Optimale Antenne für RFM12b - Reichweite optimieren

[Dirk (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe in den letzten Wochen einige Versuche mit dem RFM12b Modul 
gemacht. Unter anderem auch einen Reichweitetest. Dazu sende ich einfach 
5 Bytes und wenn diese an der Empfangsstelle korrekt ankommen blinkt 
eine LED.

Nur komme ich auf einem ebenen Feld nie auf die im Datenblatt 
propagierten 100m Reichweite. Ich verwende auf beiden Seiten eine extra 
auf 868Mhz abgestimmte Stabantenne mit 2,15db Verstärkung. (VSWR: <= 
2.0, 50 Ohm)

Habt ihr eine Idee an was das liegen könnte? Welche Verbesserungen 
könnte man noch einbauen?

Ich hänge euch noch meine RFM Initialisierung bei, vielleicht kann man 
ja an den Parametern noch drehen.

Würde mich über einige Antworten freuen.

Schöne Grüße
Dirk

[Karl M. (Gast)]

Hallo Dirk,

auf was beziehen sich die 2,15db Verstärkung ?

Wir schreiben entweder 2,15dBi oder 2,15dBd.

Also mögliche Antennengewinnangaben müssen immer einen Bezugspunkt haben 
!

/Siehe/:
https://de.wikipedia.org/wiki/Antennengewinn

Verstärker können z.B. um den Leistungsfaktor 10, als a=10dB verstärken.
Das ist dann nur ein Faktor bezogen auf die Eingangsleistung, von z.B. 
1Watt = 0dBW = 30dBm.

Pout = Pin + a
Pout = 0dBW + 10dB = 10dBW
Pout = 30dBm + 10dB = 40dBm

[Karl M. (Gast)]

Bitte füge noch ein Bild mit Antenne und RFM Modul ein.

[Kurt B. (kurt-b)]

Dirk schrieb:

>
> Nur komme ich auf einem ebenen Feld nie auf die im Datenblatt
> propagierten 100m Reichweite. Ich verwende auf beiden Seiten eine extra
> auf 868Mhz abgestimmte Stabantenne mit 2,15db Verstärkung. (VSWR: <=
> 2.0, 50 Ohm)

2.0 ist kein gutes Stehwellenverhältnis.
Und 2,15db sagen nichts verwertbares aus.

Kurt

[Dirk (Gast)]

Hallo Karl,

anbei die Bilder.
Sorry, muss mich hier korrigieren. Es heißt 2,15dBi.

Meint ihr 2,15dBi reichen für 100m nicht aus? Oder liegt es eventuell an 
der Montage?
Ich habe zwischen RFM Modul und Antennenstecker ein Koaxkabel verwendet.

Schöne Grüße
Dirk

[steffen (Gast)]

Hallo,
also ich benutze das gleiche Modul und komme ca. 150m. Ich verwende ein 
einfaches Stück Draht, irgendwas um 8cm. Hier meine Modulinitalisierung:

rf12_setfreq(RF12FREQ(868.75));  
rf12_setbandwidth(6, 1, 1);    
rf12_setbaud(1200);        
rf12_setpower(0, 4);

Vielleicht liegt es ja an deinem Empfänger. Oder du hast eine zu hohen 
Baudrate.

Gruß Steffen

[Christoph L. (lassi)]

Hallo,

also mit verschieden Antennen kann man schon jede Menge erreichen.

Bei den 2,15 db wird es sich wahrscheinlich um den Gewinn im Bezug auf 
den Dipols handeln.

Was ich denke was ein großes Problem sein könnte ist einfach die Lage 
der Antennen zueinander. Für jede Antenne kann man ein Antennendiagramm 
erstellen. In dem Diagramm können, dann die optimalen Parameter 
abgelesen werden.
Bei guten Herstellern kann man so was auch erfragen oder geben so was in 
ihren Datenblättern auch an.

Stabantennen sind dabei auch ein weites Thema, aber deine werden auch 
nur die typische 8 besitzen.

Aber die 100m im Freifeld schafft man bestimmt, aber nur mit Antennen 
die eine Richtwirkung haben.

Willst du nur experimentieren oder hast du auch noch was konkretes vor??

[Kurt B. (kurt-b)]

Dirk schrieb:
> Hallo Karl,
>
> anbei die Bilder.
> Sorry, muss mich hier korrigieren. Es heißt 2,15dBi.

Das bedeutet: Null Gewinn gegenüber einer Dipolantenne.

>
> Meint ihr 2,15dBi reichen für 100m nicht aus? Oder liegt es eventuell an
> der Montage?
> Ich habe zwischen RFM Modul und Antennenstecker ein Koaxkabel verwendet.
>

Es dürfte am fehlendem Gegengewicht hapern, denn die Antenne scheint ein 
solchen zu gebrauchen damit sie auch richtig funktioniert.
Ist das Gehäuse aus Plastik oder Metall?
(auch die Ausrichtung der Antenne zum Gegengewicht sollte passen)


 Kurt

[Dirk (Gast)]

Hallo zusammen,

steffen schrieb:
> Vielleicht liegt es ja an deinem Empfänger. Oder du hast eine zu hohen
> Baudrate.

Ich werde heute versuchsweise einmal 1200 Baud anstatt 4800 Baud 
einstellen und dann bescheide geben.

Christoph L. schrieb:
> Aber die 100m im Freifeld schafft man bestimmt, aber nur mit Antennen
> die eine Richtwirkung haben.
>
> Willst du nur experimentieren oder hast du auch noch was konkretes vor??

Ich erreiche mit dem derzeitigen Aufbau (Stabantenne) gerade einmal 40m. 
Bis auf 70m kommen einzelne Datenpakete durch, jedoch reißt der Kontakt 
immer wieder ab.
Derzeit sind es noch versuche. Es werden auch noch Versuche mit anderen 
Funkmodulen (433Mhz, 2,4GHz) folgen.

> Es dürfte am fehlendem Gegengewicht hapern, denn die Antenne scheint ein
> solchen zu gebrauchen damit sie auch richtig funktioniert.
> Ist das Gehäuse aus Plastik oder Metall?
> (auch die Ausrichtung der Antenne zum Gegengewicht sollte passen)

Wenn ich das richtig verstehe, müsste als Gegengewicht eine mit Masse 
verbundene Aluplatte auf der Innenseite (oder besser Außenseite) des 
Koffers angebracht werden. Würde das schon ausreichen?
Muss das Gegengewicht nur beim Sender oder auch beim Empfänger 
angebracht werden?

Vielen Dank für eure Hilfe.
Schöne Grüße
Dirk

[Kurt B. (kurt-b)]

Dirk schrieb:

>
>> Es dürfte am fehlendem Gegengewicht hapern, denn die Antenne scheint ein
>> solchen zu gebrauchen damit sie auch richtig funktioniert.
>> Ist das Gehäuse aus Plastik oder Metall?
>> (auch die Ausrichtung der Antenne zum Gegengewicht sollte passen)
>
> Wenn ich das richtig verstehe, müsste als Gegengewicht eine mit Masse
> verbundene Aluplatte auf der Innenseite (oder besser Außenseite) des
> Koffers angebracht werden. Würde das schon ausreichen?
> Muss das Gegengewicht nur beim Sender oder auch beim Empfänger
> angebracht werden?
>

Ob innen oder aussen ist nicht so wichtig, die Fläche muss gross genug 
sein oder du benutzt weitere "Drähte" als Gegengewicht (schau mal bei 
GP-Antenne und auch bei Dipolantenne)

Das gilt für Sender und Empfänger!

Eine Antenne kann nur dann die ihr angebotene Leistung in "Funksignal" 
umsetzen wenn sie zu der ihr angebotenen Frequenz in Resonanz gehen 
kann, nur dann geht auch was ab.

Auf der Empfängerseite setzt die Antenne das was ihr angeboten wird in 
Spannung um, das geht auch dann am besten wenn die Resonanzfrequenz des 
Gebildes: Resonanzkörper Antenne, getroffen wird.


 Kurt


(es gibt auch Antennen die kein Gegengewicht brauchen, fäll unter 
"Lambda-halbe-Strahler, diese haben aber dann meisst ein 
Transformatorglied dabei)

.

[Christian K. (the_kirsch)]

Die Antenne muss immer zur verwendeten Frequenz passen.

Wenn du keine Richtwirkung brauchst, ist eine Stabantenne/Stück Draht 
mit λ/4 Länge das richtige:

Frequenz f: 868MHz
Wellenlänge λ = c/f = 300Mm/s / 868MHz = 0,346m

==> λ/4 = 8,6cm

[Christoph L. (lassi)]

Hallo,

Dirk schrieb:
> Ich erreiche mit dem derzeitigen Aufbau (Stabantenne) gerade einmal 40m.
> Bis auf 70m kommen einzelne Datenpakete durch, jedoch reißt der Kontakt
> immer wieder ab.
> Derzeit sind es noch versuche. Es werden auch noch Versuche mit anderen
> Funkmodulen (433Mhz, 2,4GHz) folgen.

Mit 2.4 Ghz wird es schlechter und bei 433 Mhz besser.
Sendest du die Daten direkt oder benutzt du noch eine Kodierung.
Mit einer guten Kodierung könntest du auch höhere Strecken sicherer 
schaffen.

Ich hab mir gerade das Modul angeschaut und muss sagen was man alles für 
5€ bekommt ist ja der Wahnsinn.
Aber ich sehe das das Modul mit einer FSK arbeitet. Das ist zwar relativ 
Störsicher, aber du benötigst schon von Haus aus eine relativ hohe 
Bandbreite.

viele grüße

[Christian K. (the_kirsch)]

Ich hab mir den RFM12 Modulen vor ein paar Jahren gearbeitet, im freien 
sind die 100m problemlos zu erreichen.
Man sollte trotzdem eine Forward Error Correction einbauen, um falsch 
erkannte Bits in der Software zu korrigieren.

[Ham (Gast)]

Hallo

dBi ist der Gewinn über einen theoretischen Isotropen Kugelstrahler also 
eine theoretische Antenne die im feien Raum in allen Richtungen 
gleichmäßig Abstrahlt.
2,15dBi ist der Gewinn eines Dipols.

Eine gute und recht kleine und einfach zu bauende Antenne mit relativ 
viel Gewinn ist eine Doppelquad.
Im Netz findest du viele Beispiele und Aufbauanleitungen aus dem 
Amateurfunk- und WLAN Bereich.
Du musst deine Antenne bei den Abmessungen natürlich auf die Frequenz 
868 MHz hin Anpassen (siehe auch den Hinweis von Christian K.)

Wie bei allen Richtantennen müssen die Antennen zueinander ausgrichtet 
sein - bei 868 MHz und Doppelquad ist eine direkte Sichtverbindung 
(Hindernissfrei) wahrscheinlich nicht unbedingt notwendig und die 
Genauigkeit der Ausrichtung nicht allzu kritisch.

Achtung:
Streng nach Vorschrift könnte es sein das du die Sendeleistung des 
Moduls reduzieren musst, da die erlaubte Sendeleistung fast immer auf 
eine Bezugsantenne (Dipol oder Isotroper Kugelstrahler) basiert.
Wahrscheinlich ist die erlaubte Sendeleistung auch nicht in Watt sondern 
dBm über eine Bezugsantenne in der Verfügung der Bundesnetzagentur 
angegeben.
Die dB der tatsächlich eingesetzen Antenne "machen" den Gewinn.
dB und die Grundlagen zu Antennen werden hier sehr gut und für deinen 
Zweck ausreichend vermittelt:
http://www.darc.de/referate/ajw/ausbildung/darc-online-lehrgang/technik-klasse-a/technik-a09/

Hört sich alles kompliziert an, ist es aber nicht, solange du nicht 
wirklich sehr tief in die Details und Theorie einsteigen willst - dort 
wird es dann allerdings "heftigst" (z.B. alles von Herrn Maxwell).

Ham

[Dirk (Gast)]

Hallo,

Kurt B. schrieb:
> Ob innen oder aussen ist nicht so wichtig, die Fläche muss gross genug
> sein oder du benutzt weitere "Drähte" als Gegengewicht (schau mal bei
> GP-Antenne und auch bei Dipolantenne)

Vielen Dank Kurt. Genau daran hat es gelegen. Nachdem ich in 4 
Richtungen jeweils ein λ/4 Draht gelötet habe, erreiche ich nun eine 
Reichweite von 90m mit zuverlässigem Datenverkehr. Auch 120m sind noch 
drin, allerdings mit Aussetzern oder Bitfehler.

Christian K. schrieb:
> Ich hab mir den RFM12 Modulen vor ein paar Jahren gearbeitet, im
> freien
> sind die 100m problemlos zu erreichen.
> Man sollte trotzdem eine Forward Error Correction einbauen, um falsch
> erkannte Bits in der Software zu korrigieren.

Im derzeitigen Testprogramm ist eine Forward Error Detecion - CRC8 - 
eingebaut. Du meinst wahrscheinlich etwas in Richtung Hamming Codierung. 
Wahrscheinlich würde sich die Reichweite damit nochmals verbessern.

Vielen Dank für eure Hilfe.
Schöne Grüße
Dirk

[Christian K. (the_kirsch)]

Dirk schrieb:
> Im derzeitigen Testprogramm ist eine Forward Error Detecion - CRC8 -
> eingebaut. Du meinst wahrscheinlich etwas in Richtung Hamming Codierung.
> Wahrscheinlich würde sich die Reichweite damit nochmals verbessern.

Ein Cyclic Redundancy Check (CRC) ist keine Forward Error Correction 
(FEC)

Bei einer EFC baut der Sender Redundanz ein, damit der Empfänger 
eventuelle Bitfehler selbstständig korrigieren kann.

CRC eignet sich nur zur Fehlererkennung, Bitfehler korrigieren kann man 
damit nicht.

[Christian K. (the_kirsch)]

Dirk schrieb:
> Vielen Dank Kurt. Genau daran hat es gelegen. Nachdem ich in 4
> Richtungen jeweils ein λ/4 Draht gelötet habe, erreiche ich nun eine
> Reichweite von 90m mit zuverlässigem Datenverkehr.

Vier? Für die 3 Raumrichtungen reichen drei. Oder in welcher Dimension 
lebst du?