Sistemas Comunicacionales: Física de ondas, señales electromagnéticas

Trabajo Practico: Construcción de una antena WIFI.

Como grupo de trabajo hemos decidido construir una antena de tipo helicoidal por su forma llamativa y una cantidad razonable de 12db, ademas de estar dentro los parametros de los materiales mas a mano sin requerir mucho dinero.

Bueno primero que todo veamos lo que es el movimiento helicoidal y como llegamos al resultado de capturar una red wifi.

Movimiento Helicoidal

En terminos simples el movimiento helicoidal consiste en la combinacion de un movimiento de rotacion a traves de un eje con un movimiento de translacion a la vez en este mismo eje.

Antena Helicoidal

Teoria

la antena helicoidal la podemos considerar como un resorte con N vueltas y un reflector.

la circunsferencia es C de una sola vez y la consideramos una longitud de onda L, y la distancia d entre las vueltas es de 0,49 C.

El tamaño del reflector (R) es igual a C o L, y puede ser un círculo o un cuadrado, lo que nosotros utilizamos un reflector circular. El diseño produce polarización circular (CP), que puede ser 'mano derecha' o 'mano izquierda', dependiendo de cómo se enrroye la helice. Para tener la máxima transferencia de energía, ambos extremos del enlace deben utilizar la misma polarización.

La ganancia (G) de la antena, con relación a un isótropo (dBi), puede ser estimada por:

G = 11,8 + 10 * log {(C / L) ^ 2 * N * d} dBi (1)

Segun estudios en el Observatorio Nacional de Radioastronomía, los resultados de [1], también conocida como la "fórmula de Kraus ', son 4 a 5 dB demasiado optimista.

La impedancia característica (Z) de la "línea de transmisión" de la que resulta empíricamente parece ser:

Z = 140 * (C / l), Ohm (2)

Diseño práctico de 2,43 GHz (también conocido como S-banda, la banda ISM, 13 cm de la banda amateur)

l = (0.3/2.43) = 0,1234567 m ;-) (12,34 cm) (3)

El diámetro (D) de una vez = (L / pi) = 39,3 mm (4)

Con una tubería de desagüe de PVC de un diámetro exterior de 40 mm es perfecta para el trabajo y se puede obtener con facilidad. La hélice se enrolla con el cable estándar utilizado para interconectar salidas de corriente alterna de 220 V. Este cable tiene un aislamiento de PVC colorized y un núcleo de cobre de 1,5 mm de espesor. Enrollándolo alrededor de la tubería de PVC se traducirá en D = ca. 42 mm, debido al espesor del aislamiento.

Con D = 42 mm, C = 42 * pi = 132 mm (que es de 1,07 l) (5)

Ahora d = 0,25 C = 0.25 * 132 = 33 mm (6)

Para las distancias que van desde 100 m - 2,5 km con línea de vista, 12 vueltas (N = 12) son suficientes. La longitud del tubo de PVC por lo tanto, será de 40 cm (3,24 l). Gire el alambre alrededor de la tubería de PVC y pegamento para que esta quede fija al enrrollar el cable.

La impedancia de la antena, que es:

 Z = 140 * (C / L) = 140 * {(42 * pi) / 123,4} = 150 Ohm (7)

requiere de una red de adaptación en el fin de aplicar estándar de 50 ohmios de UHF / SHF cable coaxial y conectores.

El uso de un trozo 1/4-wave coincidente con una impedancia (Zs) de:

Zs = sqrt (Z1 * Z2) = sqrt (50 * 150) = 87 Ohm (8)

es muy común.

Debido al diseño de hélice, lo que equivale a 1/4 vuelta. Sin embargo, desde un punto de apoyo mecánico de los aspectos de vista a prueba de agua en la mente cuando se utiliza la antena exterior, hay métodos más preferidos para que coincida con la hélice de 50 Ohm.

Mis primeros pensamientos fueron para disminuir empíricamente d para el giro primero y segundo y que coincida con la hélice usando el ensayo 'y error' método, mientras que la medición de los resultados con un acoplador direccional, y el generador de señal.

Evidencias de la Creación de Antena Helicoidal Casera:

Materiales: