Réalisez une antenne WiFi « Ricoré » vous-même !

http://www.planet-wifi.be/fr/dossiers/2005/howto_antennericoree-01.cfm  

Calcule de l’Antenne

http://www.saunalahti.fi/elepal/antenna2calc.php

Ce dossier vous explique comment concevoir une antenne du type dit "Ricoré" à moindre frais.

Introduction

L'antenne « ricoré » est l'antenne directionnelle la plus facile à fabriquer pour son prix et ses performances.

Mais avant de commencer ce dossier, quelques définitions et un peu de théorie s'impose !

Antenne directionnelle : antenne qui émet et reçoit dans une direction privilégiée par opposition aux antennes omnidirectionnelles qui émettent dans toutes les directions. Les antennes d'origines vendues avec vos routeurs et cartes Wi-Fi sont omnidirectionnelles.

Son gain est estimé entre 8 et 11 dBi et l'angle de directivité à 15° (à -3dB, c'est à dire une baisse de moitié de la puissance).

dB, dBm, dBi : les décibels (dB) mesurent la puissance d'un signal en fonction de son rapport à une autre valeur normalisée.

dBm : la référence est le mWatt.

dBi : la référence est une antenne isotrope.

Antenne isotrope : antenne « purement » théorique qui émet la même puissance dans toutes les directions, son diagramme de rayonnement est une sphère.

Dimensionnement

Comme pour toutes les antennes, il est important de connaître à quelle fréquence celle-ci sera utilisée, nous savons que le WI-FI travaille dans la bande des 2.4 GHz mais selon le canal choisit, la fréquence varie :

Tableau 1 :

Voici les différentes dimensions que nous devons connaître. Je me reporterai aux figures suivantes pour les dimensions.

Lo représente la longueur d'onde (~12.245 cm)

Lg représente la longueur de la boite de conserve, cette longueur dépend du diamètre de la boite, mais cette donnée ne semble pas critique, on retrouve sur le net différents modèles d'antennes avec des longueurs différentes. Voici un tableau reprenant les plus couramment rencontrées :

Tableau 2 :

Les boites de conserve à ma disposition avait les caractéristiques suivantes :

1        un diamètre de 100mm

2        une longueur de 185mm.

J'ai donc décidé de vérifier l'influence de la longueur de la boite sur les performances, pour cela j'ai laissé une boite à sa longueur d'origine (185mm) et coupé l'autre à 131mm.

Dans la littérature, il est indiqué que le fait de supprimer le rebord intérieur des boites de conserve, permettait de gagner 3dB.

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Après ce cours, utile pour savoir ce que l'on fait et comment le faire, passons à la conception de notre antenne.

Matériel

·        Une boite de conserve type « ricoré » aux dimensions suivantes, diamètre 100mm, longueur 185mm.

·        Un ouvre boite.

·        Un connecteur RF type N femelle (à châssis ou à visser).

·        Une foreuse et les mèches pour faire un trou de 16mm.

·        Un fil de cuivre d'un millimètre de diamètre (Récupéré d'une chute de câble électrique par exemple).

·        Un fer à souder.

Pour plus d'informations sur le type de connecteur, faites un tour sur notre dossier " Connectique Wi-Fi "

Conception

La réalisation est assez simple et peut être résumé de la façon suivante :

Enlever les étiquettes … mais c'est juste pour une question d'esthétique, les étiquettes n'influencent en rien le fonctionnement de l'antenne.

Coupez la boite en longueur, ou juste le petit rebord. Pour couper la boite, plusieurs solutions se présentent à nous :

1) la couper à l'ouvre boite.

2) la couper à la scie à métaux.

3) la couper à la petite disqueuse.

C'est cette dernière solution que j'ai retenue.

Réalisation du trou dans la boite à 46mm du fond.

Ce trou fait 16mm de diamètre afin de pouvoir y visser le connecteur type N. J'ai choisi le connecteur à visser par facilité de montage.
(Pas nécessaire de la souder).

Pour réaliser ce trou, j'ai passé plusieurs mèches en augmentant progressivement le diamètre, pour ne pas déformer la boite en appuyant trop fort. Malheureusement, ne disposant pas d'une mèche de 16mm, j'ai agrandi le trou avec une demi-ronde.

(Trou de 16mm à 46mm du fond)
Attention de ne pas déformer la boite

Soudure d'un fil de cuivre d'un millimètre de diamètre et 31mm de longueur sur le connecteur.

(Un fer au souder standard pour composant électronique est largement suffisant et souvent peu coûteux.)

La longueur du fil est un point critique de la conception de l'antenne, le fil doit faire 31mm soit précisément ¼ de la longueur d'onde.

Le fil de cuivre doit être coupé net, Pour cela, je l'ai coupé un peu plus long et limé pour avoir une coupe nette. Une pince coupante le couperait légèrement en biais.

La figure suivante, vous indique à partir de quelle référence, il faut compter les 31mm.

(Attention la longueur influencera la qualité de l'antenne)

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Test de l'antenne.

J'ai testé l' antenneà une distance de 15m avec d'un coté un routeur WI-FI Linksys et de l'autre un portable qui utilise la technologie Intel Centrino et comme seul obstacle, une grande baie vitrée.

J'ai mesuré le rapport signal/bruit grâce au logiciel Network Stumbler

Ci-dessous, j'ai mis en vis-à-vis les résultats du logiciel, avec à gauche le signal des deux antennes d'origines et à droite le signal des antennes ricorés.

Les antennes sont connectées sur le routeur et le logiciel tourne sur le pc portable, il faut savoir que le routeur possède deux antennes d'origines et que j'ai comparé en ne branchant qu'une antenne ricoré. On ne voit pas l'axe des abscisses sur les comparaisons, mais celui-ci représente le temps.

Grâce à ces 2 graphes, on remarque :

Une zone blanche au début des deux figures, il ne faut pas en tenir compte, c'est le moment ou j'ai débranché les antennes.

Le rapport signal/bruit des antennes d'origines semble stable au niveau des -40dBm avec des pics jusque -35dBm.

Le rapport signal/bruit de l'antenne ricoré petit modèle (longueur 131mm) semble stable au niveau des -25dBm.

On peut tirer comme conclusion que :

·        sur cette distance (15m)

·        en vue directe, c'est-à-dire sans obstacle dans le champ

·        En pointant l'antenne vers le pc portable.

Les résultats sont meilleurs avec l'antenne « ricoré » confectionnée maison qu'avec des antennes du commerce.

Conclusion des tests

L'antenne ricoré coupée en longueur à 131mm semble être le meilleur compromis.

Il existe une différence de 5 à 10dBm dans le rapport signal/bruit entre les 2 antennes ricorés. Mais je ne peux pas affirmer que cette différence vienne entièrement du fait que j'ai coupé le rebord intérieur de la boite. (Vu que j'en ai aussi modifié la longueur).

Ces antennes sont plus intéressantes pour de longues distances en extérieur que pour une utilisation en intérieur.

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 Mais encor avec « Collerette »

Cette partie a été la plus longue et la plus délicate. Nous avons d'abord pris contact avec l'atelier méca pour nous renseigner sur la faisabilité du projet. Ensuite, nous avons dessiné le patron du cône. Nous avons décidé des dimensions à adopter à partir d'informations récoltées sur internet: le petit diamètre intérieur est de 10 cm tandis le diamètre extérieur meusre 24 cm. Ceci nous permet d'obtenir un angle de 30° comme l'indique le schéma de montage.

L'usinage n'a pas été aisé. La phase d'enroulage du cône a dû être effectuée manuellement. Malgré tout, le résultat est plutôt satisfaisant grâce au travail du technicien de l'atelier mécanique (Francis).