Зміст:
- Чому технологія 3G/4G ще жива
- Спрямованість антени
- Діаграма спрямованості і коефіцієнт підсилення
- Найпростіші варіанти саморобних антен для Wi-Fi
- Спосіб 1
- Спосіб 2
- Інші способи
- Хто піде за пивом?
Чому технологія 3G/4G ще жива
Стандарт бездротових мереж досі не витіснив технологію мобільного зв’язку по одній простій причині: дальність дії порівняно невелика. Є, звичайно, і деякі інші особливості — складнощі з ідентифікацією, велика величина енергії, що витрачається, але ключовий момент саме у відстані. Може бути виготовлена спрямована антена Wi-Fi своїми руками? Так, може.
Лякає постановка питання? Насправді все просто, достатньо освоїтися з парою-трійкою термінів. Коли Попов винайшов радіо, то мало було відомо про те, як саме поширюються електромагнітні хвилі. Просто було два дроти-антени — одна випромінювала, друга брала. Згодом з’ясувалося, що характер поширення хвиль в атмосфері (і поза нею) залежить не тільки від частоти (довжини хвилі), але і від погодних умов.
Негайно всі оптимальні діапазони забрала собі держава на військові потреби і зв’язок різних організацій. Залишки були віддані мовлення і радіоаматорам. (Див. також: Антена для телевізора своїми руками)
Спрямованість антени
Крім умов поширення енергії велику роль в організації стабільного каналу грають антени. І якщо з діапазонами довжин хвиль нічого вдіяти не можна — вони апріорно задані, то як раз з антенами можна проводити різні експерименти.
Отже, антени, використані Поповим, були всеспрямовані. Це означає, що випромінювання, а отже, і потужність сигналу, рівномірно излучались у всі сторони. Дуже швидко інженери виявили цей факт і почали шукати шляхи виправлення недоліку.
Рішень було знайдено досить багато. У найпростішому випадку випромінювач поміщається в фокусної точці гіперболічної тарілки. Так виходить антена для супутникового телебачення. Ефект схожий з оптикою: всі промені, під прямим кутом падають на розкривши урізаного гіперболоїда, збираються в фокусної точці. Тарілка в цьому випадку називається рефлектором — з латинського, відбивачем. Передавальні і приймальні антени, поміщені у фокус, працюють у багато разів ефективніше, ніж всенаправлена антена Wi-Fi.
Діаграма спрямованості і коефіцієнт підсилення
Людина, далека від інженерних розрахунків, завжди запитує: якщо промені збираються у фокусі, багаторазово посилюючи потужність приходить сигналу, то причому тут передавачі? Справа в тому, що властивості антени на прийом і передачу абсолютно ідентичні. Характеризуються ті й інші діаграмою спрямованості. Це така крива, побудована кругла або в прямокутній системі координат, яка показує, скільки потужності, що випромінюється в тому чи іншому напрямку.
Антени Попова мали діаграму, близьку за формою до кола. Зовсім інакше поводиться спрямована Wi-Fi антена: прямо попереду утворюється дуже довгий пік. Його висота настільки величезна, що висловлювати її доводиться в децибелах — відносних одиницях, інакше довелося б намалювати тонку голку посередині і рівні нульові горизонталі з боків. Це було б ненаглядно.
Останній термін, за яким залишилося ознайомитися, — коефіцієнт підсилення антени. Це відношення пікової потужності основного напрямку до потужності, яку випромінювала б в тих же умовах всенаправлена антена. Цей параметр може обчислюватися сотнями одиниць, тому і виражається в децибелах (20 дБ). (Див. також: Антена для рації своїми руками)
Тепер легко зрозуміти, чому спрямована антена Wi-Fi настільки ефективна — вона підсилює сигнал у багато разів. Саморобні моделі, розглянуті нижче, не володіють настільки грандіозними показниками, але навіть даються ними 6 дБ виграшу все ж більше, ніж 2 дБ стандартної антени, що йде в комплекті з роутером.
Найпростіші варіанти саморобних антен для Wi-Fi
Спосіб 1
Майстер-клас SLTV вустами ведучої-блондинки повідав про двох відомих способах зробити антену роутера спрямованою. Вперемішку з жартами була висловлена головна ідея — штир, що стирчить з невеликої коробочки, повинен бути забезпечений рефлектором. Про приміщенні випромінювача у фокус говорити не доводиться, але нульовим ефект також не буде.
Найпростіший спосіб — надіти на антену лазерний диск, будь — але краще блискучою, — стороною назовні. Механіка проста: алюмінієвий шар друкованого або записуваного вироби відмінно відображає будь-які довжини хвиль, в розумних межах, звичайно ж.
Тому діаграма спрямованості штиря різко зміниться — навпаки, перпендикулярно диску, з’явиться яскраво виражений максимум. При цьому небудь доведеться розташувати шпиль горизонтально, вершиною до споживачів, або велика частина енергії буде йти в небо. На цьому блондинка мило посміхнулася і сказала, що крім зазначеного методу є більш просунутий спосіб зробити спрямовану антену своїми руками.
Спосіб 2
Для цього знадобиться порожня і висушена банку з під пива чи інша аналогічна. Денце відрізається, після чого горлечко відділяється по периметру, залишити потрібно лише вузький перешийок шириною пару сантиметрів.
Боковина розсікають по прямій вздовж, діаметрально протилежно перешийку. Стінки розрівнюються. Тепер через отвір яйцевидної форми, звідки була зірвана відкривачка, рефлектор встановлюється на антену.
Трохи заокруглена стінка дуже нагадує параболоидную тарілку з урізаними краями. Гідність рішення в тому, що можна обертати відбивач по колу, направляючи в потрібному напрямку.
А ось коефіцієнт посилення доведеться регулювати вмілими руками, чуйно підбираючи положення рефлектора. Тепер антена Wi-Fi спрямована.
Інші способи
Крім шпиля роутера схожі дії допускається проводити з малопотужним модемом Wi-Fi у вигляді флешки. Для цього знадобиться подовжувач USB. Спираючись на отримані знання (див. перші два способи), можна виготовити рефлектор, захисний кожух з:
- коробки для лазерних дисків з одного болванкой на дні;
- плоского металевого сита зі складними краями і невеликий пластикової банки;
- великого дротяного сита у формі півсфери/усіченого гіперболоїда;
- саморобної плетеними з тонкого кабелю конструкції з каркасом з металевого прута.
Модем-флешка поміщається по можливості ближче до фокусу, шнур через проріз в центрі рефлектора йде на персональний комп’ютер.
Прийом, безсумнівно, покращиться, коли є така Wi-Fi антена, своїми руками доведена до розуму. Безперечною перевагою конструкції є можливість довільної орієнтації головного променя діаграми спрямованості. Зазвичай є тільки один віддалений джерело або приймач сигналу, туди і слід розгорнути модем з рефлектором.
Хто піде за пивом?
Ліричний відступ
Пивні банки спеціально створені Бог… конструктором для хвиль НВЧ. Вони нагадують собою хвилеводи, які зсередини також покриваються алюмінієм. Не дивно, що багато радіоаматори намагаються пристосувати жесть під свої потреби.
Даний випадок не унікальний. В свій час в дитячі магазини завезли… санчата. Все було добре до тих пір, поки місцеві інженери не зрозуміли, що лежать на полицях вироби є параболічними антенами, відбраковані військовим прийманням. Але для побутових потреб, це були ідеальні вироби! Загалом, до кінця дня всі санчата викупили.
Відступ це зроблено з однією метою: показати, що Wi-Fi антена своїми руками може бути зроблена з підручних матеріалів. Прямокутний хвилевід майже неможливо виготовити, а ось круглий вже зроблено для нас пивним заводом.
Антена з пивної банки
Щоб перетворити банку в гідний рефлектор для діапазону 2,4 ГГц, потрібно акуратно зрізати денце. Випромінювачем буде четвертьволновый вібратор у вигляді шматка тонкої (1,5 мм) дроту довжиною близько 5 см. З них 1,5 см будуть втоплені в n-коннекторе, а 30 мм має виступати над внутрішньою стінкою.
Отвір під роз’єм прорізається в нижній частині бічної стінки на відстані від дна, що залежить від діаметру банки. Для 90 мм відступ складе 51 мм, для 80 — 70 мм. В більшості випадків доведеться підбирати відстань досвідченим шляхом, зіпсувавши чимало відмінних пивних банок.
Подальші дії дуже прості — вібратор зміцнюється перпендикулярно внутрішній стінці, виступаючи з нього на 30 мм. Діаграма спрямованості має ширину 30 градусів. І ще дуже важливе значення має поляризація: дві банки з випромінювачами, спрямованими перпендикулярно один одному, працювати разом не будуть.
До речі, штир з дроту довжиною 30 мм — всенаправлена антена Wi-Fi, своїми руками виготовлена з підручного матеріалу і призначена для роботи на частоті 2,4 ГГц. Підручні матеріали, це здорово! Залишається лише доповнити такою штир противагами, що грають роль землі в приймальному пристрої.
Ця модель не буде працювати на частотах 900 МГц і 5 ГГц, крім того — при виборі жерстяної банки слід віддавати перевагу ємкостей з діаметром від 7 до 10 див. Значення габаритів, вибиваються з цього проміжку, сильно знижують коефіцієнт посилення вироби.
Як приєднати зібране пристрій
В попередніх випадках все було просто. Брався модем Wi-Fi або під’єднана антена і оточувалися рефлектором і іншими хитрощами. Пивна банку з четвертьволновым вібратором несильно відрізняються в плані стикування: якщо відкрити флешку-модем, то всередині виявляться контакти для приєднання бляшанки. Є і слоти під антени в роутерах, куди також відмінно впишеться пивна продукція.
Природно будь-алюмінієва або мідна виріб може замінити ємність для міцного напою. Лише габарити повинні бути схожими. Удачі в конструюванні.