สายอากาศ WLANs

นายมนส จงสมานญาต

การศกษาโครงการเฉพาะเรองนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร ปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาเทคโนโลยสารสนเทศ

คณะเทคโนโลยสารสนเทศ มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

พ.ศ. 2556

สายอากาศ WLANs

นายมนส จงสมานญาต น.บ. (นตศาสตรบณฑต)

การศกษาโครงการเฉพาะเรองนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร ปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาเทคโนโลยสารสนเทศ

คณะเทคโนโลยสารสนเทศ มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

พ.ศ. 2556

คณะกรรมการการศกษาโครงการเฉพาะเรอง ......................................................................... ประธานกรรมการการศกษาโครงการเฉพาะเรอง (ดร.อนชาต ทศนวบลย) ......................................................................... กรรมการและอาจารยทปรกษารวม (อาจารยกตตพนธ พวพลเทพ) ......................................................................... กรรมการ (รศ. ดร.บวร ปภสราทร)

ลขสทธของมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

หวขอการศกษาโครงการเฉพาะเรอง สายอากาศ WLANs หนวยกต 3 ผเขยน นายมนส จงสมานญาต อาจารยทปรกษา ดร.อนชาต ทศนวบลย อาจารยกตตพนธ พวพลเทพ หลกสตร วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชา เทคโนโลยสารสนเทศ คณะ เทคโนโลยสารสนเทศ พ.ศ. 2556

บทคดยอ

โครงงานนออกแบบและวเคราะหสรางสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปองเพอใชกบระบบเครอขายไรสาย โดยท าการออกแบบและวเคราะหสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปองขนาด 85 x170 mm. 11.64 ออนซ (330 กรม) เพอทดลองใชกบ Netgear Wifi Access Point รน WG602 ทดลองแลวพบวา Signal Strength คาเฉลย Download = 7,067,000,464 bps และคาเฉลย Upload = 1,075,649,056 bps เมอเทยบกบสายอากาศ Dipole เดมทใชทดลองแลวพบวา Signal Strength มคาคาเฉลย Download = 3,393,396,448 bps และคาเฉลย Upload = 1,073,574,328 bps โลหะกระปองจงสามารถใชเปนสายอากาศไดเครอขายมประสทธภาพ ถกน าไปสรางขนจรงเพอท าการวดผลการทดลองและท าการเปรยบเทยบ ค าส าคญ: ระบบเครอขายไรสาย / สายอากาศ

ข

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย ข สารบญ ค รายการรปประกอบ จ บทท 1. บทน า 1 1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา 1 1.2 วตถประสงคของโครงงาน 1 1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1 1.4 เครองมอทใชในการพฒนา 1 1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1 2. วธท า 2 2.1 กระปองโลหะทใชท าสายอากาศ 2 2.2 ต าแหนงเจาะรตดตง N-Connector 3 2.3 ก าหนดขนาดตวกระจายคลน (Radiator) 4 2.4 เชอมตอตวกระจายคลน (Radiator) 5 2.5 ขนตอนสดทายของการสรางสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง 6 3. วธการทดลอง 8 3.1 ลกษณะสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง 8 3.2 ทดลองดวยโปรแกรม Lan Speed Test 8 4. ผลการทดลอง 11 4.1 ทดสอบความเรวของเครอขายดวยโปรแกรม Lan Speed Test 11

ค

สารบญ (ตอ)

หนา 5. สรปและอภปรายผลการทดลอง 13 5.1 สรปและอภปรายผลการทดลอง 13 ประวตผจดท า 14

ง

รายการรปประกอบ

รป หนา 2.1 กระปองโลหะทส าหรบท าสายอากาศ 2 2.2 การท าเครองหมายต าแหนงทถกตองส าหรบตดตง N-Connector 3 2.3 เจาะรกระปองโลหะ 3 2.4 N-Connector 4 2.5 วธการวดตวกระจายคลน (Radiator) 4 2.6 ตดตงตวแกนทองแดงในชองของ N-Connector 5 2.7 ภาพรวมของการเชอมตออปกรณ 5 2.8 การเชอมตอ N-Connector กบกระปอง 6 2.9 เชอมตอ N-Connector ตดกบกระปอง 6 2.10 เสรจสนการท าสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง 7 2.11 การตดตงสายอากาศ Dipoleจากโลหะกระปอง 7 3.1 สายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง 8 3.2 ปรบหนวยอตราการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test 8 3.3 ปรบขนาดและจ านวนการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test 9 3.4 ก าหนด IP address หรอ โฟลเดอรดวยโปรแกรม Lan Speed Test 9 3.5 เรมทดสอบอตราการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test 10 4.1 ความเรวเฉลยของสายอากาศ Dipole เดม 11 4.2 ความเรวเฉลยของสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง 12

จ

บทท 1 บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา Wifi Access Point ตองใชสายอากาศ ซงสายอากาศ Dipole เดมสญญาณ WLANs (Wireless

Local Area Network) ใชไดไมครอบคลมถงชน 2 และชน 3 ซงสญญาณออนมาก สามารถหาสายอากาศมาทดแทนดวยสายไฟฟา ตวน าไฟฟาใด ๆ กได ส าหรบโครงงานนจงออกแบบกระปองมาท าสายอากาศ

1.2 วตถประสงคของโครงงาน 1. ออกแบบสรางสายอากาศจากโลหะกระปองตามขนาดทไดจากการวเคราะห เพอพฒนา

สายอากาศใหไดตรงตามความตองการ 2. เปรยบเทยบอตราการสงขอมลระหวางสายอากาศ Dipole เดมกบสายอากาศ Dipole จาก

โลหะกระปอง

1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1. น าเสนอขนตอนการท าสายอากาศจากโลหะกระปอง 2. ทดสอบความเรวของเครอขายโดยใชโปรแกรม Lan Speed Test เพอมาเปรยบเทยบการ

ท างานสายอากาศ Dipole เดมกบสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง

1.4 เครองมอทใชในการพฒนา 1.4.1 Hardware

- กระปองโลหะ ขนาด 85 x170 mm. - ลวดทองแดงขนาด 30.7 mm. - N-Type Fenale Panel Mount-4 Hold - สายส าเรจรป N-Type Fenale LLC200+Rp Sma Male

1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1. ชวยใหสามารถสรางสายอากาศดวยเครองมอราคาถกจากวสดเหลอใช

บทท 2 วธท า

2.1 กระปองโลหะทใชท าสายอากาศ กระปองโลหะขนาด 85 x170 mm. 11.64 ออนซ (330 กรม) ลกษณะบรรจภณฑจะมฝาพลาสตก

ดานบนใหถอดฝาพลาสตกออก แลวตรวจใหแนใจวากระปองไมมรอยบมหรอรอยบบลกษณะดงกลาวจะสงผลตอประสทธภาพตอสายอากาศทน าประดษฐได แสดงดงรปท 2.1

รปท 2.1 กระปองโลหะส าหรบท าสายอากาศ

หลงจากนนใหน ากระปองไปท าความสะอาด เพอไมใหมวตถแปลกปลอมใด ๆ เชน กาว หรอฝาฟอยลดบก เปนตน

2.2 ต าแหนงเจาะรตดตง N-Connector

ใชทองแดงเปนองคประกอบตวกระจายคลน (Radiator) ต าแหนงทตงและความยาวของทองแดงนเปนสงส าคญมาก กระปองมขนาดเสนผานศนยกลาง 85 mm. ดงนน Offset ของกระปองทน ามาใชงานมขนาด 44 mm. หลงจากนนตองท าการวดกระปองเพอตดตงกบ N-Connector แสดงดงรปท 2.2

รปท 2.2 การท าเครองหมายต าแหนงทถกตองส าหรบตดตง N-Connector

ขนท 1 เรมตนเจาะรเลก ๆ

ท าเครองหมายตามต าแหนงทไดกลาวมาขางตน จากนนเรมเจาะรขนาด 3/4 นว ตองใหแนใจวากระปองไมบม แสดงดงรปท 2.3

รปท 2.3 เจาะรกระปองโลหะ

3

ขนท 2 เตรยมความพรอมส าหรบการเชอมตอ ประเภท N-Connector ทสามารถใชส าหรบโครงงานน สามารถดไดจากรปท 2.4 ตองการ

