Hallo Leute, mich würde mal interessieren, welcher Antennentyp für eine
gerichtete WLAN-Verbindung gut geeignet wäre. Angeboten werden öfters
mal Yagis, hab ich gesehen (beispielsweise dieses
[Ding](https://www.wlan-shop24.de/cyberbajt-24-16-yagi-rchtantenne-16dbi-wlan)
für etwa 40 Euro).
Meistens sind die doch etwas teuer, manche Chinateile taugen weniger als
sie versprechen und ich dachte mir, das kann man doch selber bauen.
Dabei kamen mir verschiedene Typen in den Sinn:
**1) Yagi**
Kann man hübsch auf einer einzigen Platine unterbringen, hat bspw.
[TI](https://www.ti.com/lit/an/swra350/swra350.pdf?ts=1634136274925) so
gemacht bei einem Referenzdesign.
**2) Biquad-Yagi**
Von der Optik her einfach elegant und man kann das Ding ebenfalls aus
Platinen aufbauen, die man stapelt. Kann z.B.
[so](https://www.skycoin.com/ru/gallery/) aussehen.
**3) LPDA**
Das Ding hätte den Vorteil, dass es breitbandig genutzt werden kann und
dass es auf eine Platine passt (z.B. bietet
[alftel](https://www.alftel.com/products/lp-2458-high-gain-dual-band-wifi-bt-log-periodic-antenna-1)
so etwas an). Der Typ soll allerdings weniger Gain bringen.
**4) Horn**
Wie die LPDA auch breitbandig, allerdings kompliziert herzustellen und
möglicherweise etwas sperrig groß , wenn man etwas Gain haben will. Gibt
z.B. [hier](http://www.larsen-b.com/Article/190.html) etwas dazu.
**5) Helix**
Sollen in Sachen Gain besser sein als Yagis, man kann sie aber nicht so
schön einfach mit einer Platine realisieren. Können z.B.
[so](https://forum.amsat-dl.org/cms/index.php?attachment/832-helix-feed-front-jpg/)
aussehen.
Was davon könnte denn gut gehen, was meint ihr? Kriterien wäre eine
einfache Herstellung (bestenfalls aus einer oder mehreren Platinen),
mittelerer bis großer Gain (9 dBi oder mehr wäre gut) sowie eine gute
Richtwirkung.
Wenn man beide WLAN-Bänder damit nutzen könnte, wäre das schön.
Allerdings wären bei mir die genannten Kriteren wichtiger, eine stärker
frequenzspezifische Antenne für 2400-2500 MHz wäre auch in Ordnung.
HF-Molch schrieb:> mich würde mal interessieren, welcher Antennentyp für eine> gerichtete WLAN-Verbindung gut geeignet wäre.
Das kommt drauf an, was DU unter "gut geeignet" verstehst.
Welche Polarisation benötigst du?
Wieviel Gewinn benötigst du?
Über was für Werkzeug verfügst du?
Welche Geometrie ist für deinen Aufbau geeignet?
Bei Außenaufstellung - ist die Windlast kritisch?
Muss die Antenne wetterfest verpackt werden?
> Der Typ soll allerdings weniger Gain bringen.
Tut er, bezogen auf den mechanischen Aufwand. Breitbandigkeit hat ihren
Preis.
Wolfgang schrieb:> Welche Polarisation benötigst du?
Normalerweise hat man bei WLANs langweilige Stabantennen. Heißt, die
haben üblicherweise eine lineare Polarisation, deren Ebene je nach
Ausrichtung der Antenne etwas verkippt sein kann. Daher würde ich die
Richtantenne auf eine lineare Polarisation auslegen.
> Wieviel Gewinn benötigst du?
Mehr Gain = mehr gut! Ich gehe davon aus, dass 9 dBi das Minimum wären,
wo man was mit anfangen kann. Ansonsten wäre eine gute Richtwirkung
wichtig.
> Über was für Werkzeug verfügst du?
Lötkolben, SMA-Buche/ Kabel könnte ich also anlöten. Ansonsten
Schraubendreher, Zange, Heißluft, so die grundlegenden und üblichen
Sachen... Aufbau mit Platinen hat den Vorteil, dass die Teile günstig
und genau wären, wobei der Aufwand überschaubar bleibt.
> Muss die Antenne wetterfest verpackt werden?
Zunächst nicht, nein. Das Teil soll erstmal nicht dauerhaft montiert
werden. Später vielleicht, dann kann man das ja noch wasserdicht in ein
stabiles Rohr einpacken oder so (wird bei den China-Yagis nicht anders
gemacht).
> Welche Geometrie ist für deinen Aufbau geeignet?
Ein paar Kriterien hatte ich ja schon genannt:
- einfache Herstellung (also bevorzugt Typ 1-3)
- gute Werte bei Richtwirkung und Gain (oberhalb genauer beschrieben)
- schön wäre, wenn breitbandig, muss aber nicht
Klar, es funktioniert irgendwie mit allen der genannten Typen,
schließlich kann man jeden Typ im Zusammenhang mit gerichtetem WLAN
finden. Daher die Frage, welcher Typ wäre deiner Meinung nach (im Sinne
der genannten Kriterien) geeignet/ eher interessant?
Hallo,
lass dir den Mut nicht nehmen und fange ganz einfach an!
Je nachdem wie sauber du arbeitest kannst du mit einer relativ einfachen
Bi-Quad Antenne mit Reflektor bis zu 12 dBi erreichen.
Bauanleitungen zum Selbermachen mit genauen Maßen gibt es genügend im
Netz und auch Vorführungen auf "youTube".
SMA Stecker und Buchsen und etc. gibt's in der Bucht.
Nur zu, fang an!
Gruss Stefan
Stefan schrieb:> Je nachdem wie sauber du arbeitest kannst du mit einer relativ einfachen> Bi-Quad Antenne mit Reflektor bis zu 12 dBi erreichen.
Das dürften aber schon fast PMPO-Werte sein.
10 dBi könnten drin sein, aber ob man die ohne Messtechnik erreicht,
bleibt zu bezweifeln (zumal die Quad symmetrisch ist und man noch
Verluste im Symmetrierglied hat). 8 dBi sind sicher drin, und an sich
kein schlechter Wert.
Die Breitbandigkeit von LPDA oder Horn (oder Vivaldi) brauchst du für
ein bissel 2,4-GHz-WLAN eh nicht. Damit rentiert sich deren
Materialaufwand eigentlich nicht.
Helix ist recht einfach aufzubauen und den Gewinn kann man bis zu einer
maximal sinnvollen Länge ganz gut skalieren. Die Helix ist jedoch
zirkular polarisiert. Falls deine Gegenseite auch eine Helix (gleicher
Polarisationsdrehung!) benutzt, ist das gut, falls sie nur linear
polarisiert ist, musst du 3 dB Verluste dafür einplanen.
Alles in allem solltest du natürlich im Blick behalten, dass die
WLAN-Allgemeinzuteilungen die maximale Strahlungsleistung limitieren.
Wenn deine Antenne viel Gewinn macht, sollst du folglich die HF-Leistung
reduzieren, um die regulatorischen Bedingungen einzuhalten. Dir bleibt
natürlich dennoch der Gewinn in der Empfangsrichtung als Verbesserung.
Antennengewinn kommt übrigens grundsätzlich nur aus einer Richtwirkung,
insofern muss man das nicht als separate Bedingung anführen.
Ohne eigene Messmittel wird man für 2.4GHz mit Yagi-Antennen (egal ob
aus Aluminium in Luft oder aus Kupfer auf FR4) nicht zum Erfolg kommen.
Die Helix-Antenne ist hinsichtlich der mechanischen Toleranzen
unkritischer, aber je nach Art der Anpassung an die Zuleitung sind für
den Abgleich wieder Messmittel erforderlich.
Eine sogenannte Dosenantenne (ist eigentlich eine Hornantenne) könnte
man auch ohne Messmittel hinbekommen, allerdings liegt der Gewinn eher
unter 9dBi. Mit den Suchbegriffen "WLAN Dosenantenne" liefern gängige
Suchmaschinen dazu eine Menge Informatonen.
Eine trichterförmige Hornantenne hätte mehr Gewinn, ist aber schwieriger
herzustellen.
Für höheren Gewinn bliebe noch die Möglichkeit einer Parabolantenne,
z.B. aus einer ausgemusterten Sat-TV-Antenne. Unter Umständen ist es
sogar möglich, den Router so daran zu montieren, daß dessen Stabantenne
direkt im Brennpunkt des Reflektors sitzt (habe ich allerdings noch
nicht selbst ausprobiert, deshalb nur ein Denkanstoß).
HF-Molch schrieb:> Was davon könnte denn gut gehen, was meint ihr? Kriterien wäre eine> einfache Herstellung (bestenfalls aus einer oder mehreren Platinen),
Würde dir eine Dose und ein paar Metallwaren reichen?
> mittelerer bis großer Gain (9 dBi oder mehr wäre gut) sowie eine gute> Richtwirkung.
8 dBi Gewinn in Hauptrichtung.
> eine stärker> frequenzspezifische Antenne für 2400-2500 MHz wäre auch in Ordnung.https://www.heise.de/ct/artikel/WLAN-Richtfunk-mit-Hausmitteln-221433.html?seite=all
Da wir nicht wissen, was Du im Detail vor hast schlage ich dieses Ding
vor:
https://www.wlan-shop24.de/alfa-network-aga-2424t-wlan-grid-antenne-24dbi
Kleinere Antennen haben die auch.
Wenn man nicht die Messgeräte für den GHz Bereich hat (Vector Network
Ananlyzer z.B.) wird der Selbstbau zum Lottospiel.
Bei diesen Frequenzen müssen Toleranzen unter unter 1mm eingehalten
werden.
Ansonsten kann es passieren, das Mutters Kleiderbügel besser
funktioniert als die mühevoll gebaute Bi-Quad o.ä.
P.S.: die Anleitungen im Internet sind mit Vorsicht zu geniessen.
Meistens haben die selbst ihre Basteleien nie an Profi Messgeräten
nachgeprüft.
Mikrowilli schrieb:> Die Helix-Antenne ist hinsichtlich der mechanischen Toleranzen> unkritischer, ...
Wenn ein Gang der Helix nicht einer Wellenlänge entspricht, fängt das
Ding an zu schielen.
Hier noch eine Beschreibung für den Selbstbau:
https://dl3jin.de/13cm_helix.htm
Wolfgang schrieb:> Mikrowilli schrieb:>> Die Helix-Antenne ist hinsichtlich der mechanischen Toleranzen>> unkritischer, ...>> Wenn ein Gang der Helix nicht einer Wellenlänge entspricht, fängt das> Ding an zu schielen.
Grundsätzlich braucht der Umfang des einzelnen Ganges nicht auf den
Millimeter genau der Nutzwellenlänge entsprechen. Für kurze
Helixantennen wird in https://ieeexplore.ieee.org/document/1144758 eine
Bandbreite von 0.77 < lambda < 1.25 erwähnt. Die lange Helixantenne
HELIX 13-2 von Wimo (https://www.wimo.com/en/helix-13-40) ist mit einer
Bandbreite von 2300...2450 MHz angegeben (leider ohne messtechnischen
Beleg). Unter https://www.radioeng.cz/fulltexts/2020/20_01_0067_0073.pdf
wird eine eher kurze Helixantenne beschrieben, die für eine Bandbreite
von etwa einer Oktave ausgelegt ist. Ein Blick auf die gezeigten
Richtiagramme läßt erkennen, daß nur am oberen Rand des Nutzbereiches
das Diagramm unförmig wird; generell nehmen zwar mit steigender
Nutzfrequenz die Nebenzipfel zu, bleiben aber über einen weiten Bereich
kleiner als -10dB relativ zur Hauptkeule - und die Richtung des
Gewinnmaximums bleibt dabei unverändert.
