quinta-feira, 4 de outubro de 2007

Tub'antena: Construindo uma antena Colinear de 6dBi para WiFi

Bom dia pessoal. tenho notado que o artigo sobre a construção da Sinhá'ntena está tendo uma boa recepção por entre os visitantes do meu blog. Pensando nisso, eu resolvi que a partir de agora, eu vou estar postando de vez em quando alguma coisa sobre construção de antenas, e é sobre isso que vamos tratar hoje. Vamos falar da Tub'antena.

Quem nunca precisou de uma antena omnidirecional portátil para usar em Wardriving pela cidade, ou mesmo para tentar melhorar a recepção de seu cartão ou notebook? Pois é, agora, com este artigo, será mais fácil fazê-lo, tendo uma pequena antena portátil para lhe acompanhar nas andanças do dia-a-dia. Deixemos de enrolação e vamos ao importante: Tub'antena: Construindo uma antena Colinear de 6dBi para WiFi

Esta página detalha a construção de uma antena colinear omni-directional, polarizada verticalmente, para redes wireless 802.11b/g. A antena é muito robusta e compacta, e tem um ganho de aproximadamente 5 a 6 dBi.

Antes de mais nada ...

Os vários Web site detalham a construção de uma antena colinear apropriada para o uso em redes wireless 2.4GHz, incluindo os sites wireless.gumph.org e guerrilla.net. Entretanto, estas antenas são muito complexas de construir, sendo compostas de numerosos pedaços curtos de cabo coaxial, que devem ser cortados com exatidão, em um comprimento muito específico. Você necessita também saber o fator de velocidade do coaxial que está sendo usado, pois a maioria das medidas são baseadas nele.

Estas antenas, no entanto, tem um ganho um pouco maior que a de nossa antena, alcançando até a marca de 8 dBi. Mesmo nossa antena tendo um ganho menor que estas outras antenas colineares, esta é de fácil construção, exigindo nada mais do que um fio de cobre e um conduíte para a construção do elemento transmissor. Mas nada nos impede de construir antenas mais complexas, não é? A vantagem dessa antena é justamente a facilidade para construir a mesma e já ter resultados visíveis com pouca dificuldade.

Eu fiquei particularmente intrigado quando um amigo mostrou uma antena colinear extremamente simples, feita com somente um fio de cobre dobrado apropriadamente, detalhado aqui, com um ganho de aproximadamente 6dBi.

Esta versão fornece um número maior de benefícios em relação à construção coaxial, requerendo bem menos esforço para construir, e fornecendo uma antena menor e mais robusta.

Enquanto o ganho de 6dBi é menor que aquele de uuma antena colinear feita com 8 elementos coaxiais, o ganho poderia ser melhorado aumentando o número dos elementos. Dobrar o número dos elementos aumentará o ganho por 3dBi, ou seja, o dobro do ganho.

Material Necessário

O material necessário para a construção de nossa antena é o seguinte:
» Fio de cobre de aproximadamente 30cm e 2,5mm² de área de seção;
» Conector N Fêmea para montagem em painel;
» 25cm de conduíte elétrico tipo fino, de 20mm de diâmetro;
» Duas terminações para o conduíte;
E opcionalmente ...
» Duas braçadeiras de fixação, daquelas utilizadas para instalação em parede;
ou
» Suporte de metal.

Eu usei um pedaço de fio de cobre de 2.5mm² encontrado em sucatas de material elétrico encontrado em qualquer lugar. Este cabo tem um diâmetro de aproximadamente 1.6mm, e é flexível o bastante para dobrar-se na forma requerida sem demasiado esforço ou ferramentas especializadas.


Cabo elétrico de 3 núcleis, de 2,5mm²


Um conector do tipo N, do tipo para montagem em painel, é necessário para permitir que a antena seja conectada ao dispositivo wireless. Note que outros tipos de conectores (ie, TNC, SMA, etc) também podem ser utilizados, dependendo dos conectores dos cabos pigtail.

Eu usei um conector do tipo N Fêmea, conforme as fotos abaixo:


Conector N Fêmea para montagem em painel


Detalhes da Implementação

Nossa antena colinear consiste simplesmente em um fio de cobre com alguns laços situados em posições específicas. As dimensões das seções da antena são importantes, e são mostradas no diagrama abaixo.


Dimensões do colinear


O comprimento da seção inferior é de 1/2 de comprimento de onda, a seção de centro é 3/4 do comprimento de onda, e a seção do chicote no alto é ligeiramente menor de 3/4 do comprimento de onda, para aparentemente reduzir o efeito de capacitância.

O padrão 802.11b usa frequüências de 2.412MHz a 2.484MHz, assim no centro dessa escala de freqüência, 1/2 comprimento de onda é 61mm, e 3/4 de comprimento de onda é 91.5mm.

Estas dimensões parecem ser consistentes com as antenas comerciais similares.

Construção

Inicie a construção da antena da extremidade inferior, soldando um pedaço do fio de cobre dentro do conector de N. Medir 1/2 comprimento de onda a partir do conector N e criar o primeiro laço.


Detalhe do laço, e a antena desencapada terminada


Note que os laços estão deslocados em relação ao fio que forma a seção vertical da antena.

Então, meça 3/4 de comprimento de onda adicional e faça o segundo laço. Apare a seção do chicote no alto assim que estiver no comprimento correto.

Se formos usar um conduíte de 20mm de diâmetro como havíamos determinado, mantenha o diâmetro das bobinas em aproximadamente 15mm ou menos, para assegurar que caberão dentro do conduíte (conduíte elétrico tipo fino de 20mm tem um diâmetro interno de 16mm). Caso usem outro tipo de conduíte, se assegure de que a bobina tenha o seu diâmetro menor que o do conduíte que estiver utilizando.


Colinear terminado


Como podemos notar, principalmente se formos utilizar a antena em wardriving, é que ela é particularmente frágil. Para isto, nós utilizamos o conduíte e as terminações para prover uma maior resistência e durabilidade à antena.

É interessante lembrar que o conduíte deve ser de um material transparente a 2,4GHz ou então ele causará interferências e atenuação no sinal, diminuindo o seu desempenho.

Foi usado em torno de 25cm de conduíte elétrico do tipo fino, como citado antes, com as extremidades próprias.

Duas curvaturas pequenas são necessárias na base da antena, para assegurar que as bobinas estejam situadas centralizadas verticalmente com o conector N, permitindo assim a instalação da mesma dentro do conduíte. Aparentemente estas curvaturas parecem não interferir no funcionamento e não causam nenhum impacto no desempenho da mesma.


Conduíte e terminações


Para montar a antena, um furo foi feito de maneira apropriada dentro de um dos tampões de extremidade e após ter rejeitado a porca e a arruela do conector N, conector foi parafusado no tampão pelo lado de fora.


Conector N parafusado do lado de fora do tampão


Depois de instalada a antena no tampão, podemos agora introduzí-la no conduíte e o outro tampão pode também ser instalado.


Antena colinear pronta


Se a antena for ser utilizada ao ar livre, os terminadores deverão ser colados com cola apropriada para canalização, para assegurar proteção contra intempéries.
Nota: A antena deve ser testada antes de se colar os terminadores (duh).

Montagem

O conduíte e as terminações dão à antena uma proteção e resistência adicionais, e se necessário, podem até ser montadas ao ar livre. Se a mesma for instalada ao ar livre, tenha certeza de que o conector N está devidamente protegido das intempéries, visto que este fica para o lado de fora do conduíte.

Braçadeiras plásticas feitas especificamente para o conduíte poderão ser usadas para instalar a antena em uma superfície vertical. Por estas braçadeiras serem plásticas, não irão interferir com a operação da antena, enquanto montagens inteiramente metálicas colocadas no teste padrão de radiação poderiam afetar a operação da antena.


Braçadeiras para conduíte de 20mm


Após ter unido as braçadeiras à superfície onde a antena deverá ser instalada, a mesma pode ser facilmente colocada nas braçadeiras, e também pode ser facilmente removida.


Antena instalada usando as braçadeiras


Um método alternativo de instalação é utilizando uma chapa de aço em formato de L. Um furo no diâmetro do conector N é necessário para a instalação correta da mesma, colocando a antena por um lado do furo, e com o conector N Macho, apertando e prendendo a mesma à placa.


Antena instalada usando um suporte de metal


Agora, se você quizer utilizá-la ocasionalmente ou para a prática de wardriving, não há nenhuma necessidade de montá-la, podendo ser usada como uma antena de mão.


Demonstração do tamanho da antena


Testes

Durante a construção da antena, os laços foram inicialmente feitos de uma maneira similar àqueles vistos em antenas comerciais que tem bobinas multi-loop, com a seção vertical da antena situada centralizada em relação ao laço.


Primeira tentativa com os laços


No entanto, após ter feito uma pesquisa adicional, descobrimos que este modo é incorreto, então o colinear foi feito como nas descrições feitas anteriormente. Um teste rápido dos dois tipos de antena mostra que a antena com os laços laterais tem melhor desempenho que o com os laços centralizados.

Planos futuros

Quando o tempo deixar, eu vou fazer mais experimentações com este tipo de antena para ver se é possível obter um ganho maior colocando segmentos adicionais ou mais voltas nas bobinas.

Bom pessoal, taí mais um projeto de antena, agora omnidirecional. Espero que tenham gostado.

Referências

Cheap home-made collinear
How To Make a cheap Wireless LAN 6dbi collinear Antenna
Easy Homemade 2.4 GHz Omni Antenna
A 2.4GHz Vertical Collinear Antenna for 802.11 Applications
A 2.4GHz Low-Power 5dBi Vertical Collinear Antenna for 802.11 Applications

Sobre o Autor
é um afficcionado por tecnologia. Adora escrever sobre assuntos diversos como programação, misticismo, Rpg e qualquer assunto que desperte seu interesse.

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24 comentários:

Mauro disse...

legal.. ficou bem profissional, só falta testar o alcance em out, parabéns pelo post

BigJappa disse...

Olá amigo, gostei muito dessa antena, mas o meu problema é outro: Tenho um note e gostaria de ampliar o sinal que já recebo que pe fraco. Bom, tem gostaria de saber se tem algum jeito de adaptar esse cabo que numa ponta acopla no pigttail para que eles conecte na USB. para com isso, ele conectar na USB. abraço e aguardo contato.

Vindemiatrix Almuredin disse...

Bom, infelismente vc precisaria de um adaptador Wireless Bluetooth para fazer isto, já que a interface USB foi desenvolvida para comunicação serial.

No caso de seu notebook, se ele não possuir conector para antena externa, você precisaria fazer um hack para adaptar, o que causaria a perda da garantia.

No entanto, usar um adaptador USB ou um ExpressCard é melhor ...

ismael disse...

Confeccionei, estou mandando o sinal para 2 clientes sem visada (cx d´gua inox e uma arvore( 700m e outro a 400m)alguém fez teste aumentando o números de bobinas?

Anônimo disse...

Show de bola amigo, também fiz a minha e o sinal melhorou e muito, antes ficava em torno de -71 agora está com -48...

Parabéns pelo tópico... também gostaria de saber o que acontece se almentarmos o número de bobinas e quais seriam as medidas?

Abraços...

Clistenes

Vindemiatrix Almuredin disse...

Bom, como foi dito no tutorial, você pode aumentar a potência de irradiação da antena adicionando mais elementos à antena, já que cada elemento aumenta aproximadamente 3dBi de ganho total.

No nosso caso, temos uma antena com dois elementos (sim o topo também transmite sinal) com a seguinte configuração: y/2 - 3y/4 - <3y/4, que nos dá em torno de 6dBi. Se colocarmos, por exemplo, mais dois elementos, a antena ficaria assim: y/2 - 3y/4 - 3y/4 - 3y/4 - <3y/4 e teríamos, em teoria, uma antena de 12dBi.

Mas, só na base de testes é que poderíamos confirmar se o sinal realmente chegaria a esse ponto. Outro problema que eu não sei resolver é relacionado ao tamanho máximo que uma construção desse tipo pode suportar, pois a partir de um certo ponto, aumentar a antena não desencadeia aumento do sinal. Mesmo assim, pelo menos para essa construção em especial, eu acredito que você pode chegar pelo menos próximo dos 10dBi.

Bom, é isso. No mais, abração.

P.S.: Você pode ver mais sobre antenas colineares no post "Antena Colinear de Elementos Variáveis".

Cristiano Marcelo Resende disse...

O unico problema é que nao consigo encotrar para comprar o Conector N Fêmea para montagem em painel. Alguem sabe onde vende?

Vindemiatrix Almuredin disse...

Com este vendedor, no Mercadolivre, você encontrará os conectores que você precisa. Foi dele que comprei os meus: http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-74333779-_JM

Anônimo disse...

Para complementar, em São Paulo, na rua santa ifigênia, 348 cj 01 - Casa dos conectores tel 32211754 - site casadosconectores.com.br

Anônimo disse...

como eu calculo caso queira aumentar as seções para um aumento de ganho?? tipo.. pra 9dbi ou até 12 dbi.. fiz essa e ficou exelente o resultado. quem souber e puder me enviar um email
bammbammjj@hotmail.com
Alexandre

Jefferson disse...

Ve só. construi essa antena e uma sinh'atena. a tub'antena coloquei no AP, e a sinh'antena no meu PC. Li que as antenas omni atinge ate uns 30º na vertical, e o local que estou usando está em desnível, o apartamento está no 6º andar, e o AP está em baixo (nao no mesmo predio) em uma casa um pouco afastada do predio mas, no mesmo quarteirao. queria saber se eu inclinando a antena omni o sinal fica melhor. e se girar a antena em torno do centro dela melhora o sinal (pq os laços não está centralizados, eles estão na lateral).
a antena de lata deve ser apontada para a omni correto?
valeu

Vindemiatrix Almuredin disse...

Sim, se você der uma inclinada na antena, você fará com que o lobo horizontal dela se eleve na direção contrária à inclinação. Se você tiver um ângulo de, por exemplo, 38° de ângulo entre seu apartamento e a casa, e inclinar a omni e apontar a direcional para ela.

Anônimo disse...

A espessura do fio altera a capacidade de transmissão? Como utilizei conectores RG58, decidi usar fio sólido de 1mm, mas o sinal ficou mais fraco que a antena original de 2dbi. Este conector (RG58 femea) tem um prolongamento de 20mm e o melhor sinal ocorre se deixo a base com 81mm (20mm+61mm). Se utilizo a base com 61mm, nem ocorre sinal. Em relação a haste de cobre, o melhor a ser utilizado relamente é fio sólido 2,5mm??

Anônimo disse...

Olá amigos sou meio leigo neste assunto mas minha duvida é o seguinte eu moro em bloco de aptos o cara que fornece o sinal Wireless para minha net funcionar é por uma moden TP link com uma antena de 5 DBI original e eu conectar esta antena lá no moden dele pode-se aumentar o meu sinal ,pois so recebo de um a dois pontos....
marcelomontelo@yahoo.com.br
agradeco se alguem puder tirar minha duvida...

Anônimo disse...

Com a antena, aumenta sim. Isso se o modem TP link aceitar a troca de antena pois ela é fixa, sem conector.

William disse...

Seguinte, me surgiu uma dúvida. Em vez de utilizar um fio de cobre de 2.5mm2, eu utilizarei o condutor central do cabo RGC213 (fator de velocidade 0.82). Para o calculo de compr.onda/2 e 3*compr.onda/4, há alguma alteracao nos valores (comprimentos) das secções.
Se alguem puder tirar essa minha dúvida, agradeço!

Felipe Pohren disse...

Também tenho essa dúvida, mas uma coisa é certo. o fator de velocidade é para o cabo completo. se vc usar só o condutor central o fator de velocidade muda.

Anônimo disse...

Na ninha cidade existe um sinal aberto da prefeitura eu morro à aproximadamente 1km do sinal aberto qual seria a melhor antena pra se conseguir este tipo de sinal, a sinh'antena, tubeantena ou a biquad? ou existe outro tipo de antena que se possa captar a esta distancia?

Eduardo Rolim disse...

No seu caso, Felipe, a melhor escolha seria pelas antenas direcionais, como a Biquad e a Sinhantena, pq elas concentram o sinal somente em uma área, e não em toda a redondeza. É essa a grande vantagem das duas ...

vilzimar disse...

Vejam esta. Ela é ecologicamente correta. Com material reciclado....!!?? Vejam o video.
http://www.youtube.com/watch?v=NAzd-pOEN7w

vilzimar disse...

O roteador (linksys wrt54gv8) pode ser usado para enviar uma conexão speedy (dsl)para um pc ha 1 km com duas antenas externas tipo bandeja. Lembrando que as antenas do mesmo não são destacadas, tem como fazer adaptação para antena externa?

francisco disse...

gostaria de saber se com essa antena posso ligar no meu modem e instalar no teto de casa pra enviar o sinal para meu vizinho que mora ah 100 metros da minha casa ?obs: fica numa area limpa .
obrigado !!!

arthur disse...

a que distancia essa antena capita sinal,ou seja,tem uma antena com sinal wireless a uns 2km da minha casa,será que essa anteninha vai captar sinal a essa distancia??
se puderem me explicar??eu agradeço!!!
há e como eu posso modifica-lá para captar a essa distancia se for possivel.
vlw!!

Ricardo Marin disse...

Prezado;

Vou utilizar o projeto da antena colinear de 6dBi para uma disciplina da faculdade de eng. elétrica. Porém tenho que apresentar os cálculos do projeto desta antena. Tens os cálculos desta antena para me enviar ou informar onde posso conseguir? No aguardo, Ricardo.