Размеры wi fi антенна двойной квадрат. ТВ-антенна биквадрат для приёма DVB-T2 телевидения. Биквадратные антенны Вай фай – не предел, убежим от соседей

Эта статья подробно рассказывает о постройке biquad антенны. Biquad антенна легко изготавливается, и обеспечивает надежное усиление 11дБ, с довольно широкой шириной диаграммы направленности.

У Тревора Маршала есть интернет страница с информацией об использовании biquad в качестве облучателя к спутниковой антенне Primestar, с очень хорошими результатами. Я решил попытаться использовать biquad в качестве облучателя 24дБ параболической антенны.

Отметьте, что фотографии на интернет странице Тревора Маршала ясно не показывают постройку biquad — особенно способ, которым вибратор подсоединён к кабелю. Многие люди (включая меня) построили biquads неправильно, основываясь на его фотографиях, и пришли к выводу что его характеристики очень плохие.

Используйте фотографии моей biquad антенны показанные ниже, и обратитесь к вебсайтам, перечисленным в справочной секции в конце этой страницы для получения дополнительной информации о правильной постройке biquad.

Используемые материалы

Я использовал следующие материалы:

• 123ммx123мм кусок фольгированного текстолита
• 50-миллиметровая медная трубка диаметром 1/2″
• короткий отрезок CNT-400 или L MR-400 коаксиального кабеля (~300mm)
• 250 мм 2.5mm2 медный провод (диаметром приблизительно 1.5 мм)
• N коннектор

Отметьте, что Вы не обязаны использовать текстолит для отражателя. Вы можете использовать любой электропроводный материал отражающий радиоволны (то есть, любую металлическую пластину).

Я также услышал о людях, использующих CD-ROM в качестве отражателя, поскольку фольга на диске отражает радиоволны.

Отражатель

Отрежте из фольгированного текстолита пластину размером 123×123 мм.

Отрежте от медной трубки кусок длиной 50мм и отполируйте его (включая внутреннюю часть, чтобы гарантировать хорошую связь с кабелем).

Просверлите отверстие в текстолите так, чтобы получившаяся трубка плотно сидела в отверстии. Я нашел, что удобнее всего это сделать буром, предварительно просверлив отверстие.

Вставьте медную трубку в отверстие вырезом к медной стороне текстолита. Медная труба должна высовываться из отверстия на 16 мм.

Припаяйте медную трубку к текстолиту, чтобы получить хорошее электрическое соединение.

Для пайки трубки необходима достаточно большая мощность паяльника. Я нашел, что для этой цели хорошо подходит маленькая газовая гарелка.

Изготовление вибратора

Вибратор сделан из отрезка медного провода, согнутого в виде двух квадратов.

Отметьте, что длины каждой из «сторон» должна быть выполнены с максимальной точностью, насколько это возможно (длинна измеряетя от центра медного провода к центру медного провода).

Я использовал медную проволоку из куска электрического кабеля сечением 2.5mm 2 . Этот кабель имеет диаметр около 1.6 мм это немного больше чем 1.2 мм, которые рекомендует Тревор Маршал. На характеристики антенны это не должно оказать особого влияния.

Удалите изоляцию, отрежте отрезок длинной 244мм и хорошо выправите его

Отмерьте середину провода, и сделайте исгиб на 90 градусов. Радиус изгиба должен быть минимальный

Отмерьте середину каждой половины, и сделайте еще два исгиба на 90 градусов, так чтобы получилась фигура показанная на фотографии ниже.

Еще раз отмерьте середину каждой секции, и сделайте еще один исгиб на 90 градусов так чтобы получилась фигура показанная на фотографии ниже.

Сделайте то же самое другой стороне, чтобы привести антенну к форме biquad.

Проверьте чтобы каждая сторона имела размер 30,5 мм и была ровной. Возможно Вам придётся немного укоротить проволоку

Сборка

Теперь вибратор должен быть присоединен к отражателю. Отметьте, что только два «конца» медного провода быть присоединены к медной трубке — центр медного провода не должен коснуться медной трубки (Для этого и нужен вырез в медной трубке).

Проволочный вибратор должен быть на расстоянии ~15 мм от отражателя. Тестирую антенну, изменяя интервал между вибратором и отражателем я получил результат, что расстояние ~15 мм обеспечивает самый низкий SWR (результаты испытаний доступны здесь).

Зачистите коаксиальный кабель на 30мм.

Распустите внешнюю оплёту, зачистите центральный проводник и обрежте его так, чтобы он выходил наружу на 4мм

Вставьте кабель в медную трубку, так, чтобы центральная жила провода была на одном уровне с концом трубки, и припаяйте к нему центр вибратора. Проследите чтобы центр вибратора не касался медной трубки.

Для того чтобы кабель прочно держался в трубке её необходимо обжать с помощью кабельного кримпера.

Теперь осталось только установить на другой конец кабеля коннектор.

При желании для повышения механической прочности Вы можете добавить распорки по концам вибратора. Как их выполнить можно посмотреть на странице про антенну.

Если бы Вы собираетесь установить biquad антенну снаружи, я рекомендовал бы, чтобы Вы поместили её в защищённый от непогоды корпус чтобы предотвратить коррозию и попадание воды в кабель.

Многие люди для этой цели успешно используют пищевые контейнеры для микроволновок.

Тестирование

Провёл первое тестирование biquad антенны в качестве облучателя 24дБ параболической антенны. Результаты меня вполне удовлетворили.

Мне также удалось получить связь на расстоянии 10 км используя только biquad соединённый с 30мВт RoamAbout Wi-Fi картой.

Некоторое, более детальное тестирование с многократными антеннами, включая biquad, показанный выше, указывает, что biquad имеет усиление 11-12дБ.

Друг имеет доступ к некоторому испытательному оборудованию антенны, и выполнил некоторые тесты на biquad, показанные на этой странице.

Диаграмма направленности biquad показанная ниже, показывает ширину луча ~50 градусов.

Варианты

Много людей предлагают, что расстояние между вибратором и отражателем должно быть 1/4 длины волны (то есть, 30.5 мм) вместо 15 мм. Однако, результаты испытаний указывают, что SWR biquad минимален, когда расстояние между вибратором и отражателем 15-17mm. Увеличение интервала к 30.5 мм увеличивает SWR, таким образом уменьшая эффективность biquad.

Если нужна большая эффективность антенны то, можно использовать антенну, которая такая-же простая в изготовлении.

Использование

Используя biquad, чтобы установить связь с другим беспроводным устройством, Вы должны гарантировать, что поляризация biquad та же самая как у антенны с которой Вы соединяетесь. Примечание, устанавливая связь с помощью двух biquads антенн Вы гарантируете, что они ориентируются в одной и той же поляризации.

Неправильная поляризация антенны приведёт к потере качества сигнала.

вертикально поляризованный

горизонтально поляризованный

Поляризация изменяется вращением всей biquad антенны на 90 градусов.

Ширина диаграммы направленности антенны получается в диапазоне 40-50 градусов. Это позволяет использовать антенну biquad для вардайвинга позволяя Вам принимать сигнал не направляя антенну на источник сигнала.

Последняя версия оригинала доступна на http://martybugs.net/wireless/biquad/

Итак, для установки внешней антенны сперва нужно научиться разбирать наш любимый EEE-PC (смотри соответствующие разделы вики). Если с этим проблемм нет, то можно подумать и о, собственно, самой антенне.
Мой выбор был длинным и извилистым. Сначала я хотел сделать обычный диполь, но полноразмерный, а не ту скрепку,которая стоит внутри. И подогнать все размеры точно чтобы антенна работала идеально. Однако вскоре я наткнулся в сети на так называемую баночную антенну.
Это антенна-волновод, а баночная она потому что народ делает ее из жестяных банок из под разных продуктов - нужна банка около 96мм диаметром, расчет длины и точки установки самой излучающей части внутри банки рассчитывается одним из калькуляторов, которых я в сети нашел несколько.
А потом я нашел еще лучшую вещь - спиральную антенну! Она имеет даже большее усиление чем баночная антенна, причем оно растет практически линейно с ростом числа витков спирали, кроме того, баночная антенна довольно чувствительна к точности исполнения и промах в 1 миллиметр может стоить весьма дорого, в смысле работоспособности антенны, тогда как спиральная антенна очень широкополосная, это значит, что ее можно сделать буквально «на глаз» - она все равно будет работать, а чтобы промахнуться достаточно сильно, чтобы антенна стала работать плохо, нужно постараться очень хорошо. И уж, было, собрался я мастерить спиральную антенну, как вдруг заприметил еще один тип антенн - двойной квадрат или биквадрат. Он несколько хуже спирали тем, что усиление «всего» 10дБ (до 12 в теории) и все (сравнивается с обычным диполем, уровень которого взят за 0дБ - поэтому всего - в кавычках), тогда как достаточно длинная спираль может давать усиление 16 или даже 20дб. Казалось бы - чего я тогда стал смотреть в сторону биквадрата. А дело в том, что размер спиральной антенны на 16дБ будет порядка 40 сантиметров в длину и около 4 диаметром, а отражатель в ее торце - пластина 15х15 см. Представьте себя на улице или в кафе с еее-шкой и такой трубой, обмотанной спиральным проводом, тыкающего ей в разные углы и что-то высматривающего на экране! Как минимум у виска пальцем крутить будут. В то время как двойной квадрат имеет размеры всего 6х10х1,5см.
Вот и получается, что если нужно создать соединение по воздуху на несколько километров, но стационарное, то лучше подойдет спиральная, а для мобильности больше подходит плоский двойной квадрат.

Теоретические изыскания

Дальше, по стольку, по скольку я не люблю полагаться на авось, я промоделировал проект антенны в широко извесной в узких кругах программе MMANA-GAL, ссылки на которую любой яхухоль или гухухоль предоставит вам пачками. С теории и начну.
Для тех, кто первый раз сталкивается с антеннами, скажу, что в основном нас интересуют два параметра - чувствительность (или усиление), которая показывает, как уже отмечалось выше, во сколько раз мощность сигнала, выдаваемая нашей суперской антенной больше мощности выдаваемой некоей эталонной антенной при том же уровне внешнего сигнала. Сравнивают или с абстрактным изотропным излучателем (который излучает во все стороны с одинаковой силой) или с диполем, форма диаграммы направленности которого в свободном пространстве является тором (бубликом)). И выражают это в децибелах. Второй параметр характеризует качество сопряжения антенны и приемника (вернее кабеля, подключенного к антенне, а сопротивления приемника и кабеля равны, т.к. они имеют стандартное значение точно выдержанное при изготовлении - в радиоприемных устройствах это 50Ом, в видеотехнике чаще бывает 75Ом). Так вот, если выходное сопротивление антенны (которое зависит от ее устройства) не равно сопротивлению кабеля, то появляется отраженный от места соединения сигнал, который в приемник уже не пойдет, значит все вместе будет работать хуже, чем могло бы при точном согласовании сопротивлений. Параметр, который характеризует качество согласования называется Коэффициент стоячей волны (КСВ) - чем он ближе к 1 тем лучше согласование и тем больше раскрывается потенциал антенны в тракте приема сигнала.
Мне пришлось немного поработать над размерами антенны, чтобы добиться максимума, сюда привожу характеристики уже оптимизированной антенны. На диаграмме внизу видно что антенна довольно сильно направлена - кому как, а мне это хорошо. Там же приведены основные численные параметры.


На следующем графике - КСВ. Видно что настроена антенна на середину используемого диапазона, а имеет хорошие показатели (ксв<1,5) более чем в двукратной полосе частот - отличная антенна!

Изготовление

Ну, теория-теорией, неплохо было бы перейти к практике.
Сначала я сделал антенну так, как многие, выкладывавие свои результаты в сети - на лист текстолита, в центре напаивается отрезок трубки, к нему припаевается проволочная рамка, а внутрь продевается коаксиальный кабель, который оплеткой контактирует с этой трубкой, а центральная жила припаевается к другой точке проволочной рамки. Потом покрутил это в руках и понял, что медная проволочка вещь хлипкая и положив антенну в сумку, можно оттуда же вынуть кусок неработающего металла. К тому же как ни старайся, а согнуть проволоку очень точно - почти не возможно.
Подумал я и решил, что нужно просто на просто вытравить контур рамки на другом куске текстолита. Сказно-сделано! Нарисовать два квадрата в спринте - дело минутное. Можно это сделать вообще чем угодно, главное, чтобы сторона квадрата получилась равной 31,5мм (можно и 31 и 32, но тогда частота настройки антенны немного сдвинется), я советую сделать точно. Ширину дорожек можно взять порядка 1,5мм, хотя я сделал 1 мм, при стороне квадрата 31мм и все прекрасно работает, просто антенна получилась на 20МГц более высокочастотной. Да, делал я плату с применением фоторезистивной технологии, но если нарисовать ее прямо маркером по линейке - будет так же хорошо.
Надо отметить, что выходное сопротивление антенны сильно зависит от расстояния между экраном и самой рамкой. Я нашел оптимум в 13,5мм (по рассчету), учитывая что в текстолите скорость света несколько меньше чем в вакууме, нужно делать где-то 13мм между слоями фольги рамки и отражателя.
Вот что у меня получилось:

Фольга антенны имеет серый цвет, потому что она посеребренная. Все делпется очень просто - главное иметь фиксаж, в котором отфиксировалось уже много фотографий - который уже выливать пора. Только делать этого не надо! Достаточно намочить салфетку этим фиксажем и потереть медь - она покрывается слоем серебра. Сверху нужно покрыть каким-нибудь лаком (только не вздумайте «серебрянкой» покрасить!) для защиты от окисления - отражатель провалялся месяца два без покрытия - вон что с ним стало. Две пластины крепятся друг к другу на винтах - на передней поверхности видны гайки. Между пластинами лежит 20мм слой поролона. Это сделано с целью иметь возможность поиграть расстоянием между отражателем и рамкой, но думаю, до этого так и не дойдет - некогда, да и то, чем можно проконтролировать изменения в уровне сигнала слишком неточно чтобы полагаться на это. Тем кто будет собирать, советую склеить на диэлектрических стойках и не париться.

Дальше встала проблема, от которой погибло не одно прекрасное начинание. В общем это исполнение, а конкретно все уперлось в разъемы. Недели две я с этим мучался, хотел купить вайфайныя же разъемы по 60 рэ за штуку, но, слава богу, не купил! Потому что оказалось, во первых, что они есть только на кабель и только папы, а во вторых, что есть прекрасные радиочастотные 50-омные разъемы производства СССР! Нашел на местном рынке.
Вот они в упаковке! Самих их не видно, да и ладно - они в разборе там.

Монтаж

Разобрав, и внимательно осмотрев корпус, нашел единственное пригодное для установки разъема место - между разъемом сетевухи и усб по левой стороне. Убедился что разъем не упирается в плату, просверлил, доработал надфилем до нужной (овальной, чтобы разъем не прокручивался!) формы и вуаля!

Разъем не мешает - можно подключать хоть все вместе - и витую пару и антенну и флешку в усб. Общий вид с подключенной антенной смотри вверху страницы. Антенна соединена с разъемом кабелем РК-50 (как мне сказали на том же рынке, хотя сам кабель валяется у меня с незапамятных времен - еще антенн на 10 хватит;)) Конечно, если придираться, то выступающий разъем не есть гуд - можно зацепиться, вытаскивая из сумки, а приложив достаточно старания, наверное и выломать, но так с дури и не такое можно сделать! Просто нужно об этом помнить и все. У меня проблемм не возникло. К тому же есть еще вариант - сделать разъем утопленным - если изловчиться сделать внутрь корпуса крепление - скобу. Может со временем подумаю об этом…

Испытания

Так как же оно работает.
Я описывал свои прогулки с новой антенной в форуме - в теме WiFi. У меня нет под рукой лаборатории, где бы можно было измерить точно, но последняя проверка показала, что на расстоянии около 100 метров от источника с новой антенной сигнал или максимален (по показаниям Atheros client utility) или близок к таковому, а если ее отключить то он падает почти до нуля (остается только одна внутренняя антенна - изначально их две, но одну я, естественно, отпаял чтобы вывисти провод на внешний разъем). Если покрутить антенной, то направленность тоже прекрасно видно, хотя и не всегда - в городском лабиринте столько отражений, что сигнал можно ловить со многих сторон. Имеются некоторые непонятки с поляризацией - как я не поворачивал, сигнал не меняется - толи на точках доступа стоит круговая поляризация, толи две антенны в разной… в общем у меня одинаково.
Остается вопрос о механическом креплении антенны - одновременно держать ее в руках и лазить по сети оказалось не совсем удобным;) Думаю сделать на присоске к верхней крышке ноута…

Статья получилась несколько сумбурной, так что если что - спрашивайте.
Удачного вардрайвинга;)

Небольшая поправка от старого радиолюбителя.

Антенна предложная автором статьи на самом деле не «двойной квадрат(двойной квадрат)», а «двойной зигзаг Харченко(двойной зигзаг)» -с уважением perm.cry

С поддержкой DVB-T2 и естественно ему понадобилась антенна, которую естественно нужно сделать своими руками. О том как сделать антенну для DVB-T2 своими руками и пойдет речь дальше.

Для начала я решил протестировать антенну биквадрат Харченко или в просто народе «восьмерка». Для изготовления нам понадобиться медная или алюминиевая проволока диаметром 2-5 мм. У меня под рукой был ВВГ на 2.5 квадрата и я решил попробовать сделать антенну для DVB-T2 из него.

Расчет антенны

Узнаем свои частоты обоих пакетов DVB-T2 в своей местности. Для этого можно перейти на сайт Интерактивной карты ЦЭТВ и посмотреть какая вышка к вам ближе, один или оба пакета каналов вещает и на каких частотах. У нас в пригороде Санкт-Петербурга это 586 МГц и 666 МГц.

Теперь зная частоты пакетов нам нужно рассчитать длину стороны квадрата нашей DVB-T2 антенны. Она равна четверти длины волны.

То есть для наших 586МГц: 300000000/586000000=0,51 метр. Четверть длины волны соответственно 0,51/4=0,127 метра или 12,7 см.

Для второго мультиплекса 666МГц рассчитываем аналогично и получаем 11,2 см.

Нас интересует L1. H и B для антенны с рефлектором (решетка), усиливает сигнал. Я делал без него.

Теперь если мы делаем антенну на два пакета каналов DVB-T2, определяем среднюю длину. То бишь складываем наши длины и делим пополам.

L1=(12,7+11,2)/2=11,95 округляем до 12 см.

Сборка антенны для DVB-T2

Тут должно быть все понятно. Берем наш отрезок ВВГ или что там у вас. Для определения примерной длины проволоки необходимой для сборки антенны, можно L1*8 и накинуть пару сантиметров. 12*8+2=98 см понадобилось для изготовления моей антенны.

Если у вас толстая проволока 4-5 мм диаметром то скорее всего без тисков будет не обойтись. Мне же хватило плоскогубцев.

Зачищаем провод от изоляции. Затем плоскогубцами гнем биквадрат. Смотрим фотки. Все углы под 90 градусов.

Потом припаиваем 75 Омный телевизионный кабель. Жилу паяем к одному квадрату, Оплетку к другому.

Сигнал на высоких частотах распространяется по поверхности проводника, поэтому антенну после сборки лучше покрасить. Я использовал остатки акриловой фасадной краски. Место пайки лучше залить термоклеем или герметиком.

Провод от места пайки крепим стяжками (ремешками) вдоль сторон квадрата, как на фото. Это обязательное действие является согласованием антенны.

Тестирование самодельной антенны на самодельном телевизоре

Так биквадрат дает усиление сигнала порядка 6 дБ, а до вышки 26 км по прямой. Хотя на сайте ЦЭТВ указано что мы находимся в зоне уверенного сигнала я сомневался и приготовил сделанный давно .

Поднялся на второй этаж дома и вытащил антенну на леса. Направил в сторону вышки и включил телевизор. Телевизор уверенно принимал оба пакета цифрового тв.

Я занес самодельную антенну в дом, телевизор продолжал уверенно идеально показывать.

Тогда я притащил свой самодельный телик в бытовку, а антенну повесил внутри бытовки на дверь. Телевизор продолжал уверено принимать сигнал.

Также можно сделать антенну биквадрат Харченко для 3G, 4G или Wi-Fi, только необходимо пересчитать на соответствующую частоту.

С момента появления радиосвязи очень актуальным был вопрос использования антенны. В 1961 году инженер Харченко предложил конструкцию, состоящую из двух ромбов. С ее помощью он ловил американские передачи.

Эволюция

Антенна, придуманная Харченко, представляет собой двойной квадрат из толстой медной проволоки. Незамкнутыми углами квадраты соединяются между собой, и в этом месте к ним подключается телевизионный кабель . Для улучшения направленности сзади устанавливается решетка из токопроводящего материала.

Периметр каждого квадрата равен длине волны, на которую настроен приём. Диаметр провода для 1-5 телевизионных каналов должен быть около 12 см. Из-за этого для радиосвязи и телевидения метрового диапазона (1-12 каналы) она получается очень громоздкой. Для облегчения конструкции использовалась прокладка тремя проводами меньшего сечения, но все равно она имела большой вес и габариты.

Вторую жизнь зигзагообразная антенна, созданная Харченко, получила, когда появилось эфирное вещание в ДМВ диапазоне. Все помнят ромбы, круги, треугольники и другие самодельные фигуры в качестве ТВ антенны для приёма дециметровых волн, которые висели у многих людей на балконах и за окнами. Они были одним из признаков того времени.

В 2001 году профессор Тревор Маршалл (США) предложил использовать эту конструкцию в сетях Bluetooth и WiFi.

О том, какие устройства есть для этих целей, и как делается такая антенна своими руками, рассказывает эта статья.

Можно использовать один чертеж зигзагообразной антенны для всех диапазонов. Различия только в размерах.

Антенны для телевизора

Телевидение метрового диапазона практически отсутствует, и зигзагообразная антенна Харченко для приема этих каналов не применялась из-за больших габаритов. Поэтому в этой статье рассказывается только о применении её для ДМВ и DVB-T2.

Улучшение приёма ДМВ

Для приёма ДМВ диапазона зигзагообразная антенна имеет следующие размеры:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 141.8 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 135.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 397.4 мм;
• L4 (ширина рамки) – 198.7 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 8.4 мм;
• D (высота стоек) – 65 мм;
• B (ширина экрана) – 565 мм;
• H (длина экрана) – 565 мм;
• диаметр проволоки – 9.6 мм;
• количество проволоки – 1166.9 мм.

Она получается достаточно широкополосной и не требует дополнительной настройки. Подключается с помощью куска телевизионного кабеля. Волновое сопротивление – около 50 Ом. Антенна хорошо согласуется с коаксиальным кабелем сопротивлением как 50, так и 75 Ом. Для улучшения широкополосности её можно изготовить не из проволоки, а из медной или алюминиевой полосы и соединить заклепками. Медную полосу можно дополнительно пропаять. Длина полосы считается между отверстиями для заклепок.

Если воспользоваться антенным усилителем, то второй квадрат не нужен, можно взять только один.

Улучшение приёма Т2

Цифровое ТВ DVB-T2 ведется на частотах ДМВ диапазона на каналах 21-69 способом мультиплекс. Следовательно, конструкция для Т2 нужна тех же размеров, что и антенна для цифрового телевидения диапазона ДЦВ. Однако современные телевизоры при слишком сильном сигнале блокируют его. Поэтому, если передатчик для T2 находится слишком близко, а вы хотите использовать старую рамку для DVB-T2, то может потребоваться более слабый усилитель для цифрового телевидения, придется отрезать один квадрат или снять экран с обратной стороны. Можно также сделать такое устройство для t2 своими руками или использовать антенну для цифрового ТВ, сделанную в виде круга, длиной 555 мм. Для цифрового ТВ этого достаточно.

Конструкции для интернета, 3g и мобильной связи

Для мобильной связи, Bluetooth, 3g и WiFi используются настолько короткие волны и высокие частоты, что всё устройство имеет в длину порядка 10 см и изготавливается по одному чертежу для всех диапазонов. Отличия только в размерах, которые можно рассчитать, используя онлайн-калькулятор. Можно также использовать её для мобильного телефона.

Зигзагообразная антенна своими руками

Сделать антенну самостоятельно нетрудно. Для изготовления необходимы:

• одножильный медный провод;
• паяльник;
• плоскогубцы;
• линейка;
• коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом;
• токопроводящий материал для экрана (фольгированный гетинакс, DVD или CD диск, банка из-под шпрот и т.п.);
• стойка, обеспечивающая правильное расстояние между антенной и экраном, например, крышка от пластиковой бутылки;
• клей.

Процесс изготовления можно разделить на несколько этапов:

1. Очищают провод от изоляции;
2. С помощью линейки размечают места сгибов;
3. Плоскогубцами сгибают проволоку в ранее отмеченных местах. Чем точнее была сделана разметка, и согнута проволока, тем лучше будет приём;
4. Лудятся места присоединения кабеля;
5. Лудится кабель, либо на кабель надевается штекер, к которому припаиваются кусочки провода длиной 10-15 мм;
6. Провод припаивается к антенне;
7. На кабель последовательно одеваются стойка и экран;
8. Вся конструкция проклеивается, например, силиконом.

Улучшение приёма WiFi и Bluetooth

WiFi передается, как и другие виды беспроводной связи, радиоволнами. Поэтому для улучшения работы WiFi-роутера или других устройств также можно использовать эту конструкцию. По отзывам, если в качестве экрана использовать параболическую тарелку (как вариант можно выгнуть из консервной банки), то усиление достигает 31 дБ. При использовании самодельного отражателя его кривизна подбирается опытным путем. Для этого на аппарате, на который передается сигнал, нужно установить программу, показывающую уровень сигнала и, меняя кривизну экрана, следить за ним.

Расчет производится на частоту 2445 МГц.

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 30.8 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 29.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 84 мм;
• L4 (ширина рамки) – 43 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 1.9 мм;
• D (высота стоек) – 13.6 мм;
• B (ширина экрана) – 122 мм;
• H (длина экрана) – 122 мм;
• диаметр проволоки – 2.5 мм;
• количество проволоки – 256.6мм.

Важно! Чем точнее выдержаны размеры, тем лучше будет приём.

В качестве экрана можно использовать кусочек фольгированного гетинакса для печатных плат. Для механической прочности экран припаивается к оплетке провода.

В качестве экрана можно использовать CD или DVD диск. На диске есть тонкий слой фольги, на котором записывается информация. В этом случае сделать антенну можно в боксе для CD дисков.

Устанавливают антенну Харченко горизонтально. Это связано с поляризацией сигнала.

Bluetooth использует те же частоты, что и WiFi. Поэтому нужна антенна диапазона WiFi и тех же размеров.

Подключение к роутеру

Если в роутере есть разъем для подключения внешней антенны, то к концу кабеля припаивается штекер и вставляется в разъем.

Если его нет, то для подключения нужно вскрыть модем и припаять кабель к плате. Чем короче провод, тем лучше. Мощность роутера небольшая, и потери в кабеле имеют иногда решающее значение.

Внимание! Эту работу могут выполнить только опытные специалисты. Вскрытие прибора приведет к потере гарантии.

Подключение к ноутбуку

В ноутбуках WiFi платы встроенные для мобильности и уменьшения габаритов. Поэтому внешней антенны нет, а внутренняя – маломощная. Чтобы подключиться к ней, необходимо разбирать ноутбук и точно знать, где она расположена. Но существует альтернативный вариант с использованием USB WiFi-адаптера с антенной. Разделав ее, можно найти центральную жилу и экран. К ним соответственно припаивается коаксиальный кабель. Идеальным вариантом будет установка прямо на адаптер с целью уменьшения потерь в кабеле.

