Как построить баночную антенну на 2,4 GHz

Подходит для беспроводных сетей (wireless) по стандарту 802.11b и, вероятно, для других приложений, работающих на этой частоте.

Что тебе понадобится:

1)     консервная банка

2)     N-гнездо (+мама+) и пара винтиков

3)     Отрезок 2мм медного провода
 

КОНСЕРВНАЯ БАНКА

 

Во-первых, понадобится консервная, из под краски, кофе и т.п. банка. Естественно, пустая и чистая внутри. Диаметр банки должен быть в пределах 7.5 см 10 см, по подсчетам, самый оптимальный размер примерно 9,2 - 9,3 см (успешно использовались банки с половиной данного диаметра, сам не пробовал). Высота банки должна быть более 13,5 см, но хорошие результаты могут давать как и более низкие, так и, конечно же, более высокие баночные антенны.

Банка, или по крайней мере дно банки, должны быть из из ровной жести, не волнистой. Я пробовал также и волнистую, оптимально короткую банку, результат был такой же хороший и даже лучше, чем с банкой из абсолютно ровной жести. Так что можно свободно экспериментировать с различными банками.

Однако, не имеет смысла срезать верхний край банки, так как это сделал я. Ты конечно получишь более-менее ровные края, но без несущей части банка легко развалится по шву.

 

N-гнездо

 

Я приобрел себе N-гнездо в Tevalo, однако, их можно найти и в других подобных магазинах. N-гнёзда есть преимущественно двух типов: закрепляемые с помощью винтов и такие, на которых есть своя гайка крепления. Нет никакой разницы какое из гнезд взять, я купил вариант с винтами (стоило около 40 крон). Если у кабеля, выходящего из твоей wireless сетевой карты, на конце какой-то другой контакт, то тебе будет необходимо соответствующее ему гнездо. 
 

 

Медный провод

 

Диаметр провода должен быть примерно 2 мм, длина примерно 3,1 см. Такой отрезок я получил из кабеля, оставшегося после электроработ, сняв с него изоляцию. Некоторые источники советуют использовать 4 мм провод. Сам не пробовал, поэтому не могу советовать.

 

Постройка

 

Отрежь от медного провода прямой кусок длиной примерно 3,1 cм и припаяй его к центральному контакту N-гнезда, держа провод как можно прямо. Следи внимательно, чтобы случайно не замкнулись центральный контакт с боковым. Волновод, или он же кусок провода, после закрепления его на внутренней поверхности банки, должен быть выше этой поверхности на 3,07=~3,1 cм. Точную длину получишь уже закрепив гнездо к банке и померив. Чем точнее размеры, тем лучше результат и тем сильнее сигнал.

 

Введи свои данные и подсчитай


Диаметр банки (см)
Рабочая частота антенны (MHZ)

 


Частота отсекания mhz
Длина волны в банке, Lg (см) cm
Расстояние от волновода до дна (1/4 длины волны в банке) cm
Оптимальная длина банки (3/4 длины волны в банке) cm


Теперь рассчитай по диаметру своей банки подходящее расстояние от волновода (куска провода) до дна банки. Для этого расстояния хорошо подходит ¼ длины волны проводника (guide wavelength). Это расстояние означает расстояние от внутренней стенки банки, а не от того места, где кончается стенка банки. Необходимо также точно просверлить и отверстие, т.к. от правильности расстояния зависит то, как волны будут интерферировать и, соответственно, как усилится или ослабится сигнал. Чем точнее размеры, тем лучше результат и тем сильнее сигнал. Волны отражаются от внутренних стенок банки и поэтому, при поиске правильного места следует учитывать, что дно банки находится выше, чем конец стенки. Затем следует просверлить в правильном месте отверстие, чтобы нормально закрепить гнездо. При необходимости просверлить отверстия и для винтов крепления. Если под рукой не окажется сверла, то можно использовать гвоздь и напильник. Теперь осталось закрепить на стенку банки N-гнездо с припаянным к нему отрезком провода. Не помешает счистить краску в месте крепления, что улучшит контакт гнезда с банкой. Антенна готова, можно подсоединять кабель и начинать опробовать.

 

Направление

 

Сила сигнала во многом зависит от направления, так что направлять антенну надо достаточно точно. Я например направляю так, что прежде устанавливаю её в горизонтальном направлении, а затем осторожно двигаю в вертикальном направлении. Направлять надо почти так же как ствол ружья, т.е. прямо по направлению к цели. Но иногда бывает и так, что связь лучше всего тогда, когда направление антенны не совсем совпадает с направлением на точку прицеливания. Надо просто пробовать.

 

Крышка

Ага... для защиты от излучения неживой и живой природы необходимо закрыть чем-нибудь открытый конец антенны. Например, подходящей пластиковой крышкой, которая не пропускает микроволны. Подходит крышка или нет можно проверить в микроволновй печи, поскольку она работает на подобных частотах. Помести испытуемую крышку в микроволновую печь вместе со стаканом воды (т.к. пустую или почти пустую печь нельзя включать), включи на 1-2 минуты, до тех пор пока не закипит вода. И если обнаружишь, что вместе с водой нагрелась и крышка, то  данный материал не годится для того, чтобы закрыть отверстие антенны, т.к. он пропускает микроволны.

Для удаления конденсата можно сделать маленькое отверстие в нижней части антенны. Это должно предотвратить быстрое ржавление антенны.

Вообще, ржавчина ослабляет сигнал, да и консервные банки ржавлению долго не противостоят. Так что если связь начнет ухудшаться и направление  (прицеливание) антенны и т.п. больше не помогает, то стоит пойти в магазин за новой банкой.

Также ослабляет сигнал каждое соединение или каждый метр кабеля, соединяющий антенну и сетевую карту. Мой приблизительно 10 метровый кабель ослабляет сигнал как минимум на пару децибелл. Так что, чем меньше всяких штучек, тем лучше.

Тех. характеристики

Использовал Buffalo AirStation WLI-PCM-L11G карту, на частоте 2425 МГц. Access point находится на на мачте , на удалении примерно 1-1,5 км. Наилучший стабильный сигнал, который я получил, направляя точно мою банку, был таким:
Link Quality: 13/92 (качество соединения),
Signal level: -85 dBm (уровень сигнала),
Noise level: -98 dBm (уровень шума)
Для сравнения, предыдущая +антенна+, представлявшая из себя торчащий кусок провода, за которым был кусок жести, показала такие максимальные результаты:
Link Quality: 6/92,  Signal level: -91 dBm,
Noise level: -98 dBm

 

Усиление сигнала на  3 db означает улучшение сигнала почти в два раза, в моём случае это четырехкратная разница. Link Quality примерно при 6-9 позволяет данным двигаться уже со скоростью ~150-250 kb/s, так что при 13 была бы уже довольно хорошая скорость.

По адресу http://www.turnpoint.net/wireless/has.htm найдете самодельные антенны, которые показывают более лучшие результаты, но были испытаны на более короткой дистанции и немного лучшей видимости.

Стоимость

Моя антенна обошлась мне примерно в 45 крон, поскольку кусок провода и банка у меня уже были. На розыск банки и постройку антенны было затрачено около 2 часов. Здесь не было учтено время пошедшее на изготовление крепления для банки. Стоимость же новой коммерческой антенны была бы, вероятно, четырехзначной.

Фото

Дополнительная информация

Ключевое слово - cantenna. И http://www.google.com.

На всякий случай даю некоторые ссылки:

О своих экспериментах можете сообщить мне... Удачной постройки!

(c) Asko Tamm 2002
(с) перевод для СКР с эстонского ES8AS