Il s'agit d'un vibrateur asymétrique, qui est une tige métallique rigide. L'antenne fouet est utilisée dans le domaine de la radiodiffusion et des communications radio.

Les antennes fouet fonctionnant dans les bandes d'ondes courtes sont utilisées dans des kits portables et portables avec un tuner automatique ou manuel. Les antennes peuvent être de différentes longueurs (1 à 3 m) et avoir un nombre différent de sections (2 à 6). Les antennes fouet hautes performances sont utilisées dans les zones boisées et accidentées où les antennes conventionnelles ne peuvent pas faire le travail efficacement.

Pour augmenter la gamme de fréquences, une bobine d'extension est fixée à l'antenne fouet.
Les premières antennes fouet à ondes courtes étaient constituées de grands isolateurs à support en porcelaine. Lors du réglage de l'antenne, les vibrateurs ont été allongés ou raccourcis. Les antennes modernes sont faciles à régler et, sans isolants encombrants, permettent d'obtenir l'adaptation souhaitée de l'antenne avec la sortie de l'émetteur et l'alimentation.

Une antenne fouet dotée d'un dispositif d'adaptation gamma ressemble à un vibrateur inséré dans un couplage.
Le couplage, à son tour, est soudé au bord de la plaquette métallique. Dans certaines antennes fouet, les fonctions de vibrateur sont assurées par des conduites d'eau galvanisées, qui sont soudées à deux raccords à filetage interne. Quatre oreilles avec faisceaux de contrepoids sont fixées à un autre accouplement. Aux extrémités des contrepoids se trouvent des isolateurs d'écrous. Les poutres, en plus de servir de contrepoids, effectuent également le travail de haubanage des mâts du premier étage. Un vibrateur est situé d'un côté de la plate-forme et, de l'autre côté, un isolateur de support avec un tube gamma matcher est fixé. Un cavalier métallique qui monte et descend recouvre à la fois le tube du gamma matcher et le tube du vibrateur. Un boîtier métallique est fixé sur la face supérieure de la plateforme entre le gamma matcher et le vibrateur. Le coffret contient un connecteur haute fréquence et un condensateur variable. Un condensateur constant est installé en parallèle au condensateur. Les plaques du rotor et du stator du condensateur sont isolées du boîtier métallique. Quatre trous sont pratiqués dans le tube vibrateur pour un fil de cuivre dont les extrémités sont repliées sur le bord du tube. Les isolateurs d'antenne, ainsi que les isolateurs pour antennes intérieures, sont fixés à des morceaux de fil de cuivre.

Ainsi, la structure résultante forme le deuxième niveau de haubans pour l’antenne fouet. Le trou du vibrateur, situé en haut, est fermé par un bouchon en bois, qui ne permet pas à l'humidité de pénétrer dans le vibrateur. Le trou supérieur du tube gamma matcher est également fermé par un bouchon en bois similaire.

Un câble coaxial avec une certaine impédance caractéristique est connecté au connecteur haute fréquence situé sur le boîtier métallique. Les contacts du connecteur, pré-isolés, sont connectés aux plaques du stator du condensateur. Un morceau isolé de conducteur flexible est connecté aux plaques du rotor du condensateur et fixé à la base du tube gamma matcher.

L'antenne fouet est réglée avec un dispositif spécial qui détermine l'indicateur d'intensité de champ. Le moyen le plus simple de le configurer est d'insérer un ampèremètre thermique dans le fil. La plus grande déviation de l'aiguille de l'ampèremètre se produit en raison du mouvement du cavalier de haut en bas. La rupture de fil est située entre les plaques du rotor du condensateur et la base du tube gamma matcher.

Un chargeur est connecté à l’antenne fouet via un connecteur haute fréquence. La tension haute fréquence est fournie à l'antenne via un câble coaxial. Lors du réglage d’une antenne fouet, l’émetteur doit être orienté vers un rayonnement maximal dans la bande mi-amateur. Lorsque l'antenne est enfin réglée, le plus grand rayonnement en émanera, le cavalier est fermement fixé au tube vibrateur et au tube gamma matcher. Le lieu de fixation est recouvert de pâte à modeler pour une plus grande fiabilité.

Il n'est pas toujours possible d'installer une antenne verticale distincte pour chaque bande. Dans ce cas, vous pouvez utiliser une seule broche pour opérer dans plusieurs plages. Puisqu'en sélectionnant la longueur physique de la broche, il est impossible d'ajuster son impédance d'entrée à l'impédance caractéristique du câble coaxial lors du fonctionnement sur plusieurs bandes amateurs, une ligne ouverte à deux fils est utilisée pour alimenter de telles antennes, ce qui permet un fonctionnement avec une haute fréquence. SWR.

Le schéma d'une telle antenne est représenté sur la figure 1. L'antenne est constituée d'une tige de longueur LA et d'au moins quatre contrepoids de longueur LP. Pour le fonctionnement efficace d'une antenne verticale dont la broche n'est pas accordée en résonance avec le signal qu'elle émet, il est nécessaire que la longueur électrique de la broche soit d'au moins 1/8 de la longueur d'onde.

Par conséquent, pour que l'antenne fonctionne dans les bandes amateurs de 6 à 80 mètres, il suffit que la longueur de sa partie verticale soit de 5 mètres. Comme indiqué dans de nombreuses sources radioamateurs, pour le fonctionnement d'une telle antenne multibande verticale, il n'est pas nécessaire d'utiliser des contrepoids résonants, ce qui, bien sûr, améliore les performances de l'antenne, mais en même temps complique considérablement sa conception.

Quatre contrepoids d'une longueur égale à la hauteur de la goupille suffisent. L'antenne est alimentée via une ligne ouverte avec une impédance caractéristique de 300 à 600 Ohms de toute longueur raisonnable via n'importe quel dispositif d'adaptation connu.