Улучшение приёма 3g

Современный мобильный интернет использует стандарт 3g с частотой сигнала 2100 мГц и длиной волны 143 мм. Следовательно, размеры будут следующие:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 37.1 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 35.5 мм;
• L3 (длина рамки) – 104 мм;
• L4 (ширина рамки) – 52 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 2.2 мм;
• D (высота стоек) – 17 мм;
• B (ширина экрана) – 148 мм;
• H (длина экрана) – 148 мм;
• диаметр проволоки – 2.5 мм;
• количество проволоки – 305.4 мм.

Конструктивно антенна 3g не отличается от конструкции для WiFi.

Подключение к модему 3g

Эффективнее всего подключить кабель внутри роутера, но для этого нужно быть специалистом в области ремонта аппаратуры мобильной связи. Для всех остальных можно предложить другой способ.

Соединение беспроводным способом

Для этого отрезается два куска медной или латунной фольги, шириной 45 и 27 мм и длиной достаточной, чтобы обернуть модем и спаять края. С широким отрезком так и поступаем, припаиваем к нему центральную жилу кабеля и одеваем на модем. Вместо широкого куска фольги можно зачистить 15-20 см провода и плотно обмотать модем. Узкий кусок сгибается полукругом и припаивается к оплетке кабеля. Опытным путем подбирается взаимное положение для лучшего приема.

Дополнительная информация. Если антенну подключить прямо к модему, без кабеля, а сам модем подключить с помощью USB-удлинителя, то можно избежать потерь в кабеле.

Подключение к смартфону или планшету

Необходимо зачистить кусок кабеля и центральной жилой обмотать 10-15 витков вокруг телефона. Можно также взять кусочек латунной или медной фольги, припаять к нему центральную жилу кабеля и вставить между задней крышкой и чехлом.

Улучшение приёма 4g

Мобильный интернет стандарта 4g использует частоту 2600 мГц с длиной волны 115 мм. Следовательно, размеры будут такими:

• L1 (внешняя сторона квадрата) – 28.9 мм;
• L2 (внутренняя сторона квадрата) – 27.6 мм;
• L3 (длина рамки) – 81 мм;
• L4 (ширина рамки) – 40.5 мм;
• L5 (зазор для подключения) – 1.7 мм;
• D (высота стоек) – 13.2 мм;
• B (ширина экрана) – 115 мм;
• H (длина экрана) – 115 мм;
• диаметр проволоки – 2 мм;
• количество проволоки – 237.9 мм.

Антенна для сотового телефона

Мобильная связь работает в двух диапазонах. Какой именно вам нужен, можно узнать на сайте своего оператора.

Сравнительные характеристики

“Двойной” Bi-Quad (двойной биквадрат)

Двойной биквадрат – это тоже антенна Харченко. Своими руками она делается аналогично обычному биквадрату. От обычного биквадрата она отличается тем, что в вершинах квадратов вместо углов расположены дополнительные квадраты. Размеры этих квадратов точно такие же, как и основные. Поэтому дополнительный расчет не нужен, можно взять расчет для обычного биквадрата. Расчет для антенны Харченко можно найти в этой статье или воспользоваться для расчёта программой онлайн-калькулятора. Провода в месте пересечения изолируются друг от друга.

Двойной биквадрат можно продолжить по той же схеме. Те, кто хотят его изготовить, легко посчитают длину провода. Это даёт дополнительное усиление.

С помощью небольших самодельных направленных антенн можно принимать сигнал на расстоянии до 2 километров. Эти самоделки – хорошая замена дорогим решениям.

Видео

Направленная антенна «двойной квадрат» впервые была описана в литературе в 1948 г. и с тех пор продолжает привлекать к себе внимание со стороны радиолюбителей.

Антенна «двойной квадрат» (рис. 2-56), имеющая оптимальные размеры, обеспечивает коэффициент усиления по отношению к обычному вибратору 8 дб , что соответствует усилению, даваемому трехэлементной антенной «волновой канал». С практической точки зрения антенна «двойной квадрат» даже превосходит трехэлементную антенну «волновой канал», так как имеет большую направленность в вертикальной плоскости и пологий угол вертикального излучения, что особенно важно при установлении дальних связей. Антенна «двойной квадрат» обычно изготовляется из тонкого медного провода или, лучше, из антенного канатика и не требует дорогостоящих металлических трубчатых конструкций. Несколько сложнее изготовление несущей конструкции антенны.

На рис. 2-56 изображена схема антенны «двойной квадрат» в двух видах, в которых она обычно выполняется. Основным элементом является вибратор в виде проволочного квадрата с длиной стороны λ/4 и общей длиной 1λ. На расстоянии А от 0,1λ до 0,2λ помещается второй такой же квадрат, снабженный дополнительным четвертьволновым шлейфом, благодаря которому этот элемент антенны действует как рефлектор. Элементы антенны располагаются или вертикально (рис. 2-56, а ), или же на одной из сторон квадрата (рис. 2-56, б ). Не изменяя конструкции антенны, перенося точку питания, можно добиваться вертикальной или горизонтальной поляризации поля. Обе антенны (рис. 2-56) имеют горизонтальную поляризацию поля.

Антенна «двойной квадрат» излучает в одном направлении, т. е. обратное излучение сильно ослаблено. Направление основного излучения перпендикулярно плоскости антенны и направлено в сторону от рефлектора к вибратору. Максимальное усиление антенны, как указывают многие авторы, при расположении рефлектора на расстоянии 0,2λ от вибратора лежит в пределах от 10 до 11 дб (измерения, проведенные радиолюбителем G 4ZU , при указанных размерах дали величину коэффициента усиления, равную 8 дб ).

Входное сопротивление собственно вибратора лежит в пределах от 110 до 120 ом . При подключении пассивных элементов (рефлекторов или директоров) входное сопротивление в зависимости от расстояния до пассивного элемента уменьшается до 45-75 ом . Таблица 2-12 содержит значения входных сопротивлений и коэффициентов усиления различных видов антенн «двойной квадрат». Приведенные данные получены радиолюбителем W 5DQV.

Получаемые входные сопротивления антенны позволяют использовать для ее питания обычный коаксиальный кабель, что, как правило, и делается. Следует помнить, что при отсутствии симметрирующего устройства диаграмма направленности антенны несколько косит. На этот недостаток, однако, не обращают внимания, так как величина коэффициента усиления от этого не меняется, а только несколько ухудшается диаграмма направленности. Для того чтобы понять, как действует антенна «двойной квадрат», необходимо рассмотреть распределение тока по длине вибратора. На рис. 2-57 показано четыре примера распределения тока по длине элемента антенны «двойной квадрат»; направление тока обозначено стрелками. В точках питания А действуют те же соотношения, что и в случае полуволнового вибратора; вибратор питается в пучности тока, и обе половины его возбуждаются синфазно (стрелки, указывающие направление тока, имеют одинаковое направление). Во внешних точках В и D расположены узлы тока, и в них происходит изменение направления тока (см. указатели тока). При рассмотрении квадрата, изображенного на рис. 2-57, а и б , видно, что стороны А и С возбуждаются синфазно, а стороны В и D - в противофазе. Таким образом, поляризация электрического поля в направлении перпендикуляра к плоскости антенны горизонтальная, так как горизонтальные стороны квадрата возбуждаются синфазно. На рис. 2-57, б питание производится со стороны вертикального элемента квадрата и обе вертикальные стороны квадрата возбуждаются синфазно, а горизонтальные стороны - в противофазе; следовательно, в данном случае поляризация поля вертикальная. При питании антенны «двойной квадрат» в отношении поляризации поля справедливо следующее правило: если питание антенны производится со стороны горизонтального элемента, то поляризация поля горизонтальная, если питание антенны производится со стороны вертикального элемента, то поляризация поля вертикальная.

Рассуждения о поляризации поля становятся несколько менее наглядными при рассмотрении квадрата, стоящего на одной из своих вершин (рис. 2-57, в и г). Если обозначить направления токов, как показано на рис. 2-58, то становится ясным, что и в этом случае поляризация поля квадрата, стоящего на одной из его вершин, определяется вполне однозначно. Из рис. 2-58 видно, что поля от горизонтальных составляющих тока от всех четырех сторон складываются в фазе, а от вертикальных составляющих находятся в противофазе. Отсюда следует, что поле излучения квадрата в этом случае имеет горизонтальную поляризацию. При питании в точках В или D поляризация поля вертикальная. В середине стороны квадрата, находящейся против точки питания, имеется узел напряжения, и поэтому эта точка может быть заземлена. На рис. 2-59 показано несколько вариантов питания квадрата с заземлением узла напряжения в случае горизонтальной и вертикальной поляризации. С теоретической точки зрения совершенно безразлично, в какой точке подключать линию питания - к точке А или С в случае горизонтальной поляризации или к точке В или D в случае вертикальной поляризации. Место подключения линии питания на практике определяется из конструктивных соображений. В диапазоне УКВ обычно используют полностью металлические конструкции, для чего точки A и С заземляют (рис. 2-60, а и б ).

Излучатель антенны «двойной квадрат» можно рассматривать как параллельное включение двух полуволновых вибраторов, расположенных на расстоянии λ/4. Отсюда следует, что «двойной квадрат» имеет ярко выраженную направленность в вертикальной плоскости (пологий вертикальный угол излучения).

На практике стремятся так выбрать общую Длину питаемого элемента антенны, чтобы он без дополнительных корректировок был бы настроен на рабочую частоту. В первых публикациях конструкции антенны «двойной квадрат» общая длина проводников питаемого элемента составляла 0,97λ, т. е. учитывался коэффициент укорочения. В последнее время ряд авторов указывает, что резонанс антенны наступает при общей длине излучателя 1,00λ - 1,02λ. Этот факт объясняется тем, что в случае излучателя в виде квадрата не проявляется укорачивающее действие емкостного краевого эффекта, который имеет место на открытых концах прямого вибратора. Для вычисления резонансной длины излучателя антенны «двойной квадрат» в коротковолновом диапазоне справедлива следующая приближенная формула: $$l[м]=\frac{302}{f[Мгц]}.$$

Для дополнительных корректировок длины излучателя можно воспользоваться следующим приемом: общая длина проводника выбирается несколько меньше требуемой и по обе стороны от точек питания включаются изоляторы, которые перекрываются короткозамкнутыми шлейфами, как показано на рис. 2-61, а . Уменьшая или удлиняя шлейфы, добиваются точной настройки излучателя. На рис. 2-60, б изображен этот же способ настройки излучателя, но использующий только один изолятор и один шлейф. Сказанное выше, разумеется, справедливо и по отношению к квадрату, расположенному на одной из своих вершин.

