Antennas for VHF and UHF (BP)

http://www.wifiantenna.org.ua/

Панельная секторная антенна FA-20 (18-22 dBi) С любезного разрешения Владимира (VBM), перепечатываем его описание конструкции панельной секторной антенны FA-20, которая при всей простоте зарекомендовала себя как высопроизводительная и надежная.

1. Введение Оригинальное описание автора находится по адресу http://sterr.narod.ru/wifi/fa20.htm. Описание от Володи — http://vbm.lan23.ru/wifi/fa20.html. О этой конструкции можно найти очень много положительных отзывов в сети, но при этом отмечается, что очень большое значение имеет точность изготовления, в особенно это касается вибраторов и крепежных отверстий в рефлекторе. Также большое значение имеет соблюдение расстояния между рефлектором и вибраторами. Обязательно придерживаетесь указанных размеров, это позволит добиться максимальной эффективности антенны.

2. Конструкция Антенна состоит из четырех конструктивных элементов: рефлектора (1), вибраторов двух типов (2, 3) и соединительной шины (4), которая служит для соединения вибраторов:

Рефлектор

Вибраторы Автор оригинального описания, Sterr, рекомендует использовать в качестве материала для вибраторов пищевую жесть, VBM изготавливал эти элементы из двустороннего фольгированного текстолита.

3. Материалы Для сборки антенны нам понадобятся: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Односторонный фольгированный текстолит (для рефлектора) Двусторонний фольгированный текстолит (для вибраторов) Полоска латунной или медной фольги (для шины) Алюминиевый уголок 25×25 мм Заклепки F-коннектор

4. Изготовление Прежде всего нужно изготовить ―корыто‖ рефлектора. Для этого вырезаем согласно чертежа прямоугольник из фольгированного текстолита 490×222 мм для дна, размечаем (кернить лучше всего со стороны фольги) и сверлим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки для вибраторов, залуживаем их. После этого изготавливаем бортики соответствующего размера из алюминиевого уголка 25×25 мм, и крепим их заклепками с обратной стороны рефлектора:

Заготовки

Для

точной

разметки

лучше

всего

воспользоваться

штангенциркулем

Прикрепляя уголки заклепками закрепите также и края уголков После сборки ―корыта‖ рефлектора его можно немного усилить, проклеив уголки с обратной стороны монтажным скотчем, а вертикальные швы склеив двухкомпонентным эпоксидным клеем:

Усиление конструкции Володя придумал оригинальную технологию изготовления вибраторов из стеклотекстолита, фольгированного с двух сторон. Преимущество данного метода в том, что из одной заготовки получается два абсолютно одинаковых вибратора. Сначала вырезается прямоугольная заготовка нужных размеров из текстолита:

Заготовка для изготовления вибраторов Далее делаем следующее: 1. Вырезаем ножницами по металлу прямоугольники 1 2. Расслаиваим стеклотекстолит, стараемся расслоить половинки одинаковой толщины 3. Делаем прорези по красным линиям прямоугольников 2 обыкновенными бытовыми ножницами 4. Берем сломанное полотно ножовки для металла и прорезаем по зеленым линиям прямоугольников 2 5. Мелкой наждачной бумагой аккуратно зачищаем торцы получившихся вибраторов

Готовые вибраторы В результате получаем два вибратора идентичных размеров. Нужно позаботиться, чтобы нефольгированная сторона вибратора была гладкой, для этого возможно понадобиться снять слой стекловолокна. После этого сверлим и лудим отверстия диаметром 2,5 мм под стойки. После изготовления вибраторов необходимо из латунной или медной фольги изготовить шину (4), при помощи которой позже соединим ―хвосты‖ вибраторов. Все элементы будущей антенны готовы, можно приступить к сборке. Для этого нужно найти дистанционную прокладку под вибратор. Еѐ толщину подбирайте так, чтобы суммарная толщина текстолита и прокладки давала расстояние 6 мм между рефлектором и фольгой вибратора. Для установки вибраторов лучше всего использовать ровную толстую медную проволоку диаметром около 2 мм. Нарезаем ее на небольшие куски, припаеваем их в отверстиях ―корыта‖. Затем, подложив дистанционную прокладку рядом со стойкой, припаеваем один край вибратора, потом аналогично — другой, предварительно переместив прокладку. Лишние части стоек откусываем. При установке узкие вибраторы ставятся по краям, более широкие — в центре.

Сборка антенны После установки вибраторов закрепляем коннектор на ―корыте‖ и соединяем ―хвосты‖ вибраторов при помощи шины, аккуратно пропаивая их, затем припаеваем центральную жилку коннектора к шине.

5. Установка

Проще всего прикреплять антенну к бруску, просверлив отверстия в ―корыте‖ между центральными вибраторами, и прикрутив ее при помощи шурупов или винтов. Если планируете закреплять антенну на трубе, то лучше прикрепить заклепками к антенне с обратной стороны рефлектора алюминиевый уголок длиной около 30 см, затем прикрепить уголок к мачте при помощи хомутов или стяжек.

Четвертьволновая всенаправленная антенна "паук" для диапазона 2.4 ГГц (802.11b/WiFi/WLAN) Категория: Антенны — Эта всенаправленная (omnidirectional) Wi-Fi антенна, которую еще называют ―паучком‖, была построена на основе простой схемы, найденной в старой книге. После масштабирования размеров под заданную частоту, она была построена для того, чтобы улучшить эффективность подвижной 802.11b сети и уменьшить ее стоимость. Прототип отлично работает до сих пор, после трех лет с момента изготовления. Этот документ объясняет, как она была изготовлена.

1. Введение Всенаправленная антенна построена с использованием коннектора N-типа под винтовое крепление и нескольких коротких отрезков толстого медного провода, запаянных в угловых отверстиях коннектора. Излучающий элемент (провод, припаянный в центре, или проводник) имеет длину 32 мм, что равняется четверти длины волны, так же как и противовесы, припаянные в углах коннектора. Каждый противовес укорочен до нужной длины и изогнут вниз на 30 градусов по отношении к горизонту для соответствия волнового сопротивления 50 Ом (также смотрите примечание о волновом сопротивлении ниже).

2. Конструкция

Эскиз конструкции антенны

2.1 Тело антенны — коннектор N-типа Коннектор N-типа был куплен в R.S. за £2.93 фунта (номер компонента 112-2139). На корпусе указано: Telegartner (предположительно производитель) Type: N-Flanschbuchse J01021H1082 Tel +49 (0) 7157/125-0 Fax -120

2.2 Провод Прототипы были сделаны с использованием более тонкого провода (жилы из 16амперного провода для домашней проводки), но такая антенна была слишком хрупкая для хранения и использования в реальных условиях. В результате мы пришли к использованию более толстой и жесткой проволоки, взятой из сетки для ограды, которая бы помещалась в отверстиях N-коннектора. Его можно было согнуть только с использованием двух плоскогубцев, что означало, что во время использования он не прогнется даже под весом крпной птицы, если она усядется на антенну.

2.3 Пайка Запаять провод в центральном гнезде под пайку было просто, потому что оно было изначально залужено. Что нельзя сказать о пайке в отверстиях для крепежа винтами.

пространство вокруг этих отверстий нужно в начале хорошо зачистить от защитного покрытия при помощи наждачной бумаги, затем залудить зачищенные контактные поверхности, и только после этого припаивать провод, для чего нужно, чтобы сам коннектор был хорошо прогрет. Это ознаяает, что во время пайки коннектор становится чертовски горячим (позаботьтесь о том, чтобы коннектор был надежно закреплен, например удерживая их при помощи круглогубцев), к счастью диэлектрик (изолирующий пластик) не расплавился, как это случалось с более дешевыми коннекторами. Качество пайки было проверенно раскачиванием деталей после остывания. Я получил много писем от людей, которые сделали антенну этой конструкции и получили хорошие результаты. Некоторые антенны выглядят значительно лучше прототипа, показанного выше. После того, как я сделал первую антенну такой конструкции, я купил 90 Вт паяльник, и это намного упростило пайку, так что я рекоментдую использовать паяльник мощностью 80 Вт или больше.

2.4 Изоляция Центральный проводник изолирован при помощи пластиковой изоляции, снятой с провода такого же диаметра. Изначально она не надевалась на излучатель польностью до диэлектрика (этот промежуток видно на фотографии вверху документа). С того времени термоусадочная изоляция стала очень доступной и популярной, намного проще использовать именно ее для того, чтобы заизолировать излучающий элемент до самого диэлектрика. Отрезайте изоляцию под прямым углом и аккуратно, так как в случае неровного среза после нагревание может расколоться, и трещина увеличится со временем.

3. Волновое сопротивление Эта антенна должна иметь волновое сопротивление 50 Ом. Мне писали люди, которые использовали этот дизайн с противовесами, которые были отогнуты под углом 45 градусов, и такое устройство антенны давало лучший результат в достижении сопротивления в 50 Ом. Если сопротивление неправильное, это может привести к повреждению усилителя или 802.11 карты, к которой подключена антенна. Оригинальный прототип (с 30-тиградусными противовесами) продолжает работать в течении полутора лет. Хотя глядя на фотографии, один из прототипов мог иметь и все 45 градусов, и оба до сих пор отлично работают. я подправил одну из антенн на глаз в полевых условиях, после повреждения во время использования в интернет-рикше, и она до сих пор работает, как раньше. Я проверю угол на этой антенне попозже. В идеале антенну лучше всего настроить с ипользованием прибора для измерения КСВ (Коэфициент Стоячей Волны) после изготовления.

4. Защита от непогоды Пока что не возникало необходимости защищать эту антенну от непогоды. Для временной установки на открытом воздухедостаточно закрыть соединение между N-коннекторами при помощи самозатвердевающей ленты, силиконового герметика, термоусадочной изоляци и т.д. во избежание проникновения влаги и намокания кабеля. Для постоянной установки было бы неплохо использовать пластиковый пищевой контейнер (в начале нуно проверить, что он подходит для использования в микроволновых печках, так как некоторые из них может ухудшать силу сигнала).

5. Монтаж

Когда мы использовали эту антенну, достаточно было навинтить ее на кабель и надежно закрепить его; такую установку позволяет коаксиальный кабель URM67 который имеет толщину 10 мм и не сгибается. Антенна настолько прочная и легкая одновременно, что похоже кабель предоставляет адекватное крепление сам по себе.

6. Стоимость Что я могу сказать? Мелочевка в размере £2.93 GBP, предполагая, что вы найдете кусок проволоки в металлоломе (или в изгороди неподалеку) и вам не нужно платить за припой.

7. Производительность По опыту использования в различных ситуациях и окружениях, я могу предположить усиление этой антенны около 3 дБ улучшения со встроенной антенны Buffalo PCMCIA карты, с более ровным круговым покрытием (включая потери в пигтейле, 6-7 метрах кабеля URM67 и коннекторах). На открытой местности при использовании двух таких антенн, присоединенных к 802.11b PCMCIA картам через кабели и пигтейлы, мы могли предоставлять 11 Мб/с соединение на расстоянии 400-500 метров в пределах прямой видимости. Из того, что в моих словах нет точных измерений, вы можете сделать вывод, что я не имею доступа к калибровочному оборудованию для настройки и времени сделать хорошо документированные измерения. Если у вас есть такая возможность, пожалуйста, сообщите результаты!

7.1. Примеры полевого использования   

Solar and Pedal powered Internet ―cafe‖ and community network at the Big Green Gathering – 2002 Radio webcasting from the Big Chill – 2002 Internet enabled pedal rickshaw – 2003

8. Предупреждение Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой ―самоделкой‖, и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чеголибо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же. Сигарета на фотографии показана исключительно для масштаба. Даже не пробуйте ее закурить.

9. Справочные данные и ссылки 

Antennas for VHF and UHF – I.D.Poole – Babani Publishing – ISBN 0-85934-246-8

Антенна с цилиндрическим волноводом (антенна-банка) для диапазона 2.4 ГГц (802.11b/WiFi/WLAN) Категория: Антенны — webmaster @ 2:58 pm

Нужна недорогая направленная Wi-Fi антенна, которую можно изготовить за час? Нет проблем, сейчас мы раскажем, как сделать ее из простой консервной банки.           

Введение Конструкция Монтаж Стоимость Предупреждение Проверка дальности Список подходящих банок Справочные данные и ссылки Калькулятор размеров Вычисление размеров по таблице Схема расположения элементов

Введение Мы экспериментировали с волноводной антенной, изготовленной из старых, жестяных консервных банок, для того, чтобы значительно расширить беспроводную сеть 802.11b. Все, что нужно было сделать – это поместить в нужном месте приемо-передающий элемент, состоящий из короткого куска медного провода, запаянного в центре Nконнектора.

Одна из антенн, изготовленная из металлического футляра от виски J&B. Примечание: Эта антенна применима только для беспроводных сетей стантарта 802.11b или другого беспроводного оборудования, работающего на частоте 2.4 ГГц. Она не годится для FM/AM/SW/LW диапазонов. Эта антенна является развитием первоначальной идеи изготовления ―баночной‖ антенны из упаковки чипсов Pringle’s. Упаковка от Pringle’s изготовлена из картона и быстро портится при плохих погодных условиях, и кроме того на ней сложно надежно закрепить коннекторы. Без-дипольная ―Удо-Яги‖ антенна (‖Волновой канал‖) доставляет намного больше хлопот при расчетах и изготовлении, и первоначальные тесты показали, что волноводные банки работают лучше. Из уроков волновой теории, которые чем дальше, тем труднее, следует, что волноводная антенна, в нашем случае ―баночная‖ антенна, должна иметь параллельные стенки, изготовленной и хорошо проводящего материала, желательно гладкого, и ее концы должны быть перпендикулярны стенкам. Для 2.4 ГГц расчеты показывают, что диаметр банки должен быть от 70 мм и 100 мм. Это не "железобетонные" пределы, а скорее отправные точки, так как усиление будет уменьшаться за пределами этих размеров все сильнее и сильнее.

Практика показала, что прочность конструкции – большое достоинство, и наличие пластиковой крышки является практически обязательным условием для защиты от непогоды. Смотрите приложение со списком подходящих жестянок. ARRL (Amateur Radio Relay League, лига радиолюбителей) пишут, что необходимая длина волновода для такой антенны должна быть как минимум в двое больше ведомой длины волны. В javascript калькуляторе или таблице длина ведомой волны обозначена как Lg и она зависит от диаметра банки. Чем меньше диаметр, тем больше длина ведомой волны. Из этого следует, что чем больше диаметр банки, тем короче она может быть. Также чем больше площадь горловины банки, тем больше энергии может быть перенесено, и следовательно тем больший уровень преданного и полученного сигнала.

Конструкция

Внутри банки, в конце получена при выключенной антенне.

–

излучающий

элемент.

Фотография

Коннектор N-типа, привинченный к банке. Сначала мы выбрали банку с диаметром 96 мм. Мы вычислили значение 1/4Lg (четверть длины волны в банке), отмерили это расстояние от дна банки и просверлили в этом месте маленькое разметочное отверстие, затем рассверлили его до размера, достаточного для установки коннектора N-типа. В Великобритании не просто найти 16 мм сверло, так что мы купили 20 мм конусный резец . К центральному контакту коннектора N-типа мы припаяли ровный обрезок медной проволоки длиной около 50 мм и тощиной 1.5 мм. Затем мы аккуратно обрезали этот отрезок до вычисленного размера 1/4Lo. Затем отшкурили края коннектора N-типа и банки вокруг отверстия при помощи стекляной шкурки. Коннектор N-типа затем был припаян к банке, со всех четырех сторон. Очень важно было обеспечить хороший электрический контакт между коннектором и банкой. Сейчас мы раздобыли N-коннектор, который не нужно монтировать к корпусу пайкой или винтами, а достаточно всего лишь завинтить гайку (куплен на rswww.com деталь 112-0773).

Конусным резцом можно вырезать отличное 16 мм отверстие, если предварительно на него надеть 16 мм шайбу с N-коннектора. Весь процесс в сумме занимает около 10 минут. После пары лет опыта и изучения "баночных" антенн, мы пришли к выводу, что похоже имеет смысл просверлить маленькое отверстие в банке позади коннетора. В этом случае дождь или конденсат с легкостью вытекут из банки. Это отверстие не повлияет на характеристики антенны.

Монтаж

"Баночная" антенна, закрепленная на телевизионной антенной мачте. Эта антенна имеет ширину луча около 30 градусов и ее нужно направлять в сторону второй антенны, обеспечивающей соединение. Также имеет значение поляризация: в зависимости от того, как расположен излучающий элемент, вертикально или горизонтально, нужно ориентировать и антенну на второй стороне. Мы монтировали еѐ вокруг стандартной 25 мм телевизионной вышки используя U-образную скобу и регулируемое крепление из магазина по продаже телевизоров – это крепление позволило управлять антенной как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Затем мы взяли короткий отрезок нержавеющей трубы, расклепали его с одной стороны, и прикрепили его к банке при помощи клея и изоленты, также для этого мы пробовали использовать кабельные стяжки. Ни тот, ни другой способ нам особо не понравился, так что еще есть над чем подумать… Прежде чем полностью затянуть болты крепления, необходимо точно нацелить антенну и проверить поляризацию. Тут понадобиться кабель N-типа, присоединенный к PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) карте в ноутбуке или беспроводной сетевой карте в вашем персональном компьютере, и кто-нибудь внизу должен наблюдать за уровнем сигнала. Я же взял с собой на крышу ноутбук, но думаю это опрометчивый поступок, небезопасный для недешевого ноутбука. Идеальным решением для этой проблемы был бы наладонный компьютер с карточкой 802.11b (с выходом на внешнюю антенну) и пигтейл…. Примечание: Всегда направляйте антенно от себя, и никогда не заглядывайте в работающую антенну. Эта рекомендация продиктована скорее осторожностью, чем реальной опасностью, но надо учитывать, что человеческий глаз очень плохо охлаждается, и являются частью тела, которая поглощает, но не рассеивает, микроволновую энергию. Антенна же является концентрирующим микроволновым устройством, так что лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Антенна, подключенная к кабелю. Мы увеличили сигнал, нацеливая антенну сначала грубо по ориентирам и компасу и затем осторожно подстраивая ее вертикальное и горизонтальное положение до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение сигнал/шум, либо же максимальное значение качества соединения. Для этого необходимо использовать измеряющее данные характеристики ПО на компьютере. Я использовал Wavemon для GNU/Linux, но большинство драйверов для беспроводных сетевых карт имеют свои средства для проверки качества соединения. В зависимости от того, как далеко от антенны расположен компьютер, возможно понадобятся еще люди или рации, или мобильные телефоны для того, чтобы сообщать человеку, который корректирует положение антенны результаты этих коррекций. При достижении максимума сигнала мы надежно закрутили болты в креплении и начали праздновать успешное окончание работы.

Стоимость £5.50 за коннектор N-типа и банка, плюс маленький обрезок провода, и капельку припоя. Если вы потратите £20 за банку, то получите бесплатно бутылку виски.

Предупреждение Не смотря на тот факт, что антенна работает действительно очень хорошо, никто не надевал свой лабораторный халат и не делал каких-либо заумных тестов с этой ―самоделкой‖, и конечно же производители оборудования рекомендуют не делать чеголибо, что они не рекомендуют. Или же подсоединять оборудование других производителей к их оборудованию. Ну конечно же.

Проверка дальности Наша первая волноводная антенна 96 мм в диаметре, с длиной больше 3/4Lg и была сделанна из футляра от бутылки джина К антенне мы присоединили стандартный телевизионный 75 Ом коннектор (а не правильный N). Использованный тогда пигтейл был стеланн путем удаления провода от антенны Buffalo Extended Range Antenna подсоединения к нему 75 Ом’ного коннектора. Мы в курсе того, что сочетание 50 Ом коаксиального кабеля и 75 Ом коннекторов – это не лучшее согласование сопротивлений, которое можно придумать, и что это приводит к потерям мощности, но во время тестирования, в Португалии, это было все, что мы смогли раздобыть, и мы были увлечены.

Сравнение было сделанно с учѐтом встроенной антенны PCMCIA карточки Buffalo 802.11b. Мы использовали Wavemon (программа для измерения параметров беспроводной сети) на ноутбуке с установленным GNU/Linux для того, чтобы измерить силу принятого сигнала, шум и соотношение сигнал/шум. Результаты

Наша первая банка, включая потери в кабеле, дала улушение силы сигнала в районе от +4 до +5 дБ (дециБелл), полученное улучшение соотношение сигнал/шум составило +10 дБ. По данным таблиц мы оценили потери в используемом кабеле в 1.5 дБ. Эта антенна позволила нам поддерживать 11-мегабитное соединение на расстоянии 200 метров от антенны Buffalo Airstation Extended Range Antenna. Мы не удалялись достаточно далеко по линии прямой видимости. Мы были впечатлены улучшениями в замерах, с учетом использования телевизионных коннекторов из супермаркета (которые имели неподходящее волновое сопротивление).