Il n'y a toujours pas de consensus parmi les radioamateurs sur la longueur de broche à utiliser pour créer une telle antenne. Il existe deux opinions sur la longueur de la goupille. La première est que la broche doit avoir des résonances sur les bandes amateurs supérieures sur lesquelles l'antenne est utilisée, et la seconde est que la broche n'a pas nécessairement des résonances sur les plages de fonctionnement de l'antenne.

Étant donné que l'antenne fouet est alimentée par une ligne ouverte et que le système d'alimentation de l'antenne nécessite une adaptation à l'impédance de sortie à faible impédance de l'émetteur-récepteur via un dispositif d'adaptation, alors théoriquement, cela ne fait aucune différence si une antenne fouet résonnante est utilisée ou si le la résonance des tiges se situe en dehors de la bande amateur et, par conséquent, une compensation des réactances de l'antenne au moyen d'un dispositif d'adaptation sera nécessaire.

En pratique, il peut même s'avérer qu'une antenne non résonante alimentée via une ligne bifilaire fonctionnera plus efficacement grâce à la moyenne de ses paramètres lorsqu'elle fonctionne sur plusieurs bandes. Une antenne de longueur résonante aura nécessairement une impédance d'entrée de plusieurs kOhms sur une bande amateur, c'est-à-dire il y aura un nœud de tension à son entrée, ce qui peut compliquer l'adaptation de la broche avec la ligne de transmission puis avec le dispositif d'adaptation sur la plage de résonance. Étant donné que le nombre de partisans des antennes fouet multibandes résonantes et non résonantes est presque le même, nous analyserons les deux options.

La conception classique non résonante d'une tige verticale multibande doit être reconnue comme l'antenne WB6AAM. Cette antenne et ses contrepoids ont une longueur de 6,1 mètres. Le tableau 1 présente les valeurs de gain de cette antenne par rapport à un vibrateur monopôle quart d'onde fonctionnant sur la plage comparée.

Tableau 1
Comme le montre ce tableau, les paramètres de cette antenne sont très bons sur la portée de 6 à 20 mètres, satisfaisants lors d'un fonctionnement sur la portée de 30 à 50 mètres, et l'antenne peut être utilisée pour un fonctionnement auxiliaire sur la portée de 80 mètres. Une description d'une antenne non résonante avec une longueur de partie verticale et des contrepoids de 6,7 mètres est donnée. Évidemment, les paramètres diffèrent légèrement de l'antenne WB6AAM, et il n'y a pratiquement aucune différence quant à la longueur de l'antenne choisie - 6,1 ou 6,7 mètres, tout dépend uniquement de la facilité d'utilisation de certains matériaux pour fabriquer l'antenne.

Une antenne fonctionnant en mode résonnant sur les bandes 10 et 20 mètres avec une hauteur de section verticale et une longueur de contrepoids de 508 cm. Cette antenne fonctionne moins efficacement que l'antenne WB6AAM du fait que sa hauteur est légèrement inférieure. Antenne d'une longueur verticale de 10 mètres et trois contrepoids.

En raison de la longueur relativement longue de la partie verticale, cette antenne peut fonctionner non seulement sur des portées de 10 à 80 mètres, comme indiqué dans sa description, mais également sur une portée de 160 mètres. Son gain sera environ une fois et demie supérieur à celui de l'antenne verticale WB6AAM (voir tableau 1), et bien entendu, s'il y a suffisamment d'espace pour l'antenne et le matériel, il est préférable d'utiliser une antenne avec une partie verticale longueur de 10 mètres.

La ligne de transmission à deux fils pour alimenter les antennes de ce type peut être faite maison ; vous pouvez utiliser un câble plat standard, par exemple du type CATV. Lorsque la puissance fournie à l'antenne ne dépasse pas 100 W, le fil téléphonique TRP, mieux connu des radioamateurs sous le nom de nouilles, peut être utilisé comme ligne de transmission. Malheureusement, lorsqu'il fonctionne dans des conditions atmosphériques, le TRP tombe généralement en panne après quelques années en raison de la destruction de l'isolation.

C'est précisément en raison du manque de lignes de transmission ouvertes que les radioamateurs tentent d'alimenter une telle antenne via un câble coaxial à l'aide de divers dispositifs d'adaptation situés directement sur la broche de l'antenne. L'accord de ce type le plus réussi a été proposé par l'UA1DZ.

Actuellement, l'antenne dite fouet, qui produit un rayonnement uniforme dans le plan horizontal, s'est répandue parmi les radioamateurs.

Antenne fouet

Il est facile à fabriquer et s'adapte bien à un câble d'impédance caractéristique de 72 ohms (Fig. 1). Pour réaliser une antenne (à 38-40 MHz), il faut un tube en aluminium (verre) de 1,86 m de long et d'un diamètre de 25 à 40 mm et ; broche (pleine ou creuse) de même longueur.

Un tube en aluminium d'un diamètre de 12 mm peut être utilisé comme épingle. Le verre est fabriqué à partir d'un morceau de tuyau en duralumin d'un diamètre de 30 mm.

Riz. 1. Conception d'antenne fouet. 1 - épingle ; 2 — isolant (plexiglas); 3 - jonction de la tresse du câble avec le verre ; 4 - verre; 5 - câble (ondes R 70 - 75 ohms) ; 6 - fiche.

La goupille doit être fixée dans un bouchon en verre organique, dans lequel un trou est pré-percé le long du diamètre de la goupille. L'âme centrale du câble est solidement soudée au pin, et la gaine du câble est solidement reliée au verre dans sa partie supérieure.

Une fois toutes les connexions nécessaires effectuées, un bouchon est placé sur la broche, qui est ensuite enfoncée dans le tuyau avec une grande friction.

Afin de protéger contre la pénétration de l'eau, la zone autour de la broche doit être remplie de résine (provenant d'éléments galvaniques). Dans ce cas, il faut veiller à ce que la « ceinture » de résine ne soit pas trop large, sinon cela détériorerait fortement les qualités isolantes du liège.

En aucun cas, vous ne devez remplir toute la surface de la fiche avec de la résine, car la résine est un mauvais isolant pour les courants haute fréquence. Si la goupille est constituée de tuyaux, le trou supérieur doit être hermétiquement fermé avec un bouchon, de préférence en caoutchouc.

