Самодельная Wi-Fi антенна своими руками: направленная и всенаправленная

Здравствуй, дорогой читатель! Сегодня расскажу вам, как я сделал мощную WiFi антенну своими руками. Руки у меня, конечно, золотые, только растут не из того места, но и это мне не помешало. В общем, не будем тянуть и начнем. Если что – задавайте свои вопросы в комментариях, ну а мы приступаем.

Что нужно знать обязательно?

Для начала давайте разберемся в так называемом коэффициенте усиления антенны. Не переживайте! Я не буду использовать заумные фразы или оперировать какими-то сложными терминами, но с этим нужно разобраться. Данная величина измеряется в изотропных децибелах и обозначается как «дБи» или «dBi». Словосочетание можно не запоминать, но вот буковки стоит запомнить. На домашних роутерах обычно стоят маломощные антеннки в 2-4 dBi. Но, как показывает практика, в загородных домах или больших офисных помещениях – этого показателя не хватает.

Сразу поправлю один момент, который часто путают: «усиление» не делает Wi-Fi «сильнее во все стороны». Антенна не добавляет мощности из воздуха, она просто перераспределяет ее. В одном направлении сигнал становится лучше, но в других может стать хуже. Поэтому высокая dBi почти всегда означает более узкий «луч» и более требовательную настройку по направлению.

Простой пример. Если у вас роутер стоит в центре квартиры, «дальнобойная» антенна может неожиданно сделать хуже соседнюю комнату – потому что максимум энергии уйдет вперед, а не вокруг. А вот если нужно «пробить» один коридор или одну стену в нужную сторону – там как раз и появляется ощутимая польза.

Поэтому мы сегодня будем делать самодельную антенну примерно на 8-12 dBi (в удачном случае может получиться и больше). Больше и мощнее «в лоб» для квартиры обычно не нужно. Все дело в том, что с ростом усиления диаграмма направленности сужается: в нужном направлении связь становится стабильнее, но покрытие вокруг точки может стать менее равномерным. Взгляните на картинку выше. То есть ловить такой сигнал можно, но если промахнуться по направлению, эффект будет слабым, а иногда даже отрицательным.

Читаем более подробно про коэффициент усиления.

Такие антенны еще называют направленными. Их можно конструировать, если нужно объединить, например, два загородных дома в одну сеть путем моста. При этом разговоры про «до 10 км» возможны только при прямой видимости и нормальной установке на высоте, а не «через лес и два холма». Про это ниже отдельно расскажу, чтобы вы не тратили время и нервы.

Теперь давайте разберемся с частотой. Современные роутеры имеют два диапазона: 2.4 ГГц и 5 ГГц – это частоты передачи данных. Понятно дело, что последний диапазон часто дает более высокую скорость, но и у него есть минус: через стены и перекрытия он обычно проходит хуже. Тут не магия – просто на более высокой частоте потери на препятствиях и в воздухе чуть выше, а еще «забивается» он быстрее, если между вами бетон, арматура и зеркала.

Важно: размеры в этой статье рассчитаны под 2.4 ГГц. Для 5 ГГц их нужно уменьшать примерно в два раза, а точность изготовления должна быть выше. Плюс на 5 ГГц заметно сильнее влияют потери в кабеле, поэтому длинный провод до антенны может «съесть» половину выгоды.

После долгих раздумий самым лучшим вариантом именно для домашнего использования выбор пал на квадратную антенну. По сути это простая biquad-антенна: ее реально собрать из куска меди и она часто дает ощутимую прибавку по стабильности. Но уточню: это не «всенаправленная» антенна в классическом смысле. У нее довольно широкий луч, поэтому дома ее можно использовать почти как универсальную, но максимум сигнала все равно будет в выбранную сторону (примерно туда, куда вы «смотрите» отражателем).

Во второй главе я расскажу, как сделать Wi-Fi антенну «пушку» для роутера своими руками. Она будет усиливать сигнал заметнее, но уже в более узком направлении. В конце добавлю советы по настройке и проверке результата – чтобы не получилось «собрал, а разницы не вижу».

