Здесь будут шапка и навигация. Вернуться на сайт.

 

Антенна двойной квадрат WiFi для ёжика

Хочу поделиться своим опытом, потому что мне самому очень нравится то, что у меня получилось и, думаю, многие хотели бы сделать то же самое, но не знают как подступиться.

Итак, для установки внешней антенны сперва нужно научиться разбирать наш любимый EEE-PC (смотри соответствующие разделы вики). Если с этим проблемм нет, то можно подумать и о, собственно, самой антенне.
Мой выбор был длинным и извилистым. Сначала я хотел сделать обычный диполь, но полноразмерный, а не ту скрепку,которая стоит внутри. И подогнать все размеры точно чтобы антенна работала идеально. Однако вскоре я наткнулся в сети на так называемую баночную антенну.
Это антенна-волновод, а баночная она потому что народ делает ее из жестяных банок из под разных продуктов - нужна банка около 96мм диаметром, расчет длины и точки установки самой излучающей части внутри банки рассчитывается одним из калькуляторов, которых я в сети нашел несколько.
А потом я нашел еще лучшую вещь - спиральную антенну! Она имеет даже большее усиление чем баночная антенна, причем оно растет практически линейно с ростом числа витков спирали, кроме того, баночная антенна довольно чувствительна к точности исполнения и промах в 1 миллиметр может стоить весьма дорого, в смысле работоспособности антенны, тогда как спиральная антенна очень широкополосная, это значит, что ее можно сделать буквально «на глаз» - она все равно будет работать, а чтобы промахнуться достаточно сильно, чтобы антенна стала работать плохо, нужно постараться очень хорошо. И уж, было, собрался я мастерить спиральную антенну, как вдруг заприметил еще один тип антенн - двойной квадрат или биквадрат. Он несколько хуже спирали тем, что усиление «всего» 10дБ (до 12 в теории) и все (сравнивается с обычным диполем, уровень которого взят за 0дБ - поэтому всего - в кавычках), тогда как достаточно длинная спираль может давать усиление 16 или даже 20дб. Казалось бы - чего я тогда стал смотреть в сторону биквадрата. А дело в том, что размер спиральной антенны на 16дБ будет порядка 40 сантиметров в длину и около 4 диаметром, а отражатель в ее торце - пластина 15х15 см. Представьте себя на улице или в кафе с еее-шкой и такой трубой, обмотанной спиральным проводом, тыкающего ей в разные углы и что-то высматривающего на экране! Как минимум у виска пальцем крутить будут. В то время как двойной квадрат имеет размеры всего 6х10х1,5см.
Вот и получается, что если нужно создать соединение по воздуху на несколько километров, но стационарное, то лучше подойдет спиральная, а для мобильности больше подходит плоский двойной квадрат.

Теоретические изыскания

Дальше, по стольку, по скольку я не люблю полагаться на авось, я промоделировал проект антенны в широко извесной в узких кругах программе MMANA-GAL, ссылки на которую любой яхухоль или гухухоль предоставит вам пачками. С теории и начну.
Для тех, кто первый раз сталкивается с антеннами, скажу, что в основном нас интересуют два параметра - чувствительность (или усиление), которая показывает, как уже отмечалось выше, во сколько раз мощность сигнала, выдаваемая нашей суперской антенной больше мощности выдаваемой некоей эталонной антенной при том же уровне внешнего сигнала. Сравнивают или с абстрактным изотропным излучателем (который излучает во все стороны с одинаковой силой) или с диполем, форма диаграммы направленности которого в свободном пространстве является тором (бубликом)). И выражают это в децибелах. Второй параметр характеризует качество сопряжения антенны и приемника (вернее кабеля, подключенного к антенне, а сопротивления приемника и кабеля равны, т.к. они имеют стандартное значение точно выдержанное при изготовлении - в радиоприемных устройствах это 50Ом, в видеотехнике чаще бывает 75Ом). Так вот, если выходное сопротивление антенны (которое зависит от ее устройства) не равно сопротивлению кабеля, то появляется отраженный от места соединения сигнал, который в приемник уже не пойдет, значит все вместе будет работать хуже, чем могло бы при точном согласовании сопротивлений. Параметр, который характеризует качество согласования называется Коэффициент стоячей волны (КСВ) - чем он ближе к 1 тем лучше согласование и тем больше раскрывается потенциал антенны в тракте приема сигнала.
Мне пришлось немного поработать над размерами антенны, чтобы добиться максимума, сюда привожу характеристики уже оптимизированной антенны. На диаграмме внизу видно что антенна довольно сильно направлена - кому как, а мне это хорошо. Там же приведены основные численные параметры.
Диаграма направленности
На следующем графике - КСВ. Видно что настроена антенна на середину используемого диапазона, а имеет хорошие показатели (ксв<1,5) более чем в двукратной полосе частот - отличная антенна!
КСВ

