Omega

Antena de alta sensibilidad y buen rendimiento para nodos mesh fijos o móviles.

En la foto superior vemos varias unidades del último desarrollo de antena gestado en nuestro laboratorio. Las antenas con banda roja son para la banda de 433 MHz y las de banda amarilla son para la banda de 868 MHz, con conectores N y SMA, respectivamente. A la izquierda, para comparar, tenemos la típica antenilla miniatura de goma que suelen incorporar de serie los módulos LoRa.

El rendimneto en radio de las antenillas miniatura es marginal. Si optamos por equipar a los módulos LoRa con una antena mas eficiente, a menudo suelen aparecer problemas de sensiblidad debido a la saturación de la etapa receptora del modulo LoRa.

Con el ánimo de reutilizar y mejorar el rendimiento de las antenillas de serie, hemos desarrollado la antena Omega.

Para materialiar la Omega hemos adoptado un enfoque poco convencional, en lo que a diseño de antenas se refiere. El objetivo es lograr una antena de elevado rendimiento en transmision, sin por ello perder sensibilidad de repccion, debido a un incremento exagerado del ruido captado por la antena.

En la Omega emleamos la antenilla original, no como radiante, si no como “lanzador” o excitador del radiante principal.

Podriamos considerar la Omega como dos antenas intimamente acopladas por resonancia mutua, con separacion galvánica entre ambas, a la vez que la antena acoplada compone una pseudo-jaula de Faraday para minimizar la captación de ruido por parte de la antena activa.

Prescindimos de la funda de goma de la antenilla original y empleamos la antenilla heliciodal de su interior. conservamos el conector SMA, si lo vamos a emplar ocn el módulo de radio, o lo reemplazamos por un conector “N”, mas robusto. Elaboramos una “funda” de material dielectrico de bajas perdidas (idealmente teflon). Esta funda rodea y protege totalmente la antenilla helicoidad, y sirve a la vez de soporte para el tubo o radiante principal. De este modo El tubo radiante queda flotante, es decir, aislado galvanicamente de la antena y electronica del nodo, y la antenilla helicoidal queda toralmente impermeabilizada.

Para los prototipos hemos empleado poliacetal como dielectrico, pero el PLA también es una opción viable, por su buen comportamiento ante la RF. Idealmente emplearemos teflon, por su menor factor de disipación.

Como tubo exterior radiante hemos empleado aluminio, de 10 y 12 mm de diámetro exterior. Es necesario toquetear un poco (estirando-encogiendo) la antenilla espiral, incluso recortandola, hasta obtener una buena adaptacion de impedancias con el tubo exterior ya colocado en su lugar. El punto de partida será unas decenas de Mhz por encima de la frecuencia deseada, por que al posicionar el tubo radiante, el punto de resonancia del conjunto descenderá bastante.

Un ajuste fino de la adaptacion se logra subiendo o bajando unos milímetros el tubo radiante, fijándolo en esa posición con el adhesivo de nuestra elección.

Estas son las cotas de las piezas adaptadoras y los archivos .STL correspondientes, por si optamos por elaborarlas mediante impresión 3d. Estan diseñadas para adaptar al tubo radiante el propio conector SMA de la antenilla original, o emplear un conecor N de crimpar. Además permiten colocar un tubo exterior adicional de PVC estandar de 20 mm de diámetro exterior, en caso de necesitar una protección extra contra elementos adversos o facilitar la integración visual del nodo con el entorno.