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Forum: HF, Funk und Felder 868MHz-Antenne mit sehr hohem Verlust


Autor: tonictrinker (Gast)
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Hallo,

ich habe zwei Funkmodule, die im 868MHz-Band senden und empfangen. 
Aufgelötet sind die Kärtchen auf die entsprechenden Demoboards.
Dem ganze lagen zwei Drahtantennen bei, die ich bisher verwendet habe, 
da ich jedoch die Antenne außen plazieren will, musste eine mit Kabel 
her.

Direkt neben der Bohrung für die Drahtantenne sind Bohrungen für 
SMA-Buchsen. Solche bestellt und angebracht, dazu eine Antenne(4dB 
Antennengewinn) mit 150cm RG174-Kabel und passendem Stecker (Polung 
stimmt auch).

Mit den neuen Antennen ist der Empfang katastrophal. Testweise habe ich 
den Sender in einem geschlossenen PC-Gehäuse untergebracht.
Der Wert, der Dämpfung, des letzten empfangenen Paketes lässt sich 
abrufen.
Mit der neuen Antenne: -48 dBm
Ohne jegliche Antenne: -57 dBm
Nur mit Drahtantenne: -28 dBm (das ist die geringste Dämpfung in diesem 
Falle)

Ich habe die Lötstellen überprüft, eine Durchgangsprüfung für die Kabel 
vorgenommen, deren Widerstand gemessen. Laut Hersteller hat das Kabel 
eine Dämpfung zwischen 0,9 und 1,5 dB für diese Länge. Die Antenne hat 
einen Magnetfuss.

Die Lötstelle für die Drahtantenne ist noch voll mit Lötzinn, kann es 
das sein?! Eher nicht, oder? Sad
Hat jemand eine Idee? Oder mache ich etwas richtig falsch?

Im angehängten Bild erkennt man unter den fünf Kontakten für die 
SMA-Buchse, die Bohrung für die Drahtantenne. Diese habe ich jetzt mit 
Lötzinn gefüllt.

Grüße

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Entweder ist die Antenne selbst kaputt, oder deine SMA-Buchse, oder
dein Kabel.  Steck doch als erstes einen Draht in die SMA-Buchse, und
miss mal.  Wenn das noch ungefähr gleiche Werte wie die originale
Drahtantenne bringt, dann nimm das Kabel dazu, und wieder einen Draht
dran (wirst wohl einen gender changer brauchen oder das irgendwie um
den Stift wickeln).  Könnte etwas schlechter sein wegen der fehlende
Groundplane am Ende des Kabels.

Wenn das alles funktioniert, würde ich die Antenne selbst in Zweifel
ziehen.

Autor: Thomas Schmidt (tonictrinker)
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Also wenn ich einen Draht in die Buchse stecke, klappt es wieder viel 
besser. Hmm, das kabel ist 250cm lang. Für die Frequenz rechne ich mit 
1dB/m Dämpfung. Aber da kommen ja 30dB Verlust zustande. :(
Ich will auf den Antennenfuss mal ein Kabel anderer Länge setzen. 
Vielleicht ist die Antenne zu kurz.

Autor: Thomas Schmidt (tonictrinker)
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So, mit einem Draht am Antennefuss, verhält sich die Antenne nich 
optimal, aber man erkennt, dass die Länge der Antenne richtig ist.
Dann kanns doch nur am Kabel liegen, wenn ich beide tausche, wird es 
auch nicht besser. Kann das Kabel denn so schlecht sein? Die ganze 
Antenne macht die Anwendung so gut wie unmöglich. :(

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ich habe mir mal einen Rechner für Kabelverluste im Internet gesucht:

http://ocarc.ca/coax.htm

Der errechnet für ein RG174 bei 2,5 m Länge und 868 MHz immerhin
schon 2,5 dB Verluste.  Weitere 0,5 dB kannst du getrost auf die
Stecker veranschlagen, damit hast du schnell den zusätzlichen
Gewinn einer besseren Antenne im Vergleich zum Draht wieder
eingebüßt.

Mal mit semi rigid cable probieren?  Dann gibt's RG174 ja noch in
einer Teflon-Variante (kann eine andere Typnummer haben), das müsste
auch besser sein.

