Вы находитесь в режиме поиска по сайту.
29
октября
2021
Устройство антенны Wi-Fi роутера и модель MMANA
16:22

Устройство антенны Wi-Fi роутера и модель MMANA

29 октября 2021 16:22

На работе мне подарили "новый" роутер ADSL. Из полезного в нём - блок питания на 19 вольт и антенны.
Разобрал антенну (роутер заявлен как двухдиапазонный 2.4 и 5 ГГц), чтобы посмотреть конструкцию...

Под пластиковым кожухом антенны роутера находится обычный коаксиальный диполь из двух латунных трубок.
Их соединяет жесткая термоусадочная трубка, под которой находится узел питания.

ant-wifi

Плечи 27 мм верхняя часть, 20 мм нижняя ("стакан"), промежуток 5мм. У такого диполя оплётка подключается к нижней трубке (которая выполняет функцию BalUn 1:1), а жила кабеля к верхней.

Создал в программе электромагнитного моделирования MMANA модель, расчёт которой подтвердил, что антенна обладает резонансом на частоте 2.4 ГГц (для Wi-Fi) и достаточно широкополосна - перекрывает по уровню КСВ<2 диапазон 2150-2600 МГц.
risunok
grafik

Работа на второй и третьей гармониках

4800 МГц (вторая гармоника) - КСВ=3.8 (Z = 100 - j88.29).
5600 МГц (Wi-Fi 5 ГГц) - КСВ=3.6 МГц (Z = 85 - j82). При использовании пластикового экрана частота резонанса сместится вниз и можно ждать КСВ=1.7
7200 МГц (третья гармоника) - КСВ=1.42 (Z=63 - j15). Хорошее согласование.

Соотношение размеров

Размер мм λ
Общая длина 54 0.416
Диаметр трубки 4 0.032
Верхнее (длинное) плечо 27 0.216
Промежуток 5 0.04
Нижнее (короткое) плечо или "стакан" 20 0.16

Видно, что по какой-то причине длина не 0.5 длины волны, а всего 0.416 лямбда. Сказывается толщина трубки. Также, я не учёл влияние диэлектрика внешнего пластикового чехла антенны. Видимо, КСВ в реальности составляет около 1.2 в диапазоне Wi-Fi, как и в модели. От диэлектрика оболочки антенны может быть смещение частоты резонанса вниз, в сторону более низких частот.

Влияние размеров антенны на комплексное входное сопротивление антенны

Исследуем этот диполь несимметричной конструкции. Изменяя в небольших пределах размеры плечей диполя можно наблюдать за изменением входного сопротиления.

  1. Увеличение длинного плеча на 1мм при сокращении короткого на 1мм -
    • повышает входное сопротивление на 1 Ом
    • смещает частоту резонанса вверх (-j1)
  2. Укорочение длинного плеча на 1мм и удлинение короткого на 1мм
    • снижает входное сопротивление на 0.7 Ом
    • смещает резонанс вниз (+j0.57)
  3. Увеличение диаметра окружности (диаметра трубки) антенны на 5%
    • немного понижает частоту резонанса (+j0.6)

Масштабирование и упрощение антенны на 145 МГц / 435 МГц

Чем данная антенна может быть интересна для радиолюбителей? Например, масштабированием антенны на 435 МГц и 145 МГц по принипу подобия.
Вместо металлической трубки можно использовать набор проводов. Дальнейшее упрощение: избавляемся от третьего измериня - толщины.
Имеет место проволочная, плоская антенна из двух прямоугольников. Которую в дальнейшем подверг оптимизации в программе MMANA.

вариант 1:
верхний прямоугольник 435 x 160,
нижний праямоугольник 311 x 160,
расстояние между ними 33 мм.
motiff

Усиление на 145 МГц - 2.11 dbi, КСВ не хуже 1,2 в диапазоне 144-146 МГц. КСВ смещён к 146 МГц.
Усиление на 438 МГц - 5.0 dbi, КСВ около 1.5 в диапазоне 430-440 МГц
dn
КСВ 144
swr1
КСВ 435
swr2

вариант 2:
верхний прямоугольник 459 x 170,
нижний праямоугольник 313 x 170,
расстояние между ними 16 мм.

var2
var2swr1
var2swr2

Оба варианта равнозначны по праметрам усиления и согласования. Поляризация вертикальная (горизонтальная составляющая излучения практически отсутствует).

Материал - проволока любого диаметра. Оплётка кабеля крепится к нижнему прямоугольнику, а жила к верхнему.
Настройка: сближением двух прямоугольников. Примерные габариты антенны - 0.46 на 0.17 метра.

Модели MMANA - исходной антенны на 2400 МГц и проволочной на 145/435 МГц (2 варианта):
mmana_wifi_145_435.zip

Антенна для диапазона FM 88-108 МГц

Дальнейшее масштабирование антенны произвёл на радиоведательный диапазон FM.
Где выполнил оптимизацию размеров, что позволило добиться широкополосности 88-106 МГц по уровню КСВ<3.

Размеры антенны из проволоки на диапазон FM:

  • верхний прямоугольник 603 x 240 мм
  • нижний прямоугольник 542 x 240 мм
  • расстояние между ними в точке питания 52 мм.

fm

Изготовление: также из провода (материал и диаметр не важны). Антенна плоская, как и предыдущие варианты. Для установки на окне или за окном. Входное сопротивление антенны 50 Ом, для использования с кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом.

Комментарии: 0


Похожие публикации