Forum: HF, Funk und Felder Lora - Stummelantenne - Gegengewicht


von Heinz M. (utgmk)


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Hallo alle zusammen,

ich habe mal wieder ein kleines "Antennenproblem" für ein LoRa Breakout 
Board 868MHz SX1276 (siehe Bild).

Ich möchte eine Draht-Antenne an den Antennen Pin löten. Jetzt liest man 
immer, dass man ein Gegengewicht benötigt.

Was genau ist ein Antennen-Gegengewicht bzw. wie realisiere ich dieses 
an dem Lora Breakout Board?

Ich würde gerne die Antenne so simpel wie möglich halten.

Ich bin für jeden Tipp dankbar.

Grüße
utgmk

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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Ein Gegengewicht sollte 1/4 Wellenlänge haben.
Die Massefläche der Schaltung ist auch schon
ein Gegengewicht, wenn die großgenug ist
reicht das auch schon. Außer du leitest die HF
mit ein Koaxialkabel irgendwo hin zur Antenne,
dann brauchst du dort auch wieder ein Gegengewicht.
Gegengewicht ist sozusagen der zweite Pol.
es kann ja immer nur ein Strom fließen, wenn es
zwei Pole gibt.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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Wenn die Massefläche nicht großgenug ist, löte
an die Massefläche einen Draht mit 1/4 Wellenlänge
an und alles ist gut.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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Siehe hier, die Radiale die schräg nach unten
gehen, sind das Gegengewicht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Groundplane-Antenne

von Heinz M. (utgmk)


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Günter L. schrieb:
> Ein Gegengewicht sollte 1/4 Wellenlänge haben.
> Die Massefläche der Schaltung ist auch schon
> ein Gegengewicht, wenn die großgenug ist
> reicht das auch schon. Außer du leitest die HF
> mit ein Koaxialkabel irgendwo hin zur Antenne,
> dann brauchst du dort auch wieder ein Gegengewicht.
> Gegengewicht ist sozusagen der zweite Pol.
> es kann ja immer nur ein Strom fließen, wenn es
> zwei Pole gibt.

Ich werde wahrscheinlich die Platine mit dem SX1276 mittels SPI Bus nach 
außen führen. Das Thema ist, dass es möglichst klein und unauffällig 
sein soll. Der ESP Microcontroller ist in einem Überseecontainer, die 
Lora Platine, dann außerhalb.

Günter L. schrieb:
> Wenn die Massefläche nicht großgenug ist, löte
> an die Massefläche einen Draht mit 1/4 Wellenlänge
> an und alles ist gut.

Dann werde ich dass wahrscheinlich so machen und die Massefläche 
erweitern. Ich glaube nicht, dass die Massefläche groß genug ist.

Würde es dann so passen wie im Bild (siehe Anhang)?.


Ich habe wirklich null Erfahrung bezüglich Antennen.

Vielen Dank schon im Voraus.

UTGMK

von Rüdiger B. (rbruns)


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Die Module gibt es auch mit Antennenanschluss SMA oder IPX.
Dann eine Groundplane oder:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schlitzantenne
https://de.wikipedia.org/wiki/Ringschlitzantenne

von Jens K. (jensky)


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Ich bin noch neu bei Antennen. Ich kenne nur die Dipoleantenne. Kann man 
das Gegengewicht der Dipole nicht nehmen und zusammenrollen? Das müsste 
doch Platztechnisch mehr sinn machen? Dann könnte man einfach die 
Stummelantenne nehmen und die metallische Länge messen. Ein stück draht 
zusammenknülle und als Gegengewicht anlöten

von Helmut -. (dc3yc)


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Die strahlende Antenne ist auch lambda/4 lang (nicht l/2). Nimm doch 
einfach den Übersee-Container als Masse. Das reicht!
Und ja, es ist, wie ein Dipol: eine Seite Strahler, andere Seite 
Gegengewicht.

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Helmut -. schrieb:
> Und ja, es ist, wie ein Dipol: eine Seite Strahler, andere Seite
> Gegengewicht.

Als Dipolannten wird eine Antennenform bezeichnet, bei der die beiden 
Hälften gegensinnig schwingen, daher der Name.

Eine λ/4-Antennen braucht eine Massefläche, an der sich das Feld 
spiegeln kann. Das Feld der Antenne und sein Spiegelbild sind dann nicht 
von dem Feld einer Dipolantenne zu unterscheiden.

Günter L. schrieb:
> Ein Gegengewicht sollte 1/4 Wellenlänge haben.

