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Antena omni direcional (ganho variavél) |
Antena Colinear de Elementos Variáveis
Esta construção de antena, com elementos variáveis, lhe permite fazer várias configurações diferentes de ganho do sinal (até um limite, claro).

Uma ótima antena para curta e média distância que poderá ser construída em 4 versões, de acordo com a necessidade de cada um. Com a montagem da versão maior, poderá cobrir um raio de até 10Km aproximadamente com Acess Point de 400mW. Claro que essa distância vai depender da altura em que for instalada, e de obstáculos que possam ter em seu caminho. Vamos às versões:



Neste artigo será mostrada a construção da versão de 8 elementos (6dB). Algumas fórmulas importantes, para se poder construí-la para determinada freqüência. Como exemplo vamos determinar as medidas dessa antena para o tipo 802.11 que opera entre 2.4000 GHz a 2.4835 GHz.

Primeiro determinamos a freqüência central pela fórmula:

(Fi + Fs ) / 2

Onde:

Fi = frequência inferior
Fs = frequência superior
Fica assim:

(2.4000 + 2.4835) / 2
4.8835 / 2 = 2.441 GHz

Essa é a frequência centrar coma a qual serão feitos os caçulos para as dimensões dos elementos. Dessa forma a antena funcionará perfeitamente em toda a faixa entre Fi e Fs, lógicamente a otimização será na freqüência central.

Para determinarmos a medida dos elementos, vamos primeiro descobrir o comprimento de onda usando a fórmula:
λ = V / Fc

Onde:

λ = Comprimento de onda, em metros.
V= Velocidade da luz (300000 Km/s)
Fc= Frequência Central em KHz (2441000)

Então teremos o seguinte:

λ= 300000 / 2441000 KHz
λ= 0,1229 m

Até aqui descobrimos o comprimento de onda nessa frequência, que de 12,29 cm

A fórmula acima foi feita em separado, apenas para demonstrar como descobrir o comprimento de onda de uma determinada frequência.

Como essa antena trabalha em meia onda, e iremos utilizar cabo coaxial para sua construção, vamos determinar as medidas dos elementos acrescentando à fórmula o Fv (Fator de Velocidade do material), que no caso do cabo utilizado que é o RGC 213, é de 0,85.

Usamos o fator de velocidade, pois a velocidade de propagação da RF (Rádio Frequência) através de algum meio que não seja o vácuo, sofre uma redução. E para cada tipo de material, este fator será diferente. No caso do cabo coaxial RGC 213, a velocidade de propagação será de 85% em relação desta no vácuo.
Ou seja, 300000 x 0,85 = 255000Km/s.

Para a construção de antenas usamos apenas a fórmula abaixo, a qual já inclui a fórmula acima.

L= ((V / Fc) / 2) x Fv

Onde:

L = Comprimento dos elementos
V= Velocidade da luz
Fc= Frequência central em KHz
Fv= Fator de velocidade do material.

Então:

L=((300000 / 2441000) / 2) x 0,85
L= (0,1229 / 2) x 0,85
L= 0,0614 x 0,85
L= 0,0522 m

Aí está o comprimento de cada elemento para a nossa antena, que é 52,2mm.

Com essa fórmula podemos calcular a mesma antena para outras freqüências.

Agora chega de cálculos e vamos à prática.

Antes de tudo, vamos ao material necessário: Válido para esta versão de 6dB
60cm de cabo coaxial RGC 213. A capa e a malha devem ser retiradas.
40cm de tubo de cobre de 5/16” de diâmetro
10cm de tudo de cobre de 3/8” de diâmetro.
10cm de tubo de cobre de 1” de diâmetro.
Tubo de PVC
Um conector N

No desenho abaixo, vemos como devem ser as medidas de cada secção de nossa antena.



O comprimento total de cada secção de cabo coaxial é ½ onda + 15mm = 67,2mm
O condutor central deve ser 10mm exposto de cada lado da secção.
O comprimento do tubinho de cobre que envolve o segmento deve medir ½ onda – 8mm= 44,2mm
O dielétrico do cabo deve medir 1,5mm a mais que o tubinho de cobre, de cada lado.

O último elemento que vai na ponta superior da antena, tem suas medidas diferentes. Esse elemento é acrescentado em todas as versões dessa antena.
Nesta de 8 elementos, ele será o 9º elemento. Caso você monte a de 21 elementos, ele será o 22º elemento.

Aqui vão os detalhes construtivos dele.


Note que o tubinho de 5/16” que reveste o segmento de cabo mede exatamente ¼ de onda (26,1mm)
Esse segmento de cabo, deve medir ¼ de onda+ 23mm, para que após montado no interior do tubo, apenas 1,5mm do dielétrico fique exposto em cada lado do tubinho. E mais 10mm do pólo central fique exposto em cada lado.

Uma das pontas deve ser dobrada e soldada no tubinho.
Veja a foto.
Agora cortamos um pedaço de tubo de 3/8" com 36,5mm de comprimento, e fazer um rasgo na lateral, de modo que da extremidade do tubinho até a base do rasgo tenha extamente a medida de 1/4 de onda (26,1mm). Veja a foto.
Agora esse tubinho deverá ser soldado na extremidade dobrada do segmento menor.
Agora, para facilitar a montagem da antena, pode-se fazer um gabarito de madeira, de modo que os tubinhos se encaixem justos nele, e fiquem bem presos, para facilitar a soldagem.
Daí em diante, é só ir cuidadosamente soldando os elementos, de maneira que o dielétrico de um fique exatamente a 5mm de distância do dielétrico do outro.






No final dessa etapa, ficará assim:











Agora vamos à montagem da base.
Primeiro corta-se um pedaço de tubo de 1” de diâmetro, com um comprimento de ¼ de onda (26,1mm).
Numa de suas extremidades, solda-se uma arruela de 1”. No centro dessa arruela solda-se um pedaço de tubo de 3/8” de diâmetro medindo 31mm de comprimento.

Veja nas fotos:










Agora corta-se mais um pedaço de tubo 5/16, com o comprimento suficiente para que possa ser soldado ao conector, e sobre exatamente ¼ de onda – 1,5mm, ou seja 24,6mm acima do tubinho de 3/8” que está soldado na arruela.
No interior desse tubo será inserido mais um segmento de cabo coaxial, com o comprimento suficiente para ser soldado ao pólo central do conector, e sobre 1,5mm do dielétrico acima do tubinho e mais 10mm do condutor central exposto.



















Essa parte é o desacoplador. Sua função é desacoplar a antena do conector e cabo de ligação, evitando que esses componentes funcionem como antena, que nesse caso causariam perdas de sinal.

Veja como fica a montagem final.







Agora é só acomodar todo o conjunto em um pedaço de tubo de PVC de 30mm de diâmetro, hermeticamente fechado, para ser instalada fora de casa.

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