WiFi-роутеры нижнего ценового диапазона являются самыми распространёнными и в то же время обеспечивают не самое лучшее качество сигнала. Развенчиваем мифы о простых самодельных усилителях WiFi.
Русский человек всегда славился своей находчивостью и изобретательностью... Мы и кашу из топора можем сварить, и на медведя пойти с голыми руками, а некоторые даже деньги из воздуха делают:)
На большинство "подвигов" нас, увы, зачастую толкает нехватка финансовых средств. Вот и в этот раз ситуация сложилась так же. В нашем кабинете стоит недорогой WiFi-роутер TP-Link, который раздаёт Интернет на весь этаж. При том, что кабинет находится почти в самом углу здания, естественно, сигнала его хватает лишь на пол-этажа... Задача - увеличить зону покрытия, не покупая при этом никаких WiFi-репитеров.
Сразу скажу, что особого результата достичь, увы, не получилось, но, возможно, данная статья поможет Вам не повторить моих ошибок и сэкономит время на бесполезные по своей сути эксперименты.
Принцип работы Wi-Fi антенны
Прежде чем переходить к практическим экспериментам, думаю, нелишне будет выяснить основные принципы работы стандартных антенн Wi-Fi. По способу распространения сигнала они могут быть направленными (посылают и принимают данные только в одном горизонтальном направлении) или всенаправленными (распространяют сигнал вокруг себя).
В бытовых роутерах обычно установлены съёмные или несъёмные (как в моём случае) антенны всенаправленного типа. Сигнал в них распространяется радиально, правда, различные преграды (как физические так и электромагнитные) могут сильно его гасить. Поэтому роутер или антенну от него рекомендуют ставить в местах, где имеется меньше всего стен и электроприборов (желательно как можно ближе к центру помещения).
Всенаправленные антенны WiFi также различаются по мощности, которая измеряется в изотропных децибелах (обозначается "dBi" и являет собой сравнительную величину с некой идеальной антенной, которая излучает сигнал стабильной мощности в виде сферы). Стандартными для WiFi являются антенны от 2 до 16 dBi.
Зависит же мощность такой антенны в большей степени от её длины, а также от количества составляющих её диполей (одна диполь даёт прирост усиления сигнала до 3 dBi и её длина для частоты 2.4 ГГц должна составлять четверть длины волны, что составляет примерно 31 мм). Волна в антеннах данного типа формируется в диапазоне между крайними (верхней и нижней) точками. Соответственно при большей длине антенны сфера распространения радиоволн будет больше:
Исходя из этого, одним из путей усиления сигнала WiFi является наращивание длины антенны. Однако, есть и второй вариант - преобразование всенаправленного сигнала в направленный. Направленные антенны имеют меньший коэффициент потерь и позволяют передавать данные на гораздо более дальние расстояния, правда, только в узком направлении, поэтому требуют точной ориентировки.
Программные настройки
Третьим путём можно назвать коррекцию программных настроек роутера. Здесь основными параметрами, которые можно изменить, являются настройки канала передачи данных, режима сети и мощности сигнала.
Канал передачи данных
При работе нескольких точек доступа на одном канале (что часто случается в многоквартирных домах) наблюдаются сильные помехи, приводящие вплоть до полного пропадания сигнала! Как настроить канал Wi-Fi .
Режим работы сети
Большинство роутеров работает в смешанном (mixed) режиме (b/g/n). Это даёт возможность подключать к сети и старые устройства с первым поколением WiFi-модулей, и современные. Если у Вас нет устаревшей техники, рекомендуется перевести вещание в режим "n", который обеспечивает максимальную мощность и стабильность сигнала. Находится данная настройка, как и предыдущая, обычно на главном экране с параметрами SSID:
Мощность сигнала
Данная опция, к сожалению, есть не во всех роутерах, но там, где она имеется, есть шанс, выставив параметры на максимум, существенно увеличить зону покрытия беспроводной сети. Найти настройки мощности (если они есть) можно в разделах с названиями, вроде, "Advanced Wireless", "Эксперт" или "Расширенные настройки".
