Wi-Fi антенна: полный обзор всех видов и особенностей

Для выхода в сеть со стационарного компьютера, в котором, как правило, отсутствует встроенный Wi-Fi-адаптер, понадобится адаптер для соединения компьютера с Вай-Фай антенной (роутером). Основным критерием работы устройства является сила беспроводного сигнала. Для его усиления и расширения возможностей роутера применяют промышленные устройства дальнего действия и самостоятельно изготовленные Вай-Фай антенны. По отзывам умельцев, такая антенна для роутера не уступает по своим техническим характеристикам покупным приспособлениям.

Тут важно не запутаться в терминах. В обычной квартире или доме «источник Wi-Fi» – это ваш роутер (или точка доступа), а «приемник» – Wi-Fi адаптер в ПК, ноутбуке, телевизоре и т.д. Антенны есть и там, и там: они просто помогают «докричаться» друг до друга через воздух. Поэтому иногда проще (и дешевле) не паять антенну, а взять нормальный Wi-Fi адаптер с внешними антеннами или с выносной подставкой – он банально лучше ловит сигнал в сложных местах.

Самое частое улучшение «без паяльника» – поставить роутер выше и ближе к центру квартиры, убрать его от металла и микроволновки, а также подобрать менее загруженный канал. Если хочется разобраться с каналами и частотами – вот полезный материал: про скорость Wi-Fi и влияние каналов.

Сверхмощные антенны и особенно усилители (усилители мощности) могут создавать помехи соседям и выходить за рамки допустимых норм. Я здесь рассказываю про бытовые и инженерные решения, которые помогают улучшить прием, но не про «жарить эфир».

Как усилить беспроводной сигнал и обеспечить бесперебойную работу сети Интернет с помощью подручных средств, попробуем разобраться в нашей статье.

Для чего нужна антенна, классификация антенн

Принципы беспроводной связи основаны на приеме и передаче радиочастотной энергии. Работу с сетевыми ресурсами по беспроводным каналам обеспечивает сигнал, передаваемый от роутера (точки доступа) на антенну устройства пользователя и обратно. Чем дальше устройство находится от роутера и чем больше на пути стен, мебели и металла, тем заметнее польза антенны с усилением или более удачно выбранного места установки оборудования.

Еще один важный момент – Wi-Fi бывает в разных диапазонах (чаще всего 2,4 ГГц и 5 ГГц). На 2,4 ГГц сигнал обычно «пробивает» стены лучше, но вокруг больше помех (соседские сети, Bluetooth, бытовая техника). На 5 ГГц чаще выше скорость и меньше помех, но дальность и «пробиваемость» через стены обычно хуже. Антенна и ее тип всегда подбираются под частоту: то, что хорошо работает на 2,4 ГГц, может быть бесполезно на 5 ГГц.

По способу установки

По способу установки антенны делятся на два вида:

1. Наружные. Внешняя антенна роутера отличается повышенным коэффициентом усиления при установке в зоне прямой видимости нужного направления. Уличная Wi-Fi антенна может обладать внушительными размерами, поэтому устанавливается за пределами помещения.
2. Внутренние. Внутренняя Wi-Fi антенна характеризуется относительно слабым усилением беспроводного сигнала. Небольшие размеры и дизайн оборудования позволяют установить приспособление внутри помещения.

Если говорить совсем просто: уличные решения обычно дают больший эффект, потому что можно поднять антенну выше, «обойти» стены и поймать более чистый сигнал. Но в квартире часто хватает правильного размещения роутера или Wi-Fi адаптера (например, не под столом в углу, а выше и ближе к открытому пространству).

По направлению сигнала

Для усиления сигнала антенны Wi-Fi учитывается не только удаленность, но и направление источника сигнала. По направлению передаваемого и принимаемого сигналов, антенны подразделяются на:

На картинке – антенна с всенаправленным диапазоном:

• Всенаправленные. Для них характерны равномерное излучение сигнала и небольшой коэффициент усиления. Устанавливается как внутри помещения, так и за его пределами. Оптимальны для применения в условиях города, когда сигнал нужен «во все стороны». Классический пример – штыревая антенна, которая вкручивается в роутер или Wi-Fi адаптер.

Всенаправленная антенна удобна тем, что не требует точной настройки по направлению: поставили и работает. Минус – она не может «сфокусировать» сигнал в одну сторону, поэтому дальность растет не так заметно. Если вам нужно покрыть одну комнату или квартиру – omni часто лучше. Если нужно добить в дальний угол или «пробить» до соседнего дома – обычно смотрят в сторону направленных решений.

А это антенна с направленным диапазоном действия:

• Направленные. «Собирают» сигнал в узкий луч и за счет этого дают более высокий коэффициент усиления. Уровень мощности сигнала больше зависит от того, насколько точно вы направили антенну на нужную точку. Такие антенны часто используют для связи «точка-точка» или чтобы «дотянуть» Wi-Fi до конкретного места.

По поляризации

Качество приема сигнала в пространстве (поляризация) обусловлено не только способом установки антенны, но и ее конструкцией. В зависимости от типа конструкции, волны могут иметь:

• Круговую поляризацию. Актуально, когда устройства могут быть повернуты как угодно (например, переносные точки, дроны, нестабильное положение). Сигнал такой антенны обычно «прощает» повороты, но часто требует более сложной конструкции.

• Вертикальную линейную поляризацию. Самый частый вариант в бытовом Wi-Fi: антенны «палочки» на роутерах обычно рассчитаны именно на это. Если обе стороны стоят одинаково (например, вертикально), прием обычно лучше.

• Горизонтальную линейную поляризацию. Используется реже в быту, но встречается в некоторых направленных антеннах и специализированных решениях. Важно, чтобы поляризация совпадала на обеих сторонах, иначе вы теряете часть сигнала.

Простое правило: если у вас две антенны и они стоят «по-разному» (одна вертикально, другая горизонтально), связь может стать хуже. Начинайте с одинакового положения антенн, а уже потом экспериментируйте.

Виды Wi-Fi антенн – простым языком

Ниже – самые популярные виды антенн, которые реально встречаются в продаже и среди самоделок. Я специально пишу простыми словами: что это такое, где применять и какие минусы бывают на практике.

• Штыревая (dipole/omni, «палочка»). Самая распространенная антенна для роутера и Wi-Fi адаптеров. Плюс – простая, недорогая, работает «во все стороны» и не требует настройки. Минус – усиление обычно небольшое, а значит чудес на дальность ждать не стоит. Хорошо подходит, когда нужно «чуть лучше ловить» по квартире или когда роутер стоит неудачно.

• Панельная (panel, плоская направленная). Это уже направленная антенна: она «смотрит» в одну сторону и усиливает сигнал именно туда. Плюсы – заметно лучше пробивает расстояние в одном направлении, меньше ловит помехи сзади и по бокам. Минусы – надо выбирать направление, а при плохой установке эффект может быть хуже, чем у обычной «палочки». Часто применяют для связи «дом-дом», «дом-гараж», «роутер-дальний угол двора».

• Yagi (волновой канал, «елочка»). Узконаправленная антенна с хорошим усилением, популярна для проектов «точка-точка». Плюсы – хороший прирост дальности при прямой видимости, относительно простая конструкция для самоделки. Минусы – узкий луч (надо точно направлять), в помещении чаще неудобна, а размеры могут быть немаленькими.

• Параболическая решетка/тарелка (grid/dish). Обычно это уличные решения для дальних линков. Плюсы – высокий коэффициент усиления и очень узкий луч, что помогает «дотянуться» далеко при прямой видимости. Минусы – требовательность к точной настройке, ветровая нагрузка, необходимость нормального крепежа и чаще всего качественного кабеля/коннекторов. В квартире такая штука почти всегда избыточна.

• Секторная (sector). Это как «кусок круга»: покрывает не 360 градусов, а, например, 60-120 градусов. Плюс – удобно покрывать двор или площадку, где пользователи находятся в одном секторе. Минус – обычно дороже и чаще относится к полупрофессиональному оборудованию.

• Самодельные волноводы (cantenna из банки, «пушка» и похожие). Работают, но только если размеры соблюдены очень точно под частоту, а соединение сделано аккуратно. Плюсы – интересно, дешево и иногда дает хороший результат. Минусы – нестабильный повторяемый эффект, легко ошибиться с размерами/кабелем/разъемом и получить ухудшение вместо усиления.

Если цель – стабильный интернет дома, то часто выгоднее поставить дополнительную точку доступа, репитер или mesh, чем строить «супер-антенну». Но если вы любите эксперименты или нужно закрыть конкретное направление – антенны действительно помогают.

Популярные покупные Wi-Fi антенны и устройства с антенной

Ниже – несколько популярных вариантов из магазинов. Я специально выбираю те модели, которые часто встречаются, а их характеристики обычно честно указаны производителем. Важно: перед покупкой проверьте разъем на своем роутере/адаптере (SMA и RP-SMA внешне похожи, но не взаимозаменяемы по центральному контакту).

TP-Link TL-ANT2405C (всенаправленная)

• Диапазон: 2,4 ГГц
• Усиление: около 5 dBi
• Тип: всенаправленная (omni, «палочка»)
• Разъем: RP-SMA

Это хороший «базовый апгрейд», когда штатные антенны у роутера слабые или неудобной формы. Такая антенна обычно помогает именно в помещении: чуть лучше ловит через 1-2 стены, а связь становится стабильнее в тех местах, где раньше сигнал «плавал». Большого скачка дальности она не обещает, потому что это все еще всенаправленный тип. Удобна тем, что не надо ничего настраивать – просто вкрутить и поставить антенну вертикально. Минус – если ваш роутер использует несколько антенн (MIMO), менять стоит комплектом или хотя бы понимать, какая антенна за что отвечает. И обязательно проверьте тип разъема, чтобы не купить «почти такую же», но несовместимую.

TP-Link TL-ANT2408CL (всенаправленная, усиленная)

• Диапазон: 2,4 ГГц
• Усиление: около 8 dBi
• Тип: всенаправленная (omni)
• Разъем: RP-SMA

Если сравнивать с обычной «палочкой», 8 dBi – это уже заметнее по ощущению, но с оговорками. В реальности такие антенны усиливают сигнал не «магически во все стороны», а делают диаграмму более «приплюснутой» – лучше по горизонтали, но хуже вверх-вниз. Поэтому в одноэтажном помещении часто помогает, а вот между этажами эффект может быть слабее, чем ожидалось. Такая антенна подойдет, когда роутер стоит низко или за мебелью, и хочется «вытащить» сигнал по квартире. При этом она не заменит направленную антенну, если задача – добить до конкретной удаленной точки. Минус – если в доме много соседских сетей, прирост усиления может усилить и помехи, поэтому иногда полезнее сначала выбрать более чистый канал.

TP-Link TL-ANT2414A (направленная панельная)

• Диапазон: 2,4 ГГц
• Усиление: около 14 dBi
• Тип: направленная панельная (panel)
• Примерная ширина луча: порядка 30 градусов

Это уже «взрослый» вариант, когда нужно усилить Wi-Fi в конкретном направлении: например, в сторону двора, гаража или соседнего здания. За счет направленности такая антенна меньше ловит лишние помехи сбоку и сзади, поэтому связь может стать не только сильнее, но и стабильнее. Главный плюс – вы концентрируете сигнал туда, куда нужно, а не раздаете его по кругу. Главный минус – потребуется точнее выбрать направление и высоту установки, иначе эффект будет слабым. Еще важно помнить про второй конец связи: если вы усилили сигнал со стороны роутера, но на приемнике слабая антенна, то «обратный канал» может стать узким местом. В задачах «точка-точка» часто ставят направленные решения с обеих сторон.

Ubiquiti AirMax Omni AMO-2G10 (всенаправленная уличная)

• Диапазон: 2,4 ГГц (уличный диапазон)
• Усиление: около 10 dBi
• Тип: уличная всенаправленная
• Назначение: наружная установка, работа с уличными точками доступа

Это вариант для улицы, когда нужна «круговая» раздача по территории: двор, база, парковка, стройплощадка. Плюс – антенна рассчитана на наружные условия, крепеж и нормальную работу под дождем и ветром (при правильной установке). Всенаправленность удобна тем, что устройства могут находиться вокруг, а не в одном направлении. Усиление выше, чем у большинства домашних антенн, поэтому при грамотной точке установки покрытие может стать заметно шире. Минус – это уже ближе к полупрофессиональному сегменту: обычно нужна соответствующая точка доступа и нормальные кабели/коннекторы. Также важно не пытаться «подключить ее куда попало»: у уличных решений свои разъемы и требования к монтажу.

MikroTik SXT Lite2 (антенна + точка доступа в одном корпусе)

• Диапазон: 2,4 ГГц
• Усиление встроенной антенны: около 10 dBi
• Тип: направленная панель, широкий луч (порядка 60 градусов)
• Подключение: Ethernet, питание обычно по PoE

Формально это не «просто антенна», а готовое устройство, где антенна и радиомодуль уже согласованы и настроены друг под друга. Такой подход часто надежнее, чем длинные кабели от отдельной антенны к роутеру: потери меньше, а стабильность выше. Это удобный вариант, когда нужно вынести Wi-Fi наружу или сделать мост до другого здания, не играясь с разъемами и пайкой. Плюс – обычно есть гибкие режимы работы (точка доступа, мост, клиент), и все это в одном корпусе. Минус – потребуется настройка сетевых режимов, а не просто «вкрутил антенну и забыл». И еще: для лучшего результата часто нужно такое же устройство на второй стороне (или хотя бы хороший приемник), иначе дальность упрется в слабое звено.

Ubiquiti NanoStation loco M2 (компактный мост/клиент с направленной антенной)

• Диапазон: 2,4 ГГц
• Усиление встроенной антенны: около 8 dBi
• Тип: направленная панель, луч порядка 60 градусов
• Подключение: Ethernet, питание обычно по PoE

Это один из самых популярных вариантов, когда нужно «поймать» Wi-Fi с расстояния или построить связь между точками при прямой видимости. Внутри уже есть согласованная антенна и радиомодуль, поэтому результат обычно предсказуемее, чем у самоделок. Плюс – компактность и удобный монтаж: поставили на стену/мачту, направили, настроили и забыли. Такие устройства любят за то, что они стабильны и хорошо держат линк в реальных условиях. Минус – это не «усилитель для домашнего роутера», а отдельное сетевое устройство, которое требует понимания режимов (мост, точка доступа, клиент). Если вы хотите просто улучшить Wi-Fi в комнате, это будет избыточно. А вот для «дом-баня», «дом-гараж» или «дом-соседний дом» – часто то, что нужно.

Если коротко: «вкручиваемая» антенна – это самый простой апгрейд, а устройства типа SXT/NanoStation – более надежный вариант для улицы и дальних связей, потому что там меньше потерь в кабеле и проще получить стабильный результат.

Как самостоятельно усилить сигнал?

Владея информацией о принципах передачи беспроводного сигнала, антенну для Вай-Фай можно сделать своими руками. Это позволит значительно расширить возможности работы роутера. Существуют следующие способы для усиления работы Wi-Fi.

Перед самоделками совет: сначала убедитесь, что проблема реально в слабом сигнале, а не в перегруженном канале или неправильном месте роутера. В квартире иногда «самодельная антенна» дает меньше эффекта, чем перенос роутера на 1-2 метра или выбор другой частоты.

Усилитель из биквадрата и CD-диска

Образец антенны с биквадратом на картинке:

Инструкция довольно проста:

• Подготовить CD-диск.
• Из медной проволоки (2,5 мм в диаметре) изготовить биквадрат. Для сооружения двойной геометрической фигуры нам понадобится 300 мм медного кабеля. Расстояние между центрами квадратов должно соответствовать 30 мм.

Биквадрат – одна из самых «вменяемых» самоделок, потому что конструкция понятная и хорошо повторяется при точных размерах. CD-диск здесь выступает как отражатель, который помогает направить энергию вперед. Такая антенна чаще всего получается направленной, поэтому ее обязательно нужно ориентировать в сторону роутера или точки доступа. Если вы поставите ее «как попало», прироста не будет, а иногда связь даже ухудшится. Для домашнего эксперимента это отличный вариант, если хочется результата без сложной механики.

Размеры биквадрата смотрите на картинке:

• Концы медной проволоки запаять.
• Готовый биквадрат закрепить на пластиковую пластину (расстояние по вертикали между точками крепления должно быть 16 мм).
• На дно короба приладить CD-диск силиконовым клеем.
• Подключить к маршрутизатору (роутеру) готовую Wi-Fi антенну. Самый надежный и простой способ подключения – разъем SMA.

