Antena de Ranura:Las antenas de ranura cuentan con características de radiación muy similares a las de los dipolos, tales como los patrones de elevación y azimuth, pero su construcción consiste solo de una ranura estrecha en un plano. Así como las antenas microstrip mencionadas abajo, las antenas de ranura proveen poca ganancia, y no cuentan con alta direccionabilidad, como evidencían su patrones de radiación y su similiridad al de los dipolos. Su más atractiva característica es la fáicilidad de construcción e integración en diseños existentes, así como su bajo costo. Estos factores compensan por su desempeño poco eficiente

RANURAS

Una ranura es una apertura en un plano de masa en la que una de las dos dimensiones es pequeña comparada con la longitud de onda.

El campo en la apertura de la figura, de dimensiones axb es

Las corrientes magnéticas equivalentes serán

El vector de radiación magnético se calcula a partir de la transformada de Fourier bidimensional de los campos en la apertura.

El vector se puede interpretar como la transformada de la distribución de tensiones a lo largo de la ranura.

El problema es el dual del dipolo. La forma de la distribución de tensiones es la de una línea en cortocircuito.

El diagrama de radiación será similar al de los dipolos de longitud equivalente. La polarización es lineal, pero dual del caso de corrientes eléctricas.

La Directividad de la ranura es la misma que el dipolo dual. Las impedancias de las ranuras se pueden calcular a partir del Principio de Babinet, que establece la siguiente relación para antenas duales:

Una ranura de longitud L=λ/2 tendrá unos campos radiados:

La resonancia se consigue para una longitud ligeramente inferior a λ/2 y tiene un comportamiento inductivo para ranuras cortas, frente al comportamiento capacitivo de los dipolos cortos.

ntenas guía de ondas ranuradoA diferencia de las antenas de banda ancha como la Biquad , guías de onda ranuradas son antenas resonantes y tienen una frecuencia relativamente estrecho rango de operación. Los diseños que estoy describiendo en esta página tienen un ancho de banda adecuado para cualquier WLAN, pero han sido cuidadosamente diseñados y deben ser igualmente cuidadosamente construida.El mayor atractivo de un diseño de la guía de onda ranurada es su simplicidad. Una vez que han construido la primera es muy simple para construir muchos más.La ganancia varía poco en todo el espectro 802.11b, descendiendo un poco en los extremos.¿Cómo Producido Estos diseños y gráficosEstos diseños de guía de ondas son el resultado de la simulación larga utilizando Zelanda Software fidelidad y electromagnéticos simuladores IE3D. La fidelidad es mucho mejor en el modelado de estructuras de guía de onda de mi

simulador favorito, NEC2, pero es muy caro un paquete, con una curva de aprendizaje a largo ...La simulación puede dar mucha más información sobre el rendimiento de una antena de microondas de lo que recibe de su construcción. Esto se debe a que existen serias limitaciones en la precisión de las mediciones a frecuencias de microondas. Simulación hace más fácil ver las interdependencias sutil que sería muy difícil de medir. En este caso, he utilizado la simulación de decirme cómo las antenas deben comportarse y, a continuación para determinar el rendimiento tanto en mi laboratorio y en "campo de pruebas 'mi antena. Los resultados fueron sorprendentemente precisa - y dar fe de la calidad del software Zelanda fidelidad.

¿Cómo funciona una antena guía de ondasUna guía de onda es una línea de pérdida de transmisión muy baja. Nos permite propagar las señales a una serie de pequeñas antenas (ranuras). La señal se junta en la guía de onda con una sonda coaxial simple, y a medida que viaja a lo largo de la guía que atraviesa las ranuras. Cada una de estas ranuras permite un poco de la energía para irradiar. Las ranuras están en un patrón de disposición lineal, y el total de todas las señales radiadas se suma a una ganancia de potencia muy significativa sobre una pequeña gama de ángulos cerca del horizonte.En otras palabras, la antena de la guía de onda transmite casi toda su energía en el horizonte, generalmente exactamente donde queremos que vaya. Su excepcional directividad en el plano de elevación le da ganancia de potencia muy alta. Además, a diferencia de las antenas colineales verticales, las guía-ondas ranuradas transmiten su energía utilizando polarización HORIZONTAL, el mejor tipo para la transmisión a distancia.A la izquierda podemos ver una representación gráfica de la intensidad del campo E poco después de comenzar la excitación de una guía de onda de 8 ranuras. Las ranuras están a la izquierda de la imagen. La sonda coaxial es en el extremo inferior de la imagen, y el campo se puede ver que se agruparon en máximos cada media longitud de onda en su viaje hasta la guía de onda. El espacio aéreo de la guía de onda ocupa la mitad 1 / 2 de la Bluespace, el resto es aire de enfrente (a la izquierda) y detrás (a la derecha) de la antena.

Si hace clic aquí usted puede abrir una cuenta de Windows Media Format versión de la película. El MPEG-1 es la versión en este enlace . Se puede ver la onda que viaja hasta la guía de onda de la sonda. La intensidad del campo E está dada por el color. Aquí tenemos los colores azul principalmente, alrededor de-40dB en la final (rojo) de intensidad que se logra una vez que la resonancia es totalmente emocionado. Cuando la primera señal llega a la cima y empieza a reflejar hacia abajo la columna de aire que aún está verde, alrededor de-30dB de su intensidad máxima. Reflexiones también se están produciendo desde el enchufe en la parte inferior del espacio aéreo, y la suma de todas ellas, incluida la unidad continua de la sonda coaxial, permite que la intensidad de construir a través de Red (0 dB) los niveles de señal y amarillo. Usted puede ver la señal que irradian las ranuras en la parte izquierda de la imagen. La intensidad de la radiación es menor en la parte superior que en la parte inferior en un diseño de 8 ranuras, es difícil para irradiar a la perfección con un número limitado de plazas.

Antenas unidireccionales guía de ondasVoy a describir dos diseños unidireccionales. El primero tiene 8 ranuras y está a unos 30 centímetros de largo. El segundo tiene 16 ranuras y está a unos 5 pies de largo. Fácil de construir, el de 8 ranuras ha sido siempre como un buen punto de partida para un novato de la antena. Yo construí mi prototipo de 8 ranura usando sólo herramientas de mano.

Simple 8 ranuras unidireccional

De alto rendimiento de 16 ranuras unidireccional

El diseño de 16 ranuras se ha hecho para emitir más de un ángulo de cobertura más amplia por la adición de "alas" a cada lado de la guía, a ras de la parte frontal (plano) de la superficie. Es, por necesidad, el aumento de Q, y la mayor ganancia se obtiene en una banda estrecha. Pueden ser ampliado o la hoja de aluminio, y debe extenderse más allá de 9,6 pulgadas de los lados de la guía. Actúan como un plano de tierra para las ranuras. No cambie esta dimensión, se trata de dos longitudes de onda eléctrica.

Antenas guía de ondas ranurada omnidireccionalLa guía de onda ranurada ha logrado la mayor parte de su éxito cuando se utiliza en un papel omnidireccional. Es la forma más sencilla de obtener una ganancia real 15dBi más de 360 grados de ángulo de cobertura.La polarización horizontal en una red de área extensa a menudo puede duplicar el número de usuarios que pueden conectarse sin interferencias. Cuando se utiliza horizontalmente BiQuads polarizado, o antenas de parche (siempre que hayan sido probados para la polarización cruzada buen desempeño) en el sitio del cliente, estas omnis será de 20 dB más fuerte que la señal de un similar verticales colineales. Por el contrario, polarización vertical antenas receptoras preferirán la polarización vertical colineal en la guía de onda con ranura en una cantidad similar. Transmisión de un canal adyacente de inmediato, (por ejemplo, los canales 5 y 7), normalmente no admisible debido a la interferencia, es ahora posible. Así que una mezcla juiciosa de los clientes polarizada horizontalmente pueden hablar con una estación central horizontal en la misma vía o al lado de otros clientes que están utilizando con polarización vertical.Para que el unidireccionales antena irradia sobre los 360 grados de azimut, una segunda serie de ranuras se cortan en la cara posterior de la guía de onda. Al mirar stright en la cara de la guía de onda se podrá ver a través de dos ranuras.Desafortunadamente, a menos que una gran cantidad de ranuras se utilizan, la antena se parece más a un radiador bidireccional, en lugar de una omnidireccional. Esta antena fue inventada en los años 40, y como nuestras tecnologías de simulación y se han convertido en la medición más exacta, es evidente que los diseños de guía de ondas se ha utilizado en el pasado están lejos de ser óptima. El defecto más común es una "inclinación" en el diagrama de radiación en los extremos de la gama de frecuencias. Esto ocurre cuando la longitud de onda de la señal que viaja por la guía se diferencia de la distancia entre la ranura.