Antenne quart d'onde

Si aucun tuyau n'est nécessaire pour fabriquer le verre, vous pouvez utiliser une antenne quart d'onde (broche) avec des éléments inclinés. La conception d’une telle antenne ressort clairement de la figure. 2.

Les éléments inclinés sont constitués de fil de cuivre le plus épais possible (2,5-3 mm) et sont en quelque sorte le prolongement des haubans de l'étage supérieur, mais en sont isolés par deux isolateurs à écrous. Un câble coaxial avec une impédance caractéristique de 70 à 75 ohms doit être utilisé comme alimentation.

Riz. 2. Antenne fouet avec éléments inclinés. 1 - isolant; 2 — tuyau de mât ; 3 - éléments inclinés ; 4 - isolants.

L'adaptation de l'antenne au chargeur est obtenue en modifiant la longueur de la tige et des éléments inclinés dans la plage de 94 à 100 % du quart de longueur d'onde.

Il convient toutefois de noter que la modification de l'impédance d'entrée de l'antenne provoquée par la modification de la longueur des éléments est insignifiante. Par conséquent, la longueur des éléments peut être immédiatement prise égale à 0,97 1/4 lambda.

L'âme centrale du câble est reliée à la broche, et la gaine est reliée aux éléments du niveau. Le tube du mât ne doit pas être connecté électriquement à l'antenne.

Antenne avec une boucle et une croix mise à la terre

De toutes les antennes fouet, la meilleure est l’antenne avec une boucle et une croix mise à la terre. Une antenne avec une croix mise à la terre rayonne légèrement par rapport à l'horizon, ce qui donne un gain de portée significatif lorsqu'elle fonctionne avec une onde de sol.

Pour cette raison, il est peu utile pour les communications sur de très longues distances, lorsque se produit la réflexion de la couche ionisée.

En figue. La figure 3 montre un schéma de l'antenne avec les dimensions de tous ses éléments pour une fréquence de 39-144 MHz. La broche 1 et la croix 2 sont reliées entre elles par l'intermédiaire du câble 3 dont le conducteur central à son autre extrémité est relié à la tresse du câble (point a). Ainsi, la broche 1 est également mise à la terre via la boucle.

Riz. 3. Antenne fouet avec une boucle et une croix mise à la terre. 1 - épingle ; 2 — éléments horizontaux : 3 — train ; 4 - alimentation en câble avec une impédance caractéristique de 70 - 75 Ohms ; 5— tuyau de mât. Pour la gamme 38 - 40 MHz : D - 20 mm, h -1695 mm, l1 - 1830 mm, l2 - 550 mm pour la gamme 144 - 146 MHz, D - 15 mm, h - 440 mm, I1 = 484 mm, l2 = 142 mm.

Le chargeur est relié par l'âme centrale à la broche et en même temps au conducteur central de la boucle. Les coques du chargeur et de la boucle sont reliées entre elles au point b.

L'antenne est montée sur une conduite d'eau ou de gaz bien mise à la terre. Les éléments d'antenne sont constitués de tiges ou de tubes métalliques de même diamètre (par exemple 12 ou 15 mm).

Antenne fouet verticale

Un autre type d'antenne fouet verticale est représenté sur la Fig. 4. L'antenne se compose d'une broche 1 et d'un manchon 3, placés au sommet du tube de mât 4.

Il est conseillé de réaliser la goupille en cuivre ou en aluminium et le brassard en tube d'acier ordinaire ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre du mât.

En l'absence de tuyau adapté, la manchette peut être réalisée à partir d'un système de fils relativement fins situés à la surface du cylindre autour du mât. Les extrémités des fils sont soudées aux anneaux.

Riz. 4. Antenne brassard. 1 - isolant; 2 - brassard; 3 - isolant; 4 — tuyau de mât.

Une telle antenne offre un gain de 2 fois (dans le plan vertical).

L'antenne s'adapte bien à un câble coaxial avec une impédance caractéristique de 72-75 ohms, tandis que la longueur du brassard doit être de 0,99 1/4 lambda et la broche de 0,94 1/4 lambda.

Pour un câble de 52 ohms, la longueur du brassard est considérée comme étant de 0,98 1/4 lambda, la longueur de la broche est de 0,95 1/4 lambda. La coordination est obtenue par de légers changements dans la longueur de la broche, et principalement par le brassard. Les dimensions du brassard sont très critiques.

Tout routeur sans fil, point d'accès ou simplement un adaptateur sans fil est livré avec une antenne. De plus, il peut être amovible ou fixe. Parallèlement, le réseau de vente au détail propose un assez grand nombre d'antennes alternatives pour les appareils Wi-Fi. Une question naturelle se pose : pourquoi avons-nous besoin d'autres antennes (et, en règle générale, pas bon marché), si un appareil Wi-Fi est déjà équipé d'une antenne ? La réponse semble évidente : plus l’antenne est longue, mieux c’est. Il suffit de rappeler les voitures réglées aux vitres teintées, qui sont équipées non pas d'une, mais de plusieurs longues antennes canne à pêche. Cependant... ne tirez pas de conclusions hâtives. Regardez de plus près qui conduit ces six véhicules aux vitres teintées, et vous commencerez inévitablement à douter que la taille signifie quelque chose. Comme le disait le baron Munchausen, « une expression faciale sérieuse n’est pas un signe d’intelligence. Souriez, messieurs, souriez.

Le paradoxe est que toutes les antennes, même si leur coût dépasse 100 $, ne diffèrent pas d'une manière ou d'une autre de celles fournies dans le kit.

Dans cet article, nous essaierons de comprendre pourquoi les antennes sont nécessaires, quelles antennes Wi-Fi existent et ce que signifient leurs caractéristiques techniques, et nous passerons également en revue les antennes Wi-Fi qui peuvent être achetées dans les magasins russes.

Pourquoi les antennes sont-elles nécessaires ?

