14 ноября 2016

Изготовление FPV-антенн в домашних условиях

Основными расходными деталями на гоночном квадрике являются пропеллеры и FPV-антенны. Если для первых удалось найти приемлемые варианты, то с антеннами не так все радужно. Любая антенна рано или поздно придет в негодность. Это неизбежно. Тут два варианта: либо закупать их пачками и держать всегда под рукой несколько антенн, либо научиться быстро и качественно их изготавливать без больших затрат. Второе, конечно, интереснее:)

Для начала нужно определиться с разъемами и кабелем. Посмотрите на разъем своего передатчика и сравните с картинкой, чтобы узнать его название:

С большой долей вероятности это будет RP-SMA Female. Значит для антенны потребуется разъем RP-SMA Male. Чтобы не плодить сущности, лучше всю аппаратуру перевести на один тип разъемов. Разъемы бывают под пайку и под обжим. Лучше выбирать под пайку, это надежнее. Большинство антенн изготавливают с использованием кабеля RG402.


Есть еще один вариант - использовать готовые антенные удлинители RP-SMA-to-RP-SMA длиной 15см. Не надо возиться с пайкой разъемов и из одного удлинителя получаются две антенны.
Материалом для изготовления антенн является стальная проволока, покрытая медью, диаметром 0.8мм. Такую проволоку используют при сварке, так что найти ее можно в любом автосервисе. Антенны из такой проволоки получаются в меру прочные. Но лучше использовать медную проволоку диаметром от миллиметра. Из нее получаются более качественные антенны, но и более хрупкие.

Прежде чем изготавливать сами антенны, надо сделать простой кондуктор. Материалом для кондуктора может служить что угодно, лишь бы легко обрабатывалось и не боялось небольшого нагрева. Отлично подходит вспененный ПВХ. Но можно и распечатать на 3D-принтере. Сделаю кондуктор для четырех-лепестковой антенны.


Конечная конструкция должна получиться как на рисунке. Сначала я нарисовал и распечатал шаблон, затем зафиксировал рисунок на заготовке и вырезал детали ножом. В шаблоне есть заготовки для трех-, четырех- и пяти-лепестковой антенны.


Собрал кондуктор на суперклее. В центре разместил алюминиевый цилиндрик, который точно соответствует наружному диаметру оплетки кабеля. Это важно. Канавки под проволоку продавил кончиком шила.

Кроме кондуктора, потребуется еще один инструмент для создания ровных лепестков антенны. Это цилиндрик диаметром 17-19 миллиметров с отверстием рядом с краем.


На глаза попался картонный цилиндрик подходящего диаметра. Просверлил его и вставил поперек стальную трубочку диаметром 1.5мм. Это был обрезок стальной вязальной спицы. Затем залил внутрь цилиндрика термоклей с помощью паяльного фена и таким образом зафиксировал стальную трубочку.

Инструменты подготовлены. Теперь, собственно, сам процесс изготовления антенн. Сначала разрезал пополам антенные удлинители. Затем зачистил так, чтобы центральная жила кабеля торчала наружу на 2мм, а оплетка была свободна на 4-5мм.

Необходимо вычислить длину отрезка проволоки для одного лепестка. Это можно сделать по формуле:

307022/F = L

Где F - частота в килогерцах, а L - длина отрезка антенны для одного лепестка в миллиметрах. Для частоты 5800кГц получается следующее:

307022/5800 = 52.93мм

Заготовка для лепестка делится на три условные части. Центральная часть длиной в половину длины заготовки, и загнутые концевые части длиной в четверть длины заготовки.
Четверть длины для частоты 5800кГц будет:

L/4 = 13.23мм

Но это значение рассчитывается без учета толщины используемой проволоки. Для примера нарисовал макет заготовки лепестка:


Чтобы более точно вычислить длину концевых частей, нужно вычесть радиус проволоки из четверти длины заготовки. Для проволоки диаметром 0.8мм будет так:

13.23 - 0.4 = 12.83мм

Вот на это значение и буду сгибать заготовки лепестков антенны.

Нарезать заготовки для лепестков удобнее всего кусачками, отмеряя длину штангенциркулем. С учетом того, что кусачки немного заминают место среза, я выставляю на штангенциркуле длину 53мм.


После откусывания заготовки, торец проволоки обрабатываю надфилем, чтобы было все ровно. Когда необходимое количество заготовок сделано, выставляю на штангенциркуле значение 12,83мм, насколько это возможно, и загибаю заготовки с обоих сторон с помощью небольших пассатижей.


В итоге получается приличная кучка будущих лепестков антенн, пока еще похожих на скрепки от степлера:)


Затем начинаю делать собственно лепестки. Для этого вставляю заготовку в отверстие цилиндрика и загибаю сначала с одной стороны, потом с другой.



В итоге, имею кучку готовых ровных лепестков и мозоль на большом пальце:)


Требуется залудить кончики готовых лепестков примерно на длину в 3мм. Нужно постараться, чтобы получился тонкий слой олова, который будет не сильно влиять на геометрию антенны во время сборки. После этого можно приступать к формированию антенны на кондукторе. Это, пожалуй, самое сложное и долгое. Необходимо добиться того, чтобы верхние кончики лепестков смыкались в одной точке, а нижние прилегали к цилиндрику в центре кондуктора.


Вся конструкция должна быть собрана без напряжения в металле лепестков, иначе позже, при монтаже на кабель, могут быть проблемы.


Чтобы спаять вместе верхние кончики будущей антенны, надо зафиксировать лепестки на кондукторе. Для фиксации использую обычные иголки. Вечер кропотливого труда и вот результат!


Все заготовки как на подбор! Осталось закрепить будущие антенны на кабеле. Если диаметр цилиндрика на кондукторе подобран правильно, то заготовка будет легко устанавливаться на кабель. Главное, чтобы заготовка надевалась на кабель без напряжения, иначе при пайке конструкция может рассыпаться на детали.

Здесь надо сделать небольшое лирическое отступление. На этом этапе нужно было подумать о защите лепестков, пока еще антенна не установлена на кабель. Изначально я планировал сделать защиту после окончательной сборки антенны, но потом придумал другой вариант, о чем расскажу ниже. Так что позже мне пришлось отпаивать разъем, чтобы установить защиту на лепестки.

Сначала паяльником немного фиксирую один нижний кончик лепестка к оплетке кабеля. Выравниваю конструкцию так, чтобы нижние части лепестков были перпендикулярны кабелю. Потом прихватываю еще один кончик, снова проверяю. И так до тех пор, пока не прихвачу все нижние кончики лепестков к оплетке кабеля. Затем аккуратно основательно припаиваю нижние кончики к оплетке. Но паяю так, чтобы не перегреть заготовку, иначе может распаяться центральная часть и заготовка развалится.


После того как с нижней частью закончено, пропаиваю центральную часть так, чтобы олово попало на центральную жилу кабеля. Если антенна собрана аккуратно, то все припаяется без проблем.


В общем, антенны готовы. Их уже можно использовать, но на гоночном квадрике проживут они недолго:) Каким-то образом надо защитить лепестки антенны от выламывания при авариях. Я перепробовал много различных вариантов защиты лепестков, но ни один мне не нравился. Несколько дней ходил в раздумьях, пока в голову не пришла простая идея. Если у вас есть ребенок, значит должна быть куча пластиковых яиц от киндер-сюрпризов:) Попробовал засунуть внутрь антенну - влезает с небольшим усилием. Отлично!


Оставалось придумать, как сделать донышко. Под рукой оказался небольшой кусок вспененного ПВХ толщиной 5мм, из которого делал кондуктор. Отличный материал! В меру плотный, в меру легкий, легко режется ножом. Похож на очень плотный пенопласт. Из такого рекламщики буквы вырезают. Циркулем разметил окружность диаметром 31мм, ножом вырезал и обработал шкуркой, зажав заготовку в дремель. Затем просверлил по центру отверстие диаметром 6.5мм.


Зачем такое большое отверстие? Дело в том, что я хотел сделать еще небольшой цилиндрик, который будет надеваться на кабель, чтобы кабель не сгибался у основания донышка.


Отличный цилиндрик длиной 12мм получился из трубки для систем обратного осмоса. Такие трубки можно в изобилии найти в магазинах, занимающихся фильтрацией воды. Мне повезло - обрезки трубок предоставил друг, который и работает в таком магазине:)

После установки на кабель донышка, нужно припаять на кабель заготовку антенны. Об этом говорил выше. Просто у меня порядок сборки получился немного нарушен:)

Надо вычислить на сколько придется укоротить пластиковое яйцо от киндер-сюрприза. Вставил внутрь до упора антенну с установленным донышком. Штангенциркулем измерил расстояние от донышка до края половинки яйца. У меня получилось 14.5мм. Выставил на штангенциркуле этот размер и, опираясь одной острой губкой о край яйца, второй губкой штангенциркуля процарапал линию, по которой отрезал верхнюю часть пластикового яйца с помощью острого ножа.


Получился отличный колпачок, который надевается на донышко с небольшим усилием.

Чтобы скрепить все детали защиты просто заливаю внутрь колпачка монтажную пену, вставляю антенну с донышком, стягиваю все скотчем и жду несколько часов, пока пена не высохнет. Пена полезет из всех щелей, но это и хорошо. Прочно соединит все детали вместе. Лишнее потом легко убрать.


На всякий случай еще обматываю по контуру парой слоев изоляционной ленты. Потом заменю ее на термоусадку для аккумуляторов шириной 63мм.


Такие самодельные антенны отлично работают на передачу сигнала. На прием лучше делать без всякой защиты и из медной проволоки. По дальности работы проблем не обнаружено. Антенны работают даже лучше, чем китайские грибки заводского изготовления. А стоимость таких антенн на порядок меньше. На этом все, удачных полетов!

3 комментария :

  1. Отличная инструкция! Кстати сейчас на бангуде появились заготовки для лепестков по 2 доллара за 20 штук:

    http://www.banggood.com/20-PCS-DIY-All-Copper-Leaf-Cloverleaf-for-5_8G-Clover-Anatenna-p-1102891.html

    А я последнее время решил отказаться от клеверных антенн на 5,8 ггц и использую дипольную антенну из 2-х кусочков мгтф провода по 13 мм, припаянных напрямую без разьема к выводу антенны ВЧ модуля и земле. Эффективность сравнима с антенной-сосиской даже возможно выше. На 200 мВт передатчике отлично работает. С патчем на приеме точно хватает на 200 метров полетать, а больше для гонщика мне не требуется. Зато крашеустойчивость 100%.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ага, видел эти лепестки. Причем минут через 15 после того как свои доделал. Долго возмущался:) А я попробовал с сосиской полетать и что-то не очень. Значительно хуже было.

      Удалить
  2. Прекрасная инструкция!!Спасибо!

    ОтветитьУдалить