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菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

有很多朋友對怎麼樣製作天線,怎麼樣把天線振子和饋線進行焊接,怎麼選擇饋線等這些細節問題比較模糊。

下面介紹一款13DB的雙菱形天線,在此也感謝作者vodka的精彩作品,他很詳細的介紹了天線饋線的選擇,振子和饋線的焊接方法。雖然教程有點老,但對於喜歡DIY的小夥伴應該也還有參考意義。

一、天線概述

雙菱天線是最容易製作的,而且是增益較高的一種定向天線。材料也很容易收集,初學者很容易就能製作成功,而且增強的無線信號效果讓人很有成就感,更能激發大家對DIY的信心和興趣。

二、材料收集以及工具準備

型號為mil-c-17 RG-316 50Ω的鍍銀特氟龍高溫線準備5M,估計10元/米。

橫截面積為2.5mm的銅線(這個可以從電力線裡面剝出來,但是橫截面積要符合)估計4元/米。

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準備的部分材料

空調機銅管,外徑9mm、內徑7mm,長6CM

奶糖盒子的蓋,面積280mm x 200mm x 20mm

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奶糖盒蓋子拿來當反射板

三、製作步驟

1、首先製做天線的中心,也就是振子的部分。

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銅絲按規定的長度來進行彎曲

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角度要垂直

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按照圖示來彎曲

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振子的成品展示

2、製作天線的支撐物。

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用鋼質螺釘在標記好的中心位置敲出一個定位點

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鑽個大小合適的洞, 剛好可以傳過銅管

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用銼刀或者電動砂輪加工銅管的一頭

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雙菱到反射板高度在20mm左右

3、SMA接頭製作方法(饋線接頭的做法)

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SMA 頭和射頻線

為什麼我們要製做SMA接頭,這是因為很多無線路由或AP本身提供有獨立的天線接口,這樣我們就不需要拆開AP或無線路由在內部焊線了,也就不就用擔心設備的保修問題。先剝好射頻線,芯線暴露1.7~2mm。

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剝線和製做SMA頭

射頻饋線的中心導體只需要暴露2mm左右,剛好能放進SMA插針裡面就好。給饋線的中心導體上一點錫,這樣接觸更緊密,導電性更好。再把SMA的的針頭套上饋線的中心導體,並焊死。

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裝好SMA頭

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多餘的電纜屏蔽層折上去

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套上SMA套件中的銅管,用冷壓鉗壓死

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SMA接頭的成品

照片上那個黑色的是熱縮管。這種東西是防止水滲透到線體里影響導電性的。

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萬用表測試一下有沒有接好, 有沒有短路

做好后要測試下有沒有問題,測試的時候要同時測線芯與線芯有沒有斷路、屏蔽層與屏蔽層有沒有斷路、以及線芯與屏蔽層有沒有短路。

4、雙菱振子與射頻饋線的焊接

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先將彎曲好的振子的兩個頭焊接到空心銅管上

在文章的開頭我們已經介紹過如何將空心銅管頭部打磨出一定型狀的凹槽,其實這就是為了後面我們把振子固定到銅管上而準備的。先把振子的兩頭分別焊接到銅管上。(注意在焊接的過程不要讓成型的振子又變形了)

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饋線的線芯與外面包裹線芯的金屬屏蔽層分別焊接在雙菱的兩邊,再用一塊小塑料片隔開中心導體和屏蔽層,避免下雨的時候兩邊短路。

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成品的樣子

四、數據對比(都是在室外同一位置、同一AP下測試的)

測試的準備工作:

D-link 615無線路由器一部,設置無線路由器工作在802.11g模式下,把無線路由器的發射功率調到最低,信道選擇4。

測試使用的是一台宏綦上網本,內置的Atheros 5006x/5007eg (Built-in)無線網卡和本本內置的雙天線。

測試軟件使用的是CommView Wifi Version 6與NetStumbler 0.40,這兩款都是著名的無線網絡信號測試軟件,沒有用過的網友可以在網上找到它們,並有中文版供下載。

菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

首先我們在這台D-LINK615無線路由器的“高級無線”功能里進行一下修改。發射功率調低、無線工作模式調成只有802.11g。

1、在筆記本電腦距離無線路由器只有1米的情況下,把無線路由器的原裝天線分別換成雙菱天線及5DB LINKSYS全向天線后的信號強度進行對比測試。

菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

D-LINK615無線路由器換上DIY的雙菱天線后,本本在距離無線路由1米處使用CommView Wifi Version 6軟件測量得到的信號強度,信號的最高值可以達到:-19dBm;平均值是:-22dBm;最低值是:-27dBm。

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隨後我們又給無線路由器換上兩條5dB的LINKSYS全向天線,本本還是在距離無線路由器1米處使用CommView Wifi Version 6軟件測量得到的信號強度,信號的最高值可以達到:-28dBm;平均值是:-33dBm;最低值是:-48dBm。

2、把本本放到距離D-LINK無線路由器12米左右,中間還間隔3堵牆的情況下,無線路由器換成DIY的雙菱天線及5DB LINKSYS全向天線后的信號強度進行對比測試。

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D-LINK無線路由器換成雙菱天線在距離本本12米左右,中間間隔了3堵牆后,本本使用CommView Wifi Version 6軟件測量得到的信號強度。信號的最高值可以達到:-75dBm;平均值是:-78dBm;最低值是:-84dBm。

菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

再把D-LINK無線路由器換成兩根5dB LINKSYS全向天線后在距離本本12米左右,間隔了3堵牆后,本本使用CommView Wifi Version 6軟件測量得到的信號強度。信號的最高值可以達到:-82dBm;平均值是:-88dBm;最低值是:-95dBm。

菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

D-LINK無線路由器換成DIY的雙菱天線在距離本本12米左右,間隔了3堵牆后,本本使用NetStunbler 0.4軟件採集得到的信號強度條形圖。

菱形天線製作方法圖解 DIY無線信號增強定向天線

D-LINK無線路由器在換成兩根5dB LINKSYS全向天線后,在距離本本12米左右,間隔了3堵牆后。本本使用NetStunbler 0.4軟件採集得到的信號強度條形圖。

通過最後兩張NetStunbler 0.4信號強度條形圖對比我們可以明顯的看到,一個自已DIY的雙菱天線確實要強過兩根5dB LINKSYS的全向天線。這足以證明DIY天線是成功的,而且具有很好的效果!

五、製作過程中的常見問題、總結

1、菱形的邊長到底要多少?

答:雙菱天線的諧振頻率是由總長度決定的,你想設計哪個中心頻率呢?如果是6頻道,中心頻率就是2.437 Ghz,真空中的波長就是 0.12310 米 (λ=C/f = 299792458 / 2437000000 )。我們把空氣的介電常數當1。那麼雙菱天線的諧振頻率2.437 Ghz對應的總長度就是 8λ/4=0.2462米=246.2mm,每邊長30.775mm。如果選1頻道,中心頻率就是2.412Ghz。每邊長 31.095 mm;如果選11頻道,中心頻率就是2.462Ghz,每邊長30.34mm。

因為銅在彎制的過程中會延展,所以最終還是會有誤差。因此DIY就不比太深究到底要多少,6頻道先取個總長度246mm就可以了。如果成品用掃頻儀掃出來諧振頻率往低走了,你把兩個腳對稱的剪短一點點就可以。

2、雙菱振子到反射板要距離多少?

答:雙菱到反射板的距離會影響整個天線的阻抗,因為雙菱是50歐直接饋電的,按照經驗就是雙菱到反射板的距離由你自己來決定。你可以串一個駐波表,自己測試。10mm~50mm都可以,調整后一般固定在20mm左右。

3、中間的銅管有沒有必要?

答:也是由你自己決定的,很多人把它省了也能工作,你可以根據手頭上能找到的材料來取捨。我個人覺得還是有幫助的,中間的銅管起支撐的作用,還可以等效於1:1Balun,消除傳輸電纜屏蔽層的輻射。

4、沒有 SMA 接頭可以嗎?

答:當然可以,而且直接焊接的效果更好。SMA頭只是方便連接天線與無線路由或AP,低質量的SMA頭還會導致1dB以上的衰減。

5、沒有烙鐵怎麼辦?

答:買吧。

6、RG-316電纜好么?

答:可以用,如果有條件可以選RG-142線纜。至於RG-58那就盡量避免了,那是10M細纜以太網用的。錯誤的選擇饋線會導致信號的衰減。

7、天線反射板用哪種材料好?

答:考慮到天線的耐用性。還是選擇鋁一類的金屬材料吧。