Σχισμοκεραία για τους 2,4 GHz (Slot Antenna)

Εδώ θα δούμε την κατασκευή μιας κεραίας για την μπάντα ISM 2,4G. Το κέρδος της φτάνει τα 15 dbi και είναι ιδανική για wifi ειδικά αν χρησιμοποιηθεί σε Access Points. Το σημαντικότερο πλεονέκτημά της είναι ότι ο οριζόντιος λοβός ακτινοβολίας (+-3db) φτάνει τις 180 μοίρες. Η πόλωσή της είναι οριζόντια σε αντίθεση με όλες τις omni που έχουν κάθετη πόλωση. Αν κάνουμε σχισμές και από την άλλη πλευρά, θα χάσουμε 3 db αλλά θα έχουμε μια omni με οριζόντια πόλωση. Είναι συμπαγής και στιβαρή κατσκευή, κατάλληλη για εξωτερική χρήση και ειδικά σε βουνά όπου παρουσιάζονται έντονα καιρικά φαινόμενα.

Θα χρειαστείτε το αρχείο excel το οποίο υπολογίζει τις διαστάσεις του κυματοδηγού και των σχισμών. Τα αποτελέσματα που βλέπετε είναι για 8 ή 16 σχισμές (15 ή 18 dbi) με H-plane 180 ή 360 μοίρες (σχισμές στη μια ή και στις δύο μεγάλες πλευρές του κυματοδηγού). Αν επιλέξετε τις 360 μοίρες τότε χάνετε 3 db δηλαδή το κέρδος είναι 12 ή 15 dbi για 8 ή 16 σχισμές αντίστοιχα. Εγώ θα παρουσιάσω την πιο απλή εκδοχή με 8 σχισμές στη μία πλευρά. Να λάβετε υπόψη ότι για 16 σχισμές η κεραία έχει διπλάσιο ύψος και το Q είναι μεγαλύτερο (στενότερο εύρος), δηλαδή συντονίζει μόνο σε ένα κανάλι.

Εγώ έφτιαξα στο microsoft visio ένα πατρόν με τις διαστάσεις της κεραίας. Κατάλληλα προγράμματα γι' αυτό είναι επίσης το Autocad, το VectorCad ή το Smart Draw.

Τι υλικά χρειάζομαι;

1. Ένα κομμάτι κούφιο αλουμινίου 100x40 mm, για τον
   κυματοδηγό. Αυτό θα το βρείτε σε κάποια αποθήκη αλουμινίου ή σε
   αλουμινά. Το χρησιμοποιούν για κουπαστές σε κάγκελα.
2. Ένα μικρό κομμάτι φύλλο μπρούντζου ή χαλκού πάχους 0,5 mm, για το κλείσιμο των δύο άκρων του κυματοδηγού.
   
3. 
   Ένα μικρό κομμάτι σύρμα χαλκού 2,5mm² (δυομισάρι), για το probe.
   
4. Ένα θηλυκό κονέκτορ 'N' type τετράγωνο με βίδες.
5. 
   Λαμαρινόβιδες και πριτσίνια.
6. Δύο δαγκάνες στήριξης.
7. Αυτοκόλλητη ταινία αλουμινίου για τους αρμούς.
8. Ταινία συσκευασίας ενισχυμένη με ίνες, ανθεκτική στον ήλιο και στη βροχή. Με αυτή θα κλείσουμε τις σχισμές.

Τυπώνουμε το πατρόν σε φυσικό μέγεθος. Αυτό σημαίνει ότι θα τυπωθεί σε πολλά κομμάτια Α4. Με σελοτέιπ τα ενώνουμε. Με ένα νυστέρι κόβουμε τις σχισμές και μετά προσαρμόζουμε το πατρόν πάνω στον κυματοδηγό (Εικόνα 1 & 2).

Εικόνα 1	Εικόνα 2

Αρχικά κόβουμε τον κυματοδηγό στο μήκος που έβγαλε το φύλο excel, προσαυξημένο κατά 10 - 15 εκατοστά για τη στήριξη. Με ένα μαρκαδόρο σημαδεύουμε τις σχισμές και τις άλλες οπές. Αφού μετρήσουμε και ξαναμετρήσουμε και όλα είναι σωστά αρπάζουμε τη σέγα και κόβουμε τις σχισμές. Αν δεν έχετε σέγα, με το τρυπάνι κάνουμε πολλές τρύπες η μία κοντά στην άλλη, περιμετρικά της σχισμής και μετά με πλάγιασμα του τρυπανιού ενώνουμε τις τρύπες μέχρι να απομακρύνουμε το κομμάτι. Αυτό συνεπάγεται έξτρα λιμάρισμα. Είτε με τον ένα τρόπο είτε με τον άλλο, ακολουθεί λιμάρισμα για να τελειοποιήσουμε τη σχισμή. Προσοχή, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να ξεφύγουμε από τις διαστάσεις που υπολογίσαμε. Μετά με το τρυπάνι ανοίγουμε τις υπόλοιπες τρύπες (Εικόνα 3 & 4).

Εικόνα 3	Εικόνα 4

Μετά θα κόψουμε τις δύο τάπες από φύλλο μπρούτζου (Εικόνα 5). Στη πάνω βάζουμε χερούλι για να τη βιδώσουμε ευκολότερα (Εικόνα 6). Με σιδηροπρίονο ή σέγα κάνουμε δυο χαρακές στις στενές πλευρές του κυματοδηγού όπου θα συρταρώσει η κάτω τάπα (Εικόνα 7). Κόβουμε το probe και το κολλάμε στο θηλυκό 'N' type.

Εικόνα 5	Εικόνα 6	Εικόνα 7

Στη συνέχεια ακολουθεί η συναρμολόγηση των τμημάτων. Βιδώνουμε το feeder με το 'N' type (Εικόνα 8 & 9) και στο κάτω μέρος ανοίγουμε τρύπες για τις δαγκάνες στήριξης (Εικόνα 10). Αν τοποθετηθεί σε ψηλό σημείο και θέλουμε ακτινοβολία ακριβώς από κάτω, τότε πρέπει να μεριμνήσουμε ώστε να έχει μικρή κλίση προς τα κάτω (down tilt). Τότε θα αλλάξουμε τον τρόπο στήριξης με δύο λάμες πάνω και κάτω.

Εικόνα 8	Εικόνα 9	Εικόνα 10

Είναι όλα έτοιμα για να γίνουν οι δοκιμές. Θα μετρήσουμε την ένταση πεδίου που λαμβάνει και στέλνει σε ένα μακρινό Access Point σε σύγκριση με άλλες κεραίες γνωστού κέρδους. Επίσης θα μετρήσουμε τον λοβό οριζόντιας ακτινοβολίας.

Εικόνα 11	Εικόνα 12

Μας μένει να κλείσουμε τις σχισμές και τις τρύπες όπου είναι πιθανόν να μπει υγρασία με ανθεκτική ταινία. Προσοχή δεν είναι όλες κατάλληλες. Μερικές μειώνουν το κέρδος αρκετά.

(c) 2006 Σταύρος Σ. Φώτογλου SV6GMP