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Un’Antenna Short Back Fire migliorata per applicazioni Wireless-LAN
versione di KB9WNA, IZ1CYM Domenico Rota

 L’antenna short back fire (abbreviata SBFA) non è una mia invenzione, ne esistono infatti diverse versioni tra cui le piú simili a questa realizzate da Matjaz Vidmar, questa antenna e’ stata usata con successo in molte applicazioni dove il rapporto volume di spazio occupato e guadagno sono critici,  i satelliti per telecomunicazione fanno uso di questo tipo di antenna spesso con la polarizzazione circolare.

 L’antenna che propongo e’ studiata per utilizzare materiali di facile reperibilità e dal costo contenuto:

Vista la difficoltà di reperire sfusi  alcuni materiali come il lexane, il profilato di allumino a L e il silicone ho calcolato il prezzo del materiale realmente utilizzato, purtroppo se non si conosce nessuno che lavora con questi materiali e puó fornirne dei ritagli adatti, occorre comprarlo a metri e il prezzo di un solo esemplare di antenna SBFA si assesta a valori attorno agli 80,00 €.

 In commercio attualmente le antenne per wireless lan comunque costano dai 90 ai 200 euro, e anche se sono pubblicizzate per essere di tipo professionale e presentare guadagni a volte oltre i 18dbi (sono spesso guadagni teorici non corrispondenti alla realtà), presentano inconvenienti che questo tipo di antenna non ha,  ne descrivo alcuni come esempio:

Nelle antenne Yagi:  la meccanica è critica e l’antenna se non protetta si dis-accorda facilmente, la yagi con uccelli o piccioni sopra non funziona, le Yagi con alti guadagni hanno diagrammi di irradiazione sporchi (troppi lobi secondari) con conseguente aumento del rapporto segnale rumore, sepesso antenne Yagi sono simmetrizzate con balun che hanno ROS alti,  e a volte non sono cortocircuitate a massa per la dc.

 Nelle antenne a Parabola: la meccanica è meno critica ma le dimensioni per ottenere un guadagno onesto sono ancora rilevanti per la frequenza di 2450,00 MHz, l’illuminatore se non con sistemi a lente di Fressnel (flangie corrugate) non riesce a coprire tutta la superficie del paraboloide sprecando altro spazio e guadagno, spesso si vedono progetti con illuminatore a barattolo (con dipolo aperto) al primo temporale, se non si stacca tutto,  si rischia seriamente di bruciare il router wlan o la scheda wlan e il pc.

 Ci sono molte altre antenne o soluzioni ma, in ultima analisi prendo in esame l’antenna ad elica, la Helix ha buoni guadagni è facile da costruire come meccanica, la polarizzazione circolare ha vantaggi e svantaggi rispetto alla lineare, ottenere ottimi guadagni con la Helix e’ molto semplice, ma e’ un antenna estremamente sensibile agli agenti esterni, basta il solito piccione per comprometterne il funzionamento, per tararla e renderla professionale occorre cortocircuitare a massa l’elica in un punto difficile da trovare se non si hanno a disposizione strumentazioni come analizzatore di spettro con  generatore tracking, tutto ció la rende difficilissima da realizzare.

 Dopo tutti i problemi  e gli svantaggi delle antenne descritte, elenco le caratteristiche che fanno della SBFA la miglior soluzione di antenna per la wlan:

 La SBFA non e’ difficile da costruire, il dipolo è cortocircuitato a massa quindi i temporali o la statica sono molto meno problematici (resta solo il caso in cui il fulmine colpisce l’antenna), i piccioni e l ’ umiditá stanno fuori e non possono disturbare il funzionamento dell’antenna, il diagramma di irradiazione non presenta lobi secondari e il guadagno è sempre abbastanza alto, l’ingombro sul tetto è minimo (una tortiera del diametro di 26cm…), la struttura e’ robusta, quindi non subisce il problema del fading in caso di forti venti, anche d’inverno si scalda e mantiene una temperatura che non consente la formazione del ghiaccio al suo interno, l’acqua non bagna mai le parti del dipolo,  praticamente è inattaccabile,  e’ molto facile da installare su un palo (bastano due bulloni lunghi due dadi e una staffetta di ferro con due fori).

 Allego il disegno del progetto e i dettagli per la costruzione del dipolo,  lasciando da parte i calcoli e le formule usate per la costruzione ci sono tutte le misure importanti per la corretta realizzazione,  il Lexane che non e’ quotato è spesso 3,5 mm , i dadi m3 sono alti 2mm, la tortiera e’ reperibile nei migliori negozi di articoli per la casa (Tortiera Cilindrica in Alluminio diametro 26 cm,  per pasticceria, ITALO OTTINETTI, Baveno (VB), Italia) .

Il cavo semirigido UT085 o RG405 e disponibile all’RS.

Nello step finale della costruzione del dipolo occorre semplicemente riempire di stagno fuso la piccola cavitá creata, le restanti parti del dipolo sono semplici spezzoni di semirigido.

  La flangia in ottone é Forata per consentire il passaggio del semirigido in modo da saldare il centrale dello stesso al polo caldo del connettore lasciando un millimetro di isolante in teflon del semirigido come spaziatura di isolamento (eventualmente si puó aggiungere una ranella sempre in teflon per aumentare l’isolamento) .

Per ultimo si salda il semirigido alla flangia (garantendo un ottima connessione della massa), poi si avvita la flangia tra la tortiera e il connettore (occorre forare la tortiera con una punta da 8mm per consentire il passaggio dei due pezzettini di semirigido.

Una volta avvitata si salda come da disegno gli spezzoni di semirigido al dipolo, per la dc una volta saldato il dipolo è tutto in corto, quindi l’unico modo di provare se va e’ con degli strumenti o con la wlan.

 Buone Prove !

 NOTA:

Qualsiasi uso di parti di questo documento per pubblicazioni e/o realizzazioni di antenne e’ consentito a patto di citare l’autore nei progetti che ne verranno derivati.

Non e’ consentito l’utilizzo delle informazioni contenute in questo documento per scopi commerciali o di lucro (produzione/vendita di antenne).

Non e’ consentita la pubblicazione ne su riviste ne su altri web.

Non è consentita la distribuzione di questo documento o fotocopie dello stesso  in sezioni / circoli / associazioni.

 Per ogni informazione o chiarimenti potete contattare l’autore a questo indirizzo/e-mail: 

KB9WNA -  IZ1CYM
Domenico Rota
Via A. Olearo, 1
15033 Casale Monferrato (AL)
ITALIA

A Short Back Fire antenna improved for Wireless-LAN applications
version of KB9WNA, IZ1CYM Domenico Rota

The antenna short back fire (abbreviated SBFA) isn’t my invention, various versions of this antenna exist , one similar to this, was realized by Matjaz Vidmar, this antenna was used with succeeding in many applications where the relationship of volume of occupied space and gain is critic, the satellites for telecommunication often make use of this type of antenna with the circular polarization.

The antenna that I propose is studied in order to use materials easy to find and with contained cost’s:    

Seen difficulty finding materials like lexane, L shaped aluminium and Silicon, I have calculated price of the material really used, unfortunately if nobody don’t  known anyone that works with these materials and  can supply some of adapted peaces, is necessary to buy it in quantity, and the price of a single copy of the SBFA antenna ranges to values around 80,00 $.

 In commerce currently the antennas for wireless lan costs from 90 to 200 dollars, and even if are publicized for being professional introducing gain’s beyond the 18dBi (are often gains theoretical not correspondents to the truth), introduce disadvantages that this type of SBFA antenna does not have.

I would describe some examples:

In the Yagi antennas: the mechanics is critical and the antenna if not protected it un-tunes easily, Yagi with birds or the pigeons over them at 2GHz don’t even work, Yagi with high gain  has dirty pattern of irradiation (too many secondary lobes) with consequent increase of the S/N ratio makes them noisy,  sometime Yagi antennas are adapted with balun’s  that have high ROS, and the dipole are not shorted to the ground for the DC.

 In Parabolic antennas: the mechanics is less critical but the dimensions in order to obtain an honest gain is still important for the frequency of 2450,00 MHz, the illuminator of the dish without  lens of Fressnel (wrinkled flanges) does not succeed to cover (illuminate) all the surface of the parabolic dish, wasting other space and gain, often plans with illuminator  inside cans  (with open dipole), at the first thunderstorm, if not detached, makes in serious risk-to-burn, the wlan router or the wlan card  and even the PC connected to them.

Antennas are many, but, in last analysis I would consider the Helix antenna, the Helix has bonds gain, is mechanically easy to construct, the circular polarization has advantages and disadvantages, to obtain optimal gain with the Helix is much simpler, but it’s extremely sensitive to the external agents, enough the usual pigeon can compromise the operation, in order to tune it and to render it professional is necessary to short to ground the helix  in a point difficult to find if no instrumentations like spectrum analyzer with tracking generator are not  available, all,  makes this kind of helix antenna difficult to realize.

 After all the problems and the disadvantages of the described antennas, I would describe the characteristics that make the SBFA the better solution for the wlan:

 My type of SBFA isn’t difficult to construct, the dipole is shorted to ground therefore the thunderstorms or static electricity  is much less problematic (remains only the case in which the lightning hits the antenna), the pigeons and humidity are kept outside and they cannot disturb the operation of the antenna, the irradiation diagram does not introduce secondary lobes and the gain is always enough high, fixing it on the roof is minimal  (one cake-pan of the diameter of 26cm...), the sturdy structure therefore not have the problem of the fading in case of strong winds, also in winter it maintains a temperature that don’t permit the formation of the ice inside. never bathe the parts of the dipole, practically is unattackable, and much easy one to install on a pole (is enough two long bolts, two dice and one iron courier with two holes).

 I enclose the design of the plan and the details for the construction of the dipole, leaving from part the calculations and the formulas used for the construction are all the important measures for the corrected realization, there is 3,5mm Lexane that’s not quoted, nuts m3 are high 2mm, the cake-pan is available in the best stores of articles for the house (Cylindrical  aluminum Cake-Pam diameter 26 cm, for pastry shop, made by ITALO OTTINETTI, Baveno (VB), Italy).

Semi-rigid cable UT085 or RG405 and available to the RS.

On the final step of the construction of the dipole it is simply necessary to fill up of fused alloy the small cavity created, the remaining parts of the dipole are simple pieces of semi-rigid cable.

 The flange in brass is holed in order to concur the passage of the semi-rigid one so as to to knit they of same to the warm pole of the connector leaving a millimeter of insulator in teflon of the semi-rigid like spacing of isolation (eventually joining one washer always in teflon in order increasing the isolation).

 For last soldering the semi-rigid to the flange (guaranteeing an optimal grounding), then the flange between the cake-pan and the connector screws (is necessary to hole the cake-pan with one head from 8mm in order concurring the passage of the two pieces of semi-rigid.

Once screwed one from design the fragments of semi-rigid to the dipole, for the dc once knit the dipole is all in short, therefore the only way to try if it goes  with of the instruments or the wlan.

Good Tests!

 Whichever use of parts of this document for banns and/or realizations of antennas  concurred with pact to cite the author in the plans that will derives.

It’s not permitted the use of the contained information of this document for scopes of trades (production / selling of antennas).

It’s not permitted the publication of it on reviews or on other web pages.

It’s not permitted the distribution of this document in sections/circles/association’s.

For every information or clarifications you can contact the author to this e-mail address: 

KB9WNA - IZ1CYM
Domenico Rota 
Via A. Olearo, 1
15033 Casale Monferrato (AL)
ITALY