Pour répondre à cette simple question, vous n’avez pas besoin d’être un expert dans le domaine de l’ingénierie radio. Tout le monde sait que sans antenne, ni la radio ni la télévision ne peuvent fonctionner. De la même manière, un point d’accès sans fil, qui fait ici à la fois office de récepteur et d’émetteur, ne fonctionnera pas sans antenne. Une antenne est à la fois un émetteur d'ondes radio et un récepteur. La configuration de l'antenne détermine la zone de couverture d'un point d'accès sans fil, c'est-à-dire la zone dans laquelle le point d'accès émet un signal que les autres clients du réseau sans fil peuvent recevoir. Nous soulignons : la zone de couverture d'un point d'accès sans fil est déterminée précisément par la conception, et non par la taille de l'antenne, par conséquent, le principe « plus c'est long, mieux c'est » n'est pas applicable dans ce cas.

Le principal problème de la plupart des antennes standard, c'est-à-dire celles fournies avec les points d'accès sans fil, est qu'elles n'ont pas une zone de couverture suffisamment grande. Par exemple, si dans une pièce (bureau) un point d'accès est capable d'assurer un fonctionnement fiable des clients sans fil, vous ne pouvez pas compter sur une communication stable avec un client situé derrière le mur. Et tous les points d’accès ne peuvent pas « percer » deux murs.

Il semblerait que le problème puisse être facilement résolu - il suffit d'acheter un point d'accès avec une puissance d'émission plus élevée. Cependant, tout n’est pas si simple. Le fait est que la puissance de transmission des appareils Wi-Fi est strictement réglementée. En particulier, dans la gamme de fréquences de 2400 à 2483,5 MHz (gamme de fréquences des appareils Wi-Fi), pour créer des réseaux radio sans licence, il est permis d'utiliser des émetteurs avec une puissance de rayonnement équivalente à la puissance isotrope rayonnée (PIRE). (nous expliquerons plus loin le sens de ce terme ), - pas plus de 100 mW. Si cet indicateur est dépassé, il est nécessaire d'obtenir une autorisation du ministère des Communications pour créer et exploiter un réseau départemental de transmission de données radio. Ainsi, les points d'accès et les adaptateurs sans fil d'une puissance de transmission supérieure à 100 mW, ce qui équivaut à 20 dBm (nous parlerons également de la manière dont ces unités sont connectées entre elles un peu plus tard), ne sont tout simplement pas en vente.

Ainsi, tous les points d'accès et adaptateurs sans fil ont la même puissance d'émission et, par conséquent, le seul moyen d'augmenter la zone de couverture d'un réseau sans fil est d'utiliser des antennes spéciales au lieu des antennes standard traditionnelles.

L'augmentation de la zone de couverture d'un réseau sans fil n'est que l'une des fonctions des antennes pour appareils Wi-Fi. Une autre propriété non moins importante est qu'ils vous permettent de modifier la forme de la zone de couverture, augmentant ainsi la sécurité de votre réseau sans fil. Les antennes standards émettent un signal uniformément dans toutes les directions (dans le plan horizontal), et si un point d'accès doté d'une telle antenne est placé contre un mur dans une pièce, le signal se propagera non seulement dans tout votre appartement, mais également au-delà du mur pour ton voisin. Bien entendu, cela lui permettra non seulement de détecter rapidement votre réseau sans fil, mais également de tenter de l'attaquer. De plus, si chez vous il est peu probable que votre voisin dispose de son propre réseau sans fil ou au moins d'un ordinateur portable avec un adaptateur sans fil, alors dans un immeuble de bureaux où plusieurs bureaux de différentes entreprises sont situés au même étage, cette situation est bien réelle. Par conséquent, par voisins, nous entendons les voisins non seulement dans l'appartement, mais également au bureau.

Afin de ne pas les inciter à la tentation et de protéger votre réseau sans fil des intrusions extérieures, vous pouvez utiliser des antennes directionnelles spéciales qui émettent un signal principalement dans une direction. Cela permettra à la fois d'augmenter la plage de propagation du signal dans cette direction et d'affaiblir ou de bloquer la propagation du signal dans d'autres directions. Dans ce cas, la différence entre une antenne ordinaire, qui rayonne uniformément dans toutes les directions, et une antenne directionnelle est à peu près la même qu'entre une ampoule et une lampe de poche. Imaginez une ampoule éclairant une pièce. La lumière qui en sort se propage à peu près uniformément dans toutes les directions, rendant la pièce lumineuse. Cependant, vous pouvez mettre la même ampoule dans une lanterne ou simplement installer un réflecteur miroir derrière celle-ci. Dans ce cas, nous obtenons une propagation directionnelle de la lumière. Un tel faisceau n'éclairera pas toute la pièce, mais il est capable de transmettre la lumière sur une distance beaucoup plus grande. C’est le même principe sur lequel fonctionnent les antennes externes.

Caractéristiques de l'antenne

L’une des caractéristiques les plus importantes des antennes est le gain. Souvent, le nom de ce paramètre conduit à l'hypothèse erronée que les antennes sont capables d'amplifier le signal. En fait, ce n'est pas le cas - si la puissance de l'émetteur, par exemple, est de 50 mW, quelle que soit l'antenne que nous installons, la puissance du signal transmis sera la même. Le fait est que toutes les antennes de ce type sont des dispositifs passifs et qu'elles n'ont tout simplement nulle part où puiser l'énergie pour amplifier le signal transmis. Mais que signifie alors le gain ? Afin de répondre à cette question, nous nous familiarisons d’abord avec des concepts aussi importants que le radiateur isotrope idéal et le diagramme de rayonnement de l’antenne.

Émetteur isotrope

Les antennes rayonnent de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques dans toutes les directions. Cependant, l'efficacité de la transmission du signal dans différentes directions peut ne pas être la même et est caractérisée par le diagramme de rayonnement.

Pour évaluer l'efficacité de la transmission du signal dans diverses directions, le concept d'émetteur isotrope, ou antenne isotrope, a été introduit.