เจาะเชอมตอ 4 ร (ของแตละมม) โดยใหท าเครองหมาย 4 รทจะยด จากนนเจาะดวยสวาน 4 รทท าเครองหมายไว

รปท 2.4 N-Connector

2.3 ก าหนดขนาดตวกระจายคลน (Radiator)

จ าเปนตองใชตวกระจายคลน (Radiator) ขนาดความยาว 30.7 mm. แสดงดงรปท 2.5 แสดงใหเหนถงวธการวดตวกระจายคลน (Radiator)

รปท 2.5 วธการวดตวกระจายคลน (Radiator)

4

2.4 เชอมตอตวกระจายคลน (Radiator) น าตวแกนทองแดงทตดมาใหไดขนาดความยาว 30.7 mm. น ามาใสกบ N-Connector วางตว

กระจายคลน (Radiator) ในชองของ N-Connector หากพบวาตวกระจายคลน (Radiator) ไมพอดควรใชกระดาษทรายขดปลายดานหนงของการเชอมตอจนกวาจะพอด หลงจากนนบดกรลงไป แสดงดงรปท 2.6 และรปท 2.7

รปท 2.6 ตดตงตวแกนทองแดงในชองของ N-Connector

รปท 2.7 ภาพรวมของการเชอมตออปกรณ

54

2.5 ขนตอนสดทายของการสรางสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง ในการตดตง N-Connector สามารถใส N-Connector ลงในรทเจาะของกระปอง และเชอมตอ

N-Connector ยดกบ 4 รทไดใชสวานเจาะจากรปท 2.3 ทไดกลาวไปแลว โดยใชนอตใสลงไปแลวขนนอตใหแนน อาจใชไขควงเพอชวยยดนอตใหแนน ตรวจสอบใหแนใจวานอตมความยาวทเหมาะสม แสดงดงรปท 2.8

รปท 2.8 การเชอมตอ N-Connector กบกระปอง

ดวาตวกระจายคลน (Radiator) ขนานกบฐานดานลางของกระปองหรอไม แสดงดงรปท 2.9

รปท 2.9 เชอมตอ N-Connector ตดกบกระปอง

6

ตอนนน าสายสญญาณส าเรจรปทท าขนเองหรอสงท าขน ใสแทนทสายอากาศ Dipole เดม แสดงดงรปท 2.10

รปท 2.10 เสรจสนการท าสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง

หลงจากนนด าเนนการตดตงเพอใชงานจรง ซงในโครงงานน จะมาทดลองใชโดยตดตง Wifi Access Point จากชนท 1 สงสญญาณขนไปบนชนท 2 ซงระยะเชอมตอระหวางจด 2 จดอยหางประมาณ 8 เมตรโดยมสงกดขวางคอ ตวอาคารจากชนท 1 ไปยงชนท 2 แสดงดงรปท 2.11

รปท 2.11 การตดตงสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง

7

บทท 3 วธการทดลอง

3.1 ลกษณะสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง สายอากาศ Dipole ทก าหนดแสดงดงรปท 3.1 ความยาวของสายอากาศ Dipole รปทรงกระบอก

L1 = 170 mm L2 = 44 mm L3 = 126 mm ความกวางของสายอากาศ Dipole รปทรงกระบอก H1 = 85 mm H3 = 85 mm และความยาวของตวกระจายคลน (Radiator) R1= 30.7 mm ก าหนดใหความถประมาณ 2.4 – 2.437 GHz

รปท 3.1 สายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง

3.2 ทดลองดวยโปรแกรม Lan Speed Test ใชสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปองแบบ Dipole โดยสงขอมลจาก Netgear Wifi Access

Point รน WG602 ไปยง SURECOM EP-9001-g 802.11g 54M WLANs USB Adapter ตอกบเครองคอมพวเตอรทระยะ 8 เมตร สามารถวด Signal Strength ดวยโปรแกรม Lan Speed Test มขนตอนดงตอไปน

1. ปรบอตราการสงขอมลท าเปนเมกะบตตอวนาท (Mbps) แสดงดงรปท 3.2

รปท 3.2 ปรบหนวยอตราการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test

2. ขนตอนตอไปก าหนดขนาดไฟลทท าการทดลองใหกด Config เลอก General แลวก าหนด Test Packet Site เปนขนาด 1 MB ตอมาก าหนด Number of Test Packets จ านวน 10 Packet แสดงดงรปท 3.3

