Антенна для компьютера для усиления сигнала вай фай

Сегодня распространено использование беспроводных WiFi-линий связи для организации локальных вычислительных сетей. Для того чтобы существенно увеличить диапазон покрытия, используется специальная внешняя или внутренняя WiFi-антенна для ПК. В представленной статье рассматриваются принципы работы таких устройств, а также инструкция по изготовлению антенны типа «Яги».

Что такое вай фай антенна для компьютера

WiFi-антенна для компьютера – это пассивный усиливающий элемент приемопередающего устройства, входящего в состав тракта, реализующего беспроводной тип передачи данных. Принцип работы основан на излучении или, наоборот, поглощении энергии электромагнитного поля, которое имеет частоту колебания заданной частоты. Эффективность при этом определяется при помощи общепринятого параметра – коэффициента усиления, который измеряется в dB или dBi.

Особенностью подключения к PC или ноутбуку является то, что необходимо использовать адаптеры, которые присоединяются к USB-разъему или в слот материнской PCI-платы ПК. Связано это с тем, что стационарные вычислительные машины редко имеют встроенный WiFi-модуль, а портативные – не снабжены выходом для внешней антенны (разъем на модуле есть, но чтобы получить доступ к нему, необходимо будет разобрать корпус). В целом же даже антенна уличная для Wi Fi-роутеров и антенна для модуля WiFi от ПК взаимозаменяемы с точки зрения согласования в линии (исключение составляет диапазон рабочей частоты, о чем будет сказано ниже).

Виды вай фай антенн для ПК

Wi-Fi-антенны, при помощи которых может осуществляться раздача сигнала от приемопередатчика, делятся сразу на несколько видов. Первый из них – внешнее исполнение, которое может быть:

• Для установки в условиях с атмосферным воздействием. Проще говоря, наружный тип, монтируемый вне жилого помещения. Отличаются такие устройства наличием усиленных кронштейнов, специального крепежа (в идеале – из нержавеющей стали), а также влагозащищенным и антивандальным кожухом, внутри которого, собственно, и размещается сама антенна. Зачастую соединения излучателя и кабеля здесь делаются неразборными, поскольку полностью герметичны. Все вышеперечисленное делает эти антенны весьма массивными. Кстати, именно из-за этого бытует неправильное мнение, что внешние передатчики более мощные. По сути,  нет, они просто больше, поскольку сильнее защищены.

• Для установки внутри помещения. Обычно к таким устройствам относится обычный всенаправленный излучатель, используемый для того, чтобы раздача сигнала производилась на площади офиса, квартиры, складского помещения и т. д. Для подключения к адаптеру ПК обычно применяется разъем N-типа (такой же, какой имеет маршрутизатор), в случае использования USB-роутера или модуля от ноутбука (планшета) понадобится специальный переходник (например, N-тип – SMA-разъем).

По направленности:

1. Всенаправленные. Излучают и принимают сигнал изотропно, то есть со всех направлений (из сферы), с одинаковым коэффициентом усиления.
2. Узконаправленные. Как понятно из названия, концертируют всю мощность приемоизлучателя в некоторой узкой локальной области. В своей диаграмме направленности обычно имеют главный лепесток и дополнительные.

По поляризации:

• Поляризованные в одной плоскости. Если говорить простыми словами, это устройства, которые чувствительны к электромагнитным волнам, плоскость вектора колебаний амплитуды которых лишь одна и совпадает с плоскостью поляризации (также вектора колебаний) самой антенны.
• Поляризованные в двух плоскостях (MIMO –устройства). С поляризацией здесь все так же, как и у первого варианта, однако плоскостей уже не одна, а две, и они располагаются перпендикулярно друг другу. Это позволяет электромагнитной волне успешно преодолевать препятствия (например, железный забор) с наименьшими потерями.

Также следует заметить, что устройства в широком диапазоне разделяются по коэффициенту усиления (от единиц до нескольких десятков децибел) и в узком – по рабочему диапазону частот (на сегодня это две полосы 2,4 ГГц и 5 ГГц).

В конце раздела приводятся примеры , которые могут использоваться как внешние для подключения к ПК:

1. Штырьковые. Самый простой тип, который выполняется в виде отрезка проводника, согласованного с выходом волновода и помещенного в изолирующий (защитный) материал. Имеют всенаправленную диаграмму направленности.
2. Штырьковые с рефлектором. Рефлектор – это обыкновенная пластина, выполненная из проводника и располагаемая либо перпендикулярно, либо параллельно излучателю. В соответствии с этим происходит усиление амплитуды электромагнитных волн либо в вертикальной, либо в горизонтальной плоскостях.
3. MIMO-устройства. Также имеют множество конфигураций, могут быть выполнены как в виде набора согласованных патч-антенн, расположенных в разных плоскостях поляризации, так и, например, в виде набора решеток Харченко. Кстати, знаменитая вай-фай пушка также является MIMO-антенной.

Как подключить и настроить антенну к ПК

Для того чтобы успешно подключить антенну к WiFi-адаптеру ПК, необходимо выполнить следующие действия:

• в первую очередь необходимо установить непосредственно сам WiFi-модуль или адаптер и убедиться, что система его успешно распознала;
• через соединительный разъем N-типа или переходник для нужного СВЧ-коннектора произвести подключение излучателя к модулю, надежно зафиксировать антенну контргайкой;

• используя специальное ПО (например, Wi-Fi Analyzer для PC) произвести подстройку, вращая антенну в двух плоскостях, пока сигнал не достигнет нужного уровня (нужно направить на точку уверенного приема);

В случае использования направленной антенны действия будут такими же, только следует учитывать, что излучатель приемопередатчика должен быть направлен максимально точно на источник сигнала. Сделать в домашних условиях это можно используя, к примеру, Google Maps и компас (также есть почти в каждом современном смартфоне):

1. установить и запомнить координаты источника (точка доступа или маршрутизатор);
2. расположить компас перпендикулярно антенне так, чтобы ее активная часть была ровно под центром, и произвести ориентировку, после чего надежно зафиксировать.

