Как сделать антенну биквадрат
Самодельная антенна для Wi-Fi-роутера двойной квадрат
Зачастую необходимо передать сигнал от беспроводной точки доступа на большое расстояние, например, обеспечить связь между квартирой и гаражом на окраине. Стандартного диполя, поставляемого с роутером, как правило, недостаточно для выполнения таких задач, и нужным решением может стать направленная антенна-биквадрат для WiFi, которая выступает как пассивный усилитель сигнала. В приведенной статье рассматриваются чертеж и инструкция по самостоятельному изготовлению такого устройства в домашней мастерской.
Биквадратные антенны Wi-Fi
Усиление сигнала и передачу его на большие расстояния при правильно собранной антенне – до 2 км в условиях городских застроек — в самом распространенном вайфай диапазоне 2,4 ГГц выполняется при помощи различных типов направленных антенн. Одна из них – биквадратная, по-другому называемая по имени ее конструктора, – Харченко. Она состоит из следующих элементов:
Чертёж двойного самодельного биквадрата
В дополнение к вышесказанному следует отметить, что при изготовлении антенны под определенную частоту очень важно соблюдать все размеры, которые приведены ниже (совместно с чертежом):
Обратите внимание! Еще раз следует упомянуть о важности соблюдения точных размеров. Под этим подразумевается то, что антенна должна быть абсолютно симметричной относительно ее центральной части, независимо от величины длины граней.
Материалы и инструменты
Прежде чем перейти к инструкции, как сделать биквадрат на вай фай, необходимо определиться с набором инструментов и материалов, которые однозначно понадобятся во время работы:
Важно! Следует очень внимательно отнестись к типу разъема, потому что RP-SMA и SMA конструктивно идентичны, но при этом несовместимы физически, выбирать нужно четко под оборудование.
Советы и техника безопасности
При изготовлении такого точного оборудования, как СВЧ-антенна, рекомендуется принять к сведению несколько советов:
Рамка для двойной биквадратной антенны
Рамка для антенны Харченко изготавливается следующим образом:
Обратите внимание! Дополнительно усилить радиоволну можно, увеличив количество рамок в конструкции (усиленная биквадратная вай фай антенна). Такой двойной биквадрат или двойная WiFi-антенна своими руками изготавливается так же, как и обычный вариант. Отличительной чертой будет то, что длину заготовки из проволоки нужно будет увеличить еще на 24,4 см, а в чертеж добавить с каждой стороны еще по две рамки. Следует также помнить, что для крайних квадратов отсутствует центральное соединение, они просто пересекают друг друга, а между ними прокладывается изоляция.
Изготовление излучателя
Излучателем для антенны типа биквадрат будет служить отрезок центральной жилы коаксиального кабеля. Его нужно зачистить таким образом, чтобы длина составляла 10-20 мм, при этом экранирующий слой также необходимо сохранить. Сделать это можно, сняв верхний слой изоляции, надрезав и завернув внешнюю оплетку и фольгу назад. Оголится второй изолирующий слой, который удаляется непосредственно по нужным размерам.
Рефлектор
Как уже говорилось выше, рефлектор – это обычная металлическая пластина, при изготовлении нужно учитывать следующие особенности:
Оптимальный отражатель
Когда говорят об оптимальном отражателе, подразумевают его положительное влияние на коэффициент усиления всей антенны в целом. На это влияют два параметра:
Расположение антенны
Если говорить о расположении рамки над поверхностью рефлектора, вначале нужно определиться с расстоянием между ними. Оно будет кратно значению, получаемому делением длины волны на 10. В случае с частотным диапазоном 2,4 ГГц эта величина равна очень удобным 5 мм. Биквадрат целесообразно располагать на пластиковой трубочке, вырезанной из корпуса шариковой ручки, внутри которой проложены два несоприкасающихся провода, которые соединяют центральную жилу и рефлектор (к нему, в свою очередь, припаивается общий провод-оплетка) с двумя углами в центре резонатора.
