Поэтому первое, что стоит проверить – это напряжение на выходе импульсного преобразователя. Находится он сразу за разъемом внешнего блока питания, перед и после него стоят электролитические конденсаторы, перед выходным конденсатором находится достаточно массивная катушка дросселя. Самый простой способ замера напряжения – найти “землю”, стать на нее чёрным щупом мультиметра, затем красным – на выход дросселя, который соединен с “+” выходного электролита. В моем случае вместо ожидаемых 3.3В было 3.0В. Визуальная проверка не обнаружила “вздувшихся” электролитов, но этот диагностический признак необязателен. Выпаяв все электролитические конденсаторы, я отправился в магазин радиодеталей за заменой. Кроме характеристик, указанных на кондёрах, нужно еще сообщить продавцу, что вам нужны низкоимпендансные, а не “обычные” конденсаторы.
Замена дала свои результаты: на выходе импульсника стало 3.3В, но роутер так и не начал загружаться.
Исследуя плату далее, был обнаружен линейный стабилизатор напряжения, 4-х выводной “клоп”, помеченный как VR2. Погуглив его маркировку, я определил, что это AME8805 на 1.8В. Замер на выходе микросхемы показал напряжение 1.2В. Т.к. в продаже AME8805 я не нашел, я попытался найти аналогичную по выводам и корпусу замену, в результате я заменил ее на MCP1700 на нужное напряжение. Проблема была в том, что AME8805 расчитан на ток 600 мА, а MCP1700 – всего на 200 мА. Роутер после замены начал загружаться, но при попытке воспользоваться Wi-Fi уходил в перезагрузку. Я сделал вывод, что проблема в том, что радиотракт потребляет все же быльше 200 мА, и MCP1700 попросту не справляется с нагрузкой. Т.к. других вариантов с такой же цоколевкой я не нашел, то поступил следующим образом: в параллель с MCP1700 я подключил сделанную “на коленке” с использованием лазерно-утюжной технологии плату для намного более мощного стабилизатора, LM1117, расчитанного на те же 1.8В. Вот что получилось в результате:

В белой термоусадке слева – манюсенькая (8*18 мм) самоделковая плата с LM1117 и двумя конденсаторами. Голая платка без компонентов для примера лежит на металлическом экране справа. Три провода от этого жука были припаяны прямо к выводам MCP1700, ее я даже не вынимал. Роутер работает без малейших нареканий уже более двух месяцев.

Из-за того, что непосредственно из дома соединиться все равно не получалось, пришлось изобретать другие варианты. Вполне рабочим вариантом оказался роутер с USB портом (я взял на тот момент самый дешевый TP-Link TL-MR3220), который был оставлен на чердаке вместе с модемом и моей офигенной антенной:

Через несколько недель я снова приехал к отцу и обнаружил:

1. Железная крыша серьезно экранирует сигнал от точки доступа, так что Wi-Fi доступен далеко не по всему двору;
2. Неожиданно пришло лето (ой!) и днем температура под железной крышей, прогреваемой солнечными лучами, стала больше 50° C; из-за этого модем и роутер стали очень горячими, что не сулило ничего хорошего;
3. Соединение было нестабильным и время от времени пропадало; тем не менее, производительность была весьма неплоха: 0.5/0.2 Mbit DL/UL.

Воодушевленный результатами замеров, я решил сделать что-то более надежное и внушительное :о), с антенной получше и установить все это хозяйство снаружи дома, чтобы уберечься от перегрева летом.

Поначалу я взялся за поиски готового корпуса для своего решения, в который бы поместились все нужные компоненты. Но очень скоро понял, что путь тупиковый: готовые корпуса либо были полностью герметичны (что не годиться, ибо для охлаждения нужна вентиляция), либо из-за своей конструкции практически гарантировали попадание воды внутрь. Кроме того, платить $50 за самый простой IP55 не входило в мои планы. Поэтому я решил надизайнить и сделать ящик самостоятельно.

Прежде всего я сделал листогиб для пластика (фото, к сожалению, не сохранилось) – просто натянул нихромовую проволоку между двумя большими шурупами, неглубоко ввинченными в деревянную рейку, и подключил к ней источник питания на 12V/10A с крокодилами. Мощность нагрева регулировал, меняя положение крокодилов. Этот листогиб я использовал для того, чтобы согнуть два листа полистирола размером 45 см*70 см вот в такие две загогулины:

Полистирол был выбрал во-первых потому, что он отлично выдерживает воздействия нашего климата, а во-вторых потому, что мне подарили несколько кусков ;о) С другой стороны, он весьма доступен – например в строительных магазинах (я видел в Эпицентре) продается прозрачные листы.

Листы были согнуты согласно этому чертежу. Должно получиться то, что на предыдущем снимке. Указанные размеры – в миллиметрах.

Учтите, что при сгибании листового пластика из-за его толщины (у меня были 3 мм) идеально четких углов не получится, они будут закруглены. Так что стоит это учитывать. Я сделал подгонку с по нижней части за счет боковых вырезов в основании.

После сгибания частей я собрал их, закрепил зажимами в нужном положении и просверлил 4 сборочных отверстия диаметром 3.2 мм по бокам. Затем были просверлены 6 мм отверстия под крепеж. Было запланировано вешать коробку на двух шурупах с дюбелями, ввернутых в стену.

