Изготовление компактной коллинеарной WiFi антенны с усилением 6Дб

Изготовление компактной коллинеарной WiFi антенны с усилением 6Дб

В этой статье я расскажу про изготовление простой всенаправленной коллинеарной антенны с вертикальной поляризацией для 802.11b / g. беспроводных сетей. Антенна очень надёжная и компактная и имеет усиление около 5-6дБ.

Необходимые материалы

  • 300mm медной проволоки сечением 2.5mm2
  • коннектор N-типа «мама»
  • 250mm круглого кабель-канала диаметром 20 мм
  • 2 также заглушки для 20mm кабель-канала

и, опционально, для установки готовой коллинеарной антенны:

  • 2 зажимы для крепления 20mm кабель-канала

или

  • Металлический кронштейн

Я использовал медную проволоку из куска электрического кабеля сечением 2.5mm2. Этот кабель имеет диаметр около 1.6 мм и достаточно гибкий, чтобы придать ему нужную форму без особых усилий и специальных инструментов.

collinear_cable

2,5 мм2 электрический кабель

коннектор N-типа необходим для подключения антенны к беспроводным устройством. Обратите внимание, что другие разъемы (например, TNC, SMA, и т.д.) также могут быть использованы, в зависимости от разъема на вашем кабеле.

Я использовал коннектор N-типа такой как показано на фотографии ниже.

collinear_panelmount_tncollinear_panelmount2_tn

Конструкция

Это простая коллинеарная антенна состоит из медной проволоки с несколькими петлями расположенными в определенных местах. Размеры участков антенны имеют важное значение, и указанны на рисунке ниже.

collinear dimensions
Размеры коллинеарной антенны

Длина нижней части равна 1 / 2 длины волны, в центральной части 3 / 4 длины волны, и конец антенны немного меньше, чем 3 / 4 длины волны, чтобы уменьшить влияние емкости.

Стандарт 802.11b использует диапазон частот от 2.412МГц до 2.484МГц .  в центре этого частотного диапазона, 1 / 2 длины волны составляет 61mm, а 3 / 4 длины волны равны 91.5mm.

Эти размеры, как мне кажется, неплохо согласуются с размерами коммерческих антенн..

Изготовление

Начинать изготовление антенны необходимо с нижней части.  Припаять кусок медного провода к центральному контакту коннектора N-типа. Отмерить 1/2 длинны волны и сделать первую петлю.

collinear loop collinear bare
collinear_loop2_tn

Петля и готовая проволочная антенна

Обратите внимание, что петли из проволоки смещена относительно прямого участка провода.

Затем отмеряем дополнительные 3 / 4 длины волны, и также создаём вторую петлю. Затем отрезаем проволоку на нужном расстоянии от петли

Если вы собираетесь использовать 20 мм кабель-канал для размещения антенны, не забудьте сделать диаметр катушки приблизительно 15mm или чуть меньше и убедитесь, что она помещаются внутри канала (20 мм кабель-канал имеет внутренний диаметр 16 мм).

collinear copper

Готовая проволочная антенна

Тем не менее, антенна из медной проволоки не особенно надежна. Один из простых способов устранить этот недостаток является поместить антенну внутри обтекателя.

Обратите внимание, что вам нужно использовать что-нибудь прозрачное для 2,4 ГГц, иначе обтекатель будет отрицательно сказываться на производительности и работоспособности вашей антенны.

Я использовал 20 мм кабель-канал для электропроводки длинной 250мм. Он имеет внутренний диаметр 16мм, и петли согнутые из медной проволоки прилегают к трубе.

Если вам нужно что-то более просторное, то Вы можете использовать кабель-канал диаметром 25mm.

Два небольших изгиба провода у основания антенны- необходимы для того чтобы поместить антенну в кабель-канал.
Тестирование показало, что эти изгибы не оказывают заметного влияния на функционирование антенны.
collinear conduit

20mm кабель-канал и заглушки

Для установки антенны,  в одной из крышек было просверлено отверстие подходящего размера и коннектор N-типа был прикручен к крышке снаружи.

Конектор N-типа вкрученный в крышку

Антенна теперь может быть вставлена в канал, а с другой стороны установлена вторая крышка

collinear_tn

Собранная антенна

Если антенна предназначена для использования на открытом воздухе, заглушки должны быть приклеены с помощью соответствующего клея, чтобы обеспечитьзащиту от влаги .
Отметим, что антенна должна быть проверена перед приклеиванием заглушек.

Монтаж

Кабель-канал обеспечивает надежный и прочный корпус для антенны, и, если необходимо, антенна в этом корпусе может использоваться в любую погоду.
При монтаже на улице убедитесь в том что, корпус  коннектора N-типа хорошо защищён от попадания влаги.

Пластиковые зажимы, специально предназначенные для кабель-канала могут быть использованы для крепления антенны на вертикальной поверхности. Так как эти зажимы пластиковые, они не будут вмешиваться в работу антенны, в то время как цельнометаллические крепления могут повлиять на работу антенны.

collinear_clamps_tn
20mm зажимы

После подключения зажимов на поверхность, где должна быть установлена антенна, она может быть легко защёлкнута в зажимы, а также, при необходимости,   может быть легко снята.

collinear conduit clamps

Образец установки с использованием зажимов

Альтернативный метод монтажа антенны с помощью уголка из оцинкованной стали.

collinear metal mount

С помощью металлического кронштейна

Если вы хотите использовать антенну время от времени тогда нет необходимости устанавливать дополнитеьные крепления. Антенну легко можно использовать в качестве портативнй антенны.

collinear_handheld_tn

Демонстрирует, насколько она маленькая

Тестирование

При создании моего первого проекта коллинеарной антенны я сделал петли в аналогии с теми, что Вы идели на многих коммерческих антеннах. В них петля располагалась симетрично относительно проволочного стержня.

collinear_loopold_tn

Первая попытка петли

Тем не менее, после выполнения некоторых дополнительных исследований, я понял, что это неправильно, и сделал еще одну антенну в соответствии с подходом, описанным выше.
Сравнение показало, что коллинеарная антенна со смещением петли намного эффективнее, чем коллинеарная антенна с цетральным расположением петли.

Планы на будущее

Когда у меня будет свободное время, я намерен сделать еще несколько экспериментов с конструкцией этой антенны, чтобы посмотреть, какой дополнительный выигрыш может быть достигнут путем добавления дополнительных сегментов, катушек и т.д.

Источник: http://martybugs.net/wireless/collinear.cgi


Добавить комментарий