本帖最后由 shiyindebcd 于 2014-1-18 22:48 编辑
研究了好多天线,自己也改造了一个正馈大锅,发此文是为了与大家一起追求DIY更高增益的天线 我做的大锅:
背面:
馈源是德拉甘先生的叠双菱:
后来又做了一个Trevor Marshall博士的带翅双菱:
第二个馈源手工明显比第一个进步多了哈 下面进入正题讨论正馈大锅天线 Wolframalpha是一个非常强大的知识搜索引擎,输入一个函数可以得关于这函数的一切http://www.wolframalpha.com/。首先将我的大锅实测数据列出一个抛物线方程,在wolframalpha得到一个抛物线图像如下图 大锅横截面的示意图:
我们都知道,对于一个天线来说增益越大方向角越小,而用来做正馈大锅的馈源的天线,是很难找的。 激情版主说过:纵观我们目前可以DIY的形形色色的天线中,我们还找不到一个方向图圆形,方向角(-10db)达到100多度的馈源天线。
所以我们只能退而求其次,只要方向角尽量大,且接近圆形,旁瓣和后瓣尽量小,而天线结构又比较小。也就凑合了。 见这个帖子http://www.anywlan.com/thread-171529-1-1.html 大锅如此大的张角,我所找到的比较适合做馈源的只有两个,一是上面这个帖子中激情老大的带裙边的五铜片,一是Trevor Marshall博士的带翅双菱http://www.anywlan.com/thread-49732-1-1.html 我们来看看这两个馈源的实际效果如何 这是Trevor Marshall博士的带翅双菱的方向图:
这个天线见Trevor Marshall博士的网站http://trevormarshall.com/biquad.htm
将方向图左右旋转一下加到抛物线上:
这个带翅双菱做大锅馈源,方向角超过45度时效果已经不好了
我们再来看看激情版主的馈源 实物(借论坛激情版主的图):
方向图:
反转一下加到大锅上的效果:
抛物面的实质是将电波的能量反射汇聚到焦点,汇聚的越多,信号的增益也就越大,在理论上来说,只要抛物面足够大,抛物面天线的增益可以无穷大,可事实上对于我们DIY的人来说,不可能做太大的抛物面。研究如何高效利用这个反射,更有意义 上面这两个馈源中,带翅双菱的增益要高一些,带裙边五铜片的方向角要稍微大一些 我们就以带翅双菱来看看
以∠CQE=45 度来算,代入实测的数据AB=145cm,OE=24.7cm,很容易就能求得直线CQ与抛物线的交点坐标为(9.12,44.05), 所以小圆的半径r为44cm,大圆的半径R为72.5cm 算得小圆与大圆的面积之比为0.3691 也就是说整个抛物面的反射,被馈源高效利用的只有约37%,这还没有算上馈源在锅上的阴影!!! 这就是为什么大锅天线的增益没法大幅度领先于小锅的原因。
激情版主那个馈源方向角要比这个稍大些,但增益比这个稍小 有兴趣的人自己算一下 这样的利用率显然不能让人满意 可是又有什么办法呢 DIY的前辈在馈源的设计上已经想尽办法了 改造馈源的这条路走不通 本人日思夜想 终于想到一个解决方案 现在将这个方案公布出来与大家分享 请大神们看看可不可行,特别是希望激情版主能出来仿真一下 还有一些数据,也希望有条件的人能测一下
既然馈源上无法动手脚 那么就从电磁波的入射方向上动手 光也是电磁波,所有光的折射和反射的定理在123mm波长的wifi信号上同样成立 这些定律我在这就不多说了
同一种介质对不同频率的电磁波,折射率是不一样的,通常我们说的介质的折射率,是该介质对钠黄光(波长589nm)的折射率 所以,只要我们找到对2.4Ghz电磁波折射率合适的介质,做成透镜,是完全有可能改变电磁波方向的
查了好多资料,所幸我找到了一种能对微波有效折射而且很容易找到的东西,石蜡
用石蜡做成凹透镜放在抛物面的焦点之前,理论上来说,就可以减小抛物面反射的电波的夹角,从而使馈源能更高效地利用整个抛物面的反射,如果选取的透镜曲率合适,或者选取多块凹透镜组成透镜组,甚至有可能将电波方向修正到平行 这样我们就能将抛物面的反射利用率从37%提高到几乎100%,如果夹角修正到很小甚至是0,那我们完全可以换上更高增益更小方向角的天线做馈源(比如激情版主的16铜片)。那增益会让人不敢想象 石蜡对可见光不透明,但对于微波来说是透明的,用石蜡做透镜,优点有很多,原料好找且便宜,质地柔软好雕刻好打磨,熔点低做个模具注进去即可 现在将我这一想法与大家分享,我们DIY爱好者对更高增益天线追求是永无止境的 将这想法公布出来,还请大家帮个忙,一是仿真一下加石蜡透镜的正馈抛物面天线,因为我不会仿真 二是请有条件的人测定一下石蜡对123mm微波的折射率,我没器材。网上找了好久,有两个数据,一个是1.31,一个是1.69,但他们只说是对微波的折射率,没说是对哪个波长的微波,更没说是固体石蜡还是液体石蜡。 测定好了折射率,我们才能计算出透镜的曲率,从而打造出前所未有的天线 DIY爱好者 石殷德 2014.1.18
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