Представляем практические испытания и внутреннюю конструкцию недавно купленной панельной микрополосковой антенны 18 dBi с четырьмя активными элементами (квадратная патч-антенна) для частот 2,4 ГГц. Внешний вид её можно увидеть на фотографиях.
Она сочетает в себе преимущества направленных антенн Yagi/Helical (высокий коэффициент усиления и направленность) и панельных антенн (плоская форма, простота сборки и позиционирования). Может использоваться и в помещении, и на улице – передняя крышка антенны изготовлена из полимеров, не ослабляющих радиоволны и устойчивых к погодным условиям (дождь, снег, низкая/высокая температура, УФ излучение).
Антенна имеет низкую чувствительность к сигналам боковых направлений и обеспечивает стабильное соединение на средних расстояниях (до 5 км от базовой станции). Она может быть установлена непосредственно на мачте в горизонтальной или вертикальной поляризации.
Вот графики углов излучения по горизонтали/вертикали и характеристики усиления антенны в зависимости от частоты, предоставленные производителем.
Практические тесты
Антенна не имеет короткого замыкания по постоянному току, что позволило измерить ее параметры антенным анализатором NanoVNA-F V2. Необходимо учитывать неточность калибровки/измерения анализатора, но в целом измеренные параметры антенны совпадают с параметрами, указанными производителем. Далее скриншот анализатора, сделанный во время измерения.
До сих пор использовалась самодельная антенна BiQuad, подключаемая напрямую (без кабеля, одним разъемом) к разъему RP-SMAf Anewish AC600 2,4/5,8 ГГц (150/433 Мбит/с) и двухдиапазонный WiFi/USB-адаптер. Получаем сигнал WiFi (канал 6, 2426-2448 МГц) в комнате от передатчика (роутера) на расстоянии 100 м по прямой, который также находится внутри здания.
Уровень сигнала, измеренный на старой антенне BiQuad, составил 46%, а скорость скачивания/выгрузки данных в тесте интернета – около 3-4 Мб/с (параметры сильно зависят от погоды). После подключения новой антенны (аналогичные атмосферные условия) мощность сигнала возросла до 56%, а скорость загрузки/выгрузки данных до 9-12 Мб/с.
Новая антенна также была подключена напрямую (без кабеля, с помощью 3 переходников TNCm/Nf – Nm/SMAm – SMAf/RP-SMAm) в гнездо RP-SMAf того же адаптера WiFi/USB. Её прикрепили крепежом из комплекта к деревянной основе и разместили в том же месте, что и старую.
Внутренняя конструкция
Антенна небольшая и легкая, ее габаритные размеры: 190 x 190 x 25 мм. Задний металлический рефлектор размерами 185 х 185 х 2 мм приклеен силиконом к передней пластиковой крышке антенны, что защищает ее внутренние элементы от влаги и коррозии.
При разборке использовался острый нож, которым несколько раз разрезался слой силикона, по кромке контакта металлического отражателя и пластиковой крышки. Затем тонким и не очень широким ножом или плоской отверткой подтянули металлический отражатель, отрывая его в последовательных местах от пластиковой крышки. Наконец удалось добраться до внутренней части антенны, конструкция которой показана на фотографиях.
Это типичная четырехъядерная патч-антенна. Металлические прямоугольники размерами 45 х 61 х 1,2 мм – это отдельные антенны, каждая с малым коэффициентом усиления и сопротивлением около 200 Ом. Они соединены параллельно специальными линиями, соответствующими их сопротивлению, чтобы на разъеме TNCf оно было 50 Ом. Коэффициенты усиления элементов, соединенных таким образом, складываются и дают высокий общий Ку антенны.
Прямоугольники и соединяющие их линии вырезаны из одного куска листового металла. Вся эта конструкция является активной частью антенны и подключается к горячему проводу антенного кабеля. Очень важно правильное расстояние между всей поверхностью активной части антенны и ее задним металлическим отражателем, которое в данном случае составляет 10 мм. Это расстояние обеспечивают пенопластовые вставки из специального материала с низким затуханием радиочастот, которые приклеиваются в центре каждого прямоугольника и одновременно к заднему отражателю. Рефлектор подключается к экрану (оплетке) антенного кабеля, и его размеры заметно меньше влияют на параметры антенны.