Dann wäre es eine Dipolantenne.
Die Spiegelebene für eine λ/4-Antenne kann gerne größer sein.

von Jens K. (jensky)


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Ich habe mal mit einem nanoVNA experimentiert und mir eine Antenne für 
433 MHz aus Draht zurechtgebastelt. Ich habe in der Mitte einen Draht 
für h/4 und an den Schirm 3 Stück h/4 hingelötet. Als ich angefangen 
habe die 3 Drähte vom 90° Winkel nach unten zu biegen ist der 
Wiederstand der Antenne richtung 50 Ohm gegangen. Warum? Was passiert 
da?

von Stefan M. (derwisch)


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Solch winzige Stummelantennen sind eher als Behelfsantennen zu 
betrachten, damit überhaupt etwas abgestrahlt bzw. empfangen wird.

Gedanken über ein passendes Gegengewicht sind z.B. bei "richtigen" 
Antennen z.B. auf dem Hausdach und bei hoher Sendeleistung sinnvoll.

Das Gegengewicht bei der winzigen Platine bleibt undefinierbar, da 
Zuleitungskabel, Blechgehäuse etc. alles komplett durcheinanderwürfeln.

Darum bemerkt man bei so einer Anordnung auch keine (erhoffte) 
Reichweitenverbesserung.
Dazu kommt, dass der Kram meist in Innenräumen betrieben wird.

Da gibt es Unmengen von nicht vorhersagbaren Reflexionen oder Dämpfungen 
zwischen Sender und Empfänger.

Der Gedanke ist zwar generell richtig, aber bei der Anwendung vollkommen 
überbewertet.

von Wastl (hartundweichware)


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Stefan M. schrieb:
> Solch winzige Stummelantennen sind eher als Behelfsantennen zu
> betrachten, damit überhaupt etwas abgestrahlt bzw. empfangen wird.

So ein Käse!

Das ist/sind keine "Stummel", da könnt ich mich direkt uffregge.
Die Antenne ist ziemlich genau auf die Wellenlänge angepasst.

Stefan M. schrieb:
> Gedanken über ein passendes Gegengewicht sind z.B. bei "richtigen"
> Antennen z.B. auf dem Hausdach und bei hoher Sendeleistung sinnvoll.

Nochmal: die Antenne des TO ist eine "richtige" Antenne, ziemlich
genau zur Frequenz passend. Ob mit oder ohne Gegengewicht. Die
Frequenz bestimmt die Grösse der optimalen Antenne.

Lerne dazu:
https://de.wikipedia.org/wiki/Groundplane-Antenne

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von Jens K. schrieb:
>Warum? Was passiert
>da?

Es ist ein Resonanzefekt.
Es ändert sich die Kapazität wenn man den Winkel
der Radiale ändert. Es laufen elektrische Feldlinien
von der Antennenspitze zum Gegenpol oder zur
Massefläche. Man kann sich die Antenne als Reihenschwingkreis
vorstellen. Also Reihenschaltung von Kondensator und Spule.
Ein Reihenschwingkreis macht bei Resonanz einen Kurzschluß.
Es fließt also ein starker Strom. Zusätzlich muß man sich
auch noch einen Strahlungswiderstand zu dieser Reihenschaltung
vorstellen. Der sorgt dafür, daß wir keinen totalen Kurzschluß
haben und eine elektromagnetische Welle in den Raum
abgestrahlt wird. Induktivität und Kapazität sind auf der
Länge der Antenne verteilt. Zum Einspeisepunkt hin eher
Induktivität, zur Antennespitze hin eher Kapazitivität.
Deshalb sind die Magnetischen Feldlinien, die mantelförmig
um den Draht laufen, im Einspeisepunkt am größten. Weil
dort der größte Strom fließt. Die Spannung ist zur Antennen-
spitze hin am größten. Sie ist dort um ein vielfaches größer
als im Einspeisepunkt.

Wie ein Reihenschwingkreis funktioniert, siehe hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Schwingkreis

von Stefan M. (derwisch)


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Wastl schrieb:
> So ein Käse!
>
> Das ist/sind keine "Stummel", da könnt ich mich direkt uffregge.
> Die Antenne ist ziemlich genau auf die Wellenlänge angepasst.

Ich entwickle beruflich Antennen und bin lizensierter Funkamateur (nur 
am Rande).
Die Antennen sind Behelfsantennen.
Ich habe nie behauptet, dass sie nicht in etwa auf die Sollfrequenz 
resonant sind.

Lies die richtige Literatur (Stichwort "stark verkürzte Strahler").
Ein Dummyload oder ein bei z.B. 50 Ohm angezapfter Schwingkreis ist auch 
korrekt angepasst.

