2.5. Практика изготовления антенны для работы в сети Wi-Fi

2.5. Практика изготовления антенны для работы в сети Wi-Fi

Обладатели беспроводных устройств на базе технологии Wi-Fi часто сталкиваются с низким уровнем приема сигнала. Нередко проблема уверенного приема возникает в квартире или загородном доме, где на пути распространения Wi-Fi-сигнала встречаются преграды в виде стен или мебели. Чтобы уменьшить количество «мертвых зон», где теряется сигнал, необходимы определенные действия, самое простое из которых – закупить бюджетную Wi-Fi-антенну с относительно высоким коэффициентом усиления (больше, чем у штатной антенны).

Тем не менее простую Wi-Fi-антенну с равномерной зоной направленности для дома можно быстро сделать даже своими руками. Один конец одножильного медного провода диаметром 1-1,5 мм припаиваем к коннектору или сразу к кабелю. Затем надо отмерить первый отрезок в 60 мм и в этом месте сделать петлю диаметром 10 мм; ее удобно сделать на оправке в виде трубки. Затем отмерим второй участок провода длиной 92 мм и сделаем вторую петлю. Всю конструкцию укладываем в ПХВ-трубку, чтобы придать ей законченный и эстетичный вид, радующий глаз. Аккуратно собранная таким образом, антенна в авторском варианте имеет усиление 5-6 dbi, в отличие от штатной, имеющей всего 2 dbi.

По сути, получился антенный отражатель, представляющий собой проводящие концентрические кольцевые поверхности, расположенные в одной плоскости. Под воздействием падающей волны электромагнитного поля, согласно принципу Гюйгенса, каждое кольцо становится источником вторичного излучения (см. рис. 2.13), которое направлено в разные стороны, в отличие от параболоида вращения, отражающего все лучи в направлении фокуса. Можно подобрать такую ширину каждого кольца зональной антенны и расстояние между ними, чтобы сигналы вторичного излучения от средних линий каждого кольца в определенной точке пространства совпадали по фазе. Для этого достаточно, чтобы расстояния между средними линиями колец и указанной точкой отличались на длину.

Рис. 2.13. Схема петли

Точку в центре спирали по аналогии с параболоидом можно назвать фокусом. В фокусе, как и в параболической антенне, находится облучатель. Зональная антенна плоская по форме, поэтому более технологична именно в любительских условиях изготовления. Может быть выполнена из большого куска фольгированного пластика или методом травления, или путем вырезания промежутков между кольцами. Ее также можно изготовить наклейкой колец из фольги или ровной жести на лист гетинакса, текстолита, оргстекла, ДВП. Для снижения ветровой нагрузки в диэлектрическом основании антенны просверливают произвольное количество отверстий. Внешний вид готовой конструкции в авторском исполнении представлен на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Внешний вид плоской Wi-Fi-антенны

Сигналы, излученные серединой колец, оказываются в фазе с сигналом, излученным центром диска. «Расфазировка» между сигналами, излученными кромкой диска и его центром, а также кромками колеи и их серединой, составляет всего 1/4 длины волны. Таким образом, расчет антенны сводится к выбору места расположения фокуса на воображаемой оси антенны, т. е. расстояния от полотна антенны, и вычислению внутренних и наружных радиусов колец в зависимости от длины волны ретранслятора. Расстояние от спирали до внешних стенок корпуса устройства не критично, и его выбирают в пределах 50-100 мм (для антенн больших диаметров – свои значения). Сигналы, которые излучают края колеи, отличаются по фазе от сигналов, которые излучает окружность (находится в середине кольца), обеспечивающая синфазность. Широкие кольца обеспечивают широкополосность антенны. В связи с тем, что радиусы колеи (петли) зависят от длины волны сигнала, может показаться, что антенна является узкополосной и для частоты (длины волны)

Wi-Fi понадобятся соответствующие размеры колец. Однако расчеты показывают, что это не так.

Основным недостатком зональной антенны, по сравнению с параболической (такого же диаметра – при прочих равных условиях), является заметно меньший коэффициент усиления, так как не вся энергия сигнала, попадающая на полотно антенны, направляется к облучателю. В условиях слабого сигнала потеря усиления даже на 2 дБ приводит к поражению сигнала из-за внешних электромагнитных помех. Для компенсации недостатка коэффициента усиления необходимо увеличивать диаметр полотна антенны, хотя при достаточной мощности Wi-Fi-сигнала для конкретной точки приема, выбранной опытным путем, такая антенна обеспечивает хорошие результаты. Готовая антенна соединяется с ноутбуком (или иным устройством, точкой доступа к сети Wi-Fi) с помощью ВЧ-коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

На практике антенну можно сделать и из более тонкого медного трансформаторного провода, к примеру диаметром 0,7 мм. При этом легко заметить увеличение скорости закачки файлом и обмена данными по Wi-Fi (при прочих равных условиях), то есть такое усовершенствование гарантирует улучшение приема сигналов точкой доступа в относительном удалении от роутера. А значит, имеет смысл. Особенно эффективна в деревнях.

Внешне она выглядит как кусок железа – см. рис. 2.14, но работает исправно и дает эффект. Этот способ привожу для тех, кто хочет быстро и относительно малозатратно улучшить связь на Wi-Fi. Антенну (соединительный кабель) надо припаять к точке на плате, где начинается антенна.

В следующем разделе поговорим о том, к каким разъемам можно подключать рассмотренную здесь самодельную антенну.