Wi-Fi信號放大器加強升級版

這個制作的要點在于制作一個免費的Wifi波導天線（雖然需要一些自備材料）。

　　普通用來架設無線網的路由器使用全向天線發(fā)送和接收信息包，這些信號以相同的強度向各個方向發(fā)送。比較悲劇的一件事是普通路由器的天線不算給力，范圍也不過50到100英尺。

　　而定向天線的信號集中在一個特定的方向，雖然犧牲了其他方向的信號強度，但在需要的方向上可以獲得更大的通信距離。

　　上次我們說的那種放大器的缺點在于，僅弧形鋁皮焦點附近較小區(qū)域內，信號才能得到增強，而且效果沒預期的那么明顯 。

　　另外一種比較流行的做法是用一個漏勺，在很多野外作業(yè)現(xiàn)場會用到這種方法，不過考慮到不是每個人手上都有閑置的漏勺，所以還是推薦這種用罐子的方法。

　　下面介紹的這種金屬罐天線是為了擴大廉價路由器的通訊范圍而設計的，它是一個金屬制成的定向天線，可以用一個N型連接器通過同軸電纜連接到路由器本體。

　　1 波導原理

　　我們要做的金屬罐天線是一個引導電磁波向指定方向傳播的通道，用專業(yè)名詞來說叫做波導。波導里，電磁場只能以特定的模式存在。那些最好的波導里只容許單獨一種模式，因為不同的模式在波導中以不同的速度傳輸，這會引起散射，信號的脈寬會擴展，使接收變得困難。同時不同的模式也有不同的輻射方向，上面展示的是一種橫向電場（TE）和一種橫向磁場（TM）模式——圓形波導中的主要模式。

　　首先拿TE11模式做個例子，這種模式在圓形波導中占據優(yōu)勢地位。上面是波導的側視圖和饋線?；疑木匦问枪拮犹炀€，小的綠色饋線里的中心導體伸入罐中。它離罐底四分之一駐波波長，這會激發(fā)出TE11模式：圖中電場用紅色畫出，而磁場用藍色繪制。

　　現(xiàn)在假設你從罐形天線的底面而不是底部附近接入饋線，這會激發(fā)和上面不同的另一種模式。這叫做TM11模式，電場用紅色，磁場用藍色表示。

　　2 參數計算

　　就像上面說的，在波導天線中只希望激發(fā)單一的TE模式（這決定了需要采用從罐壁伸入饋線的設計）。對此可以選擇合適的金屬罐，它的直徑剛好容許 TE11模式生成但是能夠禁止TM01模式?？紤]日常使用的Wifi網絡的頻率，大多數的802.11網絡，比如808.11b/g使用2.4GHz 頻 段，808.11n使用2.4和5GHz頻段，但是長距離傳輸時還是2.4GHz信號較強。為了簡單起見，只考慮常用的頻帶在 2.412~2.462Ghz的808.11b/g無線網絡。對于這一頻帶需要在設計金屬罐天線時讓TE11模式在2.412GHz時即能激發(fā)，并且在 2.462GHz工作時仍不會激發(fā)TM01模式。

　　想快速解決的話，參考這個網頁，里面有個在線計算器可以幫助你計算罐子直徑和饋線位置。

　　在線計算器

　　或者也可以拿出紙和筆開始計算：

　　首先是罐子的合適直徑。

　　TE11模式會在f = 2.412GHz 》 f_cutoff = 2*c/（3.41*D）時被激發(fā)。

　　TM01模式在 f = 2.462GHz 《 f_cutoff = 2*c/（2.61*D） 時不會被激發(fā)。

　　我們需要f_cutoffTE11 《 f 《 f_cutoffTM01

　　由此解出2.87英寸 《 D 《 3.67英寸

　　一般來說這里的直徑下限比較重要。罐子需要比2.87英寸大才能在2.4G下有效工作，而上限雖然有些影響，但并不是天線能否工作的硬性限制。

　　接下來我們需要計算饋線的位置。

　　之前提到過，為了激發(fā)TE11模式，饋線應該安放在1/4波長的位置，而整個罐形天線的長度是3/4波長。在開放空間里，只需要將光速c除以頻率就可以得到電磁波的波長，但是罐形天線內部情況有些變化，這里的駐波波長需要按照下式計算：

　　于是就可以從滿足要求的罐子的直徑D，計算出罐子切割后的剩余長度3/4Lg和饋線位置離罐底距離1/4Lg，這就是之前在線計算器給出的結果。

　　最后，當我們從罐壁引入饋線時，伸入罐內的金屬導體需要的長度Lo為1/4波長。

　　3 所需材料