Чтобы сборка была поудобнее, я скрутил винт М3 и гайку через монтажные отверстия основы, и заглубил гайку в пластик разогретым паяльником. Затем повклеивал гайки суперклеем в проделанные углубления.

Для защиты от влаги, вентиляционные отверстия пыли высверлены в местах, которые более-менее защищены от дождевых брызг. Но вот остальные места, кудой можно проникнуть внутрь, я закупорил при помощи самоклеющейся ленты, предназначенной для изоляции окон и дверей.

8 см кулер, который был выковырян из сломавшегося ATX блока питания, был установлен на крышке для принудительной вентиляции. Для этого я насверлил 12 мм отверстий, которые были закрыты сеткой из полиэстера. Сетка должна защищать внутреннее пространство от насекомых, которые, по опыту, намного опаснее, чем дождь, и норовят пролезть в тепло в самых неожиданных местах.

Для подогрева внутреннего пространства в морозы используются два соединенных последовательно 10 Вт 10 Ом-ных резистора. Расчетное тепловыделение сборки при 12 В питании будет 7,2 Вт.

На этом снимке все компоненты системы подогрева и вентиляции смонтированы на крышке. Я позже еще добавил два светодиода, чтобы контролировать включение/выключения вентилятора и нагревателя, но необходимости в них нету, установка продиктована исключительно моим любопытством и паранойей :о) Монтаж светодиодов и контролера был сделан при помощи одного из самых любимых моих инструментов – клеевого пистолета :о)

Для управления охлаждением (вентилятор) и нагревом (резисторы) я сделал простенький контроллер на основе компаратора LM393, нескольких резисторов и конденсаторов, 10КОм НТК термистора и сдвоенного N-канального MOSFET транзистора. Компаратор образует два триггера Шмитта. Я сделал расчеты этой схемы, используя онлайн-калькулятор на сайте Random Science Tools and Calculators с тем, чтобы включать вентилятор, когда температура внутри корпуса становится выше 30° C и отключать при понижении до 27° C. Нагреватель соответственно включается при охлаждении до 3° C выключается при подъеме до 7°. Расчеты были приблизительными, но тестирование показало, что я в них не ошибся.

Контролер запитан напрямую 12В/1А блоком питания.

Схема контроллера:

Список компонентов:

• IRF7103 SO-8 dual MOSFET 50V, 3.0A
• LM393 SOIC-8 dual comparator
• 0.1uF C0805 ceramic capacitor
• 1uF C0805 ceramic capacitor
• 3x Molex 2-pin polar connectors 0.1" step
• 10K NTC thermistor R0805
• 33K R0805 resistor
• 39K R0805 resistor
• 330 R0805 resistor
• 2x 10K R0805 resistor
• 56K R0805 resistor
• 22K R0805 resistor
• 330K R0805 resistor

Для обеспечения дренажа на случай, если вода все-таки проникнет в корпус, вентиляционные отверстия были просверлены и в днище. Здесь также установлены SMA/RP-SMA коннекторы для Wi-Fi и 3G антенн и кабельный ввод для кабеля питания.

Для доступа в интернет я купил Novatel Wireless Ovation™ U720 EV-DO Rev A USB модем и подключил его к “Интертелекому”, который работает в диапазоне 800 МГц.

Я заказал несколько кабелей MS-147-SMA для того, чтобы подключить внешнюю антенну к модему, но все, что прислали мне китайские “друзья” на поверку оказались с разъемами типа DB9, который на полмиллиметра меньше диаметром. В конце концов я плюнул, разобрал модем и подключился напрямую к карточке пигтейлом U.FL-SMA, убрав кабель от карточки к разъему MS-147. Кстати, U720 оказался USB – PCI-E адаптером, в который воткнута карточка PCI-E EV-DO модема.

Так как уровень сигнала сети CDMA в местности, где стоит точка, оставляет желать лучшего, я решил соорудить простенькую внешнюю антенну.

Воспользовавшись онлайн-калькулятором Slim Jim antenna calculator, я расчитал размеры, необходимые для работы в диапазоне CDMA 800 МГц. Терминалы CDMA 800, исходя из инструкции, работают в таких частотных полосах:

• Передача 824.7-848.31 MHz
• Прием 869.7-893.31 MHz

Я рассчитывал размеры для средней частотой между 824.7 и 893.31 МГц. Затем нарисовал по размерам линию в рисовалке, и вытравил ее на текстолите.

Так как у меня не было подходящей ёмкости для того, чтобы протравить плату длиной 30 см, и количество раствора в запасе у меня было ограниченным, пришлось сооружать ванночку из коробки из-под конфет и пищевой пленки :о) Я пользовался лазерным утюгом для переноса рисунка на плату, а травил в хлорном железе.

Для защиты антенны, и для облегчения ее монтажа, я заключил ее в внутрь отрезка водопроводной ПВХ трубы, диаметром 1/2 дюйма, и закрыл с обеих сторон заглушками. В одной из заглушек было просверлено отверстие для разъема SMA, к которому подсоединяется удлиняющий кабель из коаксиала RG-316, который я купил (как и коннекторы) на eBay. Обе заглушки для пущей надежности я заизолировал плавким клеем.