Предупреждение по закону и здравому смыслу. Сильная антенна повышает EIRP (итоговую излучаемую мощность). В большинстве стран есть ограничения по мощности в диапазонах Wi-Fi. Поэтому я не советую «крутить мощность на максимум» в настройках и ставить антенну «на 20 dBi» просто потому что можно – можно получить помехи соседям и проблемы себе. Делайте аккуратно и проверяйте результат по месту.

Инструкция для усиления вай-фай дома

Перед сборкой пару слов про материалы. Лучше использовать медный провод 2-3 мм (он и гнется нормально, и форму держит). Коаксиальный кабель берите 50 Ом, а не телевизионный 75 Ом – так меньше потерь и меньше сюрпризов. И еще момент: на 2.4 ГГц даже 2-3 метра дешевого тонкого кабеля могут сильно «съесть» усиление, поэтому по возможности делайте провод короче и не прячьте его в «косы».

1. Нам нужно сделать крепление, на котором будет восседать наша антеннка. У меня осталась старая упаковка от CD-дисков. Возьмите и отрежьте примерно чуть выше середины сердцевину. После этого нужно круглым надфилем сделать маленькие ямки. Таким образом, чтобы получилось 4 выемки в виде ровного креста.

2. Теперь нужно взять кусок медного провода с диаметром от 2-4 мм и сделать из него резонатор. Он как раз и будет выступать основным рассеивателем радиоволн. Теперь с помощью плоскогубцев нужно ровно сделать 2 квадрата с длиной ребра в 29-31 мм. Самое главное – посмотрите, чтобы между углами соприкосновения квадратов было свободное место.

Почему именно 29-31 мм? Это около четверти длины волны для 2.4 ГГц. Если хочется «по науке», можно считать так: длина волны примерно 12.5 см, четверть – около 31 мм, отсюда и размеры. Поэтому не ленитесь: лишние 2-3 мм иногда решают, будет прибавка или нет.

3. Итак, теперь нам понадобится коаксиальный кабель. Сердцевину мы припаиваем к одному углу, а оплетку припаиваем к другому концу.

4. Промазываем клеем дно коробочки и приклеиваем туда диск. Он будет служить как отражатель пучка радиоволны. Можно, конечно, приклеить фольгу, но диск более эстетично выглядит. Теперь аккуратно проталкиваем провод в отверстие и также приклеиваем квадраты к полукруглым пазам, которые мы сделали ранее.

Тут важный нюанс: расстояние от «квадратов» до отражателя тоже влияет на результат. В классических схемах часто делают зазор около 15 мм для 2.4 ГГц. Поэтому если у вас коробочка слишком глубокая или, наоборот, очень тонкая – попробуйте подложить шайбу или кусочек пластика, чтобы попасть в этот зазор.

5. Сверху также заливаем клеем для надежности конструкции.

6. Заклеиваем и заднюю часть, чтобы провод не вырвало. Можно приклеить один провод, все заливать клеем – не нужно.

7. Теперь надо просто подключить разъем коаксиального кабеля к SMA порту, к которому как раз и прикручиваются антенны. Там все просто: центральную жилу припаиваем к центру, а оплетку – к внешней части.

И вот тут ловушка для новичков: на роутерах часто встречается не «чистый» SMA, а RP-SMA (обратный). Снаружи они выглядят похоже, но внутри отличается центральный контакт. Если перепутать, вы либо не прикрутите разъем, либо получите плохой контакт и «антенна не работает». Перед пайкой просто сравните ваш разъем с тем, что было на штатной антенне.

8. Для тех, кто любит паять, можно вскрыть маршрутизатор и напрямую припаять нашу антенну к плате. Но нужно понимать, что это достаточно небезопасно для роутера, и если вы в этом не разбираетесь – то лезть не стоит. Плюс можно повредить саму плату при отсутствии нужного паяльника.

Я бы добавил: даже если вы умеете паять, можно легко испортить согласование (50 Ом) и получить перегрев передатчика, падение скорости или «плавающую» связь. А еще вы теряете гарантию и рискуете сорвать дорожки. Если роутер без съемных антенн, чаще проще поставить репитер/mesh или вынести точку доступа ближе к нужной зоне, чем лезть внутрь с паяльником.

9. В конце у вас должно получиться что-то вроде такого, как у меня «самоделкина». Выглядит не очень, но пробивает стены при частоте 2.4 ГГц – на ура! Для большого загородного дома вполне сойдет. При правильной установке будет отлично ловить даже на улице.

Как правильно поставить? Самый простой способ – включить на телефоне замер уровня сигнала Wi-Fi, встать в проблемной точке и медленно поворачивать антенну. Смотрите не на «палочки», а на цифры в dBm: например, было -75 dBm, стало -62 dBm – вот это уже нормальная разница. После этого зафиксируйте положение и не забудьте проверить скорость (пинг и реальную загрузку), потому что иногда уровень растет, а помехи мешают.

Направленная антенна на большое расстояние

Сразу скажу: эта антенна более мощная, но, как я говорил, из-за усиления пучок становится более направленным и узким. Поэтому ее стоит использовать для соединения между собой нескольких сетей по воздуху (точка-точка). Как повторитель она тоже может работать, но только если вы четко понимаете, откуда берете сигнал и куда его отправляете. «Вайфай пушка» теоретически может «бить» далеко, но дальность всегда упирается в прямую видимость, высоту установки, качество кабеля и помехи вокруг.

Чтобы не было разочарования, держите ориентир: если между домами есть деревья, провода, крыши и особенно «склон», связь может не подняться вообще. А если есть чистая прямая видимость и вы поставили две направленные антенны на высоте – тогда километры становятся реальными. Именно поэтому для мостов чаще берут готовые уличные решения с нормальными креплениями, грозозащитой и герметичным корпусом.

Если вы как раз хотите сделать мост между двумя роутерами без лишней магии, почитайте: что такое WDS и как сделать мост. Там проще понять логику, чем просто «крутить антенны на глаз».

Делается она достаточно просто и все материалы можно купить в любом радиомагазине. Все же по использованию это наружная (внешняя) конструкция для отправки сигнала на большое расстояние. Но вы сами решаете, как ее использовать. Для постройки моста нужно сделать вторую, которая будет также выступать как приемник.

Вот схема, по которой мы будем делать нашу антенну. Сразу скажу, что нужно делать максимально точно, как можете, по чертежу. Если будут сильные отклонения от размеров и расстояний между пластинами – то связь будет хуже. Также еще один момент – все размеры предназначены для раздачи 2.4 ГГц волны.

1. Из листа меди нарезаем ровные круги, а в центре просверливаем дырку для шпильки. Также нам понадобятся гайки по размеру шпильки.

2. Точно линейкой начните прикручивать диски. Постарайтесь сделать максимально приближенно к схеме. Начните прикручивать с маленьких дисков. На последних двух надо будет сделать дырочки как на картинке ниже.

3. Теперь нам понадобится любая старая антенна из-под роутера. Можете использовать и рабочую. Снимаем с нее верхний колпачок и отрезаем основную часть. Также снимаем резиновую часть, под которой будет металлический купол. Его аккуратно обрезаем, а под ним вы увидите проводок, который нам и нужен.

4. Помните те дырочки, которые мы делали? – вот проводок нужно вставить в них под прямым углом и припаять к пластинам, как на картинке снизу.

5. Далее антенну можно прикрутить к роутеру. Но если вы будете использовать пушку как мост, то в этом случае ее нужно устанавливать на крышу или на улицу. Тогда можно вместо этой антенны припаять коаксиальный кабель. И для этого случая нам понадобится вторая пара дырок, о которых мы почему-то забыли.

6. Мне пришлось немного расширить дырку, просверлив более толстым сверлом. Далее я просто вставил ее в отверстие, но припаял не к первому диску, а ко второму, в котором тоже должна быть вторая дырочка. Теперь провод надо будет чем-то закрепить, можно примотать изолентой или еще чем-то. Тут у вас есть пространство для размышления.

7. Ставим ее на крышу. Если таким образом будете ловить вторую сеть из другого дома, чтобы брать оттуда интернет и сетевые ресурсы, то антенну надо будет четко повернуть ровно в сторону, где будет стоять аналогичная антенна. А мост можно сделать за счет двух роутеров.

Как показала практика, такая конструкция действительно может дать большую дальность по прямой видимости. Но «до 10 километров» – это не обещание, а потолок для идеальных условий: ровный рельеф, минимум помех, две одинаковые антенны, короткий и качественный кабель, правильная высота и точная наводка. В реальной жизни чаще всего дальность меньше, и это нормально – просто так работает радио.

Совет для настройки моста: наводите антенны не «по глазам», а по показателю RSSI/уровня сигнала в настройках устройства (или по приложению на телефоне), а потом фиксируйте крепление. После наведения обязательно проверьте пинг и стабильность – иногда «полпалочки больше» дает хуже из-за помех на канале.

И да, про грозы и молнии вы правильно подумали. Уличную антенну лучше ставить с заземлением мачты, а по кабелю (особенно если тянете Ethernet к уличному оборудованию) использовать грозозащиту. Это дешевле, чем менять роутер после первой нормальной грозы. Если хотите готовое решение «поставил и забыл», можно присмотреться к уличным роутерам/модемам с внешней антенной: GSM Wi-Fi роутер с внешней антенной.

Чисто теоретически к такому аппарату дальнего действия можно «присобачить» что угодно, но я бы не советовал мешать разные задачи. Для ТВ, сотовой связи и других частот нужны совсем другие размеры и другая конструкция – эта штука рассчитана именно на Wi-Fi 2.4 ГГц. Для телефона в плане сотовой связи она не подойдет: там другие диапазоны, и «усиление не того» может только добавить проблем.

FAQ

Я собрал, а разницы нет. Что проверять первым?
Сначала убедитесь, что кабель и разъемы живые: плохая пайка оплетки или «сопля» на центральной жиле убивает весь эффект. Потом проверьте направление – поверните антенну влево-вправо на небольшие углы и смотрите уровень сигнала в dBm. И еще важное: иногда Wi-Fi «упирается» не в уровень, а в помехи на канале. Тогда поможет смена канала и ширины канала в настройках роутера.

Если нужна скорость, а не «дальнобойность», посмотрите: как увеличить скорость Wi-Fi.

Можно ли сделать такую же антенну на 5 ГГц?
Можно, но это уже уровень «делаю аккуратно и по линейке». Размеры надо уменьшать примерно в два раза, а мелкие ошибки будут заметнее. Плюс на 5 ГГц сильнее потери в кабеле, поэтому длинный провод до антенны часто «съедает» выгоду. На практике для 5 ГГц проще взять готовую панельную антенну или готовое уличное устройство.

Почему сигнал стал лучше, а скорость почти не выросла?
Потому что скорость зависит не только от «силы», но и от качества канала: помехи от соседей, перегруженный эфир, ошибки передачи. В таком случае полезнее не антенна, а правильное размещение роутера, переход на 5 ГГц (если есть возможность) или установка дополнительной точки доступа ближе к месту работы. Если хотите «без паяльника» – иногда самый лучший апгрейд это второй роутер в режиме точки доступа или репитера.

Если надо подсказки по настройке роутера под себя – вот удобная отправная точка: настройка роутера для новичков.

Какой кабель лучше использовать?
Для Wi-Fi почти всегда используют 50 Ом. Чем толще и качественнее кабель – тем меньше потери, но тем сложнее его аккуратно уложить. Для домашней самоделки я бы делал так: короткий кабель, нормальные разъемы, минимум переходников. И не забывайте, что вода и сырость на улице быстро убивают дешевые разъемы, поэтому уличные места соединений лучше герметизировать.

Видео

YouTube