Достъпна за изработка 2,4GHz вертикална антена за 802.11 устройства


   Устройствата работещи по 802.11g и 802.11n стандартите стават все по-популярни. Причината за това е съвсем логична - липсата на кабел и произтичащатите от това удобства. Най-общо тези стандарти се обединяват под термина "Wi-Fi" (Wireless Fidelity). Към днешна дата тази технология се използва най-масово за безжичен интернет достъп чрез преносими компютри (лаптопи) на много обществени места (заведения, хотели и др.), като точките за достъп стават все по-многобройни. В настоящата статия няма да се спираме подробно върху принципите и на действие, а ще ви покажем как да си построите самостоятелно антена която позволява да увеличите обсега на действие на устройствата. Дадената конструкция е изключително гъвкава и всеки може да избере вариант за себе си, като усилването и размерите варират от 5db / 21cm до 15db / 126cm. Пример за конкретно приложение е домашния лаптоп, който комбиниран с подобна антена и безжична точка за достъп свързана към стационарния компютър позволява използването на интернет навсякъде из дома. Друг пример е ако искате да имате безжична връзка с ваш приятел от квартала (или пък да споделяте интернет с някой) а не ви се дават пари за скъпи и неудобни външни антени. Разбира се приложенията са многообразни и всеки би я използвал според нуждите си. Конструкцията е авторска и е проектирана от Николай Димитров от гр.Плевен известен в града с компютърните си знания и умения, който я е изпробвал на практика и е постигнал превъзходни резултати. Този тип антени са известни като "Омни" и предлагат превъзходно съотношения цена / усилване и размер, за разлика от повечето им комерсиални аналози.

    Предложената конструкция е на антена работеща в честотния диапазон 2,4GHz и е предназначена за устройства работещи по 802.11 стандарта. Този дизайн обединява всичко което съм правил в тази насока. Много е подходяща за изграждане на PtMP (точка към много точки) мрежи. Характеризира се с компактни размери, изключително евтина изработка и липса на настройка при спазване на размерите. Необходимото време за изработка е от няколко часа да няколко дни в зависимост от набавянето на необходимите материали и инструменти. В таблиците вляво са посочени необходимите инструменти и матеряли за изработката и. На фиг.1 е показана общата конструкция на антената която гледана отляво на дясно започва с високочестотен съединител от "SMA" тип използван за свръзка в 802.11 стандарта. Следващото звено е основния резонатор съставен от 2 месингови тръби с различни диаметри и дължини - "decoupler", "feedline". По-нататък антената е съставена от масив елементи, броят на които зависи от избраното усилване. Самите елементи са съставени от редуване на елементи тип "меандър намотка - линия" и тръбни елементи. Принципа на действие на антената е основан на поредица от настроени усилващи диполи ролята на които играят елементите от тип "меандър намотка - линия", които се настройват фазово един спрямо друг посредством намотката в началото на всеки елемент. Отместването на диполите един спрямо друг за постигането на усилване е на 1/2 от дължината на вълната което е постигната чрез използването на тръбните елементи (виж фиг.1 - кликни за пълен размер), а основния резонатор (основния резонатор е онази част от антената която окончателно приема усиления от диполите сигнал и е настроена на приеманата честота - бел. ред.) е съставен от първия по-къс елемент и от тръбната конструкция "decoupler" - "feedline".
Усилването на антената и градусите на насочеността зависят от броя използвани елементи и са показани в табл.1.  

   Изработка и размери. В конкретния пример ще ви покажа точните размери и изработката на 4-елементния вариант на антената, който има характеристики (8 db - усилване) за добра домашна 802.11 мрежа. Всичко казано за този вариант важи и за останалите, като само броя на елементите се променя според табл.1. Точните размери на 4 - елементната антена са показани на фиг.2 (кликнете за пълен размер). След изработката на бобините отрежете необходимите месингови тръби. 10мм - овата месингова тръба ("decoupler") с дължина 3см се отрязва най-лесно с тръбния нож (фиг.4 - кликнете за пълен размер). Ако нямате такъв използвайте ножовка или макетен нож. От 2.37мм - овата тръба се нарязват 4 парчета с дължина 6.5см и едно 9.15см (спазвайте точно размерите, от това зависи усилването на антената!). За тази цел използвайте макетен нож или както в моя случай кримпващ инструмент за патч-панел (най- евтините по левче вършат работа). Готовите изработени съставни части са показани на фиг.5 (кликнете за пълен размер).Започваме сглобяването на "SMA" конектора с тръбата дълга 9,15см ("feedline"). Калайдисайте с поялника вътрешната част на конектора, като оставите малко повече припой - фиг.6. След това нагрейте тръбата с поялника добре и напъхайте плътно калайдисаната част на конектора в нея - фиг.7. Следващата операция е добавянето на "decoupler"-a към така изготвения модул което е показано на фиг.8. Стремете се да вкарате тръбата максимално плътно към конектора след което ги съединете с припой, също така гледайте тънката тръба да е точно в центъра на широката (фиг.9). Сега започнете да редите един след друг бобините и тръбните елементи като спазвате точно показаните на фиг.2 размери. Краищата на всяка бобина може да огънете леко в "S" - образна форма за да влизат с усилие в тръбичките, което ще ви помогне по-точно да фиксирате точното отстояние. Поради точността на измерванията е препоръчително да използвате за целта шублер. Пъхнете до упор първата намотка в "feedline" тръбичката и я запойте с припои. След това измерете от средата на намотката 30.75мм (1/4 дължина на вълната) и пъхнете втората тръбичка до този размер, като отново ги запоите с припои. След това от началото на тръбата до началото на всяка следваща намотка разстоянието е 61.5мм (1/2 дължина на вълната). При точно спазване на размерите от фиг.2, антената не се нуждае от никаква допълнителна настройка и демонстрира много добри резултати. Изработвал съм антената и във вариант без "SMA" конектор поради трудното му намиране и непривлекателната цена, като директно запоявам екранирания проводник към "decoupler" -a и "feedline" елементите (които фиксирам със силикон). Този начин е много удобен при "access - point" (точка за достъп) монтирана в метална кутия, при което се използват кабелите на устройството дълги около 7 см. С това се намаляват и загубите от кабела и конектора (обикновено 1db). Готовата антена е показана на фиг.10. За да се постигне механична устойчивост така изготвената антена се пъха в "PVC" тръба с диаметър 12мм и дължина 50см и посредством силиконов пистолет се запълва горната и долната и част. В заключение може да се каже, че този тип антени не отстъпват от комерсиалните им аналози и имат много по-добро съотношение цена/качество. 

Николай Димитров