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

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 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 не 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.

© Asko Tamm 2002
перевод для ProfRepair с эстонского ES8AS

Широко известная и очень популярная wi-fi антенна Biquad или зигзаг Харченко, а также антенна Trevor Marshall`а обладает отличными характеристиками и простотой в сборке. Существует много модификаций такой антенны wifi, но я предлагаю остановиться на обычном биквадрате как отличное соотношение работа+материалы/усиление.
Чтобы приступить к изготовлению антенны, нам надо подготовить материалы:
# медный провод диаметром от 1,5мм до 3мм
# одностороний текстолит
# медная трубка или N коннектор
# коаксиальный кабель RG-6U

Из текстолита вырезаем рефлектор, размером 110 х 110мм и по центру просверливаем отверстие равное внешнему диаметру медной трубки. Трубку следует подбирать так, чтобы имеющийся кабель плотно входил в нее с равномерно уложенной внешней оплеткой и длинной 5см.

Залудим отверстие и подготавливаем трубку, в зависимости от диаметра проволоки + 0,5мм стачиваем половину радиуса верхней части.

Вставляем трубку в текстолит так, что верхняя часть трубки была на расстоянии 16мм над отражателем. Я думаю не надо говорить о том, что все делается аккуратно и как можно точнее. Теперь согнем из провода вторую часть антенны. Подготовим провод длиной 244мм и сделаем насечки через каждые 30,5мм. Теперь осталось согнуть провод по рисункам ниже.

Осталось соединить две части wi-fi антенны. Припаиваем свободные концы провода к самой верхней точке трубки, а в разрезе остается целая часть к которой и припаивается центральная жила кабеля RG-6U.

Вставляем кабель и припаиваем.

Biquad в собранном виде.

Можно обойтись и без трубки, применив специальный коннектор N типа, это дело каждого.

В заключении скажу, что эта антенна отличная замена “банки”. Усиление этой антенны в районе 6-8dbi. Из-за малых габаритов ее можно использовать в качестве облучателя параболического зеркала, что даст минимум 19 дБ усиления.

13 Сентября 2009

Автор
Dr. Remco den Besten, PA3FYM (mail: helix at remco.tk)
Перевод
Осадчий Я.А., drug123 (mail: oya at oya.org.ua)

Ссылка на эту страницу — http://oya.org.ua/wifi/wifi-helix-howto.html, оригинал находится по адресу http://helix.remco.tk/

Введение
Спиральную антенну, изобретенную в конце сороковых Джоном Краусом (John Kraus, W8JK), можно назвать самой простой реализацией антенны, которую можно представить, в особенности для частот в диапазоне 2-5 ГГц. Эта конструкция является очень простой, практичной и при этом надежной. Эта статья описывает, как самостоятельно сделать спиральную антенну для частот в районе 2.4 ГГц которая может быть использована, например, для высокоскоростных радиочастотных (S5-PSK, 1.288 Мбит/сек), 2.4 ГГц беспроводных сетей и любительских спутниковых (AO40). Развитие оборудования безпроводных сетей позволяет легко получить высокоскоростной радиодоступ с использованием стандарта IEEE 802.11b (также известного как WiFi).

Краткий обзор теории
Спиральная антенна может быть описана как пружина с количеством витков N с отражателем. Окружность © витка составляет приблизительно длину волны (l), а дистанция (d) между витками составляет приблизительно 0.25C. Размер отражателя ® составляет C или l и может иметь фому круга или квадрата. Конструкция излучающего элемента вызывает круговую поляризацию (КП), которая может быть как право-, так и левосторонней (П и Л соответственно), в зависимости от того, как намотана спираль. Для того, чтобы передать максимум энергии, обе стороны соединения должны иметь одинаковую направленность поляризации, кроме случаев, когда используется пассивный отражатель радиоволн на пути передачи сигнала.
Усиление (G) антенны относительно изотропии (dBi) может быть расчитана по следующей формуле:

G = 11.8 + 10 * log {(C/l)^2 * N * d} dBi (1)

В соответствии с выводами Др. Даррела Эмерсона (Dr. Darrel Emerson, AA7FV) из Национальной Радиоастрономической Обсерватории, результат вычисления по формуле [1], также известной как формула Крауса (Kraus formula), 4-5 dB слишком оптимистичен. Др. Рей Кросс (Dr. Ray Cross, WK0O) проанализировал результаты исследования Эмерсона в программе анализа антенн ASAP.

Характеристика полного сопротивления (импенданса) (Z) полученной передающей линии эмпирически должна описываться формулой:

Z = 140 * (C/l) Ohm (2)

Реализация для частоты 2.43 ГГц (aka S-band, ISM band, 13 cm amateur band)

l = (0.3/2.43) = 0.1234567 m (12.34 cm) (3)

Диаметр витка (D) = (l/pi) = 39.3 mm (4)

Стандартная канализационная пластиковая труба с внешним диаметром 40 мм является для нас превосходным решением и легкодоступна в магазинах "Сделай сам" или у любого сантехника Спираль может быть намотана из стандартного медного провода, который применяется в домашнем хозяйстве для цепей 220 В переменного тока. Этот провод имеет цветную поливинилхлоридную изоляцию и медный сердечник диаметром 1.5 мм. Обмотка проводом трубы даст результирующий диаметр D = 42 мм благодаря толщине изоляции.

D = 42 mm, C = 42*pi = 132 mm (which is 1.07 l) (5)

d = 0.25C = 0.25*132 = 33 mm (6)

Для дистанций от 100 м до 2.5 км в пределах прямой видимости, 12 витков (N = 12) достаточно. Следовательно, длина трубы будет около 40 см (3.24 l). Обмотайте провод вокруг трубы и приклейте его поливинилхлоридным или любым другим, содержащим тетрагидрофуран (THF), клеем. Это даст очень прочную намотку вокруг трубы, как показано на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. Использованные материалы с размерами.

Сопротивление антенны:

Z = 140 * (C/l) = 140*{(42*pi)/123.4} = 150 Ом (7)

требует соответствия сети для использования стандартного 50 Ом UHF/SHF коаксиала и коннекторов.

Обычно используется заглушка в 1/4 волны с сопротивлением (Zs)

Zs = sqrt(Z1*Z2) = sqrt(50*150) = 87 Ом (8)

Из-за спиральной конструкции это соответствует 1/4 витка. Однако, с точки зрения механики, учитывая то, что необходимо позаботиться о водонепроницаемости, если антенна используется на открытом воздухе, есть более предпочтительные методы достижения сопротивления спиралью сопротивления в 50 Ом. Первой мыслью было эмпирически увеличить d для первого и второго витка и добиться нужного значения методом проб и ошибок, измеряя результат при помощи направленного блока сопряжения и генератора сигнала. После недолгих поисков в интернете были надены спирали, которые согласовывались таким способом, но неожиданно был найдена страница Джейсона Хеккера (Jason Hecker). Он действительно использовал элегантное решение согласования, используя медную лопатку в соответствии с ARRL Handbook. Так что вся хвала – ARRL и Джейсону, для антенны были использованы его размеры. Честно говоря, эта страница практически копирует его страницу, за исключением того, что спираль намотана в противоположном направлении ).

Рисунки 2a и 2b. Идея, размеры и монтаж согласователя. Гипотенуза треугольника должна быть продолжением провода.

Теперь необходимо припаять согласователь к спирали, приклеить их и приготовиться к соединению с колпачком, как показано на Рис. 3.

Рисунок 3. Почти законченная спиральная антенна.

Готово! (Рис. 4)

Рисунок 4. Законченная 12тивитковая 2.4 ГГц спиральная антенна, G = 17.5 dBi или 13.4 dBi (соответственно по Краусу или Эмерсону).

Характеристики антенны были измерены. Результаты – на Рис. 5a и 5b:

Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГц

Рисунок 5b. Диаграмма Смита 2300-2500 МГц

Рисунок 6a Установка для измерения

Рисунок 6b "Спиральная антенна за час" и анализатор Rohde & Schwarz

И наконец, спиральная антенна в действии…

И в таком исполнении...