Рассчитаем антенну Double Bi-Quad или удвоенный зигзаг Харченко. Несмотря на то, что антенна имеет несколько меньшее усиление чем 4xQuados, ее изготовление проще и у каждого делающего антенну Харченко всегда возникнет желание добавить к ней два лишних квадрата. Помочь в этом и предназначен представленный ниже онлайн калькулятор. Расчет основан на 4NEC2-моделях этой антенны, архив которых можно скачать с нашего сайта. В архиве несколько моделей для Wi-Fi и 3G диапазонов. Double Bi-Quad для цифрового телевидения описан в отдельной статье.
Мы уже обращали ваше внимание, что расчет СВЧ антенн в программах, основанных на движке NEC не всегда корректен. Этот вывод в полной мере относится и к этой антенне. Ограничения движка NEC не соблюдаются здесь не только в точке подключения фидера, но и в точках пересечения проводов. Поэтому был сделан перерасчет антенны в программе ANSYS HFSS, которая не имеет подобных ограничений и позволяет более точно рассчитать длину провода. Подробнее эта проблема описана в калькуляторе антенны Харченко. Провод антенны удобнее гнуть по направляющим, роль которых могут выполнять гвоздики набитые на фанерной "breadboard". Диаметр гвоздей должен быть близок к расчетному диаметру провода. Размеры w и h, а также расстояния между точками 0-1-2-3 указаны по оси провода. Расстояние offset - от оси провода до поверхности рефлектора. Важно соблюсти точность общей длины провода и размера offset.
Расчетный коэффициент усиления антенны 12-13 dB, входное сопротивление - 50 Ом. Схематическое изображение антенны (кликните для увеличения):
Исходный код Javascript:
Copyright ©2015 3G-Aerial
Ограничения и особенности расчетов антенн
Диаграмма направленности антенны секторальная и сужена в вертикальной плоскости, но меньше чем у 4xQuados:
Антенна достаточно широкополосна. Из графика видно, что при КСВ<1.5 антенна работает во всем Wi-Fi диапазоне.
На 1-ом бэнде LTE 2100 МГц дела обстоят намного хуже. В отличии от узкополосного Wi-Fi, относительная полоса диапазона более 12% и КСВ достигает 5-и и более.
Можно настроить антенну только на исходящий или входящий канал. График КСВ для антенны, рассчитанной на центральную частоту 2100 Мгц изображен ниже:
Как видно из графика, при допустимом КСВ в нисходящем канале в восходящем мы имеем КСВ 3-5. Если менять центральную частоту (например 2000 МГц), то очевидно, что при уменьшении КСВ в одном канале он возрастает в другом.
В итоге потери рассогласования сводят на нет дополнительное усиление антенны и в 4G вы можете и не заметить преимуществ этой антенны перед простой Bi-Quad. Поэтому для диапазонов 3G/4G такая антенна не рекомендуется, а более предпочтительны усовершенствованные варианты, например антенна «Гнутик».
Как и любая симметричная антенна, удвоенный зигзаг Харченко требует системы согласования и симметрирования без которой искажается диаграмма направленности увеличивается КСВ и ухудшаются другие характеристики антенны. Решить проблему можно путем применения трехпроводного балуна. Однако здесь используется упрощенная конструкция похожая на Bi-quad Маршалла без балуна. Рефлектор также имеет по бокам бортики, что позволяет уменьшить обратные и боковые лепестки и немного поднять усиление. Края двойной восьмерки крепятся к рефлектору через изоляционные стойки, например из полиэтилена или полистирола. Важно понимать, что в местах перекрещивания провода не должны соединяться. Чтобы обеспечить это один из проводов немного изгибается, либо на него в месте пересечения можно надеть кембрик.
Для владельцев смартфонов на операционной системе Андроид расчет антенны Double BiQuad доступен в мобильном приложении Canennator. Вы можете скачать его нажав по QR-коду или просканировав его.
Не забудьте оставить отзыв о приложении.
Ссылки по теме:
- Build Your Own Antenna - подробный алгоритм изготовления Double BiQuad на основе моделирования в 4NEC2, прототип этой статьи;
На сайте работают комментарии в социальных сетях, на которых имеется гораздо больше возможностей для общения.
Я так понял, что это на прием и отдачу.
На какую частоту мне делать расчет в калькуляторе?
900?
Или по каждой частоте отдельно? Как тогда в этом случае делать антену? Использовать более толстый провод или полосу меди, по ширине захватывающие оба диапазона?
Или как-то еще?
посмотрите на смартфоне программ Cell Info Lite. О каком вообще стандарте связи идет речь? GSM-900? UMTS-900, LTE-800, LTE-900?
Ни на какую. Эта антенна не перекрывает полосу рабочих частот ни одного из диапазонов сотовой связи
Никак. Вы не должны этого хотеть
При изменении сечения материала - изменяется и его единственная резонансная частота. Резонанс как был один так и останется один, но вы не сможете узнать где. Калькулятор не допускает отступление от любого из размеров
Думать надо меньше, соображать больше. Кликните на выпадающий список с надписью "частота вручную" и выберите "Wi-Fi 2400, Bluetooth". В калькулятор автоматически вставится нужная частота.
в расчетах есть огромное отклонение при любом диаметре провода, потому что движок 4NEC2 неспособен учитывать эффекты топологии гнутых проводов, а на частотах выше 1 ГГц этим уже нельзя пренебрегать
кроме того, в описании конструкции этой антенны Вы не найдете балуна. Эта антенна как и все антенны рамочного типа имеет балансный симметричный вход. Чтобы подключить такой вход к несимметричной линии передач (коаксаиальном кабелю) необходим узел симметризации - балун. У одиночного биквада Харченко такой узел выполняют укладкой кабеля вдоль одного плеча и вывод в вершине через точку нулевого потенциала. На частотах выше 1 ГГц это очень проблемно сделать, потому что кабель значительно толще самого биквада и имеет ограничения на радиус изгиба.
В 4NEC2 файлах из этой статьи на которых сделан расчет вибратор висит в воздухе. На чертеже и фотографии он уже приварен на стойку высотой Lamba/10 (одно из плеч закорочена на нулевой потенциал и оплётку кабеля через стойку Lambda/10). Если Вы думаете что это сойдет с рук - дорисуйте в 4NEC2 недостающую стойку и посмотрите.
БиКвад на частоты выше 2 ГГц надо считать в программах 3-мерного моделирования и начинать надо из способа выполнения балуна.
Если под прокладку кабеля вдоль плеч - можно делать одиночный биквад Харченко. За счет бортиков рефлектора от него можно получить 11.4 dBi
https://ypylypenko.livejournal.com/55029.html
Чтобы сделать максимально округлыми угли - можно сделать на печатной плате
https://ypylypenko.livejournal.com/77108.html
Советую вам не использовать эту антенну, а если вы хотите именно проволочную, то сделайте или по первой ссылке от yurik82 или Гнутик:
https://3g-aerial.biz/flex-antenna
Купите метр одножильного медного провода для электропроводки 4кв.мм., этого достаточно для изготовления любой из этих антенн.