Mais, o que seria uma Quad’Antena?

A antena Quad é uma antena que é freqüentemente usada por operadores de rádio amador. É constituída por um elemento dirigido e elementos parasitários, como uma Yagi, no entanto, os elementos são loops quadrados. Se houver apenas um elemento parasita é referido como um “Quad’Cubical” (já que será um cubo).

Ele foi desenvolvido por Clarence C. Moore, um engenheiro da HCJB (uma estação de rádio de ondas curtas missionário no alto das Montanhas dos Andes). Ele desenvolveu para resolver problemas com grandes descargas de corona no ar com uma antena de vara.

Fácil de construir, a biquad é uma antena alternativa que pode realmente resolver diversos problemas de conexão ruim ou ausência total de comunicação. Esta antena, colocada em paralelo com uma superfície refletora, possui a forma de um oito angular e se tornou bastante popular na internet.

Basicamente, a biquad consiste em dois quadrados. A medida de cada lado desses quadrados corresponde a um quarto do comprimento de onda (aproximadamente 30,5 mm). Para fabricá-la, basta um fio de cobre rígido com 1 mm de seção. A antena deve ser colocada numa distância de 15 a 17 mm da superfície refletora e a alimentação desta é feita por um “objeto” localizado no ponto onde os dois quadrados se encontram. A palavra “objeto” foi empregada porque não existe uma regra. Pode-se utilizar desde um cilindro construído manualmente até um conector tipo N. O formato da superfície refletora ideal também deve ser um quadrado de metal com 123 mm de lado.

Eu tenho feito algumas experiências com várias antenas dipolos, de 24dBi, e acrescentando pratos refletores consegui melhorar o desempenho da antena.

Esta antena pode cobrir até 10Km de distância, apenas com uma potência de 30 mW. Claro que em uma área aberta.

Material:

* Placa de Circuito Impresso virgem, medindo 123 x123mm.
* Tubo de cobre com 5cm de comprimento e 1/2 ” de diâmetro.
* 30cm de cabo coaxial CNT – 400 ou LMR – 400 baixa perda.
* 25 cm de fio de cobre rígido com 1,5 mm de diâmetro.
* N conector

A placa de circuito impresso virgem, é para o refletor, mas pode-se usar qualquer material que seja eletricamente condutivo, que possa ser ligado eletricamente à malha do cabo coaxial, ou seja, qualquer placa metálica funcionará sem problemas.

Refletor:

Corte um pedaço quadrado da placa de circuito impresso, com 123x123mm.
Use lã de aço (BomBril) para remover qualquer mancha ou oxidação. A limpeza do cobre irá facilitar a solda.

Placa de circuito impresso virgem

Corte um pedaço de 50 mm de comprimento do tubo de cobre, e deixe ambas as extremidades lisas. Usando uma lixa e lã de aço, até que o tubo (incluindo o interior) fique bem limpo.

Dimensões do tubo de cobre

Faça um entalhe em uma das extremidades do tubo de cobre, eliminando aproximadamente 2 mm de metade da circunferência.

O tubo de cobre chanfrado em uma das extremidades.

Perfurar o centro da placa de circuito para que o tubo de cobre entre bem justo neste furo.

Placa já com o furo.

Insira o tubo de cobre no furo, de maneira que o chanfro fique sobre o lado cobreado da placa. A extremidade do tubo deve ficar 16 mm acima da superfície cobreada da placa.

Tubo já inserido à placa

Soldar o tubo na placa, para garantir o contato físico e elétrico.

Tubo soldado à placa.

Um pouco de calor é necessário, devido à espessura do tubo de cobre. Um ferro de solda de 100 Watts seria o ideal. Eu usei um mini maçarico a gás para este serviço.

Formar o Elemento Irradiante

O elemento é formado a partir de um pedaço de fio de cobre, dobrado de forma adequada.
Note que o comprimento de cada “lado” deverá ser tão próxima de 30,5 mm quanto
possível, que é correspondente a um quarto de onda em 2.4GHz

Forma e dimensões do elemento irradiante.

Retire o isolamento, e corte um pedaço 244 mm comprimento do fio de cobre, e deixe-o mais esticado possível.

Meça a metade do comprimento e dobre em 90º. Deixe o canto da dobra o mais vivo possível.

Dobrar em 90º

Medir a metade de cada metade, e fazer duas dobras com 90º cada uma, de modo que se pareça com a foto mostrada abaixo.

Mais uma vez, medir a metade de cada seção, e fazer as respectivas dobras de 90º, resultando no que é mostrado abaixo.

Faça o mesmo para o outro lado, e aí está a forma biquad (quadro duplo).

Limpar todo o elemento, e assegurar a cada um dos lados do elemento estejam perfeitamente alinhados, e com suas medidas tão proximas de 30,5 milímetros quanto possível.

Note que será necessário cortar uma pequena quantia ao largo de cada extremidade do fio para atingir o objetivo de soldá-los ao tubo de cobre.

Montagem:

O elemento agora deve se anexado ao refletor. Note que apenas as duas “pontas” do fio de cobre, devem ser soldadas ao tubo de cobre. O centro do elemento não deve tocar o tubo de cobre (daí o entalhe, que foi cortado na extremidade do tubo de cobre. O elemento deve ficar aproximadamente 15 mm afastado do refletor.

Testei o desempenho da antena variando esse espaçamento entre os fios de cobre e o elemento refletor. Indico um espaçamento de aproximadamente 15 milímetros, pois oferece o mais baixo SWR. (Stationary Wave Relation – Relação de Onda Estacionária).

Descasque aproximadamente 30 milímetros da capa exterior do cabo coaxial.

Dobre a malha sobre a capa exterior, e corte a guarnição do centro condutor, a fim de que cerca de 4 milímetros do polo vivo do cabo fique exposto.

Insira a malha no tubo de cobre, de modo que o polo central (vivo) fique alinhado com a extremidade do tubo de cobre, e solde o centro do elemento a ele, assegurando que o centro do elemento não fique em contato com o tubo.

Note que o alimento entre o refletor traseiro e o elemento tem de ser perfeito.

Agora soldar a outra extremidade do cabo coaxial a um conector N.
Se desejar, você pode adicionar espaçadores isolantes em cada extremidade do elemento, a fim de garantir que o mesmo não se mova em relação ao refletor.

Se você pretender usar a antena externamente, poderá montá-la dentro de uma tupperware, ou qualquer recipiente de plástico que caiba o conjunto.

Isso pode ser conseguido através da perfuração em um dos lados do recipiente, e passar o cabo coaxial, deixando a biquad dentro do recipiente.

Variações:

Algumas pessoas têm sugerido o espaçamento entre o elemento e o refletor de 30,5 milímetros, ou seja, 1/4 de onda, em vez de 15 milímetros. No entanto, os resultados dos testes indicam que a SWR da biquad é minimizada quando o espaçamento é de aproximadamente 15 – 17 milímetros. Aumentar o espaçamento de 30,5 milímetros aumenta a SWR significativamente, reduzindo assim a eficiência do biquad.

Quando usar um biquad para estabelecer uma ligação a outro dispositivo sem fio, é preciso garantir que a polarização da biquad é a mesma que a antena dos outros equipamentos. Do mesmo modo, se fizer uma conexão com duas biquads, deve-se garantir que eles estejam orientados para a mesma polarização.

Não igualar a polarização resultará em perda significativa do sinal.

Polarização vertical-----Polarização horizontal

Alterar a polarização é só uma questão de rotação da antena em 90º. A antena biquad não é perfeitamente direcional, pois tem amplo ângulo de irradiação. 3dB para uma biquad é tipicamente cerca de 40º a 50º de ângulo de irradiação, tornando ideal para qualquer aplicação onde você deseja ampla cobertura.

O amplo ângulo de irradiação também faz uma biquad muito adequada para captar sinais sem necessidade de alinhar a antena diretamente com a origem do sinal.

Para atenuar os lóbulos traseiros da antena, muitos dobram a superfície refletora em suas extremidades.

Alguns afirmam que a biquad é capaz de atingir um SWR de 1:1.15 com um ganho entre 10 dB e 12 dB. Inclusive, há relatos de PCs portáteis conectados em pontos de acesso localizados a alguns quilômetros de distância.

Fonte: Tocadoelfo