Внешняя антенна Wi–Fi 7 дБ
Предлагаю вашему вниманию самодельную внешнюю Wi-Fi антенну. Попала мне в руки корейская всенаправленная антенна, и я решил сделать аналог, но в наружном исполнении для установки на крыше своего домика. 
Устройство и размеры D-link ANT24-0700: 
Закончив геометрические измерения, я начал делать копию катушек медной проволокой диаметром 1.2мм, наматывая её на стержень диаметром 3.5мм. После этого катушки соединил, внахлест выдержав расстояние в 63мм между ними, обмотал место нахлеста тонкой медной жилой и пропаял.
Следующим был стержень длиной 22мм и диаметром 4.5мм, в котором была зажата проволока с катушками на расстоянии от первой в 36мм. После сверления стержня, проволоку зажимать я не стал, а просто спаял её припоем во избежание окислений от влаги. С обратной стороны сделал такое же отверстие для центральной жилы РК. Далее симметрирующий стакан, его выполнил из медной трубки 7мм и длиной 20мм, остальные 3мм сделаны из внешней оболочки экранированного кабеля диаметром 1.5 мм с фторопластовым проводом. 
Взяв небольшой отрезок ~10 см, убрал центральный провод, вставил в оболочку зубочистку и проделал следующее: 
Вывернул оболочку на изнанку и сделал бандаж шириной в 3мм медной жилкой. Затем одел стакан и подогнул жилы оболочки. 
И снова обмотал жилкой 
Затем эту часть хорошенько пропаял и обработал надфилем. 
Для корпуса был использован кабель-канал 2,5 х 2,5 и длиной около 57 см. Так как разъема антенны я не предусматривал, тонкий кабель соединил с 50-ти Ом`ным кабелем точки доступа. 
Антенну закрепил распорками из пластмассы 
Кабель в основании корпуса я закрепил эпоксидной смолой, обеспечив прочность для дальнейшего крепления антенны на крыше. 
Готовая антенна без верхней крышки и крышки кабель-канала 
Сверху на фото соединение кабеля и место пайки центральной жилы Полевые испытания Дождавшись «антенной» погоды, я подготовил стойку из трубы на 32, длиной 2м. На макушке которой, приварил две параллельные пластины для зажима антенны в корпусе кабель-канала (2.5х2.5см). Кабель пропустил внутри трубы стойки. Сама антенна установлена на крыше двух этажного здания. 
Общая длина 50-ти Омного кабеля до «пионерской» точки доступа (D-Link DWL-2100AP) составила ~10 метров 
Радиус действия в городе составил 700 метров (дальше не пошел т.к. замёрзли руки и экран компьютера), со стабильным сигналом на НЭТбуке «eMACHINES» с WLAN-модулем Atheros AR5B95
Теги:
Shumaher747 
Опубликована: 06.11.2011 
0 
3
Вознаградить Я собрал 0 0
Петлевая и J-образная печатная WiFi антенны
Один из моих подписчиков попросил меня, чтобы я объяснил, как работают wi-fi антенны наподобие тех, которые вы видите на экране. Это продолговатые плоские структуры, на поверхности которых можно разглядеть медные дорожки, по форме напоминающие петельки. Антенны окрашены однотонно, поэтому очень сложно различить на видео, где что. Для того, чтобы было более понятно, где проходят дорожки, мы окрасим медные части красным цветом на рисунке.
Даже на этом этапе уже видно, что это система петлевых вибраторов. Но давайте по порядку. Экран и длинный проводник вдоль экрана являются аналогом кабеля. Медная часть имеет немного переменную ширину, что сделано для лучшего согласования кабеля с петлевыми вибраторами и для укорочения длины антенны.
Ну и сами вибраторы. Это петлевые антенны, подключенные попарно. Фактически тоже самое, что биквадрат, только билуп. Пары этих петлевых вибраторов подключены к одному кабелю на расстоянии одной длины волны друг от друга по кабелю. Какая здесь поляризация поля, я думаю очевидно.
И обратите внимание на тот факт, что второй проводник кабеля выполнен в виде широкого экрана. Поэтому эта антенная система излучает только в одну сторону.
Подытожив всё вышесказанное, имеем антенную систему из 4 петлевых вибраторов и экрана.
Можно ли эту антенну подключать непосредственно к кабелю? Всё зависит от того, Какое сопротивление у кабеля и какое сопротивление у этой антенной системы. На глаз это определить невозможно, поэтому придётся читать документацию по этой антенне, либо проверять на практике.
Это не единственная антенна, которая мы рассмотрим сегодня. Взгляните на эту миниатюрную антенну на печатной плате. Известно, что работает она на частоте 2.4 гигагерца. Рассматривая эту антенну, сначала я думал, что это просто укороченная стержневая четвертьволновая антенна. Но, измерив длину дорожки, я обнаружил, что длина ее больше, чем четверть длины волны для частоты 2,4 ГГц.
Следовательно, это не просто четвертьволновый отрезок.
Более того, присмотревшись, можно увидеть, что вся антенна сидит на экране. И самое главное, у неё имеется дополнительный короткий отрезок, который не сразу заметишь.
Я могу ошибаться, но, кажется, у нас тут целая J-образная антенна на экране.
Длинная часть антенны соответствует трем четвертям волны, короткая часть антенны — 1 четверти волны.
Для того, чтобы уменьшить габариты антенны, здесь, на плате, сделано следующее:
1) Во-первых, длинная часть выполнена зигзагом, чтобы уменьшить ее длину.
2) Во-вторых, дорожки антенны относительно широкие, и вся антенна лежит плотно на экране, что значительно увеличивает емкость полотна и обеспечивает достаточный коэффициент укорочения.
Из всего этого мы можем определить поляризацию этой антенны. А также отметить тот немаловажный факт, что антенна излучает в только в сторону от экрана.
На этом сегодняшний ролик я заканчиваю. Всем удачи! И обязательно пишите в комментариях, о чём бы вы ещё хотели услышать.
Простая патч-антенна на PCB или можно ли свободно применять текстолит?
Многие анонимы и пользователи нашего сайта пытаются изготовить конструкции проволочных антенн, в частности конструкцию антенны Харченко, на печатной плате. Чаще всего эти попытки оканчиваются неудачно, о чем пишется в комментах и на форуме нашего сайта, хотя есть и удачные попытки, как описанная в статье на Хабре. Но несмотря на такие удачные попытки, реконструкция проволочных антенн на печатной плате некорректна . Далее мы рассмотрим почему. Кроме того, для любителей текстолита предлагается простая и достаточно эффективная конструкция PCB патч-антенны.
Обычно, перенося конструкцию проволочной антенны на печатную плату, радиолюбитель не учитывает влияние диэлектрика подложки, приравнивая подложку к воздуху. А зачем учитывать? Она же ток не проводит, радиопрозрачна, имеет малую толщину, намного меньше длины волны. Аргумент? Аргумент. Но с другой стороны, стеклотекстолит имеет высокое значение диэлектрической проницаемости и поэтому длина волны в нем примерно в два раза короче чем в воздухе. Из-за этого, чтобы попасть в резонанс, необходимо существенно уменьшать размеры печатной рамки той же Харченко. Меняется и расстояние до рефлектора. На частотах СВЧ это особенно заметно. Поэтому механический перенос размеров проволочной антенны (да и не только проволочной) на печатную плату невозможен в основном не по причине превращения круглого проводника в плоский, а из-за влияния подложки. Стоит вспомнить, что на СВЧ существует целый класс диэлектрических антенн, в которых основную роль в усилении антенны выполняют именно диэлектрические детали конструкции.
Что же делать тем радиолюбителям, которым работать с текстолитом намного комфортнее, чем гнуть проволочную рамку? Использовать конструкции антенн, специально разработанные для печатной платы с учетом влияния диэлектрика. Одна из таких конструкций и предлагается здесь. Это простая патч-антенна на PCB для Wi-Fi. Антенна изготавливается из двух кусков одностороннего фольгированного стеклотекстолита RF4 с толщиной подложки 1,4..1,5 мм. Один кусок используется как рефлектор, на втором вытравливается круглый патч, который используется как излучающий элемент. Оба этих куска разделяются воздушным промежутком.
Антенна имеет два конструктивных варианта:
- Вариант1 — Печатный патч располагается в сторону источника (металлизацией наружу);
- Вариант2 — Печатный патч располагается в сторону рефлектора (металлизацией внутрь);
Второй вариант более предпочтителен, поскольку при этом уменьшается влияние подложки. Ведь обычно радиолюбитель имеет дело с дешевыми PCB, с высоким разбросом значения диэлектрической проницаемости и толщины подложки.
| Размеры (мм) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Wr | Wv | Dv | d | a | |
| вариант 1) | 100 | 65 | 57.5 | 6 | 23.5 |
| вариант 2) | 100 | 65 | 62 | 7 | 26 |
В первом случае PCB патч приклеивается по углам к рефлектору четырьмя кусочками пенопласта 10x10x6 мм. Во втором случае используется металлическая стойка по центру конструкции высотой 7 мм и Ø3..4 мм. Центр патча в любом случае электрически соединяется с рефлектором. В первом случае кусочком проволоки Ø0,5..1 мм, припаянной между патчем и рефлектором в центре конструкции, во втором случае стойкой. Это делается в целях защиты оборудования от атмосферной статики. Запитывается патч с помощью пигтейла с коаксиальным кабелем RG178 или RG316. Данные кабели имеют фторопластовую термостойкую внутреннюю изоляцию, которая не плавится при пайке. Кабель заводится сзади, перпендикулярно рефлектору через отверстие напротив точки подключения. Оплетка припаивается к рефлектору, центральная жила к патчу. При желании в точке подключения можно установить разъем SMA.
Расчетное усиление антенны 8,4 дБи, ширина основного лепестка около 60°.
Полоса пропускания по уровню КСВ
Антенна имеет следующие преимущества:
- Простота изготовления. Согласитесь, вытравить круг гораздо проще чем какие-то сложные фигуры, хотя бы те же ромбы от антенны Харченко.
- Антенна имеет большую площадь излучающего элемента. При толщине скин-слоя на Wi-Fi 1..2 мкм толщины фольги 35 мкм более чем достаточно. В результате, даже с учетом потерь в стеклотекстолите КПД антенны не ниже 96%.
- Простота подключения к фидеру. Не требуется никаких схем согласования и симметрирования. Всевозможные петли из коаксиального кабеля на таких частотах очень сложно аккуратно изготовить не ухудшив существенно характеристики антенны. Здесь этого нет.
Недостатков у этой антенны тоже хватает. В профессиональных антеннах применяются специальные подложки с нормированными характеристиками на СВЧ. У стеклотекстолита, который попадает в руки радиолюбителя, такого нормирования нет и он имеет широкий диапазон разброса характеристик. Как диэлектрической проницаемости, так и тангенса угла потерь. Поэтому изготовление подобной антенны из «бытового» текстолита имеет плохую повторяемость. Это своего рода игра в кости. Если же вы покупаете PCB у наших китайских партнеров, то нужно смотреть чтобы не попались гетинаксовые платы, такие для антенн уже и вовсе не годятся. Кроме того текстолит вносит дополнительные потери приводящие к снижению SNR. А этот параметр чаще всего имеет решающее значение для достижения нужной скорости обмена данными с базой. Полностью избежать этих трудностей позволяет полный отказ от текстолита и изготовление подобных антенн из жести. Некоторые из таких конструкций смотрите по ссылкам ниже.
- Патч антенна. Основы теории.
- Антенна Харченко на PCB от Хабра.
- Биквадрат (антенна Харченко) из текстолита. Обсуждение на lan23.
- «Обрезанная пушка» из консервной банки с усилением 8.5 dBi;
- Антенна Батвинг для 3G/4G диапазонов;
- Антенна «Сдвоенный Квадроэллипс» для 3G/4G диапазонов с усилением более 14 dBi.