Как построить баночную антенну на 2,4 GHz

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

Что тебе понадобится:

1)     консервная банка

2)     N-гнездо («мама») и пара винтиков

3)     Отрезок 2мм медного провода
 

КОНСЕРВНАЯ БАНКА
Во-первых, понадобится консервная, из под краски, кофе и т.п. банка. Естественно, пустая и чистая внутри. Диаметр банки должен быть в пределах 7.5 см – 10 см, по подсчетам, самый оптимальный размер примерно 9,2 - 9,3 см (успешно использовались банки с половиной данного диаметра, сам не пробовал). Высота банки должна быть более 13,5 см, но хорошие результаты могут давать как и более низкие, так и, конечно же, более высокие баночные антенны.
Банка, или по крайней мере дно банки, должны быть из из ровной жести, не волнистой. Я пробовал также и волнистую, оптимально короткую банку, результат был такой же хороший и даже лучше, чем с банкой из абсолютно ровной жести. Так что можно свободно экспериментировать с различными банками.

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.
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.

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.
Стоимость

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