^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 100 гостей и один пользователь

  • Igor Melnichenko

Вход на сайт

5 1 1 1 1 1 Рейтинг 100% [9 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:

collinear01

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   

Роман Алексеевич
#16 Роман Алексеевич 12.12.2017 14:46
День добрый.
Подскажите пожалуйста, направление открытой части медного стакана, обязательно вверх, или можно и вниз? Спасибо.
3G-Aerial admin
#17 3G-Aerial admin 12.12.2017 16:50
Нет, уважаемый Роман Алексеевич, менять направление стакана нельзя. Только открытой частью вверх.
Роман Алексеевич
#18 Роман Алексеевич 13.12.2017 19:31
Добрый день.
Я пытаюсь собрать такую антенну, уже всё готово к сборке... И у меня появилась еще пара вопросов, подскажите пожалуйста:
1. Где паять конкретно, медный стакан на отрезке F, есть какие-то правила или так, где удобнее?
2. В "Точка подключения фидера" подключение такое же как и между элементами S, "жила-оплётка" или "жижа-жила" без контакта оплёток?
Спасибо!
3G-Aerial admin
#19 3G-Aerial admin 13.12.2017 19:53
1. Принципиальных ограничений нет, однако желательно, чтобы точка подключения фидера была по возможности ближе к открытому срезу стакана, но не внутри его.
2. В "точке подключения фидера" соединение такое же, как и во всех остальных местах. Перекрестное, "жила-оплетка".
Роман Алексеевич
#20 Роман Алексеевич 13.12.2017 20:39
Спасибо! Вопросов нет!
al-ex
+1 #21 al-ex 22.12.2017 22:05
Доброго времени суток.
А что не так с калькулятором?
Например для ВиФи длина волны = 300/(F)2450 = 12.2 см
длина сегментов S =1/4х(длина волны)хКу = 1/4х12.2x0.66 = 2.013 см.
Считает 40.4 мм. Похоже что считает сегмент как 1/2 волны вместо 1/4...
Или нет? или я чего не понимаю?
3G-Aerial admin
#22 3G-Aerial admin 23.12.2017 10:19
Цитирую al-ex:
А что не так с калькулятором?Похоже что считает сегмент как 1/2 волны вместо 1/4...Или нет?

Перед нами, друзья, яркий пример нашего с вами менталитета. Пока условный иноземец будет читать инструкцию, наш уже 10 раз заведет и поедет. И я сомневаюсь, что он полезет в инструкцию даже если оно сломается.
В тексте на этой странице, сразу после выделенных жирным шрифтом слов "CoCo антенну" есть ответ на ваш вопрос, уважаемый al-ex. Без обид, я сам такой...
А вот на картинке ошибка! Спасибо, что обратили внимание, исправлено. Обновите страницу...
al-ex
#23 al-ex 24.12.2017 16:37
Уважаемый 3G-Aerial admin
дело как-раз не в менталитете, а в том что я прочитал приведённую Вами ссылку на авторский вариант от N1HFX - там приводятся все расчёты (кстати - очень подробно) элементов как λ/4 а у Вас - считает λ/2 ну то такое...
PS. первый раз собрал такую антенну по ошибке, вообще не учитывая Ку - работала на WiFi роутере значительно лучше штатной 2dBi...
al-ex
#24 al-ex 25.12.2017 18:22
Ура! Победил эту антенну. перечитал кучу инфы по коллинеарным антеннам не смотря на кажущуюся простоту - антенна совсем не простая.... Сайту - респект ... тут в тексте инфа правильная (только на картинке не тот размер). Изделие моё работает - зона покрытия роутера увеличилась в 2.5 раза...
Спасибо
said-97
#25 said-97 12.03.2018 07:48
Приветствую вас! Просмотрев статью и появилось желание так же повторить эту антенну. Но возникли кой какие вопросы по поводу размеров . Не могли бы поделиться точными размерами сегментов? Так как из чертежа не все размеры понятны! Если я правильно понимаю то в длину сегмента не входит размер центральной жилы которая зачищена? И к длине штыря нужно добавить еще и длину сегмента? За ранее большое спасибо!
3G-Aerial admin
+1 #26 3G-Aerial admin 12.03.2018 10:29
Да, вы правы. Длина сегмента считается по оплетке и к расчетному значению нужно добавить по 5 мм на центральную жилу для пайки. Схему подправили, обновите страницу если старая схема сохранилась в кэше.
said-97
#27 said-97 12.03.2018 12:25
3G-Aerial admin. Вот спасибо большое!!! Теперь более понятно! Вернее опять не понятно!!! Получается полный размер сегмента (куска) кабеля для 2450мгц 50,4мм ? Это со всеми прибавлениями. Или снова что-то не так понимаю? Получается что нужно к размеру 40,4 мм добавить 8 мм ( по 4-е со стороны ) чтоб получить размер 48,4 мм . Кажись теперь правильно?! :-)
3G-Aerial admin
#28 3G-Aerial admin 12.03.2018 16:21
Цитирую said-97:
...Или снова что-то не так понимаю?

Все правильно. Размер сегмента 40,4 мм, а размер "на нарезку" с прибавками на пайку - 50,4 мм.
said-97
#29 said-97 12.03.2018 16:37
Цитирую 3G-Aerial admin:
Цитирую said-97:
...Или снова что-то не так понимаю?

Все правильно. Размер сегмента 40,4 мм, а размер "на нарезку" с прибавками на пайку - 50,4 мм.

Спасибо большой!!!!

Добавить комментарий

Комментарии от анонимов (не зарегистрированных пользователей сайта) предварительно модерируются. Модерация не проходит в реальном времени, возможна задержка. Особо нетерпеливых анонимов просим не публиковать подряд один и тот же пост. Пост в этом случае может быть отклонен модератором.
На сайте работает форум, на котором имеется гораздо больше возможностей для общения, чем в комментариях.


Последние коммы

  • Выбор материала для изготовления антенн.
    • 3G-Aerial admin
      Большинство наших калькуляторов, в том числе калькулятор антенны Харченко, основаны на компьютерных моделях ...
       
    • Петр
      Если программа показывает диаметр проволоки 10 мм то можно взять полосу шириной 10 мм или вытравить на ...
  • Расчет антенны Amos
    • Миша
      Извините что в рандом пост пишу, но все же - посоветуйте самую маленькую антенну для fm диапазона ...
  • Расчет спиральной антенны
    • 3G-Aerial admin
      Начало витка - точка пайки треугольника.
       
    • khomyakk
      Подскажите пожалуйста. Длина треугольного трансформатора входит в длину витка? Или по другому. Начало ...

Рейтинг@Mail.ru