Первый горный тест В конце-концов мы озаботились тем, чтобы получить несколько 50 Ом коннекторов Nтипа. К сожалению ни у кого на складе не оказалось согласующихся между собой пар коннекторов, так что у нас не было другого выбора кроме как взять и чуть модифицировать BNC коннекторы. Это нас не сильно волновало, так как мы были увлечены. Единственный кабель, который мы смогли найти, был RG58/U, дающий достаточно выские потери сигнала. Мы подсоединили "баночную" антенну из футляра из-под джина к точке доступа Buffalo airstation при помощи 10 метров кабеля, и направили антенну их окна по направлению к холму. Аян пошел на вершину холма с его ноутбуком, на котором был запущен Wavemon под GNU/Linux, и с "баночной" антенной, изготовленной из банки из-под корма для собак, подсоединенной к беспроводной сетевой карте двумя метрами кабеля. На вершине холма установлены две большие многосекторные антенны оператора сотовой связи, которые вещают в диапазоне около 800 МГц, как нам кажется. Аян расположился около 50 метром ниже них (медленно поджаривая его мозг!). У нас была чистая (выше деревьев) линия видимости вниз к долине длиной 2200 метров от точки к точке, измеренная по военной карте. Результаты

Мы достигли скорости соединения 2 Mbps, с запасом от 7 до 8 дБ, хотя хотя если говорить честно, это намного ниже того, что мы ожидали. Но важнее всего для нас было то, что антенна работает. Посмотрев в спецификацию на используемый кабель, мы обнаружили, что он не расчитан на работу с такими высокими частотами, как 2.4 ГГц, самая высокая частота в спецификации была 1000 МГц, на которой кабель давал самое большое ослабление, 0.79

дБ/метр. Это означало, что используя кабель большой длины, изготовленный из неподходящего коаксиала, мы лишили себя от 9 до 10 дБ. Это было хорошей новостью для следующего гороного испытания с использованием подходящего кабеля, и предположительно позволяет сделать соединение на растоянии 5 км. Антенна, показанная выше, дала в результате улучшение на 16-17 дБ по сравнению со встроенной в беспроводную сетевую карту Buffalo антенной. Нам удалось, результаты нас очень обрадовали. Мы сейчас ждем, когда у нас появится немного свободного времени и мы найдем достаточно свободного пространства, чтобы провести дополнительные тесты. Мы ожидаем получить соединение на растоянии 10 км между антеннами.

Приложение Список подходящих банок           

Slimfast Double Chocolate – Англия – с пластиковой крышкой The Simpsons Double choc cookies – Англия – с пластиковой крышкой Douwe Egberts ground coffee – Англия – с пластиковой крышкой Baby milk formula – Англия – с пластиковой крышкой Furness Ginger Biscuits – Корнуэл и Англия Golden Jubilee Beer, Robert Cain Brewery – Англия Nestlé Coffee Mate 500g – Англия – с пластиковой крышкой J&B Rare whiskey tin – Португалия Larios Gin – Испания Держатель унитазного ёршика из нержавеющей стали из B&Q – очень мило (спасибо Роберту Кюррею (Robert Currey)) Любая большая банка из-под собачего корма, если вы не смогли найти чего-то более подходящего!

Некоторые красители в пластиковых крышках ослабляют сигнал, так что попробуйте протестировать антенну с и без крышки и замерить уровень сигнала. Если с установленной крышкой сигнал ослабевает, используйте антенну без нее.

Калькулятор размеров – JavaScript На Рис. 1.1 описано, как использовать вычисленые значения, большинство из них при изготовлении не используется, и они могут запутать вас.     

