Wi-Fi / 3G / 4G гармата, аналіз і розрахунок

Сьогодні ми з вами, шановний анонім займемося важким озброєнням, а саме різноманітними Wi-Fi / 3G / 4G гарматами. Не так давно це зброя потрапила на Ютуб завдяки відомим відеоблогерам під ніком KREOSAN. Воно було подано у властивій цього відеоблозі манері як якийсь суперкреатів, тому аноніма терзають невиразні сумніви, а чи можна вірити в достовірність всього цього? Давайте займемося пошуком відповіді на це питання ...

Перш за все звернемо вашу увагу, що сама ідея цієї Wi-Fi гармати була запропонована І.Панченко на форумі lan23.ru ще в далекому 2007 році, але ні в відео, ні в описі до нього про це немає ні слова. Не гарний вчинок для суворих креосанов, чи не так, Карл?

Правда варто відзначити, що на сторінці антени на lan23.ru в описі і на зображенні внизу розміри абсолютно різні. Відразу скажемо, що обидва варіанти робочі, але який з них вибрати ?. Більш того, на самому форумі і в мережі можна знайти ще до 3-4 різних варіантів розмірів. Та й у самому креосановском відео миготить креслення, на якому рефлектор виконаний з бортиком, а в відео він без бортика, що знову породжує певні сумніви. Варіант без бортика спочатку був запропонований І.Панченко, обкатаний їм на реальному лінк і доведений до розуму за приладами, так би мовити в бойових умовах. Він же реалізований в відео KREOSAN. Щоб все це зрозуміти, треба перечитати уважно все обговорення на форумі. А уявіть собі когнітивний дисонанс аноніма, який слабо розуміє про що взагалі на форумі йдеться (ну не фахівець він в антенах НВЧ!) і вперше знайшов цей опис з незрозумілими розмірами. Так що спасибі KREOSAN'у, що живий допоміг аноніму визначитися з вибором варіанту. При аналізі моделі в HFSS наочно видно, що антена повинна бути без бортика. Як ми бачимо, по КСВ <2 антена має дуже широку смугу пропускання. Це обумовлює її непогану повторюваність, що дуже важливо. Плюс до цього й інші істотні переваги антени, про що пише І.Панченко в описі. Антена відома ще з часів історичного матеріалізму і расово правильне її назва ребристо-стрижнева антена, а зовсім ніяка не "гармата". Ви можете побачити один з її варіантів ще на фото радянського місяцеходу. Зараз "new generation", що не пам'ятають сивої давнини, дали їй назву Patch-Yagi. Вона має "спадкові" особливо від Uda-Yagi :

• нескінченний набір варіантів розмірів для заданих характеристик;
• при великому числі елементів повторюваність падає, тобто довгу "пушку" з великим числом директорів і посиленням 20 dBi і більш без настройки за приладами зробити не вийде;

Можна звичайно і тут пред'явити якісь претензії, типу даний набір розмірів від І.Панченко не оптимальний, неідеальний, що не кошерний, що не православний і т.д., особливо якщо не вийшла практична реалізація гармати. А де ви бачили ідеальні антени? Антена просто дуже хороша, ось і все. Це підтверджується, до речі, безпосередніми вимірами:

Представляємо вашій увазі онлайн калькулятор цієї гармати для перерахунку на інші частоти.Схематічное зображення 7-дискової гармати авторства І.Панченко (або з відео KREOSAN):

ВВЕСТИ ДАННІ:

Вихідний код Javascript:
© 2018 Valery Kustarev
Обмеження і особливості розрахунків антен

Відстані h0, h1 ... h5 в моделі фігурують як відстані від початку однієї пластини до початку наступної, якщо за точку відліку взяти тильну сторону рефлектора і рухатися в напрямку останнього директора. Таким чином, вони еквівалентні відстанню між осями пластин.

Анонім може задатися питанням, а чому на каналі у KREOSAN "3G / 4G гармата" має на один диск менше? Ми теж не знаємо чому, чим вони керувалися і де взяли розміри. Є підозра, що вони взяли за основу ту саму "картинку внизу" з першоджерела, про яку ми згадували, масштабувати розміри і видали за своє. Їх помилка в тому, що в цій конструкції бортик обов'язковий, і якщо його прибрати, то резонансна частота конструкції йде вгору. У підсумку "3G гармата Креосана" за посиланням [6] має центральну частоту вище робочого діапазону. До речі гілка форуму на lan23.ru НЕ всохла (див. Посилання [2]) і там обговорюється ця обставина. Висновок з обговорення - 3G / 4G гармата від креосанов хоч і стріляє, але "криво". Навіщо нам криві гармати? Воно нам треба? Саме так...

Розрахунок 7-й дискової гармати (яку ми рекомендуємо для повторення) доданий в наш додаток для андроїд Cantennator. Тапа на QR-код, якщо ви зайшли сюди з мобільного або планшета або сканувати цей код мобільним, якщо ви дивитеся цю сторінку на моніторі робочого столу щоб перейти на Google Play для завантаження. Не забудьте оцінити додаток і залишити відгук.

Особливості виготовлення і конструктив антени можна досить детально подивитися за посиланнями нижче. Відзначимо тільки, що товщину пластин можна змінювати в межах 0,3..1 мм (рефлектор як несучий диск краще взяти товщі, близько 2 мм), а шпильки використовувати не більше М6. Однак ймовірність негативного результату буде набагато менше, якщо ви відмовитеся від шпильок і будете паяти диски на сталевий або латунний штир діаметром 2-3 мм (наприклад на зварювальний електрод як в оригінальній збірці). Насправді застосування шпильок з гайками не їсти винахід відеоблогер, а застосовувалося набагато раніше. Подивіться хоча б статтю "ушкуйники" за посиланням [3]. Просто гайками зручно підлаштувати вже готову антену за приладами (див. Картинку вище, де гармата з гайками підключена до вимірника импедансов). Якщо у вас немає приладів, від шпильок і гайок краще відмовитися і робити по оригінальній статті (посилання [1]).

На частотах 4G антену можна використовувати як MIMO, для цього достатньо підключити другий вхід до активного диску під 90 ° до першого і на однаковій відстані s від краю диска (Як показано на малюнку, ну і це показав KREOSAN в своєму відео за посиланням [6] ). Ті, хто прочитав статтю про технологію MIMO , Знають, що нам потрібно мати модем з двома входами і дві окремих антени з ортогональної поляризацією. У разі круглого патча ми можемо об'єднати ці дві антени в одній. Це дозволяє істотно зменшити витрати на "залізо", що є великою перевагою даної антени. Хочу особливо звернути увагу аноніма, який прийшов сюди з ютуба, що не потрібно робити ніякої гальванічної ізоляції між рефлектором і активним диском, а також між входами MIMO. При двох MIMO входах розв'язка між ними, при ортогонально поляризованих каналах, становить близько 18-20 дБ. При одному вході взагалі немає виразної причини робити ізоляцію між дисками. Більш того, така ізоляція може призвести до виходу модему з ладу через атмосферної статики . Зрештою потрібно розуміти, що коротке замикання, виміряний по тестеру, в той же самий час на СВЧ може виявитися нескінченним опором , Тобто якраз тієї самої ізоляцією. Тому можна не сумніватися, там ніде нічого не "коротнет". Звичайно якщо ви зробите все акуратно. Ось такий парадокс, малята. Тут на breadboard не перевіриш, тестером НЕ продзвонив (і не треба дзвонити!), Тут рулять хвилі, фотони, кванти і ...

PS: Необхідно звернути увагу на точку підключення фідера антени. На першому малюнку нижче зображено монтаж коннектора на фронтальній стороні рефлектора. Штир, який йде від коннектора до активного диска повинен бути того ж діаметру, що і штир коннектора. Можна підключатися безпосередньо коаксіальним кабелем. В цьому випадку рекомендується продовжити екранує оплетку вище рефлектора на висоту близько (0.5..0.75) * h0. Це зменшує паразитне індуктивність центрального штиря і покращує характеристики антени. Нижче ви можете бачити як неправильно і як правильно підключається коаксіальний кабель до «гарматі».

Відповідаємо на численні прохання перерахувати антену на 75 Ом. Розміри перераховувати не треба, 7-й дискова «гармата» з рівним успіхом працює як на 50-омную навантаження, так і на 75-омную. Нижче наведено графік КСВ Wi-Fi 7-й дискової «гармати», живиться кабелем RG213 з навантаженням 50 Ом і живиться кабелем RG6 з навантаженням 75 Ом з «правильним» підключенням. Як бачимо, в межах робочого діапазону КСВ з обома навантаженнями не перевищує двох. На початку статті зображений графік КСВ цієї антени, підключеної через коннектор до 50-омной навантаженні.

Посилання по темі:

1. - першоджерело опису гармати І.Панченко з докладним описом технології виготовлення (розміри ті ж, що і в відео KREOSAN);
2. - основна (неусохшая) гілка форуму lan23, присвячена антени;
3. - докладний опис технології виготовлення гармати на give-all.biz;
4. - ще один варіант ребристо-стрижневий антени на lan23;
5. - відео на Youtube;
6. - відео на Youtube;
7. Про Patch антенах - основи;
8. Проста Path-антена на друкованій платі ;
9. «Обрізана гармата» з консервної банки з посиленням 8.5 dBi;
10. , Альтернатива для тих кому квадрати вирізати простіше ніж кола.
11. .
12. - для тих, кому простіше купити готову "гармату";