3D и 3G: печатаем антенны

m0Ray
Идет загрузка
Загрузка
08.10.2019
2258
16
печатает на Magnum Creative 2 UNI
Мы печатаем

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

5

Одним из важнейших достоинств 3D-принтеров является способность точно воспроизвести размеры модели. Ей и может воспользоваться радиолюбитель для облегчения создания антенн. Конечно, типичный 3D-принтер не сможет напечатать проводящие элементы антенн, как и очень большие детали антенн КВ-диапазона, однако для гигагерцовых диапазонов вполне возможно создание шаблонов и опорных конструкций, что я и хочу продемонстрировать в этой статье. Для примера выбран диапазон 2100МГц, использующийся для сотовой связи в стандарте 3G (специалистов прошу не пинать меня ногами за такую формулировку, это же научпоп).

Модели выполнены в openSCAD и параметризованы, так что можно легко пересчитать их под другие частоты (например, под 4G 1800МГц или 2600МГц, под Wi-Fi 2400МГц).

Я сам живу в деревне, поэтому проблемы связи мне знакомы не понаслышке. К тому же я радиолюбитель. Ну и наличие 3D-принтера дало стимул к творчеству. Дешёвый модем-"свисток" с антенным выходом дополнил картину.

Cantenna, она же Банктенна

Одна из простейших конструкций, которую можно, в принципе, изготовить и из пивной банки, и её не надо паять: достаточно воткнуть на нужную глубину "свисток". Но для нашего диапазона не так-то просто подобрать подходящую по размерам банку: нужно найти пиво в литровой жестяной банке, что в деревенских условиях сложновато. Поэтому я набросал модель и напечатал её. Пришлось разделить цилиндр на три части: во-первых, целиком он не проходил в ограничения моего принтера по высоте, во-вторых, я рассудил, что при печати высоких тонкостенных деталей могут начаться проблемы, приводящие к деформации. Получилось следующее.

Сегмент с вырезом - 2шт.

Сегмент без выреза - 1шт.

Стойки - 2шт.

Напечатал (слегка упростив для скорости):

Обклеил цилиндр фольгой и собрал:

Всё, антенна готова.

Конечно, усиление у неё не ахти (3-6dBi), но при такой простоте изготовления и применения, как говорится, чего вы таки из-под неё хотели? Тем не менее она нашла своё место в одном из соседских домов: там модем не ловил практически совсем, разве что в хорошую погоду, а с ней стабильно находит сеть и выжимает из неё 1-2 Мбит/с.

Biquad, она же зигзагообразная, она же антенна Харченко

Эта антенна чуть посложнее: придётся попаять. Но и усиление она даёт чуть побольше (7-10dBi).

В этой конструкции важны размеры вибратора (гусары, молчать!) и расстояние до рефлектора. Соблюсти их позволит вот такой шаблончик:

Наклеиваем его по центру на металлическую пластину или что-нибудь ровное и обклеенное фольгой. Гнём из проволоки вибратор и подгоняем под шаблон. Сверлим отверстие, продеваем провод от модема и распаиваем на вибратор.

Ножки будут поддерживать изделие в вертикальном положении.

Теоретически можно добавить штангу для системы директоров, чтобы увеличить усиление, но это, скажем так, на любителя. Я этого делать не стал. Антенна и так проработала у меня больше года, пока я не купил крутую 4G-тарелку на крышу. Модем выжимал из хиленького сигнала до 3 Мбит/с.

Yagi, она же Уда-Яги, она же волновой канал

Эта антенна "масштабируемая", то есть её можно удлинять для получения лучшего усиления. Изготовление её относительно непростое, важно соблюдать размеры, к тому же, придётся рассчитать и изготовить согласующий трансформатор ("балун"). С размерами нам и поможет 3D-принтер.

Нарисовал 6-директорную, как раз влезает на стол. Усиление должно быть примерно 10-12dBi.

Остаётся нарезать и согнуть соответствующие элементы из проволоки и "вписать" их в шаблон.

Я же сделал вариант попроще: нарезать и согнуть проволоку по размеру я могу и руками, напечатал только продольную штангу ("бум").

Директоры и вибратор из медной проволоки вставляются в отверстия и при необходимости фиксируются клеем.

Сделаем подставочку:

Испытать антенну не довелось - с установкой хорошего коммерческого решения надобность в "колхозе" отпала. Так что если кто заморочится этим вариантом - отпишитесь, насколько оно хорошо в конструкции и работе..

На этом всё. Мораль сей басни такова: 3D-принтер - годный инструмент радиолюбителя не только для изготовления корпусов аппаратуры и ручек верньеров.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

5
Комментарии к статье

Комментарии

08.10.2019 в 19:58
0

А что все какое то некруглое, почти квадратное?

08.10.2019 в 20:10
2

А нет особого смысла в сильной круглости. Печать замедляет, а эффекта особого на характеристики антенн и уж тем более подставок не даёт. Вот я и уменьшаю количество полигонов, пока круг хотя бы примерно остаётся кругом.

08.10.2019 в 20:26
0

Пасяп про скорость не в курсе нуно попробовать катить квадратное.

08.10.2019 в 20:43
0

Никогда не замечал замедлений, разве что совсем уже мелкие сегменты, меньше 0,2мм.

08.10.2019 в 20:48
0

Возможно, я преувеличиваю. Но более частое изменение скорости двигателей при печати плавных линий мне чисто интуитивно кажется более затратным. G-код пухнет опять же.

08.10.2019 в 20:52
0

И что с того? Пускай себе пухнет жикот и проц считает больше.

08.10.2019 в 20:57
2

Понимаете ли, я программист. Мало того, что я ленив от природы, так ещё и учили меня сему ремеслу, кладя в основу принцип "да не будет делать лишнего твоё предписание счетоводческое". Привычка сия глубоко въелась в сущность мою.

08.10.2019 в 21:05
1

Ну тут не тот случай, когда надо бросаться на баррикады ультимативной оптимизации :) Пока рюшки не в ущерб производительности - всё норм. Но вот когда твоя прога перестаёт помещаться в 1024*600 и тормозит интерфейс на камушке N2600 - вот тогда пора.

09.10.2019 в 06:24
1

Для этапа моделирования — 16–20–гранников достаточно. При финальном рендеренге — 36–72–120 граней по обстановке.

09.10.2019 в 06:36
1

Мне для цилиндров и окружностей в openSCAD хватает $fn=32 на все случаи жизни. Ни разу не сталкивался с необходимостью ставить больше.

А усложнение моделей мне претит.

11.10.2019 в 19:17
0

Первая антенна – это по мотивам «баночной антенны» (Cantenna). Зачем печатать то, что за полчаса делается из жестяной консервной банки – всё же не совсем понятно. Что касается влияния точности геометрии окружностей – тут всё зависит от диапазона (длины волны). Программистские подходы здесь не работают – антенны это достаточно точная наука.

11.10.2019 в 19:21
0

Я же написал: не так легко найти банку нужных размеров под данный диапазон. И даже написал, что это и есть Cantenna.

11.10.2019 в 19:22
0

Я там немного дополнил.

11.10.2019 в 19:53
0

Что касается влияния точности геометрии окружностей – на таких диапазонах аппроксимация окружности 32-угольником вполне допустима.

В любом случае, если кому надо покруглее - в openSCAD к услугам пользователя параметр $fn в директиве cylinder.

Я, напомню, хотел изложить идею, что 3D-принтер в радиолюбительстве может печатать не только коробки и ручки, а вполне себе и детали антенн, требующие точности. Красота чисто утилитарных деталей меня мало волнует.

11.10.2019 в 21:41
0

на таких диапазонах аппроксимация окружности 32-угольником вполне допустима


15.10.2019 в 22:46
0

у вас же принтер!  напечатайте нормальную параболу и оклейте фольгой  

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Кнопка а/м 2110

-3DP-BCoreXY- широкоформатный принтер под тяжелую печать. Портал. Хотенд/экструдер

Обратная инженерия - разработка ручки для лампы на основе прототипа и ее печать

Подавалка припоя.

Продолжаем печать. Крым в Миниатюре. Мелочевка.

Почти случайно получилось