Wi-Fi. Mejorar la cobertura con una antena casera

Casi todos los usuarios nos acabamos quejando de la cobertura de nuestro Wi-Fi. En el mercado existen distintas soluciones comerciales para mejorar su alcance. Una de estas soluciones consiste en colocar una antena de mayor ganancia que extienda la cobertura del Wi-Fi en una dirección. Estas antenas se pueden comprar, pero, ¿Qué tal si nos la construimos por poco dinero?. En este artículo se muestra cómo construirnos nuestra propia antena Wi-Fi.

Hay que remarcar que, lo más rápido, cómodo y eficaz es comprar la antena que necesitamos; sin embargo, existen personas que disfrutan construyendo con sus propias manos todo aquello que es factible construir. En el caso de las redes inalámbricas, mientras que construir un punto de acceso es algo complicado, no hay excesivas dificultades para construir una antena.

Distintos modelos de antenas caseras
Distintos modelos de antenas caseras

Sobre las antenas

Las antenas son unos dispositivos que convierten las señales eléctricas en ondas de radio, y viceversa. Todos los equipos emisores o receptores de ondas de radio incorporan una antena, estén visibles o no. Pues bien, no todas las antenas son iguales. Las hay de mayor o menor ganancia (potencia). Por tanto, una de las opciones para mejorar el alcance de las transmisiones de radio de un equipo Wi-Fi es sustituir la antena que incorpora el punto de acceso por otra de mayor ganancia. Además, al poder colocar esta nueva antena algo más alejada del equipo, podría mejorarse su emplazamiento, consiguiéndose mejorar su cobertura.

Otras de las particularidades de las antenas es su direccionalidad. Las antenas que incorporan los equipos Wi-Fi son, generalmente, del tipo omnidireccionales. Esto quiere decir que emiten por igual en todas direcciones (en horizontal). No obstante, hay otros tipos de antenas que emiten en una sola dirección en un ángulo más o menos cerrado. Esto es interesante, ya que, por ejemplo, si instalamos un punto de acceso cerca de una ventana (pared exterior), la mitad de la cobertura del mismo será del exterior, mientras que las áreas más alejadas dentro de la casa u oficina podrían estar sin cobertura. Si se le sustituyen las antenas por otras direccionales se dejará de emitir hacia el exterior y se llegará a los puntos más alejados del interior.

Onda senoidal de radiofrecuencia
Onda senoidal de radiofrecuencia

Los puntos de acceso Wi-Fi suelen disponer de una o más antenas externas que van roscadas al equipo y que pueden ser cambiadas con facilidad. Para hacernos una idea, con una buena antena externa (parabólica), la señal Wi-Fi de un punto de acceso puede llegar a superar los 15 kilómetros de alcance (sin obstáculos intermedios). No obstante, no es necesario llegar tan lejos, para el interior de nuestra casa o el jardín nos valen alcances muchos más modestos.

Como se puede suponer, las características físicas de una antena están directamente relacionadas con la frecuencia para la que está pensada. De hecho, la mayoría de las medidas de la antena dependen de la longitud de onda de esta frecuencia. No nos vamos a parar en la teoría, pero nos vale con tener esto en mente.

Antena Wi-Fi con una lata

Hace unos años, Gregory Rehm, del Bellingham Technical College, diseñó una antena con una lata de comida preparada. Bueno, el contenido de la lata es lo de menos, lo importante es disponer un cilindro metálico, cerrado por un extremo, en el que se le coloca el conector en el que termina el cable de la antena.

Como cilindro cerrado puede utilizarse una lata de comestible, un bote de pintura o, incluso, se puede fabricar directamente. Lo importante es que tenga un diámetro de entre 9 y 11 cm y que las paredes sean lo más lisas posible. El resultado es una antena direccional con una mayor ganancia que la antena omnidireccional que viene incluida en los equipos Wi-Fi.

Construcción de una antena Wi-Fi con una lata
Construcción de una antena Wi-Fi con una lata

En este modelo de antena, la longitud de la lata debe ser 3/4 de la longitud de onda y la posición del conector de 1/4 de la longitud de onda desde la base. El diámetro de la lata (D, en milímetros) está relacionado con la longitud de onda estacionaria dentro de la lata (Lg, en milímetros) y con la frecuencia (F, en GHz) por la siguiente fórmula:

(1/Lg)2 = (F/300)2 – (1/(1,706·D))2

Para no tener que hacer cálculos, la tabla adjunta contiene las distintas medidas para distintos diámetros de lata. Aunque estas distancias no tienen por qué ser exactas, es aconsejable que sean lo más aproximadas posibles.

