8/8/2019 Antene11

1/17

IZRADA I PRIMENA WIRELESS

ANTENA

Mentor: Student:

8/8/2019 Antene11

2/17

Sadraj

1. Uvod ........................................................................................................................................1

2. Antene .................................................................................................................................... 2

2.1. Parametri antena ...................................................................................................................3

3. Wireless Antene .....................................................................................................................7

3.1. Vrste Wireless Antena ......................................................................................................... 7

3.2. Polarizacija antena .............................................................................................................. 8

3.3. Dijagram zraenja ................................................................................................................ 9

3.4. Kablovi i konektori za Wireless antene ............................................................................... 9

4. Izraivanje Wireless antena ...............................................................................................11

4.1. Postupak izraivanja antena ...............................................................................................11

4.2. Testiranje Wireless antena ................................................................................................. 13

5. Literatura .............................................................................................................................15

8/8/2019 Antene11

3/17

1. Uvod

Wireless LAN tehnologija jako brzo postaje veoma vana komponenta u raunarskimmreama, raste munjevitom brzinom. Zahvaljujui standardu IEE 802.11 wireless LAN-a,

wireless tehnologija je izala iz sveta u kojem su je koristili retki korisnici. Veinom su to bile

firme koje su elele povezati neke svoje delove u neku vrstu beine mree, te je tako postala

pouzdanom, jeftinom, a vrlo esto i jedina mogut na mestima gde iana veza jednostavno

nije praktina ili u sluaju kranjeg korisnika mogua. To je privuklo panju mnogih velikih

firmi koje svojim istraivanjem ili finansiranjem tueg investiraju u wireless mree u puno

veoj meri kako bi iskoristili pogodnosti mobilnih i u realnom vremenu dostupnihinformacija!

Jedna od najveih mana wireless mrea je slab signal pri veim udaljenostima to odraava

prekidom veze. Da bi bitno otklonili te nedostatke, na nase wireless ureaje dodajemo

dodatne antene za poboljanje signala. Samim dodavanjem antene neemo bitno poboljati

signal, ve moramo zadovoljiti i ostale parametre kao sto su ista optika vidljivost,

usmjerenost antene itd.

1

8/8/2019 Antene11

4/17

2. Antene

ANTENA vodi pomou kojeg se odailjai i prijemnici spajajuju sa sredstvom

atmosferom u kojem se ire radio-talasi. Funkcija antene je da slui kao element zaprilagoavanje izmeu linije ili valovoda, s jedne strane, i slobodnog prostora, s druge strane,

i zraenu energiju usmjerava po cijelom prostoru na unaprijed utvreni nain. Moe se

upotrebljavati samo u odreenom frekvencijskom podruju.

Delimo ih na: a) rezonancijske ili uskopojasne

b) neperiodine ili irokopojasne

Takoe antene se mogu podijeliti na aktivne i pasivne, ali mi emo se u ovom radu baviti

iskljuivo pasivnim antenama. Aktivne antene u sebi sadre aktivne elektronike elemente

odnosno sklopove, koji pojaavaju signal, transformiraju impedanciju, proirivaju

frekvencijsko radno podruje, ostvaraju optimalan i po potrebi promjenjiv dijagram zraenja.

One tako omoguuju optimalni prijem, bez mehanikog pomicanja antene.

Primena antena: radiotelevizijski program (kruni dijagram), fiksne ili mobilne veze (uzak

dijagram zraenja), radari, navigacijski sustav, radioastronomski sustav, znanstvena

istraivanja.

Vrste antena: - linearne (dipol, unipol, Yagi, romb, okvirna antena)

- otvor-antene (levak, prorez-antena)

- lea-antene (dielektrine i metalne)

- reflekto-antene (ravni,kutni,parabolni)

- irokopojasne (spiralne, logaritmiko-periodine)

- helikoidne

- stoaste

2

8/8/2019 Antene11

5/17

8/8/2019 Antene11

6/17

B) DIJAGRAM ZRAENJA

-predstavlja kutnu ovisnost intenziteta polja u takama jednako udaljenim od antene.

Slika 1.2: Dijagram zraenja

C) USMERENOST

Definie koeficijent usmerenosti kojeg definiemo kao odnos gustine snage u tom pravcu

(Prmax) i srednje gustine snage (Prsred).

Srednja gustinaa snage dobije se kad odreena antena emituje istu snagu u svim pravcima.D = Prmax/Prsred

Slika 1.3: Usmerenost antene

4

8/8/2019 Antene11

7/17

D) DOBITAK

Pokazuje koliko bi puta snaga zraenja izotropnog radijatora morala biti vea od privedene

snage promatrane antene da bi na nekoj udaljenosti obje antene davale istu gustou snage.

g=k*D k faktor iskoritenja D - usmjerenost

E) IMPEDANCIJA

ZA=RA+jXA= (RA + RD)+jXA

RA- otpor zraenja antene aktivni otpor na kojem bi se, kad bi kroz njega

prolazila efektivn struja antene, razvijala snaga jednaka snazi zraenja

antene. Ovisi o obliku, dimenzijama i valnoj duljini

RD otpor gubitaka ovisi o obliku antene, o poloaju antene s obzirom na

povrinu zemlje i objekte koji se nalaze oko nje, te o otporu materijala od

koje je izraena

XA reaktivna komponenta ovisi o podudaranju valne duljine EMV zraenja i

duine antene

5

8/8/2019 Antene11

8/17

F) TEMPERATURA UMA

Odnosi se na prijamnu antenu i pokazuje snagu uma koja antena predaje prijamniku. um

ovisi o vanjskim izvorima i njihovu poloaju.Izvori uma mogu biti: prirodni i umjetni.

Prirodni izvori uma koje nije mogue kontrolirati niti izbjei njihov utjecaj: svemirski um,

um svemirskih tijela, ume Zemlje, te um zbog zraenja atmosfere. Umjetne umove ine

razni tehniki ureaji i mogue ih je kontrolirati te donekle izbjei.

Utjecaj uma iskazuje se temperaturom.

T= W/ (k*B)

k=1.38 -23 J/K Boltzman

W snaga uma na mjestu prijema

B irina prijenosnog frekvencijskog pojasa

G) EFEKTIVNA DULJINA

lef - kvocijent napona na stezaljkama otvorene antene (Uo) i jakost elektrinog polja (E)

upadnog vala:

lef=Uo/E

H) EFEKTIVNA POVRINA

Kvocijent snage koju prima prilagoeni teret prikljuen na antenu i gustoe snage upadnogEMV-a. Antena mora pri tome biti bez gubitaka, imati istu polarizaciju kao upadni val i

maksimum glavne latice usmjeren prema izvoru zraenja. Ponekad se upotrebljava i pojam

fizikalne povrine, koja predstavlja povrinu presjeka antene u smjeru okomitom na upadni

val, s tim to je antena orijentirana za maksimalni prijem.

6

8/8/2019 Antene11

9/17

3. Wireless Antene

3.1. Vrste Wireless Antena

Antena slui za pretvaranje elektrinog signala (struje,napona) u elektromagnetski val te za

njegovo zraenje u slobodni prostor, odnosno za prijam elektromagnetskih valova i njihovo

pretvaranje u elektrini signal.

Antene se izrauju od razliitih materijala odreenih elektrinih i magnetskih svojstava i

imaju odreenu geometrijsku izvedbu.

Elektromagnetski val prenosi se iz linije ili valovoda u slobodni prostor ili obrnuto,to znai

da je antena ujedno i element kojim se linija ili valovod prilagouje slobodnom prostoru.

Antenama kojima cemo se mi baviti uglavnom moemo podijeliti na usmjerene i

omnidirekcionalne antene.

Na sljedeim slikama moemo vidjeti neke od najee koritenih antena iz samogradnje koje

emo kasnije izraditi i detaljno objasniti.

Slika 1.1: Canntena i 3D korner antena

7

8/8/2019 Antene11

10/17

3.2. Polarizacija antena

Ako se elektromagnetsko polje neke antene promatra na velikoj udaljenosti od nje,vektori

elektrinog i magnetskog polja uvijek se nalaze u ravnini okomitoj na smjer irenja vala.

Budui da se vektori polja mjenjaju s vremenom, polarizaciju definira krivulju koju opisuje

vrh vektora elektrino polja u toj ravnini. Openito polarizacija vala u razliitim smjerovima

od antene moe biti razliita. Zato se pod polarizacijom antene razumijeva polarizacija vala

koja se iri u smjeru makismalnog zraenja. U najopenitijem sluaju postoji eliptika

polarizacija, pri kojoj vrh vektora elektrinog polja opisuje elipsu, dakle pri kojoj vektor

mijenja i veliinu i veliinu u kutnu brzinu ovisno o vremenu. Kao dva specijalna sluaja

pojavljuju se linearna i kruna polarizacija. Pri linearnoj polarizaciji vektoru elektrinog polja

smjer ostaje konstantan, a mijenja mu se samo veliina.Redovito se smjer linearne

polarizacije definira u odnosu prema Zemljinoj povrini pa se razlikuju dvije polarizacije:

horizontalna i vertikalna.

Primjeri polarizacije yagi antena :

Slika 1.1: Vertikalna i Horizontalna polarizacija

Linearna se frekvencija ee primjenjuje. Na niim se frekvencijama upotrebljava vertikalna

polarizacija, a na viim bilo horizontalna, bilo vertikalan polarizacija. Evo zato se na niim

frekvencijama nemoe upotrebljavati horizontalna polarizacija. Na niim frekvencijama

povrina Zemlje je relativno dobro vodljiva, pa se pri priblinom tumaenju zraenja moe

zamijetiti idealno vodljivom plohom. Kod niih frekvencija (valna duljina je barem nekoliko

stotina metara) razmak izmeu horizontalno polarizirane iane antene i njezine slike malen

je u odnosu prema valnoj duljini , pa se u svim smjerovima polja antene i njezine slikemeusobno kompenziraju i zraenje je praktiki onemogueno. Na viim frekvencijama

8

8/8/2019 Antene11

11/17

razmak izmedju antene i Zemlje postaje bar reda veliine valne duljine, tako da se samo u

odreenim smjerovima polja antene i njezine slike ponitavaju. Zraenje je mogue,s tim da

se o razmaku izmedju antene i Zemlje ovisi oblik dijagrama zraenja.

3.3. Dijagram zraenja

Svako se elektromagnetsko zraenje koje proizvede antena bilo kakvog geometrijskog oblika

ponaa kao kuglasti val ako je udaljenost od antene dovoljno velika. Prema tome, za velike

udaljenosti svaka se antena moe predoiti kao tokast izvor. Zraenje je energije iz takva

tokastog izvora radijalno. Protok energije u jedinici vremena kroz jedininu povrinu

predstavlja gustou snage, koja se prikazuje kao Poyntingov vektor u smjeru irenja.

Raspodjelu gustoe snage na povrini kugle dovoljno velikog polumjera nazivamo

prostornim dijagramom zraenja. Taj se dijagram redovito daje u relativnim vrijednostima,

to znai u odnosu prema maksimalnoj gustoi snage kao jedinici, a moe se izraziti ili u

decibelima. Odreivanje dijagrama zraenja tehniki se izvodi redovito mjerenjem jakosti

polja, pa se u veini sluajeva i upotrebaljava dijagram polja. Cijeli prostori dijagram polja

praktiki se rijetko mjeri, ali se zato redovito mjere njegovi presjeci u dvije okomite ravnine

koje prolaze smjerom maksimalnog zraenja. Budui da se preteno upotrebljavaju antene s

linearnom polarizacijom, te se ravnine odabiru tako da u jednoj lei vektor elektrinog, a u

drugoj vektor magnetskog polja.

Karakteristine veliine dijagrama zraenja su: - kut usmjernosti

- irina snopa

- faktor potiskivanja sekundarnih latica

3.4. Kablovi i konektori za Wireless antene

Kablovi - Wireless kartice i tvornike antene su prilagoeni na impedanciju 50 ohma. Zbog

izbjegavanja dodatnih gubitaka trebao bi i koaksijalni kabel biti 50 ohmski. Kvalitetni kablovi

serije LMR i sl. su dosta skupi, pa esto pribjegavavamo kompromisnom rjeenju spajajui

nau privatnu opremu jeftinim 75 ohmskim koaksijalnim kablovima za satelitske prijemnike

(RG6U i sl.). Kompromis se obino financijski isplati ako imamo dobar signal sa pristupne

toke.

9

8/8/2019 Antene11

12/17

Slika 1.1: Najee koristen kabl u Wirelessu LMR 400

N-konektori- To su standardni kvalitetni 50 ohmski konektori koji se koriste za spajanje

koaksijalnog kabla na antenu. Na antenama su enski N-konektori, a na koaksijalnom kablu

muki N-konektori.

Slika 1.2: Tipovi najee koristenih N konektora

RP-SMA konektori- ova vrsta 50 ohmskih konektora nalazi se na veini wireless kartica i

AP-a. Na kartici/AP- u nalazi se muki RP-SMA konektor dok se na koaksijalni kabel stavlja

enski RP-SMA konektor.

Slika 1.3: Tipovi najee koritenih RP-SMA konektora

10

8/8/2019 Antene11

13/17

4. Izraivanje Wireless antena

4.1. Postupak izraivanja antena

U ovom maturalnom radu izradit emo i istestirati dvije wireless antene koje se najee

koriste u beicnom umreivanju raunala. Prva na redu je popularno zvana kantena koja se

zbog jednostavnosti i malih trokova izrade esto koristi kod klijenata u wireless mrei.

Izraivanje kantene

Za poetak smo odabrali limenu kanticu promjera 11cm i duine 16.6cm. Zatim smo ju

detaljno izbrusili s brus papirom te poravnali sve neravnine na njoj da nebi dobili dodatnih

negativnih umova. Pomou programa All4Wifi izraunali smo udaljenost koja e biti od

dna kantice do konektora. Zatim smo izbuili rupu te ju dodatno omirgalali zbog boljeg

prijanja konektora uz povrinu kantice. Zatim smo izbuili i 4 rupe promjera 3 mm za vijke od

konektora. Vijke koje smo stavili su od nehrajueg elika, naravno morali smo ih izrezati na

4-5 mm da ne vire u limenci . Za tu svrhu mogu se koristiti i bilo koji drugi vijci poput

eljeznih pocinanih ili mesinganih. Sondu tj. iglu tj. probu tj pin napravili smo od 3 mm

bakrene ice te ju odrezali na tono odreenu mjeru koju smo dobili pomou vec spomenutog

programa All4Wifi. Poto dva bona arafa slue za pozicioniranje da igla bude okrenuta

prema centru limenke stavio sam malo mase za dihtanje odnosno gumikit-a da zapuni rupu

izmeu konektora i kantice tako da sporije hra na tom djelu.

Slika 1.1: Zavrni izgled kantene

11

8/8/2019 Antene11

14/17

Izraivanje 3D korner antene

Za razilku od kantene 3D korner antena je neto kompliciranija za izraditi i vei su trokovi

izrade. Za poetak smo odabrali lim debljine 7mm, te ga potom oistili od raznih prljavtina i

pripremili za rezanje na odreenu mjeru.

Slika 1.2: Dimenzije nae 3D korner antene

Nakon to smo izrezali lim na odreenu mjeru koja je prikazana na prethodnoj slici, dobili

smo lim u obliku slova L te ga je sada trebalo sastaviti pod pravim kutem da bi dobili

konaan oblik 3D korner antene.

Zatim smo smo savili stranice pod pravim kutom te brid koji se spaja spreali u jednu cijelinu,

tim postupkom smo dobili idealan pravi kut bez neravnina. Prednost preanja centralnog bridaprema spajanjem zakovicama je velika zbog negativnog uma antene koje se pravi zbog

neravog pravog kuta. Nakon toga smo izbuili rupe za N konektor i dodatni element koji slui

za bolje zraenje antene. Postavljanjem dodatnog elementa i podeavanjem njegove duine i

rastojanja od zraeeg elementa dobijeno je skoro idealno prilagoenje na 50 Ohma. Nakon

toga je jo ostalo napraviti nosa antene nagnut pod 45 stupnjeva zato to ova antena zrai

pod 45 stupnjeva sto emo vidjeti u narednim slikama.

12

8/8/2019 Antene11

15/17

Slika 1.3: Zavrni izgled 3D korner antene

4.2. Testiranje Wireless antena

Izraene antene su se pokazale relativno dobre u beinom povezivanju uz veliko pojaanje

signala nasuprot kupovnih antena koje dobijemo sa wireless karticom. Kantena se pokazala

veoma dobrom kod klijenata za povezivanje na Acces Point, dok 3D korner moemo koristiti

i kao glavnu antenu spojenu na Acces Point i kao klijentsku antenu. U sljedeim slikama

moemo vidjeti dijagrame zraenja pojedinih antena. Da bi dobili smo bolje performanse

trebali bi imati sto krai kabel i to po mogunosti gore ve spominjani 50 ohmski LMR 400

kabel.

13

8/8/2019 Antene11

16/17

Slika 1.1: Dijagram zraenja 3D korner antene

Slika 1.2: Dijagram zraenja kantene

14

8/8/2019 Antene11

17/17

5. Literatura

1. Prof. dr. Ervin Zentner, Radiokomunikacije, kolska knjiga, Zagreb, 1989

2. Prof. dr. sc. Uro Peruko i Vlado Glavini, Digitalni sustavi, kolska knjga, Zagreb, 20053. http://www.pcekspert.com/

4. http://www.nedwireless.net/modules.php?name=Hrwifi

5. http://www.wifihr.net/

15

http://www.pcekspert.com/http://www.nedwireless.net/modules.php?name=Hrwifihttp://www.wifihr.net/http://www.pcekspert.com/http://www.nedwireless.net/modules.php?name=Hrwifihttp://www.wifihr.net/