Всенаправленная антенна wifi – изготовление своими руками

Слабый сигнал WiFi — актуальная проблема для жителей квартир, загородных домов и работников офисов. Мертвые зоны в сети WiFi свойственны как большим помещениям, так и малогабаритным квартирам, площадь которых теоретически способна покрыть даже бюджетная точка доступа.

Радиус действия WiFi роутера — характеристика, которую производители не могут однозначно указать на коробке: на дальность WiFi влияет множество факторов, которые зависят не только от технических спецификаций устройства.

В этом материале представлены 10 практических советов, которые помогут устранить физические причины плохого покрытия и оптимизировать радиус действия WiFi роутера, это легко сделать своими руками.

Установить антенны в вертикальное положение

Излучение точки доступа в пространстве представляет собой не сферу, а тороидальное поле, напоминающее по форме бублик. Чтобы покрытие WiFi в пределах одного этажа было оптимальным, радиоволны должны распространяться в горизонтальной плоскости — параллельно полу. Для этого предусмотрена возможность наклона антенн.

Антенна — ось «бублика». От ее наклона зависит угол распространения сигнала.

При наклонном положении антенны относительно горизонта, часть излучения направляется вне помещения: под плоскостью «бублика» образуются мертвые зоны.

Вертикально установленная антенна излучает в горизонтальной плоскости: внутри помещения достигается максимальное покрытие.

На практике
: Установить антенну вертикально — простейший способ оптимизировать зону покрытия WiFi внутри помещения.

Разместить роутер ближе к центру помещения

Очередная причина возникновения мертвых зон — неудачное расположение точки доступа. Антенна излучает радиоволны во всех направлениях. При этом интенсивность излучения максимальна вблизи маршрутизатора и уменьшается с приближением к краю зоны покрытия. Если установить точку доступа в центре дома, то сигнал распределится по комнатам эффективнее.

Роутер, установленный в углу, отдает часть мощности за пределы дома, а дальние комнаты оказываются на краю зоны покрытия.

Установка в центре дома позволяет добиться равномерного распределения сигнала во всех комнатах и минимизировать мертвые зоны.

На практике
: Установка точки доступа в “центре” дома далеко не всегда осуществима из-за сложной планировки, отсутствия розеток в нужном месте или необходимости прокладывать кабель.

Обеспечить прямую видимость между роутером и клиентами

Частота сигнала WiFi — 2,4 ГГц. Это дециметровые радиоволны, которые плохо огибают препятствия и имеют низкую проникающую способность. Поэтому радиус действия и стабильность сигнала напрямую зависят от количества и структуры препятствий между точкой доступа и клиентами.

Проходя через стену или перекрытие, электромагнитная волна теряет часть энергии.

Величина ослабления сигнала зависит от материала, который преодолевают радиоволны.

*Эффективное расстояние — это величина, определяющая как изменяется радиус беспроводной сети в сравнении с открытым пространством при прохождении волной препятствия.

Пример расчета
: Сигнал WiFi 802.11n распространяется в условиях прямой видимости на 400 метров. После преодоления некапитальной стены между комнатами сила сигнала снижается до величины 400 м * 15% = 60 м. Вторая такая же стена сделает сигнал еще слабее: 60 м * 15% = 9 м. Третья стена делает прием сигнала практически невозможным: 9 м * 15% = 1,35 м.

Такие расчеты помогут вычислить мертвые зоны, которые возникают из-за поглощения радиоволн стенами.

Следующая проблема на пути радиоволн: зеркала и металлические конструкции. В отличие от стен они не ослабляют, а отражают сигнал, рассеивая его в произвольных направлениях.

Зеркала и металлические конструкции отражают и рассеивают сигнал, образуя за собой мертвые зоны.

Если переместить элементы интерьера, отражающие сигнал, удастся устранить мертвые зоны.

На практике
: Крайне редко удается достичь идеальных условий, когда все гаджеты находятся на прямой видимости с роутером. Поэтому в условиях реального жилища над устранением каждой мертвой зоной придется работать отдельно:

• выяснить что мешает сигналу (поглощение или отражение);
• продумать куда переместить роутер (или предмет интерьера).

Разместить роутер подальше от источников помех

Диапазон 2,4 ГГц не требует лицензирования и поэтому используется для работы бытовых радиостандартов: WiFi и Bluetooth. Несмотря на малую пропускную способность, Bluetooth все же способен создать помехи маршрутизатору.

Зеленые области — поток от WiFi роутера. Красные точки — данные Bluetooth. Соседство двух радиостандартов в одном диапазоне вызывает помехи, снижающие радиус действия беспроводной сети.

В этом же частотном диапазоне излучает магнетрон микроволновой печи. Интенсивность излучения этого устройства велика настолько, что даже сквозь защитный экран печи излучение магнетрона способно “засветить” радиолуч WiFi роутера.

Излучение магнетрона СВЧ-печи вызывает интерференционные помехи почти на всех каналах WiFi.

На практике
:

• При использовании вблизи роутера Bluetooth-аксессуаров, включаем в настройках последних параметр AFH.
• Микроволновка — мощный источник помех, но она используется не так часто. Поэтому, если нет возможности переместить роутер, то просто во время приготовления завтрака не получится позвонить по скайпу.

Отключить поддержку режимов 802.11 B/G

В диапазоне 2,4 ГГц работают WiFi устройства трёх спецификаций: 802.11 b/g/n. N является новейшим стандартом и обеспечивает большую скорость и дальность по сравнению с B и G.

Спецификация 802.11n (2,4 ГГц) предусматривает большую дальность, чем устаревшие стандарты B и G.

Роутеры 802.11n поддерживают предыдущие стандарты WiFi, но механика обратной совместимости такова, что при появлении в зоне действия N-роутера B/G-устройства, — например, старый телефон или маршрутизатор соседа — вся сеть переводится в режим B/G. Физически происходит смена алгоритма модуляции, что приводит к падению скорости и радиуса действия роутера.

На практике
: Перевод маршрутизатора в режим “чистого 802.11n” однозначно скажется положительно на качестве покрытия и пропускной способности беспроводной сети.

Однако девайсы B/G при этом не смогут подключиться по WiFi. Если это ноутбук или телевизор, их можно легко соединить с роутером через Ethernet.

Выбрать оптимальный WiFi канал в настройках

Почти в каждой квартире сегодня есть WiFi роутер, поэтому плотность сетей в городе очень велика. Сигналы соседних точек доступа накладываются друг на друга, отнимая энергию у радиотракта и сильно снижая его эффективность.

Соседние сети, работающие на одной частоте, создают взаимные интерференционные помехи, подобно кругам на воде.

Беспроводные сети работают в пределах диапазона на разных каналах. Таких каналов 13 (в России) и роутер переключается между ними автоматически.

Чтобы минимизировать интерференцию, нужно понять на каких каналах работают соседние сети и переключиться на менее загруженный. Подробная инструкция по настройке канала представлена здесь.

Загруженность WiFi-каналов в подъезде многоэтажки.

На практике
: Выбор наименее загруженного канала — эффективный способ расширить зону покрытия, актуальный для жильцов многоквартирного дома.

Но в некоторых случаях в эфире присутствует сетей настолько много, что ни один канал не даёт ощутимого прироста скорости и дальности WiFi. Тогда имеет смысл обратиться к способу № 2 и разместить роутер подальше от стен, граничащих с соседними квартирами. Если и это не принесет результата, то стоит задуматься о переходе в диапазон 5 ГГц (способ № 10).

Отрегулировать мощность передатчика роутера

Мощность передатчика определяет энергетику радиотракта и напрямую влияет на радиус действия точки доступа: чем более мощный луч, тем дальше он бьет. Но этот принцип бесполезен в случае всенаправленных антенн бытовых роутеров: в беспроводной передаче происходит двусторонний обмен данными и не только клиенты должны “услышать” роутер, но и наоборот.

Асимметрия: роутер “дотягивается” до мобильного устройства в дальней комнате, но не получает от него ответ из-за малой мощности WiFi-модуля смартфона. Соединение не устанавливается.

На практике
: Рекомендуемое значение мощности передатчика — 75%. Повышать ее следует только в крайних случаях: выкрученная на 100% мощность не только не улучшает качество сигнала в дальних комнатах, но даже ухудшает стабильность приема вблизи роутера, т. к. его мощный радиопоток “забивает” слабый ответный сигнал от смартфона.

Заменить штатную антенну на более мощную

Большинство роутеров оснащены штатными антеннами с коэффициентом усиления 2 — 3 dBi. Антенна — пассивный элемент радиосистемы и не способна увеличить мощность потока. Однако повышение коэффициента усиления позволяет перефокусировать радиосигнал за счет изменения диаграммы направленности.

Коэффициент усиления антенны подобен фокусировке луча фонарика: узкий луч светит дальше, чем широкий.

Чем больше коэффициент усиления антенны, тем дальше распространяется радиосигнал. При этом более узкий поток становится похож не на “бублик”, а на плоский диск.

На рынке представлен большой выбор антенн для роутеров с универсальным коннектором SMA.

Сменная всенаправленная антенна.

Всенаправленная штыревая антенна.

Направленная антенна для помещения.

На практике
: Использование антенны с большим усилением — эффективный способ расширить зону покрытия, т. к. одновременно с усилением сигнала увеличивается чувствительность антенны, а значит роутер начинает “слышать” удаленные устройства. Но вследствие сужения радиолуча от антенны, возникают мертвые зоны вблизи пола и потолка.

Использовать повторители сигнала

В помещениях со сложной планировкой и многоэтажных домах эффективно использование репитеров — устройств, повторяющих сигнал основного маршрутизатора.

Репитеры расширяют WiFi-сеть, охватывая прилегающую территорию и верхние этажи загородного дома.

Репитеры помогают развернуть беспроводную сеть в помещениях со сложной планировкой.

Простейшее решение — использовать в качестве повторителя старый роутер. Минус такой схемы — вдвое меньшая пропускная способность дочерней сети, т. к. наряду с клиентскими данными WDS-точка доступа агрегирует восходящий поток от вышестоящего маршрутизатора.

