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最远30公里的无线网卡天线

2007-11-25  天高海阔
以下是我从多处收集来的DIY天线的方案,集中在这里,供网友学习,制作。
    无线路由器越来越普及,引出的讨论也越来越多。特别是信号强度,接收性的问题相当值得注意。而大家最经常想到、比较可行的办法就是采用增益天线。因此,编者特收集整理相关制作天线的例子,从国内外、从低端到终极,以一种比较客观的角度,展示天线制作的技巧方法、天线的作用有多大、能达到什么样的效果。

初学者型 奶粉罐天线

一、选型

  先上网收集天线资料,看到很多国外的天线DIYER做出来的WIFI天线真是五花八门!有螺旋天线、有八木天线、有菱形天线、有栅网天线、还有罐头天线……让人看得眼花缭乱。经过再三筛选,最终把制作目标锁定在罐头天线上。选择它为DIY对象主要是因为这种天线取材方便、效率高!十分适合初学者制作。

二、制作

  圆筒天线之所以取材方便,是由于人人家里必定有铁罐、金属筒之类的东西。笔者就是随便拿了一个奶粉罐制作的。

  下面是参照外国WIFI网站的图片而画的制作图。

各数据如下:

中心频点=2.445G
圆筒直径=127mm
圆筒长度=111mm
振子长度=31mm
振子距圆筒底部边距=37mm

幻龙网络

  从图片可以看出,馈线的屏蔽网连接金属圆筒,信号通过圆筒反射到振子上,当然振子就是馈线的芯线了,芯线与金属筒是绝缘的,这点必须注意!

  在参照外国爱好者制作WIFI天线的同时,笔者加入了自己的想法:很多爱好者都喜欢在圆筒加装N座或BNC座,然后在馈线的连接处做对应的N头或BNC头,用于连接。但笔者觉得虽然该方法对使用十分方便,但同时也对信号造成了损耗(估计1-2DBI),尤其在2.4G的频段更加明显!因此,mr7决定把屏蔽网直接焊在圆筒上(焊接前先把外壳打磨光滑),而作为振子的芯线则保留其原来的泡沫绝缘。这样一来把损耗减到最低。有点专线专用的味道了!

  建议大家最好在焊接前找根直径稍比馈线粗一点的小铜管和热缩套管,先把铜管套在馈线上,然后跟屏蔽网一起焊牢在金属圆筒的外壳上,然后用热风筒把热缩套管来回吹多次,把馈线固定在铜管上,这样一来可以很好的减低由于调节天线时给馈线和振子带来的影响!

幻龙网络
幻龙网络

  馈线笔者是选用双屏蔽的RG-58电缆,接头是SMA母头,用于接在WIFI的AP上面。一般来说馈线直径越粗越好,而且长度要尽量短,不然馈线过长所造成的损耗比天线增益还大,失去DIY的意义!笔者使用的馈线直径由于比较小,所以长度取在1米这个数值。良好的馈线是制作天线的关键,2.4G频段的信号在线材中的损耗和泄漏比400Mhz的大很多,所以馈线必须用屏蔽网加铝薄双屏蔽,而且芯线要尽量粗。

幻龙网络

三、测试

  开始的时候,mr7浏览外国爱好者们讨论WIFI 天线增益如何如何的高,改善情况如何如何的好,总觉得有点吹嘘的感觉。但当mr7在实际测试时发现使用效果真的发生了天大的变化!

  在这次测试中,mr7使用的设备是D-LINK的DWL-G810(800AP)五合一AP,该AP可以通过软件刷机同时拥有AP、网桥、中继等功能,发射功率是32mW。

  测试地点时家里阳台,在防盗网内(没办法,金属圆筒直径粗了点,伸不出防盗网外)。按照经验,一般WIFI设备放在防盗网内使用的效果时十分差的,因此mr7也没抱多大希望。在使用原配天线时,mr7用AP搜索到3-4个外界信号(正常现象),当换上自制的WIFI圆筒天线后惊奇地发现居然可以收到7-8个外界信号,接收数目是更换天线前多出100%左右,真是出乎意料之外!不禁暗暗为自己制作的天线叫好。

幻龙网络

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小结:

1、该天线的确适合初学者业余制作,大家不要被未尝试过的制作而难倒,要相信自己相信科学。笔者也是新手,之前也没抱多少希望制作天线的,当果断迈出第一步之后,你会尝试到实践带来的无穷乐趣和知识!

2、多与身旁的同好们交流心得,听取各方意见,边做边学,这样会少走弯路。

3、制作天线时的尺寸和用料是成功的关键,要把握好尺寸的精确度,材料要选质量过关的。在这次制作中我每次裁剪时都要反复量度尺寸,精确度起码是mm级。材料方面,我用的是厚底的铁罐,而馈线则是进口的双屏蔽电缆。

4、由于附近比较多写字楼,自然用无线网络的公司也比较多,同时楼宇之间距离比较宽,所以在家中的阳台可以收到这么多网络的信号,这一点再次验证了“好机不如好天线,好天线不如好传播!”这个经验。

5、根据玩家提供的数据,该WIFI圆筒天线的增益在12DBI左右。假如改进一下,在天线外口加一个喇叭状的金属圆环,该天线还可以增加3DBI的增益,大家不妨试试!

  同时说明一下该天线不适合担当无线中继功能的AP用,建议做无线中继时最好使用高增益的同轴全向天线。

加强改进型 漏勺天线

  如果无线路由器或无线AP不适合加装增益天线,那么我们该如何增加无线信号的传输距离和效率呢?显然,只有给无线网卡增加增益天线了。下面笔者以USB无线网卡为基础元件,介绍一下如何制作无线网卡增益天线。

一、寻找材料

  首先寻找有规则抛物面的金属器具,那么你会想到什么呢?很快你就会想到家里的铁锅,但是铁锅质量较重且不适合固定和安装,也不美观。好在,我们的祖先在千年以前就为我们发明了制作增益天线的好物件“漏勺”(图3),是不是有点疑问?马上你就知道它除了可以用来捞饺子和面条,还能用来制作增益天线。

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二、准备工具

  制作过程中可能用到的工具有手锯、尖头钳子、橡胶管以及USB连接线等。手锯是用于将漏勺把锯掉或让它长短合适。尖头钳子则用于在漏勺中心为橡胶管剪一个合适的缺口(图4)。橡胶管的作用就是根据焦点的距离将USB接头固定在漏勺上;而USB连接线就是为了将无线网卡与电脑连接起来。

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当然,你还是要准备好一把尺子,如果必要也需要纸、笔和计算器,以测量和计算焦点位置。

三、计算焦点位置

  确定了焦点位置才可以确定胶皮管的长度,才能固定胶皮管和无线网卡。

  采用上面所介绍的焦点计算公式即可计算出焦点距离漏勺底部中心(胶皮管安放处)的长度,要注意的是要考虑USB网卡的长度,因为USB无线网卡的天线是内置的。

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    打开USB无线网卡,内置天线就位于左侧白色位置。这样只要保证USB无线网卡的底部位于焦点位置即可,如果USB无线网卡本身长度不够,则需要用胶皮管来支撑USB无线网卡。
四、固定USB无线网卡

  在确定焦点位置之后,就可以对USB无线网卡进行固定了。一定要注意测量好USB网卡的长度和胶皮管的长度,二者连接后的长度之和应等于计算好的焦点距离。
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五、为天线制作支架

  可以使用漏勺原来的竹板作为支撑,不过每次使用都需要找合适的位置固定,这种情况下就需要给天线制作一个支架,做一个三脚支架就很牢固。材料可以任意选择,只要支架材料与漏勺天线绝缘即可。例如,可以使用三只竹筷子做成一个支架,当然你也可以奢侈一点,用废旧的照相机的三脚架来做支架。

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  经过以上五个步骤,一个超酷的USB无线网卡增益天线就制作成功了,使用USB连接线与你的电脑相连,你就可以体验自制增益天线给你带来的“快感”了。
  楼主提示:以上是转贴,我觉得漏勺的反射面并不大,你可以买微波炉用的铝箔,贴在漏勺表面,反射性能会更好。
  另一张漏勺天线图:
  这是国外同行使用中国油漏来制作的,他使用的是一个价格便宜的USB接口的无线网卡,便于连接,因为高频信号对馈线质量和工艺要求极高,使用USB口便于摆位。通过简单的焦点计算公式得出焦点位置,固定,一个提升十多点信号值的高增益定向天线就做好了,如果发射端也做一个,估计室外无阻碍通讯可达2公里左右。

幻龙网络
小结:
这种方法也是根据我们所介绍的制作增益天线的基本原理,将USB无线网卡的原有天线改装为效果更好的增益天线,关键也在于要选择合适的金属抛物面材料,计算好抛物面焦点,其特点是效果显著、简单、零成本,是从末端增强无线信号收发效果的最佳解决方案。

终极变态型 卫星接收器天线

  奶粉罐天线、漏勺天线都看过了,觉得还不够强劲?国外狂热的无线网络爱好者成功的DIY了一台无线信号发射器,并且通过旧的10英尺卫星天线建立了一个125英里范围的无线网络区域。下面我们就来详细看一下这究竟是如何实现的。

幻龙网络 幻龙网络

  工具准备好了,我们就来开始制作吧。首先将一根比较粗的铜丝通过工具折成下图的样子。

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整个天线的主题部分是一个银制的连接器,铜质天线将通过这个连接器与底板相连。
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天线通过连接器固定
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天线安装的位置

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    天线通过银质连接器固定在底板上,需要注意的是,天线不能和底板接触,因此在安装的时候可以借助一些支撑工具,保持天线和底板的距离。
  接下来就是天线的组装工作了,利用旧的卫星接受天线我们很容易的就装好了这台无线网络信号发射器。

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卫星天线的高频头
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连接天线的底座

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天线和底座的连接

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最终成品
  从上面的图片我们可以看到,当摆放在水平面上的时候,接收器的盆与水平成了大概45度的角度,而与接收器的盆平行的天线也和地面成了45度。

  对于DIY的成果,我们也做了简单的测试,请看下图。

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  从测试软件中看,CH6的信号发涞阍赥own B,距离测试点英里;CH5的信号发射点在Town A,距离测试点2.4英里;而在CH1的两个AP桥接自Town A和距离发射点2.6英里的Town C。可以看到,自制的无线信号发射器覆盖范围还是很广的。


幻龙网络 更多AP测试

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安装在车上,便于移动
小结:

  虽然现在DIY之风流行,不过这个变态型的无线信号发射器的制作对于一般用户稍显难了一些,并且对制作者网络和动手能力要求较高,而最后部分的的测试,更是普通用户无法完成的,同时如此大面积的无线网络覆盖在安全性方面也存在一些问题,不过这种DIY的精神还是只等推崇的,试想一下,今后在广袤的田野上使用笔记本通过无线网络聊天的情景是多么的惬意。

还有其它的天线:
2.4G无线网卡天线馈源

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易拉罐天线:

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铁锅天线:

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烤盘做的抛物面天线,增益8db

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全文总结:

  科技是不断不发展的,而我们DIY的精神更是永无止境。多么强大的天线,都有它鞕长莫及的距离,而人的思想却是无边界的。看了以上这三个由浅到深的天线DIY案例,您觉得如何呢?欢迎大家展开热烈的讨论。

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