Диапазон 2,4 ГГц хотя и разрешён радиолюбителям для проведения радиосвязей, однако в этом диапазоне работает беспроводная связь стандартов Wi-Fi. Поэтому с очень высокой вероятностью там будут работать чьи-то роутеры. Если говорить о Wi-Fi-диапазоне 2,4 ГГц (2401 до 2483 МГц), то он разделён на 13 каналов [1], которые практически всегда "заняты". Поэтому довольно часто можно найти открытые Wi-Fi-сети с хорошей скоростью раздачи, что даёт возможность бесплатного доступа к Интернету. Однако такие сети имеют ограниченный радиус действия, что не позволяет постоянно рассчитывать на бесплатный Интернет Разрешить такую ситуацию можно, воспользовавшись эффективной антенной диапазона Wi-Fi, способной обеспечить устойчивую связь с точкой доступа на расстоянии до нескольких километров.
В антенной технике чем выше частота, тем больше требований к точности изготовления элементов антенны и расстояний между элементами в антенне, что очень трудно осуществить в домашних условиях. Поэтому изготовление антенн типа "волновой канал" для этого диапазона - пустая трата времени. Лучшее решение - изготовить широкополосную антенну в виде цилиндрической спирали. Внешний вид цилиндрической спиральной антенны для диапазона 2,4 ГГц показан на рис. 1, а на рис. 2 показаны основные элементы конструкции и их размеры. Кроме того, в Интернете есть онлайн -калькуляторы для расчёта такой антенны с трансформатором для согласования с трактом 50 Ом, например [2].
Рис. 1. Внешний вид цилиндрической спиральной антенны для диапазона 2,4 ГГц
Рис. 2. Основные элементы конструкции и их размеры
Антенна состоит из цилиндрической спирали, выполненной медным проводом диаметром 2,4 мм, каркаса из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, рефлектора в виде алюминиевого диска диаметром 140 мм (толщина диска 2,5...3 мм), а также согласующего трансформатора 140/50 Ом. Пластина трансформатора - медная пластина толщиной 0,5...0,8 мм. Антенна - широкополосная, и если выполнить все размеры с точностью до одного миллиметра, получается приемлемый КСВ. В процессе работы и настройки такой антенны для улучшения согласования я добавил конструктивный конденсатор.
Первые антенны я делал без конденсатора, поэтому приходилось каждый раз корректировать размеры трансформатора, а это очень долгая и трудоёмкая работа. С конденсатором улучшилось КСВ и стало проще настраивать антенну.
Рис. 3. Конструкция конденсатора
Рис. 4. Конструкция конденсатора
Конструкцию конденсатора поясняют рис. 3 и рис. 4, он представляет собой алюминиевый уголок, закреплённый на экране возле трансформатора спирали. Регулируя расстояние от спирали до конденсатора и расстояние конденсатора от точки питания (размеры и форма уголка не критичны), находят его оптимальное положение, контролируя изменение по наилучшему КСВ.
Рис. 5. КСВ в диапазоне частот 1...2,7 ГГц без конденсатора и с конденсатором
Рис. 6.
На рис. 5 показан КСВ в диапазоне частот 1...2,7 ГГц без конденсатора и с конденсатором. Если вам необходимо большое усиление, можно уменьшить число витков спирали (при том же диаметре и шаге намотки) и применить короткую антенну (рис. 6) в качестве облучателя параболической антенны от спутникового телевидения. На этом рисунке показано два вида согласования, с трансформатором (рис. 6,а) и без трансформатора, только с конструктивным конденсатором (рис. 6,б). На рис. 7 и рис. 8 показаны конструкция держателей спирали и вариант их крепления. На рис. 9 приведены зависимости КСВ при согласовании этих антенн с помощью трансформатора и конденсатора.
Рис. 7. Конструкция держателей спирали и вариант их крепления
Рис. 8. Конструкция держателей спирали и вариант их крепления
Рис. 9. Зависимости КСВ при согласовании антенн с помощью трансформатора и конденсатора
Литература
1.Частоты Wi-Fi: 2.4 и 5 ГГц - полный разбор WiFi диапазонов. - URL: https:// wifigid. ru/besprovodnye-tehnologii/ chastoty-wi-fi (03.09.22).
2.Расчёт спиральной антенны. - URL: https://3g-aerial.biz/onlajn-raschety/ raschety-antenn/raschet-spiralnoj-antenny (03.09.22).
Автор: Владимир Приходько (EW8AU), г. Гомель, Беларусь