А здесь можно увидеть всю начинку ящичка в сборе. А вот список всего, с приблизительными ценами в USD:

1. 2x 45cm*70cm листовой полистирол – $15
2. Самоклеящаяся лента для окон/дверей – $3
3. 80mm вентилятор – $3 (Я забесплатно выковырял его из БП)
4. Климат-контроллер – $5 (на счет цены не уверен, потому что микросхемы я выковырял из старой материнки, все, что было куплено – это резисторы и термистор, а это стоит всего несколько центов; по чем брал текстолит – уже не помню, там кусочек совсем мелкий получился)
5. Нагреватель (2x 10W керамических резистора) – $1.5
6. Кусок ПВХ трубы, колпачки, защелки-держалки, разъемы SMA и текстолит для антенны – грубо около $10
7. RG-316 коаксиальный кабель (3м) и коннекторы – $10
8. Кабельный ввод и клемма – $2
9. 2x пигтейла (U.FL/SMA, RP-SMA male/female) – $8
10. Розетка на три вилки – $3
11. 12V/1A БП – $5 (не покупал, у меня завалялось несколько от старой техники)
12. Novatel U720 USB CDMA Rev.A modem – $40
13. TP-Link TL-MR3220 3G/802.11b/g/n wireless router – $40
14. Коллинеарная Wi-Fi антенна для диапазона 2.4 ГГц – $12
15. Суперклей и плавкие стержни, двухсторонний скотч, стяжки и прочая фигня – $5

ВСЕГО: около $160

Всего на конструирование и изготовление коробульки я потратил около 16 часов.

Советую зайти на flickr, кликнув по картинке выше, я там наоставлял notes для облегчения идентификации компонентов, если что вдруг непонятно.

Несколько фотографий собранной точки:

Wi-Fi точка была смонтирована на фронтоне близко к крыше с северно-западной стороны дома. Самая большая замеренная скорость, которую я видел, была 0.9/0.4 Mbps DL/UL ( мерял на speedtest.net), используя CDMA EV-DO Rev.A соединение. Без внешней антенны в месте, где работает эта точка доступа, соединение установить не удавалось.

Количество замеченных wi-fi антенн просто поражает воображение. Чаще всего это сеточные параболы вроде тех, что на фотографии:

На одном жилом доме еще хрущевских времен насчитал 16 (!) антенн. Также можно заметить, что wi-fi решения интенсивно используются и в бизнесе, и государственными структурами: вдоль трассы на мачтах сотовых операторов стоят активные ретрансляторы из пар антенн для длинных пробросов, на крыше погранзаставы — парабола, “смотрящая” в сторону Вильнюса, на заправках — бесплатные hotspot’ы. В общем wi-fi — везде, интернет очень доступен. Молодцы литовцы, так держать.

Единственное — я так и не понял, почему люди, которые живут в пределах видимости заправки StatOil до сих пор платят за интернет? Берем баночную антенну — и вперед! ;о)

1. Введение

Оригинальное описание автора находится по адресу http://sterr.narod.ru/wifi/fa20.htm. Описание от Володи — http://vbm.lan23.ru/wifi/fa20.html. О этой конструкции можно найти очень много положительных отзывов в сети, но при этом отмечается, что очень большое значение имеет точность изготовления, в особенно это касается вибраторов и крепежных отверстий в рефлекторе. Также большое значение имеет соблюдение расстояния между рефлектором и вибраторами. Обязательно придерживаетесь указанных размеров, это позволит добиться максимальной эффективности антенны.

2. Конструкция

Антенна состоит из четырех конструктивных элементов: рефлектора (1), вибраторов двух типов (2, 3) и соединительной шины (4), которая служит для соединения вибраторов:

Рефлектор

Вибраторы

Автор оригинального описания, Sterr, рекомендует использовать в качестве материала для вибраторов пищевую жесть, VBM изготавливал эти элементы из двустороннего фольгированного текстолита.

3. Материалы

Для сборки антенны нам понадобятся:

1. Односторонный фольгированный текстолит (для рефлектора)
2. Двусторонний фольгированный текстолит (для вибраторов)
3. Полоска латунной или медной фольги (для шины)
4. Алюминиевый уголок 25×25 мм
5. Заклепки
6. F-коннектор

4. Изготовление

Прежде всего нужно изготовить “корыто” рефлектора. Для этого вырезаем согласно чертежа прямоугольник из фольгированного текстолита 490×222 мм для дна, размечаем (кернить лучше всего со стороны фольги) и сверлим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки для вибраторов, залуживаем их. После этого изготавливаем бортики соответствующего размера из алюминиевого уголка 25×25 мм, и крепим их заклепками с обратной стороны рефлектора:

Заготовки

Для точной разметки лучше всего воспользоваться штангенциркулем

Прикрепляя уголки заклепками закрепите также и края уголков

После сборки “корыта” рефлектора его можно немного усилить, проклеив уголки с обратной стороны монтажным скотчем, а вертикальные швы склеив двухкомпонентным эпоксидным клеем:

Усиление конструкции

Володя придумал оригинальную технологию изготовления вибраторов из стеклотекстолита, фольгированного с двух сторон. Преимущество данного метода в том, что из одной заготовки получается два абсолютно одинаковых вибратора.

