^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 49 гостей и ни одного пользователя

Вход на сайт

Антенна Batwing - суперширокополосные крылья летучей мыши для 3G/4G и Wi-Fi - 4.8 out of 5 based on 10 votes
1 1 1 1 1 Рейтинг 96% [10 Голоса (ов)]

batwing antennaБольшинство популярных антенн представленных у нас на сайте, таких как антенна Харченко или Quados имеют один существенный изъян — недостаточно широкую полосу пропускания. Ее вполне хватает только для работы в Wi-Fi диапазоне, а вот в сетях 3G/4G у обычного DIY-шника, не имеющего специальных приборов, эти антенны с высокой долей вероятности будут работать из рук вон плохо. Кроме того, при бурном развитии сетей мобильного интернета, с выделением для этого все новых и новых диапазонов, возникает желание сделать универсальную широкополосную антенну для цифровых сетей на все случаи жизни, а не заниматься постоянной их переделкой или же пользоваться набором из нескольких антенн и делать себе нервы непрерывно их переключая туда сюда. Возможно ли это? Предлагаемая вашему вниманию усовершенствованная или расширенная антенна Batwing, авторство которой принадлежит пользователю с ником com666 (он же автор антенны "Гнутик"), способна удовлетворить это ваше заветное желание, уважаемый аноним...

Профессиональные конструкции

Отметим, что подобные широкополосные антенны уже имеются в продаже в красивых пластиковых корпусах. Если мы посмотрим на внутренности такой антенны, то мы скорее всего обнаружим там довольно сложно закрученную фигуру, например такую как на изображении.batwing антенна Слегка похожа по форме на советское бритвенное лезвие «Нева», не правда ли? Олдфаги помнят, что побриться наточенным топором было легче, чем этим изделием. А мы с вами можем прийти к выводу, что для изготовления такого «лезвия» в качестве антенны с необходимой точностью до десятых долей миллиметра, вам понадобится лазерный фрезер с ЧПУ. Что-то мне подсказывает, что тот, кто имеет средства на покупку такого станка, легко купит и готовую антенну. Тем не менее, тот кто готов повторить подобную конструкцию может подробно ознакомиться с ее характеристиками здесь. К вопросу о том, для чего профессиональные разработчики антенн делают такие замысловатые конструкции, мы еще вернемся в конце статьи. Но наличие в этой необычной антенне плавных линий быстро отбивает охоту по её изготовлению даже у самых безбашенных энтузиастов антенного дела. К тому же результат не слишком впечатляет. Полоса пропускания этой антенны по КСВ < 1,6 перекрывает только два смежных диапазона LTE1800+3G2100. А наша цель как раз помочь анониму изготовить простую и эффективную антенну с минимумом затрат так сказать в гаражных условиях, а не в специализированной мастерской с зоопарком современных станков. И собираемся мы при этом получить антенну на весь высокочастотный диапазон: LTE1800+3G2100+WIFI2400+LTE2600.


batwing супертурникетная антеннаКлассический «Batwing»

Для начала рассмотрим более простую конструкцию под названием Batwing, что в переводе означает крыло летучей мыши. Антенна запатентована R.W.Masters в 1945г. Полное описание принципа работы и этапы ее формирования из обычного вибратора подробно описаны во втором томе К.Ротхаммеля (стр 125-126). В советской литературе антенна фигурировала под названием Ж-образный вибратор. Антенна мало знакома радиолюбителям, поскольку использовалась в основном в составе супертурникетных передающих антенн на радио-телевизионных центрах. Но никто не мешает ее использовать как широкополосную приемную с добавлением рефлектора, что и сделал com666. На 3G/4G необходимо учесть, что поляризация у нас вертикальная. При этом совершенно нет необходимости делать вибратор из набора проводов, он изготовляется из листа оцинковки, из которого вырезаются два треугольника для придания нужной формы нашему «крылу». Затем оно режется пополам. По краям разреза припаиваются две проволочные перемычки. Рефлектор — также плоский квадратный лист из оцинковки. Автор монтирует антенну в промышленном корпусе G1208G от производителя Gainta. Вибратор в этом корпусе изображен в начале этой статьи, а более подробные фотографии процесса изготовления можно скачать с форума 4PDA. Чертеж антенны можно также посмотреть на 4PDA или на следующем изображении:чертеж антенны batwing

Антенна рассчитана на одновременную работу в диапазонах DCS-1800MHz и 3G-UMTS-2100MHz либо, со вторым вариантом размеров в скобках, одновременно в диапазонах Wi-Fi-2400MHz и 4G-LTE-2600MHz.  КСВ в пределах рабочих диапазонов не превышает двух. Усиление около 9 dBi, соотношение излучения вперед/назад не хуже 11-13 dB. Входное сопротивление близко к 50 Ом, тем не менее она прекрасно работает как с 50-омным, так и с 75-омным фидером.


Усовершенствованный «Extended Batwing» на все диапазоны.

Представленный выше вариант антенны сделан «по Ротхаммелю» и прекрасно себя зарекомендовал на практике. Однако нам никто не мешает воспользоваться современными цифровыми технологиями и усовершенствовать антенну с помощью электромагнитного симулятора, что и сделал автор. В результате мы имеем расширенные «крылья летучей мыши», которые способны охватить практически весь СВЧ диапазон, используемый для передачи данных. Схематичное изображение антенны:batwing schema

Крылья крепятся с помощью небольших диэлектрических стоек в середине треугольников. Можно заказать подходящие стойки на Али. Рефлектор — лист размером 130х130 мм. Расстояние крылья — рефлектор 35 мм. Длина каждой перемычки по краям крыльев 12,4 мм. Расположение перемычек (во фронт, в бок) не имеет значения. Пигтейл припаивается к крыльям как на схеме и затем отводится перпендикулярно к рефлектору, далее по рефлектору вниз. Пигтейл с основным фидером можно соединить с помощью переходника - разъема. Зачем такие сложности с фидером? Читайте ниже по тексту. Рефлектор и крылья изготавливаются из любого доступного вам и подходящего листового материала  (наример оцинковки) толщиной 0,3-0,8 мм. Антенну можно поместить в подходящий пластиковый корпус.

Входное сопротивление антенны 75 Ом и она рассчитана на работу с более доступными и дешевыми фидерами с таким же волновым сопротивлением. Полоса пропускания антенны по критерию КСВ < 1,4 от 1670 до 2730 МГц и включает в себя 3G/4G диапазоны 1800, 2100, 2600МГц, а также Wi-Fi 2400МГц. Усиление антенны около 10 dBi, соотношение излучения вперед/назад не хуже 17,5 dB.batwing полоса пропусканияbatwing входное сопротивлениеbatwing усилениеЗаметим, что как и антенна Харченко, модернизированный Батвинг — антенна с симметричным входом и следовало бы ожидать, что прямое подключение кабеля в точку питания неизбежно исказит диаграмму направленности по причине отсутствия симметризатора. Однако в результате электродинамического моделирования автор показал, что для избежания взаимного влияния фидера и излучателя при несимметричном питании симметричной антенны, фидер достаточно отвести от вибратора перпендикулярно к рефлектору и затем вдоль него вывести за пределы коробки. При этом диаграмма направленности антенны практически не искажается, что позволяет отказаться от специальных схем симметрированияbatwing диаграмма направленностиТаким образом мы получаем универсальную антенну практически на все диапазоны с отличной повторяемостью, рассчитанную на работу с дешевым 75-омным фидером, а все линии для вырезания полотна антенны прямые. Чтобы промахнуться в рабочей полосе надо очень постараться и иметь совсем уж кривые руки. Характеристики антенны намного лучше биквадрата Харченко, а при сравнимом усилении она намного качественнее и проще в изготовлении, чем популярная «пушка Креосана». Все эти преимущества позволяют этой антенне претендовать на звание «антенна Харченко наших дней».🙂 Ведь при соответствующем масштабировании эту конструкцию можно использовать и в ДМВ диапазоне для приема DVB-T2.


 В заключении несколько слов о том, для чего же профессионалы проектируют и изготавливают всевозможные вышеупомянутые «бритвы». Это делается не столько для того, чтобы усложнить повторение такой антенны условным Васей Пупкиным и тем самым обезопасить себя от снижения доходов. Причина в том, что такие конструкции с плавными переходами, в том числе и проволочные, на частотах СВЧ по определению лучше. Почему? Чтобы понять это, вовсе не обязательно углубляться в дебри дифференциального исчисления. Просто поведение электромагнитной волны и поведение жестко связанного с ней тока на поверхности проводника очень похожи на движение жидкости (привет эфирщикам и прочим альтернативщикам!). По сути этот факт и явился отправной точкой в самом открытии электромагнитной волны, поскольку основоположник электродинамики Д.К.Максвелл основательно изучал и гидродинамику тоже и первым обратил внимание на это подобие. Если жидкость быстро движется по какому-либо каналу, то в местах его излома это движение замедляется, появляются турбулентности, повышается давление на стенку канала. Замедление движения в нашем случае — это отставание по фазе, турбулентности — паразитные резонансы и отражения, давление — напряженность поля. Проще говоря, антенна с плавными переходами будет иметь более равномерную и более широкую полосу пропускания, меньше паразитных резонансов за ее пределами, меньше боковых лепестков в диаграмме направленности, т.е. будет более качественной. Ну что же, на то они и профессионалы. Но мы тоже не лыком шиты, не правда ли, уважаемый аноним?🙂

Ссылки по теме:

 

Комментарии   

3G-Aerial admin
#41 3G-Aerial admin 28.09.2019 17:51
Цитирую Олег:
...рекомендуют устанавливать модем прямо в корпус антенны, дабы свести к минимуму затухания в кабеле. Что Вы на это скажите...

То что у вас "все dBi потеряются" сомнений нет. Однако установка модема в корпус антенны дело тоже не простое. У подобных промышленных антенн модем размещается в отдельном герметичном боксе, утепленном пенопластом и с термостатом внутри. USB-модем для этой цели мало пригоден, поскольку длина usb-кабеля ограничена 5-ю метрами. Нужен 4G-модем-маршру тизатор с ethernet выходом. Нужен термостат. Нужно организовать схему питания модема и термостата. А можно воспользоваться готовым решением подобным этому:
https://www.hwp.ru/articles/Obzor_resheniy_Zyxel_dlya_LTE_i_Wi_Fi_ulichniy_router_LTE7460_M608_i_tochka_dostupa_WAC6553D_E_147726/
Цитировать
Олег
#42 Олег 30.09.2019 08:21
Уважаемые форумчане! Помогите мне разобраться с такой загадкой:- Speedtest показывает скорость отдачи-приема в пределах 3-5 Мбит/с (иногда и до 8 доходит). А Гугл-хром при закачке файла выдает лишь 300-500 Кбит/с, а то и вовсе падает до 0 и срывает закачку. В чём может быть причина?
Цитировать
3G-Aerial admin
#43 3G-Aerial admin 02.10.2019 21:45
Цитирую Олег:
В чём может быть причина?

Вопрос не по теме, Олег. Но все же отвечу. Speedtest показывает пропускную способность канала или максимально возможную скорость. А скачиваете вы файлы с какого-то сайта, сайт расположен на сервере. Очень мало серверов может обеспечить скорость в 50 МБит/с и выше (например сервера Google), большинство же способно обеспечить скорость отдачи в районе 10-30 МБит/с. А если сервер загружен запросами, то и в разы меньше. При большой загрузке вам приходится вообще ждать очереди и закачка срывается. Чтобы обойти подобные трудности придуманы торренты.
Это объясняет прерывания закачки. Кроме того, Speedtest показывает скорость в Мбит/с, а Гугль Хром в Кбайт/с. Биты и байты - это две большие разницы (в 8 раз). Пересчитайте сами и все сойдется...
Цитировать
Олег
#44 Олег 03.10.2019 12:11
Цитата:
Speedtest показывает скорость в Мбит/с, а Гугль Хром в Кбайт/с. Биты и байты - это две большие разницы (в 8 раз). Пересчитайте сами и все сойдется...
Спасибо за ответ, пересчитал - действительно всё сходится. В заблуждение ввело аббревиатура в Гугле - Кб/с
Цитировать
Фёдор
#45 Фёдор 10.10.2019 07:43
Привет Всем! Есть пару вопросов.
1.На фото фидер уходит вверх, это значит, что и устанавливать так же ? Или фото можно перевернуть и всё будет работать так же ? Я это к тому, что из герметичной коробки, расположенной на улице лучше выходить снизу...
2.Можно ли перемычки оставить из того же материала, что и сама бабочка, оставив изначально расстояние по центру не 3,3мм, а 10мм, после чего изогнуть их по типу Ω - омеги, сузив тем самым до 3,3мм ?
3.Должен ли рефлектор быть такой же толщины и материала, что и бабочка?
4.Оплётка фидера вообще не задействована ?
Цитировать
Виктор132
#46 Виктор132 10.10.2019 08:34
Пора статью дополнять/обнов лять и список ЧаВо по изготовлению писать
Цитировать
3G-Aerial admin
#47 3G-Aerial admin 10.10.2019 10:18
Цитирую Фёдор:
Привет Всем! Есть пару вопросов...

1. Фидер конечно же нужно выводить к низу, это не влияет на работу антенны.
2. Длина перемычки должна быть 12,4 мм, не 10. Гнуть можно как угодно.
3. Толщина рефлектора роли не играет, важно только расстояние до крыльев. Материал не важен. О том, какие материалы допустимы есть отдельная статья на сайте.
4. Оплетка припаиваетсяк нижнему крылу по схеме, центральная жила к верхнему
Цитирую Виктор132:
Пора статью дополнять/обновлять...

Переделаем изображение схемы антенны и дополним описание по вопросам из комментов.
Цитировать
Фёдор
#48 Фёдор 10.10.2019 11:19
"3G-Aerial admin"
Спасибо!
А если фидер после выхода из коробки, продлить кабелем 50 Ом, это поможет снизить потери ? (речь о 6-8 метрах)
Цитировать
3G-Aerial admin
#49 3G-Aerial admin 10.10.2019 21:13
Нет, это не имеет смысла, наоборот - это лишние потери денег. Если только у вас не завалялась случайно без дела бухта 50-омного коаксиала. Во первых, потери рассогласования малы по сравнению с прямыми потерями в фидере. Во вторых в данном случае мы имеем 75-омную антенну и 50-омный модем. При замене фидера с 75 на 50 ом КСВ не поменяется. Нужно просто подобрать фидер по возможности с минимальными погонными потерями на рабочих частотах. Волновое сопротивление 50/75 - не важно.
Цитировать
Фёдор
#50 Фёдор 15.10.2019 06:48
А как так получается, что антенна ещё и на 800МГц ловит, или я что то не правильно понимаю ?
https://ibb.co/3yv7kqk
https://ibb.co/f9jfWHg
https://ibb.co/2SS58XF
Цитировать
виктор_ева
#51 виктор_ева 17.10.2019 11:27
А можно ли размеры для 5200Мгц ?
Цитировать

Добавить комментарий


Последние коммы


Рейтинг@Mail.ru