Подробная инструкция по настройке моста WDS представлена здесь.

Роутер в режиме WDS помогает расширить покрытие WiFi-сети.

Специализированные повторители лишены проблемы урезания пропускной способности и оснащены дополнительным функционалом. Например, некоторые модели репитеров Asus поддерживают функцию роуминга.

В режиме роуминга устройства автоматически подключаются к более мощной сети, а во время перехода между точками доступа соединение не разрывается.

На практике
: Какой бы сложной ни была планировка — репитеры помогут развернуть WiFi сеть. Но любой повторитель — источник интерференционных помех. При свободном эфире репитеры хорошо справляются со своей задачей, но при высокой плотности соседних сетей использование ретранслирующего оборудования в диапазоне 2,4 ГГц нецелесообразно.

Использовать диапазон 5 ГГц

Бюджетные WiFi-устройства работают на частоте 2,4 ГГц, поэтому диапазон 5 ГГц относительно свободен и в нем мало помех.

5 ГГц — перспективный диапазон. Работает с гигабитными потоками и обладает повышенной емкостью по сравнению с 2,4 ГГц.

На практике
: “Переезд” на новую частоту — радикальный вариант, требующий покупки дорогостоящего двухдиапазонного роутера и накладывающий ограничения на клиентские устройства: в диапазоне 5 ГГц работают только новейшие модели гаджетов.

Проблема с качеством WiFi сигнала не всегда связана с фактическим радиусом действия точки доступа, и ее решение в общих чертах сводится к двум сценариям:

• В загородном доме чаще всего требуется в условиях свободного эфира покрыть площадь, превышающую эффективный радиус действия роутера.
• Для городской квартиры дальности роутера обычно достаточно, а основная трудность состоит в устранении мертвых зон и интерференционных помех.

Представленные в этом материале способы помогут выявить причины плохого приема и оптимизировать беспроводную сеть, не прибегая к замене роутера или услугам платных специалистов.

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Введение

В наших статьях «Первый шаг к беспроводным сетям Wi-Fi» и «Строим беспроводную сеть на скорости 108 Мбит/с» и «Настраиваем безопасность беспроводной сети Wi-Fi» мы уже создали быструю защищённую от хакеров беспроводную сеть. Пришло время увеличивать дальность её действия.

Беспроводные сети стандартов IEEE-802.11 получают всё большее распространение. Однако, многие пользователи и системные администраторы сталкиваются с проблемами покрытия своего офиса или дома уверенной связью. Чем хуже качество приёма сигнала на компьютере клиента, тем на меньшей скорости будет установлено соединение. А это означает, что вы совершенно бесплатно теряете скорость, которая могла бы быть и выше. Другая проблема — обеспечение устойчивой связью пользователей на большом расстоянии от точки доступа. И в том и в другом случае перед системным администратором или домашним пользователем появится вполне конкретная задача: надо сделать так, чтобы сигнал принимался увереннее и с максимально возможным уровнем. Казалось бы, для этого достаточно лишь найти сетевой адаптер или точку доступа с увеличенной мощностью — и проблема будет решена. Но в случае с беспроводными сетями мы имеем дело с радио эфиром, использование которого строго регламентируется законодательствами соответствующих стран. У нас, в России, для беспроводных сетей определён диапазон частот 2400 — 2483.5 МГц, в котором могут работать передатчики мощностью не больше 100 мВт. Если превысить мощность, можно познакомиться с дружелюбными инспекторами из «Госсвязьнадзора». Подозреваю, что знакомиться с ними вы не захотите, а захотите увеличить дальность действия своей беспроводной сети иными способами. Таких способов два. Первый — устанавливать ретрансляторы, которые будут повторять ваш сигнал через какое-то расстояние, создавая коридор для вашей беспроводной сети. В качестве ретранслятора может работать и точка доступа в режиме «Repeater». Это не всегда удобно, т.к. зачастую нет возможности подвести питание к ретранслятору, да и дороговато. Другой способ проще в реализации — вам потребуется лишь специальная Wi-Fi антенна. О том, какие бывают Wi-Fi антенны и какая вам нужна, мы сейчас и поговорим.

Как усиливает антенна 

Ошибочно полагать, что передающая антенна может усиливать сигнал. Обычная пассивная антенна при передаче сигнала лишь направляет спектр в определённом направлении и за счёт своей площади обеспечивает более уверенный приём. Антенна работает подобно световому отражателю в фонарях. Она направляет спектр в заданном направлении. Например, вам надо охватить уверенным сигналом большое помещение. Простым решением будет разместить точку доступа в центре помещения, но к сожалению это может быть связано с техническими трудностями. Намного проще установить точку доступа в одном из углов комнаты и направить сигнал в противоположный угол. Для этого вам потребуется направленная антенна, которая не будет посылать сигнал в стенку за собой, где он никому не потребуется, зато распределит спектр по площади с большей эффективностью.