Wolfgang, hättest Du vielleicht einen Link auf entsprechende
Untersuchungen zu Verformungen des Richtdiagramms in Abhängigkeit von
Umfang und Länge einer Helixantenne zur Betriebsfrequenz? Das würde mich
für meine eigenen Antennenprojekte durchaus interessieren.
Danke schon mal für die vielen Beiträge!
Stefan schrieb:> Je nachdem wie sauber du arbeitest kannst du mit einer relativ einfachen> Bi-Quad Antenne mit Reflektor bis zu 12 dBi erreichen.> Bauanleitungen zum Selbermachen mit genauen Maßen gibt es genügend im> Netz und auch Vorführungen auf "youTube".
Gut, ich habe mich etwas umgesehen, von Andrew McNeil gibt es Videos
(z.B. https://www.youtube.com/watch?v=KEduZ5AbUWo), in denen er sein
Biquad-Yagi-Design erklärt. Die Teile hat er optimiert und bietet
Nachbauanleitungen an, ansonsten verkauft er auch welche - sollte also
was taugen. Das würde ich mal versuchen. Was meint du/ ihr dazu?
Wie ist das dort eigentlich mit verzinnen/ vergolden, hat das einen
nennenswerten Einfluss (ich meine auf die Eigenschaften der Antenne,
nicht auf die Kosten)? Und bringt es irgendetwas, 2oz statt 1oz Kupfer
zu nehmen?
Jörg W. schrieb:> Die Breitbandigkeit von LPDA oder Horn (oder Vivaldi) brauchst du für> ein bissel 2,4-GHz-WLAN eh nicht. Damit rentiert sich deren> Materialaufwand eigentlich nicht.
Für das 2,4-GHz-Band ist die Bandbreite sicherlich nicht erforderlich,
das stimmt. Allerdings wäre es interessant, das 5-GHz-Band (5,150-5,725)
noch mit dabei zu haben, das ebenfalls für WLAN genutzt wird. Ist aber
nicht so wichtig, lieber "nur" 2,4 als gar nichts, weil es vom Gain
nicht hinkommt.
> Antennengewinn kommt übrigens grundsätzlich nur aus einer Richtwirkung,> insofern muss man das nicht als separate Bedingung anführen.
Ja, ich habe einfach mal beide Sachen genannt, weil eine Antenne mit
guter Richtwirkung aber einigermaßen schlechtem Design (das die
abgestrahlte Leistung minimiert) vom Gain her dennoch mittelmäßig sein
könnte, dachte ich.
> Falls deine Gegenseite auch eine Helix (gleicher> Polarisationsdrehung!) benutzt, ist das gut, falls sie nur linear> polarisiert ist, musst du 3 dB Verluste dafür einplanen.
Die Gegenseite wäre ein bis mehrere Stabantennen (falls MIMO). Ich weiß
nicht, in dem Fall wäre Helix eventuell nicht so optimal, oder?
Mikrowilli schrieb:> Ohne eigene Messmittel wird man für 2.4GHz mit Yagi-Antennen (egal ob> aus Aluminium in Luft oder aus Kupfer auf FR4) nicht zum Erfolg kommen.> Die Helix-Antenne ist hinsichtlich der mechanischen Toleranzen> unkritischer, aber je nach Art der Anpassung an die Zuleitung sind für> den Abgleich wieder Messmittel erforderlich.
Wenn man nun beispielsweise das Referenzdesign von Texas Instruments
(das ist ja keine Hinterhof-Bastelhütte, die haben ihr Design vermessen
und es funktioniert) nachbaut, dann sind die Toleranzen doch sehr
gering, oder? Die Platine(n) würde ich einfach in Auftrag geben, das ist
vermutlich viel genauer, als ein Draht, den ich von Hand biege.
> Eine sogenannte Dosenantenne (ist eigentlich eine Hornantenne) könnte> man auch ohne Messmittel hinbekommen, allerdings liegt der Gewinn eher> unter 9dBi. Mit den Suchbegriffen "WLAN Dosenantenne" liefern gängige> Suchmaschinen dazu eine Menge Informatonen.
Ja, die Dosenteile habe ich gesehen, allerdings ist das ja keine
vernünftige Antennenform, oder? Es ist eher eine wenig optimale
Hornantenne, die man irgendwie zusammengebastelt hat (heißt, großer
Aufbau, letztlich wenig Gain). Vom Aufwand sehr gering, das stimmt
natürlich.
Stefan M. schrieb:> Da wir nicht wissen, was Du im Detail vor hast schlage ich dieses Ding> vor: https://www.wlan-shop24.de/alfa-network-aga-2424t-wlan-grid-> antenne-24dbi
Hilfe, 70€ und mit 0,6 x 0,9 Metern etwas sperrig - na ja, ich hätte mir
bei meiner Formulierung "mehr Gain = mehr gut" vielleicht mehr Gedanken
machen sollen... Es gibt dort auch z.B. eine Yagi, das stimmt. Die hätte
16 dBi und wäre günstiger (hatte ich bei meinem ersten Beitrag
verlinkt).
Das sind so Shenzen-Chinadinger, habe dazu mal ein Video gesehen, wo
eine auseinandergenommen wurde und der Inhalt war - wer hätte es gedacht
- ein paar Drahtstücke, die mit Heißkleber an einen Träger geklebt
waren. Damit das niemand sehen muss, kommt es dann in ein Plastikrohr.