Autor: Thomas Schmidt (tonictrinker)
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Ich habe mich jetzt mit meinem Prof. kurzgeschlossen, der meint, es 
könnte eine Fehlanpassung vorliegen.
In der Mail eines Supportmitarbeiters des Herstellers stand, dass die 
Antenne(l/4) Radiale oder ein Gegengewicht benötigt. Ich habe noch keine 
klare Aussage darüber gefunden, was ein Gegengewicht ist. Offenbar ist 
damit die Erdung gemeint. Die einen schlagen einen Pfahl in die Erde 
(geht schlecht im Gebäude), die andern nehmen ein Auto (auch sehr 
unhandlich).
Geerdet sind die Antennen über das Demoboard -> serielle Verbindung -> 
PC.

Radiale müssen die Fühlerähnlichen Drähte an Antennen sein, deren Winkel 
zur Antenne Einfluss auf das Ergebnis hat. Kann mir aber nicht 
Vorstellen, dass das bei meinen Antennchen so sein soll.

Das ist mein erster Kontakt zu dem HF-Antennenthema. Ist das immer so 
ein Tanz? -.- Ich kann mich noch erinnern, wie mein Onkel eine 
WLAN-Außenantenne installiert hat, das hat ohne Weiteres geklappt.

Grüße

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Thomas Schmidt wrote:
> In der Mail eines Supportmitarbeiters des Herstellers stand, dass die
> Antenne(l/4) Radiale oder ein Gegengewicht benötigt. Ich habe noch keine
> klare Aussage darüber gefunden, was ein Gegengewicht ist.

Das ist die sogenannte "ground plane" (die letztlich der Groundplane-
Antenne ihren Namen gab, obwohl diese gar keine ground plane hat,
sondern statt dessen Radials :).

Eine lambda/4-Antenne ist doch weiter nichts als ein Halbwellendipol,
den man zur Hälfte in die (ideale) Erde gerammt hat.  Die eine
Hälfte hat man also durch die Erde ersetzt.  (Das ist ähnlich wie
die Magdeburger Halbkugeln, bei denen man statt 2 x 8 Pferden auch
hätte nur 8 Pferde und eine Betonwand als ,,Gegengewicht'' benutzen
können.)

> Geerdet sind die Antennen über das Demoboard -> serielle Verbindung ->
> PC.

Nee du. :-)  Damit kannste vielleich einen Elektriker beeindrucken,
aber HF-mäßig ist das eher eine Antenne denn eine Erde.

> Radiale müssen die Fühlerähnlichen Drähte an Antennen sein, deren Winkel
> zur Antenne Einfluss auf das Ergebnis hat. Kann mir aber nicht
> Vorstellen, dass das bei meinen Antennchen so sein soll.

Wenn du dir das nicht vorstellen kannst, dann solltest du die Finger
von HF-Technik lassen. :)

Die groundplane der lambda/4-Antenne muss ideal gut leitend sein und
unendlich groß.  OK, die unendliche Größe kann man ohne große Abstriche
auf ca. 1 lambda Durchmesser reduzieren.  Wenn du kleiner als das
wirst, dann beeinflusst du das Antennenverhalten schon merklich
(Strahlungsdiagramm, Fußpunktwiderstand).  Wenn die Erde nicht ideal
ist, dann entstehen darin zusätzliche (reelle) Verluste.  Das trifft
eher auf flächenmäßig große Antennen zu, bspw. bei Kurzwelle, die man
über der ,,richtigen'' Erde errichtet.  Du kannst ja einfach ein Blech
oder eine Folie benutzen.  Wenn man weiter sparen will, muss das Blech
nun auch nicht unendlich dicht sein: man kann es durch ein Gitter
ersetzen, sofern die Maschen klein im Vergleich zu lambda sind, und
da auf den konzentrischen Ringen um den Strahler herum idealerweise
keine Spannungsdifferenz herrscht, kann man diese Ringe auch gleich
einsparen.  Damit hat man vom Mittelpunkt weglaufende Drähte übrig,
das sind die sogenannten Radials, und nun hat man die Antenne, die
sich landläufig ,Groundplane'-Antenne (GP) nennt.  Dabei sind die
Radials immer noch >~ lambda/2 lang, also im Ganzen eine Scheibe von
etwa 1 lambda (oder mehr) im Durchmesser.

Diese wiederum kann man weiter abspecken zwar mit Einfluss auf das
Verhalten, aber ohne zwingend reelle Verluste in Kauf nehmen zu
müssen (d. h. der Einfluss beschränkt sich auf Änderungen im
Fußpunktwiderstand und Strahlungsdiagramm), indem man die Radials
zu abgestimmten Radials umbaut: man macht sie selbst lambda/4 lang,
und muss nun nur noch eine relativ kleine Anzahl (minimal 3 Stück)
davon anbringen.  Durch Abwinkeln dieser Radials lässt sich der
Fußpunktwiderstand beeinflussen, und es gibt einen bestimmten Winkel,
bei dem er sich den 50 Ω recht gut annähernd.  (Die Wirkung des
Abwinkelns kann man sich am Grenzfall recht gut verdeutlichen, dass
man alle ,,Radials'' 90° nach unten abgewinkelt hat: dann hast du
wieder einen Halbwellendipol.)

Ich denke, du solltest dich ein wenig mehr mit den Grundlagen der
Antennen befassen...  Auch wenn einige Leute hier maulen, der
,,Rothammel'' (also das Antennenbuch von Karl Rothammel, DM2ABK/
Y21BK, nach seinem Tod von anderen Autoren weitergeführt) bringt
dich da gewiss weiter.  Da es sich um absolute Grundlagen handelt,
genügt eine beliebig antiquierte Auflage.

p.s.: Siehe auch

Beitrag "Groundplane-Antenne selbst bauen 1800MHz"

Dort vor allem der Link im ersten Beitrag, da gibt's auch was über
die Grundlagen dieser Antennenform.

Autor: Thomas Schmidt (tonictrinker)
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Hallo. Vielen Dank für die Hilfe. Hm, leider habe ich nicht die Wahl, ob 
ich die Finger von HF lasse oder nicht.

Alos ich hatte gestern die Antennen jeweils auf die blechernen 
Seitenabdeckungen von PC's gesetzt. Da wurde es ein wenig besser.
Zur Erdung. Einen elektrischen Kontakt zu den Blechen hatten die 
Antennen nicht, also die Masse, sollte das so sein? Ich habe vorher auch 
schon die Demoboards über den Labortisch geerdet (Nullleiter). Aber das 
hat gar nichts bewirkt.
Es tut mir wirklich leid, dass ich mich so anstelle. Unsere Bibo gibt 
leider auch nicht viel her zu dem Thema und mir rennt die Zeit davon. =( 
Ich informiere mich mal weiter.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Hmm, naja, was dir wirklich fehlt, ist ein ,,Gefühl für HF'' als
Anfang.  Solange du unter ,Erde' noch an ,,Nulleiter'' denkst, wird
das nichts.  Für die HF-Erdung (oder die Groundplane halt) ist eine
physische Verbindung zur Erde auf irgendwelchen ,,verschlungenen
Pfaden'' (sprich: grün-gelber Draht, der durchs ganze Haus geht)
völlig unerheblich.  Wenn überhaupt, dann ergibt dieser grün-gelbe
Draht bestenfalls eine Antenne, als Erde beeindruckt er nur deinen
Elektriker, der gefährliche Berührungsspannungen bei einer Frequenz
von 50 Hz abgeleitet wissen will.

Der Blechdeckel vom PC kommt dem schon näher.  Eigentlich sollte der
aber noch großflächig (also mit geringer Induktivität) mit dem
Außenmantel des Kabels an der Stelle verbunden sein, wo die Antenne
ist.  Statt der Blechdeckel kannst du auch ein genügend großes Stück
Platinenmaterial nehmen (da genügt ausnahmsweise die billige Pertinax-
Ausführung).  Genügend groß: Kantenlänge mindestens lambda, also
wenigstens 35 cm.

Überleg doch mal, wie deine Antenne aussieht:


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~.............................| <--- Innenleiter mit Stab dran
~--------------------------
   \
    \ Außenleiter

Nun nimm deine Vorstellungen eines klassischen Stromkreises herzu: der
Strahler soll was abstrahlen, also muss in ihn ein Strom hinein
fließen.  Da das Ganze aber ein Strom_kreis_ ist, muss irgendwo über
den Außenleiter dann auch ein Strom zurück fließen.  Aber wie bitte
kommt der Strom da in den Außenleiter wieder zurück?  Dazu braucht er
entweder die andere Hälfte des Dipols:


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~.............................|
~--------------------------*
   \                        \_.
    \ Außenleiter             |
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oder aber eben den Ersatz durch die HF-,,Erde'':



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         ___________________\__________________________
              /             *
großes Blech /

Autor: Thomas Schmidt (tonictrinker)
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Ahh. Das werde ich ausprobieren.

Danke für deine Mühe. :) Ich melde mich wieder.

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