Antennen-FAQ

Diese Seite enthält Fragen und Antworten zum Thema Antennen.
Ziel: daraus einean Ratgeber für (Externe) WLAN-Atennen zu machen.

Berechnung Empfangsqualität auf einer Linkstrecke

Mit folgender Formel kann die theoretische Empfangsqualität berechnet werden:

SendeleistungAntenne+AntennegewinnSendeantenne+AntennengewinnEmpfangsantenne-Freiraumdämpfung(+/-Kabelverluste/Empfangsempfindlichkeit/etc.)=Empfangsqualität

Dabei muss beachtet werden:

• Die Bundesnetzagentur schreibt die maximale Sendeleistung mit Antennegewinn vor. Im Beispiel oben darf z.b. bei 5GHz (wo 30dBm erlaubt sind) der Abschnitt "SendeleistungAntenne+AntennegewinnSendeantenne" zusammen (nennt sich EIRP) NICHT über 30db liegen. Erhöht man also den Antennegewinn der Sendeantenne muss die Sendeleistung der Sendeantenne entsprechen reduziert werden. Man sieht da also gut, das eine Verbesserung der Antenne "nur" auf der Empfangsseite etwas bringt.
• Freiraumdämpfung ist Frequenz- und Distanzabhängig und kann hier berechnet werden: http://funknetzplanung.com/powerberechnung.php (unteres Eingabefeld)
• +/-Kabelverluste/Empfangsempfindlichkeit/etc. kann man bei käuflicher Hardware nur schwer angeben, ist hier auch nur in Klammern falls jemand die Werte kennt.

Machen wir ein Beispiel für Hardhöhe->Neunhof. Hardhöhe hängt als Sendeantenne eine PBE-5AC-400-ISO mit 25dBi Antennengewinn und auf der Empfangsseite in Neunhof eine Rocket5AC-Airprism mit 30dBi Antenne. Wir senden im BFWA Band bei 5850MHz wo 36dBm Sendeleistung erlaubt sind. Laut Hersteller hat die Verbindung zwischen Rocket5ACAirprism und der Antenne 2dB Dämpfung die ich zwar sendeseitg ausgleichen kann (anstatt mit 6dBm was ich bei 30dBi Antenne dürfte zu senden, sendet man einfach mit 8dBm + 30dBi Antenne - 2dB Kabeldämpfung = 36dBm EIRP), da wir hier in der Berechnung die Antenne aber als Empfangsantenne nutzen müssen wir es abziehen. Die Distanz beträgt ziemlich genau 8700m was eine Freiraumdämpfung bei 5850MHz von 126,6dB macht.

Demnach lautet die Formel:

11dBm+25dBi+30dBi-126,6dB-2dB=-62,6dBm

Diese -62,6dBm tauchen dann im Webinterface auch wieder ca. auf:

Aufbau

Wer möchte darf dies gerne auch in die andere Richtung berechnen, die Werte habt ihr ja :)

Was ist der Unterschied zwischen 2,4 GHz- und 5 GHz-Antennen ?

Antennen sollen möglichst genau auf die Wellenlänge abgestimmt sein.
Wellenlänge [m] = 300'000 [km/s] / Frequenz [Hz]
Antennen sind einen Bruchteil oder ein Vielfaches so lang wie die Wellenlänge.
Eine 5-GHz-Antenne ist also etwa halb so lang wie eine 2,4-GHZ-Antenne.

Frequenz	Band	Wellenlänge	Leistung	Bemerkungen
2,4 GHz	2,41..2,47 GHz	12,4..12,1 cm	100 mW = 20 dBm
5 GHz	5,26..5,32 GHz	5,69..5,63 cm	200 mW = 23 dBm	Indoor
5 GHz	5,50..5,70 GHz	5,45..5,26 cm	1000 mW = 30 dBm	Outdoor

Mehr zu den Frequenzen: WLAN-Frequenzen

Wozu braucht man verschiedene Antennentypen ?

Typ	Richtung	Bemerkungen
Stabantenne	Rundstrahler
Patchantenne	Rundstrahler	im Mobilgerät
Yagi-Antenne	starker Richtstrahler
Parabolantenne	für Fernverbindungen

Warum braucht man Sichtverbindung ?

1m bei 40m Distanz
3m bei 300m Distanz

Dämpfungs-freie Zone (Distanz d und Radius r)

Dann hat man optimale Reichweite. WLAN-Wellen breiten sich geradlinig aus, ähnlich wie Licht. Nur wenn man den Sender "sieht", kann man ihn empfangen.
WLAN-Wellen können aber an grossen Flächen reflektiert werden. Deshalb gehen sie auch manchmal "ums Eck" (werden dabei aber schwächer).

Hindernisse dazwischen schwächen das Signal: Menschen, Büsche, Bäume (je dichter desto schwächer das Signal). Vor allem Wald und Mauern (besonders Stahlbeton und Stahlwände) und Häuser. Auch Regen und Schnee schwächen das Signal. Dadurch verringert sich die Reichweite.

Ein Hindernis, das mehr als 1m (bei 40m Funkdistanz) bis 3m (bei 300m Distanz) von der direkten Sichtlinie entfernt ist, stört nicht mehr. Alles was näher ist, schwächt das Signal. (Fresnelzone)

Wo montiere ich den Router ?

So, dass er von allen interessanten Standorten aus gut gesehen werden kann und keine Hindernisse in die Sichtverbindung ragen. Idealerweise im 1. oder 2. Stock am Fenster. Im Erdgeschoss an der oberen Fensterkante, damit die Antennen nicht durch Fussgänger oder Fahrzeuge (LKW) verdeckt werden können.

Wie muss ich die Stabantennen ausrichten ?

Die Antennen sollen senkrecht gestellt werden, da WLAN meist senkrecht (polarisiert) ist. Wenn der Router an der Decke montiert ist, werden die Antennen senkrecht nach unten ausgerichtet.

Wird ein Router nur als AccessPoint genutzt (keine Mesh-Router in der Nähe), kann man die äusseren Stabantennen leicht nach aussen neigen (20°)

Damit Router miteinander optimal meshen können, müssen die Antennen bei beiden Routern gleich ausgerichtet sein. Sinnvollerweise alle senkrecht.

Wie montiere ich die Antenne am besten ?

→ Hauptartikel: Antenne montieren

→ Hauptartikel: Richtfunk

→ Hauptartikel: Reichweite

Welche Stecker braucht man ?

WLAN-Router haben immer eine RP-SMA Buchse am Gehäuse, mit einem Stift als Innenleiter. WLAN-Antennen haben einen RP-SMA Stecker mit einem Röhrchen als Innenleiter. Antennenverbindungskabel haben an einem Ende einen RP-SMA Stecker mit einem Röhrchen als Innenleiter, am anderen Ende eine RP-SMA Buchse mit einem Stift als Innenleiter. Kabel länger als 2m sind meist ungeeignet. WLAN-Kabel und -Stecker haben immer eine Impedanz von 50 Ohm. Professionelle Router haben oft grosse N-Stecker und entsprechend verlustarme Kabel (z.B. Beden 155).

RP-SMA Innenleiter Aussenleiter Bild Buchse am Gerät Stift Schraube Stecker an Antenne Loch Mutter

Lohnt sich Eigenbau

Nein. Zwar gibt es viele interessante Anleitungen zum Bau von Antennen, aber wegen der hohen Frequenzen (2,4 bzw. 5 GHz) muss man hochgenau arbeiten und der Abgleich ist aufwändig und gelingt nicht ohne Messeinrichtung. Käufliche Produkte sind preiswert.