Сначала вырезается прямоугольная заготовка нужных размеров из текстолита:

Заготовка для изготовления вибраторов

Далее делаем следующее:

1. Вырезаем ножницами по металлу прямоугольники 1
2. Расслаиваим стеклотекстолит, стараемся расслоить половинки одинаковой толщины
3. Делаем прорези по красным линиям прямоугольников 2 обыкновенными бытовыми ножницами
4. Берем сломанное полотно ножовки для металла и прорезаем по зеленым линиям прямоугольников 2
5. Мелкой наждачной бумагой аккуратно зачищаем торцы получившихся вибраторов

Готовые вибраторы

В результате получаем два вибратора идентичных размеров. Нужно позаботиться, чтобы нефольгированная сторона вибратора была гладкой, для этого возможно понадобиться снять слой стекловолокна. После этого сверлим и лудим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки.

После изготовления вибраторов необходимо из латунной или медной фольги изготовить шину (4), при помощи которой позже соединим “хвосты” вибраторов.

Все элементы будущей антенны готовы, можно приступить к сборке. Для этого нужно найти дистанционную прокладку под вибратор. Её толщину подбирайте так, чтобы суммарная толщина текстолита и прокладки давала расстояние 6 мм между рефлектором и фольгой вибратора.

Для установки вибраторов лучше всего использовать ровную толстую медную проволоку диаметром около 2 мм. Нарезаем ее на небольшие куски, припаеваем их в отверстиях “корыта”. Затем, подложив дистанционную прокладку рядом со стойкой, припаеваем один край вибратора, потом аналогично — другой, предварительно переместив прокладку. Лишние части стоек откусываем. При установке узкие вибраторы ставятся по краям, более широкие — в центре.

Сборка антенны

После установки вибраторов закрепляем коннектор на “корыте” и соединяем “хвосты” вибраторов при помощи шины, аккуратно пропаивая их, затем припаеваем центральную жилку коннектора к шине.

5. Установка

Проще всего прикреплять антенну к бруску, просверлив отверстия в “корыте” между центральными вибраторами, и прикрутив ее при помощи шурупов или винтов. Если планируете закреплять антенну на трубе, то лучше прикрепить заклепками к антенне с обратной стороны рефлектора алюминиевый уголок длиной около 30 см, затем прикрепить уголок к мачте при помощи хомутов или стяжек.

Спасибо участникам форума за предоставленную информацию.

Как это было.

Была поставленна задача создать линк между двумя пунктами. Линк планировалось использовать для телеметрии, а конкретно для передачи данных с удаленной сейсмостанции в центр. Ширина канала подразумевалась всего 19.6 кбит для телемтрии и минимум 1 мегабит для снятия данных по запросу. После анализа всяческого железа был выбран D-Link: во-первых в магазинах можно найти, во-вторых сервисное обслуживание у нас развито.

Было приобретено два D-Link DWL-3200AP Manageable Access Point по цене $197 за штуку. Помимо всего прочего данная точка доступа поддерживает стандарт питания по Ethernet кабелю 802.3af Power over Ethernet (PoE), что позволило значительно уменьшить потери сигнала за счет весьма короткого высокочастотного коаксиального кабеля.

После этого стал вопрос пассивной части. К сожалению “Родные” антенны от D-Link слишком дороги: 21 дБ антенна стоит $260. Пришлось порыться в интернете, из найденого больше всего понравилась конструкция спиральной антенны.

Использованные материалы

1	Пластиковая труба, L = 60 см, Ø 40 мм	2 шт.	$4
2	Пластиковые заглушки на трубу Ø 40 мм	2 шт.	$0.4
3	Медный провод, сечение 4 мм2	5 м	$2
4	Штеккеры RP-SMA	2 шт.	$10
5	Аллюминиевая пластина, тощина 2 мм	2 шт.	-
6	“Суперклей”	1 шт.	$0.1
7	Термоусадочная изоляция	2 шт.	$3

Расчеты и изготовление

Антенна была расчитана при помощи калькулятора.

После этого антенна была собрана согласно одному из описаний, аналог которого можно прочесть на этом сайте.

По расчетам усиление антенны при идеальных условиях должно быть 19.6 дБ, но разные источники то подтверждают эту методику, то отрицают.

На первую антенну было потрачено 15 дней, самая загвоздка была в том, как прикрепить трубу к заглушке, а заглушку к отражателю, при этом сохранив геометрию витка с волновым трасформатором (треугольником из фольги). И, кстати, в отличие интернетовского описания, я не использовал на отражателе разъем N-типа, а просто припаял центральную жилу кабеля к волновому трансформатору, что дало минус два разъема, а значит дало меньшие потери на разъемах в целом. На вторую антенну ушел уже 1 день.

Антенны в процессе сборки

В качестве термоконтейнеров было куплено две пластиковых посудины для микроволновки. Туда и поместили DWL-3200. Антенна и точка доступа были вместе укреплены на мачте.

Антенна укрепленная на мачте вместе с точкой доступа в термоконтейнере.

Установка

И наконец установка антенн: видимость между двумя точками не совсем прямая, затеняют дома и деревья, расстояние 10 км. Фотографии внизу показывают точки и направление установки антенн.

Первая антенна установлена на мачте высотой 7 метров на крыше двухэтажного здания. Вторая установленна на мачте высотой 23 метра.

Как ни странно, антенны заработали сразу. Было сделано несколько попыток установления связи на различных расстояниях – 1000 метров, 2,4 км., 4 км, 10 км. Во всех случаях связь была установлена.

