Helix Power: Рассказ о создании 10 км линка на основе спиральных антенн

Хочу поделиться опытом создания Wi-Fi соединения на расстоянии 10 километров с использованием самостоятельно изготовленных спиральных (helix) антенн.

Как это было.

Была поставленна задача создать линк между двумя пунктами. Линк планировалось использовать для телеметрии, а конкретно для передачи данных с удаленной сейсмостанции в центр. Ширина канала подразумевалась всего 19.6 кбит для телемтрии и минимум 1 мегабит для снятия данных по запросу. После анализа всяческого железа был выбран D-Link: во-первых в магазинах можно найти, во-вторых сервисное обслуживание у нас развито.

Было приобретено два D-Link DWL-3200AP Manageable Access Point по цене $197 за штуку. Помимо всего прочего данная точка доступа поддерживает стандарт питания по Ethernet кабелю 802.3af Power over Ethernet (PoE), что позволило значительно уменьшить потери сигнала за счет весьма короткого высокочастотного коаксиального кабеля.

После этого стал вопрос пассивной части. К сожалению “Родные” антенны от D-Link слишком дороги: 21 дБ антенна стоит $260. Пришлось порыться в интернете, из найденого больше всего понравилась конструкция спиральной антенны.

Использованные материалы

Расчеты и изготовление

Антенна была расчитана при помощи калькулятора.

После этого антенна была собрана согласно описанию антенны со спиральным волноводом.

По расчетам усиление антенны при идеальных условиях должно быть 19.6 дБ, но разные источники то подтверждают эту методику, то отрицают.

На первую антенну было потрачено 15 дней, самая загвоздка была в том, как прикрепить трубу к заглушке, а заглушку к отражателю, при этом сохранив геометрию витка с волновым трасформатором (треугольником из фольги). И, кстати, в отличие интернетовского описания, я не использовал на отражателе разъем N-типа, а просто припаял центральную жилу кабеля к волновому трансформатору, что дало минус два разъема, а значит дало меньшие потери на разъемах в целом. На вторую антенну ушел уже 1 день.

Антенны в процессе сборки

В качестве термоконтейнеров было куплено две пластиковых посудины для микроволновки. Туда и поместили DWL-3200. Антенна и точка доступа были вместе укреплены на мачте.

Антенна укрепленная на мачте вместе с точкой доступа в термоконтейнере.

Установка

И наконец установка антенн: видимость между двумя точками не совсем прямая, затеняют дома и деревья, расстояние 10 км. Фотографии внизу показывают точки и направление установки антенн.

Первая антенна установлена на мачте высотой 7 метров на крыше двухэтажного здания. Вторая установленна на мачте высотой 23 метра.

Как ни странно, антенны заработали сразу. Было сделано несколько попыток установления связи на различных расстояниях – 1000 метров, 2,4 км., 4 км, 10 км. Во всех случаях связь была установлена.

К сожалению не фиксировал уровни сигнала\шума, но субъективные параметры говорят о 10-18 % качестве сигнала, соединение работает на скорости 2 мегабита.

Вот и все, сейчас делаем две 24 витковых антенны с более толстым проводом намотки.

Автор: Андрей Кунаков

Содержание

Составитель: Патлах В.В.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2010 гг.