Когда речь идет о пространственном положении всей конструкции в целом, здесь все стандартно – пара антенн должны быть направлены максимально точно друг на друга.
Подключение к роутеру
Произвести подключение полученной антенны к приемопередающей части роутера можно тремя способами:
Тесты антенны
Тестирование антенны производят при уже полностью собранном устройстве, что не мешает и ее настройке, которая наряду с поворотом излучателя выполняется путем уменьшения или увеличения центрального зазора биквадрата. При этом каждый раз проверяется качество усиления при помощи специализированных программ, типа WiFi Analyzer.
После достижения оптимального результата величина зазора фиксируется капелькой термоклея. Следует заметить, что в среднем удается добиться коэффициента усиления 10 dBi, что хватает для уверенной передачи сигнала на 2 км.
О дальности действия вай фай антенн
При количественной оценке дальности распространения радиосигнала используется формула для вычисления коэффициента усиления Ку = Ко*10*log(A1/A0), где Ко – коэффициент ослабления, возникающий вследствие поглощения мощности волны различными препятствиями (бетон, дерево, вода, железо и т.д.), А1, А0 – амплитуда принятого и излученного сигнала, соответственно.
Следует заметить, что теоретические расчеты – довольно трудоемкая вещь, которая подразумевает предварительное построение карты, диаграмм направленности и ввода коэффициентов всех материалов. Поэтому замеры лучше всего производить эмпирически, добиваясь максимального показателя коэффициента усиления. Кстати, многие источники говорят, что сигнал 2,4 ГГц при использовании биквадрата можно усилить так, что дальность передачи данных будет достигать 25 км. Это утверждение не является верным, самое большое расстояние, на которое удается передать информацию, составляет около 5 км.
Как видно из описания, антенна Харченко для Wi Fi-роутера — довольно простой в изготовлении самодельный биквадрат, который может в значительной мере помочь там, где необходимо усилить слабый сигнал. Главное при изготовлении такой конструкции — внимательность и точность.
Правильный расчет и сборка антенны Харченко для эфирного цифрового ТВ
Обязательным условием приема эфирного цифрового телевидения является антенна ДМВ-диапазона. Ее можно приобрести в магазине электронной техники или собрать своими руками. Существует более 10 эффективных схем самодельных конструкций, все они способны улавливать до 30 эфирных каналов. В этой статье мы расскажем о том, как изготовить одну из самых мощных самоделок — антенну Харченко для цифрового ТВ.
Что такое антенна Харченко и чем она хороша
В 1961 году в третьем выпуске журнала «Радио» была опубликована статья инженера К. Харченко «Зигзагообразная антенна», которая помогла улучшить качество картинки людям, проживающим за зоной уверенного приема. В сфере радиолюбителей она получила названия «ромбовидная», «восьмерка», «биквадрат» или просто «антенна Харченко».
У биквадратной конструкции есть ряд особенностей, которые позволяют ей оставаться популярной на протяжении более полувека:
Делаем биквадратную антенну в домашних условиях
Самодельная антенна собирается за 30-40 минут. К тому же элементы конструкции изготавливаются из самых обычных материалов, которые с большой долей вероятности уже есть у вас дома или в гараже.
Необходимые материалы и инструменты
Дополнительные материалы, которые могут понадобиться:
Ручной расчет
Размеры антенны Харченко напрямую зависят от диапазона принимаемых частот.
Расчет под эфирное телевидение заключается в определении длины волны и переносе значений на собираемое устройство. Цифровые телеканалы транслируются в стандарте DVB-T2 на радиочастотах, которые варьируются от 400 до 800 МГц и отличаются в зависимости от региона.
Точный диапазон для вещающих мультиплексов вы узнаете из инструкции по определению частот цифрового ТВ.
В Москве вещание 1 мультиплекса идет частоте 546 МГц (ТВК 30), 2-ого — на 498 МГц (ТВК 24 ). Я хочу принимать оба пакета, поэтому беру среднее значение:
Можно использовать полученную величину, но для практического применения она может оказаться слишком большой. Мы имеем право взять ровно половину или четверть длины волны:
λ/2 = 0,5747/2 ≈ 0,287 м = 28,7 см.
