^Вверх

foto1 foto2 foto3 foto4 foto5


3G 4G LTE

CDMA

Wi-Fi

Антенны своими руками

3G-Aerial

Поиск на сайте

Сейчас на сайте

На сайте 48 гостей и ни одного пользователя

Вход

Войти Регистрация

Войти в аккаунт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня

Создать аккаунт

Обязательные поля помечены звездочкой (*).
Максимальная длина имени и логина 16 символов
Имя *
Логин *
Пароль *
Подтверждение пароля *
Email *
Подтверждение email *
Защита от ботов *
5 1 1 1 1 1 Рейтинг 100% [8 Голоса (ов)]

 Коллинеарная антенна Wi-FiВертикальная коллинеарная антенна является всенаправленной антенной с повышенным коэффициентом усиления. Она известна давно и за рубежом часто называется антенной Marconi-Franklin. Коллинеарная антенна представляет собой антенную решетку из синфазных полуволновых вибраторов с последовательным питанием вытянутых в одну линию, отсюда название — collinear.

Есть несколько способов сформировать такую антенную решетку. Один из них — с помощью четвертьволновых отрезков линий — классический вариант антенны Франклина. На его примере можно на пальцах понять как это оно получается. Справедливости ради необходимо отметить, что в классическом варианте рассматривается горизонтальная симметричная антенна, но мы упростим модель до уровня «чайника».

Допустим мы имеем вертикальный штырь с длиной кратной половине длины волны. Ток высокой частоты распределяется по ней так, что в соседних отрезках длиной λ/2 он течет в противофазе. Диаграмма направленности такого штыря будет состоять из множества лепестков под разными углами к горизонту. Тогда мы, оставляя отрезки с одой фазой тока, отрезки с противоположной фазой сворачиваем пополам, получая из них четвертьволновые отрезки двухпроводной длинной линии. Поверьте мне, ток высокой частоты, ничего не заметит. Он так и будет пробегать ту же длину. Иначе говоря общая электрическая длина коллинеарная антеннаштыря не изменилась. Однако, в излучении такой антенны принимают участие только линейные отрезки, поскольку двухпроводная линия не излучает, а эти отрезки у нас все синфазные и их излучение суммируется. Кроме того, четвертьволновый отрезок линии трансформирует короткое замыкание на одном своем конце в бесконечное сопротивление на другом и все линейные отрезки как бы видят себя изолированными друг от друга. В итоге такая коллинеарная антенна излучает под низким углом к горизонту и имеет коэффициент усиления больше чем у полуволнового диполя. Чем больше сегментов имеет антенна, тем выше ее усиление, но при этом сужается полоса пропускания. Не надо думать, что с удвоением числа сегментов усиление удваивается (+3dB), ведь питание у коллинеарной антенны последовательное и до последнего сегмента уже доходит мало энергии, она ушла на излучение предыдущими вибраторами.

На основе коллинеарной антенны создана довольно удачная конструкция антенны Амос. Есть еще хорошая конструкция проволочной антенны Франклина для Wi-Fi с удлиненными элементами как на рисунке в начале этой статьи. Здесь же, уважаемый аноним, мы рассмотрим популярный способ реализации коллинеарной антенны для Wi-Fi отрезками коаксиального кабеля, так называемую CoCo-антенну. Излучающие элементы в ней сделаны из отрезков λ/2 коаксиального кабеля и соединены между собой полуволновыми отрезками длинной линии из того же кабеля, которые не излучают. Способ не новый, был запатентован еще в 1962 году. Для реализации такой антенны надо брать кабель со сплошной полиэтиленовой внутренней изоляцией, поскольку она имеет более-менее стабильный коэффициент укорочения Ку = 0,66. При практической реализации антенны надо не забывать о согласовании с фидером (например - четвертьволновый стакан) и о компенсации концевой емкости. Вот конструкция такой антенны:

конструкция коллинеарной коаксиальной антенны

четвертьволновый стакан - конструкцияПоследний четвертьволновый штырь "P" представляет собой отрезок коаксиального кабеля с которого снята внешняя изоляция и оплетка. Согласующий четвертьволновый стакан сделан из медной трубки с диаметром не менее трех диаметров коаксиального кабеля. Один конец такого стакана припаян к внешней стороне оплетки фидера, второй изолирован. Можно обойтись без пайки стакана с помощью конструкции на рисунке. Стакан в ней состоит из двух частей. В медном "наперстке" монтируется переходник F-F и на него плотно надевается медная трубка как продолжение стакана. Фидер подсоединяется к нему с помощью F-коннекторов. Белый - фидер снижения, черный - его продолжение внутри стакана. Теоретически это продолжение может иметь произвольную длину, но на практике точку подключения фидера к антенне следует делать как можно ближе к срезу стакана. Для дополнительного симметрирования на фидер снижения надевают три ВЧ ферритовых кольца на расстоянии примерно λ/2 от первого излучающего элемента. Они служат для внесения дополнительного затухания в паразитный ток во внешней стороне оплетки фидера, который просочился через стакан. Затухание вносится за счет потерь в феррите, поэтому здесь не следует искать какой то особый феррит. Подойдут амидоновские кольца из 43-го материала подходящего диаметра, например FT50-43.

Внешний вид антенны без стакана:

CoCo антенна

Как соединять элементы между собой (размеры выводов на чертеже конструкции):

CoCo антенна, как паять элементы

Всю эту конструкцию для механической прочности необходимо упаковать в радиопрозрачную пластиковую трубку подходящего диаметра и тогда ваша самодельная антенна будет неотличима от фирменной.wink

Приведенный ниже калькулятор поможет рассчитать конструктивные размеры антенны


Конструктивный расчет коллинеарной антенны из коаксиального кабеля:

ВВЕСТИ ДАННЫЕ:
Частота [МГц]
Коэффициент укорочения  
Рассчитать
РЕЗУЛЬТАТ:
S [мм] Длина сегмента
P [мм] Длина штыря
A [мм] Длина стакана
F [мм] Расстояние до колец

Обозначения смотрите на рисунках выше...

Необходимо отметить, что коллинеарная антенна весьма чувствительна к «кривым рукам». Причем чем больше элементов, тем повторяемость антенны хуже. Это существенный недостаток для самодельных антенн. Иногда старый добрый Ground Plain может работать лучше неудачно выполненной коллинеарки.

Для владельцев смартфонов на операционной системе Андроид расчет антенны CoCo доступен в мобильном приложении Canennator. Вы можете скачать его нажав на кнопку ниже или по QR-коду.

google play badgecantennator qr code

Не забудьте оставить отзыв о приложении.

Ссылки по теме:

  1. Авторский вариант CoCo антенны от N1HFX — http://www.rason.org/Projects/collant/collant.htm
  2. Обсуждение антенны на форуме 3G-Aerial.

Комментарии   

валентин
#1 валентин 27.07.2016 19:20
Привет Валерий, можно эту антенну делать из кабеля 75Ом РГ6 ?
3G-Aerial admin
+1 #2 3G-Aerial admin 28.07.2016 22:21
Если вам нужно входное сопротивление антенны 75 ом, то можно.
Вячеслав
#3 Вячеслав 10.08.2016 08:47
Здравствуйте! Хочу попробовать сделать такую антенну для 3G модема. Только один вопрос: сколько колен (отрезков кабеля) должно быть для 3G, столько же как и на фото готовой антенны? Спасибо!
3G-Aerial admin
#4 3G-Aerial admin 10.08.2016 18:51
Это оригинальная конструкция норвежца N1HFX. Нужно столько же колен как на рисунке. Если для вас это через чур большая длина, то два колена можно убрать.
Evgen
#5 Evgen 11.12.2016 15:24
Доброго времени суток. Идея хороша, но антенна изготовленная показала что калькулятор не работает. К примеру верхний штырь 1/4 волны должен быть (судя из изображения), а калькулятор выдает 1/2. Коэффициент 0,66 скорее всего для рк-50-2-13, а для rg58 он вроде 0,8. И со стаканом мне кажется что то напутанно
3G-Aerial admin
#6 3G-Aerial admin 07.01.2017 10:37
Цитирую Evgen:
...калькулятор не работает...

Спасибо за сигнал. Уже раньше в комментариях поднимался этот вопрос. Калькулятор был исправлен. Но после аварийного восстановления сайта из резервной копии восстановилась старая версия калькулятора. Исправлена снова. Приносим свои извинения.
Иван
#7 Иван 14.02.2017 10:01
Спасибо за описание конструкции антенны, и сам калькулятор! но от себя добавлю что лучше бы использовать вместо оплётки кабеля цельнометаличес кую трубку... скин-эффект, все дела.
reel
#8 reel 22.02.2017 10:26
Здравствуйте, подскажите, если на кабеле удалить внешнюю изоляцию и поверх экрана одеть медную трубу подходящего диаметра, какой коэффициент укорочения применять? кабеля около 0,65 оли трубы 0,95 ?
3G-Aerial admin
#9 3G-Aerial admin 22.02.2017 12:05
Коэффициент укорочения зависит от диэлектрической проницаемости материала, которым заполнен коаксиал. Поэтому выражение "коэффициент укорочения трубы" некорректно. Если ту же трубу залить полиэтиленом, то получим те же 0,65. Поэтому, если мы наденем на кабель трубу, заполнение коаксиала не поменяется, коэффициент укорочения тоже. Останется 0,65.
reel
#10 reel 22.02.2017 14:32
Понял, спасибо. Но остался еще вопрос по расчету 1/4 волнового стакана. Не совсем понятен его расчет (даже в оригинале) взят другой коэффициент-0,9 5.... Так же если можно детальней объясните место контакта с оплеткой.Просто фото антенны и чертеж чють не совпадают.
3G-Aerial admin
#11 3G-Aerial admin 22.02.2017 19:25
Возможно на этом рисунке понятней выглядит:

Коаксиальная линия образуется уже между наружной стороной оплетки кабеля и трубкой стакана. Подразумевается , что это пространство более чем на 2/3 заполнено воздухом, отсюда и коэффициент 0,95. Диаметр трубки не принципиален. Однако, если трубка лежит вплотную к наружной изоляции, коэффициент укорочения меньше. Как рассчитать и монтировать стакан, хорошо описано здесь:
ra6foo.qrz.ru/stakan.html
Борис
#12 Борис 14.11.2017 19:20
А как из "соединительных " кусков кабеля здесь получаются четвертьволновы е КОРОТКОЗАМКНУТЫ Е линии?? Не догоняю!
Борис
#13 Борис 14.11.2017 19:27
Сдается мне, что это ПОЛУВОЛНОВЫЕ РАЗОМКНУТЫЕ линии, которые являются полным эквивалентом четвертьволновы х замкнутых.
И все равно нпонятно ничего :-(((
3G-Aerial admin
#14 3G-Aerial admin 15.11.2017 10:02
Цитирую Борис:
И все равно нпонятно ничего :-(((
Почему не понятно? По сути вы сами ответили на свой вопрос в предыдущем посте. Ведь главная идея антенны состоит в ЧЕРЕДОВАНИИ ИЗЛУЧАЮЩИХ И НЕ ИЗЛУЧАЮЩИХ ПОЛУВОЛНОВЫХ ОТРЕЗКОВ. Только в случае проволочной линии, чтобы они не излучали, их сворачивают в петли, а здесь такой необходимости нет. А согласование импедансов и фаз по всей длине этого чередования в этом случае имеет место. Вспомните свойства полуволнового повторителя.
Борис
#15 Борис 24.11.2017 09:51
Точно. Допер потихоньку :-)

Добавить комментарий

Уважаемые посетители, на сайте работает форум, на котором имеется гораздо больше возможностей для общения, чем в комментариях. Комментарии от анонимов предварительно модерируются


Последние коммы


Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru