Самодельная антенна Wi-Fi из медного провода

Здесь мы рассмотрим, как из подручных материалов может быть изготовлена антенна для роутера с коэффициентом усиления +2 дБ. Заметим, что диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости является круговой.
Усиление же достигается за счет того, что сигнал не уходит вверх и вниз настолько сильно, как это характерно для коаксиальных антенн. Понадобится отрезок медной проволоки, высокочастотный кабель и разъем.
Чтобы изготовить антенну, потребуется выполнить одно единственное соединение пайкой. Припаять надо будет медный кабель к штырьку разъема BNC, или же сразу к центральной жиле ВЧ-кабеля. Во втором случае высокочастотный кабель придется зачистить, соблюдая определенные требования, чтобы он выглядел в точном соответствии с рисунком:

Подсоединение ВЧ-кабеля к медному проводнику

Мы считаем, что припаять медь к фабричному разъему все же будет проще. А схема антенны выглядит так:

Схема антенны коллинеарного типа

Содержание

Изготовление антенны

Перечислим материалы, которые потребуются в дальнейшем:

Медный круглый провод (сечение меди – 4 квадратных миллиметра), длина проводника сначала должна составлять 35-36 см
Разъемы BNC, мама и папа:

Так выглядит разъем BNC мама

Коаксиальный кабель 50 Ом
Разъем SMA или другой, совместимый с используемым оборудованием

Посмотрите на чертеж готового изделия. 61 мм – это расстояние от края трубки BNC-разъема до первого витка:

Антенна коллинеарного типа, ее проекция

Заметим, что точность изготовления активной части не должна быть хуже +- 0,5 мм.
Технология, на самом деле, достаточно простая. Провод навивается вокруг болванки диаметром 10 мм, и затем изгибается при помощи плоскогубец. Виток удерживается плоскогубцами, а провод отгибается. Заметим, что расстояния 91 мм и 83 мм надо отмерять от верхней части каждого витка.

Этапы изготовления антенны

Важно знать, что с первого раза сделать витки правильно не получается ни у кого. Лучше потренироваться сначала на другом отрезке такого же провода.

Припаивая медь к BNC-разъему, на последний лучше сразу накрутить его ответную часть, в которой будет запрессован кабель. А в ином случае пластмасса разъема обязательно расплавится. Центр BNC-разъема должен оказаться на одной линии с центрами витков. Но тут высокая точность уже не требуется.

Немного теории

Спрашивается, зачем при изготовлении антенны выдерживать такую точность? Кому интересно, может прочитать дальше о теории антенн. Обычный коаксиальный кабель, заканчивающийся прямым отрезком центральной жилы, в вертикальной плоскости будет иметь следующую диаграмму направленности:

Диаграммы направленности штыревых антенн

Как видим, результат всегда зависит от отношения длины «штыря» к длине волны. Мы рассматривали, как изготовить коллинеарную антенну, которая состоит из трех штыревых звеньев, соединенных через индуктивность.

Наша антенна с точки зрения теории

Наличие индуктивностей между частями необходимо затем, чтобы задерживать фазу. Результирующая диаграмма нашей антенны будет линейной комбинацией элементарных диаграмм, показанных на первом рисунке, с разными весовыми коэффициентами (в том числе и отрицательными). Более сложные коллинеарные антенны, содержащие много звеньев, имеют практически идеальную пространственную диаграмму:

Диаграмма направленности многозвенной коллинеарной антенны

Идеальность состоит в том, что энергия не излучается в потолок и в пол, где она никому не нужна.

Область применения нашей антенны

Для коллинеарных антенн рассмотренного типа есть некоторые ограничения. Например, если шнур с оплеткой, подключаемый другой стороной к роутеру, имеет слишком большую длину, то за эффективность никто не ручается. Длина шнура не должна значительно превосходить 25 см.

Одна самодельная и две фабрично изготовленные многозвенные антенны

Есть у коллинеарных антенн еще одно ограничение, которое касается направления поляризации. Если работать с протоколами, предусматривающими стандартную (вертикальную) поляризацию, то проблем не будет. Это относится к стандартам Wi-Fi 802.11 B, G. Протокол N использовать допустимо, только если не включать двойную поляризацию. Впрочем, с двойной поляризацией все работать будет тоже, но скорость связи может оказаться вдвое меньше, чем положено.

Дополнительно заметим, что покупная антенна с 4-мя звеньями по эффективности может уступать самодельной трехзвенной. Все дело в том, какая при изготовлении выдерживалась точность.