Сравнение с уличной антенной для роутера

Вообще, как уже говорилось выше, уличная WiFi-антенна и обычная домашняя между собой в плане использования их для роутера, ПК или ноутбука разницы не имеют, поскольку это универсальные пассивные усиливающие устройства. К преимуществам уличной антенны можно отнести следующие особенности:

• в диаграмме направленности внешнее устройство имеет более узкий главный лепесток;
• в большей защищенности уличного оборудования от атмосферного воздействия.

WiFi-antenna для компьютера или ноутбука своими руками

В этом разделе следует рассмотреть, как может быть изготовлена направленная Wi Fi-антенна для ПК типа «Яги». Ее особенности позволяют усиливать, передавать и принимать сигнал из заданного угла на расстоянии до 10 км.

Что вам потребуется. Набор инструментов и материалов

Потребуются паяльник, припой, линейка, пассатижи с кусачками, ножницы, наждачная бумага и принтер для печати схемы. Также понадобятся непосредственно WiFi-адаптер, желательно с разъемом N-типа или SMA, алюминиевая или медная проволока (в худшем случае – скрепки), палочки от мороженого, два вида клея – ПВА и цианоакрилатовый (супер).

Краткий обзор работы

Общий план работ можно описать следующим образом:

1. Для начала необходимо скачать Yagi modeler java applet с сайта http://fermi.la.asu.edu/w9cf/yagipub/index.html и смоделировать в нем антенну нужной конфигурации (диаграмма направленности).
2. Из полученной в программе параметризации нужно создать шаблон и перевести его на бумагу с целью облегчения будущей работы.
3. Собрать на бумаге несущую часть из обычных палочек от мороженого (можно также использовать рейку и просверлить в ней в необходимых местах отверстия), установить элементы антенных решеток (отрезки проволоки или скрепок).
4. Соединить устройство с WiFi-адаптером.

Печатаем диаграммы

Очень важно распечатать шаблон в реальном масштабе, для этого необходимо использовать собственный или скачать уже готовый (в нем находятся картинки и для двух листов А4 и для более широкого формата):

• В настройках печати нужно выставить «Оригинальный размер», а ориентацию страницы сделать альбомной.
• С краю каждого элемента антенной решетки показаны две цифры – порядковый номер и длина в миллиметрах, после печати необходимо их сверить, они должны четко совпадать (для этого удобно использовать электронный штангенциркуль с погрешностью два знака после запятой). В случае отсутствия совпадения нужно будет применить масштабирование страницы и выполнить повторную печать.

Отрезаем и крепим скрепки

После того как шаблон распечатан, необходимо расположить на нем отрезки скрепок или проволоки, попутно отрезая их до нужного размера и приклеивая суперклеем прямо к бумаге. Если предполагается устанавливать их в рейку, нужно не приклеивать и просто запомнить порядковые номера.

Антенный элемент номер 2 приклеивать не нужно, к нему будет припаиваться волновод для подключения к адаптеру.

Строим основание

Основание можно строить из палочек от мороженого, отрезая их по нужной длине и приклеивая между антенными элементами, скрепляя все клеем ПВА. Также можно использовать рейку (что будет надежнее), просверлив в ней в необходимых местах отверстия, установив туда антенные решетки и зафиксировав их все тем же клеем.

Делаем ведомый элемент

Для изготовления резонатора (элемент номер 2) необходимо взять скрепку или проволоку и изготовить незамкнутую петлю. Установить ее на свое место. Если каркас делается из палочек от мороженого, на данном этапе необходимо проклеить еще один слой и после высыхания лишняя бумага удаляется.

Подключаем антенну к WiFi-модему

Подключить вай-фай антенну к адаптеру при помощи коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Если устройство снабжено разъемом, то необходимо найти ответный штекер и припаять его к одному концу центральной жилы провода, а второй конец – к элементу решетки номер 2, к первой стороне отрезка. Масса (оплетка) коаксиального кабеля припаивается к корпусу штекера и ко второму концу антенной решетки номер 2 (т.е., оба провода должны быть припаяны к одному элементы в точках, где дуга разомкнута и имеет зазор примерно 5 мм).

Если USB-адаптер не снабжен разъемом, нужно на плате найти место, где располагается рамочная антенна и припаять массу и центральную жилу.

Эффективность

Если говорить об эффективности такой самодельной антенны, все будет зависеть от точности, аккуратности и надежности сборки. В целом это проверенная конструкция, имеющая очень хорошие характеристики в области диаграммы направленности, которые позволяют при установке двух таких устройств передавать сигнал между ними на расстоянии около 2 км (теоретически до 10 км). Следует учитывать, что гораздо выгоднее собирать излучатели и использовать приемопередатчики на несущей частоте 5 ГГц, поскольку эта полоса на сегодня наименее зашумлена.

Как видно, антенна для вайфая для компьютера является довольно простым в изготовлении, но в то же время очень эффективным устройством для усиления и передачи сигнала в линиях беспроводной WiFi-связи. Важно учитывать все характеристики и предварительно рассчитывать тракт, чтобы правильно установить соотношения цены и качества или прилагаемых усилий и качества.

Подгорнов Илья ВладимировичВсё статьи нашего сайта проходят аудит технического консультанта. Если у Вас остались вопросы, Вы всегда их можете задать на его странице.