Bi-loop antenne voor Wifi ISM band (2,4GHz)

Op deze pagina is een bouwbeschrijving te vinden van een bi-loop antenne voor toepassing in Wifi netwerken van de IEEE 802.11b/g standaard. De antenne is een richtantenne met een openingshoek van circa 60 graden horizontaal en verticaal. De antenne is vergelijkbaar met de populaire Biquad antenne.

 

Eigenschappen

Deze antenne heeft de volgende eigenschappen.

Werkfrequentie 2,4 tot 2,5GHz

Staande golf verhouding < 1:1,5

Verticale openingshoek (-3dB) 60

Horizontale openingshoek (-3dB) 60

 

Principe

De antenne bestaat uit een tweetal hele golf loops, parallel geschakeld voor een reflector. De antenne is voorzien van een N-connector chassisdeel voor aansluiting van de coax kabel.  De antenne is symmetrisch, maar wordt gevoed vanuit een asymmetrische coax. Door het ontbreken van een BALUN wordt de afstraling van de antenne iets schuin en wordt de coax kabel gevoeliger voor stoorsignalen in de omgeving. Dit verlies aan richtingsgevoeligheid en immuniteit voor storing is echter acceptabel voor alledaags gebruik.

 

De eerste tekening geeft een overzicht van de antenne. De antenne is getekend in de juiste positie voor 'horizontale polarisatie'.

 

In het zijaanzicht is goed te zien dat de straler gedragen wordt door de rigid coax die aan de N-connector gemonteerd zit. Deze N-connector is met rigid coax en al te koop op diverse radiomarkten.

 

Indien de N-connector met rigid coax niet verkrijgbaar is, kan de N-connector weggelaten worden, zoals op mijn Biquad bouw pagina. Een derde optie, is het gebruik van een gewone N-connector met vierkante flens. De straler wordt nu met 2 stukjes installatiedraad verbonden met de plug. Bij het gebruik van 1,2mm dikke draad, moeten de draden op een afstand van circa 0,5mm van elkaar staan, om een impedantie van 50 Ohm te krijgen.

 

De straler maak ik eveneens van 2,5mm2 installatiedraad. Verwijder de vinyl isolatie en maak twee stukjes van exact 116mm lang. Buig de twee draden mooi rond. De exacte maat van de loop is niet belangrijk; het gaat om de lengte van de draad die in de loop verwerkt is!

 

 

De reflector bestaat uit een stuk dubbelzijdig printplaat van ten minste 110x123mm. Ik heb hiervoor gekozen omdat dit materiaal makkelijk te solderen is. Elk ander vlak metaal voldoet echter.

De N-connector wordt door een gat in de reflector gemonteerd. De straler wordt direct aan de rigid coax vast gesoldeerd op een afstand van 15 tot 16mm tot de reflector. De rigid coax dient hierbij als steun voor de straler. Ter bescherming tegen de elementen worden de reflector, coax en straler na assemblage voorzien van een laag spuitlak. Over de straler lijm ik vaak een plastic deksel van 'Ferrero Rocher' chocolade met zuurvrije siliconenkit op de reflector. Dit deksel beschermt de straler tegen ongewenst verbuigen en schade door vocht (indien de antenne buiten opgehangen wordt).

 

Veel plezier met uw nieuwe aanwinst!

 

2x2 Array van Biloop antennes - 14dBi paneel antenne

 

Antennes zijn te gebruiken in een samenstelling. Zo een samenstelling noemt men een 'array'. 4 Antennes in een 2x2 configuratie geven een extra antenne winst van 6dB. 4 Antennes kun je niet zomaar parallel schakelen. De resulterende impedantie zou neerkomen op 50 / 4 = 12,5Ω (SWR = 1:4). Een aanpassingsnetwerk maakt het mogelijk.

 

Het aanpassingsnetwerk is gemaakt van RG-316 Teflon coax. Z = 50Ω, v = 0,697. Twee antennes worden parallel geschakeld met twee stukje coax van identieke lengte (96mm). Op deze twee knooppunten heb je een impedantie van 50Ω / 2 = 25Ω. Een 3/4 golf lang (63,8mm) stuk 50Ω coax tussen dit knooppunt en de N-connector transformeert dit naar (50Ω)2 / 25Ω = 100 Ω. Doordat op de N-connector 2 van deze netwerkjes parallel staan, is de impedantie daar weer 100Ω / 2 = 50Ω. (SWR = 1:1). Bij de afmetingen van de coax kabel heb ik het steeds over de lengte van de MANTEL van de kabel. De kern steekt daar steeds maximaal 1,5mm tot 2mm uit.

 

Klik op de plaatjes voor een grotere foto.

 

Deze foto toont het aanpassingsnetwerk. De 4 Biloop antennes worden aangesloten op de 4 open uiteinden.

 

 

De reflector bestaat uit 230x260mm dubbelzijdig printplaat. Vier 2mm gaten zijn horizontaal 128mm en verticaal 112mm uit elkaar geplaatst. Het aanpassingsnetwerk wordt in deze vier gaten vast gesoldeerd, zodanig dat elke coax kabel 15mm boven de printplaat uit steekt.

 

 

Acht ringen van elk 116mm 2,5mm2 koperdraad vormen straks de 4 Biloop antennes.

 

 

Hier zijn de 8 ringen reeds gesoldeerd tot Biloop stralers.

 

 

De stralers worden op hun beurt weer op de coax kabel gesoldeerd op 15-16mm afstand van de reflector. Het resultaat: Een antenne met een versterking van naar schatting 14dBi, met een staande golf verhouding (SWR) van 1:1,0.

De N-connector wordt met vier 5mm afstandbussen en M3 boutjes/ moertjes vastgezet in het midden van de reflector. Deze N-connector dient tevens als bevestigingspunt van de antenne.

 

De antenne is gemeten op WOAF 2005 en gaf een versterking van 13dBi!

Links

http://www.qsl.net/pa0hoo/helix_wifi/linkbudgetcalc/wlan_budgetcalcnl.html WLAN Link planner

http://www.wirelessnederland.nl Wireless Nederland Oneindige bron van kennis op het gebied van Wifi

 

Disclaimer

I will not be responsible for damage to equipment, your ego, personal injury or worse that may result from the use of this material and material found on any links on my pages. You are responsible to make sure that your use any of my designs is legal in your country.

PE2ER Homebrew projects page
Copyright: Erwin Gijzen

Version: Apr-2007