Блог Антенщика

Фрактальная wi-fi антенна

Фрактальная Wi-Fi антенна

Всем Привет! Продолжаем мастерить антенны для интернета. Не так давно, в одной из публикаций, я рассказывал о фрактальных антеннах, это была теория. На западе давно уже практикуют подобные конструкции, я наслышан о чудесной работе таких антенн, об их эффективности, компактности и простоте. Эта тема меня всегда интересовала, хотелось самому собрать фрактальную антенну и проверить ее работу. Недавно мне это удалось, и сегодня я хочу поделиться с вами одной конструкцией фрактальной Wi-Fi антенны, которую я собрал и проверил в действии. Скажу сразу, антенна превзошла все ожидания, и хотя она получилась у меня с третьего раза, результат того стоил. Отличная работа на расстоянии 1000 м от точки доступа, думаю говорит о многом.

Как и все антенны о которых я стараюсь рассказать вам на моем блоге, эту антенну мы так же будем собирать своими руками, из подручных средств, не прикладывая больших усилий, и что самое главное денег. Вся инструкция по изготовлению фрактальной Wi-Fi антенны будет проиллюстрирована фотографиями, сам процесс я подробно опишу, поэтому проблем возникнуть не должно, но появившиеся вопросы вы можете задавать в комментариях.

Основная часть процесса изготовления заключается в травлении платы с рисунком самоподобного треугольника, который наносится на пластину фольгированного текстолита, методом перевода с помощью специальной бумаги. У кого есть опыт в травлении плат, тому будет проще, для тех же, у кого этого опыта нет, не отчаивайтесь – это весьма не сложное занятие.

Все начинается с размеров, самое главное это соблюсти размеры, которые указаны на рисунке:

Рисунок фрактальной антенны

Рисунок скачиваем здесь: Fraktal’naya_wi-fi_antenna.pdf. Если размеры рисунка не совпадают с теми, что я указал, их можно подкорректировать при помощи любого графического редактора, главное чтобы при распечатке пропорции были соблюдены. Этот рисунок необходимо отобразить на текстолите, для этого его нужно распечатать на принтере. Я это делал при помощи обычного черно-белого лазерного принтера, только бумага для печати должна быть особенной.

Распечатка фрактального рисунка.

Печатать нужно на подложке от самоклеящейся бумаги. Такую бумагу можно найти в канцелярских магазинах или как я нашел ее в магазине обоев, а именно это были самоклеящиеся обои цвета дерева, ими обычно столы обклеивают или другую мебель. Нам понадобится не та сторона которую используют для обклейки, а обратная, которую обычно выбрасывают, эта бумага имеет специфическую глянцевую поверхность, свойства которой нам и понадобятся. Вырезаем бумагу под формат А4 или А5, что бы принтер прокрутил ее, и распечатываем на ней подготовленный для печати, с выдержанными размерами рисунок. Перед печатью настраиваем принтер под максимальный расход тонера, что бы слой краски не был слишком тонким.

Далее, на заранее вырезанную пластину 2-х миллиметрового фольгированного стеклотекстолита, с помощью утюга, мы переводим рисунок нашей антенны. Для этого, накладываем его на одну из фольгированных сторон пластины, заранее обезжиренную ацетоном или бензином, и разогретым утюгом, слегка надавив, водим по бумаге. Эта процедура занимает не более минуты, пластина должна хорошо прогреться. После этого даем пластине остыть и плавно удаляем бумагу, рисунок  должен остаться на плате.

Переводим рисунок антенны

рисунок антенны

Травление платы.

Есть много разных способов травления плат, лично я предпочитаю травление в растворе хлорного железа. Хлорное железо можно купить там же где и текстолит, в любом радиотехническом магазине, или как я нашел его в строительном магазине, емкость 250 грамм мне досталась за 50 р. Хлорное железо разводится в теплой, желательно кипяченой воде (50-60 0С) в пропорции 1:2, например я разводил 100 г. хлорного железа в 250 мл. воды (в стакане воды). Раствор можно приготовить в ненужной чистой пластиковой ёмкости. Растворить порошок нужно хорошо, для этого в воду его нужно добавлять постепенно, постоянно помешивая.

Травление Фрактальной антенны

В готовый теплый раствор, окунаем плату с рисунком, (предварительно защитив сторону без рисунка, если она не заклеена пленкой) и оставляем на некоторое время, у меня весь процесс травления занял 12 минут, чем свежее раствор, тем быстрее происходит травление. В процессе травления можно периодически покачивать плату в растворе при помощи пинцета, удаляя таким образом остатки разъеденной меди.

Процесс травления

Протравленную плату следует промыть под струёй теплой воды, после чего удалить при помощи ацетона краску с меди, и защитную пленку или краску с обратной стороны платы. У вас должен получиться четкий рисунок самоподобного треугольника со всеми выдержанными размерами, все маленькие треугольники должны иметь контакт друг с другом.

Готовая плата

Припаивание разъём.

Антенна практически готова, теперь нам нужно припаять подходящий разъём для согласования wi-fi антенны с устройством, если к антенне будет подведен обычный 50 Ом кабель, можно припаять коннектор BNC. Так как я проверял антенну с помощью ноутбука, я припаял ее с помощью тонкого кабеля RG-59 к адаптеру ноутбука. Как паять видно на фото ниже, кабель лучше подвести с тыльной стороны платы, просверлив в ней отверстие. Центральная жила продевается в отверстие и припаивается к нижнему маленькому треугольничку, а оплетка кабеля паяется к не тронутой второй стороне текстолита. Сам рисунок на плате можно залудить, для лучшего контакта всех фрактальных треугольников, но у меня отлично работал и не луженный экземпляр.

Фрактальная wi-fi антенна

Теперь подробнее о результатах. Антенна тестировалась в стандарте 802.11g, но как мне известно, такие антенны отлично работают во всем районе 2.4 ГГц. В США и Южной Корее подобные антенны используют на базовых станциях беспроводных сетей LTI (4G). Хочу проверить на 3G, размеры конечно нужно пересчитать. Для wi-fi антенна, именно я этими размерами работает просто отлично. На расстоянии в 1 км ноутбук с такой антенной отлично подключается к точке доступа работающей в режиме «access point» и раздающей автоматически IP адреса, условия прямой видимости присутствуют частично, много помех в виде деревьев и зданий. На точке доступа в качестве антенны используется MMDS зеркало с облучателем в фокусе, коэффициент усиления 24 Дб. На ноутбуке показывает «три палки», подключается без проблем. Ниже диаграмма RSSI.

RSSI

В следующем месяце хочу собрать на таких антеннах «линк», и проверить дальность на прямой видимости. В качестве внутренней wi-fi антенны фрактальная антенна тоже работает отлично, пока не совсем понятна её работа, не ясна диаграмма направленности. Если кто-то знаком с подобными антеннами прошу отписаться в комментариях, на вопросы отвечу там же.

235 комментариев: Фрактальная wi-fi антенна

  • Павел говорит:

    Рассчет антенны для WIFI не верен !!!
    Формула высоты данной антенны эьл скорость света деленная на центральную частоту дипазона и на корень квадратный из 3-х. Получаем 299 792 458 /(2440 000 000*1.73)=0,071м =71мм. Т.е размеры на фото должны быть 71мм и 31,5мм соответственно. Под 3G UMTS 84.5 и 42,25 соответственно. На 3G конечно лучше использовать отдельніе антенны для приема и прередачи по причине большо зарноса частот (с пересчетом размеров конечно)…
    Можно еще сварганить антенну из 3-х вот таких как тут на сайте, увечичив усиление тем самым до 15Дб.

    • Игорь
      Игорь говорит:

      Как вы считаете? Можно подробнее о расчетах? Если вы говорите, что размеры приведены не верно, хотелось бы понять в чем именно ошибка? По этим размерам была сделанна не одна антенна, и работоспособность для Wi-Fi доказанна. Возможно эффективность можно увеличить, манипулируя размерами и пропорциями. Если вы умеете делать такие расчеты, будем признательны если расскажете как.

    • Валерий говорит:

      Павел, откуда такая формула? Везде в описаниях — высота равнобедренного треугольника равна половине длины волны. Киньте ссылку на расчет или описание. Сам собрал антенну?

  • Андрей говорит:

    А,поможет она планшету,поместив вовнутрь и припаяв в родной Wifi антенне ?

      • Андрей говорит:

        Габариты планшета ~11см х 19см, или по толщине антенны ? Да,и крышка металлическая. Лучше,наверное, заменить этой антенной родную антенну роутера, но это улучшение (если получится) будет только дома.

  • Макс говорит:

    Летом сделал две такие антенны для ноута своего. И теперь ноут ловит домашний wifi на работе. Работа находится рядом с домом в соседнем здании на другой стороне улицы. Ну метров 200 расстояние точно есть, и сеть показывает все палки без одной. Очень хорошая антенка! Я бы хотел изготовить такую для 4G . Скажите какие размеры будут у такой же антенны, только для 4G?

    • Игорь
      Игорь говорит:

      С 4g проблема. Какие размеры у такой антенны, я не знаю. В расчетах не силен. Антенна о которая представленна в этой статье, сделанна по размерам найденным на заграничном форуме.

  • Василич говорит:

    Чтобы с химией не париться и заодно текстолит поэкономить можно было бы из него выпилить лобзиком 27 маленьких треугольников, наклеить их (жувачкой:) на фанерку или типо нее. А потом их вершины поспаивать для контакта проволочкой. Думаю не хуже получется)))

  • Алексей говорит:

    Здравствуйте Игорь, а размеров для 3g у вас нет? Вы еще не знаете как расчитывать размеры?
    Антенну для Wi-Fi сделал, теперь мой и Wi-Fi моего друга «шарят» по всей деревне 😀 все пароли вымогают 😀

    • Игорь
      Игорь говорит:

      К сожалению, для частот 3G/4G пока не могу точно расчитать размеры. Делал опытные образцы парк раз, но они оказались неудачными. Эта антенна очень хорошо работает на Wi-Fi, длямобильного интернета нужен правильный расчет размеров. Сейчас общаюсь с одним товарищем, он вроде как может посчитать, как только даст мне размеры, я сделаю по ним образец, и на эту тему будет статья.

    • Zrayz говорит:

      Тонер с лазерного принтера переводиться на медь, со струйником такое не прокатит — он чернилами печатает.

    • Дмитрий говорит:

      Немало информации о простой зарисовке перманентым маркером. Но, как и говорилось выше, очень важна точность рисунка. Маркером это сложно.

  • АЛЕКСАНДР говорит:

    Здравия! У меня вопрос по поводу пайки. Не понятно куда паять центральную жилу кабеля а куда у вас впаяна оплетка? Подскажите пожалуйста!

  • Андрей говорит:

    По какой фомуле рассчитать размеры этой антены для lte ?

    Сейчас выяснил , что мегафон работает в fdd lte 800Mhz , и по преведённой формуле Павлом вышло 21.6мм ; а вот по Валеренной , я особо не понял , так как он написал , что высота треугольника равна половине длины волны , и как из 2440Mhz у него вышло 62мм я не понял(

    • Игорь
      Игорь говорит:

      Да считали мне 3 раза по каким то формулам для LTE и 3G. Собирал я эти антенны они не работают. Если есть реально чел. который сможет расчитать размеры фрактальной антенны для 3G/4G диапазонов, пишите сюда в комментарии или сразу мне в скайп или на почту.

    • Денис говорит:

      Здрасте всем. Не парьтесь,  геометрия здесь имеет прямую зависимость. Делайте пропорцию и пересчитайте размеры, частоты то известны? Такието размеры при wifi, здесь все известно и на другие посчитайте. Только полосковые линии они  очень привередливые. Кстати толщина платы тоже немаловажна.

  • Денис говорит:

    А на самом деле чтоб пересчитать правильно надо знать поднесущие, ширина диаппазонакаждой поднесущей и в целом. Потому как одни треугольники могут согласовываться на одних частотах другие на других и т.д. Я так думаю, если руки прямые, так лучше из направленных попробовать- антенны бегущих волн. Там и нарравленность можно поиграть в вертикале и горизонтале и диаппазон обеспечить.
    Справка: коэфициент усиления антенны показывает насколько антенна лучше принимает / передает сигнал в нужном направлении по отношению к элементарной антенне. Т.е. радиомодуль( при правильном согласовании) пострадать не может. Дальность увеличивается за счет ненужных направлений (к примеру вертикально вверх) эта энергия просто направляете в нужную сторону и все.

  • Z-RAY-Z говорит:

    Вытравил данную конструкцию на текстолите, проверил на ноутбуке — ловит хуже стоковой антенны. Чего и стоило ожидать — конструкция капризная и расчётов нормальных нету.

    Решил проверить ещё раз на другом ноуте — доигрался, убил статикой беспроводной модуль. Искал такой-же модуль на Али, но без результатов. Подскажите, подойдёт ли любой беспроводной модуль с соответствующим разъёмом подключения на место старого?

  • Алекс говорит:

    Для таких антенн важным является материал, из которого изготовлена антенна (марка текстолита, от нее зависит диэлектрическая проницаемость) и ее толщина. Влияет и толщина фольги.

    В описании конструкции эти параметры опущены. Возможно по-этому, у одних работает, у других нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


BlogAnten.ru © 2010-2016. Все Права Защищены. Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник.