ANTENA HELICOIDAL DE 2.4GHZ PARA USO EN REDES WIFI OBJETIVOS
INTRODUCCION Una antena helicoidal es una antena direccional, que se usan normalmente para comunicación terrestre y están en posición horizontal (paralela al piso) y apuntando hacía el destino. En el siguiente artículo se diseña una antena helicoidal, con todos sus parámetros, se muestra la forma en la cual se construyó y las mediciones que fueron realizadas en el laboratorio. Y explicaré la construcción de una antena helicoidal para las bandas de frecuencias de 2 a 5 GHz, aquí se construye para la banda ISM, de esta forma tendrá una aplicación de conexión a las redes WIFI, de la norma 802.11 IEEE.
MARCO TEORICO TEORÍA DEL DISEÑO DE LA L A ANTENA Lo primero que se necesita saber es a la frecuencia para la que se va a utilizar la antena. En nuestro caso la utilizaremos para dispositivos inalámbricos en la Banda ISM (Industrial, Scientific and Medical), que como su nombre lo indica es para uso Industrial, cientifico y medico. El uso específico en que se utilizara esta antena, será en la captura de redes inalámbricas WIFI, cuya norma es la 802.11. Por tanto
Otros parámetros que se definen para la construcción de esta antena, son el número de espira que esta relacionado directamente con la ganancia de la antena, mientras mas espiras más ganancia, pero no de una forma lineal, sino que se relacionan de una forma logarítmica, con la siguiente formula: Ganancia
Dónde: c: Largo de espiras N: Numero de espiras d: Separación entre espiras λ:
Longitud de Onda
D: Diámetro P: Perímetro
Pasos a seguir para el cálculo de la antena: a) Longitud de onda:
b) a partir de esta ecuación despejamos el diámetro:
c) El número de espiras que se seleccionó, es un número que nos dé una alta ganancia, pero no excediéndonos en el tamaño de la antena, de forma que sea manipulable, entonces, N= 16 espiras. d) La separación entre espiras será igual que un cuarto de longitud de onda, esto es igual a:
e) En la realidad este es el largo de las espiras:
Por lo tanto la ganancia de la antena es:
f) Impedancia de la antena
g) Calculo del adaptador de impedancia. La impedancia de la línea es de 50 Ohms y la impedancia de la antena es de 143,6 Ohms, como fue calculado anteriormente. La teoría de líneas de transmisión indica que la siguiente ecuación es la que relaciona las impedancias:
Entonces, el adaptador de impedancia consiste en una placa de cobre triangular, cuyas dimensiones son de 71mm y 17mm de catetos. h) Dimensiones del PVC. Para darle firmeza a la estructura se utilizara un tuvo PVC, cuya sección es de 40mm. El largo del tubo será lo suficiente para que caigan las 16 espiras y la tapa de base, entonces:
h) Dimensiones del reflector. Por teoría el reflector debe ser mayo que la longitud de onda, por lo tanto debe ser mayor que 12,5cm, en este caso se eligió un reflector de 14cm, de un grosor de 1,5mm, lo suficiente para que sea firme, y resiste el viento, si es que se utiliza en exteriores.
ETAPA DE CONSTRUCCIÓN La antena helicoidal consiste básicamente en espiras enrolladas en una estructura de PVC, conectadas al adaptador de impedancia calculado anteriormente, seguido del conector N y en la base contiene un reflector de aluminio.
MATERIALES Tubo de PVC, sección 40mm, largo 60cm · Tapa para tubo de PVC de 40mm · Alambre de cobre de 1,5mm, 3 m de longitud · Trozo de placa de cobre · Placa de aluminio, dimensiones 18x18cm · Conector tipo N, de montaje en panel · 8 tornillos, 8 tuercas · Pegamento para PVC