Тем не менее, одна из основных характеристик антенны — её коэффициент усиления, выраженный в децибелах. Коэффициент усиления такой антенны — это отношение мощности сигнала излучённого в определённом направлении к мощности сигнала, излучаемого идеальной ненаправленной антенной. Необходимо отметить, что коэффициент усиления характеризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной (как это может показаться из названия), поэтому данный параметр часто ещё называют коэффициентом направленного действия. Этот параметр напрямую связан с диаграммой направленности антенны.

Из любой штырьковой ненаправленной антенны можно сделать направленную, для чего достаточно установить отражающий экран. Для этого пойдёт как лист фольги, так и простая жестяная банка. Но это неэтично, неэстетично и не идеально. Промышленностью сегодня выпускаются достаточно антенн для различного применения в беспроводных сетях. Рассмотрим различные типы антенн на примере оборудования немецкой компании Level One.

Итак, пришло время повысить дальность действия беспроводной сети. Для установки беспроводных сетей мы использовали оборудование немецкого производителя, компании Level One. Это оборудование отличается тем, что в комплекте с ним поставляются удобные утилиты, позволяющие пользователю легко настроить все параметры WLAN. На переправе коней не меняют, а значит антенны будем выбирать из ассортимента компании Level One. Ну что же, напомним нашу тестовую конфигурацию.

Персональный компьютер.
Чтобы избежать возможных проблем, мы использовали компьютер, собранный на базе barebone платформы Shuttle SB75G2, стабильной платформы, зарекомендовавшей себя с лучшей стороны в плане отсутствия помех.

Конфигурация тестового компьютера:

• Процессор Intel Pentium 2.8 (800 MHz, Hyper-Threading, 512 Kb L2)
• Жёсткий диск — Maxtor DiamondMax 9, 80 Gb, 7200 rpm
• Видеокарта — Albatron GeForce FX 5700
• Операционная система — Windows XP Pro + Service Pack 2

В этом компьютере было установлено 1024 Мб памяти DDR400 производства компании OCZ.

Память OCZ DDR400 серии PC3200 Titanium имеет тайминги CL 2-3-2-5 и обеспечивает нам максимальную производительность (читайте статью о зависимости скорости компьютера от задержек памяти).

Ноутбук IRu Novia 3331W Combo
. Обзор этого ноутбука вы можете прочитать здесь. Этот мобильный компьютер, построенный на платформе Centrino, уже имеет встроенный контроллер Wi-Fi IEEE 802.11g.

• Сетевая карта Level One WNC-0300

• USB контроллер Level One WNC-0301USB.

• Точка доступа WAP-0004

Антенны для внутреннего и наружного использования

Вам могут потребоваться антенны для установки на улице или в помещении. Всё зависит от ваших требований. Конечно, если есть необходимость осуществить покрытие вашего двора или площади перед офисом, вам потребуется антенна для внешней установки. Такие антенны имеют крепкий водонепроницаемый корпус, защищённый от непогоды, порывов ветра и температурных перепадов. Такие антенны имеют мощные скобы для крепления на мачты или кронштейны и крепкие закрытые контакты. 

Внутренние антенны не защищены от воды, чая и кофе. Они компактно устанавливаются рядом с вашим монитором, на тумбочке или на системном блоке. Такие антенны крайне удобны, если ваш системный блок стоит под столом, где существенная часть сигнала от антенны встроенного сетевого контроллера будет гаситься. Чтобы повысить скорость беспроводной сети, потерянную из-за плохого качества сигнала, такую антенну надо устанавливать как минимум на рабочем столе или крепить на стену.

Направленные антенны (Directional antenna)

Пожалуй, это самый распространённый тип Wi-Fi антенн. Такие антенны, как мы уже сказали, отлично подходят для организации сети по типу точка-точка. Если ваш компьютер должен соединяться только с точкой доступа или с другим компьютером, используйте направленную антенну. В офисе или дома вы можете такой антенной «пробить» непробиваемые стены, направить сигнал от принтера на компьютер или расширить Wi-Fi на сад вашего дачного участка.

Для внешней установки компания Level One предлагает антенну WAN-2118 типа Yagi. Эта антенна цилиндрической формы диаметром 89 мм и длинной 1000 мм направляется своей продольной осью подобно указующему персту. Коэффициент усиления Level One WAN-2118 составляет 18 дБ.

Производитель обещает уверенный приём на скорости 1 Мбит/с на расстоянии до 5 Км, а на скорости 54 Мбит/с — до 1.5 Км. Конечно же, в офисе такие расстояние не нужны, да и о такую метровую антенну высокие сотрудники будут постоянно биться головой. Антенны типа Yagi обычно очень направлены и подходят только для соединения двух станций или для увеличения радиуса действия двух соединённых между собой станций. И не надейтесь, что с помощью этой антенны вам удастся подключить весь соседний дом.

Для использования в помещении более практичным будет использование антенны панельного типа. Проще говоря, это плоский излучающий в одном направлении радиоволны прямоугольник. Направленная антенна Level One WAN-1060 имеет коэффициент усиления 6 дБ и размеры 115x76x76 мм.

Такой коэффициент усиления позволит работать с сетью на скорости 1 Мбит/с на расстоянии до 60 метров, а на максимальной скорости 54 Мбит/с — на расстоянии 25 метров.

