自制2.4G全向天线的制作方法

2014-01-15 08:47:01 来源:互联网
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本文介绍一个容易制作的802.11b/g垂直极化全向天线,该天线非常坚固耐用,大约有5-6dBi的增益。

 

很多网站都有制作2.4GHz全向天线的详细说明,但是,这些天线做起来相当复杂,要用很多切割非常精确的小段同轴电缆。同时你还必须知道所使用的同轴电缆的数据,因为大部分尺寸要以此为依据。有些改进的同轴电缆全向天线是用黄铜棒和黄铜管制造的,但是它同样需要高精度的工艺。

 

不久前,做了一个8单元的同轴电缆天线。经测试有将近8dBi增益。制作花了N多个小时,但是机械强度却不很理想。于是我就给同轴电缆天线缠上加固木 条,并把它装进25mm的电线导管。当一个朋友告诉我,有人把一段铜线弯曲成一个简单的天线,就有6dBi的增益,我的好奇心被激发起来了。


这个天线有一些超越同轴电缆天线的优点,降低了制作难度,天线更小、更坚固。虽然6dBi的增益小于8单元的同轴电缆天线,但是可以通过增加元件的数量来改进。每两个单元可以增加3dBi的增益。

 

所需器件:
需要的原料
.. 大约300mm长,截面2.5平方毫米的铜线
.. N型母接头
.. 长250mm ,外径20mm的轻型电线导管
.. 2 个适用于20mm电线导管的端盖
当然,装配天线还需要:
.. 2 个适用于20mm 电线导管的夹具
或者:
.. 金属支架
  

我用的是一段截面2.5平方毫米的废旧铜线。这种铜线的直径大约是1.6mm,不需要借助任何特殊工具就能弯曲到需要的形状。

  还需要用N型母接头把天线和无线装置连接起来。也可以用其它接头(比如:TNC,SMA等等),这取决于你的连接线端的接头。我用的是下面的这种


 
设计:
  一段铜线,在特定位置弯出一些圆环,就组成了天线。各部分的尺寸是非常重要的,参考下面这张图

 


底部是1/2波长,中间部分是3/4波长,顶部要稍微小于3/4波长,以便减少电容的影响。
  

802.11b 标准使用2.412MHz 到2.484MHz 频率范围,其中心频率的1/2波长是61mm,3/4波长是91.5mm。这些尺寸看来和外面卖的天线一样。


制作:
  先从天线的底部做起,在N 型接头上焊接一段铜丝。从N接头的顶端量出1/2波长,做第一个圆环。
 
  注意,圆环要和铜线错位,使铜线保持一条直线。


  然后量出3/4波长,再做第二个圆环。顶部留够需要的长度,剪断铜线。


  如果你准备用20mm直径的电线导管,那么一定要保证圆环的直径等于或小于15mm,这样才能把它装到电线导管里(20mm 轻型电线导管的内径是16mm)。


 
  铜线长了终究就不坚挺了,最简单的方法就是给天线装上一个外壳。


  注意,外壳用那些2.4GHz容易穿透的物质,否则会影响天线的性能。


  我用的是250mm长,带2个小盖子的,外径20mm的轻型电线导管。它的内径是16mm,这样,那些圆环正好适合这个电线导管。


  如果你想更宽松一点的话,可以用外径25mm轻型电线导管。


  在接近电线的底座的地方,要弯2个小弯。这样,当天线放入导线管的时候,就能保证那些圆环位于N型接头上方正中央。实验证明这2个小弯不会对天线的效果有任何影响。


 
  组装天线的时候,要在一端的盖子上钻一个大小合适的小孔,把N型接头穿过小孔,用螺帽和垫圈从外面把N 型接头拧在盖子上。


 
  天线装进了电线导管,另一端的盖子也盖好了。
 
  如果这个天线是在室外使用的,那么两端的盖子还要用专用的电线导管胶水粘好,确保密封防雨。注意,要在粘胶水之前测试天线。

 


安装:
  电线导管为天线提供了一个坚固耐用的外壳,如果需要,它可以安装在室外。如果安装在室外,一定要给N型接头缠上自合并胶带以防止潮气浸。塑料卡子可以把天线固定在垂直的墙上。因为这些卡子是塑料的,所以它们不会对天线造成干扰,而所有金属托架都会影响天线的辐射。


 
  把卡子安装在准备装天线的地方,就可以很容易地把天线卡到卡子里,天线移动起来也很方便。


 
  另一种安装方法是用一小段直角的电镀钢片,在钢片上钻一个合适的孔眼,N型接头穿过那个孔眼固定在钢片上。


 
  如果你想随意移动天线的位置,那就不需要固定它,而是像手持天线那样使用。


 
测试:
  我用这个方案做第一个天线的时候,像外面卖的那些天线一样,把铜线盘绕到圆环的中心,使铜线在圆环的中心保持一条直线。


 
  但是后来我又做了一些研究,发现这是不对的。在做另一副天线时,就按照上面描述的每一步来制作了。


  测试表明,比起那些铜线位于圆环中心的天线来,圆环偏移的天线性能更好。

 
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