yagi.pdf

23 elementowa Antena Yagi

Antena została zbudowana z ogólno dostępnych elementów:

- drut miedziany φ2mm wydobyty z przewodu elektrycznego

- maszt o przekroju kwadratowym z brązu, kupiony w markecie budowlanym

(wiem, to się nazywa po angielsku boom ale będę stosował określenie maszt)

- rura PCV typu rynnowego φ70mm

- uchwyty rynnowe do rury

Projekt anteny wykonałem wg wzorów opracowanych przez Guentera Hocka (DL6WU) – guru od anten Yagi.

Zdecydowałem się na metalowy maszt anteny ze względu na sztywność konstrukcji i możliwość solidnego

przylutowania elementów. W markecie był taki element metrowej długości z brązu o przekroju kwadratowym

6mm co należało uwzględnić w obliczeniach bo wpływa on na pola wokół anteny. Użycie masztu o innej

średnicy wiąże się z koniecznością przeliczenia projektu – co nie będzie trudne bo w Google jest pełno linków

do pobrania freewarowego programu DL6WU. Należy pamiętać że metalowy maszt nie powinien być dla WiFi

o większej średnicy niż 7,4mm.

Jako elementy anteny zastosowałem drut miedziany φ2mm z odzysku – z kabla energetycznego z dwu

powodów:

- nie znalazłem odpowiednika z brązu (cóż, moje miasto i wiocha to nie centra przemysłowe)

- nie chciałem przekroczyć maksymalnej zalecanej grubości elementów dla 2,4GHz: 2,4mm

Generalnie lepszy byłby pręt lub rurka z brązu – nie zaśniedzieje tak szybko. Rurka byłaby jak najbardziej OK.,

prąd który nas interesuje i tak będzie płynął tylko po powierzchni metalu (zjawisko naskórkowości). Jego

średnica nie wpływa już na rozkład elementów, ale należy pamiętać że przy tej częstotliwości niewskazany jest

drut grubszy niż 2,4mm.

Antenę zaplanowałem wpakować do rury PCV od rynien. Ponieważ profil z brązu ma długość 1m i tyle samo ma

rura którą można kupić, to wykorzystałem je w pełni bo po co ciąć ;) i wyszła w projekcie 23 elementowa antena

o zysku 15.9dBD (ponad 18dBi). Jej długość to nieco ponad 90cm.

W tym momencie uświadomiłem sobie że:

Pan DL6WU o ile mi wiadomo opracował najskuteczniejsze wzory na anteny Yagi i jak na razie nikt mu nie

dorównał … Do czasu Allegro bo tam anteny o połowę krótsze mają podobno 19dBi i co najdziwniejsze nikt nie

patentuje swoich rewelacyjnych efektów uzyskanych w piwnicy. Chyba, że zysk ten zmierzono miernikiem

uniwersalnym made in China ;)

Koniec dygresji, szkic anteny:

58.09mm

O ile szerokość dipola wynika z długości fali i jest ściśle określona to jego wysokość nie jest krytyczna ale

powinna być w zakresie ok: 5-15mm. Ja użyłem 15mm. Antena jest zaprojektowana tak by miała impedancję

200 Ω. O ile reflektor i direktory (pręty) są mocowane na środku masztu to dipol jest przylutowany do jego

górnej ścianki co pokazuje rysunek anteny oraz zdjęcia na końcu. Dokładność wykonania wg teorii nie powinna

być gorsza niż 0,3mm – do osiągnięcia ze suwmiarką w ręku.

Szczegóły projektu:

Częstotliwość środkowa pracy

2441.00 Mhz

Długość fali

122.82 mm

Zysk (With -15 db side lobes)

15.86 dBD

Ilość elementów

Średnica elementów

2.00 mm

Średnica masztu

6.00 mm

Długość masztu

884.76 mm

Pasmo przenoszenia

34.17 Mhz

Szerokość wiązki (poziomo)

21 stopnie

Szerokość wiązki (pionowo)

23 stopnie

Tolerancja wykonania (+/-)

0.37 mm

Maszt anteny metalowy o długości

910 mm

Średnica masztu

6 mm

Średnica elementów anteny

1.7 mm

Elementy anteny lutowane do masztu

23 szt

Dipol zestrojony na impedancję

200 Ω

Długości elementów w mm:

REFLEKTOR

64.11

DIPOL

58.09

DIREKTOR 1

55.86

DIREKTOR 2

55.00

DIREKTOR 3

53.92

DIREKTOR 4

53.07

DIREKTOR 5

52.64

DIREKTOR 6

52.22

DIREKTOR 7

51.79

DIREKTOR 8

51.79

DIREKTOR 9

50.74

DIREKTOR 10

50.74

DIREKTOR 11

50.74

DIREKTOR 12

49.69

DIREKTOR 13

49.69

DIREKTOR 14

49.69

DIREKTOR 15

49.69

DIREKTOR 16

49.69

DIREKTOR 17

49.69

DIREKTOR 18

48.65

DIREKTOR 19

48.65

DIREKTOR 20

48.65

DIREKTOR 21

48.65

Odległości między elementami w mm:

REFLEKTOR do DIPOL

22.72

DIPOL

do DIREKTOR 1

9.70

DIREKTOR 1 do DIREKTOR 2

22.11

DIREKTOR 2 do DIREKTOR 3

26.53

DIREKTOR 3 do DIREKTOR 4

30.95

DIREKTOR 4 do DIREKTOR 5

34.51

DIREKTOR 5 do DIREKTOR 6

37.09

DIREKTOR 6 do DIREKTOR 7

38.93

DIREKTOR 7 do DIREKTOR 8

40.65

DIREKTOR 8 do DIREKTOR 9

42.49

DIREKTOR 9 do DIREKTOR 10

44.21

DIREKTOR 10 do DIREKTOR 11

45.93

DIREKTOR 11 do DIREKTOR 12

46.92

DIREKTOR 12 do DIREKTOR 13

47.78

DIREKTOR 13 do DIREKTOR 14

48.63

DIREKTOR 14 do DIREKTOR 15

49.37

DIREKTOR 15 do DIREKTOR 16

49.37

DIREKTOR 16 do DIREKTOR 17

49.37

DIREKTOR 17 do DIREKTOR 18

49.37

DIREKTOR 18 do DIREKTOR 19

49.37

DIREKTOR 19 do DIREKTOR 20

49.37

DIREKTOR 20 do DIREKTOR 21

49.37

Odległości od końca masztu w mm:

do REFLEKTOR 13.00

do DIPOL 35.72

do ELEMENT 3 (DIREKTOR 1 ) 45.42

do ELEMENT 4 (DIREKTOR 2 ) 67.53

do ELEMENT 5 (DIREKTOR 3 ) 94.06

do ELEMENT 6 (DIREKTOR 4 ) 125.01

do ELEMENT 7 (DIREKTOR 5 ) 159.52

do ELEMENT 8 (DIREKTOR 6 ) 196.61

do ELEMENT 9 (DIREKTOR 7 ) 235.54

do ELEMENT 10 (DIREKTOR 8 ) 276.19

do ELEMENT 11 (DIREKTOR 9 ) 318.69

do ELEMENT 12 (DIREKTOR 10 ) 362.90

do ELEMENT 13 (DIREKTOR 11 ) 408.83

do ELEMENT 14 (DIREKTOR 12 ) 455.75

do ELEMENT 15 (DIREKTOR 13 ) 503.52

do ELEMENT 16 (DIREKTOR 14 ) 552.16

do ELEMENT 17 (DIREKTOR 15 ) 601.53

do ELEMENT 18 (DIREKTOR 16 ) 650.90

do ELEMENT 19 (DIREKTOR 17 ) 700.27

do ELEMENT 20 (DIREKTOR 18 ) 749.65

do ELEMENT 21 (DIREKTOR 19 ) 799.02

do ELEMENT 22 (DIREKTOR 20 ) 848.39

do ELEMENT 23 (DIREKTOR 21 ) 897.76

Pozostał problem dopasowania dipola do kabla koncentrycznego H155 i symetryzacji – wiele projektów (w

sumie 99%) w sieci ich w ogóle nie używa co powoduje kilka dB strat na dzień dobry. Tu naprawdę te anteny

19dBi z Allegro (uzyskane bez jakiegokolwiek dopasowania) mnie intrygują… ;) Z dopasowaniem powinny

mieć pewnie ze 22 – 24 dBi…

Jedynym powszechnym i prostym rozwiązaniem jest tu symetryzator pętlowy ale taki wariant upadł bo…

- niełatwo zrobić pętlę z kabla o długości kilku cm

- pętla pod dipolem o mająca rozmiary porównywalne z rozmiarami dipola poważnie namiesza w rozkładzie

pola wokół anteny.

Po długich poszukiwaniach znalazłem odpowiedni dla anteny o tak małych rozmiarach symetryzator – tzw.

„transformator ćwierćfalowy” czyli odcinek linii o długości ¼ fali (pamiętajmy tu o istotnym skróceniu długości

fali w kablu, parametr ten jest podany na płaszczu kabla). Współczynnik ten standardowo wynosi około 0,75.

Aby dopasować dipol 200Ω do kabla 50Ω potrzeba linii ćwierćfalowej 100Ω zgodnie ze wzorem:

dopasowują

wejśejści

⋅

wyj

ściowa

A więc potrzebujemy odcinek linii o impedancji 100Ω którą uzyskałem przez połączenie szeregowe 2 odcinków

kabla 50Ω.

Montujemy to tak: wycinamy 2 odcinki kabla H155 (H1000) o długości 2 – 2,3cm i lutujemy do siebie ich

oploty z obu stron. Do transmisji sygnału posłużą tylko żyły obu odcinków kabli. Z jednej strony obie żyły

posłużą do podłączenia dipola anteny. Z drugiej do jednej żyły łączymy żyłę kabla antenowego, do drugiej ekran

kabla. Dopasowanie jest tu zapewnione przez to, że mamy transformator ćwierćfalowy. W oparciu o taką zasadę

działają symetryzatory anten „siatkowych” do WiFi (zdjęcia poniżej). Ja go jednak zmodyfikowałem by miał

lepsze parametry i stąd zamiast 2 pasków miedzi na płytce (trudna do przewidzenia impedancja i emisja energii

w powietrze) dałem 2 przewody koncentryczne.

Transformator taki dobrze pełni funkcję baluna (balun zapewnia eliminację szkodliwych prądów z oplotu kabla),

co można usprawnić dodatkowym pierścionkiem z ferrytu umieszczonym jak na rysunku czyli na kablu

antenowym możliwe blisko naszego baluna. Mimo że ćwierć fali dla 2441GHz to ok. 2,4cm to ja zrobiłem

balun na 2cm – reszta doszła na lutach i łączeniach z dipolem i kablem antenowym. Dla innych kanałów mamy

inną częstotliwość i może warto lekko zmienić mu długość – nie testowałem na razie.

Transformator mały, prosty w wykonaniu i mam nadzieję skuteczny, bo mimo że w sumie to opracowałem takie

dopasowanie od zera to w praktyce antenka bez niego daje sygnał gorszy o te kilka dB. Jednym słowem warto.

Nie miałem czasu eksperymentować dalej – sugestie mile widziane…

A teraz kilka zdjęć…

Cała antena

Szczegóły mocowania elementów

Zamocowanie dipola i balun (symetryzator)

Antena powędrowała finalnie do rury PCV bo się uginała lekko – leży tam na podłodze ze styropianu,

zablokowana drugą listwą styropianową od góry, rura zatkana korkami wyciętymi z PCV które przykleiłem

silikonem, mam nadzieję hermetycznie. Niestety zdjęć z wprowadzania do rury brak – z lenistwa

Efekt nie jest może ładny ale bardzo skuteczny jak na 2h pracy i kilkanaście zł wydatków. Na razie nie mam z

czym porównać ale napiszę tyle że internet mi na ładnych parę km od dostawcy działa jak najbardziej OK.,

transfer typu 5Mbit/s nie jest problemem, niezależnie od śnieżyc i widzę AP z nazwami miejscowości

oddalonych o 20km. Dodam, że dostawca ma tam antenę sektorową wycelowaną nie do końca na mnie… Reszta

oczywiście będzie sprawdzona i opisana tu jak będzie cieplej tzn. na pewno zrobię porównanie z jakąś anteną

odniesienia o wiarygodnych parametrach itp…

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: