^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 282 гостей и ни одного пользователя

Вход на сайт

1 1 1 1 1 Рейтинг 97% [35 Голоса (ов)]
Расчет баночной Wi Fi антенны - 4.8 out of 5 based on 35 votes

Расчет ведется по формулам из книги - "Шабунин С.Н., Соловьянова И.П. Волноводы и объемные резонаторы 1998".

Конструкции антенны посвящена следующая статья

Схематическое изображение антенны:

расчет баночной антенны

 


ВВЕСТИ ДАННЫЕ:
Диаметр банки D [мм]    
Рабочая частота [Мгц]

Рассчитать
РЕЗУЛЬТАТ:
Нижняя частота среза (H11 волна) [МГц]    
Верхняя частота среза (E01 волна) [МГц]    
Длина банки L [мм] (3/4λg)    
Длина штыря h [мм] (λ/4)    
Расстояние от штыря до дна d [мм] (λg/4)    

Радиус R1=D [мм]    
Радиус R2 [мм]    

 © 2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн

рупорная коническая антеннаДобавив к антенне насадку в виде раструба, мы из баночной антенны получаем простейшую коническую рупорную антенну. Такой прием позволяет получить добавку в усилении до 3 дБ по сравнению с простой банкой. Раструб можно изготовить из оцинкованной жести, его "выкройка" понятна из рисунка ниже, а необходимые размеры R1 и R2 рассчитываются в калькуляторе. Увеличивать размеры раструба для достижения еще большего усиления не рекомендуется, поскольку в конической рупорной антенне может наблюдаться эффект поворота плоскости поляризации. В результате, увеличив раструб, мы можем даже потерять в усилении. С большим раструбом лучший результат получается у пирамидальной рупорной антенны.tincan2

Если круглый волновод используется как линия передачи, то он работает в одномодовом режиме волны TE11(H11). При этом появления следующей моды TM01(E01) следует избегать. Однако, чтобы банка излучала своим открытым концом, ее следует возбуждать как раз в режиме волны TM01(E01). Размеры банки подобраны оптимальным образом для создания такого режима колебаний.

802.11b и 802.11g WiFi сети работают на частотах от 2412 МГц до 2462 МГц. Поэтому нижняя частота среза должна быть меньше 2412 МГц, а верхняя частота среза должна быть больше 2462 МГц.

Для других диапазонов Wi-Fi, а также для 3G, 4G - см. сводную таблицу частот.

Калькулятор, при выборе рабочего диапазона, автоматически предлагает оптимальный диаметр банки. При ручном вводе частоты необходимо также вручную подобрать диаметр банки таким, чтобы рабочий диапазон попал в ее полосу пропускания.

В оффлайн режиме можно воспользоваться небольшой программой для расчета баночной антенны. (обновлена 20.01.2014)

Расчет, аналогичный этому калькулятору, есть в андроид приложении Cantennator, доступном на Google play. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, нажав на кнопку ниже или по QR-коду. Не забудьте оценить приложение...google play badgecantennator qr code

Оптимально рассчитанные антенны:

 

Комментарии   

Сергей2000
#61 Сергей2000 13.01.2016 15:49
Подставляю частоту и диаметр банки в онлайн-программ у на странице и в скачанную тут же программу для офлайн - результаты разные... Например, длина банки - 606 и 182, расстояние от штыря до дна - 202 и 61. Почему? Какая программа врет?
Сергей2000
#62 Сергей2000 13.01.2016 15:52
И еще такой вопрос к знатокам.
Имеется планшет и слабый 3g, связь постоянно рвется. Только около окна сигнал чуть лучше. Антенного гнезда нет, само собой. Допустим, я собрал антенну. Каким образом мне ее подключить к планшету? Есть какие-то простые варианты?
3G-Aerial admin
#63 3G-Aerial admin 13.01.2016 18:49
Цитирую Сергей2000:
Какая программа врет?

