Онлайн Расчет баночной WiFi, 3G антенны
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:
ВВЕСТИ ДАННЫЕ:
© 2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн
Добавив 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.
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…
Оптимально рассчитанные антенны:
3g-aerial.biz
Расчет WI-FI антенн для беспроводных систем — КиберПедия
Беспроводные сети стандартов IEEE-802.11 получают всё большее распространение. Однако, многие пользователи и системные администраторы сталкиваются с проблемами покрытия своего офиса или дома уверенной связью. Чем хуже качество приёма сигнала на компьютере клиента, тем на меньшей скорости будет установлено соединение. А это означает, что вы совершенно бесплатно теряете скорость, которая могла бы быть и выше. Другая проблема — обеспечение устойчивой связью пользователей на большом расстоянии от точки доступа. И в том и в другом случае перед системным пользователем появится вполне конкретная задача: надо сделать так, чтобы сигнал принимался увереннее и с максимально возможным уровнем. Казалось бы, для этого достаточно лишь найти сетевой адаптер или точку доступа с увеличенной мощностью — и проблема будет решена. Но в случае с беспроводными сетями мы имеем дело с радио эфиром, использование которого строго регламентируется законодательствами соответствующих стран. У нас, в РБ, для беспроводных сетей определён диапазон частот 2400 — 2483.5 МГц, в котором могут работать передатчики мощностью не больше 100 мВт.
Ошибочно полагать, что передающая антенна может усиливать сигнал. Обычная пассивная антенна при передаче сигнала лишь направляет спектр в определённом направлении и за счёт своей площади обеспечивает более уверенный приём. Антенна работает подобно световому отражателю в фонарях. Она направляет свет в заданном направлении. Например, вам надо охватить уверенным сигналом большое помещение. Простым решением будет разместить точку доступа в центре помещения, но к сожалению это может быть связано с техническими трудностями. Намного проще установить точку доступа в одном из углов комнаты и направить сигнал в противоположный угол. Для этого вам потребуется направленная антенна, которая не будет посылать сигнал в стенку за собой, где он никому не потребуется, зато распределит спектр по площади с большей эффективностью.
Тем не менее, одна из основных характеристик антенны — её коэффициент усиления, выраженный в децибелах. Коэффициент усиления такой антенны — это отношение мощности сигнала излучённого в определённом направлении к мощности сигнала, излучаемого идеальной ненаправленной антенной. Необходимо отметить, что коэффициент усиления характеризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной (как это может показаться из названия), поэтому данный параметр часто ещё называют коэффициентом направленного действия. Этот параметр напрямую связан с диаграммой направленности антенны.
Из любой штырьковой ненаправленной антенны можно сделать направленную, для чего достаточно установить отражающий экран. Для этого пойдёт как лист фольги, так и простая жестяная банка. Но это неэтично, неэстетично и не идеально. Промышленностью сегодня выпускаются достаточно антенн для различного применения в беспроводных сетях. Могут потребоваться антенны для установки на улице или в помещении. Всё зависит от ваших требований. Конечно, если есть необходимость осуществить покрытие вашего двора или площади перед офисом, вам потребуется антенна для внешней установки. Такие антенны имеют крепкий водонепроницаемый корпус, защищённый от непогоды, порывов ветра и температурных перепадов. Такие антенны имеют мощные скобы для крепления на мачты или кронштейны и крепкие закрытые контакты.
Внутренние антенны не защищены от воды, чая и кофе. Они компактно устанавливаются рядом с вашим монитором, на тумбочке или на системном блоке. Такие антенны крайне удобны, если ваш системный блок стоит под столом, где существенная часть сигнала от антенны встроенного сетевого контроллера будет гаситься. Чтобы повысить скорость беспроводной сети, потерянную из-за плохого качества сигнала, такую антенну надо устанавливать как минимум на рабочем столе или крепить на стену.