Если вы не можете определиться, где же установить антенну, снаружи здания или внутри, то смело покупайте антенну Level One WAN-2085. Это универсальная направленная антенна, предназначенная как для внутренней, так и для внешней установки. Её размеры, 120x120x43 мм, позволяют устанавливать её как в небольшой переговорной, так и на балконе дома. А коэффициент усиления у неё весьма неплохой — 8.5 дБ.

С ним вы можете рассчитывать на уверенные 1 Мбит/с на расстоянии 1200 м, и на 54 Мбит/с, если не будете удаляться дальше 350 метров.

Направленные антенны — идеальный вариант для связи двух точек по беспроводной сети Wi-Fi. Например, вы и ваш друг живёте в соседних домах, окна которых смотрят друг на друга. Чтобы соединиться по беспроводной сети, вам потребуется две направленных антенны, «смотрящих» строго друг на друга.

Расстояние, на которое может передаваться сигнал, зависит лишь от коэффициента усиления вашей антенны. Некоторые энтузиасты могли передать сигнал на несколько десятков километров, так что для двух домов, находящихся в пределах видимости, соединиться по Wi-Fi будет намного проще.

Всенаправленные антенны (Omni-directional)

Всенаправленные антенны — это основной тип антенн, используемый в оборудовании для беспроводных сетей. Всенаправленные антенны равномерно покрывают территорию во всём радиусе действия. Если в вашем офисе установлен Wi-Fi принтер, к которому вы собираетесь дать доступ всем гостям с ноутбуками, которые могут находиться в переговорной, в приёмной, в столовой или где-нибудь ещё, на принтере должна быть установлена всенаправленная антенна. В то же время, если вы хотите установить на крыше дома Wi-Fi передатчик, чтобы дать доступ к сети соседним домам, гаражам и летним беседкам, вам нужна именно такая антенна.

Как правило, всенаправленные антенны представляют собой штырь, устанавливаемый вертикально. Этот штырь распространяет сигнал в плоскости, перпендикулярной своей оси. Так называемые, вертикальные всенаправленные антенны. По сравнению с направленными, они имеют значительно меньший коэффициент усиления. Живой пример тому — Level One OAN-2080.

Коэффициент усиления этой антенны — 8 дБ, диаметр — 19 мм, длина — 520 мм. Такую антенну удобно располагать на мачте на крыше дома или автомобиля. С её помощью вы сможете работать с беспроводной сетью на скорости 1 Мбит или 54 Мбит на расстоянии до 1800 метров или до 600 метров соответственно. Для внутреннего же применения Level One предлагает более компактную антенну такого же типа.

Настольная антенна OAN-1040 выполнена в виде эдакого обелиска с прозрачной подставкой. Эта антенна имеет коэффициент усиления 4 дБ и практически идеальную горизонтальную поляризацию.

Как видите на диаграмме, сигнал равномерно распределяется вокруг антенны в горизонтальной плоскости. Относительно большие размеры антенны (145x22x12 мм) обещают работу с сетью на скорости 1 Мбит/с на расстоянии до 170 метров, а на скорости 54 Мбит/с — до 55 метров.

Ещё один тип всенаправленных антенн — потолочные. Это внутренние антенны, подвешивающиеся под потолок для лучшего охвата всего помещения. Их удобно размещать в больших залах в центре помещения. Такие антенны должны распространять сигнал в двух плоскостях — в горизонтальной и вертикальной. С горизонтальной всё понятно — спектр здесь представляет собой практически идеальную окружность. А вот с вертикальной ситуация немного другая. Антенна рассчитана на то, чтобы вещать сверху вниз, поэтому наиболее высокий уровень сигнала будет достигаться в направлении 45 градусов от горизонтальной плоскости антенны. Следовательно, коэффициент усиления у такой антенны указывается не одним числом, а минимальным и максимальным значениями.

Антенна Level One OAN-1030 имеет коэффициент усиления от 2.5 до 3.7 дБ. Ниже приведена довольно скучная фотография этой антенны, похожей на светильник и интересная диаграмма вертикальной поляризации.

Как видите, вертикально, строго под этой антенной лучше не становиться, мёртвая зона прямо под ней может быть большой. Ну а если вы сможете расположиться под углом 45 градусов к этой антенне на расстоянии 120 метров, то сможете работать на скорости до 1 Мбит/с. А на расстоянии 40 метров — до 54 Мбит/с. Учтите, что это расстояние прямой видимости, не забудьте посчитать высоту подвеса и расстояние, на которое вы удалитесь от антенны по земле. Диаметр этой антенны — 132 мм, высота — 42 мм.

Какую антенну выбрать?

Совершенно очевидно, что выбирать антенну следует исходя из своих условий и задач, которые вы возлагаете на беспроводную сеть. В небольшом офисе или в квартире, вам будет достаточно и обычной встроенной антенны беспроводных адаптеров и точек доступа. Но если вам захочется большего радиуса действия и работы на высоких скоростях на большом расстоянии, придётся устанавливать антенну.

Для того, чтобы обеспечить демонстрационный зал уверенным приёмом вплоть до задних рядов, целесообразно будет установить всенаправленные антенны (omni-directional), которые можно разместить под потолком или на трибуне. Антенны с коэффициентом усиления даже 4 Дб вполне хватит для аудитории на 400-500 человек. Для большого ангара удобно будет подвесить под потолком подвесную всенаправленную антенну, которая охватит большую площадь даже с коэффициентом усиления от 2.5 до 3.7 дБ. Если вам нужно, чтобы все соседи на дачах могли работать с вашей беспроводной сетью или если вы хотите отдалиться от своего дачного участка на природу и там с помощью КПК выйти в сеть, вам потребуется всенаправленная антенна, установленная на мачту на крыше дома.

Ну а если вам нужно «пробить» стену от лазерного принтера к серверу, вам подойдёт направленная комнатная антенна. Ею так же можно соединять два сервера в разных крыльях здания. Брать направленную мощную антенну внутреннего использования можно так же если вы собираетесь соединять между собой несмежные комнаты и надо сконцентрировать сигнал в одном направлении. Или же если вы хотите установить сеть между двумя домами, окна которых выходят друг на друга: достаточно поставить такие антенны на подоконники и направить друг на друга.

Наружная направленная антенна пригодится для того, чтобы соединить два дома на разных концах дачного посёлка беспроводной сетью. Или для того, чтобы провести беспроводную сеть в удалённый объект.

При выборе антенны постарайтесь узнать диаграмму её вертикальной и горизонтальной поляризации. Она покажет, как антенна распространяет сигнал в вертикальной и горизонтальной плоскости и вы сможете рассчитать мёртвые зоны и зоны неуверенного приёма исходя из положения антенны в офисе или дома.

Ну и напоследок — не забывайте заземлять антенны. Для этого в комплекте с антенной должен поставляться специальный разъём, подключаемый в разрез между антенным кабелем и сетевым оборудованием. Грозовой разряд в непосредственной близости с антенной может вывести из строя сетевое оборудование. Особенно это актуально для внешних антенн. Подключите поставляемый в комплекте разъём и заземлите специальный его контакт — и забудьте о проблемах. Ровного вам сетевого покрытия!

Мы благодарим компанию «SVEGA Computer», официального дистрибьютора Level One в России за предоставленное сетевое оборудование.

• Ноутбук «IRu Novia 3331W Combo» предоставлен компанией «Метак-М».
• Barebone платформа «Shuttle SB75G2» предоставлена компанией «Клуб Мультимедиа»
• Память «OCZ PC3200 Titanium» предоставлена компанией «SVEGA Computer»

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Обзор 3G/4G антенн Digma G523 и G037

Если вы пользуетесь портативными 3G/4G роутерами или USB модемами, то вам не понаслышке знакома проблема качественного приёма и зависимость скорости работы интернета от местоположения оборудования. Иногда достаточно…

Решение от Tenda для бюджетного Wi-Fi в небольшом офисе

В современном мире достаточно технологий, чтобы пробросить Wi-Fi на всю территорию вашего офиса, не заморачиваясь проводами. Для таких случаев применяется сверхбюджетное оборудование от компании Tenda: не забивайте голову ненужными…

Мобильное приложение EnWiFi: быстрая настройка беспроводных точек доступа EnGenius

Развёртывание WiFi-сети в зданиях или на территориях с большой площадью — не самая простая задача. Разумеется, точки доступа можно подготовить заранее, сконфигурировать по заданным параметрам в офисных условия…

EnGenius EWS660AP – мощная уличная Wi-Fi точка доступа

У каждого дома есть Wi-Fi роутер, который раздаёт беспроводной интернет на мобильные устройства – смартфоны, планшеты, ноутбуки. Для квартиры и частного дома вполне достаточного обычного роутера, но, когда зах…

Строим Wi-Fi-систему из роутеров Keenetic. Тестируем контроллер сети Wi-Fi

Простая бесшовная Wi-Fi сеть с Keenetic-ами выглядит так: вы покупаете один мощный роутер уровня Giga или Ultra и сколь угодно много простых моделей: Air, Start, Viva, в зависимости опять же от вашей топологии Wi-Fi. Любой вышедший…

НА ФОРУМЕ ГОВОРЯТ

Статическая маршрутизация

Ryzen 5 2600 + SAPPHIRE RX 580 выдают слабые рез-ты

Задача — Оценка RAID массива

Сервак стартует только с зажатой кнопкой питания

Сделать сервер тихим

БП для Dual CPU

Помогите, пожалуйста с выбором звуковой карты USB

Серверное оборудование 1С (БД+1С+Терм)

Клавиши на ноутбуке дублируют друг друга

Пропал Wi-FI. Что делать?

НОВЫЕ СТАТЬИ

Nobby Comfort S-115 – долгоиграющая компактная Bluetooth-гарнитура

Сегодня мы протестируем бюджетную компактную стерео Bluetooth-гарнитуру Nobby Comfort S-115. При цене всего 400 рублей мы получаем удобные компактные наушники с хорошей автономностью и встроенным MP3-плеером, воспроизводящим…

Обзор гироскутеров Digma TA-65 и TB-105

Лето закончилось, но справедливости ради – во многих городах наше необъятной родины и сентябрь и даже октябрь позволяют наслаждаться сухой тёплой погодой. А значит ещё есть время насладиться прогулками по паркам,…

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Hyundai H-MS200 – функционально и компактно

Недавно мы познакомились с Hyundai H-MS220, а сегодня мы рассмотрим схожу модель — Hyundai H-MS200. Это тоже компактная и функциональная DVD-микросистема…

Обзор домашнего/офисного UPS — CrownMicro CMU-SP800 COMBO USB

Вообще в модельном ряду источников бесперебойного питания бренда CrownMicro очень много моделей, которые отличаются не только мощностью, но и функционалом…

Секреты профессионалов: как масштабируют ЦОД облачные провайдеры

Вас всегда интересовало, а как операторы ЦОД-ов выбирают и настраивают своё оборудование? Почему, например, они устанавливают сервер «А», а не «Б», на…

Тестируем Seagate IronWolf 16 Tb в современных приложениях

Новый рубеж ёмкости — это новая скорость и новая прошивка, в которой мы видим, что производитель уже оптимизирует свои винчестеры под использование SSD-кэша…

Хотите собрать дальнобойную WiFi антенну, тогда следует знать о некоторых её особенностях.

Первое и самое простое: большие антенны в 15 или 20 dBi (децибел изотропных) являются предельными по мощности, и не нужно делать их ещё мощнее.

Вот наглядная иллюстрация, как с ростом мощности антенны в dBi уменьшается зона её покрытия.

Так получается, что с увеличением дистанции действия антенны, площадь её покрытия значительно уменьшается. Дома вам придется постоянно ловить узкую полоску действия сигнала при слишком мощном WiFi излучателе. Встанете с дивана или приляжете на пол, и связь тут же пропадет.

Вот почему домашние роутеры имеют обычные, излучающие во все стороны, антенны мощностью в 2 dBi—так они наиболее эффективны на короткой дистанции.

Направленная

Антенны на 9 dBi работают только в заданном направлении (направленного действия) — в комнате они бесполезны, их лучше применять для дальней связи, во дворе, в гараже рядом с домом. Направленную антенну при установке потребуется регулировать для передачи четкого сигнала в нужном направлении.

Теперь к вопросу о несущей частоте. Какая антенна будет лучше работать на дальнем расстоянии, в 2.4 или 5 ГГц?

Сейчас есть новые роутеры, работающие на удвоенной частоте в 5 ГГц. Такие маршрутизаторы все еще остаются новинкой, они хороши для скоростной передачи данных. Но сигнал 5 ГГц не очень хорош для дальних расстояний, так как затухает быстрее, чем при 2.4 ГГц.

Потому старые роутеры на 2.4 ГГц будут работать лучше в дальнобойном режиме, чем новые быстродействующие в 5 ГГц.

Чертёж двойного самодельного биквадрата

Первые образцы самодельных распространителейWiFi сигнала, появились еще в 2005 году.

Наилучшие из них конструкции биквадрат, обеспечивающие усиление до 11–12 dBi и двойной биквадрат, имеющие несколько лучший результат в 14 dBi.

Согласно опыту использования, конструкция биквадрат является более подходящей в качестве многофункционального излучателя. Действительно, преимуществом этой антенны является то, что при неизбежном сжатии поля излучения, угол раскрытия сигнала остается достаточно широким, чтобы покрыть всю площадь квартиры при правильной установке.

Все, возможные, версии биквадратной антенны являются простыми в реализации.

Необходимые детали

• Металлический рефлектор—кусок фольгированноготекстолита123х123 мм, лист фольги, CD, DVD компакт диск, алюминиевая крышка с чайной банки.
• Медная проволока сечением 2.5 мм.кв.
• Отрезок коаксиального кабеля, лучше с волновым сопротивлением 50 Ом.
• Пластмассовые трубочки — можно нарезать из шариковой ручки, фломастера, маркера.
• Немного термоклея.
• Разъем N-типа — пригодится для удобного подсоединения антенны.

Изготовление излучателя

Для частоты 2.4 ГГц, на которой планируется использовать передатчик, идеальными размерами биквадрата будут 30.5 мм. Но все-таки мы делаем не спутниковую антенну, поэтому допустимы некоторые отклонения в размерах активного элемента —30–31 мм.

К вопросу о толщине проволоки также нужно отнестись внимательно. С учетом выбранной частоты 2.4 ГГц, медную жилу надобно найти толщиной точно в 1.8 мм (сечением 2.5 мм.кв.).

От края проволоки отмеряем расстояние 29 мм до загиба.

Делаем следующий загиб, проконтролировав наружный размер в 30–31 мм.

Следующие загибы вовнутрь делаем на расстоянии 29 мм.

Проверяем самый важный параметр у готового биквадрата —31 мм по средней линии.

Пропаиваем места для будущего крепления выводов коаксиального кабеля.

Рефлектор

Основная задача железного экрана за излучателем — отражать электромагнитные волны. Правильно отраженные волны будут накладываться своими амплитудами на колебания только что выпущенные активным элементом. Возникающая усиливающая интерференция даст возможность максимально далеко распространитьэлектромагнитныеволны от антенны.

Чтобы добиться полезной интерференции надо расположить излучатель на расстоянии кратном четверти длины волны от отражателя.

Расстояние от излучателя до рефлектора

для антенн биквадрат и двойной биквадрат находим как лямбда / 10 — определяемую особенностями данной конструкции / 4.

Лямбда — длина волны, равная скорости света в м/с деленной на частоту в Гц.

Длина волны при частоте 2.4 ГГц — 0.125 м.

Увеличив пятикратно рассчитанное значение, получим оптимальное расстояние

— 15.625 мм.

Размер рефлектора

сказывается на коэффициенте усиления антенны в дБи. Оптимальные размеры экрана для биквадрата — 123х123 мм или больше, только в этом случае можно добиться усиления в 12 dBi.

Размеров CD иDVD дисков явно недостаточно для полного отражения, поэтому антенны биквадраты, построенные на них, имеют коэффициент усиления лишь в 8 dBi.

Ниже приведен пример использования крышки с чайной банки в качестве рефлектора. Размера такого экрана тоже недостаточно, коэффициент усиления антенны меньше, чем ожидалось.

Форма рефлектора 

должна быть только плоской. Старайтесь также найти пластинки максимально гладкие. Изгибы, царапины на экране приводят к рассеиванию высокочастотных волн, по причине нарушения отражения в заданном направлении.

В выше рассмотренном примере бортики на крышке явно лишние — они снижают угол раскрытия сигнала, создают рассеиваемые помехи.

Как только пластинка рефлектора будет готова, у вас есть два способа собрать на нем излучатель.

1. Установить медную трубку с помощью пайки.

Чтобы зафиксировать двойной биквадрат понадобилось дополнительно сделать две стоечки из шариковой ручки.

1. Закрепить все на пластмассовой трубке используя термоклей.

Берем пластмассовую коробочку для дисков на 25 штук.

Отрезаем центральный штырь, оставив по высоте на 18 мм.

Прорезаем надфилем или напильником четыре шлица в пластмассовом штыре.

Подравниваем шлицы одинаково по глубине

Устанавливаем самодельную рамочку на шпиндель, проверяем, дабы её края оказались на одинаковой высоте от дна коробочки — около 16 мм.

Припаиваем выводы кабеля к рамке излучателя.

Взяв клеевой пистолет, закрепляем CD диск на дне пластмассой коробочки.

Продолжаем работать клеевым пистолетом, фиксируем на шпинделе рамку излучателя.

С обратной стороны коробочки фиксируем термоклеем кабель.

Подключение к роутеру

У кого есть опыт, тот с легкостью припаяется к контактным площадкам на монтажной плате внутри роутера.

Иначе, будьте осторожны, тонкие дорожки могут оторваться от печатной платы при долговременном прогреве паяльником.

Можно к уже припаянномукусочку кабеляродной антенны подключиться через разъем SMA. С приобретением любого другого радиочастотного соединителя N-типа в ближайшей точке торговли электроникой не должно возникнуть проблем.

Тесты антенны

Испытания показали, что идеальный биквадрат дает усиление около 11–12 дБи, а это до 4 км направленного сигнала.

Антенна из CDдиска дает 8 дБи, поскольку получается поймать WiFiсигнал на расстоянии 2 км.

Двойной биквадрат предоставляет 14 дБи— немного больше 6км.

Угол раскрытия антенн с квадратным излучателем составляет около 60 градусов, чего вполне достаточно для двора частного дома.

О дальности действия Вай Фай антен

От родной роутерной антенны на 2 dBi сигнал 2.4 ГГц, стандарта 802.11n может распространиться на 400 метров в пределах прямой видимости. Сигналы 2.4 ГГц, старых стандартов 802.11b, 802.11g хуже распространяются, имея вдвое меньшую дальность по сравнению с 802.11n.

Считая WiFi антенну за изотропный излучатель — идеальный источник, распространяющий электромагнитную энергию равномерно во всех направлениях, можно руководствоваться логарифмической формулой перевода дБи в прирост мощности.

Децибел изотропный (дБи) — коэффициент усиления антенны, определяемый как умноженный на десять десятичный алгоритм отношения усиленного электромагнитного сигнала к исходному его значению.

AdBi = 10lg(A1/A0)

Перевод дБи антен в прирост мощностей.

A,дБи	30	20	18	16	15	14	13	12	10	9	6	5	3	2	1
A1/A0	1000	100	≈64	≈40	≈32	≈25	≈20	≈16	10	≈8	≈4	≈3.2	≈2	≈1.6	≈1.26

Судя по таблице, несложно сделать вывод, что направленный WiFi передатчик максимально допустимой мощности в 20 дБи может распространить сигнал в даль на 25 км при отсутствии преград.

Дальнейшее увеличение мощности антенны неразумно, распространение сигнала будет идти в слишком узкой зоне, имеющей форму диска.

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск