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Construcción de una antena direccional

Loop Uda Yagi para wifi - 2.4 Ghz.

Por Inco
Fotos : Kokoloko

0001 
pelando el cable 0002 enrollando anillas en 35mm 0003 
marcando anillas 0004 
cortando anillas 0005 muchas 
anillas
0001 pelando el ... 0002 enrollando ... 0003 marcando an... 0004 cortando an... 0005 muchas anil...
0006 varios 0007 
cortando tubos 0008 mesa y 
tubos 0009 
haciendo marcas 0010 
pinza para anillas
0006 varios.jpg 0007 cortando tu... 0008 mesa y tubo... 0009 haciendo ma... 0010 pinza para ...
0011 primera anilla preparada 0012 la 
segunda 0013 
soldando la sexta 0014 soldando 0015 otro 
soldando
0011 primera ani... 0012 la segunda.jpg 0013 soldando la... 0014 soldando.jpg 0015 otro soldan...
0015 
va tomando  forma 0016 
reflector 0101 0102 0103
0015 va tomando ... 0016 reflector.jpg 0101.jpg 0102.jpg 0103.jpg
0104 0105 0106 0107 0108
0104.jpg 0105.jpg 0106.jpg 0107.jpg 0108.jpg
0109 soporte loop soporte loop2 soporte y 
reflector
0109.jpg soporte loop.jpg soporte loop2.jpg soporte y reflec...

El diseño de esta antena yagi se basa en otros encontrados en internet y sobre todo en los datos obtenidos con el programa de G6KSN loopyagi.exe antes alojado aqui y que sirve para calcular antenas loop uda yagi para cualquier frecuencia. Las dimensiones y la forma de construirla se han cambiado levemente para adaptarnos a los materiales que teníamos a nuestro alcance. Es una antena direccional y con ganancia bastante alta, 14dbi. La polarización horizontal o vertical depende únicamente de la posición en que fijes la antena.

esquema original G6KSN

Figura 1: Esquema de la antena original de G6KSN

Los resultados obtenidos con loopyagi.exe para una frecuencia de 2441Mhz son los siguientes :

    Elemento              Dimensiones       Distancia desde 
                                            el  reflector1
   reflector 1       123mm diametro             0 mm
   reflector 2       135mm circunferencia      42 mm
   alimentador       123mm circunferencia      55 mm
   director  1       114mm circunferencia      70 mm
   director  2       114mm circunferencia      81 mm
   director  3       114mm circunferencia     105 mm
   director  4       114mm circunferencia     129 mm
   director  5       114mm circunferencia     146 mm
   director  6       114mm circunferencia     177 mm
   director  7       114mm circunferencia     225 mm
   director  8       114mm circunferencia     273 mm
   director  9       114mm circunferencia     321 mm
   director 10       114mm circunferencia     369 mm
   director 11       114mm circunferencia     417 mm
   director 12       114mm circunferencia     465 mm
   director 13       110mm circunferencia     513 mm
   director 14       110mm circunferencia     561 mm
   director 15       110mm circunferencia     609 mm
   director 16       110mm circunferencia     657 mm
   director 17       110mm circunferencia     705 mm
   director 18       110mm circunferencia     753 mm
   director 19       110mm circunferencia     801 mm
   director 20       110mm circunferencia     849 mm
   director 21       106mm circunferencia     897 mm
   director 22       106mm circunferencia     945 mm

El mástil (pieza a la que van soldados el resto de los elementos) es un tubo de cobre, usado en fontanería, de 12mm de diámetro. Los elementos en forma de anilla están hechos a partir de un alambre de cobre de 1.5mm de diámetro.

Dependiendo de la ganancia que queramos conseguir tendremos que hacer la antena mas o menos larga, aquí damos las instrucciones para hacer una de aproximadamente 1 metro de longitud y 22 directores, que da una ganancia aproximada de 14Dbi. Si se quiere hacer una antena de menor ganancia basta con acortarla hasta donde desees, por ejemplo, una antena de 50cm y 11 directores tiene una ganancia de aproximadamente 11Dbi. Como orientación decir que en las pruebas realizadas se obtuvieron ganancias de 7db (la de 22 directores) y 4db (la de 11 directores) por encima de los resultados obtenidos con una antena tipo bote (de 8.7 cm de diámetro y 16.5cm de longitud).

Empezaremos haciendo las anillas, quitamos la funda aislante del cable de cobre, y a continuación enrollamos el alambre sobre un trozo de tubo de cobre de 35mm de diámetro, hasta hacer 12 vueltas completas. Fijamos el alambre con alguna cinta adhesiva y con una cuchilla, dando varias pasadas, hacemos una marca a todas las anillas. Soltamos la cinta, retiramos el alambre del tubo de cobre y vamos cortando cada anilla por las marcas que hemos hecho. Se manipulan las anillas hasta conseguir que formen un círculo completamente cerrado. Estas doce anillas serán los primeros alimentadores numerados del 1 al 12.

