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手工DIY造天线,无线路由器发射距离增一倍

来源:IT堂 堂友 发布时间:2014-09-25 收藏 投稿 字体:【

 所谓的全向天线增益其实有很大的空间局限性,是一种类似“挤压”信号的覆盖方法,但对于垂直距离和水平距离过大的环境(如两个单元楼之间的接力无线覆盖),效果就差了许多。这时,需要对无线信号做定向增益来完成覆盖,将信号集中在某一方向,进行发射。但市面上定向天线价格不菲,而自己做一个典型的菱形定向天线,其实并不困难,效果也非常好。

不适用环境

单套小面积单元楼住宅

适用环境

楼间无线网络接力户外临时布网 远距离复杂地形下的信号盲区定向补充覆盖

所需材料

直径2mm电线0.5米、普通高频线缆一条、废旧光盘一张、支撑杆一个

所需工具

尖嘴钳,直尺,电烙铁等

 

扭制天线

       我们先将2mm的电线尽量拉直,剥去塑料外皮,露出内部的铜芯。

       不过,如果要达到最好的定向增益效果,需要我们计算出电线扭制而成的天线振子的最佳长度,最佳长度需要有波长数据。波长=光速/频率,经过换算,2.4GHz无线电波的波长为12.5cm,而菱形天线要求天线的振子也就是菱形边边长为天线波长的1/4,也就是3.1cm,再考虑到电线自身的直径,那么,我们在扭制菱形天线时,菱形的内径应该是29mm,外径为33mm。

       因此,用直尺量出29mm的铜线,用尖嘴钳等工具,将其拗为90度直角。重复操作,就可以将电线拗为一个双菱形结构。

       如果是制作5GHz路由器的菱形增益天线的话,那天线的菱长只要14mm就够了。

 

菱形边长一定要量好


 

初步扭制完成的双菱天线本体

提示:影响振子长度,还有其他因素

       如果细究起来,影响振子长度还有其他因素。例如,光速在精确计算中不是30万公里/秒,而是29.97万公里/秒,而WiFi信号频率也不是2.4GHz,而是最低的1频道2.412GHz,高的11频道2.462GHz,这样计算出来的振子长度就有差别了。

       同时,不同材质、不同直径的电线,还需要乘上一个缩短系数。但即便算上这些影响,振子的长度误差,也就零点几毫米。不过业余条件下我们无法将误差控制在这一范围,也不需要太过于苛刻的增益效果,所以无需过分苛求。

接入馈线

       先用烙铁将天线连接处焊接起来,同时在双菱形天线的腰线处“吃”上一些焊锡,以备焊接馈线。由于铜线较粗,散热快,不容易保持最佳焊接问题,所以最好使用50W以上功率的烙铁。笔者之前没注意到这点,使用35W烙铁,焊点相当难看。

       随后,将馈线地线接到菱形天线腰部一端,芯线接到另一端。注意,线材两端的触点不能碰触短路,否则,天线就毫无用处了。

 

烙铁功率不足情况下焊接注意焊点控制,防止短路

安装天线支架

       找一根细的塑料管,比如说圆珠笔、签字笔的笔管子、没用的无线天线外壳等,裁出3~4cm长的一端,用烙铁在管子顶部烫出四个槽,便于将菱形天线卡入槽内进行固定,也便于馈线走线。

       这里还是要提醒一下,千万别让天线两个触点碰在一起。检查完毕后,将天线和支架用热熔胶进行固定。

天线支架只要绝缘物有一定支撑力即可

废物变身反射板

       接下来就是制作安装反射板,以增加天线的增益效果了。

       这个反射板是不是看上去有些熟悉?对,正是用废旧光碟,在上面盖了一层烧烤用的铝箔做成的反射板,好处就是取材简单,而且光碟中间还有个孔,连固定支架挖孔都省了。

       网上不少人采用的是铁板或者铝合金型材板,虽然效果也不错,但重量大,加工也麻烦。同时,定向天线一般放在室外,如果采用铁质或铝合金型材反射板的话,容易生锈。而我们这个塑料光盘+铝箔的恶劣环境适应性就好多了。

       制作完反射板后,将天线固定架塞入光碟孔中,让天线与反射板间距离保持在2cm左右,天线与反射板平行,用热熔胶进行固定。

 

光盘+铝箔的反射板具有轻巧和环境耐受力强的优点

提示:改变反射板,可增加天线增益效果

       用光盘作为反射板,有取材简单的优势,但从效果来说,却不是最好的,因为尺寸有一定的限制。要增强反射板的效率,反射板的宽度在140mm左右为宜。而其高度可以略短于波长,100mm左右就够了。如果反射板略带弧度,对于提升增益效果更好,但信号指向性也会更强。

 

安装支撑架,连接路由器

       天线基本完工,但还需要安装支撑架。而且定向天线常需要调整角度,对准目标才有最好效果,所以支撑架还需要有一定活动性。

       可以用一个最常用的合页,然后用铁锤将合页的转动部分敲扁,这样,合页的外壳也内部支撑轴的摩擦力增加,有不小的阻尼。靠这阻尼,我们就可以将天线锁定在相对固定的角度上。最后用热熔胶或螺丝将合页固定在天线上。这样天线既可站立,又可调节角度,非常方便。

       最后就是将天线与路由连接了。连接方式,推荐使用SMA插头,这个淘宝上几元钱即可买到,天线的馈线连接SMA插头后,就可以直接拧上路由器了。笔者没有购买,就需要拆开路由,将馈线直接焊接到路由器上。不过直焊少了SMA连接中转,信号衰减少些。

敲打合页不要太紧,以免影响天线正常的方向调整


 

SMA插头的方式连接天线和路由器是首选,自行焊接则可以减少一些信号中转衰减

实测:远距离传输才是用武之地

       天线制作好以后开始测试。首先是在家中室内的测试。从理论上来说,这款定向天线有10dBi左右的增益,但在测试时,除了在天线正前方的信号有所加强之外,在大多数地方信号强度都有明显降低,而无信号的盲区数量和面积却明显增加,这主要是因为定向传输后,信号覆盖有了方向性造成的。因此,在家庭内部无线信号传输中,这样的定向天线并没有多大用途。

       接下来笔者将路由器和天线放在窗台上,对外发射信号,同时使用者也在室外,模拟开放环境信号传输。此时定向天线展示了其优势,在使用路由器原装天线时,在距离路由器50米左右的地方,手机就已经几乎没有WiFi信号,也无法进行网页登录等操作。

       在使用定向天线后,在信号传输方向,手机与路由的通讯距离可以增加一倍左右,在100多米距离时,手机依旧可能上网。定向远距离传输,才是定向天线的用武之地。

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