Направленные антенны это самый распространённый тип Wi-Fi антенн. Такие антенны, как мы уже сказали, отлично подходят для организации сети по типу точка-точка. Если ваш компьютер должен соединяться только с точкой доступа или с другим компьютером, используйте направленную антенну. В офисе или дома вы можете такой антенной «пробить» непробиваемые стены, направить сигнал от принтера на компьютер или расширить Wi-Fi на сад вашего дачного участка. Направленные антенны — идеальный вариант для связи двух точек по беспроводной сети Wi-Fi. Например, вы и ваш друг живёте в соседних домах, окна которых смотрят друг на друга. Чтобы соединиться по беспроводной сети, вам потребуется две направленных антенны, «смотрящих» строго друг на друга. Расстояние, на которое может передаваться сигнал, зависит лишь от коэффициента усиления вашей антенны. Некоторые энтузиасты могли передать сигнал на несколько десятков километров, так что для двух домов, находящихся в пределах видимости, соединиться по Wi-Fi будет намного проще.
Всенаправленные антенны — это основной тип антенн, используемый в оборудовании для беспроводных сетей. Всенаправленные антенны равномерно покрывают территорию во всём радиусе действия. Если в вашем офисе установлен Wi-Fi принтер, к которому вы собираетесь дать доступ всем гостям с ноутбуками, которые могут находиться в переговорной, в приёмной, в столовой или где-нибудь ещё, на принтере должна быть установлена всенаправленная антенна. В то же время, если вы хотите установить на крыше дома Wi-Fi передатчик, чтобы дать доступ к сети соседним домам, гаражам и летним беседкам, вам нужна именно такая антенна.
Как правило, всенаправленные антенны представляют собой штырь, устанавливаемый вертикально. Этот штырь распространяет сигнал в плоскости, перпендикулярной своей оси. Так называемые, вертикальные всенаправленные антенны.
При выборе антенны необходимо узнать диаграмму её вертикальной и горизонтальной поляризации. Она покажет, как антенна распространяет сигнал в вертикальной и горизонтальной плоскости и вы сможете рассчитать мёртвые зоны и зоны неуверенного приёма исходя из положения антенны в офисе или дома.
Рассмотрим Wi-Fi антенну Bester Parabolic 2400, которая специально разрабатывалась для использования в составе локальных беспроводных сетей Wireless LAN, в качестве клиентской.
Антенна имеет игольчатую диаграмму направленности, оптимальную для беспроводных сетей Wi-Fi , различной конфигурации. Wi-Fi антенна Bester Parabolic 2400 тестировалась и рекомендована для применениея с оборудованием ORINOCO, Cisco, Aironet, BreezeNET, AVAYA, Z-Com, Planet, D-Link, OvisLink, MikroTik . На рисунке 96 показан примерный вид данной антенны.
Поточная технология сборки антенны Wi-Fi , обеспечивает хорошую повторяемость, высокие технические характеристики при невысокой стоимости.
Рисунок 96 – Wi-Fi антенна Bester Parabolic 2400
Использование новых материалов и современных технологий обеспечивают многолетнюю безотказную работу этих Wi-Fi антенн, без технического обслуживания. Каждая выпущенная Wi-Fi антенна проходит заводскую стендовую проверку на соответствие электрических параметров.
Антенна имеет высокую эксплуатационную надёжность. Работает правило «ПОСТАВИЛ-ЗАБЫЛ».
В таблице 7 приведены основные технические характеристики Wi-Fi антенны Bester Parabolic 2400.
Таблица 7 — Технические характеристики Wi-Fi антенны
| Тип антенны | Зеркально-параболическая |
| Рабочий диапазон частот, МГц | 2400-2483 |
| Коэффициент усиления, дБ | 18 + 1 -2 дБ. 21 + 1 -2 дб. 24 + 1 -2 дб. 27 + 1 -2 дб. |
| Фокусное расстояние | 250 мм. — 18 дБ. 250 мм. — 21 дБ. 380 мм. — 24 дБ. 486 мм. — 27 дБ. |
| Собственное усиление облучат. дБ | Не менее 5,5 |
| КСВ | Max 1,5 f- 2400-2483 |
| Поляризация | Линейная, выбирается пользователем |
| Входное сопротивление, Ом | |
| Максимальная подводимая мощность | 50 Вт. |
| Ширина диаграммы направленности / Е плоскость, градусы | 16± 1.0° по уровню -3 дБ. — 18 дБ. 14± 1.0° по уровню -3 дБ. — 21 дБ. 10± 1.0° по уровню -3 дб.- 24 дБ. 6± 1.0° по уровню -3 дб. — 27 дБ. |
| Ширина диаграммы направленности / H плоскость, градусы | 16± 1.0° по уровню -3 дБ. — 18 дБ. 14± 1.0° по уровню -3 дБ. — 21 дБ. 10± 1.0° по уровню -3 дб. — 24 дБ. 6± 1.0° по уровню -3 дб. — 27 дБ. |
| Тип разъема | N – типа, Male |
| Размеры рефлектора, мм | 510 x 450 x 100 -18 дБ. 813 x 695 x 157 — 24 дБ. 1020 x 900 x 195 — 27 дБ. |
| Масса нетто, кг | 2060 гр. — 18 дБ. 2880 гр. — 21 дБ. 3240 гр. — 24 дБ. 4400 гр. — 27 дБ. |
| Масса брутто, кг | |
| Ветровая нагрузка, м/с | |
| Исполнение | Всеклиматическое, всепогодгое. |
| Рабочая температура | -50…+50°С |
| Техническое обслуживание | В обслуживании не нуждается. |
| Крепление антенны | На вертикальную опору диаметром 25-60 мм двумя П-образными скобами (в компл.). |
Пример 18.Рассчитаем ДН Wi-Fi директорной антенны.