λ/4 = 0,4918/4 ≈ 0,143 м = 14,3 см.
Зная длину волны, производится расчет размеров рамки. На примере значения 575 мм получаем следующее:
Калькулятор антенны Харченко
Можно поступить проще: рассчитать все параметры с помощью онлайн-калькулятора. Алгоритм его работы аналогичен представленному выше, действие всех формул автоматизировано. На выходе получится готовый чертеж с размерами «двойного квадрата».
Сборка
Настройка
После сборки включите телевизор и выполните поиск цифровых каналов. Если у вас приставка — запустите автопоиск на ней. Дальше анализируйте:
Изготовление рефлектора
Рефлектор представляет собой экран, расположенный за основной рамкой антенны. Для изготовления подойдет металлическая пластина или стеклотекстолит, используемый для печатных плат. Можно взять решетку, состоящую из металлических прутьев. Или можно сделать экран самостоятельно из плотной фольги, наклеенной на твердую основу нужного размера.
В данном примере экран сделан из стенки корпуса домашнего ПК.
К расположению рефлектора предъявляются следующие требования:
В этом примере проставки сделаны из старых маркеров, которые стягиваются пластиковыми жгутами.
Рекомендуем полную пошаговую видеоинструкцию по изготовлению биквадрата с экраном:
Для модемов 3G и 4G
Использование биквадратной антенны не ограничивается только приемом цифрового телевидения. Когда скорость работы мобильного интернета неудовлетворительна, антенна Харченко тоже может помочь.
Сначала, как и в случае с цифровым телевидением, необходимо выяснить частоту передачи 3G- или 4G-сигнала (LTE). У каждого оператора сотовой связи она своя, но находится в диапазоне 1.9–2.1 ГГц. Расчетное значение длины волны составляет от 14 до 16 сантиметров.
Исходя из этого получаем следующие размеры антенны:
Собирается конструкция так же, как и для цифрового ТВ.
Не помешает для данной антенны и рефлектор. Расстояние между ним и приемником следует обеспечить равным 2,3 сантиметра. К готовой антенне припаивается кабель сопротивлением 50–65 Ом, а на другой конец — штекер Jack 3,5 мм, который вставляется в антенный вход модема.
Как правильно рассчитать и сделать антенну Харченко для цифрового телевидения
Для уверенного приема цифрового эфирного сигнала и показа телевизионных каналов нужна правильная антенна. Лучшим способом является покупка фабричной конструкции с усилителем. Так получится словить до 30 эфирных каналов стандарта DVB-T2 на территории РФ даже при сильной отдаленности ретранслятора.
Альтернативой выступает самодельная антенна. Можно изготовить более 10 вариантов конструкций, которые смогут принять «цифру». Одной из конструкций, которая обеспечивает хороший сигнал, является антенна Харченко.
В кругу радиолюбителей ее еще называют «биквадрат» (двойной квадрат), «восьмерка», «ромбовидная», «двойной ромб», «двойной зигзаг», «зигзагообразная».
Чтобы «биквадрат» работал на самом высоком уровне, нужно сделать антенну в соответствии с длиной волны, которая передается цифровым ретранслятором. Поэтому необходимо сделать небольшие расчеты, так как от этого зависит качество приема сигнала DVB-T2.
Понятие антенны Харченко
Это зигзагообразная антенна, которая внешне выглядит как два квадрата, скрепленные между собой. Каждый угол вибратора равняется 90°.
Прием сигнала на достаточном уровне обеспечивается из-за конструктивного исполнения, соблюдения величин, длины проволоки. Именно по этой причины важно максимально точно сделать расчет антенны под цифровое эфирное телевидение. Необходимо высчитать длину проводника.
Антенна «биквадрат» может использоваться не только для приема цифрового ТВ, но и в качестве усилителя других типов сигналов. Можно рассчитать конструкцию так, что получиться усилить сигнал мобильной связи, мобильного интернета (3G, 4G), Wi-Fi сигнала. В каждом случае при расчете потребуется в формулу подставлять разные величины.
Ромбовидная антенна, кроме большой сферы применения, имеет следующие достоинства:
Делаем биквадратную антенну своими руками
Временные затраты на сбор конструкции составляют максимум 1 ч. Если умеете управляться с инструментами, и есть хоть какая-то сноровка в сборе других конструкций, то получится уложиться в 30-40 минут. Элементы для сооружения часто можно найти в домашних условиях. В крайнем случае составляющие легко купить на радиорынке или в строительном магазине.
Материалы и инструменты
Если установка антенны будет выполняться на крыше частного дома, может понадобиться деревянный, пластиковый или даже металлический длинный брусок. Он будет служить в качестве матчи, на которую закрепится конструкция Харченко.
Для защиты соединений при установке снаружи зданий лучше защитить антенну от влияния влаги. Стык и места пайки проще всего обмотать изолентой. Этот вариант простой, так как изоленту в любой момент можно содрать и получить доступ к соединениям. Вариантом, который надежно закроет соединения (но намертво), выступает заливка эпоксидной смолой, силиконовым герметиком, термоклеем или лаком.
Видео
Расчет вручную
Расчет антенны для Т2 можно не выполнять, но тогда нет уверенности, что вы вообще сможете смотреть цифровые каналы. Поэтому требуется иметь точные данные, это позволит словить минимум 20 каналов в вашем регионе. Тридцать каналов (третий мультиплекс) возможно смотреть только в Москве, области и Крыму.
Выполним расчет на примере города Санкт-Петербург.
По этой же карте вы сами можете узнать свои частоты. В строку поиска пропишите свой точный адрес и на карте кликните по своему дому.
Высчитываем длину по формуле: λ = c/F, где
Если подставить имеющиеся значения в формулу, то получим следующее:
λ = 300/626 ≈ 0,4792 м ≈ 47,92 см.
Это цифра, которая равняется длине медного проводника для изготовления одного ромба.
На практике, при изготовлении «биквадрата», такие размеры могут стать сильно большими. Разрешается взять меньшее значение, ровно в два или четыре раза.
Теперь стоит рассчитать длину каждой стороны ромба. Будем использовать первоначальное значение 47,92 см.
Калькулятор антенны Харченко
Вместо расчетов руками можете узнать максималньо точные размеры цифровой антенны через онлайн калькулятор ниже. Все, что необходимо сделать, указать среднюю частоту в первое поле калькулятора. Далее нажмите на кнопку «Рассчитать» и калькулятор в мновение выдаст итоговые параметры. Достоинство калькулятора в том, что выполняется полный расчет, а не только определение размера внешней стороны вибратора.
Все размеры указываются в миллиметрах. Слева на рисунке указаны нужные величины.
Изготовление
Последнюю отметку можно сделать чуть дальше (например, 13 см), ровно, как и оставить 1 см перед первой отметкой. В конце и начале проводника останется небольшой «отросток», который можно загнуть. К нему будет проще присоединиться, припаяться. Пример отростка увидите на третьем изображении далее.
Варианты исполнения (фото)
Монтаж штекера
Подключение антенны к телеприемнику осуществляется посредством переходника (штекера). Деталь монтируется на второй свободный конец антенного провода.
Переходник состоит из двух частей – самого разъема и штекера. Последний перед монтажом на кабель необходимо выкрутить, а после вкрутить обратно.
Настройка антенны
Антенна в собранном виде по инструкции выше уже может ловить DVB-T2 каналы.
Чтобы увидеть хоть какой-то результат, если он конено есть, необходимо выбрать номер ТВК (узнавали ранее на интерактивной карте ЦЭТВ). Если выбран произвольный канал, то на его частоте с большей долей вероятности не будет вещания в вашей местности, поэтому и сигнал не появится.
Усилить антенну можно, если оборудовать ее рефлектором.
Делаем рефлектор
Рефлектор представляет собой металлическое основание, расположенное за основной конструкцией. Он будет отражать сигнал на основной принимающий элемент, тем самым усиливая его.
Из чего можно изготовить рефлектор для «биквадрата Харченко»:
На фото ниже рефлектор представлен куском металла из корпуса системного блока компьютера.
При монтаже «двойного ромба» следует учитывать расстояние от рефлектора до основной конструкции. Величина должна равняться седьмой части (1/7) длины волны, то есть быть в семь раз меньше, чем одна сторона ромба.
Размер рефлектора соблюдается таким, чтобы полностью покрывать площадь антенны с запасом. Можно брать лист на 20% больше площади «биквадрата».
Также не должно быть замыкания отражателя с «биквадратом». Поэтому ножки крепления нужно изготовить из пластика или другого не токопроводящего материала. Неплохим решением будет крепеж на ножки из тонкой пластиковой трубы.
На примере ниже показано крепление с использованием оболочки маркера и хомута. Вынимается внутренний чернильный стержень и через оболочку продевается хомут.
А как насчет усилителя
Для максимально дальнего приема к антенне можно подключить усилитель. Последний бывают двух видов:
С внутренним вопросов не возникает, необходимо лишь разрезать кабель в нужом месте и сделать подсоединение через два F-разъема.
А вот внешний крепится сразу к двум изгибам на ромбе. Поэтому дополнительно необходимо продумать защиту (короб).
Кроме монтажа усилителя, необходимо обеспечить питание антенне.
Если антенна Харченко соединена напрямую с телевизором, то обязательно нужен вешний блок питания.
Тогда в телевизор кабель от антенны вставляется через сепаратор, который находится на проводе блока питания.
«Врезаться» усилителем необходимо как можно ближе к антенне. В идеале, сразу после завода кабеля в квартиру.
Если к телевизору подключена телевизионная цифровая приставка, тогда подать питание можно через меню поиска устройства. В таком случае внешний питающий блок не нужен.
Двойной квадрат для 3G и 4G
Алгоритм изготовления идентичен антенне для приема каналов Т2. Разница только в расчетах, конструкция будет иметь другие размеры.
Необходимо узнать частоты, на которых транслируется 3G и 4G сигнал. Каждый мобильный оператор передает сигнал на индивидуальной частоте. Но для всех провайдеров действительный диапазон 1,9-2.1 ГГц. Применив эти цифры к формуле, получим расчетную длину волны 14-16 см.
Исходя из этого, размер одной стороны будет составлять:
Рефлектор монтируется на расстоянии 23 мм от основной рамки. Вместо антенного штекера на второй конец провода монтируется знакомый всем штекер 3,5 мм. Он подключается к антенному гнезду интернет-модема.
Если разъема под внешнюю антенну в модеме не предусмотрено, тогда нужно разобрать устройство и подсоединить самодельное устройство.
Антенна для мобильного телефона
Телефоны, работающие на стандарте связи GSM, принимают сигнал высокой частоты ультракоротких волн (900 или 1800 МГц). Чем выше частота, тем дальше передача, но меньше способность обходить преграды. Это значит, что в застроенной местности эффективнее работает сигнал с частотой 900 МГц. А на дальней просторной местности, например, загородом, на даче, лучше будет частота 900 МГц.
Подобная антенна для усиления мобильной связи больше актуальна именно в загородной области. Поэтому необходимо соорудить конструкцию, которая будет рассчитана по частоте 900 МГц.
Получаем длину волны по основной формуле: λ = 300/900 = 333 мм.
Значит, общая длина проводника 333*2 = 666 мм. А размер стороны составит примерно 333/4 = 83 мм.
Современные мобильные исключают возможность свободного подключения внешней антенны. Организовать подключение возможно только после разборки девайса. Поэтому проще всего использовать антенну совместно со старым телефоном, в котором есть разъем для внешнего приемника.