Un émetteur isotrope est une source ponctuelle idéale d’ondes électromagnétiques, émettant uniformément dans toutes les directions. Si vous imaginez mentalement une sphère dont le centre coïncide avec un émetteur isotrope, alors la densité d'énergie émise par une source isotrope sera la même en tout point d'une telle sphère. Par conséquent, ils disent qu’un émetteur isotrope forme un champ sphérique dont la densité d’énergie est uniforme. Les émetteurs isotropes n'existent pas dans la nature. Chaque antenne émettrice, même la plus simple, rayonne de l'énergie de manière inégale - dans certaines directions, son rayonnement est maximum. Un émetteur isotrope est considéré uniquement comme un émetteur de référence avec lequel il convient de comparer toutes les autres antennes.

Diagramme de rayonnement de l'antenne

Les propriétés directionnelles des antennes sont généralement déterminées par la dépendance de l'intensité du champ émis par l'antenne sur la direction. La représentation graphique de cette relation est appelée diagramme de rayonnement de l'antenne. Un diagramme de rayonnement tridimensionnel est représenté comme une surface décrite par un rayon vecteur émanant de l'origine, dont la longueur dans une direction ou une autre est proportionnelle à l'énergie émise par l'antenne dans cette direction. En plus des diagrammes tridimensionnels, on considère souvent des diagrammes bidimensionnels, construits pour les plans horizontal et vertical.

Dans ce cas, le diagramme de rayonnement a la forme d'une ligne fermée dans le système de coordonnées polaires, construite de telle manière que la distance de l'antenne (le centre du diagramme) à n'importe quel point du diagramme de rayonnement est directement proportionnelle à la énergie émise par l’antenne dans une direction donnée.

Pour une antenne isotrope qui rayonne de l'énergie de manière égale dans toutes les directions, le diagramme de rayonnement est une sphère dont le centre coïncide avec la position de l'émetteur isotrope, et les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical de l'émetteur isotrope ont la forme d'un cercle.

Pour les antennes directives, ce qu'on appelle les lobes peuvent être distingués dans le diagramme de rayonnement, c'est-à-dire les directions de rayonnement préférentiel. La direction du rayonnement maximal des antennes est appelée direction principale ; le pétale correspondant est le principal ; les lobes restants sont latéraux et le lobe de rayonnement dans la direction opposée à la direction principale est appelé lobe arrière du diagramme de rayonnement de l'antenne. Les directions dans lesquelles l’antenne ne reçoit ni ne rayonne sont appelées zéros du diagramme de rayonnement.

Le diagramme de rayonnement est également généralement caractérisé par la largeur, qui s'entend comme l'angle dans lequel le gain diminue par rapport au maximum de 3 dB maximum. Presque toujours, le gain et la largeur du diagramme sont interdépendants : plus le gain est grand, plus à le même schéma, et vice versa.

Gain de l'antenne

Ainsi, après avoir compris des concepts aussi importants qu'un émetteur ponctuel isotrope idéal et un diagramme de rayonnement d'antenne, nous pouvons formuler le concept de gain d'antenne.

Le gain de l'antenne détermine de combien de décibels la densité de flux d'énergie émise par l'antenne dans une certaine direction est supérieure à la densité de flux d'énergie qui serait enregistrée si une antenne isotrope était utilisée. Le gain de l'antenne est mesuré en décibels dits isotropes (dBi ou dBi).

Rappelons qu'en physique la puissance se mesure généralement en watts (W). Cependant, dans la théorie des communications, les décibels (dB) sont plus couramment utilisés pour mesurer la force du signal. Cette unité de mesure est logarithmique et ne peut être utilisée que pour comparer des grandeurs physiques du même nom. Par exemple, si l'on compare deux valeurs UN Et B la même quantité physique, alors le rapport UN B montre combien de fois une quantité est supérieure à une autre. Si l'on considère le logarithme décimal du même rapport, on obtient une comparaison de ces quantités exprimées en bels (B), et l'expression 10log(A/B) détermine la comparaison de ces quantités en décibels (dB). Par exemple, s’ils disent qu’une quantité est 20 dB supérieure à une autre, cela signifie qu’elle est 100 fois supérieure à l’autre.

Les décibels sont utilisés non seulement pour comparer des valeurs, mais aussi pour exprimer des valeurs absolues. Pour ce faire, une certaine valeur de référence est prise comme valeur avec laquelle la comparaison est effectuée. Par exemple, pour exprimer la valeur absolue de la puissance du signal en décibels, une puissance de 1 mW est prise comme référence et le niveau de puissance est comparé en décibels avec une puissance de 1 mW. Cette unité de mesure est appelée décibels par milliwatt (dBm) et indique de combien de décibels la puissance du signal mesuré est supérieure à la puissance de 1 mW.

Ainsi, si le gain de l'antenne dans une direction donnée est de 5 dBi, cela signifie que dans cette direction, la puissance de rayonnement est 5 dB (3,16 fois) supérieure à la puissance de rayonnement d'une antenne isotrope idéale. Naturellement, une augmentation de la puissance du signal dans une direction entraîne une diminution de la puissance dans les autres directions.

Bien entendu, lorsqu'ils disent que le gain de l'antenne est de 10 dBi, ils désignent la direction dans laquelle la puissance de rayonnement maximale est atteinte (le lobe principal du diagramme de rayonnement).

Connaissant le gain de l'antenne et la puissance de l'émetteur, il est facile de calculer la puissance du signal dans la direction du lobe principal du diagramme de rayonnement. Ainsi, lors de l'utilisation d'un point d'accès sans fil avec une puissance d'émetteur de 20 dBm (100 mW) et d'une antenne directionnelle avec un gain de 10 dBi, la puissance du signal dans la direction du gain maximum sera de 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm ( 1000 mW), soit 10 fois plus que dans le cas de l'utilisation d'une antenne isotrope.