SMA и RP-SMA – это разные разъемы, хотя выглядят очень похоже. На многих роутерах и Wi-Fi адаптерах стоит именно RP-SMA. Если перепутать, можно получить плохой контакт или вообще не подключиться. Перед покупкой разъема и «хвостика» (pigtail) проверьте маркировку и фото своего устройства.

Для оптимальной работы усилителя важно правильно выбрать направление приема-передачи сигнала и закрепить устройство. Подробно про то, как сделать такую штуку дома – читаем тут.

Читаем – как усилить Wi-Fi сигнал.

Усилитель с использованием жестяных банок

Сооружение подойдет для усиления сигнала в квартире. Поможет устранить препятствия в виде стен и мебели. Что нужно подготовить:

• провод (50 Ом);
• две жестяные банки емкостью 1 л.;
• металлопластиковую трубку;
• соединительный разъем.

Что нужно делать:

• Проделать в днищах банок отверстия (диаметр отверстий должен соответствовать диаметру металлопластиковой трубки).
• Надеть банки на трубку.
• Закольцевать и зафиксировать концы трубы.
• Обе банки припаять к проводу.

Такая конструкция часто описывается как «волновод», но ее главный минус – очень капризные размеры. Банка, длина, расположение провода и даже толщина металла сильно влияют на результат. Если размеры не попали в нужную геометрию под частоту, антенна может работать как экран, а не как усилитель. Поэтому не ждите, что «любая банка» автоматически даст прирост. Зато в качестве эксперимента это интересно: можно увидеть, как направление и экранирование влияют на качество Wi-Fi.

В полости трубки находится металлическая фольга. Она послужит антенным экраном. Поэтому провод следует припаять и к фольге. Места крепления провода надо хорошо зафиксировать и заизолировать.

Сверхдальняя Вай-Фай антенна

Для мощной антенны нам нужно:

• лист фольгированного гетинакса (стеклотекстолита). Учтите, что из него надо сделать два листа 450х350 мм;
• самоклеящиеся виниловые трафареты с монтажной пленкой – для защиты листов гетинакса от травления;
• металлический лист (можно фольгу) – для изготовления стенки отражателя.

Для травления печатной платы используются раствор хлорного железа и емкость, в которой должны умещаться листы гетинакса. Ее лучше сделать самостоятельно. Самодельная емкость – это каркас из четырех реек и пленки в несколько слоев.

Здесь важно понимать один момент: реальные цифры усиления у Wi-Fi антенн обычно измеряются в dBi и чаще всего находятся в пределах примерно 2-3 dBi (простые «палочки») до 20-30 dBi (крупные направленные уличные решения). Если вы видите «десятки-десятки dB» без привязки к dBi и без нормального описания – это почти всегда маркетинг или ошибка. В бытовых условиях главный эффект дает не «космическая цифра усиления», а правильная направленность, высота установки и минимальные потери в кабеле. Плюс не забываем: Wi-Fi – двусторонняя связь, и слабый приемник на второй стороне может свести на нет ваши усилия.

При травлении соблюдайте правила безопасности, а именно:

• работать в защитных перчатках;
• не использовать стеклянные или пластиковые емкости;
• в ходе процесса смешивания не использовать металлические конструкции;
• не работать в небольших и плохо проветриваемых помещениях;
• утилизировать раствор в соответствии с мерами безопасности;
• использовать защитные очки и маску;
• хранить оставшийся раствор в прохладном и недоступном месте.

Перед травлением материал необходимо обработать мелкой наждачкой.

Важно соблюсти такие условия:

• между отражателем и платой должно быть 9 мм.
• при склеивании деталей в пластике рекомендуется оставить отверстия, чтобы в дальнейшем припаять провод.

При аккуратной сборке и точном соблюдении размеров можно получить заметный прирост качества связи (особенно в одном направлении), но итог всегда зависит от условий, частоты и качества подключения кабеля/разъема.

Мощная Wi-Fi антенна-пушка

Образец антенны-пушки – на картинке:

Для изготовления антенны-пушки потребуется подготовить:

• металлический лист – лучше медный (так же подойдет и жесть от банок);
• Wi-Fi адаптер (либо подсоединить к роутеру);
• длинную шпильку и гайки;
• циркуль.

Размеры необходимо соблюдать с точностью до миллиметра. Для этих целей лучше использовать точную металлическую линейку.

Используйте схему-чертеж для изготовления мощной антенны:

Выполняем следующие действия:

Более подробная инструкция о том, как сделать Wi-Fi пушку – читаем тут.

1. На металлическом листе отмечаем центры диаметров окружностей.
2. Просверливаем отмеченные центры (чередуем тонкое и толстое сверла).
3. Доводим отверстия до диаметров, чуть превышающих диаметр шпильки.
4. С помощью циркуля очерчиваем окружности на листе металла.
5. Предварительно вырезаем квадраты, из которых далее аккуратно вырежем круги.
6. Отпиливаем лишнюю длину шпильки (с учетом ширины гайки).
7. Получаем готовый комплект деталей.
8. Собираем конструкцию.
9. В последних двух дисках не забываем просверлить отверстия для последующего подключения кабеля.
10. Разъем с кабелем изготавливаем из старой антенны маршрутизатора (адаптера).
11. Аккуратно удаляем кожух с изоляцией со старой антенны и убираем металлический колпак.
12. После изготовления разъема переходим к лужению дисков (медью).
13. Через отверстие крайнего круга пропускаем кабель, а экранирующую обмотку припаиваем.
14. Среднюю жилу кабеля пропускаем в отверстие второго круга и припаиваем.
15. Устанавливаем на кронштейн (при желании) готовую антенну.
16. К выходу разъема прикручиваем Wi-Fi адаптер.

Изделие готово. Остается выбрать правильное направление для получения сигнала: у такой конструкции выраженная направленность, и это главный «секрет» усиления. Если захотите расширить возможности антенны-пушки, установите ее выше и ближе к линии прямой видимости – высота часто дает больше эффекта, чем лишние сантиметры металла. Но помните, что длинный кабель может «съесть» весь выигрыш, поэтому лучше минимальная длина и нормальное качество. Для реальных больших расстояний чаще используют не отдельную «пушку» на роутере, а уличные устройства, где антенна и радиомодуль уже в одном корпусе. Так надежнее и стабильнее, особенно при ветре, осадках и перепадах температуры.

Дальность у таких самоделок очень сильно зависит от условий. В реальности чаще речь идет про улучшение связи в пределах квартиры/дома или на участке, а «многие километры» возможны только в идеальных условиях прямой видимости и с правильным оборудованием на обеих сторонах.

Рекомендации по установке усилителей

При монтаже оборудования соблюдайте условия видимости источников приема-передачи сигналов. Во внимание принимаются не только здания и сооружения, но и деревья, которые так же глушат сигнал.

Самое важное правило – минимальные потери. Любой кабель и каждый лишний переходник «съедают» сигнал, поэтому длина кабеля должна быть минимальной, а соединения – качественными. Для Wi-Fi антенн обычно используют 50-омный коаксиальный кабель (для коротких соединений – тонкие пигтейлы, для улицы и длинных трасс – более качественные низкопотерные варианты). Кабель от ТВ (75 Ом) иногда применяют «из того, что было», но это компромисс: часть сигнала теряется на несогласовании, и итог может быть хуже ожидаемого.

Если вы выбираете Wi-Fi адаптер для ПК, то не бойтесь PCIe-карт и «свистков» с подставкой: они как раз и рассчитаны на лучший прием. Для примера, как выглядит USB-адаптер с нормальными антеннами и что от него ждать – можно посмотреть здесь: TP-Link Archer T4U.

Допускается менять поляризацию усилителя (в случае помех в эфире). Иногда достаточно повернуть антенну или изменить ее наклон, чтобы уйти от отражений и наводок. Делайте это по шагам: повернули – проверили скорость/стабильность – закрепили. Если вы меняете сразу несколько параметров, легко запутаться и не понять, что реально помогло.

Отзывы умельцев свидетельствуют о том, что самодельные усилители работают не хуже заводских устройств. При этом они не требуют существенных материальных затрат, а процесс их изготовления – простой и доступный. Но я бы добавил важную оговорку: результат самоделки сильно зависит от точности размеров, качества пайки и правильного подключения. Если сделать «на глаз», можно получить не усиление, а потери. Поэтому начинайте с простых решений (размещение, канал, нормальный адаптер), а уже потом переходите к антеннам и экспериментам.

Видео

YouTube