Klar, eine Antenne könnte man kaufen, aber ein Eigenbau würde mich
einfach mal interessieren (schlimmstenfalls geht das nicht gut, aber
solange die Hütte nicht abfackelt, kann man es nochmal versuchen oder
man kauft dann doch eine, mal sehen).
> Wenn man nicht die Messgeräte für den GHz Bereich hat (Vector Network> Ananlyzer z.B.) wird der Selbstbau zum Lottospiel.> Bei diesen Frequenzen müssen Toleranzen unter unter 1mm eingehalten> werden.
Bei Platinen wäre die mechanische Genauigkeit ja sehr gut (zuverlässige
Kuperschichtdicke und Konturen exakt geätzt, <1mm). Ungefähr kann man
Abstrahlungsform und den Gain ja schon auch mit WLAN-Hardware ermitteln,
indem man die Signalstärke mit der bei einer Stabantenne vergleicht.
Problem bei so HF-Messtechnik wäre, dass die leider ziemlich teuer ist
und ich sowas nicht habe... Na ja, bei den Kosten könnte man sich auch
direkt äußerst sexy aussehende Hornantennen kaufen (z.B.
https://aaronia-shop.com/products/antennas-sensors/horn-antennas/powerlog-pro-30300).
Mikrowilli schrieb:> Grundsätzlich braucht der Umfang des einzelnen Ganges nicht auf den> Millimeter genau der Nutzwellenlänge entsprechen.
Ich hatte den Eindruck, dass Helix insgesamt fehleranfälliger wäre beim
Nachbau, auch wenn die Biegung gewisse Toleranzen zulässt. Also es kommt
ja auch auf den verwendeten Draht an (Material, Form und Querschnitt -
somit mehr Parameter, bei denen man Fehler machen kann). Was meintst du/
ihr dazu?
HF-Molch schrieb:> Wie ist das dort eigentlich mit verzinnen/ vergolden, hat das einen> nennenswerten Einfluss (ich meine auf die Eigenschaften der Antenne,> nicht auf die Kosten)?
Da der Skin-Effekt den Strom nur an der Oberfläche fließen lässt, wäre
vergolden gut. Zinn hat einen gegenteiligen Effekt, es ist
vergleichsweise schlecht leitfähig. Dann lieber das Kupfer polieren.
> Und bringt es irgendetwas, 2oz statt 1oz Kupfer> zu nehmen?
Meinst du, du kommst mit 28 oder 56 Gramm Kupfer genau hin? :-)
Was du wohl meinst ist 70 µm Kupferauflage auf einer Platine statt 35.
Keine Ahnung, theoretisch bringt das vielleicht ein bisschen, praktisch
bist du damit wahrscheinlich bei vielen Poolfertigern außen vor.
>> Antennengewinn kommt übrigens grundsätzlich nur aus einer Richtwirkung,>> insofern muss man das nicht als separate Bedingung anführen.>> Ja, ich habe einfach mal beide Sachen genannt, weil eine Antenne mit> guter Richtwirkung aber einigermaßen schlechtem Design (das die> abgestrahlte Leistung minimiert) vom Gain her dennoch mittelmäßig sein> könnte, dachte ich.
Ja, aber eine Antenne mit gutem Gewinn hat immer eine gute Richtwirkung,
zwangsläufig. Nur umdrehen kann man die Aussage nicht. ;-)
>> Falls deine Gegenseite auch eine Helix (gleicher>> Polarisationsdrehung!) benutzt, ist das gut, falls sie nur linear>> polarisiert ist, musst du 3 dB Verluste dafür einplanen.>> Die Gegenseite wäre ein bis mehrere Stabantennen (falls MIMO). Ich weiß> nicht, in dem Fall wäre Helix eventuell nicht so optimal, oder?
Verliert auf der einen Seite zwar 3 dB, dafür bist du aber (falls die
Gegenseite beweglich ist) unabhängig(er) von der tatsächlichen
Antennenlage.
> Ja, die Dosenteile habe ich gesehen, allerdings ist das ja keine> vernünftige Antennenform, oder? Es ist eher eine wenig optimale> Hornantenne, die man irgendwie zusammengebastelt hat (heißt, großer> Aufbau, letztlich wenig Gain).
Naja, die oben verlinkte wurde immerhin mit 8 dBi vermessen. Das ist so
schlecht nicht.
> Das sind so Shenzen-Chinadinger, habe dazu mal ein Video gesehen, wo> eine auseinandergenommen wurde und der Inhalt war - wer hätte es gedacht> - ein paar Drahtstücke, die mit Heißkleber an einen Träger geklebt> waren. Damit das niemand sehen muss, kommt es dann in ein Plastikrohr.
Das kann besser funktionieren als gleich lange und viel zu dicke, aber
nett aussehende Aluminiumrohre. Gibt irgendwo hier einen Thread, wo ich
mal spaßeshalber eine "ad-hoc-Antenne" aus Kupferlackdraht aufgebaut und
grob vermessen habe.
> Die Platine(n) würde ich einfach in Auftrag geben
Bei der Angabe des Basismaterials viel Spass.
HF sieht nur einfach aus, ist es aber nicht.
Und ein "Plaste"-Rohr ueber einer Antenne, kann die Antenne
schon einige Prozent verstimmen.
Wenn man einfach nur eine Langyagi haben will, ist es auch
heute am einfachsten sich eine zu kaufen.
Aber sicher nicht beim Chinesen.
> Ohne Messtechnik gar nichts davon.
... schrieb:> HF sieht nur einfach aus, ist es aber nicht.
Stimmt im Prinzip, aber wenn man für all den UHF-Kram, der uns umgibt
(5,8-GHz-WLAN ist sogar schon SHF) irgendwelches Rogers-Material
brauchen würde, könnte sich das keiner leisten. Das wird alles auf 08/15
FR4 gewurschtelt, und mit den Toleranzen muss man dann halt leben.
HF-Molch schrieb:> Hallo Leute, mich würde mal interessieren, welcher Antennentyp für eine> gerichtete WLAN-Verbindung gut geeignet wäre.
Was genau für ein Problem möchtest Du eigentlich genau lösen?
Es wurden auch schon WLAN-Verbindungen über 300 km realisiert:
https://en.wikipedia.org/wiki/Long-range_Wi-Fi#Notable_links
Die Richtwirkung hat dann auch irgendwo den Nachteil, das die Antennen
ausgerichtet werden müssen...
Bernd schrieb:> Die Richtwirkung hat dann auch irgendwo den Nachteil, das die Antennen> ausgerichtet werden müssen...
Bei 2.4GHz sind die Keulen noch recht breit, wenn man nicht gerade eine
10m-Schüssel verwendet.
Stefan M. schrieb:> https://www.wlan-shop24.de/alfa-network-aga-2424t-wlan-grid-antenne-24dbi
Diese hat mit ihren 24dBi immerhin noch einen Öffnungswinkel von 10°
(horizontal) bzw. 15° (vertikal). Da ist es kein Problem, die auf die
Gegenstation auszurichten. Als Mobilantenne ist das natürlich etwas
unpraktikabel. Wer weiß, was der TO vor hat?
Jörg W. schrieb:>> Wie ist das dort eigentlich mit verzinnen/ vergolden, hat das einen>> nennenswerten Einfluss (ich meine auf die Eigenschaften der Antenne,>> nicht auf die Kosten)?>> Da der Skin-Effekt den Strom nur an der Oberfläche fließen lässt, wäre> vergolden gut. Zinn hat einen gegenteiligen Effekt, es ist> vergleichsweise schlecht leitfähig. Dann lieber das Kupfer polieren.
Gut, dann entweder vergoldet oder Kupfer (wobei dort Lötstopplack drüber
wäre, aber das sollte ja kein Ding sein, schützt letztlich ja auch vor
Korrosion - blankes Kupfer wird bei jlcpcb gar nicht angeboten).
> Was du wohl meinst ist 70 µm Kupferauflage auf einer Platine statt 35.> Keine Ahnung, theoretisch bringt das vielleicht ein bisschen, praktisch> bist du damit wahrscheinlich bei vielen Poolfertigern außen vor.
Ja, ich meinte die Kupferschichtdicke ;). Beziehen würde ich die
Platinen von jlcpcb (bietet sich an, ich brauche sowieso noch ein paar
andere Platinen), da wäre das schon möglich mit dickerem Kupfer, wäre
nur etwas teurer. Wenn es nur "theoretisch ganz schön, muss aber nicht"
ist, mache ich es eher nicht.
> Naja, die oben verlinkte wurde immerhin mit 8 dBi vermessen. Das ist so> schlecht nicht.
Klar, 8 dBi sind bei so einem Aufbau schon ganz gut, allerdings kann man
mit einer Yagi nochmal mehr erreichen.
... schrieb:> Wenn man einfach nur eine Langyagi haben will, ist es auch> heute am einfachsten sich eine zu kaufen.> Aber sicher nicht beim Chinesen.
Na ja, alles ist einfacher, wenn man es sich fertig kauft... Wenn du
etwas essen möchtest, könntest du selber kochen oder zum Schnellimbiss
rennen, letzteres ist auf jeden Fall einfacher (und vermutlich auch
teurer).
Bernd schrieb:> Was genau für ein Problem möchtest Du eigentlich genau lösen?
Ganz allgemein geht es um eine WLAN-Verbindung über größere Distanz. Was
du verlinkt hast mit etwa 300 Kilometern ist natürlich schon
beeindruckend viel... Allerdings ist das vermutlich etwas störanfällig
mit Wetter, denke ich mal. Eine so große Distanz muss es bei mir
jedenfalls nicht sein. Irgendwas so zwischen 0,5 bis 12 Kilometern wäre
für mich sinnvoll.
Die Idee war, damit einfach mal herumzuexperimentieren, um zu
untersuchen, ob eine Messstation, die etwas abgelegen platziert wäre,
gut darüber verbunden werden könnte (ich weiß, es gibt Lösungen wie
LoRaWAN und so, jedenfalls wollte ich das mittels WLAN versuchen, auch
dem Experimentieren wegen).
An sich finde ich die Idee auch ganz spannend, aus Platinen bzw. mit
recht einfachen Mitteln eine Antenne aufzubauen und mal zu sehen, ob das
gut geht. Die Motivation ist kurz gesagt, zu viel Zeit und Bock auf
Elektrobasteln.
> Die Richtwirkung hat dann auch irgendwo den Nachteil, das die Antennen> ausgerichtet werden müssen...
Das stimmt natürlich, aber das wird schon machbar sein. Bei Fernsehen
bekommt man es ja auch hin, die Schüssel irgendwie so auszurichten, dass
es funktioniert und da muss die Ausrichtung vermutlich genauer sein.
HF-Molch schrieb:> Ja, ich meinte die Kupferschichtdicke ;). Beziehen würde ich die> Platinen von jlcpcb (bietet sich an, ich brauche sowieso noch ein paar> andere Platinen), da wäre das schon möglich mit dickerem Kupfer, wäre> nur etwas teurer. Wenn es nur "theoretisch ganz schön, muss aber nicht"> ist, mache ich es eher nicht.
Es bringt auch theoretisch keinen Vorteil bei diesen Frequenzen. Der
HF-Strom fliesst wg. Skineffekt an der Oberfläche, die Skintiefe ist bei
Kupfer lediglich 1.3µm bei 2.4 GHz.
HF-Molch schrieb:> An sich finde ich die Idee auch ganz spannend, aus Platinen bzw. mit> recht einfachen Mitteln eine Antenne aufzubauen und mal zu sehen, ob das> gut geht.
Eine Platinen-Richtantenne wäre noch die Patchantenne. Allerdings hat
das FR4-Material bei diesen Frequenzen schon spürbar Verluste, was den
Antennenwirkungsgrad und damit auch den Gewinn reduziert.
Guthard Kraus hatte mal eine nette Anleitung für Bastelfreunde
geschrieben incl. Simulationsschritten:
http://www.gunthard-kraus.de/DHBW/Projekt%208_Patchantenne_2,45%20GHz_2016.pdf
Insbesondere lohnt es sich kaum, auf FR4 ein Array aus mehreren
Patchantennen bei diesen Frequenzen zu bauen, weil die Leitungsverluste
in den Leistungsteilern den erhofften Mehrgewinn wieder drücken.
Viel Spaß
Volker
HF-Molch schrieb:> Mikrowilli schrieb:>> Grundsätzlich braucht der Umfang des einzelnen Ganges nicht auf den>> Millimeter genau der Nutzwellenlänge entsprechen.>> Ich hatte den Eindruck, dass Helix insgesamt fehleranfälliger wäre beim> Nachbau, auch wenn die Biegung gewisse Toleranzen zulässt. Also es kommt> ja auch auf den verwendeten Draht an (Material, Form und Querschnitt -> somit mehr Parameter, bei denen man Fehler machen kann). Was meintst du/> ihr dazu?
Selbstverständlich verlangt der Bau einer Helixantenne für 2.4GHz (oder
höher) eine gewisse Sorgfalt; eine lange Yagi ist nach meinen
Erfahrungen aber wesentlich anspruchsvoller. Bei langen Yagis führen
Längenfehler einzelner Elemente im Millimeterbereich nach meiner
Erfahrung bereits zu erheblichen Gewinneinbrüchen. Die Helixantenne ist
da toleranter. Trotzdem müßtest Du beim Nachbau das Problem der
Anpassung zwischen Fußpunkt der Helix und Speiseleitung lösen und
außerdem gegebenenfalls die Polarisationsverluste berücksichtigen.
Noch ein Wort zu resonanten Strukturen auf Leiterplatten: Das "normale"
FR4 ist ein relativ inhomogenes Material. Es besteht aus kreuzförmig
verflochtenen Glasfasersträngen, die in Epoxidharz eingebettet werden.
Beide Materialien für sich genommen haben unterschiedliche
HF-Eigenschaften (Dielektrizitätszahl und Verlustfaktor). Die
"Flechtmatte" hat regelmäßig angeordnete "Bäuche" und "Knoten" (bildlich
beschrieben; wer schon einmal eine Leiterplatte mit Brandstellen gesehen
hat, weiß sicherlich, was gemeint ist). Das sorgt dafür, daß
Dielektrizitätszahl und Verlustfaktor örtlich unterschiedlich sind.
Kleine resonante Strukturen werden also in ihren Eigenschaften
variieren, je nachdem, wie sie über der Flechtmatte zu liegen kommen.
Hinzu kommen zusätzliche Variationen von Hersteller zu Hersteller und
Fertigungslos zu Fertigungslos.
Die Dielektrizitätszahl von FR4 bei 2.4 GHz liegt nach meinen
Erfahrungen übrigens nicht bei den für niedrige Frequenzen meist
angegebenen 4.8, sondern zwischen 4.1 und 4.3 (gemessen bei
Mehrlagenaufbau mit 360 Mikrometer Lagenabstand).
Eine Verringerung von Verlusten durch Oberflächenveredelung ist nur in
Grenzen möglich. Den Hauptanteil liefert ja die Unterseite der
Leiterbahn; sie ist für die Veredelung nicht erreichbar, zudem rauher
als die Oberseite (-> Skineffekt!) und grenzt direkt an den
"Verlustbringer" FR4, nicht an die verlustarme Luft. Allerdings kann
eine Lacküberdeckung der Leiterbahnstrukturen für zusätzliche Verluste
und Resonanzverschiebungen sorgen; deshalb ist es sinnvoll, die
Strukturen davon freizustellen und die Kupferoberfläche durch
Goldauflage vor Oxidation zu schützen.
Wenn der Nachbau einer Leiterplattenyagi für 2.4 GHz oder 5.6 GHz auf
Standardmaterial eines beliebigen Herstellers ohne Handanlegen auf
Anhieb funktioniert, dann hat man entweder sehr viel Glück gehabt, oder
das Design ist sehr tolerant ausgelegt.
Mikrowilli schrieb:> Bei langen Yagis führen Längenfehler einzelner Elemente im> Millimeterbereich nach meiner Erfahrung bereits zu erheblichen> Gewinneinbrüchen.
Ja, "Bilderbuchgewinne" wird man mit sowas nicht einfahren.
Beitrag "Re: Billig-WLAN-Yagi Beschiss?"
Grundsätzlich machbar ist sowas aber schon, wenngleich ich das Ding
wirklich nur in einer halben Stunde "hingeschustert" habe und auch keine
Lust hatte, da irgendwie eine großartige Anpassung / Symmetrierung zu
fummeln.
Wenn man sowas ein wenig solider aufbaut, sollte man schon über die von
mir damals geschätzten 12 dBi hinaus kommen, und mit 300 mm ist es auch
noch nicht unhandlich lang.
Volker M. schrieb:> Es bringt auch theoretisch keinen Vorteil bei diesen Frequenzen. Der> HF-Strom fliesst wg. Skineffekt an der Oberfläche, die Skintiefe ist bei> Kupfer lediglich 1.3µm bei 2.4 GHz.
Danke für den Hinweis, dann sind Standardplatinen mit 35µm Kupfer ja auf
jeden Fall ausreichend.
>> An sich finde ich die Idee auch ganz spannend, aus Platinen bzw. mit>> recht einfachen Mitteln eine Antenne aufzubauen und mal zu sehen, ob das>> gut geht.>> Eine Platinen-Richtantenne wäre noch die Patchantenne. Allerdings hat> das FR4-Material bei diesen Frequenzen schon spürbar Verluste, was den> Antennenwirkungsgrad und damit auch den Gewinn reduziert.
Zu Patchantennen mit gerichteter Abstrahlcharakteristik habe ich gerde
mal ein bisschen nachgelesen und habe die folgende Seite gefunden:
https://www.digdice.com/2007/07/14dbi-18dbi-and-205dbi-pcb-panel-wifi-antenna-for-24ghz-and-23dbi-for-5ghz-band/
Das sind ja Phased-Array-Antennen, die als Patchantennen ausgeführt
sind. 18 dBi (falls die Angabe stimmt) bei 30 x 26 Zentimetern Platine
ist eventuell schon mal ganz gut, denke ich.
> Guthard Kraus hatte mal eine nette Anleitung für Bastelfreunde> geschrieben incl. Simulationsschritten
Für das Verständnis finde ich das ganz gut, allerdings würde ich mich
nicht unbedingt trauen, direkt ein eigenes Antennendesign zu erstellen,
da kann vermutlich deutlich mehr schief gehen als bei einem Nachbau.
Mikrowilli schrieb:> Die Helixantenne ist da toleranter. Trotzdem müßtest Du beim> Nachbau das Problem der Anpassung zwischen Fußpunkt der Helix> und Speiseleitung lösen und außerdem gegebenenfalls die> Polarisationsverluste berücksichtigen.
Du hattest ja ein Dokument verlinkt, bei dem eine Helixantenne mit einer
rechteckigen Helix auf Platinen realisiert wurde, das sah interessant
aus. Ansonsten ist das mit 3D-Druck natürlich gut machbar (also wenn man
einen 3d-Drucker hat, im Gegensatz zu mir), wenn man sich so eine
Biegevorlage und eine Aufhängung drucken kann.
Die Anpassung ist ohne Messmittel vermutlich nicht wirklich möglich und
das ist vermutlich ein Problem, weshalb Helix dann eher nicht gut geht
:/
> Noch ein Wort zu resonanten Strukturen auf Leiterplatten: Das "normale"> FR4 ist ein relativ inhomogenes Material. Es besteht aus kreuzförmig> verflochtenen Glasfasersträngen, die in Epoxidharz eingebettet werden.
Das kenne ich, bin mal mit einer Lochsäge an eine FR4 gegangen. Also
irgendwann war dann ein Loch in der Platine drinnen und man sah ganz gut
Reste der sonst vergossenen Fasern...
Meinst du, eine Platine mit 0,6 statt den üblichen 1,6 Millimetern
Stärke wäre in dem Fall vorteilhaft? Somit hätte man ja weniger Material
unter dem Kupfer, was gut sein müsste, wenn das FR4 vor allem negativen
Einfluss hat.
Jörg W. schrieb:>> Bei langen Yagis führen Längenfehler einzelner Elemente im>> Millimeterbereich nach meiner Erfahrung bereits zu erheblichen>> Gewinneinbrüchen.>> Ja, "Bilderbuchgewinne" wird man mit sowas nicht einfahren.>> Beitrag "Re: Billig-WLAN-Yagi Beschiss?"
Tatsächlich würde ich glaube ich eher eine Biquad-Yagi nachbauen, dort
soll man mit relativ wenigen Elementen recht viel Gain erreichen. Zu
Matlab habe ich leider keinen Zugang, allerdings gibt es damit die
Möglichkeit, die Charakteristik solcher Antennen theoretisch zu
bestimmen:
https://de.mathworks.com/help/antenna/ug/analysis-of-biquad-yagi-for-wifi-applications.html
Als Vorlage würde ich mich dabei an diese Videos (und dazugehörige
Bauanleitungen) von Andrew McNeil halten, bei ihm scheint das gut zu
funktionieren:
1) https://youtu.be/dLldWjButSo
2) https://youtu.be/KEduZ5AbUWo
3) https://youtu.be/RqZ9b-apZ58
Meint ihr, das taugt was? Und könnte man damit bei etwa 14-20 dBi
herauskommen, was meint ihr? Wäre es möglicherweise sinnvoll, so eine
Antenne mal testweise mit Aluklebefolie und Pappe als Träger aufzubauen,
bevor man die richtig mit Platinen aufbaut?
HF-Molch schrieb:> Und könnte man damit bei etwa 14-20 dBi herauskommen, was meint ihr?
Wenn, dann auch nur mit beträchtlichem Aufwand und vermutlich vielen
Versuchen.
Klar kann man auch Antennenbau als Hobby betreiben :), dann wäre es aber
sinnvoll, auch irgendwas an Messgeräten zu haben.
Fang mit der Dosenantenne an, und sieh dir danach eine Helix an. Die
Anpassung der Helix haben andere Leute schon ganz gut beschrieben.
Jörg W. schrieb:> und mit 300 mm ist es auch> noch nicht unhandlich lang.
Das kriegt man mit normalen Stabantennen hin.
Ansonsten fertige AP kaufen, die bis 2km gehen.
Kosten nicht die Welt.
Auch wenn du die wieder bemeckerst.
Entschuldige, ich habe das mit 300m Entfernung verwechselt.
Aber egal, es ist ja nicht nur die Antenne.
HF-Molch schrieb:>> Über was für Werkzeug verfügst du?>> Lötkolben, SMA-Buche/ Kabel könnte ich also anlöten. Ansonsten> Schraubendreher, Zange, Heißluft, so die grundlegenden und üblichen> Sachen...
Die Aufzählung kommt mir komisch vor.
HF-Molch schrieb:> Irgendwas so zwischen 0,5 bis 12 Kilometern wäre> für mich sinnvoll.
500m - 1000m kann man sicher bastlerhaft noch machen.
Aber 12km?
Mit den Kenntnissen sicher nicht.
michael_ schrieb:> Aber 12km?> Mit den Kenntnissen sicher nicht.
Naja, Versuch macht klug.
4,7 km haben wir auf 2,4 GHz noch mit 100 mW und einfachen Dipolen
überbrückt. Allerdings kein WLAN sondern IEEE 802.15.4 (Zigbee).
Da wird man sich dann aber auch mit Dingen wie Fresnelzonen,
Antennenhöhe etc. befassen müssen.
Wolfgang schrieb:> Jörg W. schrieb:>> 4,7 km haben wir auf 2,4 GHz noch mit 100 mW und einfachen Dipolen>> überbrückt.>> Was meinst du mit 100 mW?
Da wir Dipole benutzt haben, waren das damals eher 100 mW ERP.
Jörg W. schrieb:>> Und könnte man damit bei etwa 14-20 dBi herauskommen, was meint ihr?>> Wenn, dann auch nur mit beträchtlichem Aufwand und vermutlich vielen> Versuchen.>> Klar kann man auch Antennenbau als Hobby betreiben :), dann wäre es aber> sinnvoll, auch irgendwas an Messgeräten zu haben.>> Fang mit der Dosenantenne an, und sieh dir danach eine Helix an. Die> Anpassung der Helix haben andere Leute schon ganz gut beschrieben.
Gut, dann versuche ich erstmal das mit Dosen. An HF-Messtechnik werde
ich höchstwahrscheinlich nicht drankommen, also als Hobby wird es eher
schwierig für mich, Antennen zusammenzubasteln, sofern man das dazu
braucht... Und Helix wäre dann ja schon eine Sache, wo ich auf etwas
Glück hoffen müsste.
Vielleicht ist das der Grund, warum kaufbare Antennen etwas teuer sind,
also weil es irgendwie doch nicht so einfach ist, die selber ohne
Probleme und Messtechnik einfach mal zusammenzubauen. Wäre zumindest
logisch, finde ich.
michael_ schrieb:>>> Über was für Werkzeug verfügst du?>>>> Lötkolben, SMA-Buche/ Kabel könnte ich also anlöten. Ansonsten>> Schraubendreher, Zange, Heißluft, so die grundlegenden und üblichen>> Sachen...>> Die Aufzählung kommt mir komisch vor.
Etwa, weil dir die Begriffe unbekannt vorkommen? Also ein Lötkolben ist
echt ein heißes Ding, der erreicht bei mir ganze 380°C und das Lötzinn
schmilzt gerade so dahin ;).
>> Irgendwas so zwischen 0,5 bis 12 Kilometern wäre>> für mich sinnvoll.>> 500m - 1000m kann man sicher bastlerhaft noch machen.> Aber 12km?> Mit den Kenntnissen sicher nicht.
Erwartung wäre ja nicht, dass gleich 12 Kilometer drinnen sind. Wenn
"nur" 1km geht, ist das halt so und schon mal ein Anfang...
Wolfgang schrieb:> Der Haken ist, dass für WLAN die maximal zulässige Strahlungsleistung> auf 100 mW EIRP begrenzend ist, d.h. die Sendeleistung muss um den> Antennengewinn gegenüber einem isotropen Strahler reduziert werden.
Klar, mit der abgestrahlten Leistungs muss man aufpassen. Idealerweise
sollte der Empfänger auch auf schwache Signale noch ansprechen, dann
erreicht man selbst bei "wenig" (bzw. noch zulässiger) Sendeleistung
gute Distanzen.
Jörg W. schrieb:> michael_ schrieb:>> Aber 12km?>> Mit den Kenntnissen sicher nicht.>> Naja, Versuch macht klug.>> 4,7 km haben wir auf 2,4 GHz noch mit 100 mW und einfachen Dipolen> überbrückt. Allerdings kein WLAN sondern IEEE 802.15.4 (Zigbee).
Du ind WIR sind auch ein anderes Kaliber als der TO!
HF-Molch schrieb:> michael_ schrieb:>>>> Über was für Werkzeug verfügst du?>>>>>> Lötkolben, SMA-Buche/ Kabel könnte ich also anlöten. Ansonsten>>> Schraubendreher, Zange, Heißluft, so die grundlegenden und üblichen>>> Sachen...>>>> Die Aufzählung kommt mir komisch vor.>> Etwa, weil dir die Begriffe unbekannt vorkommen? Also ein Lötkolben ist> echt ein heißes Ding, der erreicht bei mir ganze 380°C und das Lötzinn> schmilzt gerade so dahin ;).
Naja, Zange und Schraubendreher aufzuführen ist merkwürdig.
HF-Molch schrieb:> Erwartung wäre ja nicht, dass gleich 12 Kilometer drinnen sind. Wenn> "nur" 1km geht, ist das halt so und schon mal ein Anfang...
Beende deinen Höhenflug.
1km ist dein Ende und nicht der Anfang.
Verpasse deinen Meßstellen eine SIM-Karte.
HF-Molch schrieb:> Erwartung wäre ja nicht, dass gleich 12 Kilometer drinnen sind. Wenn> "nur" 1km geht, ist das halt so und schon mal ein Anfang...
Den nötigen Mehr-Gewinn kannst du auch einfach abschätzen:
Nehmen wir an, daß du auf beiden Seiten die gleiche Richtantenne
verwendest.
Nehmen wir weiterhin an, daß die Leistung auf Senderseite entsprechend
dem Antennengewinn zurückgeregelt wird, also EIRP unverändert. Dann
erhöht sich das Empfangssignal also "nur" um den Antennengewinn auf
Empfängerseite. Für 10-fache Reichweite muss der Antennengewinn um 20dB
erhöht werden.
Würde man die Sendeleistung nicht zurückregeln (also die zulässige EIRP
überschreiten) so wären es auf jeder Seite 10dB mehr Antennengewinn für
10-fache Reichweite.
Viel Erfolg!
Volker