Medidas del cilindro
Medidas del cilindro

En el lateral, a una distancia de 1/4 de longitud de onda del fondo de la lata (del lado tapado) se debe colocar un conector tipo N al que previamente se le ha prolongado la espiga central con un trozo de cable de cobre soldado al conector. La longitud del cable de cobre debe ser 1/4 de la longitud de onda de la señal en el aire. Si pusiéramos esta longitud (en milímetros) en función de la frecuencia (F, en GHz), el resultado vendría expresado por la siguiente fórmula:

Longitud del cable = 1/4 · 300/F

Este trozo de cable es realmente la antena, mientras que la lata hace las funciones de reflector de la señal. En el caso de Wi-Fi, la longitud del cable es de unos 30 milímetros.

Medidas de la antena
Medidas de la antena

Pues bien, una vez localizada una lata con las dimensiones adecuadas, lo primero será abrir uno de sus extremos. A continuación, tomamos el conector tipo N y le soldamos a la espiga central un trozo de hilo de cobre de 30 mm de longitud. Dependiendo del sistema de soporte que tenga el conector, podemos atornillarlo o roscarlo a la lata. Claro que también podría pegarse a la lata. En cualquier caso, habrá que hacer los agujeros correspondientes en la lata de forma que la espiga quede a la distancia correspondiente de la base. En el primer caso tendremos que hacer cinco agujeros: el de la espiga central y el de los tornillos de sujeción. En los otros casos bastará con el agujero central.

Debemos asegurarnos de que la unión del conector con la lata quede firme y de que la superficie interior queda lisa. En el caso de utilizar tornillos, para evitar, en lo posible, las protuberancias del interior, es importante que los tornillos tengan la cabeza en el lado interior de la lata. Además, es mejor si se sella la unión del conector a la lata mediante silicona o elemento similar.

Si se fuese a utilizar la lata en el exterior, sería recomendable que contase con una tapa de plástico resistente a las microondas. Por otro lado, para evacuar el agua que pudiera condensarse en su interior, se debería hacer un pequeño agujero en el fondo de la lata.

Por cierto, para saber si la tapa de plástico es resistente a las microondas, se puede hacer la prueba de meter la tapa en el interior de un horno microondas durante un par de minutos y comprobar que no se calienta ni se deforma. Si se decide a hacer esta prueba, no se olvide de introducir también un vaso con agua junto con la tapa para evitar posibles sobrecalentamientos.

Una vez construida la antena, sólo queda unirla al equipo Wi-Fi con su cable correspondiente y probar su funcionamiento.

Antena Wi-Fi de lata y antena Wi-Fi con boca de embudo
Antena Wi-Fi de lata y antena Wi-Fi con boca de embudo

Si se necesita mejorar el rendimiento de la antena, se podrá probar a construirle una boca en forma de embudo. Este accesorio incrementará la sensibilidad de la antena al capturar un mayor número de ondas. Esta boca puede construirse con latón que puede reciclarse de una lata de mayor tamaño. El tamaño de estas bocas puede variar, pero puede empezar por aumentar el diámetro de la lata al doble.

Antena Wi-Fi con un bote de Pringles

La antena casera Wi-Fi más famosa es la construida con un bote de patatas Pringles. Aunque han aparecido distintas versiones de este modelo, hasta donde he podido averiguar, el inventor de esta antena es Andrew Clapp, aunque la versión más famosa es la de Rob Flickenger, administrador de la red de O’Reilly.

El hecho de utilizar un bote de Pringles es fruto de la casualidad. Lo importante de una antena son sus medidas, y resulta que el bote de patatas fritas Pringles tiene las medidas apropiadas (aunque no ideales). Se trata de un bote de 73 milímetros de diámetro y 230 milímetros de largo. El hecho es que se consiguen fabricar antenas de este tipo con 12 dB de ganancia con las que se logra cubrir distancias de más de 1 kilómetro. No obstante, no hay que desanimarse si sólo se consigue llegar a los 9 dB de ganancia y los 400 o 500 metros de alcance transmitiendo en el rango bajo de las velocidades de Wi-Fi.

Antena Wi-Fi con un bote de Pringles
Antena Wi-Fi con un bote de Pringles

La diferencia principal que presenta esta antena con la de lata anterior es que lleva instaladas unas arandelas que actúan como amplificadores de la señal. Lo que hace que esta antena sea apta para Wi-Fi es la distancia entre las arandelas. Esta distancia está relacionada con la frecuencia por la siguiente fórmula (simplificada para este caso):

Distancia = 75/F

donde la distancia está expresada en milímetros (se corresponde con un cuarto de longitud de onda) y la frecuencia F en GHz.

Si hacemos estos cálculos para la frecuencia menor de Wi-Fi (2,412 GHz, la del canal 1) y la mayor (2,462 GHz, la del canal 11), veremos que la distancia varía entre los 31,1 y los 30,46 milímetros. Como, en cualquier caso, las herramientas domésticas no tienen la precisión suficiente como para afinar estas medidas, se toma la medida media de 31 milímetros.

Los materiales que se necesitan para construir esta antena son los siguientes:

  • Un bote de patatas Pringles de cualquier sabor. Se necesita tanto el bote (vacío) como su tapa de plástico. Si no se dispusiera de uno de estos botes, también valdría cualquier otro bote que tenga un diámetro de 73 milímetros y una longitud de 230 milímetros.
  • Un disco de plástico de 73 milímetros de diámetro exterior (el diámetro interior del bote de Pringles). Vale la tapa de cualquier otro bote de Pringles o cualquier otra tapa.
  • Un conector de antena. Generalmente, se suele utilizar un conector hembra tipo N. Aquí se conectará el cable que une la antena con el equipo Wi-Fi.
  • Varilla roscada de 3 milímetros de diámetro. Harán falta menos de 15 centímetros.
  • Dos tuercas de nailon que rosquen en la varilla roscada.
  • Cinco arandelas de 25 milímetros de diámetro exterior, 1,5 milímetros de espesor y con un diámetro interior suficiente para poderlas meter en la varilla roscada (algo más de 3 mm).
  • Tubo de aluminio de unos 6 milímetros de diámetro. Harán falta menos de 16 centímetros de tubo.
  • Cable de cobre grueso de un solo hilo. Bastará con menos de 40 milímetros de longitud.

Lo primero es fabricar el dispositivo amplificador de la señal. Para ello cortamos todas las piezas con las medidas adecuadas. Con el tubo de aluminio se deben hacer cuatro trozos de 31 milímetros de largo. La varilla roscada debe cortarse a una longitud de 143 milímetros. La longitud de la varilla debe ser suficiente para albergar cinco arandelas (de 1,5 mm de espesor), cuatro tubos de aluminio (de 31 mm de largo) y las dos tuercas de los extremos. A la tapa del bote de Pringles hay que hacerle un agujero en el centro para que pase la varilla roscada. En cuanto al disco de plástico, hay que cortarlo con un diámetro exterior de 73 milímetros y hacerle un agujero en el centro de unos 6 milímetros para que quepa el tubo de aluminio.

Medidas para el montaje de la antena Wi-Fi con bote de Pringles
Medidas para el montaje de la antena Wi-Fi con bote de Pringles

Una vez que tenemos todas las piezas, las ensamblamos formando la estructura de la imagen. Consiste en poner una tuerca en un extremo de la varilla e ir introduciendo por el otro extremo el resto de las piezas en el siguiente orden: tapa del bote, arandela, tubo, arandela, tubo, arandela, tubo con el disco de plástico, arandela, tubo, arandela; y cerramos el montaje con una tuerca. Si es necesario, limamos el resto de varilla que nos haya sobrado.

A continuación, fijamos el conector con el cable de cobre en el bote. Para ello, lo primero es soldar el cable de cobre al conector. Una vez instalado, el cable debe llegar justamente al centro del bote. Como hay distintos modelos de conectores, es posible que la longitud del cable de cobre pueda variar de unos modelos a otros. En general, estará en torno a los 27 milímetros de longitud. El cable de cobre debe estar recto y bien soldado al conector.

Para fijar el conector al bote, deben hacerse unos agujeros en un lateral de forma que el cable de cobre quede justo delante de la varilla sin tocarla. Esto supone situar el conector a unos 85 milímetros de la base del bote.

Sólo nos queda montar las piezas. Montamos la varilla en el bote, conectamos el conector al equipo Wi-Fi mediante un cable adecuado y listo.

Para más información

En internet podemos comprobar cómo los usuarios de Wi-Fi han diseñado y construido diferentes modelos de antenas aptas para su utilización en la banda de 2,4 GHz y 5 GHz. Si está interesado en revisar los distintos modelos, no le costará trabajo encontrarlos a través de un buscador.

Si, por el contrario, se está interesado en realizar diseños propios, podrá encontrar una información interesante en los siguientes libros publicados por la American Radio Relay League: “ARRL Antenna Book” (ISBN: 978-1625951144) y “ARRL UHF/Microwave Experimenter’s Manual” (ISBN: 978-0872593121).

Por último, si desea saber más sobre Wi-Fi, antenas incluidas, está el libro es interesante y fácil de leer Wi-Fi. Lo que se necesita conocer del autor José A. Carballar y de las editoriales Libros RC (España) y Alfaomega (Latinoamérica).

Más información

REF: WF-PG201

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