Pitkään olen suunnitellut WLAN-lautasantennin rakentamista. Ihan Italian ja Venezuelan tasoille ei ole tarkoitus päästä (Italiassahan maailmanennätys 304km, Venezuela toisena 280km) mutta olisi hauska testata kuinka kauas se bitti siirtyy. Koulussa tuli rakennettua Pringles-purkkiantenni jonka vahvistukseksi saatiin noin 10dBi ja tätä oli alunperin tarkoitus käyttää lautasantennin syöttönä. Useat eri lähteet kuitenkin vannovat BiQuad-mallisen antennin nimeen ja koska sen rakentaminen on suhteellisen helppoa otettiin ko. antennityyppi lähtökohdaksi. Artikkelin ensimmäisessä osassa tarkastellaankin itse syöttöelementin rakentamista, koska siitä on helppo aloittaa.
BiQuad-antennissa on antennilanka taitettu nimensä mukaan kahdeksi nelikulmioksi. Signaali syötetään näiden kahden neliön keskipisteeseen ja langan vapaat päät on juotettu maatasoon joka on liitetty heijastimeen. Rakenne on hyvin yksinkertainen ja suhteellisen anteeksiantava mitoitusvirheille, joskin hyvällä mitoituksella päästään noin 11-12dBi:n vahvistukseen. Antenni kannattaakin mitoittaa käytettävän taajuuskaistan keskialueelle eli WLANin tapauksessa kanavalle 6, jonka taajuus on 2437 MHz. Tällöin aallonpituus on tasan 123mm. Heijastimen kooksi voidaan mitoittaa 123x123mm jos antennia käytetään itsenäisenä, lähteiden mukaan 110x110mm toimii paremmin lautasantennin kanssa. Yhden Quad-elementin sivun pituus langan keskeltä keskelle on 30,5mm, koko langan pituus tasan 244mm (tämä on tarkka!) ja langan halkaisija 1,2mm. Omassa antennissa käytin 1,5 neliömillimetrin ML-johdinta, joka on yleisesti saatavilla ja hyvin lähelle 1,2mm paksuutta. Optimaalinen SWR (seisovan aallon suhde) saadaan kun elementti on 15mm päässä heijastimesta. Itselläni ei ole käytettävissä mittauslaitteistoa 2,4GHz taajuudelle joten hienosäätöä ei voitu suorittaa tässä suhteessa.
Elementin rakentaminen oli suoraviivaista, kuparilangasta mitattiin tasan 244mm pituinen pätkä, jonka päät siistittiin viilalla tasaisiksi. Tästä taiteltiin kaksi neliötä, työvaihe ei ollut vaikea joskin tarkka. Elementin lankaa taivuttaessa kannattaa huomioida, että kulman säde vaikuttaa lopulliseen sivunpituuteen. Tavallisilla kärkipihdeillä taivuttaessa langasta on tartuttava kiinni noin 1mm päästä varsinaisesta kulmakohdasta jolloin lopputulos on siisti ja oikean mittainen.
Omassa projektissa taustaheijastimena käytettiin kuparipinnoitettua piirilevyä, josta leikattiin sopivan kokoinen pala. Leikkuureuna siistittiin viilalla. Täsmälleen levyn keskelle porattiin N-liittimen kokoinen reikä. Liittimen “väärä puoli” oli hieman liian pitkä, joten heijastimen taakse liimattiin epoksilla mustasta jämämuovista leikattu kiekko. Tämä tukevoittaa myös heijastimen rakennetta. N-liittimeen juotettiin 12mm kupariputken pätkä ja se katkaistiin niin että putken pää jää 15mm päähän heijastimesta. Ohuemmallakin putkella olisi pärjätty, mutta 12mm halkaisija sopi N-liittimeen parhaiten. Keskinastaan juotettiin samaa kuparilankaa sopivan mittainen pätkä. Kupariputkeen viilattiin toiselle puolelle matalampi sektori, sillä itse elementti ei saa koskea putkea keskikohdastaan. Putki juotettiin heijastimeen kiinni, tämä vaati kolvilta jo korkeamman lämpötilan kärkeä. Lopuksi itse elementti juotettiin keskikohdasta N-liittimen keskilankaan ja päistä kupariputkeen. Tässä oli huomioitava että lankaa ei enää katkaista vaan neliöitä taivutetaan hieman auki, jotta antennilangan kokonaismitta ja säteilyominaisuudet säilyvät.
Valmis elementti haluttiin koteloida jollain tavalla ja 600g voirasia osoittautui sopivan kokoiseksi. Voirasian kulmat ovat hieman pyöristetyt, joten niihin leikattiin pienet viillot joihin kuparilevy pujotetaan. Elementti pysyy rasiassa täysin kitkan avulla eikä sitä siten liimattu kiinni. Lähteissä on mainittu sivuheijastimien lisäämisen parantavan suuntaavuutta, mutta tätä ei nähty tarpeellisena, eivätkä ne olisi enää rasiaan mahtuneetkaan. Rasian kanteen leikattiin vielä N-liittimen kokoinen reikä jolloin lopputulos on siisti ja sopivan karu. Rasian kylkeen rakennettiin patenttipannasta kiinnike, jolla elementti kiinnitetään lautasantennin syöttöjalkaan kiinni. Artikkelin seuraavassa osassa käydäänkin läpi itse lautasen modifiointia ja rakennetaan kamerajalustasta teline lautasen suuntaamista varten.
Rakennuskustannukset: Kuparilevy 50x50cm, Bebek 8E; N-liitin, PV:n poistomyynnistä 1E/kpl, kuparilankaa, jämä 0E, kuparinen putkimuhvi 12mm ja patenttipantaa 10m, K-Rauta 8,70E.
Lähteet:
http://koti.mbnet.fi/zakifani/biquad/
http://trevormarshall.com/biquad.htm
http://martybugs.net/wireless/biquad/
http://en.wikipedia.org/wiki/Long-range_Wi-Fi
Leave a Reply