Направленная антенна wifi своими руками. Практические способы увеличть радиус действия WiFi роутера

Сейчас в радиолюбительской практике очень распространены антенны для усиления 3G, 4G, Wi-Fi сигнала типа «Биквадрат».

Такая антенна имеет направленное действие, что может быть не всегда достоинством, но и даже недостатком. Пример такой: вам нужно усилить сигнал вашего роутера, чтобы можно было ловить его в любой части вашего дома. Если вы будете использовать направленную антенну, то сигнал, скорей всего, будет хорошо доступен только в поле действия этой антенны. Наверняка это будет только одна комната, куда она будет направлена. Такую антенну хорошо использовать только для дальней связи, при условии, если вы знаете куда её направить.
Для усиления своего WI-FI сигнала во всех направлениях подойдет антенна, которую покажу вам я. Она по своим характеристикам направленности близка к штыревой антенне, за исключением большей чувствительности.
По строению это фактически тот же биквадрат, только дважды направленный в противоположные стороны. Плюс ко всему эта антенна в разы проще классического биквадрата, так как не имеет ни стойки, ни рефлектора.

Как рассчитать антенну?

Изготовление простой антенны для Wi-Fi своими руками

Испытания антенны

Беспроводная связь на основе технологии WiFi сегодня присутствует везде. Это стандарт радиосвязи, предусматривающий передачу данных на частоте 2,4 ГГц. В основном используется для организации интернет-соединения между точкой доступа и абонентским устройством, однако в промышленности может иметь и другие области применения.

Наиболее широко используется для подключения к проводной точке доступа, т. н. роутеру с возможностью передвигаться в радиусе действия WiFi сигнала. Качество распространения последнего напрямую зависит от антенны, встроенной или внешней.

Принцип работы WiFi антенны

Это устройство работает так же как и антенны в обычных радиоприемниках. Разница состоит лишь в том что в роутере антенна одновременно передает и принимает сигналы. В ней индуцируются токи высокой частоты, на качество этого процесса оказывает влияние конструкция устройства и материал, из которого оно сделано.

Размер же имеет второстепенное значение поэтому нынешние антенны для Wi-Fi связи достаточно эргономичны, к тому же имеют эстетичный дизайн

Существует два типа антенн:

• Внутренние – устанавливающиеся для оптимального распределения Wi-Fi сигнала внутри здания.
• Наружные – применяемые вне зданий для увеличения зоны покрытия на открытой местности.

Все антенные устройства также подразделяются в зависимости от направления сигнала, на однонаправленные и равнонаправленные. Первые, посылают импульсы только в одну сторону в виде луча и оснащены отражателем. Такая конструкция значительно увеличивает мощность сигнала в заданном направлении при этом он отсутствует на остальных, что позволяет уменьшить риск несанкционированного подключения к сети.

Равнонаправленные антенны – это наиболее часто встречающаяся конструкция в бытовой электронике. Ими оборудуются все роутеры, сигнал распространяется с одинаковой мощностью во всех направлениях.

Удобны для использования в доме или офисе, но из-за равнонаправленного действия, зона покрытия меньше чем у однонаправленных конструкций.

При прохождении через физические препятствия сигнал теряет часть мощности поэтому в разных точках зоны покрытия прием может быть различного качества. Для оптимального распределения сигнала через равнонаправленную антенну, точка доступа должна устанавливаться в центре помещения.

Достоинства и недостатки

Современные антенны, в том числе и для стандарта Wi-Fi не имеют каких-либо недостатков что во многом стало возможным благодаря использованию современных электронных компонентов.

Уход от штыревых телескопических моделей из металла, еще применяемых сегодня в аналоговом радиоприеме, позволил значительно уменьшить габариты, стоимость и вес. Основные компоненты из которых изготавливаются антенны – пластик, его производные, а также полимерные материалы.

Современный дизайн и миниатюрный размер позволяют расположить в любой обстановке или даже задекорировать предметами интерьера. Специальный интерфейс подключения делает антенну максимально эффективной и минимизирует потери сигнала на соединительных контактах. Большой выбор моделей дает возможность подобрать изделие, наиболее отвечающее техническим параметрам конкретной зоны покрытия.

Разновидности

Основное отличие помимо места установки и направления действия, это размеры, определяющие дальность действия и коэффициент усиления сигнала.

• Штыревые – могут быть до полуметра в высоту. Создают всенаправленное распространение сигнала и используются для усиления зоны приема от точки доступа, находящейся в здании.
• Плоские – представляют собой пластину чаще всего квадратной формы толщиной не менее 10 мм и сторонами около 300 мм. Предназначены передавать сигнал к другой точке доступа и могут покрыть расстояние в несколько километров. Монтируются снаружи на опоре или стене.
• Панельные внутренние – представляют собой настольный девайс с направленным спектром действия. Особое отличие – плоская панель с регулированием угла наклона относительно основания что позволяет наиболее точно направить луч. Отличаются небольшими размерами и также предусматривается возможность настенного крепления за счет длины провода.

Какую антенну выбрать

Все антенны для внутренней установки, как правило, имеют одинаковые показатели усиления сигнала и отличаются дизайном. Поэтому при выборе основополагающее значение имеет направление зоны покрытия, а соответственно и ее площадь.

1. В больших помещениях (офисах), расположенных обособленно – применяются всенаправленные модели, если радиуса покрытия хватает для устойчивой связи во всем помещении.
2. В помещениях с большим количеством перегородок и точкой ввода, расположенной в крайней комнате целесообразно применять однонаправленные Wi-Fi передатчики.
3. В зданиях с большим количеством интернет-клиентов при необходимости обезопасить сеть от взлома используют однонаправленные модели.
4. В домашних условиях обычно используется всенаправленная антенна, однако следует учитывать расположение точки ввода и толщину перегородок. В старых зданиях с толстой кирпичной кладкой может наблюдаться значительное ослабление сигнала уже через одну перегородку. В таких случаях лучше локализовать луч при помощи однонаправленной антенны.

На что обратить внимание при выборе

Основное внимание уделяется коэффициенту усиления сигнала и, конечно же, бренду производителя. Именно от коэффициента зависит на какой площади можно будет в хорошем качестве получить доступ к сети. В сопроводительных документах к устройству указывается этот параметр и соответствующая ему площадь покрытия.

Длина соединительного шнура тоже имеет значение особенно, если антенну будут располагать выше роутера, что обычно и делают.

Желательно чтобы соединительный штекер соответствовал входному отверстию на роутере. Следует иметь в виду, что при использовании переходника, часть мощности сигнала будет теряться.

Обзор лучших моделей

– устройство для внутреннего использования. Характеризуется односторонним действием и может устанавливаться на горизонтальную и вертикальную поверхность в том числе и крепиться к стенке системного блока при помощи встроенных магнитов.

Соединительный кабель длиной 1 м, имеет сопротивление 50 Ом и оснащается разъемом типа SMA. Коэффициент усиления составляет 6 dBi. Излучающим элементом служит металлическая прямоугольная пластина со сторонами 28х52мм заключенная внутри корпуса излучателя. Цена устройства начинается от 1200 рублей.

– антенна для внутренней установки с горизонтальным или вертикальным креплением. Коэффициент усиления достигает 9 dBi. Сопротивление соединительного кабеля 50 Ом, длина 1 м. Оснащается разъемом типа RCA. Излучатель имеет квадратную форму и находится внутри пластикового корпуса. Стоимость изделия составляет 1600 рублей.

– штыревая антенна для внутреннего пользования всенаправленного действия. Характеризуется высоким коэффициентом усиления – до 7 dBi что значительно выше чем у штатных антенн, идущих в комплекте вместе с роутером. Крепится на горизонтальную поверхность, стену или к системному блоку ПК магнитами.

При установке на стене есть возможность изменять угол наклона. Оснащается кабелем с сопротивлением 50 Ом, длиной 1,5 м с разъемом типа SMA. Предусмотрено прямое соединение с точкой доступа без кабеля. Стоимость устройства составит около 1600 рублей.

– панельная антенна для наружной установки. Обеспечивает передачу сигнала между двумя точками доступа, находящимися на значительном удалении друг от друга. Способна обеспечить связь на расстоянии до 8 км со скоростью до 1 Мб/с. Со скоростью до 11 Мб/с на расстоянии до 3 км.

Корпус имеет защитное покрытие из герметика. Коэффициент усиления достигает 18 dBi. Кабель подключается через разъем типа N длина кабеля выбирается самостоятельно исходя из удаленности точки доступа. Стоимость антенны составляет около 10500 рублей.

Как сделать своими руками

Такое устройство можно сделать и самостоятельно, в пределах квартиры оно поможет усилить сигнал, если он ослабляется большим количеством перегородок. Конструкция из алюминиевых пивных банок наиболее популярна благодаря эффективности и простоте. Понадобятся:

• Тремпель для одежды.
• Две литровые алюминиевые банки.
• Паяльник, припой.
• Провод 50 Ом.
• Соединительный разъем.

Вместо тремпеля можно брать металлопластиковую гибкую трубу. Она используется как для наружной и внутренней установки, поскольку имеет эстетичный вид, не поддается воздействию природных факторов.

Пошаговая инструкция

1. В дне банок прорезаются отверстия после чего их необходимо насадить на нижнюю часть тремпеля, предварительно ее разрезав либо пропустить через них трубу.
2. Отверстия в банках делаются такого размера, чтобы они насаживались с натягом и не сдвигались при изменении положения в пространстве. Трубу необходимо закольцевать и предусмотреть зацеп для фиксации на основании.
3. Для банок, расположенных на тремпеле – необходимо зачистить от краски места припайки кабеля. После чего зачистить кабель, разделив оплетку и фидер, залудить их и припаять каждый к одной из банок. К другому концу кабеля припаять разъем соответствующий тому что расположен на точке доступа.
4. Для банок на металлопластиковой трубе – в данном случае обе банки припаиваются к фидерному проводу. Можно сделать между ними мост из проволоки такого же сечения припаяв фидер к одной из банок. Экраном антенны будет являться слой металлической фольги, проложенный под внешним покрытием МП трубы. Необходимо аккуратно сделать срез, удалить защитную пленку и припаять оплетку к фольге. Данное место надо заизолировать и зафиксировать клейкой лентой во избежание обрыва.

Подключение и настройка

Перед подключением снимается штатная антенна. Следует свериться с настройками точки доступа что установлен максимальный уровень приема сигнала, если этого нет, то применить индивидуальные параметры.

Я покажу, как собрать очень мощную антенну для приема вай-фая, способную принять сигнал на расстоянии многих километров, но при этом легкую и простую в сборке. Скрестив две популярные антенны, волновой канал и pouch антенну у меня родилась идея создать вай-фай пушку.

Изготовить эту антенну можно из любого листа металла. Я взял медную фольгу толщиной 0.3 миллиметра, потому что ее легко резать ножницами.
Детали нашой антенны будут крепиться на шпильке, нам нужно вырезать 7 дисков с дыркой посередине.

Для этого нужно разместить, пробить или просверлить семь отверстий, и только потом циркулировать окружность. Если сделать наоборот, то сверло может уйти в сторону, а для нас важно, чтоб отверстие было ровно посередине.

Bыцарапываем окружность согласно размерам указанным на схеме и вырезаем наши диски.

Делать нужно как можно точнее, отклонение всего на миллиметр и работать будет не так. Толщина металла и диаметр шпильки почти не влияют на работу нашего бластера и могут быть любыми. Получаются такие вот круги (См. Рис.1) и после того как все детали вырезаны нам остается их накрутить на шпильку, соблюдая размер зазоров между ними.

Этот облучатель собирается легко, как конструктор. Устанавливаем вторую пластину нашего
бластера на расстоянии как указано на нашей схеме — 30 миллиметров, подкручивая гаечки подбираем точно наши 30 милиметров.

