Ăng-ten định hướng Yagi-Uda 868Mhz cho LoRa Meshtastic

Đây là ăng-ten định hướng Yagi-Uda dành cho LoRa Meshtastic 868Mhz với 6 phần tử và khung cần vuông. Thực tế thì mình đã tính toán cho tần số 869Mhz, vì con số này sát với tần số hoạt động thực tế của Meshtastic ở khu vực UE hơn. Các thông số được lấy từ công cụ tính toán ăng-ten Yagi-Uda trực tuyến DL6WU rất phổ biến. Độ lợi lý thuyết đạt khoảng 11.1 dBi.

Cách mình thiết kế ăng-ten này

Công thức tính kích thước từ công cụ

Công cụ tính toán
Long-yagi DL6WU

Kiểu phần tử kích hoạt (dipole): Thẳng
Hình dạng phần tử: Tròn

Tần số f: 869 MHz
Bước sóng λ: 345 mm
Đường kính phần tử d: 1.7 mm
Cạnh khung boom D: 10 mm

Tổng số phần tử: 6
Chiều dài khung boom: 319 mm
Độ lợi: 11.1 dBi (xấp xỉ)

Chiều dài chấn tử phản xạ (Reflector) R: 168 mm
Vị trí chấn tử phản xạ R = 0

Chiều dài chấn tử kích hoạt (Dipole) F: 162 mm
Vị trí dipole F (R-F): 69 mm
Khoảng hở tại điểm nối g <= 4.6 mm

Chiều dài D1: 151 mm
Vị trí director D1 (R-D1): 94.9 mm
Khoảng cách F-D1: 25.9 mm

Chiều dài D2: 150 mm
Vị trí director D2 (R-D2): 157 mm
Khoảng cách D1-D2: 62.1 mm

Chiều dài D3: 148 mm
Vị trí director D3 (R-D3): 231 mm
Khoảng cách D2-D3: 74.2 mm

Chiều dài D4: 146 mm
Vị trí director D4 (R-D4): 317 mm
Khoảng cách D3-D4: 86.2 mm

Các phần tử đặt trên khung cách điện.
Không tính toán bù trừ cho khung boom.

Nếu bạn không chắc chắn về kích thước hoặc cách đặt dây, hãy xem tệp DL6WU_yagi_antenna_cad_v8_with_wires_pre_boolean.3mf trong dự án này. Đây là mô hình ăng-ten hoàn chỉnh với các phần tử dây dẫn, bạn có thể kiểm tra chiều dài dây trên đó. Tất nhiên là đừng in 3D tệp này nhé :)

Chuẩn bị

Mình dùng dây đồng có đường kính khoảng 1.7mm. Nếu bạn dùng loại dây có tiết diện khác, bạn sẽ cần chỉnh lại mô hình một chút và tính toán lại thông số trên công cụ.

Phần dây dẫn

Bạn cần nắn thẳng và cắt dây theo chiều dài đã nêu trên. Sau đó, luồn từng dây qua các lỗ đã in sẵn (các lỗ đã được chia khoảng cách chuẩn xác). Có thể bạn cần dùng khoan tay mở rộng lỗ một chút để dây đi qua vừa khít. Sau khi canh giữa chính xác dây so với trục ăng-ten (dùng thước kẹp và ê-ke sẽ rất tiện), mình đã cố định tạm bằng keo 502 (cyanoacrylate). Sau khi khô, mình gia cố lại các mối nối bằng keo resin hai thành phần.

Cáp tín hiệu

Lúc đầu mình cố định cáp ăng-ten bằng dây rút nhựa. Sau đó, làm sạch và hàn lớp vỏ bọc và lõi tín hiệu vào hai đầu dây "F", tức là các phần tử kích hoạt của ăng-ten. Mình cũng bọc lại điểm hàn bằng ống co nhiệt. Hình ảnh cho thấy quá trình lắp cáp trước khi hàn.

Đây là kết nối cuối cùng sau khi hàn và cố định. Nhớ là phải chừa khoảng hở ở phần tử kích hoạt/dipole (thực chất là hai dây bên trái và phải): Khoảng hở g <= 4.6 mm. Tốt nhất là dùng thước kẹp để đo cho chuẩn; mình đã thiết kế sẵn một ô trống trên mô hình để bạn dễ thao tác.

Hoàn thiện

Mình dán hai phần của bản in 3D lại với nhau bằng keo resin hai thành phần. Sau khi keo khô, mình sơn phủ toàn bộ bằng một lớp sơn bóng acrylic trong suốt để bảo vệ đồng và các mối hàn khỏi thời tiết.

Video tham khảo

Xem video - không phải của mình!
Ăng-ten của mình khác với mẫu trong video, nhưng xem video này rất đáng vì nó có nhiều thông tin thú vị về cách chế tạo loại ăng-ten này.

Lắp đặt trên mái nhà

Bạn có thể gắn ăng-ten vào cột bằng dây rút; phần chân đế đã có sẵn hai khe để luồn dây. Thường thì lắp càng cao càng tốt.

Kết quả

Ở khu vực mình, tín hiệu xa nhất nhận được là hơn 270 km. Tuy nhiên, kết quả của mỗi người có thể khác nhau tùy vào địa hình, thiết bị radio, chiều dài dây cáp, và độ chính xác khi chế tạo. Mình mới chỉ thử nghiệm ăng-ten này được vài ngày thôi.