівнює частці від ділення довжини хвилі у вільному просторі на косинус кута руху всередині.
Вся проблема якраз і полягає в тому, щоб знайти кут. Для розрахунку є спеціальні формули, які читачі можуть знайти самостійно, ми ж скористаємося результатами, але трохи пізніше. Тому що для початку в калькуляторі пропонується задати розміри рупора. Не будемо мучити читача процесом підбору, а наведемо відразу правильні значення. За методикою ми знаходимо боку паралелепіпеда, який включає в себе розкривши рупора (без живить хвилеводу). Виходить:
Розміри зовнішнього порталу знайдені, а внутрішній дорівнює входу в хвилевід. Це дозволяє визначити геометрію чотирьох стінок. Тисніть на Compute і отримаєте готовий шаблон. Зверніть увагу на графу Aperture Quality (якість апертури). У ній повинна бути цифра менша однієї восьмої хвилі (в нашому випадку 15 мм). З вихідними даними сайту виходило лише чверть, причому сам автор не впевнений у правильності. На всякий випадок перший макет не клейте намертво, а випробуйте для початку на місцевості. Зверніть увагу, що нижче вже порахували за нас довжину хвилі в хвилеводі, вона дорівнює 16,85 див. Тепер можна зрозуміти, що робити зі стрижнем:
- відстоїть від задньої заглушеній стінки хвилеводу на 168,5 / 4 = 42,125 мм;
- відрізок хвилеводу має протяжність 84 мм;
Це дуже важливі параметри, які слід чітко дотриматися. Саме тут буде зніматися сигнал зі штиря. Як вести налаштування ділянки? Штир виступає з дна на певну довжину, зазвичай це чверть хвилі у вільному просторі, тобто 31 мм. Берете КСВ метр і починаєте рухати туди й сюди, поки не вийде значення в районі одиниці. Якщо нічого не виходить довгий час, трохи нахиліть стрижень до задньої стінки. В загальному метод наукового тику ще нікого не підводив.
Ну, ось і готова наша зовнішня антена WiFi роутера, ми прощаємося. Рівно до наступного разу, коли настане черга поговорити про технології СВЧ. І не забувайте: все нове – лише добре забуте старе.