Die Teile strahlen was ab (und empfangen dementsprechend auch).
Aber z.B. ein gestreckter Halbwellendipol oder eine "Triple Leg Antenne"
sind Antennen, deren Eigenschaften wirklich definierbar sind.

Ändere die Position der gewendelten Antenne aus dem Bild des TO z.B. 5cm 
in irgendeine Richtung.
Dann sind (durch die Einflüsse der Umgebung im Nahfeld) sofort alle 
Resonanzen und Anpassungen wieder ganz wo anders.

Die Antenne eines Handfunkgerätes z.B. Ist völlig "out of range" wenn 
ich das Gerät in einem Alukoffer oder Blechfass Betreibe...
Nur so als Vergleich.

Eine Antenne, deren Anpassung etc. ich korrekt und reproduzierbar messen 
will, muss frei von Umgebungseinflüssen sein.
Diese Module wie im Bild erfüllen das nicht.
Daher ist die angestrebte Modifikation oder "Verbesserung" dieser 
Antennenen zwar richtig gedacht, aber in dem Falle am Ende wirkungslos.

Ein höherer Antennengewinn wird durch Richtwirkung erzielt.
In Innenräumen sind aber Reflexionen an Metallgegenständen, Kabeln in 
der Wand etc. so extrem ausgeprägt, dass die erhoffte 
Reichweitenerhöhung nicht oder nur zufällig feststellbar ist.

: Bearbeitet durch User
von Helmut -. (dc3yc)


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Jens K. schrieb:
> Ich habe mal mit einem nanoVNA experimentiert und mir eine Antenne
> für
> 433 MHz aus Draht zurechtgebastelt. Ich habe in der Mitte einen Draht
> für h/4 und an den Schirm 3 Stück h/4 hingelötet. Als ich angefangen
> habe die 3 Drähte vom 90° Winkel nach unten zu biegen ist der
> Wiederstand der Antenne richtung 50 Ohm gegangen. Warum? Was passiert
> da?

Ja, dadurch wurde aus einem lambda/4-Strahler ohne Gegengewicht eine 
sog. Groundplane-Antenne mit Gegengewicht. Und bei dieser Art von 
Antenne ändert sich der Fusspunktwiderstand (nur mit einem E) mit dem 
Winkel der "Schirmdrähte". Wenn du sie im Winkel von 45° nach unten 
winkelst, bekommst du halt genau die gewünschten 50 Ohm.

von Heinz M. (utgmk)


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Helmut -. schrieb:
> Ja, dadurch wurde aus einem lambda/4-Strahler ohne Gegengewicht eine
> sog. Groundplane-Antenne mit Gegengewicht. Und bei dieser Art von
> Antenne ändert sich der Fusspunktwiderstand (nur mit einem E) mit dem
> Winkel der "Schirmdrähte". Wenn du sie im Winkel von 45° nach unten
> winkelst, bekommst du halt genau die gewünschten 50 Ohm.

Antennen sind für mich immer wieder faszinierende Böhmische Dörfer.
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Ich habe jetzt nochmal den Aufbau neu gezeichnet (siehe Anhang).
Ich werde das SX1276 Modul nach außen führen und dort zwei Drähte 
anlöten (Antenne/Gegengewicht).
Das dies keine Professionelle Antenne ist, ist mir bewusst. Ich hoffe 
aber, dass ich trotzdem besseren Empfang habe als mit der mitgelieferten 
"Sprialantenne".

Beim nächsten mal werde ich darauf achten gleich einen Antennenanschluss 
(SMA oder IPX) am Funkmodul zu haben.

Vielen Dank für die sehr interessante und aufschlussreiche Unterhaltung 
hier.

Genau deshalb sind gute Foren so wichtig.

Viele Grüße
utgmk

von Uwe (uhi)


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Wenn du Spaß am experimentieren hast, kannst du die Drähte zwei 
Zentimeter länger lassen, und dann schrittweise abknipsen, um das 
Maximum an Signal zu bekommen. Dabei wird dann auch auffallen, dass das 
Signal auch stark schwankt, wenn sich der Nutzer in der Nähe bewegt, 
oder sich der Abstand zu Metallteilen (Fensterbank, Fensterbeschläge) 
ändert.
Und ja, die Antennenanordnung als gestreckter Dipol macht für mich Sinn, 
mehr als die Wendel. Natürlich bräuchte man streng genommen eine 
Anpassung von asymmetrisch auf symmetrisch, aber man kann die Kirche 
auch im Dorf lassen.

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