Кстати, если явно мощность сигнала в Вашем роутере нигде не задаётся, то можете попробовать поэкспериментировать со сменой региона на США, Японию или иные развитые страны.
В своё время дома меня здорово спасла смена каналов работы моего роутера. Однако, на работе нашей точке доступа попросту не с кем конфликтовать, поэтому "игры" с настройками ни к чему особому не привели и я решил попробовать несколько способов создания усилителей Wi-Fi из подручных средств.
В качестве измерительного прибора я использовал свой телефон и приложение WiFi Analyser . По показаниям на измерительной шкале, которые я буду приводить ниже, можно судить о качественном улучшении или ухудшении сигнала. Скажу, что минимальным показателем, при котором можно было пользоваться Интернетом и, которое соответствовало одному делению на индикаторе смартфона, у меня было -86 dBm (децибел относительно милливатта, эталонное значение - 0 дБм = 1 мВт). Сравнительный замер проводился в одной и той же точке (приёмная за 3 стены от роутера).
Итак, приступим к "разбору полётов" :)
Антенна из жестянки
В Интернете описывается множество способов, которые сулят существенный прирост мощности WiFi-сигнала. И одним из простейших является сооружение отражателя радиоволн из обычной жестяной банки из-под пива, напитка или кофе:
Принцип изготовления такого отражателя, думаю, не нуждается в комментариях. Всё очевидно, но кому хочется, то весь процесс в картинках описан, например, . Первый вариант отражателя я делал по инструкции. Правда, он был сделан из маленькой банки "Пепси" и не соответствовал по высоте размеру антенны роутера. Соответственно, практически не давал никакого прироста мощности сигнала. Поэтому второй вариант был выполнен из высокой банки:
Как ни удивительно, но сигнал при надевании такого усилителя реально становился мощнее примерно на 10 дБм! Это не такой уж и выдающийся результат, но, всё-таки, реальное доказательство того, что простая жестяная банка действует!
Как видим, отражатель Wi-Fi из обычной жестяной банки способен хоть и не сильно, но улучшить мощность сигнала в ту сторону, куда направлена отражающая поверхность.
Антенна из медной проволоки
Вторым простым способом усиления вайфая, который я нашёл в Интернете, был совет намотать вокруг антенны медную проволоку и "подключить" её к какому-либо большому металлическому предмету (например, холодильнику). У меня в кабинете был сейф и я "запитался" к нему при помощи двух сращенных жилок от витопарного кабеля:
Правда, проволоки чуть-чуть не хватило, поэтому пришлось немного переместить роутер (повесить на стол сбоку), но это практически никак не сказалось на качестве сигнала в приёмной (всего минус 4 dBm). А вот результата от надевания такого "усилителя" не получилось практически никакого...
Прирост мощности сигнала составил всего 1 dBm, что можно списать на простую статистическую погрешность. Поэтому можем смело констатировать неэффективность данного метода усиления WiFi!
Ещё одна направленная антенна
В поисках дополнительных решений, которые бы не требовали пайки (не особо "дружу" с паяльником:)), на одном из YouTube-каналов я наткнулся на ещё одну интересную антенну. Судя по видео, она давала реальный результат и была весьма простой в изготовлении, поэтому я решил попробовать. Вот скриншот видео, на котором видна схема изготовления антенны:
В видео для изготовления антенны (а точнее, насадки на неё) использовалось 6 кусочков медной проволоки диаметром 0.8-0.9 мм разной длины, которые размещались на несущей планке через заданные интервалы (см. схему выше). В качестве основы в видео использовался тонкий поддон из-под пищевых продуктов, но я за неимением оного использовал кусок пенопласта (возможно, как раз это и было моей ошибкой). В итоге, получилась такая конструкция:
Сигнал при одевании насадки реально стал меньше рассеиваться (в кабинете его уровень упал примерно на 20 dBm). Но вот ощутимого прироста дальности его распространения относительно оси направленности, увы, не случилось. Как можете видеть на скриншоте выше, разница составила в среднем всего 4 dBm...
Вполне возможно, что такой неказистый результат явился следствием использования пенопласта в качестве основы антенны, поэтому нужно будет в будущем повторить эксперимент с использованием поддона, как в видео. А пока однозначного результата у нас нет.
Выводы
Как ни странно, самого лучшего результата усиления сигнала WiFi удалось добиться при помощи насадки из обычной жестяной банки. Однако, и этот результат не является таким уж впечатляющим (всего 10 dBm) и вряд ли стоит того, чтобы "уродовать" стоящий на виду роутер:) Гораздо более эффективным методом будет замена антенны роутера на более мощную. Однако, это стоит денег и реализуемо далеко не на всех бюджетных устройствах...
Если Вы умеете обращаться с паяльником, то в Интернете можете найти множество вариантов усилителей WiFi, которые, на мой взгляд, должны быть более эффективными, нежели обычные пассивные отражатели из подручных материалов. Также вполне вероятным способом усиления сигнала может быть рекомендуемое на некоторых ресурсах наращивание антенны, но это всё требует раскурочивания имеющегося оборудования, поэтому лично я не проверял дабы не портить казённое имущество:)
Если Вы знаете ещё какие-либо простые способы усиления WiFi в домашних условиях, обязательно опишите их в комментариях! Вам от нас будет большое спасибо:)
P.S. Разрешается свободно копировать и цитировать данную статью при условии указания открытой активной ссылки на источник и сохранения авторства Руслана Тертышного.
С мощностью это никак не связано и сигнал остаётся прежним. Технология изменения другая. Обычно покрытие беспроводной сети представляет собой окружность вокруг роутера.
Направленная wi-fi антенна увеличивает зону распространения сигнала, за счёт чего доступ к интернету получают удалённые гаджеты.
Легко найти в продаже стандартные или усиленные антенны, радиус действия которых достаточно широк. Если же цель - добраться до конкретного аппарата, то есть несколько способов решить задачу в домашних условиях.
Направленная антенна, сделанная своими руками, может выполняться:
- в виде двух восьмёрок;
- из жестяной банки;
- из металлического листа
Эти утройства обеспечивают расширение до десятков метров. Есть и более простые конструкции, но и действие их гораздо хуже.
Две восьмёрки
Название соответствует форме этой конструкции. Основная часть выгибается из медной проволоки. В плане должно получиться четыре, расположенных последовательно, ромба. Места пересечения крайних квадратов не должны соприкасаться.
Конструкция обрабатывается антикоррозионной защитой, например, лаком и прикрепляется к отражателю в центре. В качестве последнего используется лист меди. Между деталями необходимо выдержать расстояние в 15 мм, для этого между ними устанавливаются упоры или стойки из диэлектрического материала.
Иногда бывает, что при наличии беспроводной сети в здании из 2-3 этажей, WiFi сигнал не доходит в некоторые комнаты, или сигнал есть, но скорость соединения слабая. Одной из причин, по которой это может происходить, это неправильно подобранная wifi антенна для роутера.
WiFi — это технология, работающая хорошо только на «прямой видимости». Любые преграды в виде стен, шкафов, зеркал и другого очень плохо влияют на распространения беспроводного сигнала. Поэтому от разумного выбора антенны для роутера будет зависеть комфортная работа в сети.
Какие бывают WiFi антенны
Все WiFi антенны можно разделить на два вида: направленные или всенаправленные антенны, которые, в свою очередь, на внутренние и наружные.
Всенаправленные антенны
Класс этих антенн является основным для построения беспроводных сетей. Основная масса «домашних» роутеров комплектуется именно этими антеннами. Они равномерно распространяют WiFi сигнал по всему радиусу своего действия. В основном всенаправленные антенны представляют из себя обычный штырь, распространяющий WiFi сигнал в плоскости, перпендикулярной собственной оси.
Вариант внутренней всенаправленной антенны
Обратите внимание – всенаправленные антенны должны устанавливаться лишь вертикально. Тогда распространение сигнала будет происходить правильным образом, и зона распространения беспроводной сети будет максимальной.
Иногда бывает, что нужно покрыть беспроводной сетью большую территорию, к примеру, какого-то производственного объекта. Тогда на центральном здании устанавливается наружная всенаправленная антенна, имеющая коэффициент усиления 8 дБ. Такая антенна способна передать WiFi сигнал в радиусе 600 метров со скоростью 54 Мбит и на 1800 метров со скоростью 1 Мбит.
Вариант наружных всенаправленных антенн
Направленные антенны
Этот класс антенн применяют для организации wіfі сети по типу точка-точка. Т.е. они хорошо работают, если вам требуется соединиться, лишь с одной точкой доступа или одним компьютером.
Пример работы направленных антенн
Внутри здания, направленная антенна способна «пробить» непроходимые стены для WiFi сигнала. Неплохим вариантом будет применение направленной антенны панельного типа. Эта антенна, представляет из себя плоский прямоугольник, способный излучать радиоволны в одном направлении. При этом коэффициент усиления может доходить до 6 дБ.
Вариант внутренней направленной антенны
А вот если вам потребуется передать сигнал, к примеру, на соседний дом, то можно применить наружную антенну цилиндрической формы. Она устанавливается горизонтальным образом и направляется в сторону места, где находится приемник. При помощи такой антенны можно добиться коэффициента усиления до 18 дБ.
Вариант наружной направленной антенны
Если вдруг вы не совсем уверены, где вам надо расположить вашу антенну, то можно использовать универсальный направленный вариант. Такой тип антенн подходит как для внутренней установки, так и для наружной. Коэффициент усиления около 8 дБ.
Вариант универсальной направленной антенны
Принципы размещения wifi антенны
На мощность wifi антенны влияет множество факторов.
- Если антенна всенаправленная, то размещать ее необходимо в центре здания.
- Антенна или сам роутер лучше устанавливать над уровнем мебели.
- Проверьте прошивку роутера, она должна иметь последнюю версию.
- Неплохо будет, если антенна будет располагаться вдалеке от окон, зеркал и стальных конструкций.
Подключение роутера к внешней антенне и его настройка
Для примера выбран роутер MikroTik RВ751U-2НnD.
Подключение внешней антенны
Берем роутер, и на задней панели ищем разъем MMCX.
Разъем ММСХ
Для подключения внешней антенны вам потребуется специальный переходник, который соединит ваш роутер с антенной. Обычно эти переходники имеют небольшой размер, приблизительно 20 см, поэтому их можно использовать два или три. Можно приобрести один переходник, но длинный. Теперь производим соединение, как показано на рисунке ниже.
Вариант подключения антенны
После выполнения физического соединения роутера с антенной, его нужно настроить, чтобы он ее «видел».
Настройка роутера на работу с внешней антенной
Для настройки роутера используется утилита WinBox. Запускаем ее на компьютере, подключенном к роутеру и в поле — Connеct To выбираем ваш маршрутизатор.
Выбор роутера
Для включения на использование внешней антенны выполняем следующие действия:
- Открываем меню Wireless.
- В меню – Interface заходим во вкладку НТ.
- Из списка Antenna Mode указываем вариант работы — antenna b.
- Жмем – Ок.
Настройка роутера
После выполнения настроек внешняя антенна должна работать параллельно с внутренними. Вдруг вы захотите, чтобы работала одна внешняя антенна, то уберите галочки с поля — chain0, а chain1 оставьте. Не забывайте жать – Apply, для сохранения настроек.
Пример настройки работы внешней антенны
В данном роутере присутствует возможность программно настроить уровень мощности Wi-Fi передатчика. Эта особенность может пригодиться, если понадобиться передать сигнал с внешней антенны на дальнее расстояние.
Для настройки мощности выполняем следующие действия:
- Открываем меню Wireless.
- B Wireless Tables указываем Wi-Fi интерфейс wlan1.
- В меню Interface жмем кнопку — Аdvanced Mode.
- Выбираем вкладку … , а там пункт Tx Power.
Настройка мощности передатчика
В появившемся окне можно настроить мощность передатчика. В Tx Power Mode можно выбрать режим установки мощности, а в Tx Power указать саму мощность.
Выбор режимов установки мощности
Виды режимов установки:
- Default – в этом режиме мощность выбирается из таблицы расположенной в памяти роутера.
- card rates – режим выбора мощности по специальному алгоритму с применением значения мощности, указанной пользователем.
- Manual – тут можно для каждой скорости задать свою мощность.
- all rates fixed – на всех скоростях мощность одинаковая, ее указывает пользователь.
Усилить WіFi сигнал просто и легко
Самодельная внешняя всенаправленная Wi-Fi антенна
Итак, нам нужна внешняя антенна для точки доступа 802.11b на которую будут ориентированны направленные антенны всех остальных пользователей беспрововодной сети (WLAN). Эта антенна должна будет принимать и передавать сигналы во все стороны, чтоб доступ к сети имелся с любого направления, т.е. должна иметь круговую диаграмму направленности. Иными словами, нам нужна внешняя всенаправленная антенна WiFi .
Конечно есть заводские решения на этот счёт но стоят они бешеных денег, например, вот эта антенна ANT24-1500 стоит 175 у.е. (Рис. 1)
а эта ANT24-0500 - 65 у.е. (Рис. 2)
Рис. 2
И вообще дурят нашего брата и не только в этой сфере, себестоимость этих изделий копейки! Поэтому мы сделаем антенну сами и работать она будет не хуже заводских так как законы радиотехники одни для всех и здесь всё будет упираться лишь в точность и качество изготовления.
Наша антенна WiFi будет представлять собой классическую штыревую антенну с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, называемую радиолюбителями Ground Plane пересчитанную на нужный нам диапазон 2.440 Мгц. Антенна представляет собой, штырь длинной в четверть длинны волны c противовесами той же длинны, расположенными под 135° относительно штыря.
Почему именно 135°? Потому что лишь при этих параметрах наша антенна будит иметь волновое сопротивление 50 ом и будит согласована с питающим её 50 омным кабелем. Вот как меняется волновое сопротивление при изменении этого угла.
При рассогласовании антенны с кабелем не вся подходящая к антенне энергия будит излучаться ей т.е здесь надо будет соблюсти точность изготовления. Длина штыря, для середины нашего диапазона 2,440 МГц, будит равна 27.95 мм (28 мм округлённое), длина противовесов будет равна 30.72 мм (31 мм округлённое).
Почему штырь короче противовесов? Здесь мы соблюдаем такое радиотехническое правило как коэффициент укорочения, так как длинна радиоволны в различных средах разная. Для нашей антенны при диаметре штыря 2.28 мм он будет равен 0.91. Размеры штыря и противовесов желательно выдержать точнее насколько это возможно от этого также зависит волновое сопротивление антенны. Стараться надо в плоть до долей миллиметра, так как на этих частотах антенна очень маленькая и даже пара миллиметров несоответствия размерам сильно нарушает соответствие длины штыря четверти длины волны. Количество противовесов желательно сделать не менее 12 ти а ещё лучше вырезать конус из медной фольги.
Практическое исполнение
Всенаправленная антенна WiFi выполняется путём освобождения центральной жилы питающего кабеля от оплётки с учётом нужной длинны штыря.
Противовесы изготовлены из скрученной и отведенной на нужный угол оплётки того же кабеля. Срезаем верхний покров кабеля по уровню 31 мм, отводим оплётку и укорачиваем штырь до 28 мм. Залуживаем паяльником кончик штыря чтоб проводки центральной жилы не разошлись и снимаем изоляцию с центральной жилы, так как если её оставить, нужно будет пересчитать коэффициент укорочения с учётом её влияния. Всё это необходимо герметично закрыть в пластмассовую коробочку так чтоб не проникал даже свежий воздух.
А вот как это делают умельцы за бугром:
Рис. 8
Во-первых, только на разъеме здесь теряется около 2 дб у нас же его просто нет, во-вторых, не учтён коэффициент укорочения, в-третьих, форма самого коннектора искажает форму теоретически правильной антенны этого типа.
Выбор кабеля.
Так как радиочастотный выход всех точек доступа обычно имеет сопротивление 50 Ом то особого выбора у нас нет - кабель должен быть волновым сопротивлением 50 ом. Ну конечно же нам идеально подошел бы кабель типа Н-1000 фирмы Belden с затуханием 0.22 дб/метр, но таких денег у нас нет. Поэтому можно выбрать более дешёвый и доступный РК-50-7-11 с затуханием на наших частотах примерно 0.6 дб. Естественно, он должен быть без стыков и повреждений, желательно новый.
Соединяем кабель с точкой доступа дешево и сердито.
Обычно все соединения в этом деле делаются с помощью специальных разъемов.
Рис. 12
Но мы не используем это по известным причинам. Вместо этого берём плоскогубцы и без капли сожаления ломаем штатную комнатную антенну WiFi от точки доступа примерно в 2-х сантиметрах от изгибающегося колена антенны.
Осторожно, внутри идёт тонкий кабелёк, он нам ещё пригодится. Вытаскиваете его вместе с реальной антенной расположенной внутри этого корпуса.
Вот она какая. Кстати, она описана на рис. 4, только чтоб снизить сопротивление её до 50 Ом, они укоротили её до 26 мм сделав тем самым её менее эффективной чем четверть волновая антенна.
Отпаиваем кабелёк у основания штыря антенны, вытаскиваем его из трубки и режем в этом месте. Затем освобождаем примерно сантиметр центральной жилы от оплётки, распушив её и отогнув назад. Далее освобождаем примерно 4 мм центральной жилы от изоляции и залуживаем паяльником этот конец. Теперь берём большой кабель, срезаем где-то сантиметр наружной оболочки, отводим назад оплётку и придаём внутренней изоляции вид конуса. Затем иголкой пытаемся проделать отверстие между проводками жилы глубиной 4 мм, желательно ближе к центру жилы.
В это отверстие мы и воткнём жилу маленького кабелька.
А затем маленькой капелькой олова с канифолью пайнём обе жилы. Место спайки заливаем расплавленным материалом изоляции центральной жилы от какого-нибудь ненужного кусочка такого же кабеля. Далее соединяем оплётки обоих кабелей со всех сторон равномерно и спаиваем так чтоб не было щелей, можно добавить для этого ещё медных волосков и олова или применить медную фольгу. Затем заматываем всё это изолентой и получаем вот это.
При всей топорности и неаккуратности изделия, которое я смастерил всё работает на расстоянии 90 м с уровнем сигнала 61% на полной скорости 11 мбит/с.
Если учесть, что длина моего кабеля около 8-ми метров и у товарища на том конце метров 12 такого же кабеля с такими же соединениями, питающего простую не доведенную до ума баночную антенну (кому интересно - вот статейка по баночной Wi-Fi антенне), то я считаю это очень даже неплохо.
По истечении года я приобрёл смарт nokia n95 с поддержкой wi-fi и смог произвести новые замеры.
Итак, точка доступа таже с мощностью 15dBm, т.е. 31.6 милливат, wi-fi модуль nokia n95 имеет мощность 100 милливатт, но это не важно, так как дальность связи определит самое маломощное устройство в системе, т.е. на том растоянии где ТД услышит нокию, нокия уже не услышит ТД из-за меньшей её мощности. Антенны WiFi в обоих случаях ненаправленные: на ТД всё тоже, что описано выше, а на нокии её встроенная антенна. По показаниям gps я определял растояния с точностью до пары метров. Отойдя на расстояние 1100 метров связь всё ещё была устойчивой. C HTTP сервера всё качалось без срывов выход в интернет шёл нормально, хотя и скорость была уже минимальной 1 мегабит сек. На растоянии 1200 метров связь уже сильно рвалась работать было невозможно. При ипользовании более мощных ТД, таких как DWL-2100AP возможно будет связь на большее расстояние.
Была прямая видимость и без всяких направленных антенн. Хотя у меня есть подозрение, что в нокии антенна имеет некоторую направленность, хотя и не ярко выраженную - она немного лучше ловит в положении вертикальном левой стороной к источнику сигнала. Конечно же связь будет хорошей не в любом месте где включил телефон обычно на бугорках связь лучше в низинках может пропадать.