На рис. 97,а изображен один из элементов АР, а на рис. 97,б изображена условная схема размещения антенны в вертикальной АР.
Рисунок 97 – Антенна Wi-Fi
Исходя из того что
Где N – количество директоров, dср – среднее расстояние между директорами.
1. Определяем длину волны
[м].
2. Расстояние от рефлектора до полуволнового вибратора
[м].
3. Волновое число
Нормированный множитель для плоской решетки равен
Так как у нас линейная АР с вертикальным расположением элементов (Ny=1), то ДН для плоскости E примет вид
На рисунке 98 и 99 приведены ДН антенны в декартовых и полярных координатах, выполненные в пакете Mathcad.
Рисунок 98 – ДН антенны в декартовой системе координат
Рисунок 99 – ДН антенны в полярной системе координат
cyberpedia.su
Простая всенаправленная антенна 3G 4G Wi-Fi
Сейчас в радиолюбительской практике очень распространены антенны для усиления 3G, 4G, Wi-Fi сигнала типа «Биквадрат».
Такая антенна имеет направленное действие, что может быть не всегда достоинством, но и даже недостатком. Пример такой: вам нужно усилить сигнал вашего роутера, чтобы можно было ловить его в любой части вашего дома. Если вы будете использовать направленную антенну, то сигнал, скорей всего, будет хорошо доступен только в поле действия этой антенны. Наверняка это будет только одна комната, куда она будет направлена. Такую антенну хорошо использовать только для дальней связи, при условии, если вы знаете куда её направить.
Для усиления своего WI-FI сигнала во всех направлениях подойдет антенна, которую покажу вам я. Она по своим характеристикам направленности близка к штыревой антенне, за исключением большей чувствительности.
По строению это фактически тот же биквадрат, только дважды направленный в противоположные стороны. Плюс ко всему эта антенна в разы проще классического биквадрата, так как не имеет ни стойки, ни рефлектора.
Как рассчитать антенну?
Только пожалуйста не пугайтесь, математика пятый класс. Нам нужно рассчитать только одно плечо, так как антенна квадратная. Но для начала нужно узнать под какую частоту мы будем делать антенну. Лично я в примере буду делать под WI-FI. Известно, что частота WI-FI равна примерно 2,4 ГГц или 2400 МГц (так же есть ещё более современный Wi-Fi – 5500 МГц). Если будете делать под 3G – 2100 МГц, а 4G (YOTA)- 2600 МГц.
Берем скорость распространения радиоволн (300,000 км/с) и делим на нужную частоту (2400 МГц) в килогерцах.
300.000/2.400.000 = 0,125 м
Это мы получили длину волны. Теперь поделим на четыре и получим длину плеча квадрата.
0.125/4 примерно получиться 0,0315 м. Переведем в миллиметры для удобства и получим 31,5 мм.
Изготовление простой антенны для Wi-Fi своими руками
Брем толстую проволоку толщиной 2-3 мм. И шаблон, вырезанный из кусочка алюминия. Можно конечно обойтись без него, но с ним попроще.
Гнем две петли из одной проволоки и две из другой. Разрыв должен быть между квадратами.
Затем, малярным скотчем временно фиксирую квадраты крест-накрест, чтобы было проще спаивать. И запаиваю середину сверху, чтобы конструкция приобрела жесткость.
Теперь нужно взять толстый кусок кабеля с разъемом (можно взять от той же штыревой антенны).
Вставить внутрь антенны и припаять. Средний провод к верху, а нижние плечи квадратов — к общему.
Антенна готова. Для завершения можно залить паянное соединение горячим клеем и покрасить.
Испытания антенны
Сравним силу сигнала со штыревой антенной, которая шла изначально с роутером.
Штыревая антенна:
Теперь в сравнении. Первая штыревая, а затем наш всенаправленный биквадрат.
Видно, что наша антенна принимает и усиливает сигнал на 30% лучше. Вот вам и результат работы.
Хороший уровень сигнала — это залог высокой скорости интернета, а значит залог стабильной работы. 30 процентов это очень высокий показатель, учитывая то что кардинально ничего менять не пришлось.
Делайте свою простую антенну для 3G, 4G или Wi-Fi и больше не мучайтесь с нестабильным и слабым сигналом.
Смотрите видео о постройке антенны
sdelaysam-svoimirukami.ru
Wifi антенна своими руками чертежи. Усиленная антенна для роутера своими руками из жестяной банки. Самодельная внешняя всенаправленная Wi-Fi антенна
Беспроводной интернет – это одна из тех вещей, без которых уже нельзя представить себе жизнь. Теперь можно пользоваться из любой точки дома и офиса гаджетами, игровыми приставками, интернет-бытовой техникой. Но для одновременного запуска всех этих вещей нужен хороший потенциал.
Самый простейший способ усилить беспроводной сигнал – это использование внешнего усилителя для роутера, который можно купить, или сделать антенну своими руками. Приобретая опыт и усваивая основы, лучше начинаешь понимать, как сделать правильный выбор.
Поляризация антенн
Связь Wi-Fi зависит от радиочастотной энергии, которая передается и принимается по антеннам.
Приёмные и передающие антенны – это устройства, которые излучают радиоволны при подаче электрической энергии. Радиоволны, как и все волны в электромагнитном спектре, измеряются в единицах частоты Герцах. При упоминании радиоволн часто применяется термин «длина волны». Длина волны (в метрах) = 300 / частота (в МГц). Эта взаимосвязь между частотой и длиной волны особенно важна для расчётов и создания антенной конструкции.
Ориентация антенны относительно земной поверхности называется ее «поляризацией». Конструкции, которые предназначены для радиоволн, ориентированные, в основном, параллельно земной поверхности, называются «горизонтальными». Если воздействие направлено под прямым углом к земной поверхности, то речь идёт о «вертикальных» конструкциях.
Некоторые антенны могут быть использованы в любой поляризации путем простого изменения положения. Факторы, связанные с выбором одной поляризации над другой, включают рабочую частоту, желаемый охват, механические ограничения и обычную практику.
Очень важно учитывать, что все антенны в системе связи должны использовать одну и ту же поляризацию. Для максимизации совместимости иногда находят применение круговой или эллиптической поляризации.
Усиление мощности приема и сигнала роутера
Антенна передаёт (и принимает) радиоволны лучше в определенных направлениях, тем самым увеличивая эффективную излучаемую мощность.
Обратите внимание! Полная излучаемая мощность не увеличивается, а просто становится сильнее в одном или нескольких направлениях и слабее в других направлениях.
Такое «усиление» применяется как к переданному, так и принятому сигналу. Единицей измерения количественного усиления является децибел или дБ, который был назван в честь Александра Грэма Белла.
Важно! Более высокие значения дБ показывают более высокий коэффициент усиления.
Основные виды антенн
Что нужно учитывать при создании антенны? Для работы над усилением сигнала всегда важно помнить о некоторых особенностях передачи сигнала на расстояния. Выбор типа антенного устройства может значительно повлиять на дальность и устойчивость связи.
Все Wi Fi антенны делятся на два вида:
- направленные,
- всенаправленные.
Которые, в свою очередь, бывают:
- внутренними,
- наружными.
Кроме того, при установке устройства нужно учитывать следующее: несовпадение поляризаций точек доступа приведет к тому, что в одном из положений уровень качества увеличится, а в другом – вообще пропадёт.