Напишите конкретно - какие исходные данные вводились в программы. Будем посмотреть...
Сергей2000
#64 Сергей2000 13.01.2016 22:31
Собственно, ничего не сочинял, ткнул по дефолтным, то есть диаметр банки - 85, частота - 2100. И на разных программах получились разные результаты. Сейчас еще перепроверю на всякий пожарный...
Сергей2000
#65 Сергей2000 13.01.2016 22:36
http://s004.radikal.ru/i207/1601/e9/77059fd3b730.jpg
http://i081.radikal.ru/1601/93/1c05716c50b8.jpg
Длина банки и расстояние от штыря до дна абсолютно разные.
Сергей2000
#66 Сергей2000 13.01.2016 22:48
Не, виноват, еще перепроверил - все совпало.
Роберт
#67 Роберт 01.09.2018 06:38
Нашёл идеальную банку для WiFi Эта литровая банка от пива только не алюминевая а жестяная например в них продают пива жигулёвское Судите сами дно плоское стенки гладкие метал пищевая жесть достаточно крепкая И главное размеры диаметр 86 высота 170
Кто придумал этот стандарт баки просто красавчик Плюс бонусом с банкой идет целый литр пива! Пива выпил осталось дело за малым сделать антенну за номером 4 Потом есть идея прикрепить на сетку оставшуюся от (27 дб ммдс) в фокус и посмотреть насколько узко неправленой она будет
Амир
#68 Амир 02.09.2018 10:34
Я такую банку уже лет 5 использую в качестве антенны, но у нас пиво называется Faxe. А пиво кстати неплохое
Роберт
#69 Роберт 07.09.2018 13:12
Вот у меня возник вопрос по длине штыря почему к нему не примеряется коэффициент укорочения либо это просто прощёный расчёт ?
Вот калькулятор по рупорной антенны
говорит что на частоте 2445 и толщене
проволки 2 мм
при 50ом длина 23,7мм а при 75ом 26,7мм
калькулятор диполя говорит что при частоте 2445 длина F1=55/2=27,5мм и Kl = 0.89 Учитывая что в этом калькуляторе ещё и не заложена примеренная отлщены штыря думаю следует придерживаться по этому вопросу параметров рупорной антенны Конечно я поэксперементир ую на досуги результат напишу. Но и в таком исполнении дала неплохие результаты магу сказать что незначительно лучше двойного квадрата хотя каждая отена хороша жля своих условий Баначную антенну просто чуть сложней делать на мой взгляд была заморочка с поиском банки ну проблема легко решилась писал ранше. Да и ещё из опыта спутниковой связи есть такая простая штука как деполяризатор изготовить очень просто
Амир
#70 Амир 08.09.2018 10:07
Роберт, длина штыря тоже меняется в зависимости от частоты, только в небольших пределах (3-5 мм), здесь зависимость от длины волны.
yurik82
#71 yurik82 08.09.2018 12:43
Роберт: это упрощенный расчет, но он хороший (я проверял в HFSS). Толщина монополя здесь не так критична, потому что он размещен не в свободном пространстве, а над металлической поверхностью (аналог бума в волновых каналах). Эта поверхность укорачивает действующую длину чем толще проводник, а со свободного конца он наоборот тем "длиннее" чем больше диаметр. Большой точности в упрощенной модели всё равно не добиться, т.к. не детализирован узел запитки.
При этих размерах банки и положении штыря - он имеет 50 Ом на резонансе. Более длинный не становится 75 омным, просто снижается резонансная частота, на которой он всё равно 50 омный. Рупор повышает сопротивление где то до 65 Ом, поэтому чтобы рупорный вариант понизить до 50 Ом - спереди надо штырек директора. Детальнее все чертежи и параметры - на lan23.ru
Николай
#72 Николай 18.03.2019 20:15
https://www.youtube.com/watch?v=BKeZvG4Xl9I&feature=youtu.be
Как правильно сделать MIMO баночной антенны? Ответа на этот вопрос давно не хватает катастрофически , отписки типа: "не может быть" или "необходимо делать перерасчёт" - никого не устраивают. Если нет ответа, то просьба просто и не отвечать околесицей, будет наверняка ещё страничка с калькулятором баночной антенны MIMO, если она нужна и быть может.
yurik82
+1 #73 yurik82 18.03.2019 20:47
Цитирую Николай:
Ответа на этот вопрос давно не хватает катастрофически, отписки типа: "не может быть" или "необходимо делать перерасчёт" - никого не устраивают.

были бы чертежи - я бы проверил в HFSS (и оптимизировал если они неточные).

Антенна на ютубе выглядит правдоподобно.

На одном расстоянии от задней стенки размещать оба зонда нельзя - между ними не будет развязки (энергия поплывет из одного порта в другой, а не в излучение рупора). Поэтому первый зонд от стенки размещается традиционно (на расстоянии 3/4 lambda-G), а для второго монтируется "виртуальная стенка" из вертикальной перегородки на том же расстоянии сзади.
Насколько такая псевдо-стенка равноценна днищу сразу и не скажешь, надо промоделировать . Возможно согласование сразу получится хорошим, а может надо будет ввести коррекцию длины штырька или добавить директорный штырек для оптимизации Ra на 50 Ом.
Попробую изучить этот вопрос детальнее к концу недели

Вот только у меня сомнения что антенна из Ютуб вообще баночная, а не рупорная.

Для пустотелых круглых труб, в порядке роста диаметра волновода режимы
идут так (сразу для примера диаметр для частоты 2440 МГц WiFi):
TE11 = H11 - до 72 мм (D < 0.586 лямбда или лямбда > 1.706 D)
TM01 = E01 - от 94 до 119 мм (0.586 < D < 0. 756 лямбда или 1.706 D
> лямбда > 1.029 D )
TE21 = H21
TE01 = H01
TM11 = E11
TE31 = H31

99% волноводов и рупорных антенн в мире TE10=H10 (для прямоугольных)
или TE11 = H11 (для круглых).

Открытый конец такой трубы плохо излучает в пространство, потому что у него очень малый диаметр до 0.586 лямбда. Сопротивление свободного пространства равно 376.73 Ом, а сопротивление такого волновода 30-100 Ом. Из-за очень большой разницы сопротивлений, почти вся энергия отбивается назад в передатчик, в линии возникает стоячая волна.
Излучение небольшое и не имеет выраженной направленности, потому что раскрыв равен всего 0.5 лямбда.

Баночная антенна не является волноводом TE11=H11. Она не может применяться как АЛЬТЕРНАТИВА кабелю для связи модема и антенны. Размер баночной антенны умышленно выбран большим, чтобы получить волну типа TM01=E01. Такая волна является крайне НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ и в любом учебнике написано что её надо избегать. Это потому что мода каждого следующего порядка является гибридной, в ней текут в некоторой пропорции компоненты низших мод. При моде ТМ01 некоторый % энергии идет как волна ТЕ11. Разные моды в одном и том же волноводе имеют РАЗНЫЙ импеданс, поэтому их невозможно согласовать на один и тот же рупор, невозможно достичь КСВ=1. Кроме того они по разному приходят на сам рупор и излучаются из него, что приводит к ИСКАЖЕНИЮ диаграммы направленности.

Почему же работает баночная антенна, если по теории она работать НЕ должна.
Она работает только благодаря тому, что энергию мы передаем в режиме ТЕМ по обычному коаксиальному кабелю, а сама антенна не является волноводом, потому что её длина меньше длины волны. У классического рупора с волноводом - длину волновода можно сделать хоть 1 метр хоть 1 километр. Баночную антенну НЕЛЬЗЯ делать больше чем на чертеже - как только она начнет работать как волновод, сразу похерятся параметры.
3G-Aerial admin
#74 3G-Aerial admin 18.03.2019 20:53
Цитирую Николай:
...отписки типа: "не может быть" или "необходимо делать перерасчёт" - никого не устраивают. Если нет ответа, то просьба просто и не отвечать околесицей...

Непонятна причина по которой вы написали свою околесицу. По моему, вопроса по MIMO баночной антенне лично вы здесь не задавали. Был только ответ в #32 посте другому товарищу, что это технически сложно. Во всяком случае сложнее двух отдельных банок. Если вы не согласны с этим и вас что то не устраивает, то берите HFSS, рассчитывайте эту банку, вытачивайте на фрезере и вперед за орденами.
yurik82
#75 yurik82 18.03.2019 21:05
Цитирую 3G-Aerial admin:
берите HFSS, рассчитывайте эту банку, вытачивайте на фрезере и вперед за орденами.

Далеко не факт что по ссылке баночная антенна (визуально диаметр волновода равен 2 длинам штырька, т.е. 0.5 лямбда).

Хоть баночная и рупорная антенны могут быть похожи визуально, но между ними есть большое фундаментальное отличие.

В классической рупорной антенне - излучает рупор (раструб) надетый на конец волновода любой длины (хоть десятки метров, вместо кабеля). Положение штырька-зонда рассчитывается исходя из волнового сопротивление такого волновода.

Открытый конец такой трубы плохо излучает в пространство, потому что у него очень малый диаметр до 0.586 лямбда. Сопротивление свободного пространства равно 376.73 Ом, а сопротивление такого волновода 30-100 Ом. Из-за очень большой разницы сопротивлений, почти вся энергия отбивается назад в передатчик, в линии возникает стоячая волна.

Излучение небольшое и не имеет выраженной направленности, потому что раскрыв равен всего 0.5 лямбда. Ни для каких практических применений такая форма излучения непригодна.

Баночная же антенна излучает даже без рупора, просто открытым концом банки. Волновое сопротивление крупной банки тоже другое, поэтому и положение зонда другое.
В баночной антенне нельзя делать банку длинной, моды высших порядков текут по разному, растёт КСВ и разваливается ДН (я проверял делал банку длиной несколько лямбд)

Баночная антенна это "хитрый" частный случай "неправильной антенны" которая работает "вопреки а не благодаря".

Расчет МИМО для баночной антенны и для рупорной могут отличаться.
3G-Aerial admin
#76 3G-Aerial admin 18.03.2019 21:30
Это все понятно, yurik82. Просто я считаю, что "баночная антенна" - это антенна из консервной банки, которую можно собрать в гараже на коленке. Если погуглить по картинкам по запросу "баночная антенна" или "cantenna", то вам и выдадут в основном именно такие "консервы". Она появилась на свет именно благодаря тем техническим особенностям, о которых вы пишете. Все другие варианты, которые нужно вытачивать на фрезере, с рупором, диэлектриком и т.д. - это вовсе не любительские антенны для самодельщиков, а вполне профессиональны е конструкции. И калькулятором их никак не посчитаешь.
yurik82
#77 yurik82 18.03.2019 21:39
Цитирую 3G-Aerial admin:
Это все понятно ... варианты, которые нужно вытачивать на фрезере, с рупором - профессиональные конструкции


Вот мне и кажется что антенна по ссылке на Ютуб - это не баночная. Несмотря на внешнее сходство и соблазн сделать похожую баночную - антенна по сссылке не будет работать без рупора (а это очень трудоёмкий элемент, который практически не встречается в Банктеннах).

То что рупорная антенна может быть МИМО - это стопроцентно известно, потому что рупорные антенны исторически применялись в спутниковой связи, а там преимущественно круговая поляризация. Чтобы в волноводе возбудить такую поляризацию - делают 2 зонда смещенных на 90 градусов.

Меняя сдвиг фаз на 180 можно получить RHCP или LHCP (или то и то одновременно MIMO 2x2 RHCP/LCHP ). Запитав зонды раздельно - можно получить MIMO 2x2 с линейной поляризацией (V + H например).

Можно ли по такому же принципу сделать без-рупорную консервную антенну? Вопрос сложный. Я таких расчетов не встречал, но и интуитивно угадать получится ли хорошая развязка между портами в режиме TM01 = E01 я не готов. Может получится, а может и нет.

В учебниках ответ не найти, учебники не допускают использование волноводов TM01 для создания антенн.

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. Отклоняются также сообщения от одноразовых и несуществующих E-mail.
На сайте работает форум и комментарии в социальных сетях, на которых имеется гораздо больше возможностей для общения.


Последние коммы

  • Расчет баночной Wi Fi антенны
    • yurik82
      Вот мне и кажется что антенна по ссылке на Ютуб - это не баночная. Несмотря на внешнее сходство и ...
       
    • 3G-Aerial admin
      Это все понятно, yurik82. Просто я считаю, что "баночная антенна" - это антенна из консервной банки ...
       
    • yurik82
      Далеко не факт что по ссылке баночная антенна (визуально диаметр волновода равен 2 длинам штырька, т.е.
       
    • 3G-Aerial admin
      Непонятна причина по которой вы написали свою околесицу. По моему, вопроса по MIMO баночной антенне ...
       
    • yurik82
      были бы чертежи - я бы проверил в HFSS (и оптимизировал если они неточные). Антенна на ютубе выглядит ...

Рейтинг@Mail.ru