На последних двух дисках нужно сделать отверстие для провода. Наш бластер готов. Теперь остается его подключить к нашему устройству. В начале это будет USB модем, потом мы подключим к смартфону и напоследок — к роутеру, чтобы раздать интернет через нашу WI-FI пушку.

Для подключения к вай-фай свистку нужно аккуратно разобрать антену, так чтобы не повредить провод. Залуживаем места пайки и припаиваем провод к крайнему большому диску, а центральную жилу к следующему за ним. Крепим нашу пушку на кронштейн чтобы было удобно прицелиться на роутер жертвы.

Пушка ловит сеть даже на расстоянии в 500 метров. Материалы для Wi-Fi пушки не дорогие и доступны каждому.

Изготовление.
Прежде всего, нужно изготовить рефлектор - это металлический лист 450x350 мм (задняя часть антенны). Он служит для отражения и передачи wifi волн на вибраторы и по совместительству выполняет роль корпуса самой антенны.
Для этого берём достаточно толстый лист железа. Например, корпус от старой стиральной машины или противень для выпечки, вполне справятся с этой задачей. Вырезаем "болгаркой" нужный размер и очищаем от ржавчины. см. фото 1 справа
Отложим пока в сторону заготовку рефлектора и займёмся изготовлением вибраторов, которые будут располагаться на одностороннем стеклотекстолите 1,5мм. Для этого надо приобрести виниловой трафарет вибраторов с монтажной пленкой на самоклеящейся основе. Такие вещи делаются в мастерских плоттерной резки по предоставленному чертежу.
Скачать чертёж Delta Ds 2400-21. Копируем на usb флешку. На фирме плоттерной резки объясните менеджеру, какие должны быть реальные размеры деталей чертежа!
Перед наклейкой трафарета, удалите мелкие царапинки и отполируйте медную поверхность стеклотекстолита с помощью нулёвки и пасты ГОИ. Обезжирьте растворителем (ацетон), поверхность! Осторожно переведите трафарет на медную поверхность стеклотекстолита. Приступим к травлению монтажной платы антенны.
Налейте горячей воды в подходящею по размеру ёмкость, добавьте медный купорос и пищевую соль в соотношении 1:3, хорошенько перемешайте и опустите медью вниз стеклотекстолит. Что бы плата не утонула, предварительно с помощью двухстороннего скотча наклейте пенопласт на противоположную сторону. Дождитесь полного растворения лишней меди. см. фото 2 слева.
Когда процесс закончится, промойте стеклотекстолит чистой водой снимите винил с вибраторов и дорожек. Сделайте отверстие для контакта разъёма N-235 TGT и залудите. Для защиты от внешней среды и от окисления, покройте сторону антенны с вибраторами - изоляционным лаком!
Приложите стеклотекстолит на рефлектор, сделайте отметку и просверлите отверстие для разъёма n-type. Так же сделайте отверстия для комплекта наружного крепления wifi антенны, см. фото 3 справа .
Далее нам нужно соединить рефлектор и плату стеклотекстолита вместе. Зазор между рефлектором и вибраторами должен быть 9мм.!
Вот как мы поступим - приклеим кусочки напольного ламината 6 мм к рефлектору ТОНКИМ слоем клея. Перед этим, равномерно разместим их на стеклотекстолите с помощью двухстороннего скотча, см. фото 4 слева .
Ламинат 6 мм + стеклотекстолит 1,5 мм + клей 1,5 мм = зазор 9 мм.
Теперь устанавливаем на своё место и туго затягиваем N-235 TGT разъём. После высыхания клея, отлепляем (держащийся на двухстороннем скотче) стеклотекстолит от рефлектора. Закрываем ламинат и разъём малярным скотчем, и окрашиваем рефлектор с обеих сторон, краской по металлу для наружного применения. Рефлектор почти готов, присоединяем конструкцию наружного крепления антенны.
Далее наносим тонкий слой клея "момент" на ламинат и соединяем уже рефлектор со стеклотекстолитом. Вставив в отверстие контакт n-type разъёма, припаиваем его кончик к медной дорожке вибраторов. См. фото 5 справа .
В данном примере, защитная крышка для антенны не предусматривается. Вместо этого используется гибридный клей-герметик «Soudal Fix All Crystal» и наносится по периметру между рефлектором и стеклотекстолитом, См. фото 6 слева . Затем фронтальная часть wi-fi антенны покрывается тремя слоями белой, акриловой краской. Предварительно проверьте краску, не будет ли она экранировать Вашу антенну. Покрасьте кусок плотной бумаги и когда краска полностью высохнет, закройте фронтальную сторону wi-fi антенны. Если сигнал не меняется, смело используйте эту краску. См. фото 7 справа .
Проверим сие изделие в деле.
Вот результаты тестирования Wi-Fi антенны сделанной своими руками:
Для того чтобы подключить антенну, нам понадобится внешний USB wifi адаптер. В этом примере используется «alfa awus036h 1000mw - Тайвань».
Сначала подключим адаптер, без антенны и посмотрим, что он нам покажет, и вообще будит ли работать? Как оказалось, alfa нашёл три точки. Будем ориентироваться на подключённую точку -66 dBm. На протяжении получаса сигнал почти не менялся, и это без какой ли бо антенны. См. фото 8 слева .
Теперь, не меняя место расположения, проверим нашу самодельную вай фай антенну, направив её в сторону роутера. Как видите результат резко отличается в лучшую сторону. См. фото 9 справа . Сигнал подключённой точки улучшился с -66 dBm до -45 dBm. Обнаружились ещё три точки.
66-45=21.
Получается, коэффициент усиления антенны - 21 Дб.