Всенаправленные
Наилучшим вариантом расширить диапазон домашней интернет-системы является установка внешней антенны с хорошими коэффициентами усиления и всенаправленности. Всенаправленная антенна обычно является антенной вертикальной поляризации. В удаленной местности, где сотовая связь слабая, устанавливать такое устройство – смысла нет. Вариант больше применим в городских условиях.
Помните! Модели всенаправленных антенн, естественно, меш
crabo.ru
Антенна Харченко для Wi-Fi, 3G своими руками
Конструкция антенны была предложена Харченко К.П. в 1961 году для приема телевизионных каналов метрового диапазона и долгое время была самой популярной телевизионной антенной, получив название «зигзагообразная». Смотрите статьи в журнале «Радио» (Радио №3, №4, №8 1961; №11, 1962; №4, 1966; №10, 1967). Со временем антенну реконструировали для дециметрового и других диапазонов. С появлением цифровых 3G, Wi-Fi сетей, работающих на более высоких частотах, зигзагообразная антенна перекочевала и на них и зарекомендовала себя там одной из лучших для изготовления своими руками.
На Западе такая антенна носит название «BiQuard», «Trevor Marshall’s antenna». Она, так же как и тройной квадрат , является разновидностью рамочной антенны. Присмотритесь: антенна Харченко — это две квадратные рамки объединенные в одну систему. Рамочная антенна, как известно, имеет такие положительные качества, как широкополосность и не критичность к точности изготовления. (Конечно, это не основание делать ее тяп-ляп
Телевидение передается в большинстве случаев горизонтально-поляризованной волной, а 3G, Wi-Fi, CDMA — вертикально-поляризованной. Поэтому для этих сетей «восьмерка» должна быть в «лежачем» положении и напоминает своего рода «очки».
В Сети можно найти много конструкций антенны Харченко как для Wi-Fi, так и для 3G UMTS. Поскольку частоты этих видов связи близки, здесь важно не запутаться. Можно воспользоваться онлайн калькулятором и рассчитать антенну непосредственно на ваш диапазон.
Предлагаем также калькулятор оригинальной конструкции Bi-Quad Тревори Маршалла. Для специалистов предлагаю файл для MMANA . Для 3G расчетная сторона ромба получается около 35 мм. Но в сети полно конструкций со стороной 53 мм . Где правда? Правда скорее всего у 35 мм, а 53 мм — это опечатка (цифры в обратном порядке!), которая размножилась в интерненте методом копипаста. У антенны со стороной 53 мм углы по бокам ромба не 90, а 120° и сам ромб выполняется не из проволоки, а из металлической полоски шириной 8 мм. Антенна, которую расчитывает наш онлайн калькулятор имеет углы близкие к 90°. Усиление такой антенны около 10 dBi.
Расчет антенны Харченко также доступен в мобильном андроид приложении на Google Play, вы его можете скачать на свой смартфон или планшет, нажав на нижерасположенную кнопку или по QR-коду:
Важно понимать, что расчетные размеры рефлектора – это минимально допустимые. Можно и больше. Для такой антенны, в качестве рефлектора, вполне подойдет CD или DVD диск.
Его напыление хорошо отражает радиоволны сантиметрового диапазона, нужно только подобрать диск не просвечивающийся, когда смотришь через него на свет. За основу антенны можно взять коробку для CD-DVD на 25 дисков. Не буду повторяться, инструкцию по изготовлению такой антенны можно посмотреть тут .
Такая конструкция вполне сгодится для изготовления антенны для CDMA-800 диапазона (Intertelecom, PeopleNet, Украина). При этом размер рефлектора примерно соответствует листу формата А4, а провод или медную трубку нужно брать толщиной 5-8 мм (можно медную полосу такой же ширины). Рефлектор же для экономии можно сделать из жести. Размеры — из того же калькулятора!
На диапазон CDMA-450 размеры антенны получаются уже до полуметра в ширину, поэтому, для уменьшения парусности, лучше применить рефлектор в виде сетки. 
Можно использовать строительную сетку с ячейкой не более 1 см, укрепленную на H-образной несущей конструкции из любого подходящего металла. Поскольку по краям рамки имеется нулевой потенциал, ее можно крепить к рефлектору металлическими болтами. Рамка изготавливается из дюралюминиевой полоски 10мм шириной, стыки — на алюминиевых заклепках.
