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Antennes

A 2.4Ghz Vertical Collinear  -  par ON3PCB

Un 2.4Ghz Vertical Colinéaire
Antenne pour 802,11 Applications


Par Brian Oblivion et Capt.Kaboom
modifiée par Richard A Wenner

Introduction

L'antenne colinéaire a été historiquement utilisé par les sites de stations de base, l'empilage divers éléments moitié dipolaires d'onde sur le dessus de l'autre pour obtenir un meilleur gain relié par certains équipements pour corriger l'erreur de phase entre les éléments du tableau. Le plus haut en fréquence le mieux dans le gain que vous pouvez réaliser en un temps relativement petite assemblée. Le réseau de huit élément construit ici donnera gain de 6 dBi dans un radôme de moins d'un mètre.

Il ya trois sections principales à cette antenne. À partir de bas en haut de l'antenne, ils sont la section de connecteur RF / de découplage, la section de tableau élémentaire, et la section de fouet quart d'onde au sommet de l'appareil.

Équipement et matériaux nécessaires

 Composants:

	2 mètres LMR-400
	2 12 "longueur de 5/16 K & S tubes en laiton
	1 12 "longueur de 11/32 K & S tubes en laiton
	1 bloc de bois d'au moins (3.52ft) 1m de long
	4 1 "x 2" blocs de bois de rebut (ou se rapproche)
	1 1 / 64e (2 mm) d'épaisseur morceau de ferraille
	1 laiton tube de débordement de toilette (DIMENSIONS exacte nécessaire)
	1 US trimestre (ou un disque de mesures équivalentes laiton)
	soudure (non-acide noyau soudure de plomberie)
	flux en pâte

Outils:

	Requis:
	---------
	couteau
	scie à métaux
	Haute-puissance pistolet à souder (> 260Watt)
	règle métallique (métrique / anglais)
	du papier de verre métallique
	lime métallique (s)
	
	Rendrait la vie beaucoup plus facile:
	----------------------------
	coupe-tube à main
	cutter rotatif coaxial
	étau (petite)
	micromètre (facultatif)
	Outil «Dremel» avec meulage / têtes ou moulin à couper le métal métal

 

Calculs

D'abord déterminer combien de gain que vous souhaitez l'antenne à avoir. Cela permettra de déterminer le nombre d'éléments que vous aurez besoin de construire. Choisissez dans le tableau suivant:

 

                      Gain         Nombre de          Longueur des
          en dB   éléments   Antenne (cm)
         
          3,5   4   32
          6   8   56
          9   18   116
          10   21   134

 

Pour notre première expérimentation, nous avons décidé de construire l'antenne de gain de 6 dB 8 de l'élément.

Nous avons choisi LMR-400 comme il a été couché sur le sol la nuit, nous avons décidé de construire l'antenne. LMR-400 coaxial a un facteur de vitesse de 85%, principalement en raison de sa semi-rigidité diélectrique et de la mousse. LMR-200 serait le choix idéal, car elle a un diélectrique de plus petit diamètre, ce qui nécessite un tube de cuivre de diamètre plus petit. Ce est logique, car l'ERP max sur 802.11 est inférieure à 1W.

L'antenne est conçue pour fonctionner de façon optimale à l'axe de la bande de 2,4 GHz 802,11. Le centre de la bande est déterminé par ce qui suit:

 

 	Gamme de fréquence 802.11: 2.4000GHz à 2,4835


			low_freq - high_freq
	Center Freq = ------------------------
				   2


			2,4000 à 2,4835
	Center Freq = ------------------------
				  2


	Center Freq = 2.441GHz

 

La fréquence de fonctionnement centrale est alors utilisée dans la formule suivante pour déterminer la longueur des segments d'antenne individuels:

 
				(C / f c   )
	longueur de segment = ------------------------ * V o
				     2

	Où: c = vitesse de la lumière, en mètres par seconde
		 f c = fréquence centrale.
		 V o = vitesse du câble coaxial
 

Dans notre exemple:

 	 c = 300,000
	f c = 2441000000
	V o = 0,85

				 (300000/2441000000)
	longueur de segment = -------------------------------------- * 0,85
					     2

	longueur de segment = 52,2 mm
 

REMARQUE: ce est la longueur des segments d'antenne. Les éléments réels sont en laiton 8 mm plus courte que ce nombre, pour tenir compte de l'espacement des segments d'antenne. (Voir schéma ci-dessous).

  

Mesures

Figure 1 . mesures de segments antenne.

 

La schématique des composants électriques de l'antenne est affiché dans la figure 2. Remarque: Ce schéma se applique une matrice de huit colinéaires de l'élément. Les mesures 1/2 et 1/4 de longueur d'onde de longueur d'onde calculées ci-dessus doivent être appliqués aux différents éléments de ce schéma.

 

Figure 2 . de schéma électrique du réseau colinéaire.

 

Construction

Nous avons trouvé que ce était plus facile de couper coaxial et laiton en lots, comme vous ne avez pas à constamment ajuster le micromètre.

Coax Préparation:

longueur de câble coaxial doit être calculée de la manière suivante:

            coaxial longueur = 1/2 longueur d'onde + 15mm

Pour coaxial: Si vous ne utilisez pas un micromètre, mais avez accès à un étau, marquer la longueur appropriée (67.2mm) de câble coaxial sur l'étau avec un morceau de ruban adhésif. Aligner le "couper" la fin du câble coaxial à la mesure indiquée par la bande sur l'étau. La fin de l'étau est où vous faites la coupe. (Voir comment ce est fait). Il peut être plus facile de marquer plusieurs sections pour couper plus tard dans un processus discontinu. 

 

Utilisez le coupe-câble coaxial ou d'un couteau un «Stanley» pour couper les sections marquées,   et à      
                   
 

et dépouiller la gaine,

   

galon

   
     
 

et la feuille.

  Supprimer 10mm de revêtement de chaque côté du segment coaxial.    
 


Mettez de côté et de préparer le reste des segments.

Ne oubliez pas que le dernier élément du tableau est un élément quart d'onde. Couper un segment de câble coaxial pour se adapter à l'élément quart d'onde ainsi.

   
 

 

       

Marquez premier segment de 44.2mm du "tube de laiton 5/16. L'utilisation d'un coupe-tube circulaire, régler le volant de la coupe sur le côté de la marque de faire l'élément un peu plus longtemps que la mesure de 44.2mm. Couper le laiton par Déplacement de la fraise dans un mouvement circulaire autour du tube de laiton, légèrement serrer la roue avec tous les trois ou quatre tours. Répétez jusqu'à ce que tous sans interruption 5/16 "tube de laiton est épuisé.

Encore une fois, ne pas oublier l'élément final quart d'onde! Couper une longueur de cuivres en conséquence.

Élément Assemblée:

Jumeler chacun des tubes en laiton et coaxial segments.

 

Le "tube 5/16 en laiton se range sur la mousse diélectrique LMR-400. Slip un élément en laiton sur chaque segment de câble coaxial. Tordre lentement le tube de laiton que vous passez sur le diélectrique, jusqu'à ce qu'il soit en place avec une quantité égale d'exposition diélectrique de chaque côté du tube, comme ci-dessous.

 

 

 

Figure X: Schéma de l'assemblage de l'élément achevé.

Si vous pensez que vous avez la dextérité de souder les éléments sans l'utilisation d'un gabarit, ou vous envisagez de faire une seule ou deux de ces antennes de, puis passez la construction Jig et sauter en avant directement à la section élément de soudure.

Jig Construction:

Construire un gabarit aidera à la construction de l'antenne.

Même lorsqu'il ne est pas la construction de multiples, le gabarit aide vraiment en essayant de souder les différents éléments ensemble.

Notre gabarit a été construit en bois de pin 5ft déchets à long 1x2 pouces. une section du bois a été coupé pour faire les quatre postes directeurs utilisés pour «tenir» les éléments d'antenne en place lors de la soudure ensemble. Vous aurez besoin de 10 clous et de la ferraille environ 1 / 16ème d'épaisseur (même épaisseur du tube de laiton). Métal PC charges à sous fonctionnent bien, et peuvent être déposées jusqu'à la bonne largeur. Se il vous plaît se référer à la figure 2 et 3 tout en lisant les instructions de montage pour l'assistance visuelle.

 
      Étape 1: Obtenir un bois de pins pouces déchets de 5 pieds de long de 1x2, 10 finition
	      ongles et une fente pour carte PC d'expansion remplissage.

      Étape 2: Coupez une section de 1 pouce large de l'extrémité de la planche de 1x2,
              résultant en une pièce de bois de 1x1x2.

      Étape 3: Couper le bois de 1x1x2 en 4 morceaux égaux séparés.

      Étape 4: Percez deux trous dans chacune des quatre pièces de bois à
	      accueillir les clous de finition. Assurez-vous que le trou que vous
              forage ne est pas trop grande, car nous voulons seulement pour éviter le fractionnement
              le bois lors de la conduite dans les clous.

      Étape 5: couper l'excédent métallique du logement d'extension PC
              charge, en laissant une longue pièce de métal deux pouces. Ranger
              un côté (ou un peu des deux) à 8 mm, et percer deux trous
              dans le métal pour accueillir deux clous de finition. Ces
              des clous sont utilisés pour fixer le métal au grand morceau
              du bois.

      Étape 6: Fixez le morceau de métal 3 1/4 pouces d'une extrémité de la
              gros morceau de bois.
 


      Etape 7: Disposer deux des éléments d'antenne dans le gabarit. Utilisez-le comme
              un guide pour savoir où fixer les blocs de bois pour la grande
              morceau de bois.

      C'est tout!

 

Élément souder:

Élément souder est assez simple. Ne Dink autour de petits fers à souder 8 US dollars pour cela. Vous avez besoin d'un pistolet à souder de haute puissance à cette offre. Passez les 30 $, ce est un bon investissement, et d'acheter l'outil approprié pour le travail. Si vous avez construit le gabarit, suivez les instructions à l'étape 7 de la section de procédure. Voyez comment il est facile de le faire dans le gabarit? Si non, alors vous serez effectuez un acte d'équilibrage, et je espère que vous avez une main ferme.

 

Lors de la soudure de l'élément final (1/4 élément d'onde), rappelez-vous que le conducteur central est pencha et soudé à son propre tube de laiton. Une fois terminé, il devrait ressembler à ci-dessous.

 

 

Remarque: Soyez prudent lors de l'application de la chaleur aux éléments en laiton. Il ne prend pas beaucoup de temps pour générer suffisamment de chaleur pour commencer à faire fondre le diélectrique en mousse.

Soudez tous les éléments à ce point avant de passer à la section suivante. Ce est ce que votre réseau d'éléments devrait ressembler.

 

Quartier Assemblée Vague Fouet:

Ensemble de fouet quart d'onde glisse sur l'extrémité du dernier élément de l'antenne. Voir Figure 4 pour les mesures exactes. Parce que le conducteur central du dernier élément est soudé au tube en laiton éléments, la partie supérieure de la boucle du conducteur central sera une longueur arbitraire unique pour chaque antenne. La chose importante ici est pour le haut du fouet soit 1/4 d'onde dans la longueur de la fin de la mousse diélectrique du dernier élément. Alignez la vague quart à côté du dernier élément et déterminer la longueur de l'encoche devra être.

Figure 4: Mesures trimestre Vague fouet et la position

Découper l'encoche pour recevoir le conducteur central soudure du dernier élément. Si vous êtes vraiment slummin ', utiliser une scie à métaux et déposer de faire l'entaille. Après l'encoche est coupé et les bavures sont déposés loin monter le fouet quart d'onde sur la fin du dernier élément.

 

Découplage et de l'Assemblée Connecteurs RF:

La section de découplage est un peu impliqué, car elle nécessite de percer un trou dans un Quartier US , ou limace de taille similaire, et en utilisant un chalumeau au propane pour souder au tube de laiton de découplage.

Il ya deux parties à cette assemblée. Premièrement, il est l'élément le ligne d'alimentation, construit de la même manière que les éléments d'antenne. Deuxièmement, le manchon de découplage, monté sur l'élément ligne d'alimentation.

Le manchon de découplage est réalisé sur une "tubes de cuivre égale à 1/4 longueur d'onde, sa longueur est de 11/32" laiton tube au moins un quart de longueur d'onde, et une EUR trimestre avec un trou central percé pour recevoir le 11/32 "tubes en laiton. 

Ci-dessus, l'image de la longueur d'onde 1 1/4 "tubes en laiton avec le 11/32" tubes en laiton soudé dans le centre du quartier des États-Unis le long du côté. Ci-dessous, l'appareil complètement assemblé à partir de parties supérieure et inférieure

          

 

Figure X. Schéma du manchon de découplage

La ligne d'alimentation est de construction similaire aux éléments d'antenne. La différence est le câble coaxial est de longueur beaucoup plus longtemps que le «tube de laiton 5/16. Le câble coaxial est préparé d'une manière très différente puisque nous Souder la tresse du câble coaxial vers la fin du tube de laiton 1/4 longueur d'onde à partir du extrémité du connecteur de N. En dessous, la gaine reste intacte et se termine dans l'ensemble de connecteur N. Le tube de laiton doit être coupé de façon à ce qu'au moins 1/2 de longueur d'onde de 16.5 tube de cuivre est comprise entre la fin de l'ensemble de manchon de découplage et l'élément première antenne (voir schéma). Il faut également tenir compte de la longueur de l'ensemble de manchon de découplage ainsi que permettant une longueur pour le réglage de la douille de la ligne d'alimentation (cela se fait mon glissant avec la douille de haut en bas sur le feed tube de ligne). Dans notre exemple, le câble coaxial était 10.8cm (4 1/4 "), et le 5/16" tube de laiton était 6.8cm (2 11/16 "), en longueur.

Une fois terminé, il devrait ressembler à ceci: -

 

Dans le cadre de l'assemblage final, il ressemblait à ceci: -

 

 

Tuning et l'assemblage final

Tuning:

Malheureusement, sans un analyseur de spectre ou SWR / Power Meter on ne peut pas accorder l'antenne de façon optimale, mais on peut grossièrement affiner à l'aide des outils sans fil Linux et deux sans fil NIC. En ajustant le manchon découplage, vous remarquerez un changement dans la lecture RSSI que vous faites glisser le découplage long de l'élément ligne d'alimentation. Ajuster jusqu'à ce que vous atteignez un pic dans le RSSI dans le récepteur. Prendre seulement des mesures lorsqu'il ne est pas de toucher l'antenne, et toujours revenir à un poste similaire en prenant une lecture. Votre corps change les caractéristiques RF de la chambre que vous travaillez. Une fois l'antenne a été correctement identifié, fixer le découplage en place avec un cordon de soudure et passer à la section suivante.

Construction radôme:

UV résistant électrique conduit extérieur a été utilisé pour le radôme. Il a été coupé à la longueur appropriée pour se adapter à toute la matrice, en laissant le connecteur N femelle traîner le bas par 1/2 pouce. Le tableau est maintenu en place avec des plombiers époxy. Nous avons utilisé un bouchon en PVC pour couvrir le haut, mais il pourrait avoir été scellés avec des plombiers époxy ainsi. Avec du ruban adhésif double face, le tableau est maintenu en place à deux endroits dans le tube.

Figure X: diagramme de l'antenne fini dans radôme.

Bonne chance!

Publié le 07/11/2013 @ 21:13  
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