รปท 3.3 ปรบขนาดและจ านวนการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test

3. ก าหนด IP address หรอโฟลเดอร ทจะท าการทดสอบในชอง Folder or Sever IP แสดงดงรปท 3.4

รปท 3.4 ก าหนด IP address หรอโฟลเดอรดวยโปรแกรม Lan Speed Test

9

4. ขนตอนสดทายกดปม Start Test เพอเรมทดสอบคาตามทไดก าหนดไว แสดงดงรปท 3.5

รปท 3.5 เรมทดสอบอตราการสงขอมลดวยโปรแกรม Lan Speed Test

10

บทท 4 ผลการทดลอง

ผลจากการใชงานจรงโดยใช Netgear Wifi Access Point รน WG602 มาตรฐานอปกรณ 802.11g สงขอมลผานก าแพงกน 1 ชน การทดสอบม 2 ขนตอน คอ ทดสอบโดยใชสายอากาศ Dipole เดมกบสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง สรปออกมาดงน

4.1 ทดสอบความเรวของเครอขายดวยโปรแกรม Lan Speed Test วดความเรวของเครอขายวาสามารถรบสงขอมลเปนอยางไร โดยใชอปกรณ Netgear Wifi

Access Point รน WG602 สรปออกมาดงน

4.1.1 สายอากาศ Dipole เดม ดวยโปรแกรม Lan Speed Test

ยานความถ 2.4 GHzโดยสงขอมลจาก Netgear Wifi Access Point รน WG602 ไปยง SURECOM EP-9001-g 802.11g 54M WLANs USB Adapter ตอกบเครองคอมพวเตอรทระยะหาง 8เมตร จะเหนวาความเรวในการใชงานจรงเฉลยคา Download = 3,393,396,448 bps และไดความเรวในการใชงานจรงเฉลยคา Upload = 1,073,574,328 bps แสดงดงรปท 4.1

รปท 4.1 ความเรวเฉลยของสายอากาศ Dipole เดม

4.1.2 สายอากาศ Dipole ทท าจากโลหะกระปอง ดวยโปรแกรม Lan Speed Test ยานความถ 2.4 Ghzโดยสงขอมลจาก Netgear Wifi Access Point รน WG602 ไปยง

SURECOM EP-9001-g 802.11g 54M WLANs USB Adapter ตอกบเครองคอมพวเตอรทระยะหาง 8 เมตร จะเหนวาความเรวในการใชงานจรงเฉลยคา Download = 7,067,000,464 bps และ ความเรวในการใชงานจรงเฉลยคา Upload = 1,075,649,056 bps แสดงดงรปท 4.2

รปท 4.2 ความเรวเฉลยของสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปอง

สายอากาศ Dipole จากโลหะกระปองมความเรวเฉลยในการใชงานจรงมากกวาสายอากาศ Dipole เดมเมอเปรยบเทยบจากรปท 4.1 ทกลาวมาขางตน

12

บทท 5 สรปผลการทดลอง

5.1 สรปและอภปรายผลการทดลอง สรปไดวาสายอากาศ Dipole จากโลหะกระปองทประดษฐขนมามอตราการสงผานขอมล

เพมขนเครอขายจงมประสทธภาพแตสายอากาศ Dipole เดมมสญญาณออนมอตราการสงผานขอมลทนอยกวาทระยะทางเทากน ตามทกลาวมาขางตนกระปองจงใชเปนสายอากาศได

ประวตผจดท า

ชอ-สกล นายมนส จงสมานญาต วน เดอน ปเกด 13 มถนายน 2526 ประวตการศกษา ระดบมธยมศกษา มธยมศกษาตอนปลาย โรงเรยนก าแพงแสนวทยา พ.ศ. 2546 ระดบปรญญาตร นตศาสตรบณฑต มหาวทยาลยเอเชยอาคเนย พ.ศ. 2550 ระดบปรญญาโท วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาเทคโนโลยสารสนเทศ

มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร พ.ศ. 2556 ประวตการท างาน IT Support บรษท Songkhla Finishing พ.ศ. 2553-ปจจบน

14