Types d'antennes pour appareils Wi-Fi

En termes d'utilisation, toutes les antennes pour appareils Wi-Fi peuvent être divisées en deux grandes classes : les antennes pour usage extérieur et pour usage intérieur. Ces antennes diffèrent principalement par leurs dimensions et leur gain. Naturellement, les antennes destinées à une utilisation extérieure sont de plus grande taille et nécessitent une forme de fixation soit au mur de la maison, soit à un poteau vertical. Le gain élevé de ces antennes est obtenu grâce à la petite largeur du diagramme de rayonnement (lobe principal). Les antennes externes sont généralement utilisées pour connecter deux réseaux sans fil situés à une grande distance l'un de l'autre. Deux de ces antennes sont installées dans une zone de visibilité directe et, dans ce cas, il est important que chacune d'elles soit située dans la zone du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'autre antenne.

Les antennes destinées à une utilisation intérieure sont plus petites et ont un gain plus faible. De telles antennes sont soit installées sur une table, soit fixées à un mur ou directement à un point d'accès.

Les antennes peuvent être connectées au point d'accès lui-même soit directement, soit à l'aide d'un câble. Dans ce cas, un connecteur SMA miniature spécial est fourni pour connecter une antenne ou un câble au point d'accès. Les points d'accès utilisent un connecteur de type mâle et l'antenne ou le câble d'antenne lui-même utilise un connecteur de type femelle.

D'autres types de connecteurs haute fréquence peuvent être utilisés pour connecter une antenne extérieure à un câble - il s'agit le plus souvent d'un connecteur de type N.

Antenne fouet

Tous les points d'accès 802.11b/g sont équipés d'antennes fouet miniatures standard, qui peuvent être amovibles ou fixes. Une antenne fouet est l’option d’antenne la plus simple. On l’appelle souvent aussi vibrateur asymétrique.

Si une antenne fouet est placée verticalement, alors dans le plan horizontal, elle rayonnera de l'énergie de manière uniforme dans toutes les directions. Par conséquent, dans le plan horizontal, une telle antenne est omnidirectionnelle et, bien entendu, il n'est pas nécessaire de parler de rayonnement préférentiel dans une certaine direction. Dans le même temps, une telle antenne rayonne de manière inégale dans le plan vertical. En particulier, il n’y a aucun rayonnement le long de l’axe de l’antenne. C'est pourquoi, même dans le cas de l'antenne fouet la plus simple, il est possible d'identifier les directions correspondant au gain maximum. Pour les antennes fouet, le gain maximum est obtenu dans un plan perpendiculaire à l'antenne et passant par son milieu.

Si vous démontez une antenne fouet standard, il s'avère dans la plupart des cas que la longueur de sa partie active n'est que de 31 mm. Bien entendu, cette longueur n’a pas été choisie par hasard. Le fait est que la gamme de fréquences des appareils Wi-Fi va de 2 400 à 2 473 MHz. En conséquence, la longueur d'onde d'émission varie de 12,12 à 12,49 cm et le quart de longueur d'onde est d'environ 31 mm. Autrement dit, dans la plupart des cas, la longueur de l'antenne fouet est choisie égale au quart de la longueur d'onde du rayonnement.

Le diagramme de rayonnement tridimensionnel, ainsi que les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical d'une telle antenne, sont représentés sur la Fig. 1.

A noter qu'en raison de la nature isotrope du rayonnement d'une antenne fouet, dans le plan horizontal il est optimal d'installer un point d'accès avec une telle antenne au centre d'un bureau ou d'un appartement afin de couvrir au maximum tout l'espace de l'appartement ou au bureau avec un réseau sans fil.

Antenne fouet à réflecteur perpendiculaire

La conception d'une antenne fouet peut être quelque peu améliorée en utilisant un réflecteur perpendiculaire à l'antenne - une surface métallique (écran) qui fonctionne comme une surface de mise à la terre idéale. De telles antennes ne sont pas produites par l'industrie (du moins, elles ne sont pas disponibles dans le commerce), mais une telle antenne n'est pas difficile à fabriquer soi-même.

Le diagramme de rayonnement tridimensionnel, ainsi que les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical d'une antenne fouet quart d'onde avec un réflecteur perpendiculaire sont illustrés à la Fig. 2.

Pour une longueur d'antenne de 1/4 l, dans le cas d'un réflecteur infini idéal, le gain maximum est de 5,18 dBi, tandis que pour la même antenne sans réflecteur, le gain maximum n'est que de 1,73 dBi.

Comme dans le cas d'une antenne fouet classique, il est préférable d'installer une antenne fouet avec un réflecteur perpendiculaire au centre de la pièce (appartement ou bureau).

Antenne fouet à réflecteur parallèle

Une autre façon de modifier une antenne fouet consiste à utiliser un réflecteur parallèle à l’antenne plutôt que perpendiculaire. Dans ce cas, son diagramme de rayonnement change considérablement et dans le plan horizontal, une telle antenne cesse d'être isotrope.

Le type de diagramme de rayonnement dans le plan horizontal (dans le plan perpendiculaire à l'antenne) dépend à la fois de la taille de l'antenne elle-même et de la distance entre l'antenne et le réflecteur.

En figue. La figure 3 montre le diagramme de rayonnement tridimensionnel, ainsi que les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical d'une antenne fouet quart d'onde avec un réflecteur parallèle à une distance entre l'antenne et le réflecteur de 1/4 l (31 mm).

Pour une longueur d'antenne de 1/4 l dans le cas d'un réflecteur infini idéal situé à une distance de 1/4 l de l'antenne, le gain maximum est de 7,17 dBi. Il est conseillé de placer une telle antenne près d'un mur.

Exemples d'antennes

Bien entendu, les antennes fouet que nous avons décrites, bien qu’elles soient les plus courantes pour les appareils Wi-Fi, n’offrent pas toute la variété des conceptions d’antennes Wi-Fi possibles. Sur Internet, vous pouvez trouver plus d'une ressource spécialisée dédiée aux antennes artisanales pour la gamme de fréquences 2,4 GHz. Il s'agit notamment de diverses versions d'antennes fabriquées à partir de canettes, et d'antennes telles qu'un vibrateur demi-onde symétrique avec un réflecteur, et des antennes avec un émetteur et un réflecteur quart d'onde biquad, et des antennes spirales, et diverses antennes Yagi, etc. Bien sûr, une description de toutes les antennes disponibles ne nécessiterait pas un article séparé, mais un livre entier. Nous poursuivons un objectif légèrement différent, nous examinerons donc ensuite les antennes Wi-Fi qui peuvent être achetées dans les magasins russes.

TP-Link TL-ANT2406A

La mini antenne directionnelle TL-ANT2406A de TP-Link est conçue pour une utilisation en intérieur. L'antenne dispose d'un support pratique qui lui permet d'être montée sur un mur, installée sur une table ou fixée au panneau du boîtier d'un PC à l'aide d'aimants situés en bas.

Pour connecter l'antenne au point d'accès, un câble de 50 ohms de 1 m de long, équipé d'un connecteur SMA, est utilisé.

D'après la documentation technique, l'antenne TL-ANT2406A a un gain de 6 dBi.

Le constructeur classe cette antenne comme une variante de l'antenne Yagi, ce qui nous a semblé un peu étrange. L'antenne Yagi, ou antenne Yagi, ou antenne Uda-Yagi (le nom est dérivé des noms de deux inventeurs japonais - Hidetsugu Yagi et Shintaro Uda), ou antenne à canal d'onde, est une antenne directionnelle sous la forme d'une série de lignes linéaires parallèles vibrateurs électriques d'une longueur proche de la moitié de la longueur d'onde du rayonnement (réception), situés dans le même plan le long d'une ligne coïncidant avec la direction du rayonnement maximum (réception). Et si l'on utilise cette définition particulière d'une antenne Yagi, alors le design du TL-ANT2406A n'y correspond en rien. En général, il s'est avéré assez difficile de classer l'antenne TL-ANT2406A. En tant qu'élément émetteur (récepteur), il utilise un plan métallique rectangulaire mesurant 48x52 mm, dans lequel de petites découpes sont pratiquées (Fig. 4), et le plan émetteur lui-même est situé à une distance de 4 mm de l'écran réflecteur rectangulaire, le dont les dimensions coïncident avec les dimensions de l'émetteur. L'âme centrale du câble coaxial est reliée à l'émetteur et la tresse du câble est reliée au blindage.

Riz. 4. Schéma d'antenne TL-ANT2406A

Le prix de détail d'une telle antenne est de 1 100 roubles.

TP-Link TL-ANT2409A

L'antenne directionnelle miniature TP-Link TL-ANT2409A, comme il ressort de l'inscription sur l'emballage, est destinée à un usage extérieur, ce qui nous a semblé plutôt étrange, car au niveau de ses dimensions elle est plus adaptée à un usage intérieur. Et le gain déclaré de 9 dBi correspond plutôt à des antennes destinées à une utilisation en intérieur.

Le boîtier de l'antenne permet son installation sur un mur ou sur un poteau horizontal, pour lequel le kit comprend des supports de montage et des pinces spéciaux.

Pour connecter l'antenne au point d'accès, un câble de 50 ohms équipé d'un connecteur SMA est utilisé. La longueur de ce câble n'est que de 1 m, ce qui, là encore, peut ne pas être suffisant pour les antennes extérieures.

Reste à ajouter que le constructeur classe cette antenne comme un type d'antenne Yagi. De manière générale, il semble que TP-Link considère toute antenne directionnelle comme une variante de l'antenne Yagi. Cependant, le fabricant sait mieux.

La conception interne de l’antenne est assez simple. Au-dessus d'un écran carré mis à la terre mesurant 90x90 mm, à une hauteur de 7 mm, se trouve un élément rayonnant en forme de rectangle métallique mesurant 44x54 mm. La connexion de l'élément rayonnant avec le câble coaxial s'effectue à l'arrière de l'écran, et une bande métallisée d'une certaine configuration est utilisée pour faire correspondre le chargeur avec l'antenne. Le circuit d'antenne TL-ANT2409A est illustré à la Fig. 5.

Riz. 5. Schéma d'antenne TL-ANT2409A

Le prix de détail de cette antenne est de 1 490 roubles.

TP-Link TL-ANT2414A

L'antenne directionnelle TP-Link TL-ANT2414A est également conçue pour une utilisation en extérieur. Toutefois, les dimensions de cette antenne permettent de l’installer en intérieur. Le boîtier de l'antenne permet son installation sur un mur ou sur un poteau horizontal, pour lequel le kit comprend des supports de montage et des pinces spéciaux.

Pour connecter l'antenne au point d'accès, un câble de 50 ohms de 1 m de long, équipé d'un connecteur SMA, est utilisé. Comme nous l'avons déjà noté, pour les antennes extérieures, une longueur de câble de 1 m peut ne pas suffire.

D'après la documentation technique, l'antenne TL-ANT2414A a un gain de 14 dBi. Le fabricant la classe comme option d'antenne Yagi. Cependant, nous n’entrerons pas dans les subtilités de la terminologie, mais regardons plutôt comment cette antenne est conçue.

Au-dessus d'un écran carré métallique mis à la terre (textolite métallisé) mesurant 210x210 mm, huit éléments rayonnants, qui sont des rectangles métalliques mesurant 30x58 mm, sont disposés sur deux rangées. La distance entre les éléments rayonnants et l'écran est de 7 mm. L'alimentation est reliée aux éléments rayonnants par l'envers de l'écran.

Le schéma de l'antenne TP-Link TL-ANT2414A est illustré à la Fig. 6.

Riz. 6. Schéma d'antenne TL-ANT2414A

Comme vous pouvez le constater, il n'y a rien de compliqué dans la conception de cette antenne, et il n'est pas difficile de la réaliser soi-même. On ne peut qu'être surpris par son coût - le prix de détail de cette antenne est de 3 150 roubles.

