這個制作的要點在于制作一個免費的Wifi波導(dǎo)天線（雖然需要一些自備材料）,。
普通用來架設(shè)無線網(wǎng)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(nèi),，信號才能得到增強,，而且效果沒預(yù)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(shè)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(dǎo)原理
我們要做的金屬罐天線是一個引導(dǎo)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(dǎo),。波導(dǎo)里，電磁場只能以特定的模式存在,。那些最好的波導(dǎo)里只容許單獨一種模式,，因為不同的模式在波導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)中占據(jù)優(yōu)勢地位,。上面是波導(dǎo)的側(cè)視圖和饋線,。灰色的矩形是罐子天線,，小的綠色饋線里的中心導(dǎo)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(shè)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(shù)計算
就像上面說的,，在波導(dǎo)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(shè)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,。考慮日常使用的Wifi網(wǎng)絡(luò)的頻率,，大多數(shù)的802.11網(wǎng)絡(luò),，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(wǎng)絡(luò),。對于這一頻帶需要在設(shè)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(wǎng)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(yīng)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(nèi)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(jié)果。
最后,，當我們從罐壁引入饋線時,，伸入罐內(nèi)的金屬導(dǎo)體需要的長度Lo為1/4波長。
3 所需材料
○ 一小段粗銅線
○ 一些螺絲和螺母
○ 帶有外接天線接口的路由器（這次用的其實是一張無線網(wǎng)卡）
○ 合適大小的金屬罐（尺寸的選擇已經(jīng)在上面說了）
○ 將路由器連接到金屬罐的饋線,，以及相應(yīng)的連接座
● 一些固定工具（比如三腳架,，用來固定天線的朝向）
4 組裝天線
把各種罐子整理干凈。
在粗銅線上切下一段長度為1/4 ,，約1.23英寸的銅線,。
把這段銅線焊接在N型連接器的芯柱上。
從罐底量出正確的饋線位置,。
鉆孔,，安裝連接器。注意將連接器的金屬外殼與罐壁相連,。
把罐子安裝到支架上,。盡量避免在罐內(nèi)有其它東西，固定用的螺絲螺母盡量少,。
5 性能測試
這些數(shù)據(jù)通過安裝了Stumbler應(yīng)用程序的iPod Touch采集,，這個程序能顯示附近任何無線路由器的信號強度,。測試結(jié)果里不包含單位，因為它只是個相對值,。觀察到的最大信號值是76,，降到10以后信號源就不可見了。
這些數(shù)據(jù)在物理系門廳采集,，因此有可能被其他路由器或任何其他設(shè)備干擾,，但從這個基本的測試里，也可以看出一些地方（40米和70米）的信號有隨距離增加的趨勢,，這和天線本身的設(shè)計有關(guān),。
在長距離測試里，信號在100米外下降很快,，但在365米內(nèi)仍然高于10,。這個結(jié)果是逐步遠離路由器，直到失去信號時測試出來的,。它的局限性很大,，但仍不失為一個可借鑒的參考。測試時走的是下山路,，并且信號即將消失的時候和天線之間的視線被樹木遮擋了,。在較好的情況下通訊距離也許會提高到1/4 英里。
6 改進建議
下面這些建議可能有助于獲得更好的性能,，在有條件時可以試驗一下,。
讓同軸電纜可以方便地在不同的金屬罐天線之間切換。
或許如上圖一樣,，在金屬罐天線的開口添加一個喇叭口可以收集更多的電磁波,。
分別用無線路由器和無線網(wǎng)卡作為天線的信號源，觀察效果是否不同,。
在天線前增加有源放大器,。
把兩個湯罐或者品客薯片罐背靠背裝在一起看看效果如何。
涂裝天線內(nèi)壁,。也許原先的罐體涂些油防銹就足夠好了,。還有問題是或許可以加個能透過電磁波的絕緣蓋。
使用兩個與同軸電纜連接的金屬罐作為中繼器,，來繞開物體（建筑物,，山脈等）傳輸信號。