При подключении к интернету, любой владелец частного дома или многокомнатной квартиры сталкивается с проблемой получения уверенного доступа в интернет из любой его (её) точки. Особенно это касается портативных переносных компьютеров и удалённых помещений от точки доступа в интернет. Тянуть по дому или квартире витые пары, сверлить стены или коробки дверей - не добавит эстетичности вашему жилью.
Наиболее дешёвый выход из этого положения, на сегодняшний день - один, установка локального беспроводного интернета. В точке ввода в дом или квартиру проводного интернета, устанавливается беспроводная точка доступа - Wi-Fi маршрутизатор, роутер. Однако, в зданиях с железобетонными или кирпичными стенами, возникает проблема с уровнем сигнала, так как используемые в Wi-Fi линках частоты, в районе 2.4 ГГц, эффективно ослабляются в подобных препятствиях.
Вывод напрашивается сам собой - необходимо или увеличивать мощность передатчика беспроводной точки доступа и её чувствительность, что чревато отрицательным воздействием на организм человека и снижению помехоустойчивости, или увеличивать эффективность используемых антенн.
По второму пути и было мною решено провести эксперименты.
Для этой цели был использован недорогой TP-link серии TL-WR740N, распостранявшийся компанией Латтелекомом, при подключении новых абонентов и имеющийся в широкой продаже:
Параметры выхода TP-link: 150 Мбит/с, мощность выхода +20 dBm (100 мВт), усиление штатной антенны +5 dBi (в описаниях встречаются данные +3 dBi, что, явно, не верно - колениарная антенна не может иметь столь малое усиление по отношению к изотропному излучателю). Антенна линка не съёмная - это главная проблема использования линка с внешней антенной!
Уровень сигнала, который я смог получить в самом удалённом от линка помещении:
-83 дБ, что соответствует очень слабому сигналу и не обеспечивает устойчивой работы интернет соединения.
Первым делом, пришлось исследовать возможность подключения к схеме TP-link кабеля для новой антенны и съёма старой.
Для этого нужно вскрыть TP-link, отклеив две резиновых ножки на дне корпуса линка (они легко отделяются, поддев их ногтем или плоской отвёрточкой) и выкрутив пару саморезов мелкой крестообразной отвёрткой.
Затем, очень аккуратно и неглубоко вставляем, поочерёдно с двух сторон в щель на задней стенке корпуса, плоскую отвёртку или лезвие ножа и за два приёма разделяем верхнюю и нижнию его половинки. Там есть защёлки, которые с небольшим усилием, при этой операции, разъёдиняются сами.
Получаем доступ к печатной плате линка:
На плате можно увидеть место подпайки тонкого коаксиального кабеля, идущего от колениарной антенны.
Небходимо отпаять этот кабель, используя маломощный паяльник с тонким жалом, и извлечь антенну из корпуса линка, сжав пластмассовые половинки её основания:
Первый этап работы (самый ответственный!) - сделан.
Далее, по описаниям, коих множество в интеренете, собираем направленную зигзагообразную антенну Харченко:
В моём варианте, все помещения, которые необходимо обеспечить интернетом находятся в одном направлении от TP-link, поэтому выбор пал именно на этот вариант направленной антенны.
Для экспериментов я выгнул из провода ПЭВ 2 2.0 мм несколько вариантов этой антенны. Длина стороны рамок во всех вариантах - около 31...32 мм. Не стоит гнаться за микронной точностью выполнения размеров, так как антенна достаточно широкополосна - чем толще провод, тем широкополосней.
Размер, форма и материал пластины рефлектора не принципиальны - чем больше размер - тем лучше, чем выше проводимость его материала - тем лучше.
Антенна может быть выполнена и с большим количеством зигзагообразных элементов, при этом повышается её коэффициент усиления, но сужается диаграмма направленности, что может вызвать проблемы при необходимости охвата радиоканалом линка большей площади помещений.
Для подключения антенны к кабелю, коаксиальные разъёмы лучше не использовать, а подпаивать её непосредственно к коаксиальному кабелю, используя только один разъём, установленный на корпусе TP-link. Чем меньше будет использоваться разъёмных соединений, тем лучше, так как на каждом соединении получаем дополнительные потери мощности и уровня сигнала.
Один из лучших вариантов - использовать медную трубочку подходящего диаметра, что позволит достаточно просто регулировать расстояние между рефлектором и антенной во время настройки. Дополнительно, трубка придаст жёсткость коаксиальному кабелю в месте его подключения.
Вот, например, как это выполнено у одного из коллег:
При отсутствии трубки нужного диаметра, она неплохо получается из листовой меди, согнутой на оправке диаметром равным наружному диаметру коаксиального кабеля, которым будет соединина антенна с TP-link.
Длина трубки не принципиальна, хотя, при определённых длинах, она может выполнять функции симметрирующего трансформатора, что весьма полезно для уменьшения синфазных токов на оплётке коаксиального кабеля и, естественно, улучшения качества работы антенны - меньше "косит" диаграмма направленности антенны и излучает коаксиальный кабель + отсутствует приём на оболочку кабеля приёмником линка. Длина эта равна четверти длины волны и, в нашем случае, составляет 15...16 мм.
Длина и марка используемого коаксиального кабеля также, очень критична для уменьшения потерь мощности. Чем короче кабель, тем лучше. Чем больше его диаметр, тем лучше. В противном случае, можно потерять в кабеле всё, что мы выиграем за счёт применения более эффективной антенны.
В своих запасниках нашёл кусочки (до 80 см) кабеля RG-223U, внешним диаметром 6 мм, с двойной посеребрённой оплёткой и центральной жилой - который и буду использовать.
Итак, извлекаем родную колениарку. А так она устроена:
На её место устанавливаем гнездо BNC разъёма, немного распилив отверстие и закрепляем его термоклеем:
Коаксиальный кабелёк от гнезда аккуратно запаиваем на место бывшего кабеля от колениарки и закрываем крышку роутера:
Теперь сможем проводить эксперименты с заменой антенн сколько нам захочется - гнездо это позволяет!
Окончательно собираем антенну:
На фотографии видно, как трубка помогает получить правильное соединение вибратора антенны с кабелем. Поскольку готовой трубки нужного диаметра в наличии у меня не было, то я сделал её сам, согнув из листовой меди толщиной 0.15 мм, на хвостовике сверла 6 мм - получается достаточно прочно.
Подключаем антенну к TP-link и пробуем всю систему в работе.
Не стоит слишком обнадёживаться ожиданием супер результатов от применения даже самых эффективнейших антенн, если у вас не существует прямой видимости между роутером и компьютером, так как особенность распостранения СВЧ не позволяет проходить радиоволнам через экранирующие препятствия - в этом случае можно надеяться только на приём переотражённого от препятствий сигнала. Поэтому антенна и должна иметь широкую диаграмму направленности и большой коэффициент усиления.
И ещё один совет - желательно, к стационарному компьютеру, при использовании Wi-Fi USB адаптера (свисток), купить удлинияющий USB кабель 1.5 - 3 метра (3....5 USD), который поможет вынести адаптер в место, обеспечивающее более уверенный приём базового роутера. Адаптер, при этом можно наклеить скотчем в подходящее место - стену, оконную раму и пр.
В результате модернизации TP-link и антенны получили изменение уровня сигнала в канале с -83 дБm до -75 дБm, однако уровень сигнала произвольно изменяется во времени, что говорит о приёме многолучевого переотражённого сигнала. Не смотря на это, устойчивость канала связи между компьютером и роутером значительно повысилась, по сравнению с оригинальным вариантом исполнения антенны роутера.
Различные варианты антенн на 2.4 ГГц можно найти здесь:
А здесь приведены чертежи для изготовления несложной и более эффективной Wi-Fi антенны, выполненной на одностороннем фольгированном текстолите путём травления:
Удачи в экспериментах!
| 
