"Барабанно-резонансная" антенна wi-fi 

                                                   Девиз: «нет таких трав, что бы знать чужой нрав»

Адрес:

http://90.189.213.191:4422/temp/antenna_barabann_v1/antenna_barabann_v1.doc    инд: 2-119-1    muz

Аннотация:

·         Представлена конструкция, принцип настройки антенны диапазона wi-fi 2.4ггц. Длина волны ~126 мм.

·         Основное преимущество - возможность механической настройки на максимальную эффективность приема-передачи.

·         Выдвинута гипотеза, что дисковая излучающая поверхность с минимально возможной толщиной повышает «добротность антенны». 

·         Предложена аналогия излучателя электромагнитного поля,  как звучание музыкальных инструментов барабанного принципа.

·         Вторая аналогия - принцип «форсажной» камеры;

·         Конструкция построена на основе известных технических решений. Автор  соединил известные принципы в один узел и  синтезировал изложенный далее тип антенны.

·         Дополнительная  возможность - использование данного типа антенны  для исследования материальных сред.

·         Автор ищет организации или частных лиц для разработки    приборов контроля влажности  волновым методом.  

·         Конструкция доступна для повторения и изучения всеми желающими и предназначена для сокращения трудозатрат при организации связи или задач с использованием излучений электромагнитных полей;

·         Теоретическое обоснование работы антенны не входит в тему данного изложения. 

 

Что громче: «барабан» или «гитара» - «плоскость» или «линия»?

·         В заголовке приведено основное отличие  данной антенны, т.е. излучение  поверхностью, а не линейным проводником.  Устройство барабана - это резонансная камера. Не обязательно по длине волны, но обязательно должна быть КАМЕРА. С одной стороны подается энергия, которая колеблет камеру, а камера  колеблет все остальное.   

·         Известен и обратный принцип усиления барабана. Этот принцип заложен в известном «стаканном методе» подслушивания.

·         Таким образом, существует «эффект усиления» в структурах типа «камера». Частота - важнейшая  характеристика   «эффекта усиления»   структуры типа «камера».

·         Ниже на рисунке-gif представлена  структура  вида  «барабанная камера». С одной стороны подается электромагнитная энергия. Если камера настроена на длину волны, то противоположная  стенка  попадает в резонанс, и  вся энергия передается на диск «барабана».

 

 

·         Диаграмма направленности меняется, если изменять длину «камеры». Штырь проходит через диск, и его длина равна длине волны излучения, т.е. ~126 миллиметров.  Диаметр штыря должен соответствовать волновому сопротивлению кабеля, т.е. LN(Dвнеш/Dвнут) и примерно составляет  2 миллиметра.   Диаметр камеры  - длина полуволны ~63 миллиметра, диаметр диска резонанса - длина волны - ~126 миллиметров.

·         Выходящий штырь - это линейный вибратор, а дисковая поверхность - отражательная поверхность и одновременно стенка резонатора.

·         Конструкция позволяет менять соотношение длины штыря к отношению  диаметра диска. Следовательно, доступно менять и диаграмму направленности.

·         Ниже на рисунке-gif показаны варианты излучения с разными диаграммами направленности, т.е. в резонансе - слева, и без резонанса - справа.

 

 

 

·         Настройка в резонанс выполняется перемещением двух полых цилиндров, которые образуют резонансную камеру.

·         Диаметр цилиндров должен быть кратным длине волны. Выбрана кратность два. В нашем случае это 2.4 Ггц, т.е. длина волны  ~126 миллиметров. Если кратность равна двум, то  диаметр  камеры  будет ~63 миллиметра.

·         Можно сделать и кратность равную единице, т.е. диаметр цилиндра  будет равен ~126 миллиметров. А  можно и кратно четырем.  Основной принцип - волна или полуволна, или четверть-волна должна совпадать с размерами камеры и по диаметру, и по длине. 

·         Антенна изготовлена из листа кровельной жести,  раскройка представлена ниже на рисунке.

·         Жесть сгибается по трафарету. Стык запаивается мощным паяльником. Выполняется подгонка размеров для состыковки «стаканов».

·         В качестве передатчика-приемника WI-FI используем адаптер с разъемом внешней антенны типа TENDA-321

  

·         Необходимо  прикрепить винтами переходной разъем  для возможности автономного подключения WI-FI адаптеров.

 

Гипотезы  развития  «барабанно-резонансных»  возможностей.

 

·         Конструкцию антенны можно сравнить с форсажной камерой. Только подается электрический ток, а не воздух и горючее. Общая аналогия - создание области для ускорения реакции.

PR_TVRD

·         Автор предполагает, что дополнительное «сгущение» для электромагнитного поля возможно создать путем различных «накачек» диска излучения.

·         Например, можно ввести колебание диска на ультразвуковой частоте, в этом случае появится модуляция частот ультразвука и в излучаемой электромагнитной волне. Предполагаемое достоинство таких «модулируемых» волн - меньшее «затухание»  в кристаллических телах. Возможное применение  таких антенн для увеличения длины связи в подземных условиях. Но это лишь только гипотеза!

·         Вторая гипотеза - чем тоньше диск, тем легче и быстрее он колеблется. Волна уходит только в направлении резонанса и имеет «большее сгущение». Попросту говоря, «не разбегается по дороге». Аналогия с тонкой стенкой барабана. Если стенка толстая, то звук будет иметь «многие обертоны».  Правда, тонкая стенка может и порваться при ударе.

 

Проверка возможностей связи «барабанно-резонансной»  и «штыревой» антенны.

·         Характеристики «барабанно-резонансной» антенны проверялись с использованием программного обеспечения контроля уровня  SSDI WI-FI. Ссылки на программы даны в литературе и электронных источниках темы.

·         Ниже на рисунке показан график изменении уровня при различных условиях ориентации. Предварительно установлен размер резонансной камеры для максимального уровня приема.

·         Влияние размера резонансной камеры также составляет примерно 15..17 dBm.

·         Связь через  антенны  типа «штырь» составляет примерно 50 метров, а устойчивая связь через те же адаптеры  и  в направлении излучения антенн «барабанно-резонансного» типа составила не менее 300 метров.

·         Эксперимент проводился следующим образом. Одна антенна была расположена на 18-ом этаже высотки и направлена на пустырь в  направлении расстояния от дома 200...400 метров.

·         Первый компьютер включался в режиме «раздачи WI-FI». Удобно пользоваться утилитой netsh в режиме консоли. Выполнялись две команды.

Настройка режима.

netsh wlan set hostednetwork mode=allow ssid="shabr_soni" key="12341234" keyUsage=persistent >  itogi_command_START_v1.txt 

Включение режима «раздачи».

netsh wlan start hostednetwork > itogi_command_START_v2.txt

На компьютере появляется дополнительная сеть, к которой может подключиться другой компьютер с адаптером WI-FI, показано ниже на рисунке.

 

 

·         К переносному ноутбуку подключили адаптер с антенной «барабанно-резонансного» типа.

·         Пешком исследовалась зона доступной связи. Как и предполагалось, определилась зона затемнения и далее максимальный уровень на расстоянии  до 300 метров. Затем уровень уменьшался до уровня фона.  

·         После экспериментов надо выключить «раздачу» командой,  приведенной ниже:

netsh wlan stop hostednetwork > itogi_command_STOP.txt

·         Крепежная часть  антенны  не разрабатывалась. Допустимо использовать варианты хомутов или кронштейнов. Важно обеспечить «молниезащиту» и герметичность внутренних полостей.  Данный вопрос не входит в тему публикации.

·         Вариант использования пищевых консервных банок к сожалению не подошел, т.к. их размеры не попадают в диапазон WI-FI. Но возможно, автору не попались в руки банки с подходящими размерами.

 

Литература и электронные источники.

 

·         Авторская программа контроля уровня WI-FI  http://90.189.213.191:4422/doc_sh/razwedka_wifi_sh/

·         Программа контроля уровня WI-FI Homedale   http://homedale.ru.uptodown.com/windows

·         Программа контроля уровня WI-FI Xirrus  https://www.xirrus.com/inspector/

·         А. И. Долбик  «УСТРОЙСТВА СВЧ И АНТЕННЫ  МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ АНТЕННЫХ СИСТЕМ» http://samlib.ru/d/dolbik_a_i/posobieporaschetuantennyhsistem.shtml

·         Маслов О. Н. Рябушкин А. В. Шашенков В. Ф.  «Малогабаритные резонансные антенны» http://samlib.ru/g/grachew_a_w/c-1.shtml  

·         «Тесла, забытый закон?» http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/aaj.shtml

·         «Динамический электрогенератор или N-машина»    http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/aze.shtml 

·         «Классификация музыкальных инструментов» http://samlib.ru/m/muratow_s_w/musicalinstruments.shtml 

·         «Измерить параметры антенны? Совсем не сложно!»    http://samlib.ru/g/grachew_a_w/1-2.shtml

·         Мисюченко И. «Сущность и механизм излучения электромагнитных волн» http://samlib.ru/g/grachew_a_w/d.shtml

·         Устройство форсажной камеры http://zewerok.ru/trdd/

·         Электрический эфир http://electricaleather.com/

·         «Физики придумали как уменьшить размеры антенн в сто раз» https://indicator.ru/news/2017/08/22/antenny-v-sto-raz-menshe/

 

   

 

Выводы.

·         Приведено описание антенны диапазона WI-FI с отличительной возможностью  механической подстройки свойств направленности излучения.

·         Конструкция антенны имеет экспериментальный характер и предназначена для улучшения характеристик средств связи и для изучения свойств материальных сред.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Автор - Шабронов Андрей Анатольевич   тс.  +7 913-905-8839     e_mail -  shabronov@ngs.ru  

ред. 2017-12-21

     Успехов и здоровья!