Messung

Worauf es beim Selbstbau einer leistungsfähigen Richtantenne ankommt

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Seite 5: Messung

Um die Antennenleistung und den Einfluss von Fertigungstoleranzen zu ermitteln, bauten wir zwei Ausführungen der Dosenantenne und ließen sie am Institut für Hochfrequenztechnik der Leibniz Universität Hannover vermessen. Eine Dosenantenne bohrten wir auf etwa einen halben Millimeter genau, verpassten ihr jedoch einen um etwa 2 Millimeter zu langen Koppelstift. Bei der zweiten Dosenantenne ist der Koppelstift nicht exakt gerade und die Erregerbohrung ein Millimeter zu weit von der Rückwand entfernt. Außerdem ist ihre N-Buchse mit nur zwei statt vier Schrauben befestigt, was zu einem schlechten elektrischen Kontakt zur Dose führt.

Mit abweichenden Parametern gebaute Antennen (blau, schwarz) weichen im markierten WLAN-Bereich nur wenig von der simulierten idealen Antenne (rot) ab. Werte unter –10 dB sind gut.
Besonders deutlich fällt bei der Dosenantenne die starke Dämpfung auf der Rückseite aus. Störende Router in der Nachbarschaft sind in diesem Bereich kaum noch ein Problem.

Das Fazit der Wissenschaftler: Verglichen mit dem idealen Simulationsergebnis bewegen sich die Leistungsunterschiede beider Antennen im unteren einstelligen Prozentbereich und sind damit vernachlässigbar. Dies bescheinigt der Dosenantenne eine erstaunlich hohe Resistenz gegenüber Fertigungsfehlern, wenn sie im optimalen Durchmesserbereich liegt. Am Streuparameterdiagramm (oben und rechts) lässt sich das unterschiedliche Verhalten der beiden Antennen im Vergleich zum Simulationsergebnis ablesen. Sehr gut erkennbar ist, dass sich die Resonanzstelle der Dosenantenne mit dem zu langen Koppelstift auf knapp über 2,3 GHz verschoben hat. Diese Frequenz passt zur Koppelstiftlänge von etwa 32 Millimeter. Bei der zweiten Dosenantenne stimmt die Resonanzfrequenz, doch die eingangsseitige Reflexion ist deutlich höher. Die Abweichungen lassen sich durch eine Kombination von Ungenauigkeiten in der Fertigung erklären: ungerader Koppelstift, falscher Rückwandabstand, außerdem möglicherweise Abweichung der Dose vom Idealzylinder und schlechter Kontakt zwischen N-Buchse und Dosenwand.

Wirklich wichtig ist jedoch, dass der Durchmesser stimmt, da sonst der Anteil der zum Sender zurücklaufenden und somit nicht abgestrahlten Leistung steigt. Das passiert bei einer Dose im kritischen Bereich der Abbildung unten von weniger als 84 oder über 111,5 Millimetern.

Der Innendurchmesser ist entscheidend für eine gute Dosenantenne. Grün ist der optimale Bereich, Gelb der tolerable, in dem es zu leichten Verlusten kommt. Im orangen Bereich ist die Charakteristik der gebauten Antenne kaum vorhersehbar.

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