D-Link ANT24-0700

L'antenne D-Link ANT24-0700 est une option d'antenne fouet pour une utilisation en intérieur. Comme toute antenne fouet, l'ANT24-0700 est omnidirectionnelle (isotrope) dans le plan horizontal. Cependant, elle se distingue des antennes fouet standard fournies avec la plupart des points d'accès par son gain élevé de 7 dBi.

Antenne
D-Link ANT24-0700

Cette antenne dispose d'un support pratique qui permet d'installer l'antenne sur une surface horizontale, de la monter sur un mur et également de la fixer à un boîtier PC à l'aide d'aimants intégrés. Lors de la fixation du support d'antenne au mur, il est possible de modifier l'angle de l'antenne. L'antenne est connectée au point d'accès à l'aide d'un câble de 50 ohms de 1,5 m de long avec des connecteurs SMA. De plus, il est possible de connecter directement l'antenne au point d'accès (sans utiliser de câble).

La hauteur de l'antenne (base comprise) est de 326 mm et le diamètre de son mât est de 9 mm.

Malheureusement, l'antenne D-Link ANT24-0700 (comme toutes les antennes fouet) n'est pas séparable. Bien sûr, vous pouvez le démonter, mais seulement une fois pour toutes. Par conséquent, nous n'avons pas pu nous familiariser avec la conception interne de l'antenne, c'est-à-dire connaître la longueur du vibrateur lui-même. La seule chose que l'on sait de cette antenne dans la documentation technique, outre le gain, est la largeur du diagramme de rayonnement dans le plan vertical, qui est de 24°. Eh bien, la largeur du diagramme de rayonnement dans le plan horizontal, comme pour toute antenne fouet, est de 360°.

Le prix de détail moyen de cette antenne est d'environ 800 roubles.

D-Link DWL-R60AT

L'antenne directionnelle D-Link DWL-R60AT est conçue pour une utilisation en intérieur. Elle appartient à la catégorie des antennes panneaux miniatures - ses dimensions ne sont que de 80x85x12,8 mm. L'antenne permet une connexion directe (sans câble) au point d'accès à l'aide d'un connecteur SMA.

Selon la documentation technique, l'antenne D-Link DWL-R60AT a un gain de 6 dBi. De plus, on sait que la largeur du diagramme de rayonnement dans le plan vertical est de 90° et la largeur du diagramme de rayonnement dans le plan horizontal est de 60°.

La conception interne de cette antenne est assez simple et diffère peu de la conception de l'antenne TP-Link TL-ANT2409A. Au-dessus d'un écran carré métallique mis à la terre mesurant 70x70 mm, à une hauteur de 4,5 mm, se trouve un élément rayonnant, qui est un rectangle métallique mesurant 49x52 mm. L'alimentation est reliée aux éléments rayonnants par l'envers de l'écran.

Le schéma de l'antenne D-Link DWL-R60AT est illustré à la Fig. 7.

Riz. 7. Schéma de l'antenne D-Link DWL-R60AT

Comme vous pouvez le constater, la conception de cette antenne est extrêmement simple, et si vous le souhaitez, vous pouvez facilement la fabriquer vous-même. Mais si ce désir n’existe pas, cette antenne peut être achetée pour seulement 410 roubles.

D-Link ANT24-1800

L'antenne panneau D-Link ANT24-1800 est conçue pour une utilisation en extérieur. Son objectif principal est de fournir une connexion sans fil entre deux points d'accès fixes éloignés l'un de l'autre. Selon les données du passeport, cette antenne permet une communication à une distance allant jusqu'à 8 km à une vitesse de connexion de 1 Mbit/s et à une distance allant jusqu'à 3 km à une vitesse de connexion de 11 Mbit/s.

Ses dimensions sont de 360x360x16 mm. L'antenne est livrée avec des supports de montage qui vous permettent de la monter sur un mur ou un poteau vertical (Fig. 8).

Riz. 8. Supports de montage d'antenne
D-Link ANT24-1800

Le boîtier de l'antenne est rendu étanche - toutes les coutures sont traitées avec du mastic.

Selon les données du passeport, le gain de cette antenne est de 18 dBi. Une valeur aussi élevée est obtenue grâce au diagramme de rayonnement étroit de l'antenne - sa largeur dans les plans vertical et horizontal n'est que de 15°.

Pour connecter le câble à l'antenne, un connecteur de type N (« femelle ») est utilisé. De plus, le kit comprend un câble de 0,5 m avec des connecteurs de type N et SMA. Naturellement, la longueur de ce câble n'est pas suffisante pour connecter l'antenne au point d'accès, le kit comprend donc également un adaptateur avec connecteurs de type N (femelle à mâle) pour connecter une rallonge, qui n'est pas incluse dans le kit ( Figure 9) .

Riz. 9. Adaptateur de type N
("mère père")

Malheureusement, il était impossible d'ouvrir cette antenne sans endommager son joint. Cependant, il est facile de deviner que sa conception ressemblera à l'antenne TL-ANT2414A. Les seules différences peuvent résider dans le nombre et la taille des émetteurs rectangulaires.

En conclusion, nous ajoutons que le prix de détail de l'antenne D-Link ANT24-1800 varie de 3 400 à 4 400 roubles.

Conclusion

Ainsi, après avoir examiné plusieurs modèles d'antennes, nous pouvons affirmer que toutes les antennes directives sont conçues à peu près de la même manière et très simplement. Si l'antenne est du type panneau, sa conception comprend alors un écran et un radiateur réalisés en forme de rectangle et installés à une certaine distance de l'écran. Les différences entre les antennes résident uniquement dans la taille de l'émetteur et de l'écran, ainsi que dans la distance qui les sépare. Les antennes destinées à un usage intérieur ont un seul émetteur, tandis que les antennes destinées à un usage extérieur peuvent contenir plusieurs émetteurs.

Nous notons également que le coût de toutes les antennes est clairement trop cher - on ne sait pas très bien pourquoi vous devez payer autant d'argent pour deux morceaux d'étain.