D – внутренний диаметр банки Lo – длина волны в открытом воздухе, равна 0.122 метра Lc – нижняя граница затухания, МГц Lu – верхняя граница затухания, МГц Lg – длина волны в волноводе (в нашем случае – в банке)

Lc = 1.706D Lu = 1.306D

Lg = 1 / (sqr_rt{(1/Lo)2 – (1/Lc)2}) Для использования с адаптерами стандарта 802.11b идеальны следующие параметры:  

85

Нижняя граница затухания должна быть меньше 2400 МГц Верхняя граница затухания должна быть больше 2480 МГц

D диаметр, в мм

Lc нижняя граница затухания, МГц Lu верхняя граница затухания, МГц Lgдлина волны в волноводе, мм Lg/4, мм – необходима при изготовлении 3/4Lg, мм Lo/4, мм – необходима при изготовлении

Рис. 1.1: Схема антенны с цилиндрическим волноводом.

Таблица 1.1 Зависимость длин волн и частот от диаметра

Схема использования табличных значений изображена на Рис. 1.1. D, мм

Нижняя граница затухания, Верхняя граница затухания, Lg МГц МГц

73

2407.236

3144.522

752.281 188.07 564.211 30.716

74

2374.706

3102.028

534.688 133.672 401.016 30.716

75

2343.043

3060.668

440.231 110.057 330.173 30.716

76

2312.214

3020.396

384.708 96.177 288.531 30.716

77

2282.185

2981.17

347.276 86.819 260.457 30.716

78

2252.926

2942.95

319.958 79.989 239.968 30.716

79

2224.408

2905.697

298.955 74.738 224.216 30.716

80

2196.603

2869.376

282.204 70.551 211.653 30.716

81

2169.485

2833.952

268.471 67.117 201.353 30.716

82

2143.027

2799.391

256.972 64.243 192.729 30.716

83

2117.208

2765.664

247.178 61.794 185.383 30.716

84

2092.003

2732.739

238.719 59.679 179.039 30.716

85

2067.391

2700.589

231.329 57.832 173.497 30.716

86

2043.352

2669.187

224.81 56.202 168.607 30.716

87

2019.865

2638.507

219.01 54.752 164.258 30.716

88

1996.912

2608.524

213.813 53.453 160.36 30.716

89

1974.475

2579.214

209.126 52.281 156.845 30.716

90

1952.536

2550.556

204.876 51.219 153.657 30.716

91

1931.08

2522.528

201.002 50.25

92

1910.09

2495.11

197.456 49.364 148.092 30.716

93

1889.551

2468.28

194.196 48.549 145.647 30.716

1/4 Lg

3/4 Lg

1/4 Lo

150.751 30.716

94

1869.449

2442.022

191.188 47.797 143.391 30.716

95

1849.771

2416.317

188.405 47.101 141.304 30.716

96

1830.502

2391.147

185.821 46.455 139.365 30.716

97

1811.631

2366.496

183.415 45.853 137.561 30.716

98

1793.145

2342.348

181.169 45.292 135.877 30.716

99

1775.033

2318.688

179.068 44.767 134.301 30.716

Изготовление спиральной антенны для беспроводных сетей диапазона 2.4 ГГц Категория: Антенны — Спиральную антенну, изобретенную в конце сороковых Джоном Краусом (John Kraus, W8JK), можно назвать самой простой реализацией антенны, которую можно представить, в особенности для частот в диапазоне 2-5 ГГц. Эта конструкция является очень простой, практичной и при этом надежной. Эта статья описывает, как самостоятельно сделать спиральную антенну для частот в районе 2.4 ГГц которая может быть использована, например, для высокоскоростных радиочастотных (S5-PSK, 1.288 Мбит/сек), 2.4 ГГц беспроводных сетей и любительских спутниковых (AO40). Развитие оборудования безпроводных сетей позволяет легко получить высокоскоростной радиодоступ с использованием стандарта IEEE 802.11b (также известного как Wi-Fi).

Краткий обзор теории Спиральная антенна может быть описана как пружина с количеством витков N с отражателем. Окружность (C) витка составляет приблизительно длину волны (l), а дистанция (d) между витками составляет приблизительно 0.25C. Размер отражателя (R) составляет C или l и может иметь форму круга или квадрата. Конструкция излучающего элемента вызывает круговую поляризацию (КП), которая может быть как право-, так и левосторонней (П и Л соответственно), в зависимости от того, как намотана спираль. Для того, чтобы передать максимум энергии, обе стороны соединения должны иметь одинаковую направленность поляризации, кроме случаев, когда используется пассивный отражатель радиоволн на пути передачи сигнала. Усиление (G) антенны относительно изотропии (dBi) может быть расчитана по следующей формуле: G = 11.8 + 10 * log {(C/l)^2 * N * d} dBi

(1)

В соответствии с выводами Др. Даррела Эмерсона (Dr. Darrel Emerson, AA7FV) из Национальной Радиоастрономической Обсерватории, результат вычисления по формуле

[1], также известной как формула Крауса (Kraus formula), 4-5 dB слишком оптимистичен. Др. Рей Кросс (Dr. Ray Cross, WK0O) проанализировал результаты исследования Эмерсона в программе анализа антенн ASAP. Характеристика полного сопротивления (импенданса) (Z) полученной передающей линии эмпирически должна описываться формулой Z = 140 * (C/l) Ohm

(2)

Реализация для частоты 2.43 ГГц (aka S-band, ISM band, 13 cm amateur band) l = (0.3/2.43) = 0.1234567 m

(12.34 cm)

Диаметр витка (D) = (l/pi) = 39.3 mm

(3) (4)

Стандартная канализационная пластиковая труба с внешним диаметром 40 мм является для нас превосходным решением и легкодоступна в магазинах "Сделай сам" или у любого сантехника Спираль может быть намотана из стандартного медного провода, который применяется в домашнем хозяйстве для цепей 220 В переменного тока. Этот провод имеет цветную поливинилхлоридную изоляцию и медный сердечник диаметром 1.5 мм. Обмотка проводом трубы даст результирующий диаметр D = 42 мм благодаря толщине изоляции. D = 42 mm, C = 42*pi = 132 mm (which is 1.07 l)

(5)

d = 0.25C = 0.25*132 = 33 mm

(6)

Для дистанций от 100 м до 2.5 км в пределах прямой видимости, 12 витков (N = 12) достаточно. Следовательно, длина трубы будет около 40 см (3.24 l). Обмотайте провод вокруг трубы и приклейте его поливинилхлоридным или любым другим, содержащим тетрагидрофуран (THF), клеем. Это даст очень прочную намотку вокруг трубы, как показано на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. Использованные материалы с размерами. Сопротивление антенны: Z = 140 * (C/l) = 140*{(42*pi)/123.4} = 150 Ом

(7)

требует соответствия сети для использования стандартного 50 Ом UHF/SHF коаксиала и коннекторов. Обычно используется заглушка в 1/4 волны с сопротивлением (Zs) Zs = sqrt(Z1*Z2) = sqrt(50*150) = 87 Ом

(8)

Из-за спиральной конструкции это соответствует 1/4 витка. Однако, с точки зрения механики, учитывая то, что необходимо позаботиться о водонепроницаемости, если антенна используется на открытом воздухе, есть более предпочтительные методы достижения сопротивления спиралью сопротивления в 50 Ом. Первой мыслью было эмпирически увеличить d для первого и второго витка и добиться нужного значения методом проб и ошибок, измеряя результат при помощи направленного блока сопряжения и генератора сигнала. После недолгих поисков в интернете были надены спирали, которые согласовывались таким способом, но неожиданно был найдена страница Джейсона Хеккера (Jason Hecker). Он действительно использовал элегантное решение согласования, используя медную лопатку в соответствии с ARRL Handbook. Так что вся хвала – ARRL и Джейсону, для антенны были использованы его размеры. Честно говоря, эта страница практически копирует его страницу, за исключением того, что спираль намотана в противоположном направлении ).

Рисунки 2a и 2b. Идея, размеры и монтаж согласователя. Гипотенуза треугольника должна быть продолжением провода. Теперь необходимо припаять согласователь к спирали, приклеить их и приготовиться к соединению с колпачком, как показано на Рис. 3.

Рисунок 3. Почти законченная спиральная антенна. Готово! (Рис. 4)

Рисунок 4. Законченная 12тивитковая 2.4 ГГц спиральная антенна, G = 17.5 dBi или 13.4 dBi (соответственно по Краусу или Эмерсону). Характеристики антенны были измерены. Результаты – на Рис. 5a и 5b:

Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГц

Рисунок 5b. Диаграмма Смита 2300-2500 МГц

Рисунок 6a Установка для измерения

Рисунок 6b "Спиральная антенна за час" и анализатор Rohde & Schwarz И наконец, спиральная антенна в действии…

Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point

Рисунок 7b Вид снизу