Несколько месяцев назад передо мной и моими коллегами по работе встала задача, связать точку доступа из отдалённого дома и тачку на работе сеткой, да чтобы хорошо работало и пакеты не терялись. Последовав старой поговорке «На фиг медь!», было решено соединяться воздухом. Для чего была в складчину приобретена довольна дешёвая WiFi карточка. Но вот незадача, дом стоит не впритык, хоть и не километр, но всё равно не рядом, но в прямой видимости, где-то метров 150. Связь конечно была, но всё равно процент был маленький. Полезли в инет на сайт местного магазина, посмотрели цены на антенны… тут пришла жаба:) Со словами, «Да ну на фиг, я и сам так могу» я положил начало доооолгой, но занимательной и увлекательной работе:)

Был прошустрён инет на предмет схем антенн, на ходу изучались и вспоминались основы физики, длина волны, поляризация и т.д. Было изготовлено пара антенн, из подручных материалов, которыми оказались бабины из под болванок. Но по прошествии времени они нас перестали удовлетворять, поэтому углубляться в изготовление этих антенн не буду.

Решено было заняться по-взрослому и изготовить волновой канал, вернее сразу два, чтобы с обеих сторон било.
Нашли схему, думали над материалом, и не нашли ни чего лучшего, как использовать полимерные трубы:) Вот краткий фото отчёт с комментариями.

1) Была найдена схема 16-ть элементного волнового канала.

2) Купил трубу, разрезал

3) Нарезал элементы. Важно было сделать точь-в-точь со схемой, ибо своими силами длину волны мы бы не измерили.
Притащил из дома штангель, нарезал элементы, потом упорно стачивал лишние миллиметры и десятые их части

4)Размерили, и наделали дырок в трубках

Дальше кропотливо и не без усилия всовывал каждый элемент в дырки, выравнивал
Далее был куплен кабель коаксиальный на 50 Ом и коннекторы (самое затратное из всей поделки). Потом всё было обжато и антенна готова:)

(после того как фото была сделана, кабель был укорочен вдвое, дабы избежать потерь)

Кстати, да! Два волновых канала были сделаны за один рабочий день, и был это День Радио!
з.ы. проценты увеличились в два раза, пакеты не теряем, имеем стабильную связь…
до того как антенна была готова скорость была 24 мбита, после 48 мбита

UPD: схема волнового канала с размерами

UPD2:
материалы которые были задействованы:

Полипропиленовая труба
- медный провод
- коаксиальный кабель на 50 Ом
- коннекторы SMA