Popis a podrobný návod :

Tak jako většina lidí, vyrábějících si vlastní mikrovlnnou anténu 2,4 GHz jsem byl postaven před problém, jakou anténu zvolím. 

Protože v případě přijímací stanice je vhodná spíše směrová anténa, tak připadaly v úvahu v podstatě 3 varianty - parabola, krabička od párků - Wave Guide nebo sektorová Quad anténa.

Parabola se vyznačuje velkým ziskem, ale také velkou plochou a značnou nápadností, proto jsem ji v případě svého balkónu zavrhl. Krabička od párků se ziskem 6-11dB je sice efektivnější řešení, ale pro venkovní podmínky a zapouzdření také není ideální - navíc při reálné domácí výrobě zkusmo se dosahuje obvykle 7 dB zisku a to není mnoho.

Proto jsem se rozhodl pro stavbu antény Sektorová Quad anténa 10 dB dle všeobecně se vyskytujících návodů. Byl jsem spokojen, proklamovaného zisku 10 dB jsem dosáhl (po spojení a sfázování dvou těchto antén skoro o 4 dB více), ale přesto jsem se rozhodl, že s touto anténou učiním několik pokusů, které prověří, zda by se nedalo při daných rozměrech z antény vyrazit více (původně jsem chtěl vytvořit hybrid s Yagi přidáním direktorů).

Při zaměření na vzdálené AP, odstínění vedlejších příjmů a pevném uchycení antény jsem experimentoval s přidáváním "drátků" na různá místa dipólů a jejich ohybáním. Zhruba po dvou hodinách jsem na základě grafu vytvořeného programem Netstumbler zjistil zákonitost, která byla poměrně překvapivá.

Na rozdíl od doporučení o zparaboličtění a zvětšení zadní plochy antény jsem zjistil, že plně postačí, pokud zadní plocha zůstane placatá a nepatrně přesahuje rozměry dipólu. Dále jsem zjistil, že Quad má rezervy (paradoxně má nepatrně lepší příjem, pokud se dipóly přihnou trošku dopředu jako motýlí křídla - tento jev u antény typu TRELL již nefunguje, naopak se tím zhorší zisk).

Dalším zajímavým poznatkem je, že přidávání drátů a dipólů rozšiřujících plochu příjmu (viz různí kolegové experimentátoři na netu) má výsledky naprosto opačné, než by bylo zvýšení výkonu (v nejlepším případě se to nezhoršilo). Dokonce i oka na dipólech, které jsou pro anténu TRELL typické (a ke kterým jsem po dlohých experimentech došel), musí mít přesně dané rozměry v poměrně malé toleranci.

Při měření nastal i těžko vysvětlitelný okamžik, kdy přidáním dvou dvojic centimetrových tyček směrem dopředu po stranách dipólů se neočekávaně zcela změnila charakeristika antény a zcela ztratila stanici, na kterou byla zaměřena a namísto ní byl zachycen vzdálený AP, který nikdy předtím ani potom zachycen nebyl. Pokud by v tom někdo objevil zákonitost, nebylo by to špatné.

Výsledkem experimentování bylo zjištěno, že je třeba po stranách dipólů klasické antény Quad přidat měděná oka přesně definovaných rozměrů a parametry se tím zlepší až o 6 dB ve srovnání s původní anténou (to je srovnatelný výsledek se čtveřicí klasických Quad antén o podstatně větší ploše a při správném sfázování na vlnovou délku).

Proto se anténa typu TRELL jeví jako optimální pro své malé rozměry, jednoduchou výrobu a především velmi dobré parametry (zisk 16-18dB), které byly prokázány exaktním měřením v terénu.

Návod na výrobu :
------------------------

Anténu si dokáže vyrobit kdokoliv, kdo udrží v ruce kombinačky a dokáže pájet. Jako materiál zcela postačí drát z rozvodů 220V o průměru 1 až 1,5mm (pak je konstrukce samonosná, ale asi nebude problém i při menším průměru nebo například při vystřižení tvaru z pocínovaného plechu - to už je věc tvůrce antény - podstatné jsou přesné rozměry a vf signálu nejde ani tak o materiál, jako o povrch - takže by teoreticky vyhovovala i pokovená umělá hmota, ale my asi zůstaneme u těch drátů na 220V), ze kterých se nožem odstraní umělohmotná izolace a zůstane pouze čistý měděný drát (pokud někdo použije smaltovaný drát z cívek, pak je třeba smalt odstranit seškrábáním).

Druhou důležitou věcí je destička (zadní stěna antény) z cuprextitu nebo z pocínovaného plechu (přinejhorším to může být i namuchlaný alobal na jakoukoliv placatou plochu z libovolného materiálu, ale pak je třeba mechanickou konstrukci zpevnit tepelným lepidlem nebo jakkoliv jinak, aby anténa držela níže uvedený tvar - funkčnost je daná pouze elektrickým zapojením a tvarem).

Destičku ořízneme na rozměr 6x12 cm a zhruba doprostřed vyvrtáme otvor o průměru 1 cm. Pokud bude otvor vyosen o 0,7cm k jedné z bližších stran, tím lépe, ale není to nezbytné.

Měděný drát narovnáme a ustřihneme z něho dva kusy o velikosti 16,4 cm - další 4 kusy o velikosti 4,6 cm a ještě 4 kusy o velikosti 3,5 cm. Více drátu potřebovat nebudeme.

Krátké kousky drátu ohneme do obloučků, na dlouhý kus si nakreslíme lihovou fixou značky dle obrázku (z obou stran první značky 1,8 cm a pak rozdělit po 3,2 cm). Dlouhé kusy drátu ohneme do poměrně komplikovaného tvaru plochého kosočtverce s vývody k destičce viz obrázek.

Nyní všechny drátky, které máme (včetně ohnutých) pocínujeme pájkou cca 0,4cm z každé strany (protože je při této tloušťce drátu někdy problém drát trafopájkou prohřát, je vhodné držet kleštěmi drát vždy za druhý konec, než který cínujeme - nutno vždy použít kalafunu, jinak se cín nechytá).

Dva kosočtverce se přiloží zrcadlově k sobě tak, že se vývody dotýkají a procínují se a spojí (viz obrázek).

Na destičce cuprextitu se pocínuje ploška vedle díry, kterou jsme provrtali (dle obrázku) a na destičku se přiloží a k této plošce připájí dvojitý kosočtverec (jeden vývod připájený k destičce, druhý vývod je v otvoru a ničeho se vodivě nedotýká - někdy je vhodné vývod kodočtverce, který má být připájen na destičku ještě před připájením cca o 3mm zkrátit). Dipóly by měly být nad destičkou reflektoru asi 1,8cm (ale není to kritické - vyhovovalo 1,6 - 2cm ).

Vezmeme libovolný koaxiální kabel (nejlevnější je Belden RG 58, ale pro naše potřeby je vhodnější H155 případně pro náročnější H1000), oholíme a pocínujeme měděné konce vývodů viz obrázek. Tento kabel přiložíme na anténu tak, že střed kabelu je vodivě spojen s vývodem kosočtverců ve vyvrtaném otvoru destičky a opletení je vodivě spojeno s plochou reflektoru (destičky). Kabel může být připojen i ze zadní strany reflektoru (pak je ale třeba dbát na vodivé propojení obou stran cuprextitové desky, případně provrat díry a nejkratší možnou cestou vodivě spojit opletení s plochou desky).

Nyní je vhodné (pokud je tato možnost) zajistit jasně definovanou permeabilitu prostředí (neovlivňovanou vlhkostí nebo pavouky a pavučinami pohybujícími se v anténě či oxidací) a pevnou impedanci antény. Tedy inertní hmotou, která nezpůsobuje svod při frekvencích kolem 2,4 GHz zakápnout otvor v destičce. U první antény při použití lepicí tepelné tyčky byly výsledky příznivé, ale u níže uvedeného dvojčete s vysokým ziskem způsobovala jiná lepicí tyčka svod. Zafixování otvoru tedy raději ponechám na konkrétním tvůrci - jediné, co je nutné, aby se nikdy nemohl drát protažený otvorem vodivě dotknout okraje. Špatně zvolené lepidlo nebo hmota, kterou by byl otvor zakápnut, může výrazně zhoršit vlastnosti antény (proto je asi lepší otvor nezakápnout nebo změřit před a po zakápnutí a pokud by se zisk snížil, pak hmotu odstranit).

V této fázi máme před sebou obyčejný Quad. Nyní, když je pevně spojen s destičkou reflektoru, je možné i bez kleští pořádně pocínovat všechny hrany kosočtverců dle obrázku a přiložit k nim ohnuté měděné drátky dle obrázku a vodivě je propojit (připájet a propájet). Větší oka jsou na vnějších stranách antény, menší po stranách blíže ke středu (vše dle obrázků).



Nyní je třeba zkontrolovat, zda někde není svod, kapička cínu nebo zda se nedotýká střed koaxiálu vodivé plochy desky či zbloudilého drátku z opletení a pokud je vše OK, pak provedeme test. Anténu zaměříme směrem na AP a programem Netstumbler zjistíme sílu signálu.

Hotovou anténu je možné zapouzdřit v podstatě do jakékoliv umělohmotné krabičky. Obecně jsou doporučovány misky a krabičky vhodné do mikrovlnky, ale v praxi vyhovuje v podstatě cokoliv nekovového (též univerzální umělohmotné krabičky firmy AA Atanasovský prodávané v GM Electronic i jinde). Krabičky je vhodné buď naprosto hermeticky utěsnit lepidlem či barvou (pokud zanecháme spáry, pak bude vlhkost přímo nasávána) nebo nechat odvětrané (dva až čtyři otvory ve spodní části). Nátěr je vhodný opět libovolný neobsahující kov.

Uvedenou anténu je možné sestavit též do anténních systémů (propojení kabely s násobky vlnové délky lambda násobené činitelem zkrácení daného kabelu podle dielektrika) s tím, že se dají předpokládat velmi povzbudivé výsledky (podmínkou je ovšem značná homogenita signálu v místě příjmu - u soustavy, kde je signálem pokryta pouze část antén, zbytek antén signál vyzařuje a tím snižuje výkon systému).


Příkladem anténní soustavy z antén typu TRELL je níže uvedené Dvojče s vysokým výkonem (zisk 22dB).



Základem pro stavbu tohoto anténního systému jsou dvě antény TRELL bez reflektoru postavené ohýbáním a pájením drátů způsobem popsaným výše.

Materiál pro reflektor byl použit pocínovaný plech, ale spolehlivě vyhovuje i cuprextit (kde je ovšem nutné opletení koaxiálu vodivě připájet k desce na straně, kde jsou dipóly - tedy je nutno vyvrtat malé otvory na protažení drátů opletení koaxiálu navíc).

Reflektor je obdélníkový o velikosti 12 krát 16 centimetrů. Do pozic dle obrázku vyvrtáme otvory o průměru 1 cm (při vrtání doporučuji destičku přišlápnout na dřevěnou podložku, kterou obětujeme na provrtání - pokud plech či cuprextit přidržujeme pouze kleštěmi nebo nedejbože rukou - pak máme vysokou pravděpodobnost poranění a potrhání materiálu). Na stojanové vrtačce je samozřejmě situace jiná.

Vedle otvorů provedeme pocínování též o průměru cca 1 centimetr a poté k pocínovanému místu na destičce připájíme dipól způsobem uvedeným na obrázku (před připájením dipólu je třeba jeden konec, který bude připájen, cca o 4 milimetry zkrátit, aby bylo možné druhý provléknout otvorem v destičce - osvědčilo se mi použít otvor v podložce vzniklý předchozím vrtáním k umístění prostrčeného vývodu dipólu - zbytek destičky byl opřen o desku podložky a já nepotřeboval třetí ruku k přidržování dipólu). Po úspěšném připájení (postupně ze všech stran s důrazem na mechanickou pevnost) jednoho dipólu připájíme i druhý.

Nyní vezmeme původní drát o průměru 1 až 1,2 mm (ze kterého jsme vyráběli dipól) a odstřihneme z něho kus o délce 12 cm. Tento drát na koncích pocínujeme a poté jej ohneme způsobem dle obrázku (do tvaru písmene V, kde jsou navíc ohnuté konce o délce 2 cm). Tento drát pak pevně připájíme ze zadní strany reflektoru na vývody dipólů prostrčené otvory viz. obrázek. Tím jsou oba dipóly spojeny do anténního systému a zbývá k nim pouze připájet koaxiální kabel opět způsobem uvedeným na obrázku (střed na drát "V" a opletení vodivě připájet k ploše reflektoru).

Koaxiální kabel připevníme k reflektoru tepelným lepidlem, aby se nevylamoval (nebo jinak mechanicky dle fantazie tvůrce). Žádný "živý" drát lepidlem nezakapáváme protože lepicí tyčka polské výroby na rozdíl od lepidla použitého v předchozí stavbě naprosto evidentně způsobovala svod vf signálu a snižovala zisk. Otvory v desce jsou dostatečně veliké a dipóly se v těchto místech desky vodivě nedotýkají - lepidlo není třeba použít - použijeme jej pouze na připevnění antény do plastové krabičky.

Plastová krabička, vhodná pro tuto anténu je krabička typu KP18A, kterou lze při větším množství objednat e-mailem na antonin@atanasovsky.cz nebo jednotlivě zakoupit v prodejnách GM nebo GES či ve Václavské pasáži na Karlově námestí v Praze (ale určitě i jinde). Vzhled plastové krabičky KP18A je na obrázku níže.



Do této krabičky umístíme anténu a provrtáme pouze otvor ve spodní části na koaxiální kabel. Anténu lze upevnit buď šroubky (za reflektor) do otvorů předlisovaných v krabičce nebo zalepit v rozích reflektoru a zafixovat koaxiál v krabičce tepelným lepidlem. Mechanické provedení je závislé opět na konkrétním staviteli.

Nyní máme v krabičce umístěnu anténu, která má velmi dobré parametry a její výroba byla přitom poměrně levná a při dodržení výše uvedených instrukcí ani neobsahuje žádná zásadní rizika ohledně funkčnosti.

Srovnání antén při příjmu vzdáleného AP je na obrázku níže. První část grafu je dvojitý klasický Quad (sfázovaná soustava dvou Quadů) dle obecných návodů. Druhá část grafu je dvojče TRELL s vysokým výkonem, které jsme právě dokončili. Třetí část grafu patří jednoduché verzi antény TRELL (pouze jeden dipól). Z obrázku je naprosto jasně vidět, že rozdíly jsou zcela zásadní.



Je třeba si uvědomit, že kvalitní anténa znamená kvalitní připojení a že při dodržení návodů jsme schopni si sami levně a bez rizik postavit anténu a ušetřit v případě anténní soustavy až desítky tisíc korun.


Přeji Vám hodně úspěchů při stavbě antény a dlouhé chvíle pohody a spokojenosti u spolehlivě pracujícího systému.

- PeSo -

Pro velký zájem ještě přikládám fotky, jak vypadá dvojče v reálu. Takže pohled zepředu:



Pohled zezadu :



A pohled zestrany :



Rez na reflektoru odráží také, takže žádné obavy :-)

Ještě reference jednoho z úspěšných stavitelů antény TRELL :

Tak jsem anténu TRELL postavil a je pravda, že za ty peníze je to vynikající. Jeden z mála návodů, které fungují opravdu na první pokus.

Těším se, že sem umístím i Váš ohlas ( pokud bude kladný a bude na jeden řádek :-))