Mis favoritos de los usos actuales 32 plazas para obtener 15dBi de ganancia, radiada en forma uniforme omnidireccional. El gran número de plazas hace que sea más fácil para disipar la energía de la guía de onda. Al igual que con la ranura 16 unidireccional, dos grupos de "alas (uno en cada ranura de la superficie) son necesarios para conseguir la igualdad de la radiación de energía a lo largo de 360 grados. Tenga en cuenta que un alto Q es necesario para obtener todas las franjas horarias sistema de iluminación de manera uniforme.

Tenga en cuenta que la ganancia frente a la curva de frecuencia se alcanzó un máximo de 2440, y se irradia más de los 14 canales.

Altamente direccional Antenas guía de ondas ranuradoA veces es útil tener una antena muy direccional. Por ejemplo, al instalar un enlace punto a punto entre dos edificios no es deseable contar con un amplio ángulo de cobertura. Cualquier interferencia de otros dispositivos 802.11b (o de hornos de microondas) que se encuentran en la zona de radiación afectará a su integridad del enlace.La antena ideal para tal situación es un plato, tales como el plato Primestar . Al usar mi feed Biquad, es posible rechazar la injerencia externa primaria de 5 grados plato cono el 30 dB o más.Pero, si una guía de onda ranura antena de 16 se volvió a una posición horizontal, paralela al suelo, que se irradian a la polarización vertical. Su direccionalidad en este plano es muy buena. Como se puede ver en el diagrama de la izquierda, la mayoría de los lóbulos falsos son más de 20 dB por debajo de la señal principal, y son muy estrechas (haga clic para agrandar la imagen ). Este rendimiento es comparable con mi comercial HP2419G Antena parabólica cuadrícula ...

Por lo tanto, si usted no tiene un plato de mano, considere la posibilidad de utilizar un par de estas guías de onda ranurada, paralelo al suelo. Ellos trabajan bien. Muy bien ...

Detalles de estructura de la ranura de 8 Antena unidireccionalLa extrusión de base para todas mis guías de onda ranurada es de 4 pulgadas por 2 pulgadas de aluminio rectangular de OD con aproximadamente 1.8 pulgadas de paredes gruesas. Dentro de las dimensiones son 3.756x1.756 pulgadas (95.4mm x 44.6mm). Estas dimensiones internas son fundamentales, y deben estar dentro de + - 0.040 pulgadas o + 1 mm, si la frecuencia del centro de la antena es de + - 1 canal. Corté las inserciones final de un / 16 pulgadas y 5 por 1 3 / 4 pulgadas de aluminio de extrusión de barra plana. Hay - esas son las dimensiones último que dará en pulgadas, en milímetros son una forma mucho más precisa para describir las dimensiones de una antena de microondas. antenas de guía de ondas son bastante críticas en sus dimensiones de construcción, y son más fáciles de hacer con una fresadora CNC. He calculado estos diseños a fin de que iba a ser fácil de replicar, y si son más o menos 1 mm, el diseño funciona bien - pero hay que tener cuidado. usé una plantilla , una mano operada DeWalt pesados de espera herramienta de corte , un 1 / 4 pulgadas de fresa , y un montón de agua para la "máquina" mi franjas horarias, y funcionó bien (aunque fuera un poco aburrido)."Por favor, esta máquina de ranura para 59.417mm de longitud"En los días previos a potencia de cálculo es libre, los ingenieros pasó toda su carrera se derivan fórmulas para tratar de describir el funcionamiento y el diseño de guías de onda ranurada. Usted puede encontrar los diseños especificados en 1 o 2 decimales de un milímetro, pero tengo todo lo que fuera redondeada al milímetro. Desde que fue relativamente fácil para mí "construir" la estructura después de estructura en el simulador electromagnético, una comprensión de los inter-dependencia de cada parámetro llegó con bastante rapidez. Esa comprensión se lleva la 'magia negro "que solían ser asociados con el diseño de estos sistemas de antenas.Realmente la gente - más o menos 1 mm no matará a su antena!Acoplamiento de la señal en la guía de ondasComo dije anteriormente, estamos propagando la señal WiFi por un guía de onda y luego lo utilizan para excitar a una serie de radiadores elementales, o ranuras. La primera tarea es conseguir que la señal en la guía de onda con una sonda de alimentación. Obtener una adecuada conector N, por ejemplo, el de Amphenol en la Figura 2 de esta página del catálogo . Tome un pedazo de cobre 20mmx40mm o de compensación de latón, corte la parte roja y la forma que en la forma de un cono. Soldadura al conductor central de su conector tipo N (ver foto). Su longitud debe ser de 20 mm, su mayor diámetro cerca de 15 mm. Cuando se suelda al conector N debe sobresalir exactamente en el centro de la guía de onda y no más allá .Ambos extremos de la necesidad de guía de onda para ser terminado por RF, y la forma más sencilla que encontré para hacer esto era para cortar piezas