На расстоянии 0,2λ, располагается рефлектор. Это расстояние выбрано в результате практических экспериментов; отклонение от него в обе стороны приводит к уменьшению коэффициента усиления антенны и изменению входного сопротивления. Настройка рефлектора может производиться или по максимальному излучению в прямом направлении, или по минимальному излучению в обратном направлении. Следует отметить, что эти настройки не совпадают. Обычно радиолюбители настраивают рефлектор на наибольший коэффициент усиления в прямом направлении. По сравнению с настройкой на максимальный коэффициент усиления в прямом направлении настройка на максимальное обратное ослабление значительно более критична и более резко выражена, поэтому ее следует проводить очень осмотрительно. При некотором уменьшении коэффициента усиления может быть получено обратное ослабление порядка 30 дб . В качестве элемента настройки почти всегда используется двухпроводная линия с подвижным короткозамыкающим мостиком (рис. 2-56) Часто длина рефлектора выбирается равной длине излучателя; в этом случае линию выбирают такой длины, чтобы пассивный элемент работал в качестве рефлектора, а с помощью короткозамыкающей перемычки проводят точную настройку. Однако с электрической точки зрения лучше, если рефлектор имеет размеры, несколько превосходящие размеры излучателя; при этом регулировочная линия может быть выбрана очень короткой или может совсем отсутствовать, если размеры рефлектора выбраны такими, что он представляет собой замкнутый квадрат, настроенный на работу в качестве рефлектора. Для того чтобы определить оптимальные размеры рефлектора, в каждом отдельном случае требуется провести много экспериментов, поэтому при описании конструкций антенн «двойной квадрат» будут даваться уже проверенные экспериментально размеры их элементов, не требующие дополнительных корректировок.

В диапазоне коротких волн почти все антенны «двойной квадрат» состоят из двух элементов - излучателя (вибратора) и рефлектора. Антенны этого типа, использующие, кроме рефлектора, еще и директор, не получили распространения, так как незначительное увеличение коэффициента усиления антенны не идет ни в какое сравнение с усложнением конструкции и увеличением расхода материалов, необходимых для построения трехэлементной антенны.

Ширина полосы пропускания антенн «двойной квадрат» больше, чем у антенн «волновой канал», и перекрывает целиком любительские диапазоны 10, 15 и 20 м при условии, что антенна настроена на середину диапазона. Диаграмма направленности этой антенны, с точки зрения радиолюбителей, также обладает некоторыми преимуществами по сравнению с диаграммой направленности антенны «волновой канал». В горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет относительно широкий основной лепесток, излучение в стороны сильно ослаблено, а в обратном направлении имеются два небольших боковых лепестка, величина которых определяется качеством настройки рефлектора. Кроме этого, антенны «двойной квадрат» имеют узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости, что определяет преимущество этого типа антенны по сравнению с другими антенными системами. Антенну «двойной квадрат» также желательно подвешивать как можно выше над поверхностью земли, хотя влияние земли в этом случае сказывается меньше, чем в случае антенны другого типа. Желательно, чтобы точка питания была по крайней мере на высоте λ/2 от поверхности земли при общей высоте конструкции 1λ, при этом влияние земли практически не ухудшает диаграммы направленности.

Несущая конструкция антенны может быть выполнена в самых разнообразных вариантах. Однодиапазонная антенна «двойной квадрат» для диапазонов 10 и 15 м может иметь деревянную несущую конструкцию из планок и брусков, усиленных железными полосами. Антенна для диапазона 20 м обычно имеет несущую конструкцию, выполненную для уменьшения веса и улучшения ее механической прочности из бамбуковых трубок. Различные варианты выполнения несущих конструкций будут описаны в разделе, посвященном многодиапазонным антеннам «двойной квадрат».

На рис. 2-62 изображена простая конструкция «двойного квадрата», стоящего на одной из своих вершин. Такая же конструкция может быть использована и для антенны, расположенной на одной из своих сторон. Для увеличения механической прочности антенны используются растяжки из синтетических материалов. Если несущая конструкция изготовляется из бамбуковых или синтетических трубок, то антенный провод может укрепляться на них без изоляторов В таблице 2-13 приведены размеры «двойного квадрата».

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора некритично и может изменяться от 5 до 15 см . В графе «Длина стороны настроенного рефлектора» приведены размеры рефлектора, не требующего дополнительной настройки, т. е. в этом случае рефлектор представляет собой замкнутый квадрат. Диаметр медного одно- или многожильного проводника не имеет в данном случае никакого значения с точки зрения влияния на электрические характеристики антенны; из механических соображений он выбирается равным 1,5 мм .

Первые конструкции «двойного квадрата» имели элементы, выполненные в виде шлейфовых проводников. При этом входное сопротивление увеличивалось по сравнению с однопроводным элементом в 4 раза, незначительно увеличиваются коэффициент усиления и полоса пропускания антенны. Радиолюбителем W 8RLT был описан такой «двойной квадрат» для диапазона 10 м (рис. 2-63). Общая длина проводника, расположенного в виде двух витков, равна 2λ, так что длина стороны равна λ/4. Питание может осуществляться в режиме бегущей волны по линии, имеющей волновое сопротивление 280 ом (УКВ кабель). Однако W 8RLT предлагает питать антенну по настроенной линии с волновым сопротивлением от 300 до 600 ом .Для рефлектора не имеет существенного значения, изготовлен ли он в виде простого квадрата или же в виде шлейфового квадрата, так как отражающее действие его при этом не изменяется. Поэтому более поздние конструкции используют шлейфовый излучатель и обычный рефлектор. В таблице 2-14 приведены все размеры антенны «двойной квадрат», изображенной на рис. 2-62.

Расстояние между проводниками линии настройки рефлектора может быть взято от 10 до 15 см .

При этом следует отметить, что размеры, приведенные W 8RLT, в свете сегодняшних взглядов выбраны несколько короче требуемых, что, очевидно, объясняется питанием антенны по настроенной линии, с помощью которой, как известно, можно в некоторой степени компенсировать неточность, допущенную при выборе размеров излучателя. Поэтому размеры, приведенные в табл. 2-14, следует рассматривать только как приблизительные. Рефлектор конструируется в виде простого квадрата, а питание осуществляется с помощью согласованной линии с волновым сопротивлением, равным 300 ом .

Отличные результаты, получаемые при работе с антенной «двойной квадрат», естественно, привели бы к созданию целого ряда конструкций, которые в большей или меньшей мере являются развитием принципов, заложенных в основе действия «двойного квадрата».