Изготовление

Ну, теория-теорией, неплохо было бы перейти к практике.
Сначала я сделал антенну так, как многие, выкладывавие свои результаты в сети - на лист текстолита, в центре напаивается отрезок трубки, к нему припаевается проволочная рамка, а внутрь продевается коаксиальный кабель, который оплеткой контактирует с этой трубкой, а центральная жила припаевается к другой точке проволочной рамки. Потом покрутил это в руках и понял, что медная проволочка вещь хлипкая и положив антенну в сумку, можно оттуда же вынуть кусок неработающего металла. К тому же как ни старайся, а согнуть проволоку очень точно - почти не возможно.
Подумал я и решил, что нужно просто на просто вытравить контур рамки на другом куске текстолита. Сказно-сделано! Нарисовать два квадрата в спринте - дело минутное. Можно это сделать вообще чем угодно, главное, чтобы сторона квадрата получилась равной 31,5мм (можно и 31 и 32, но тогда частота настройки антенны немного сдвинется), я советую сделать точно. Ширину дорожек можно взять порядка 1,5мм, хотя я сделал 1 мм, при стороне квадрата 31мм и все прекрасно работает, просто антенна получилась на 20МГц более высокочастотной. Да, делал я плату с применением фоторезистивной технологии, но если нарисовать ее прямо маркером по линейке - будет так же хорошо.
Надо отметить, что выходное сопротивление антенны сильно зависит от расстояния между экраном и самой рамкой. Я нашел оптимум в 13,5мм (по рассчету), учитывая что в текстолите скорость света несколько меньше чем в вакууме, нужно делать где-то 13мм между слоями фольги рамки и отражателя.
Вот что у меня получилось:
Антенна!

Фольга антенны имеет серый цвет, потому что она посеребренная. Все делпется очень просто - главное иметь фиксаж, в котором отфиксировалось уже много фотографий - который уже выливать пора. Только делать этого не надо! Достаточно намочить салфетку этим фиксажем и потереть медь - она покрывается слоем серебра. Сверху нужно покрыть каким-нибудь лаком (только не вздумайте «серебрянкой» покрасить!) для защиты от окисления - отражатель провалялся месяца два без покрытия - вон что с ним стало. Две пластины крепятся друг к другу на винтах - на передней поверхности видны гайки. Между пластинами лежит 20мм слой поролона. Это сделано с целью иметь возможность поиграть расстоянием между отражателем и рамкой, но думаю, до этого так и не дойдет - некогда, да и то, чем можно проконтролировать изменения в уровне сигнала слишком неточно чтобы полагаться на это. Тем кто будет собирать, советую склеить на диэлектрических стойках и не париться.

Дальше встала проблема, от которой погибло не одно прекрасное начинание. В общем это исполнение, а конкретно все уперлось в разъемы. Недели две я с этим мучался, хотел купить вайфайныя же разъемы по 60 рэ за штуку, но, слава богу, не купил! Потому что оказалось, во первых, что они есть только на кабель и только папы, а во вторых, что есть прекрасные радиочастотные 50-омные разъемы производства СССР! Нашел на местном рынке.
Вот они в упаковке! Самих их не видно, да и ладно - они в разборе там.
Разъемы

Монтаж

Разобрав, и внимательно осмотрев корпус, нашел единственное пригодное для установки разъема место - между разъемом сетевухи и усб по левой стороне. Убедился что разъем не упирается в плату, просверлил, доработал надфилем до нужной (овальной, чтобы разъем не прокручивался!) формы и вуаля!

Разъем не мешает - можно подключать хоть все вместе - и витую пару и антенну и флешку в усб. Общий вид с подключенной антенной смотри вверху страницы. Антенна соединена с разъемом кабелем РК-50 (как мне сказали на том же рынке, хотя сам кабель валяется у меня с незапамятных времен - еще антенн на 10 хватит ;)) Конечно, если придираться, то выступающий разъем не есть гуд - можно зацепиться, вытаскивая из сумки, а приложив достаточно старания, наверное и выломать, но так с дури и не такое можно сделать! Просто нужно об этом помнить и все. У меня проблемм не возникло. К тому же есть еще вариант - сделать разъем утопленным - если изловчиться сделать внутрь корпуса крепление - скобу. Может со временем подумаю об этом…

Испытания

Так как же оно работает.
Я описывал свои прогулки с новой антенной в форуме - в теме WiFi. У меня нет под рукой лаборатории, где бы можно было измерить точно, но последняя проверка показала, что на расстоянии около 100 метров от источника с новой антенной сигнал или максимален (по показаниям Atheros client utility) или близок к таковому, а если ее отключить то он падает почти до нуля (остается только одна внутренняя антенна - изначально их две, но одну я, естественно, отпаял чтобы вывисти провод на внешний разъем). Если покрутить антенной, то направленность тоже прекрасно видно, хотя и не всегда - в городском лабиринте столько отражений, что сигнал можно ловить со многих сторон. Имеются некоторые непонятки с поляризацией - как я не поворачивал, сигнал не меняется - толи на точках доступа стоит круговая поляризация, толи две антенны в разной… в общем у меня одинаково.
Остается вопрос о механическом креплении антенны - одновременно держать ее в руках и лазить по сети оказалось не совсем удобным ;) Думаю сделать на присоске к верхней крышке ноута…

Статья получилась несколько сумбурной, так что если что - спрашивайте.
Удачного вардрайвинга ;)

Небольшая поправка от старого радиолюбителя.

Антенна предложная автором статьи на самом деле не «двойной квадрат(двойной квадрат)», а «двойной зигзаг Харченко(двойной зигзаг)» -с уважением perm.cry

 
моддинг/внешняя_антенна_wifi.txt · Последние изменения: 09.10.10 20:54 (внешнее изменение)