Sperrtopfantenne für RFM12

[Felix P. (fixxl)]

Aktuell beschäftige ich mich mit den RFM12-Modulen (868 MHz-Variante) 
und habe in den diversen Threads hier im Forum immer wieder von hohen 
Reichweiten im freien Feld gelesen, die mit einer so genannten 
Sperrtopf- oder Sleeve-Antenne aus einem Koaxkabel erreicht werden.

Da lambda/4 bei 868 MHz ja 86 mm entsprechen, habe ich ein RG-174 auf 
dieser Länge vom Mantel befreit, das Schirmgeflecht umgeklappt über den 
Mantel geschoben und per Schrumpfschlauch fixiert. Nach dem Sperrtopf 
folgen noch einige Zentimeter RG-174 als Zuleitung zum Funkmodul, das 
sich am Boden eines größeren Kunststoffgehäuses auf einer Platine sitzt.

Meine bisherige Erfahrung mit Antennen hält sich leider stark in 
Grenzen, von daher hoffe ich darauf, dass mir hier einige Fragen 
beantwortet werden können, auf die ich noch eine Antwort suche. Wäre 
über jede Hilfe von fachkundigen Leuten hier sehr dankbar!

1. Der Innenleiter des Koaxialkabels wird logischerweise mit dem ANT-Pin 
des RFM12 verbunden. Ist es sinnvoll/notwendig/förderlich, das 
Kupfergeflecht mit der Schaltungsmasse zu verbinden?

2. Ist die Form des Sperrtopfs, d.h. gerades oder gebogenes Kabel, 
entscheidend? Erhöhen sich die Verluste signifikant, wenn Strahler und 
Sperrtopf zusammen keine gerade Linie bilden?

3. Es existieren neben Antennen mit einer Freilegung des oberen 
Leiterstücks auf der Länge lambda/4 (Hier auf S. 8: 
http://www.qsl.net/va3iul/Antenna/Small_Antennas_for_High_Frequencies/Small_Antennas_for_High_Frequencies.pdf) 
auch Antennen, bei denen die Länge lambda/2 beträgt. Wäre mit lambda/2 
ein größerer Gewinn zu erwarten?

4. Müssen die Längen von Drahtstück und Sperrtopf exakt lambda/2 oder 
lambda/4 entsprechen oder muss man für eine gute Anpassung noch Größen 
wie den Propagation Factor des RG-174 einrechnen?

[bazo (Gast)]

Felix Pflaum schrieb:

> Da lambda/4 bei 868 MHz ja 86 mm entsprechen, habe ich ein RG-174 auf
> dieser Länge vom Mantel befreit, das Schirmgeflecht umgeklappt über den
> Mantel geschoben und per Schrumpfschlauch fixiert. Nach dem Sperrtopf
> folgen noch einige Zentimeter RG-174 als Zuleitung zum Funkmodul, das
> sich am Boden eines größeren Kunststoffgehäuses auf einer Platine sitzt.

Nur als Näherung, weil:
Der Schlangheitsgrad des Strahlers eine Rolle spielt.
Isolierte Drähte auf Grund des Dielektrikums je nach Dicke der 
Isolierung elektrisch länger sind. Damit ist die Resonanz der Antenne 
untenhalb der berechneten Frequenz.

> 1. Der Innenleiter des Koaxialkabels wird logischerweise mit dem ANT-Pin
> des RFM12 verbunden. Ist es sinnvoll/notwendig/förderlich, das
> Kupfergeflecht mit der Schaltungsmasse zu verbinden?

Das ist ein Muss, alles andere führt zu nicht vorhersehbarem Verhalten.

> 2. Ist die Form des Sperrtopfs, d.h. gerades oder gebogenes Kabel,
> entscheidend? Erhöhen sich die Verluste signifikant, wenn Strahler und
> Sperrtopf zusammen keine gerade Linie bilden?

Immer Gerade.

> 4. Müssen die Längen von Drahtstück und Sperrtopf exakt lambda/2 oder
> lambda/4 entsprechen oder muss man für eine gute Anpassung noch Größen
> wie den Propagation Factor des RG-174 einrechnen?

Siehe oben, nur gilt nicht der Verkürzungsfaktor sondern ein 
experimentell zu bestimmender Wert.

[Felix P. (fixxl)]

Danke für die schnellen und klaren Antworten, hilft mir sehr weiter!

[Felix P. (fixxl)]

Der Thread ist zwar schon etwas älter, nachdem ich inzwischen aber eine 
für meine Zwecke relativ gute Antenne bauen und die Längen anhand von 
Messungen am Netzwerkanalysator optimieren konnte, möchte ich eine kurze 
Anleitung für Interessierte hinterlassen, die eventuell hierauf stoßen.

Aus Stabilitätsgründen habe ich RG316 - das Teflon-Dielektrikum schmilzt 
nicht sofort, wenn man beim Löten ein bisschen braucht - und einen 
Sperrtopf aus hartem dünnwandigen Kupferrohr (8mm x 0,45mm) verwendet, 
dazu noch eine Kunststoff-Distanzhülse von Reichelt (5mm lang), um am 
Ende das Kabel im Sperrtopf zu zentrieren.

Zunächst habe ich am oberen Ende der Antenne das Koaxkabel auf einer 
Länge von 88 mm von der Ummantelung befreit und vom Schirmgeflecht nur 
so viel stehen lassen, dass man später eine kleine Lasche von 3-4 mm 
Länge zum Anlöten an den Sperrtopf hat. Der Sperrtopf, also das Stück 
Kupferrohr, ist 66,5 mm lang und wird am oberen Ende mit der Lasche 
verlötet. Die Distanzhülse wird mit etwas Gummi oder Schrumpfschlauch 
auf halber Länge so verdickt, dass sie nicht komplett in den Sperrtopf 
hineinrutschen kann, bevor man sie ebenfalls von unten auf das Kabel 
auffädelt.

Anschließend habe ich den oberen Strahlerteil doppelt mit 
Schrumpfschlauch überzogen, zunächst mit 1,2 mm und anschließend mit 2,4 
mm Durchmesser (Werte jeweils vor dem Schrumpfen). Der Sperrtopf mit 
Hülse wird mittig in ein 80 mm langes Stück Schrumpfschlauch mit 9,5 mm 
Durchmesser eingeschrumpft und das obere Ende schließlich mit einem 
kurzen Stück Schrumpfschlauch mit 4,8 mm Durchmesser verjüngt. Das ganze 
beschreibe ich deshalb so penibel, weil der Schrumpfschlauch einen nicht 
zu vernachlässigenden Einfluss auf die Resonanzfrequenz der Antenne 
besitzt.

Habe die Antenne am VNA mit dem Ergebnis im Anhang vermessen und sie tut 
mir an meinen RFM12 gute Dienste.