de 3,75 pulgadas (maldito - existen esos centímetros de más - Voy a ser excomulgado de la comunidad de microondas a este ritmo ... ) de 5 / 16 por 1,75 acción de la barra de aluminio. Yo no recomiendo que hagas al final tapones descuidadamente, pero un buen contacto eléctrico no es necesario.Recuerde que no debe haber ningún tornillo que resalta en la guía de onda de más de 1 / 8 de pulgada, especialmente los tornillos que sujetan el conector N . Que afectará el rendimiento.Para la antena omnidireccional de 8 +8 ranuras:El primer espacio se centra 1,0 longitud de onda de la base, en un máximo del campo H en la guía de onda. Esta longitud es 161mm de la base del espacio aéreo. Es el componente H del campo que induce la energía en las ranuras, y las hace irradiar. Cada ranura es 59mm de largo, y se extiende hacia el exterior de la línea central de una anchura de 17 mm. La guía de ondas excita cada lado de la ranura dependiendo de su posición a través de la amplia superficie de la guía. Si a horcajadas sobre el centro exacto, cada borde de la ranura estaría entusiasmado en contra-fase, y no habría ninguna radiación.Por lo tanto, compensar los bordes de las ranuras, mayor la distancia mayor es la energía que se disipa en cada ranura. La longitud eléctrica de cada ranura debe ser 59mm. No permita que corte también mucho en los extremos (2 mm como máximo radio). Recomiendo acabado el corte con un 1 / 8 pulgadas router poco (o un archivo). O puede utilizar el modificador / 8 bits 1 en una máquina CNC para cortar el contorno rectangular entero. Recuerde que aunque estas ranuras están dispuestas verticalmente irradian polarización horizontal.A los 8 +8 ranuras omnidireccional, del 2 al 8 se centran en las distancias de 241, 322, 403, 483, 564, 644 y 724mm de la base del espacio aéreo, staggerred a través de la línea central. No importa la dirección que el primero se corta, pero deben alternativa. La placa final debe crear un espacio aéreo de 765 mm. Mirando de frente en la parte delantera de la guía se puede ver a través de la parte delantera y las ranuras de la espalda.Por la ranura unidireccional 8:La longitud total de aire dentro de la ranura 8 unidireccional, de extremo a extremo, es 760 mm. Monte el conector N en el centro del lado más ancho, 25 mm de la base del espacio aéreo en la guía de onda. La longitud de onda de la radiación que pasa por la guía de onda es de 160 mm en este diseño. El primer espacio se centra 1,0 longitud de onda de la base, en un máximo del campo H en la guía de onda. Esta longitud es de 160 mm de la base del espacio aéreo. Cada ranura es de 58 mm de largo, y se extiende hacia el exterior de la línea central de una anchura de 20 mm. La guía de ondas excita cada lado de la ranura dependiendo de su posición a

través de la amplia superficie de la guía. Si a horcajadas sobre el centro exacto, cada borde de la ranura estaría entusiasmado en contra-fase, y no habría ninguna radiación. Por lo tanto, compensar los bordes de las ranuras, mayor la distancia mayor es la energía que se disipa en cada ranura. La longitud eléctrica de cada ranura debe ser 59mm. No permita que corte mucho también en los extremos.Recuerde que aunque estas ranuras están dispuestas verticalmente irradian polarización horizontal.Las ranuras del 2 al 8 se centran en las distancias de 240, 320, 400, 480, 560, 640 y 720m de la base del espacio aéreo, staggerred a través de la línea central. No importa la dirección que el primero se corta, pero deben alternativa. La placa final debe ser crear un espacio aéreo de 760 mm