К сожалению не фиксировал уровни сигнала\шума, но субъективные параметры говорят о 10-18 % качестве сигнала, соединение работает на скорости 2 мегабита.

Вот и все, сейчас делаем две 24 витковых антенны с более толстым проводом намотки.

Существует много различных типов высокочастотных соединителей (коннекторов). Какой именно коннектор нужен вам для конкретной задачи зависит от производителя и типа используемого устройства. Ниже приведена таблица с изображениями наиболее часто используемых коннекторов.

	N		RP-SMA		RP-TNC
Female Мама Розетка
Male Папа Вилка
	MC		MMCX

 

Источник: http://www.wlanantennas.com/antenna_connectors.htm

1. Введение

Всенаправленная антенна построена с использованием коннектора N-типа под винтовое крепление и нескольких коротких отрезков толстого медного провода, запаянных в угловых отверстиях коннектора. Излучающий элемент (провод, припаянный в центре, или проводник) имеет длину 32 мм, что равняется четверти длины волны, так же как и противовесы, припаянные в углах коннектора. Каждый противовес укорочен до нужной длины и изогнут вниз на 30 градусов по отношении к горизонту для соответствия волнового сопротивления 50 Ом (также смотрите примечание о волновом сопротивлении ниже).

2. Конструкция

Эскиз конструкции антенны

2.1 Тело антенны — коннектор N-типа

Коннектор N-типа был куплен в R.S. за £2.93 фунта (номер компонента 112-2139). На корпусе указано: Telegartner (предположительно производитель) Type: N-Flanschbuchse J01021H1082 Tel +49 (0) 7157/125-0 Fax -120

2.2 Провод

Прототипы были сделаны с использованием более тонкого провода (жилы из 16-амперного провода для домашней проводки), но такая антенна была слишком хрупкая для хранения и использования в реальных условиях. В результате мы пришли к использованию более толстой и жесткой проволоки, взятой из сетки для ограды, которая бы помещалась в отверстиях N-коннектора. Его можно было согнуть только с использованием двух плоскогубцев, что означало, что во время использования он не прогнется даже под весом крпной птицы, если она усядется на антенну.

2.3 Пайка

Запаять провод в центральном гнезде под пайку было просто, потому что оно было изначально залужено. Что нельзя сказать о пайке в отверстиях для крепежа винтами. пространство вокруг этих отверстий нужно в начале хорошо зачистить от защитного покрытия при помощи наждачной бумаги, затем залудить зачищенные контактные поверхности, и только после этого припаивать провод, для чего нужно, чтобы сам коннектор был хорошо прогрет. Это ознаяает, что во время пайки коннектор становится чертовски горячим (позаботьтесь о том, чтобы коннектор был надежно закреплен, например удерживая их при помощи круглогубцев), к счастью диэлектрик (изолирующий пластик) не расплавился, как это случалось с более дешевыми коннекторами. Качество пайки было проверенно раскачиванием деталей после остывания. Я получил много писем от людей, которые сделали антенну этой конструкции и получили хорошие результаты. Некоторые антенны выглядят значительно лучше прототипа, показанного выше. После того, как я сделал первую антенну такой конструкции, я купил 90 Вт паяльник, и это намного упростило пайку, так что я рекоментдую использовать паяльник мощностью 80 Вт или больше.

2.4 Изоляция

Центральный проводник изолирован при помощи пластиковой изоляции, снятой с провода такого же диаметра. Изначально она не надевалась на излучатель польностью до диэлектрика (этот промежуток видно на фотографии вверху документа). С того времени термоусадочная изоляция стала очень доступной и популярной, намного проще использовать именно ее для того, чтобы заизолировать излучающий элемент до самого диэлектрика. Отрезайте изоляцию под прямым углом и аккуратно, так как в случае неровного среза после нагревание может расколоться, и трещина увеличится со временем.

3. Волновое сопротивление

Эта антенна должна иметь волновое сопротивление 50 Ом. Мне писали люди, которые использовали этот дизайн с противовесами, которые были отогнуты под углом 45 градусов, и такое устройство антенны давало лучший результат в достижении сопротивления в 50 Ом. Если сопротивление неправильное, это может привести к повреждению усилителя или 802.11 карты, к которой подключена антенна. Оригинальный прототип (с 30-тиградусными противовесами) продолжает работать в течении полутора лет. Хотя глядя на фотографии, один из прототипов мог иметь и все 45 градусов, и оба до сих пор отлично работают. я подправил одну из антенн на глаз в полевых условиях, после повреждения во время использования в интернет-рикше, и она до сих пор работает, как раньше. Я проверю угол на этой антенне попозже. В идеале антенну лучше всего настроить с ипользованием прибора для измерения КСВ (Коэфициент Стоячей Волны) после изготовления.

4. Защита от непогоды

Пока что не возникало необходимости защищать эту антенну от непогоды. Для временной установки на открытом воздухедостаточно закрыть соединение между N-коннекторами при помощи самозатвердевающей ленты, силиконового герметика, термоусадочной изоляци и т.д. во избежание проникновения влаги и намокания кабеля. Для постоянной установки было бы неплохо использовать пластиковый пищевой контейнер (в начале нуно проверить, что он подходит для использования в микроволновых печках, так как некоторые из них может ухудшать силу сигнала).

5. Монтаж

Когда мы использовали эту антенну, достаточно было навинтить ее на кабель и надежно закрепить его; такую установку позволяет коаксиальный кабель URM67 который имеет толщину 10 мм и не сгибается. Антенна настолько прочная и легкая одновременно, что похоже кабель предоставляет адекватное крепление сам по себе.

6. Стоимость

Что я могу сказать? Мелочевка в размере £2.93 GBP, предполагая, что вы найдете кусок проволоки в металлоломе (или в изгороди неподалеку) и вам не нужно платить за припой.

7. Производительность

По опыту использования в различных ситуациях и окружениях, я могу предположить усиление этой антенны около 3 дБ улучшения со встроенной антенны Buffalo PCMCIA карты, с более ровным круговым покрытием (включая потери в пигтейле, 6-7 метрах кабеля URM67 и коннекторах). На открытой местности при использовании двух таких антенн, присоединенных к 802.11b PCMCIA картам через кабели и пигтейлы, мы могли предоставлять 11 Мб/с соединение на расстоянии 400-500 метров в пределах прямой видимости. Из того, что в моих словах нет точных измерений, вы можете сделать вывод, что я не имею доступа к калибровочному оборудованию для настройки и времени сделать хорошо документированные измерения. Если у вас есть такая возможность, пожалуйста, сообщите результаты!

7.1. Примеры полевого использования

• Solar and Pedal powered Internet “cafe” and community network at the Big Green Gathering – 2002
• Radio webcasting from the Big Chill – 2002
• Internet enabled pedal rickshaw – 2003

8. Предупреждение

Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой “самоделкой”, и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чего-либо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же. Сигарета на фотографии показана исключительно для масштаба. Даже не пробуйте ее закурить.

9. Справочные данные и ссылки

• Antennas for VHF and UHF – I.D.Poole – Babani Publishing – ISBN 0-85934-246-8

• Введение
• Конструкция
• Монтаж
• Стоимость
• Предупреждение
• Проверка дальности
• Список подходящих банок
• Справочные данные и ссылки
• Калькулятор размеров
• Вычисление размеров по таблице
• Схема расположения элементов

Введение

Мы экспериментировали с волноводной антенной, изготовленной из старых, жестяных консервных банок, для того, чтобы значительно расширить беспроводную сеть 802.11b. Все, что нужно было сделать – это поместить в нужном месте приемо-передающий элемент, состоящий из короткого куска медного провода, запаянного в центре N-коннектора.

Одна из антенн, изготовленная из металлического футляра от виски J&B.

Примечание: Эта антенна применима только для беспроводных сетей стантарта 802.11b или другого беспроводного оборудования, работающего на частоте 2.4 ГГц. Она не годится для FM/AM/SW/LW диапазонов.

Эта антенна является развитием первоначальной идеи изготовления “баночной” антенны из упаковки чипсов Pringle’s. Упаковка от Pringle’s изготовлена из картона и быстро портится при плохих погодных условиях, и кроме того на ней сложно надежно закрепить коннекторы. Без-дипольная “Удо-Яги” антенна (“Волновой канал”) доставляет намного больше хлопот при расчетах и изготовлении, и первоначальные тесты показали, что волноводные банки работают лучше.

Из уроков волновой теории, которые чем дальше, тем труднее, следует, что волноводная антенна, в нашем случае “баночная” антенна, должна иметь параллельные стенки, изготовленной и хорошо проводящего материала, желательно гладкого, и ее концы должны быть перпендикулярны стенкам. Для 2.4 ГГц расчеты показывают, что диаметр банки должен быть от 70 мм и 100 мм. Это не "железобетонные" пределы, а скорее отправные точки, так как усиление будет уменьшаться за пределами этих размеров все сильнее и сильнее.

Практика показала, что прочность конструкции – большое достоинство, и наличие пластиковой крышки является практически обязательным условием для защиты от непогоды. Смотрите приложение со списком подходящих жестянок.

ARRL (Amateur Radio Relay League, лига радиолюбителей) пишут, что необходимая длина волновода для такой антенны должна быть как минимум в двое больше ведомой длины волны. В

таблице длина ведомой волны обозначена как L_g и она зависит от диаметра банки. Чем меньше диаметр, тем больше длина ведомой волны. Из этого следует, что чем больше диаметр банки, тем короче она может быть. Также чем больше площадь горловины банки, тем больше энергии может быть перенесено, и следовательно тем больший уровень преданного и полученного сигнала.

Конструкция

Внутри банки, в конце – излучающий элемент. Фотография
получена при выключенной антенне.

Коннектор N-типа, привинченный к банке.

Сначала мы выбрали банку с диаметром 96 мм. Мы вычислили значение 1/4L_g (четверть длины волны в банке), отмерили это расстояние от дна банки и просверлили в этом месте маленькое разметочное отверстие, затем рассверлили его до размера, достаточного для установки коннектора N-типа. В Великобритании не просто найти 16 мм сверло, так что мы купили 20 мм конусный резец . К центральному контакту коннектора N-типа мы припаяли ровный обрезок медной проволоки длиной около 50 мм и тощиной 1.5 мм. Затем мы аккуратно обрезали этот отрезок до вычисленного размера 1/4L_o. Затем отшкурили края коннектора N-типа и банки вокруг отверстия при помощи стекляной шкурки. Коннектор N-типа затем был припаян к банке, со всех четырех сторон. Очень важно было обеспечить хороший электрический контакт между коннектором и банкой. Сейчас мы раздобыли N-коннектор, который не нужно монтировать к корпусу пайкой или винтами, а достаточно всего лишь завинтить гайку (куплен на rswww.com деталь 112-0773).

Конусным резцом можно вырезать отличное 16 мм отверстие, если предварительно на него

надеть 16 мм шайбу с N-коннектора. Весь процесс в сумме занимает около 10 минут.

После пары лет опыта и изучения "баночных" антенн, мы пришли к выводу, что похоже имеет смысл просверлить маленькое отверстие в банке позади коннетора. В этом случае дождь или конденсат с легкостью вытекут из банки. Это отверстие не повлияет на характеристики антенны.

Монтаж

"Баночная" антенна, закрепленная на телевизионной антенной мачте.

Эта антенна имеет ширину луча около 30 градусов и ее нужно направлять в сторону второй антенны, обеспечивающей соединение. Также имеет значение поляризация: в зависимости от того, как расположен излучающий элемент, вертикально или горизонтально, нужно ориентировать и антенну на второй стороне. Мы монтировали её вокруг стандартной 25 мм телевизионной вышки используя U-образную скобу и регулируемое крепление из магазина по продаже телевизоров – это крепление позволило управлять антенной как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Затем мы взяли короткий отрезок нержавеющей трубы, расклепали его с одной стороны, и прикрепили его к банке при помощи клея и изоленты, также для этого мы пробовали использовать кабельные стяжки. Ни тот, ни другой способ нам особо не понравился, так что еще есть над чем подумать…

Прежде чем полностью затянуть болты крепления, необходимо точно нацелить антенну и проверить поляризацию. Тут понадобиться кабель N-типа, присоединенный к PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) карте в ноутбуке или беспроводной сетевой карте в вашем персональном компьютере, и кто-нибудь внизу должен наблюдать за уровнем сигнала. Я же взял с собой на крышу ноутбук, но думаю это опрометчивый поступок, небезопасный для недешевого ноутбука. Идеальным решением для этой проблемы был бы наладонный компьютер с карточкой 802.11b (с выходом на внешнюю антенну) и пигтейл….

Примечание: Всегда направляйте антенно от себя, и никогда не заглядывайте в работающую антенну. Эта рекомендация продиктована скорее осторожностью, чем реальной опасностью, но надо учитывать, что человеческий глаз очень плохо охлаждается, и являются частью тела, которая поглощает, но не рассеивает, микроволновую энергию. Антенна же является концентрирующим микроволновым устройством, так что лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Антенна, подключенная к кабелю.

Мы увеличили сигнал, нацеливая антенну сначала грубо по ориентирам и компасу и затем осторожно подстраивая ее вертикальное и горизонтальное положение до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение сигнал/шум, либо же максимальное значение качества соединения. Для этого необходимо использовать измеряющее данные характеристики ПО на компьютере. Я использовал Wavemon для GNU/Linux, но большинство драйверов для беспроводных сетевых карт имеют свои средства для проверки качества соединения. В зависимости от того, как далеко от антенны расположен компьютер, возможно понадобятся еще люди или рации, или мобильные телефоны для того, чтобы сообщать человеку, который корректирует положение антенны результаты этих коррекций. При достижении максимума сигнала мы надежно закрутили болты в креплении и начали праздновать успешное окончание работы.

Стоимость

£5.50 за коннектор N-типа и банка, плюс маленький обрезок провода, и капельку припоя. Если вы потратите £20 за банку, то получите бесплатно бутылку виски. ;-)

Предупреждение

Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой “самоделкой”, и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чего-либо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же.

Проверка дальности

Наша первая волноводная антенна 96 мм в диаметре, с длиной больше 3/4L_g и была сделанна из футляра от бутылки джина :-)

К антенне мы присоединили стандартный телевизионный 75 Ом коннектор (а не правильный N). Использованный тогда пигтейл был стеланн путем удаления провода от антенны Buffalo Extended Range Antenna подсоединения к нему 75 Ом’ного коннектора. Мы в курсе того, что сочетание 50 Ом коаксиального кабеля и 75 Ом коннекторов – это не лучшее согласование сопротивлений, которое можно придумать, и что это приводит к потерям мощности, но во время тестирования, в Португалии, это было все, что мы смогли раздобыть, и мы были увлечены.

Сравнение было сделанно с учётом встроенной антенны PCMCIA карточки Buffalo 802.11b. Мы использовали Wavemon (программа для измерения параметров беспроводной сети) на ноутбуке с установленным GNU/Linux для того, чтобы измерить силу принятого сигнала, шум и соотношение сигнал/шум.

Результаты

Наша первая банка, включая потери в кабеле, дала улушение силы сигнала в районе от +4 до +5 дБ (дециБелл), полученное улучшение соотношение сигнал/шум составило +10 дБ.

По данным таблиц мы оценили потери в используемом кабеле в 1.5 дБ.

Эта антенна позволила нам поддерживать 11-мегабитное соединение на расстоянии 200 метров от антенны Buffalo Airstation Extended Range Antenna. Мы не удалялись достаточно далеко по линии прямой видимости. Мы были впечатлены улучшениями в замерах, с учетом использования телевизионных коннекторов из супермаркета (которые имели неподходящее волновое сопротивление).

Первый горный тест

В конце-концов мы озаботились тем, чтобы получить несколько 50 Ом коннекторов N-типа. К сожалению ни у кого на складе не оказалось согласующихся между собой пар коннекторов, так что у нас не было другого выбора кроме как взять и чуть модифицировать BNC коннекторы. Это нас не сильно волновало, так как мы были увлечены.

Единственный кабель, который мы смогли найти, был RG58/U, дающий достаточно выские потери сигнала.

Мы подсоединили "баночную" антенну из футляра из-под джина к точке доступа Buffalo airstation при помощи 10 метров кабеля, и направили антенну их окна по направлению к холму.

Аян пошел на вершину холма с его ноутбуком, на котором был запущен Wavemon под GNU/Linux, и с "баночной" антенной, изготовленной из банки из-под корма для собак, подсоединенной к беспроводной сетевой карте двумя метрами кабеля. На вершине холма установлены две большие многосекторные антенны оператора сотовой связи, которые вещают в диапазоне около 800 МГц, как нам кажется. Аян расположился около 50 метром ниже них (медленно поджаривая его мозг!).

У нас была чистая (выше деревьев) линия видимости вниз к долине длиной 2200 метров от точки к точке, измеренная по военной карте.

Результаты

Мы достигли скорости соединения 2 Mbps, с запасом от 7 до 8 дБ, хотя хотя если говорить честно, это намного ниже того, что мы ожидали. Но важнее всего для нас было то, что антенна работает.

Посмотрев в спецификацию на используемый кабель, мы обнаружили, что он не расчитан на работу с такими высокими частотами, как 2.4 ГГц, самая высокая частота в спецификации была 1000 МГц, на которой кабель давал самое большое ослабление, 0.79 дБ/метр. Это означало, что используя кабель большой длины, изготовленный из неподходящего коаксиала, мы лишили себя от 9 до 10 дБ. Это было хорошей новостью для следующего гороного испытания с использованием подходящего кабеля, и предположительно позволяет сделать соединение на растоянии 5 км.

Антенна, показанная выше, дала в результате улучшение на 16-17 дБ по сравнению со встроенной в беспроводную сетевую карту Buffalo антенной. Нам удалось, результаты нас очень обрадовали.

Мы сейчас ждем, когда у нас появится немного свободного времени и мы найдем достаточно свободного пространства, чтобы провести дополнительные тесты. Мы ожидаем получить соединение на растоянии 10 км между антеннами.

Приложение

Список подходящих банок

• Slimfast Double Chocolate – Англия – с пластиковой крышкой
• The Simpsons Double choc cookies – Англия – с пластиковой крышкой
• Douwe Egberts ground coffee – Англия – с пластиковой крышкой
• Baby milk formula – Англия – с пластиковой крышкой
• Furness Ginger Biscuits – Корнуэл и Англия
• Golden Jubilee Beer, Robert Cain Brewery – Англия
• Nestlé Coffee Mate 500g – Англия – с пластиковой крышкой
• J&B Rare whiskey tin – Португалия
• Larios Gin – Испания
• Держатель унитазного ёршика из нержавеющей стали из B&Q – очень мило (спасибо Роберту Кюррею (Robert Currey))
• Любая большая банка из-под собачего корма, если вы не смогли найти чего-то более подходящего!

Некоторые красители в пластиковых крышках ослабляют сигнал, так что попробуйте протестировать антенну с и без крышки и замерить уровень сигнала. Если с установленной крышкой сигнал ослабевает, используйте антенну без нее.

Справочные данные и ссылки

• http://www.saunalahti.fi/elepal/antenna2.html – теория волноводных антенн
• http://www.qsl.net/n9zia/wireless/pics/tincanant.jpg – это нас вдохновило в начале
• Куча библиотечных книг по волновой теории, список которых мы не составили перед тем, как вернуть их в библиотеку…

Калькулятор размеров – JavaScript

На Рис. 1.1 описано, как использовать вычисленые значения, большинство из них при изготовлении не используется, и они могут запутать вас.

• D – внутренний диаметр банки
• L_o – длина волны в открытом воздухе, равна 0.122 метра
• L_c – нижняя граница затухания, МГц
• L_u – верхняя граница затухания, МГц
• L_g – длина волны в волноводе (в нашем случае – в банке)

L_c = 1.706D

L_u = 1.306D

L_g = 1 / (sqr_rt{(1/L_o)² – (1/L_c)²})

Для использования с адаптерами стандарта 802.11b идеальны следующие параметры:

• Нижняя граница затухания должна быть меньше 2400 МГц
• Верхняя граница затухания должна быть больше 2480 МГц

Для формы расчета, приведенной ниже, необходим JavaScript. Вместо нее вы можете воспользоваться таблицей значений.

Рис. 1.1: Схема антенны с цилиндрическим волноводом.

Таблица 1.1 Зависимость длин волн и частот от диаметра

Схема использования табличных значений изображена на Рис. 1.1.

Оригинал статьи находится по адресу http://flakey.info/antenna/waveguide/

Краткий обзор теории

Спиральная антенна может быть описана как пружина с количеством витков N с отражателем. Окружность (C) витка составляет приблизительно длину волны (l), а дистанция (d) между витками составляет приблизительно 0.25C. Размер отражателя (R) составляет C или l и может иметь форму 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…

Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point ;-)

Рисунок 7b Вид снизу