Эта статья написана для пользователей РС, далеких от антенной техники. То есть тех людей, которые далеки от паяльника и антенной техники (вроде СВЧ разъемов и коаксиальных кабелей).
Тем не менее, именно у пользователей беспроводных компьютерных сетей часто возникает ситуация, когда скорость соединения сильно падает из-за того, что принимаемый сигнал нужной сети мал и/или забивается более мощными сигналами других близко расположенных сетей. Последняя ситуация типична, например, в многоквартирном доме, в каждой квартире которого имеется несколько WiFi устройств. Поэтому в дальней комнате сигнал от своего роутера может оказаться в несколько раз ниже, чем сигнал соседского, расположенного прямо за стеной.
Устранить эти проблемы может направленная антенна, которая усилит сигналы, приходящие с направления главного лепестка, и ослабит мешающие сигналы с других направлений.
Простейший способ сделать направленную антенну – поместить
простую антенну в фокус отражающего рефлектора. На WiFi,
например популярна
Но такая антенна требует наличия разъема внешней антенны на WiFi устройстве (а это редко бывает), пайки коаксиального кабеля и ВЧ разъема (а многие ли пользователи PC это умеют?).
Кроме того, далеко не всякая консервная банка – хороший рефлектор. Если она алюминиевая, проблем нет. А вот если это жесть, то увы. Потери в железе и олове (т.е. в материале банок и их покрытия) на частотах WiFi велики. Сравним: поверхности волноводов и отражателей на СВЧ покрывают серебром, медью, алюминием. Но никак не железом или или оловом.
Поэтому рефлектор надо делать хорошим. Наиболее подходящий материал для этого – алюминиевая фольга.
В качестве конструктивной основы для нашего рефлектора используем то, что есть под руками почти у всех: пластиковую крышку от упаковки с 50-ю ( или от 100, это лучше) "болванками" CD/DVD дисков. Материал этой крышки – полиэтилен, имеет низкие потери (из него же, например, делается внутренняя изоляция высокочастотных коаксиальных кабелей).
Нам понадобятся: вышеупомянутая пластиковая крышка от коробки с дисками, рулон пищевой алюминиевой фольги, WiFi USB адаптер, соединительный USB кабель, скотч или строительная липкая лента, термоклей.
Должно получиться что-то вроде показанного на следующем фото.
Изучим модель
нашей антенны в программе GAL-ANA (для
просмотра данного файла достаточно демо-версии GAL-ANA).
Модель для крышки от 50-ти дисков показана на следующем рисунке.
Сплошная поверхность фольги смоделирована проволочной сеткой
с шагом около 1 см, т.е. менее 10% длины волны (это обычная практика
при моделировании УКВ антенн).
Распределение токов в модели показано на следующем рисунке. Оно показывает, что электрическая глубина рефлектора из крышки от 50-ти дисков маловата – всего 3/4 длины волны (присмотритесь, вдоль боковой стенки рефлектора укладывается 1,5 полупериода, что и составляет 0,75 длины волны).
Это маловато для классического излучателя из открытого конца волновода (а именно так правильно называется "баночная" антенна). Поэтому диаграмма направленности не очень хороша.
Во-первых, довольно слабо для направленной антенны подавлен задний лепесток. Всего на 6...8 дБ, как видно на плоской диаграмме направленности (ДН), показанной на следующем рисунке.
Во-вторых, максимум излучения в зенитной плоскости направлен не по оси цилиндра крышки (как казалось бы), а на 300 ...400 выше, что хорошо видно на следующем рисунке, показывающем объемную диаграмму направленности антенны.
Поэтому нашу антенну надо направлять не точно в направлении
источника, а отворачивать её в сторону на 300
...400.
Вниз, если мы работаем с вертикальной поляризацией, и WiFi USB адаптер расположен вертикально, и вбок, в сторону адаптера, если последний расположен горизонтально.
Эти мелкие недостатки с лихвой искупаются высоким усилением. Рефлектор из крышки от 50-ти дисков поднимает усиление (по сравнению со случаем его отсутствия) на 7 дБ (т.е. в 5 раз по мощности). То есть увеличивает сигнал впятеро как на передаче, так и на приеме.
Если сделать рефлектор более глубоким, из крышки от 100 CD/DVD дисков, то и ДН улучшится (подавление назад возрастает до 15 дБ, а максимум окажется излучения почти точно вдоль оси), и прибавка усиления поднимется почти до 10 дБ (10 раз по мощности).