Усиление антенны можно поднять до 11-12 dBi удвоив восьмерку (Double BiQuard). Для фазирования элементов применяется перекрестное питание. Как это сделать понятно из фото ниже. Размеры антенны можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора антенны Double Bi-Quad у нас на сайте. Кроме того, ромбы можно заменить круговыми петлями. Получается антенна Bi-loop, работающая по тому же принципу.
Готовую антенну можно покрыть нитролаком, либо покрасить автомобильной краской для защиты от атмосферных воздействий, если вы намерены разместить ее на мачте. На диапазонах Wi-Fi, 3G антенна Харченко довольно критична к точности изготовления. Поэтому, поймав сигнал, не стоит пренебрегать настройкой антенны. Можно воспользоваться стандартным «палкомером» модема, но удобнее специализированным софтом. Сдвигая и раздвигая «очки», а также в небольших пределах меняя расстояние до рефлектора, добиваются максимального уровня принимаемого сигнала. Главное здесь — терпение, так как нужно постоянно ждать пока обновятся показания уровня сигнала в программе.
Полезные ссылки:
3g-aerial.biz
Онлайн расчет антенны Харченко (зигзагообразной)
Представляю вашему вниманию обновленный калькулятор антенны Харченко. Антенна смоделирована в программе MMANA и оптимизирована для Wi-Fi и 3G диапазонов. MAA-модели антенны можно скачать с нашего сайта. Провод в этих диапазонах выбран диаметром 2,5 мм, что соответствует 5 мм2 стандартному проводу от электропроводки. Без существенных изменений в характеристиках антенны можно использовать и провод 4 мм2, т.е. диаметром 2,3 мм. Форма рамок не ромбическая, а приближена к квадратной, что позволяет добиться максимально возможного усиления. В отличии от Bi-Quad Тревори Маршалла рефлектор не имеет бортиков. Подробнее о возможных вариантах конструкции читайте в соответствующей статье. Если кто-то сюда попал в поиске расчета антенны Харченко для цифрового телевидения (DVB-T2), то имейте ввиду, что такая «цифровая» антенна не требует расчета и описана другой статье.
Схематическое изображение антенны:
Центральная и боковые стойки изготавливаются из диэлектрика. Все размеры даны по центральным осям провода. Длина провода рассчитана с учетом закругления на углах. Антенна подключается 50-омным либо 75-омным коаксиальным кабелем.
(КСВ < 1,12). Расчетный коэффициент усиления 10 dBi. Рефлектор цельнометаллический, но возможно использование сетчатого рефлектора, как на схеме. Параметры такого рефлектора можно определить воспользовавшись онлайн калькулятором рефлектора из металлической сетки.
Калькулятор обновлен 11.08.2016. При повторных расчетах не забудьте обновить кэш браузера Ctrl+F5!
ВВЕСТИ ДАННЫЕ:© 2015 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн
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. Не забудьте оценить приложение…
Подобные калькуляторы:
Проволоку для рамок на низкочастотных диапазонах можно заменить металлической пластиной с шириной равной расчетному диаметру провода.
Внешний вид в месте подключения (для Wi-Fi):
На низкочастотных диапазонах, для симметрирования и отсечки тока, питающий фидер желательно проложить по одной из рамок:
В диапазоне 2100 Мгц (3G UMTS) при настройке на центральную частоту 2025 Мгц антенна, в отличии от Double Bi-Quad, имеет достаточно широкую полосу пропускания при КСВ < 2 и хотя также не захватывает как исходящий так и входящий каналы, однако, если не страдать перфекционизмом, вполне может быть использована, хотя в этом случае лучше стоит обратить внимание на более удачные конструкции, например на широкополосный Batwing или антенну «Гнутик», либо использовать усовершенствованную конструкцию антенны Харченко с плавно изогнутыми ромбами.
.
Диапазон Wi-Fi без труда и с запасом вкладывается в полосу пропускания антенны:
Полезные ссылки:
3g-aerial.biz
Полезные формулы для расчета беспроводных сетей
Полезные формулы для расчета беспроводных сетей
Распространение любого сигнала неизбежно сопровождается его затуханием, причём величина затухания сигнала зависит как от расстояния от точки передачи, так и от частоты сигнала. При измерении в децибелах величины затухания сигнала (ослабление при распространении) пользуются формулой:
,
где: X — коэффициент ослабления, равный 20 для открытого пространства, d — расстояние от точки передачи, f — частота сигнала, с — скорость света.
Из данной формулы непосредственно вытекает, что с увеличением частоты передаваемого сигнала увеличивается и его затухание. Так, при распространении сигнала в открытом пространстве с частотой 2,4 ГГц он ослабевает на 60 дБ при удалении от источника на 10 м. Если же частота равна 5 ГГц, ослабевание сигнала при удалении на 10 м составит уже 66 дБ.
Расчет баланса мощностей
Для нормального функционирования системы беспроводной связи необходимо, чтобы суммарное усиление системы было больше, чем суммарное ослабление сигнала. Рекомендуемый запас по мощности (fade margin) составляет 10-15 dB. Это позволит быть уверенным, что система будет функционировать и при плохих метеоусловиях.
Итак, рассмотрим, как расчитывается баланс системы:
Сумма «усиление передатчика — потери в кабеле и разъёмах + усиление передающей антенны — потери в среде распространения + усиление приемной антенны — затухание в кабеле и разъёмах на приемной стороне + чувствительность приемника» должна составлять 10-15 dB.
При подсчете усиление подставляют в формулу со знаком «+», а затухание, соответственно, со знаком «-«.
Некоторые типичные значения для расчета в диапазоне 2.4 ГГц:
|
Параметр |
Значение |
Еденицы измерения |
|
Усиление передатчика |
15 |
dBm |
|
Потери в кабеле |
0.23 |
dB/метр |
|
Потери на один разъём |
0.5 |
dB |
|
Усиление передающей антенны |
24 |
dBi (параболическая решетка) |
|
Потери в среде распространения |
100 |
dB (при расстоянии в 1 км) |
|
Усиление приемной антенны |
24 |
dBi (параболическая решетка) |
|
Чувствительность приемника |
— 85 |
dBm |
Соотношения между mW, W, dBm и dBw
1 W = 1000 mW
PdBm =10 * log PmW
PdBm =10 * log PmWPdBw =10 * log PW
PdBm =10 * log PmWPdBw = PdBm — 30
Например, 100 mW составляет 20 dBm или -10 dBw, а также, 0.1 W
Различие между dBm и dBi
Мощность передатчика обычно измеряют в dBm, то есть децибелах относительно одного милливатта. Антенны же имеют свою образцовую единицу — изотропную антенну. Изотропной называют такую антенну, которая имеет равномерное излучение во все стороны. Используется в качестве точки отсчета в радиотехнических системах при расчете усиления антенн. Означает отношения интенсивности магнитного поля в данном направлении по отношению к излучению изотропной антенны.
Расчет зоны Френеля
Для нормального функционирования радиолинка недостаточно наличия только прямой видимости в связи с тем, что основная электромагнитная энергия сосредоточена в некотором эллипсоиде вращения около линии визирования, называемом зоной Френеля.
Достаточным условием возможности установления радиосвязи является наличие открытого интервала, то есть отсутствия препятствий в зоне Френеля, или, хотя бы в 80% радиуса зоны.
Радиус указанной зоны рассчитывается по формуле:
,
, где R — радиус зоны Френеля (метры) в точке радиолинка длиной D метров на расстоянии x метров от первой точки на частоте F ГГц.
Зависимость дальности прямой видимости от высоты подвеса антенн
Еще одна тонкость, связанная с условиями реального мира, окружающего нас. Земля всё-таки круглая, поэтому в расчетах дальних линков необходимо учитывать кривизну земной поверхности. Формула, по которой можно оценить возможную дальность связи D при заданных высотах подвеса антенн h2 и h3:
Таблица, по которой можно примерно определить порядки величин:
| Расстояние между антеннами (км) | Высота по зоне Френеля (м) | Высота за счет кривизны земной поверхности (м) | Суммарная высота подъема антенны (м) | ||
| Частота ГГц -> | 2,4 | 5,7 | 2,4 | 5,7 | |
| 6 | 9 | 6 | 1 | 10 | 7 |
| 10 | 12 | 8 | 2 | 14 | 10 |
| 20 | 17 | 11 | 8 | 25 | 19 |
| 30 | 21 | 14 | 18 | 39 | 32 |
| 40 | 24 | 16 | 32 | 56 | 48 |
| 50 | 27 | 18 | 50 | 77 | 67 |
zscom.ru
