自制简易6dBi 2.4GHz全向天线
作者：dolphin时间：2016-09-27
背景
很多网站都有制作2.4GHz全向天线的详细说明，包括wireless.gumph.org和guerrilla.net。但是，这些天线做起来相当复杂，要用很多切割非常精确的小段同轴电缆。同时你还必须知道所使用的同轴电缆的数据，因为大部分尺寸要以此为依据。
有些改进的同轴电缆全向天线是用黄铜棒和黄铜管制造的，但是它同样需要高精度的工艺。
不久前，我参照wireless.gumph.org 网站上的说明，做了一个8单元的同轴电缆天线。经测试有将近8dBi增益。制作花了我N多个小时，但是机械强度却不很理想。于是我就给同轴电缆天线缠上加固木条，并把它装进25mm的电线导管。当一个朋友告诉我，有人把一段铜线弯曲成一个简单的天线，（详见这里），就有6dBi的增益，我的好奇心被激发起来了。
这个天线有一些超越同轴电缆天线的优点，降低了制作难度，天线更小、更坚固。
虽然6dBi的增益小于8单元的同轴电缆天线，但是可以通过增加元件的数量来改进。每两个单元可以增加3dBi的增益。
所需器件：
需要的原料
.. 大约300mm长，截面2.5平方毫米的铜线
.. N型母接头
.. 长250mm ，外径20mm的轻型电线导管
.. 2 个适用于20mm电线导管的端盖
当然，装配天线还需要：
.. 2 个适用于20mm 电线导管的夹具
或者：
.. 金属支架
我用的是一段截面2.5平方毫米的废旧铜线。这种铜线的直径大约是1.6mm，不需要借助任何特殊工具就能弯曲到需要的形状。
还需要用N型母接头把天线和无线装置连接起来。也可以用其它接头(比如：TNC,SMA等等)，这取决于你的连接线端的接头。我用的是下面的这种
设计：
一段铜线，在特定位置弯出一些圆环，就组成了天线。各部分的尺寸是非常重要的，参考下面这张图
底部是1/2波长，中间部分是3/4波长，顶部要稍微小于3/4波长，以便减少电容的影响。
802.11b 标准使用2.412MHz 到2.484MHz 频率范围，其中心频率的1/2波长是61mm，3/4波长是91.5mm。这些尺寸看来和外面卖的天线一样。
制作：
先从天线的底部做起，在N 型接头上焊接一段铜丝。从N接头的顶端量出1/2波长，做第一个圆环。
注意，圆环要和铜线错位，使铜线保持一条直线。
然后量出3/4波长，再做第二个圆环。顶部留够需要的长度，剪断铜线。
如果你准备用20mm直径的电线导管，那么一定要保证圆环的直径等于或小于15mm，这样才能把它装到电线导管里（20mm 轻型电线导管的内径是16mm）。
铜线长了终究就不坚挺了，最简单的方法就是给天线装上一个外壳。
注意，外壳用那些2.4GHz容易穿透的物质，否则会影响天线的性能。
我用的是250mm长，带2个小盖子的，外径20mm的轻型电线导管。它的内径是16mm，这样，那些圆环正好适合这个电线导管。
如果你想更宽松一点的话，可以用外径25mm轻型电线导管。
在接近电线的底座的地方，要弯2个小弯。这样，当天线放入导线管的时候，就能保证那些圆环位于N型接头上方正中央。实验证明这2个小弯不会对天线的效果有任何影响。
组装天线的时候，要在一端的盖子上钻一个大小合适的小孔，把N型接头穿过小孔，用螺帽和垫圈从外面把N 型接头拧在盖子上。
天线装进了电线导管，另一端的盖子也盖好了。
如果这个天线是在室外使用的，那么两端的盖子还要用专用的电线导管胶水粘好，确保密封防雨。注意，要在粘胶水之前测试天线。
安装：
电线导管为天线提供了一个坚固耐用的外壳，如果需要，它可以安装在室外。如果安装在室外，一定要给N型接头缠上自合并胶带以防止潮气浸。塑料卡子可以把天线固定在垂直的墙上。因为这些卡子是塑料的，所以它们不会对天线造成干扰，而所有金属托架都会影响天线的辐射。
把卡子安装在准备装天线的地方，就可以很容易地把天线卡到卡子里，天线移动起来也很方便。
另一种安装方法是用一小段直角的电镀钢片，在钢片上钻一个合适的孔眼，N型接头穿过那个孔眼固定在钢片上。
如果你想随意移动天线的位置，那就不需要固定它，而是像手持天线那样使用。
测试：
我用这个方案做第一个天线的时候，像外面卖的那些天线一样，把铜线盘绕到圆环的中心，使铜线在圆环的中心保持一条直线。
但是后来我又做了一些研究，发现这是不对的。在做另一副天线时，就按照上面描述的每一步来制作了。
测试表明，比起那些铜线位于圆环中心的天线来，圆环偏移的天线性能更好。
下一步计划
等有了时间，我打算对这个方案做进一步的实验，看看增加圆环的数量和圈数，等等，是不是可以提高增益。
References 参考书目：
. 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
Credits All photos are copyright Martin.
版权： 所有图片的著作权都属于Martin.
2006年6月25日更新
2009年5月23日激情无线（lijiqing） 翻译。
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