Antena Biquad      Antenas, Torres de Telecomunicaciones

Construcción de una Antena Wifi Biquad

Esta página detalla la construcción de una antena Biquad. Esta es fácil de construir y proporciona confiables 11dBi de ganancia, con un amplio ancho de banda.

Antecedentes

He realizado experimentos y pruebas con varios dipolos de construcción casera  con platos parabólicos Conifer de 24 dBi, y he podido aumentar su rendimiento.

Trevor Marshall tiene una página Web con información acerca de una Biquad utilizada como un iluminador de  un plato satelital Primestar, con muy buenos resultados.

Me decidí a intentarlo usando la  Biquad como iluminador de  un plato Conifer de 24dBi para ver si podría mejorar los resultados.

Nota. Las fotos de la página Web de Trevor Marshall, no muestran claramente la construcción de la Biquad,  particularmente  la forma que el coaxial esta soldado. Muchas personas (incluyéndome a mí) tienen antenas Biquad construidas incorrectamente, basándose en las fotos,  que tenían información no muy clara.

 Es mejor que usen  las fotos de mi Biquad, y refiéranse a los websites que aparecen en la lista de  Referencias hipvinc, al final de esta página, para una correcta construcción de la Biquad.   hipvinculo.

Partes requeridas.

- 110x110mm de placa para circuitos impresos una faz, PCB de fibra de vidrio.

- 50mm de cañería de cobre de 1/ 2”

- Un trozo corto de coaxial CNT-400 (N.T. LMR400) Coaxial de bajas pérdidas  (~ 300mm largo)

- Un trozo alambre de cobre de 1.5mm

- Un conector N

Nota. Necesariamente no tiene que usar PCB virgen para el reflector. Usted puede usar cualquier material que sea conductor y que se pueda conectar eléctricamente a la malla del coaxial y reflejar microondas (cualquier chapa de metal estará bien).También he oído de que personas usan un CDROM como reflector. La lámina en él ciertamente reflejará microondas.

Reflector

Corte un trozo cuadrado de placa de fibra de vidrio para circuito impreso, 110x110mm

Nota. Trevor Marshall recomienda un placa de 123x123mm, si usa la Biquad como una antena en una sola posición, mientras que una placa de 110x110 será óptima si la usa como iluminador de plato alargado. También recomienda soldar unos labios a dos lados del reflector para reducir la radiación de los lóbulos traseros.

Use una virutilla de aluminio y un detergente lava lozas para quitar cualquier  grasitud y pula la placa por ambos lados. De esta manera será  más fácil de soldar. (N.T. Marty recomienda productos de limpieza similares a estos)

PCB placa para circuitos impresos una faz. Fibra de vidrio

Corte una sección de 50mm de cañería de cobre y empareje ambos extremos. Use unos pedazos de lija fina y / o unas esponjas de virutilla de aluminio (magopad, virulana), puliendo exteriormente la cañería de cobre, incluso en el interior, para asegurar una buena conexión con la malla del coaxial

Dimensiones de la cañería del cobre

Corte una muesca, en un extremo de la cañería del cobre, quite aproximadamente 2mm de media circunferencia

Una sección corta de cañería de cobre, está rebajada en un extremo.

Perforar en el centro del PCB de manera que la cañería del cobre entre ajustada y quede firme en el agujero. Un escariador será muy útil para agrandar el agujero al tamaño adecuado.

Hacer un agujero en el centro

Insertar la cañería de cobre en el agujero, con el extremo del rebaje hacia el lado del cobre del PCB. La cañería de cobre debe sobrepasar aproximadamente 16mm por el agujero, medidos por el lado del cobre del PCB.

Inserción de la cañería del cobre en el reflector

Soldadura de la cañería de cobre al PCB, asegurar una conexión buena física y eléctrica.

Soldadura de la cañería de cobre al PCB

Realmente se requiere bastante calor, debido al espesor de la cañería de cobre. Un soldador eléctrico probablemente no podrá entregar el calor suficiente. Encontré un soplete a gas pequeño que trabaja bastante bien.

(Nota del traductor: Para esto utilicé pasta para soldar que la aplique con un pincel pequeño (teniendo cuidado de no manchar la fibra de vidrio) y un mini soplete de gas butano. Aplicar el calor a la cañería.En ningún caso aplicar calor directo al PCB. Una vez calentada la cañería de cobre aplicar soldadura suavemente. Posteriormente, lave muy a fondo con un solvente y enseguida con un lava lozas con una brocha de 1.1/2’’. luego seque con un paño limpio y  finalmente aplique aire caliente, con un secador de pelo)

Haciendo la Quad

El elemento esta hecho con alambre de cobre, doblándolo en la forma apropiada. Note que la longitud de cada “lado” debe ser de 30.5mm, lo mas exacto posible (medidos desde el centro del alambre de cobre), correspondiente a un cuarto de una longitud de onda a 2.4GHz

La forma y dimensiones de la Biquad

Tenía unos pedazos de cable eléctrico, y encontré  uno de 2.5mm². El cable eléctrico (NT en Chile Caleco) tenía un diámetro de aproximado de 1.6mm - un poquito más grueso que el de 1,2 mm que Trevor Marshall especifica - pero no creo que sea una diferencia significativa para el funcionamiento de la antena.

Reciclar pedazos de cable de poder

Quitar la aislación, medir y cortar un pedazo de alambre de cobre de 244 mm de longitud y enderezarlo lo mejor que se pueda.

Enderezar el alambre

Medir el punto centro del alambre, y hacer un doblez de 90 grados. El doblez debe ser bastante pronunciado.

Dobles de 90 grados

Medir los puntos medios de cada mitad, y hacer dos dobleces más de 90 grados cada uno, de manera que se parezca a la muestra en la fotografía de abajo.

Otros  dos dobleces

Una vez más, medir los puntos medios de cada mitad, y hacer dos dobleces más de 90 grados, el resultado es el que se muestra abajo.

Algunos dobleces más.

Haga lo mismo al otro lado y dará como resultado la forma del Biquad.

La forma es simétrica.

Limpie la superficie del alambre y asegurese que cada lado de la  Quad está lo más recto posible y que sus dimensiones sean de 30.5mm.

Ensamble

Ahora la Biquad puede ser conectada al reflector. Note que sólo los dos "extremos" del alambre de cobre han sido conectados a la cañería - el centro del alambre de cobre no debe tocar la cañería (del lado de la muesca que se cortó en el final de la cañería del cobre).

El alambre de cobre debe estar separado, aproximadamente, 15mm del reflector.

El Quad soldada sobre la cañería de cobre

Sacar, aproximadamente, 30mm de la cubierta exterior del coaxial,

Pliegue la malla hacia atrás, por encima de la cubierta exterior, cortar y sacar la cubierta del conductor del centro, de manera que sobresalgan aproximadamente 4mm de éste.

Sacar la cubierta exterior del coaxial y girar la malla hacia atrás y sacar la cubierta aislante del conductor central.

Introducir el coaxial con la malla hacia atrás en la cañería de cobre, de modo que el extremo del conductor del centro quede en línea con la parte de superior del extremo de la cañería del cobre, y suelde el centro de la Quad a él. Asegurarse que el centro de la Quad no hace contacto con la cañería. Refiérase a algunas de las fotografías adicionales para  mas detalles.

Corte del coaxial en interior cañería de cobre

Soldar el conductor del centro de la Quad

Otra vista

Yo usé una herramienta para “crimpear” el extremo de la cañería de cobre, al coaxial. Esto asegura que el cable no se moverá dentro de la cañería.

La cañería es crimpeada sobre el coaxial

LA BIQUAD TERMINADA

Ahora, hay que instalar el conector N y hacer unas pruebas. Si piensa montar el Biquad en exterior, recomendaría que lo ponga en un contenedor a prueba de las inclemencias del tiempo. Varias personas han usado recipientes tupparware pequeños, con buenos resultados.

Si desea, puede agregar espaciadores a cada extremo del elemento para asegurarse que el elemento no se mueva en relación al reflector. Refiérase a mi página de la DOBLE BIQUAD para más detalles sobre la fabricación de los espaciadores para apoyar el elemento.

Esto puede lograrse perforando un lado del contenedor y pasando la cola del cable coaxial a través del hoyo, dejando la antena propiamente tal, al interior del contenedor. Selle con algo de silicona la perforación y su antena estará protegida contra la intemperie.

OTRA VISTA DE LA BIQUAD TERMINADA

Pruebas.

Algunas pruebas iniciales, muy poco precisas, usando la Biquad como un iluminador de un plato Conifer de 24 dBi fueron muy prometedoras, obteniéndose  una intensidad de señal tan buena como mi dipolo casero para la CONIFER   (sostube la Biquad a, aproximádamente, el punto focal del plato y ni siquiera había quitado el dipolo de la misma Conifer).

Utilizando sólo la Biquad, conectada a una tarjeta RoamAbout de 30 mW, conseguí establecer un enlace marginal con un AP con una antena de 180º, ubicado a 10 Kms de distancia.

Algunos detalles más de pruebas con múltiples antenas, incluyendo una muestra de la biquad, que indica que la biquad tiene una ganancia de aproximadamente de 11-12dBi.

Un amigo tiene acceso a algunos equipos de pruebas de antenas, y realizo unas pruebas con la biquad destacándola en esta página.

El diagrama del azimutal de la biquad que se ve abajo, muestra un ancho del haz cercano a los 50°  en los puntos de 3dB.

Gráfico  azimutal de  la Biquad

Variaciones

Muchas personas han sugerido que el espacio entre el elemento y el reflector debe ser un 1/ 4 longitud de onda (30.5mm) en lugar de 15mm. Sin embargo, el resultado de las pruebas realizadas, indican una ROE alta para una separación de 30.5 mm y para distancias comprendidas entre 15 y 17 mm, la ROE es mínima.

Para una variación de mayor ganancia de la Biquad  y que es virtualmente muy fácil de construir, vea Doble Biquad  “texto original en Inglés” o la "traducción al Español"

Uso
Cuando usa una Biquad para establecer un enlace con otro dispositivo inalámbrico, debe asegurarse que la  polarización de la biquad sea igual a la antena con la que usted se está conectando. Igual, si establece un enlace con dos Biquads. Debe asegurarse que ambas estén  orientadas  en la misma polarización. De no hacerlo, dará por resultado pérdidas de señal significativas.
 

                       

   Polarización vertical        Polarización Horizontal

Polarización Vertical    Polarización Horizontal
Para cambiar la polarización es sólo una cuestión de girar la antena 90 grados

La antena Biquad no es particularmente direccional, pero tiene un haz relativamente ancho. Esta haz, en los puntos de 3 dB, es típicamente de 40º a 50º, lo que la hace ideal cuando se requieren coberturas mas o menos amplias

El relativo ancho del haz, también hace que la antena sea recomendable para “war-driving” y “ stumbling”, permitiendo capturar señales sin necesidad de dirigirla directamente hacia la fuente de la señal.

Mientras una antena direccional, tal como una Conifer que tiene un ancho de haz de 7º, es mas apropiada para enlaces punto a punto, su menor ancho de haz requiere mas precisión para  alinearla. (contra menor sea el haz será menos susceptible de ser interferida por otras fuentes). Una antena con haces más anchos, tal como la Biquad, no requería la misma precisión y por lo tanto será más fácil conseguir el enlace

.Todo en antenas de HD,TV FM, Digitales análogas:         

Referencias.
Trevor Marshall’s BiQuad 802.11b Antenna
Simple Double-Quad Antenna
Reseau Citoyen: BiQuad
Lincomatic’s Homebrew WiFi Antennae