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文章链接 ： http://emg.ele-diy.com/emaga/2004-02-29/emaga55i57i763.html
廉价的无线网天线解决方案 发布时间：2004-02-29 6:12:49 原文作者：王乐刚 我工作的公司用的10M的光纤宽带网，并且整个办公楼实现了无线网络无缝覆盖。而下班后在家用猫上网速度和公司的网速简直是一个天上一个地下，太痛苦了。联想起我们办公楼里用无线网络，又快又方便。办公楼到我家约2500米远的距离，能不能无线网络到我家呢？
为解决这个问题，我考虑使用高增益定向天线来实现。然而上网一查价格，一个普通的2.4G用网状抛面天线最便宜都要600~700元，还有这个大家伙邮寄起来价格恐怕也不菲。
回想起大学里的电子课，其实抛物面定向微波天线的原理并不复杂，它包括一个辐射源（又名：馈源，类似于手电筒的小灯泡）和一个金属抛物面（类似于手电筒的集光反射镜）作为反射面组成。馈源实际上是一个弱方向性的天线，它把高频电流能量转为自由空间电磁波辐射出去，并投射向抛物面，抛物面在轴向反射出去，从而获得很强的方向性。
我搞了一个非常初级的设计，它由一个金属罐子、罐子的盖子、N型的连接器、螺丝、小铜棒、50欧姆的电缆、MMDS（多点多信道分布式系统）抛物面等零部件组成。
我们在数小时内制造出原始的罐子天线（12dB），经改进后加工成现在用的罐子抛物面天线（23dB）。
第一步：准备工作
计算尺寸、寻找零件。零件清单见表1。
零件尺寸及说明：(罐子尺寸见图1)。
罐子：
长度：最合适的长度是 3/4=Lg132mm以上(Lg的值在下有介绍)，132mm，短于这个尺寸，罐子是不适用的。
直径D：90mm和110mm 之间.
铜振子：（见图2）
长度：Lo/4=31mm
它是50Ω连接器的中心的铜柱（可以从电缆中获取），铜振子的长度取决于使用的频率的Lo/4.这个天线大约31mm黄铜杆。
Lo=122 mm（2.45GHz）
Lo/4=31 mm.
它的长度不需要非常准确约25mm到40mm，只要牢固地焊接到连接器上，就能很好地工作。
50欧姆连接器：（见图3）
连接器和铜振子焊接在牢固的基础上近可能地少使用焊锡，这样少的结构，以防扰乱天线的功能。接头处涂封上硅脂，这样可以防水。
罐子底部到连接器的距离：
1/4Lg=44mm
1/4Lg波长数字告诉你从罐子底部到连接器的洞中心有多远，从这个点上做一个标记。
Lg值：它取决于罐子的内直径。表2是Lg与内直径的关系(毫米)的对应数值。
转接缆：(见图4)
连接无线网卡和50欧姆电缆、50欧姆电缆和天线之间的转接线。
塑料盖子：
罐子的开口处要有盖子，这样可以防水和固定其他部件。盖子的材料用原来罐子配套的塑料盖子很合适，但这种塑料盖子必须对微波的阻碍比较小。如果盖子不平，则必须把这些褶皱弄平。
材料测试：
材料使用在天线上必须对微波阻碍比较小的，微波频率2.4G和微波炉的频率是一样的。因此，微波炉可以证明这种材料是否可以应用到天线上。一个简单的测试，放这种材料碎片在微波炉内，另外再放一杯水，这样可以防止微波炉空载，让它工作一分钟，水在杯中沸腾。如果这种材料温度上升，这种材料则不适合于微波天线。
第二步：制作天线
原始的罐子天线：（增益12dB）
罐子：(见图5)
罐子直径大约100 mm，以使用在 2.4GHz波段上。找一个旧的咖啡罐子。罐子的直径必须在90mm和 110mm之间，罐子的内壁和底部一定是光滑的。从商店或超市里能买到符合这些尺寸的罐子。罐子天线见图6。
天线的尺寸（见图1）：D=100mm, D2=170mm,Lg/4=44mm,Lo/4=31mm, 3/4 Lg=132 mm.
罐子天线的改良方案：（见图7）
如果罐子的底部不是光滑的，那么就必须附加一个平整的底，它的材料用铁皮或者铝片根据罐子底内直径进行切割，固定安装它有无数的方法。附加底和罐子不用固定的很牢固，因为微波不会被狭小的缝隙所泄漏。那么一些尺寸从附加的底重新计算。
喇叭天线：（增益14-16dB）
这是一个波导型天线，就是在原来天线的开口处增加一个喇叭，这样可以大区域的收集信号增加天线的灵敏度，可以提高天线2dB到3dB。（喇叭天线见图8）
喇叭的形状如右图：铁板制成漏斗型平面图，虚线是漏斗与接罐子的边缘。
天线的尺寸：D=R1=100mm,D2 =R2=170mm,Lg/4=44mm,Lo/4=31mm, 3/4Lg=132 mm.
我使用这个天线一段时间，感觉效果很好，直到成功制作抛物面天线后，它就被代替了。
我还试图增加天线喇叭的外直径（D2），结果取得了良好的效果。这个理论是我从卫星天线原理书上看到的。
雪茄型天线（增益18dB）：
雪茄天线是罐子天线的一种扩充，它添加了微波导向器，见图9。天线外壳圆形管子可用PVC管子做成，封口可用PVC管口封上！安装这个管子到罐子上，然后插入导向器直到46mm的间隙与罐子底部。
导向器中心轴直径：0.6mm，长度：35mm。圆盘(铝制)直径为3.1mm，厚度：0.15mm，间隔 ：2.45mm。把它们固定在盖子的中心。这个组合可以获得18dB的增益。
盖子天线：（增益18dB）
这个天线使用罐子的盖子作为反射器。这个盖子的固定和雪茄天线固定方式是一样的。它的焦距要依靠盖子，大约在罐子开口25mm到30mm。这个盖子的直径大约选择66mm(见图10)。
螺旋型天线：（增益13dB）
它产生圆极化振波，方向和螺旋体方向相同，见图11。它每匝的周长为一个波长，两匝之间约1/4波长。它能水平或垂直地发射信号，从天线上大约损失3dB的信号。它的增益可以得到12dB到13dB的垂直或水平的信号。它最大的优点是可以把信号传播得更远。它需要在直径为4.5mm的PVC管子上绕17圈线径为10的铜线,每圈的间隔是3.2mm。必须想办法固定它，防止不稳定。在罐子的底部安装一块17.8mm的方形铝作为反射器。
抛物面天线：（增益23dB）
抛物线天线可以获得更好的增益，见图12。馈源（罐子天线）安置在抛物面的焦点处，开口朝向内抛物面，这样几乎全部的微波信号被聚集，这样增益可达到23dB。
抛物面可以是板状、栅格状或网格状，只要网格分布的间隙小于波长，则对天线辐射所产生的影响与板状天线相比是可以忽略不计的。抛物面天线在没有专用模具和仪器的情况下，是不容易保证制作效果的，可到市场上去购买现成的抛物面，市场上常见的就是MMDS天线，网格状的抛物面天线大约在25元左右。我们所做的就是耐心调整天线获得更好的信号。
我现在使用的就是图13这种天线，在2500米远的距离，晴天速率可达到5-11m。雾天和雨天速率可自动调整到1-2m。
制作过程中注意事项：
天线的连接器要损失1dB的信号，电缆线会损失2dB/m。天线的连接电缆线和连接器阻抗必须是50欧姆低损耗的。
室外的连接要做好防水工作，在罐子的底部开一小洞，防止水在内部积聚，所有的接头用防水黑胶带包缠，再用黄油涂上一层。
天线工作期间如果生锈，我们可能会失去一些信号强度。测试这个罐子是否会生锈，就把它放在室外呆上一个月便可知晓。
谐振是影响天线效果的最重要因素。天线发射的电磁场最强，一是发射频率必须和天线的固有频率相同，二是驱动点要选在天线的适当位置。如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振，效果会略受影响，但是如果天线与信号频率不谐振，则发射效率会大打折扣。
第三步：测试天线
测试天线性能：
评估天线的性能，通常对驻波比（VSWR）、增益、半功率波速宽度等参数进行测试和计算。
我们没有测量仪器，来测量它们。那么我们要发扬试验出真知的精神，把最佳天线试验出来。
使用无线网卡的附带测试软件，可以看到一个被接受的信号的强度和连接质量。开始测试是从我办公室的窗台上（AP+抛物面天线）到远离2500米的家的屋顶上（网卡+抛物面天线）。
图14就是测试软件信号强度图。
罐子天线的波形被极化，一般情况下是，发射端(AP)振子的水平角度和接收端(网卡)振子的水平角度一样。仔细地调整天线的水平角度，消除一些噪音，有利于远距离的信号传输。调整方法：慢慢地扭动罐子，注视你的信号强度，直到信号最大(并且最低的噪音)。
总结
本人不是天线方面的工程师，也没有各种各样的测试仪器。我制作的天线只是自己应用。总结出一些制作方法和经验，和大家共享。
我们电脑爱好者不断寻找廉价的器材并且距离更远和速度更快的解决方案。这篇文章也许会给您一些帮助。?
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