El paso anterior lo repetimos enrollado el cable sobre un tubo de 34mm de diámetro, (nosotros utilizamos un tubo de una aspiradora). Sobre este tubo hacemos ahora otras 10 espiras, las marcamos y cortamos. A dos de éstas les cortamos 4 mm, para utilizarlas como directores 21 y 22, las restantes 8 anillas serán los directores del 13 al 20.

Medimos dos trozos de alambre de cobre, uno de 123mm y otro de 135mm para hacer el Alimentador y el Reflector 2 respectivamente. Les daremos también forma circular enrollándolos sobre un tubo de 40mm de diámetro y rematando la forma a mano.

Cortamos el tubo de cobre que formará el mástil, la longitud depende del número de directores de la antena que nos propongamos hacer. Para la de 22 directores lo cortaremos a 102 cm, es decir, 7.5cm mas largo que la medida que nos indica la tabla (Director 22 945mm).

A continuación sujetamos, con alguna herramienta o cinta adhesiva, una cinta métrica al tubo de cobre y le hacemos las marcas en las que irán soldados los distintos elementos. Comenzamos haciendo una marca a 7cm de uno de los extremos. Esta marca la tomamos como origen o "cero" para le resto de las medidas, o sea, en ella irá soldado el Reflector1. A 42 mm del "cero" haremos la marca para el Reflector2, a 55 mm del "cero" haremos la marca para el Alimentador, a 70 mm del "cero" la marca para el Director1, a 81mm la del Director2 y así hasta llegar al Director22.

Ya sólo nos queda soldar cada elemento en su sitio. Empezaremos por el último director, el 22. Para esto hemos preparado una herramienta o pinza que se puede desplazar por el tubo de cobre y tiene unos brazos que permiten sujetar firmemente una arandela en su posición correcta mientras la soldamos. La soldadura la hacemos con soplete de fontanero, aplicando previamente decapante o flux en las piezas a unir. Tanto los directores, como el Reflector2 se sueldan con la abertura de la anilla en contacto con el tubo de cobre, de modo que al soldar la anilla al tubo queden también unidos los extremos de la anilla.

El Director se suelda de forma que la ranura quede diametralmente opuesta al punto de unión de la arandela al tubo. En los extremos sueltos del Alimentador soldaremos posteriormente el cable coaxial, la malla a uno de los extremos y el vivo al otro. Soldamos a continuación el Reflector 2.

esquema Reflector1 El Reflector1 es un círculo de 123mm de diámetro de chapa de latón de 0.5mm de espesor. Se marca con compás o plantilla y se corta con la tijera para chapa. En este reflector hacemos dos agujeros, uno con centro a 26mm del centro del reflector, y de 12mm de diámetro, en este agujero soldaremos el mástil. Hacemos otro agujero, de 4mm de diámetro y con centro a 18mm del centro del reflector. En este agujero soldaremos un trozo de tubo de latón de 4mm de diámetro y de 60mm de longitud. Por el interior de este tubo se introduce el cable coaxial RG-316, soldamos el cable coaxial al Alimentador y en el otro extremo del cable le colocamos el conector apropiado, dependiendo a que aparato Wifi vayamos a conectar la antena.

Herramientas que necesitas:

  • Un cortatubos o un arco de sierra para metales.
  • Unas tijeras para cortar chapa.
  • Unas tenazillas para cortar los cables, la tijera de chapa puede servir.
  • Un soplete, estaño y flux.
  • Estaño y un estañador, si es de 100watios mejor que el de 40watios.
  • Un tornillo de banco para sujetar las piezas mientras las sueldas.
  • Tubos de diferentes diámetros para enrollar las anillas (35mm, 34mm, 40mm)

Donde conseguir los materiales:

  • El cable de cobre de 1.5mm de diámetro en cualquier tienda de material eléctrico.
  • El tubo de cobre de 12mm de diámetro en cualquier almacén de material de fontanería o inculso en grandes superficies dedicadas a bricolage.
  • La chapa de latón la he comprado en Suministros Azán, en el polígono de Argales en Valladolid. Cuesta unos 28 euros una plancha de 100x60cm aprox.
  • El tubo de latón de 4mm y la varilla de latón de 4mm de diámetro o similar (para hacer la pinza para sujetar las arandelas) en grandes superficies de bricolage o en tiendas dedicadas a maquetas y modelismo, como Biplano al lado de San Benito, en Valladolid.
  • El RG-316 se encuentra en amidata en Madrid, en bobinas de 25 metros.
  • El conector N macho para soldar a cable (para rg-58, no se encuentra para cable mas fino) en cualquier tienda de componentes electrónicos, en Valladolid en Oseca, en la carretera de circunvalación. También en Oseca la abrazadera para sujetar la antena a un mástil.
  • La chapa perforada para hacer el soporte de la antena se compró en AKI en el Camino Viejo de Simancas, pero puede servir cualquier otra chapa de 2mm de grosor y tamaño 7cmx15cm.