A Antena Duo-Bi-Quad

Bons alcances de transmissão são conseguidos com equipamentos de boa qualidade, com casamento perfeito entre antena e transmissor, aliás, para muitos, o que vale mesmo é um roteador de potência o maior possível, quanto maior a quantidade de dBi melhor, mas esses que pensam assim, esquecem que um cabo coaxial de boa qualidade pode fazer com que o sinal de radiofrequência cheque ao dobro da distância, além, é claro, de uma antena “cortada” para a freqüência de operação.

A realidade é que um casamento perfeito entre o rádio, placa wireless, ou roteador wireless e a antena, além de ser uma necessidade para que o equipamento tenha durabilidade, e é de suma importância para obter o maior alcance possível dos sinais transmitidos.

Quem frequenta o Ibytes já deve saber que sou doente por radiofrequência  vira e mexe estou mexendo com alguma coisa que funciona sem fios, e para aparelhos funcionarem sem fios é necessário que existam antenas, exatamente por isso é que é os segredos do funcionamento das antenas são tão fascinantes, tão gratificantes e as vezes também trazem frustrações.

Desta vez, resolvi testar um modelo não comum de antena, na verdade, a antena duo-bi-quad é um tipo de antena bem fácil de fazer, até mais fácil do que uma antena omni bem elaborada, mas a minha paixão por montar e testar antenas está relacionada aos resultados, já fiz muitas antenas omni, direcional, e alguns outros modelos que escreverei sobre eles em outra oportunidade.

Um tipo de antena muito fácil de fazer, a base da ideia é que se cada quadro sintonizado traz um determinado nível de sinal, se forem somados os sinais de vários quadros captados teremos um sinal de maior intensidade, então, é o suficiente saber qual a freqüência que desejamos fazer a antena.

A faixa de freqüência autorizada para redes Wlan inicia em 2.4000 KHz (2.4 GHz) e termina em 2.4835 KHz (2.483 GHz), e a freqüência central dessa faixa é 2.441 GHz.

Então devemos “cortar” nossa antena para a frequência central da faixa, que é 2.441 GHz, mas podemos  calcular antenas e saber o tamanho exato dos elementos para qualquer tipo de antena, e segundo o cálculo, o tamanho do elemento para 2.441 GHz é de 29 milímetros  por ser fácil de manusear, geralmente utilizo fio de cobre de 1.5, e foi a antena da figura abaixo que foi a minha primeira montagem de uma antena duo-bi-quad.

Em ser tratando de radiofrequência tudo é importante, um centímetro de fio a mais ou a menos pode botar todo o projeto a perder, por esse motivo, refiz os cálculos para utilizar uma área de 2,5 mm de cobertura por uma espessura de 0,3 mm, a diferença foi insignificante, por isso vou seguir os cálculos feitos antes.

Certamente que você já pensou, “essa cara ta doido”, isso é impossível, como é possível manusear um material de 0,3 mm de espessura?

A resposta é simples, em busca da confiabilidade, é preciso fazer com que a antena não mude de posição com o vento e que não sejam alteradas as posições dos fios dobrados na antena, isso quando a antena é feita com fios, obviamente que para testes tudo é válido, afinal, antes de elaborar um projeto mais ousado é preciso saber se ele tem fundamento nos cálculos e num protótipo aproximado do que se deseja ao final, e minha base foi a antena duo-bi-quad feita com fios conforme mostrado acima.

A ideia é usar placa de circuito impresso, isso não é nenhuma novidade, pois os rádios que operam em frequências elevadas há muitos anos já utilizam essa técnica, uma trilha em forma circular é uma bobina para um circuito, até aparelhos celulares utilizam antenas feitas com finíssimas trilhas na própria placa de circuito impresso, então também
podemos utilizar essa ideia.

Quanto aos elementos da antena para a freqüência de 2.441 GHz o tamanho é 29 milímetros, a estabilidade dos sinais é devida a capacitância natural ser bem menor na placa de circuito impresso, o motivo é a camada condutiva de metal ser fina e com isso a capacitância diminuí.

Lembre-se que 2.9 centímetros é o mesmo que 29 milímetros e note que uma diferença de três milímetros representa quase 10% do tamanho dos elementos, então cuidado com o tamanho dos elementos, o esquema da antena com suas medidas para 2.441 GHz é mostrado na figura abaixo, note o detalhe da interrupção da trilha, que deve ter 2 milímetros no máximo.

Depois de corroída  a trilha deve ser feita conforme figura abaixo, é como se fosse um viaduto, um fio amassado e cortado num pedaço que é soldado na trilha para permitir o percurso do sinal.

Na figura abaixo são mostrados o modelo quadrado e o modelo redondo para o mesmo tipo de antena, o princípio do funcionamento é mesmo, a escolha é sua, eu fiz os dois modelos, o ganho é ligeiramente maior com o modelo na quadrado, mas o modelo redondo é menor, enfim, cada um tem uma opção.

O material utilizado é o que geralmente a gente tem na bancada, furadeira, arrebitadeira, solda, soldador, arrebites, parafusos, enfim, todo maluco tem essas coisas para incomodar a dona “Maria”, aliás, peguei “emprestado” para “sempre” a caixa (vazia) de bombons ferrero rocher para servir de abrigo para a antena.

E o resultado visual final é mostrado na figura abaixo.

Ficou bonitinha não foi? Bom, agora é hora se saber se o tempo perdido na montagem valeu a pena.

Com o netstumbler ativo, de cara pude notar que existiam dez estações Wlan, isso mesmo dez estações Wlan, agora é só levantar a antena e ver no que dá, mas a primeira vista já é esperado bom resultado, pois no chão já havia boa sintonia, veja as estações Wlan com a antena ainda no chão.

Então levantei a recém montada antena e amarrei mal e mal o cano de seis metros, agora de volta ao netstumbler, e vamos ver o que acontece, até então, o maior número de estações que eu havia captado foi com a antena direcional e agora estava até ansioso para saber o resultado que nem fui atender alguém que me chamava, nesse instante ver o resultado era mais importante.

E valeu a pena mesmo, o resultado abaixo foi obtido com a antena a seis metros de altura, note que foram captadas 27 estações Wlan, agora é hora de girar a antena e testar para ver se ficou mesmo direcional a captação do sinal.

Um detalhe bem interessante é que existem 10 redes abertas num total de 27 redes captadas, isso dá para fazer uma “festa”, ou apenas “pegar” internet grátis dessas redes.

Como estava ocupado, deixei para testar com calma a diretividade da antena num sábado de tarde, e nesse dia por ser fim de semana, tinha apenas 16 estações ativas, mas eu queria mesmo era testar a diretividade da antena, escolhi uma estação e comecei a virar, o resultado pode ser visto abaixo, conforme foi sendo virada a antena o sinal aumentava o diminuía, achei muito bom o resultado dessa antena duo-bi-quad direcional com espaçamento frouxo.

A sim, o ganho da antena não consegui determinar exatamente, mas o ganho está entre 15 e 20 dBi, por ser uma antena compacta, não chama a atenção e tem bom alcance, de onde estou captei sinais de estações que estão a mais de seis quilômetros em linha reta e com alguns obstáculos, pois a cidade é de topografia plana, mas existem galpões com
coberturas metálicas e outras tantas coisas que atrapalham as ondas chamadas de linha visual, ou seja, se uma antena me vê eu vejo essa antena, o que é chamada de popular “visada”.

Um detalhe que não citei até aqui, é que o fundo da caixa (de ferrero rocher, pode ser qualquer uma de plástico) que protege a antena é coberto com uma chapa de alumínio de 18 cm por 15 cm por 1 mm de espessura, e a placa de circuito impresso com a antena é presa por dois parafusos de 2 mm.

Os parafusos são de rosca de forma que as porcas permitam o ajuste da distância de 1.5 cm entre o fundo da caixa e a placa de circuito impresso, usei 4 porcas em cada parafuso, duas para fixar o parafuso na chapa de alumínio e duas para fixar a placa de circuito impresso, uma porca por baixo e outra porca por cima, nos testes que fiz, distâncias diferentes de 1.5 cm a estacionária tende a aumentar.

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