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Die
Übertreibung von Gewinnangaben bei Antennen ist auf ebay
völlig eskaliert!
Eine Info des e-shops
von Brennpunkt S.R.L. / Ing. F. Rappl
© Ing. Friedrich Rappl, Valea Cernatului 47,
RO-505600 Sacele,
E-Mail: f.rappl@web.de
Die
Gewinnangaben von Antennen sind häufig maßlos
übertrieben und inzwischen zum großen Teil
völlig
unrealistisch!
Was bei Antennen an Gewinnen
möglich ist, haben wir in einer Tabelle zusammengestellt.
Wir würden uns freuen, wenn sie
unsere ehrlichen Angaben durch einen Kauf honorieren.
Seit 2002
produzieren und
vertreiben wir Antennen für WLAN, UMTS, DECT und LTE und
beobachten seit dieser Zeit die Antennenangebote bei ebay.
Während
anfangs die Angaben zu den Antennengewinnen
größtenteils
o.k. waren, konnte man sehr schnell beobachten, wie einzelne
Händler für ein und dieselbe Antenne immer
höhere
Gewinne angaben, ohne daß sich auch nur das geringste an der
Antenne geändert hat.
Frei
nach dem Motto:
höherer Antennengewinn = höherer Umsatz wachsen die
Angaben
für Antennengewinne ins unrealistisch uferlose!
Derjenige, der ehrliche Angaben macht ist der Dumme und bleibt auf der
Strecke. So ist jeder gezwungen mitzuziehen.
Da
die meisten Kunden den Gewinn einer Antenne weder einschätzen
noch
überprüfen können und es damit auch keine
Konsequenzen
für maßlose Übertreibung gibt, ist
für viele
Verkäufer auch kein Anlaß vorhanden, realistische
Werte
anzugeben.
Wir geben
daher auf unseren ebay-Angeboten an, mit welchen Werten vergleichbare
Antennen teilweise angeboten werden und weisen dann explizit auf diese
Seite hin, um über das realistisch Mögliche zu
informieren.
Da finden
sich
WLAN-Yagi-Antennen aus China, die mit 20dBi beworben werden, die wohl
aus einer Überproduktion oder einer Fehlproduktion stammen,
die
überhaupt nicht für WLAN-Frequenz geeignet sind und
somit
auch keinen Gewinn aufweisen. Und scheinbar machen sich die
ebay-Käufer keine Gedanken darüber, warum diese
für 1
Euro verkauft werden.
Diverse UMTS-
und
WLAN-Rundumantennen haben angeblich ein Vielfaches vom Gewinn als
technisch bei dieser Baugröße überhaupt
möglich
ist.
WLAN-Antennen, die in viel zu kleine Gehäuse eingequetscht
sind (nach dem Motto "billigstes ganz teuer verkaufen").
Welche Gewinne sind realistisch?
Gleich zur Übersicht
Zusammengefaßt
die 5
wichtigsten Checkpunkte für den
Antennenvergleich
Der
Gewinn einer Antenne wird bestimmt durch:
- Antennentyp
Der Antennentyp bestimmt die grundlegenden Daten und Leistungen einer
Antenne. Gängige Typen sind Rundum- oder Omni-Antennen,
BiQuad-Antennen, Yagi-Antennen, logarithmisch periodische Antennen,
Dosenerregerantennen.
- Baugröße
wichtig für den Gewinn bei einer Rundum/Omni-Antenne ist die
Bauhöhe
des aktiven Teils der Antenne (ohne ev. Halterungsteil) und Anzahl und
Art der einzelnen Elemente, bei Yagis und
log.per.Antennen (LPDA) die aktive Baulänge und Anzahl der
Elemente (ohne Halterung), bei
Parabolspiegel der Durchmesser
- Wellenlänge
/ Frequenz
bei doppelter Wellenlänge (=halbe Frequenz) muß eine
Antenne
doppelt so groß sein, um gleich hohen Gewinn zu haben. D.h.
eine
Antenne, die sowohl für das Mobilfunktnetz GSM1800 wie auch
für GSM900 ausgelegt ist, hat dann bei GSM900 nur etwa halb so
viel Gewinn wie bei GSM1800. Der Gewinn bei der niedrigeren Frequenz
wird daher oft nicht angegeben, da er zwangsläufig nur halb so
hoch ist (das sind 3dB weniger).
- Art und Länge des Kabels
Die
Gewinnangaben berücksichtigen in der Regel !nie! die
Kabelverluste.
Je dünner ein Kabel, umso höher die Verluste. Diese
Verluste
sind erheblich bei RG174 ca.2dB/m, mittel bei RG58
ca.0,8dB/m und LMR100, Microcell3 1dB/m, moderat bei H155,
Microcell5+ 0,4dB/m (Angaben gelten für
UMTS-Frequenz).
Kein
Hersteller ist in der Lage Wunderantennen zu bauen! Antennen
gleicher Art und gleicher Größe haben auch immer
sehr ähnliche Gewinne! Weichen
die Angaben um mehr als 1dB von der Tabelle unten ab, dann hat
wohl einer
übertrieben!
Antennen
- und
ihre dBi
Was
ist dBi?
Eine Angabe eines Wertes in dB (dezi Bel = zentel Bel) ist immer eine
relative Angabe. Das heißt, es muß auch der
Bezugswert
angegeben sein. Bei Antennen ist diese Bezugsgröße
der
Isostrahler, deshalb hängt man ein "i" an: dBi. 0dBi bedeutet
somit keinesfalls, daß die Antenne keine Leistung bringt.
0dBi
bedeutet Faktor 1 oder anders ausgedrückt: es ist gleich wie
beim
Isostrahler. Der dB-Wert errechnet sich aus
10*log(Signalverhältnis). Doppelter Antennengewinn in Bezug
zum
Isostrahler sind demnach 3dBi, 4-facher sind 6dBi usw.
Was ist ein Isostrahler?
Ein Isostrahler ist eine Antenne, die in alle Richtungen gleich stark
strahlt. So etwas gibt es in der Praxis nicht und dieses theoretische
Modell verwendet man nur als Vergleichsmodell um Antennengewinne
anzugeben.
Was ist Antennengewinn und woher kommt dieser?
Ein Isostrahler erzeugt in allen Richtungen ein gleich starkes
elektromagnetisches Feld.
Bei realen Antennen ist dies nicht so. In bestimmten Richtungen ist das
Strahlungsfeld stärker, im Ausgleich dazu in andere Richtungen
schwächer. Um wieviel es stärker ist, ist von der Art
der
Antenne und ihrer Konstruktion abhängig. Der Antennengewinn
gibt
an, wieviel mal stärker die Strahlung in der Vorzugsrichtung
der
Antenne im Vergleich zu einem Isostrahler ist.
Bzw. bei
Empfangsantennen, wieviel mal höher die empfangene
Antennenleistung in dieser Vorzugsrichtung ist.
Wichtige
Aspekte: Der
Gewinn einer Antenne (manche bezeichnen es
als Verstärkung) in einer bestimmten Richtung bewirkt immer(!)
einen Verlust zu lasten einer anderen Richtung. Die Summe aller Gewinne
und Verluste aller Richtungen kann nie mehr als 0dB ergeben, da keine
zusätzliche Energie mit Hilfe eines elektronischen
Verstärkers zugeführt wird.
Nur genau in der Vorzugs-Richtung hat man den angegebenen Gewinn.
Weicht man von dieser Richtung ab, wird dieser je nach
Antennencharakteristik mehr oder weniger schnell schwächer.
Ganz
abseits von der Vorzugsrichtung ist das Strahlungsfeld erheblich
schwächer als bei einem Isostrahler (es ist dann ein Verlust
diesem gegenüber).
Antennengewinn und Strahlungsbreite
hängen stark
voneinander ab. Hat
eine Antenne
sehr hohe Gewinne, dann konzentriert
sich die Strahlung auf einen sehr schmalen Winkel. Bei
einer
Rundum-Antenne (Omni) ist die Strahlung in der Horizontalen zwar
360° dafür in der vertikalen sehr eng. Es ist
nicht
möglich bei einer 8 dBi Omni auch in der vertikalen einen
großen Winkel von z.B. +/- 30° zu
haben.
Die
Antenne kann immer
nur
soviel Energie abgeben, wie sie aus dem
Kabel bekommt. Sie kann diese nur unterschiedlich stark in
verschiedene
Richtungen verteilen. Und wenn bei hohen Gewinnen alles in eine
Richtung gestrahlt wird, dann ist eben schon knapp neben
dieser Richtung fast nichts
mehr.
Mit der Strahlungsbreite wird der Winkel angegeben, an dem die
Strahlung
3dB unter dem maximalen Wert liegt. Dabei kann der Winkel des
Strahlungskegels in der Form z.B. 24° oder auch als halbierter
Wert
in der Form z.B. +/- 12° angegeben sein.
Antennentypen
und typ.
erreichbarer Antennengewinn
Der
Antennengewinn bezieht sich allein auf das Antennenelement ohne
Kabel. !!! Insbesondere dünne Kabel wie RG174
reduzieren
den
Gewinn erheblich!
Diese Tabelle ist
aus der gängigen Literatur
erstellt. Höheren Gewinnangaben sollten sie zumindest nicht
leichtfertig Glauben schenken.
Antennentyp
bzw. gängige Bezeichnung |
typ.
erreichbarer
Antennengewinn |
Strahlungs-
charakteristik
horrr./vert. |
Anmerkungen |
stehende
Dipolantenne
Antennenstummel |
2,1dBi |
360°/60° |
Dies ist
eine Rundum-Antenne,
die für alle Frequenzen Verwendung findet und von den
Geräteherstellern von Access Points und PCI-Karten meist
mitgeliefert wird
(oft abschraubbar zecks Anschluß von Antennnenkabeln,
Verlängerungen, alternativen Antennen) oder auch intern
verbaut ist |
| Rundum(Omni)-Antenne |
5-15dBi
je nach Bauhöhe |
360°/25-12° |
Diese
Antenne gibt es in
unterschiedlichen Baugrößen und besteht je nach
Gewinn aus
einer unterschiedlichen Anzahl von zusammengesetzten Einzelelementen,
die entweder in einer Gummiantenne
vergossen sind oder in
bis zu mehreren Drahtspiralen frei übereinander angeordnet sind.
Der Gewinn einer solchen Antenne ist dann abhängig von der
Bauhöhe, der Art und Anzahl der einzelnen Elemente, sowie der
Frequenz.
Eine
UMTS-Rundum-Antenne mit 50cm Bauhöhe hat realistisch gesehen
etwa 8dBi.
Wenn dafür 9dBi angeben sind, mag man vielleicht noch ein Auge
zudrücken. 10dBi sind wohl bereits üppig
übertrieben.
Wenn dann aber 15 oder 16dBi dranstehen, ist es so wie eine Werbung
für ein Auto mit 200PS das tatsächlich nur 30PS hat
(6dB mehr
bedeuten 4-facher Gewinn, da dB ein logarithmischer Maßstab
ist).
Damit
sind folgende Gewinne für UMTS-Antennen realistisch:
Kleine
Rundumantenne mit ca. 9cm Höhe ca. 3,5 dBi
Rundumantenne mit ca. 30cm Höhe ca.
5-6 dBi
Rundumantenne mit ca. 50cm Höhe
ca. 8 dBi
Rundumantenne mit 90cm Höhe
ca. 10-11 dBi
Für
WLAN 2,45GHz Antennen liegen die Gewinne bei
gleicher Baulänge bedingt durch die höhere Frequenz
etwa 1dB über den
Werten für UMTS-Antennen.
Eine
WLAN-Antenne mit 1,5m Bauhöhe kommt auf max. 15dBi, 0,75m auf
max.12dBi, 40cm max. 9dBi.
Doppelte
Baugröße einer Antenne entspricht etwa
doppelter Gewinn. Das sind 3dB mehr. Halbe Baugröße
-3dB. |
BiQuad-Antenne
Panel-Antenne |
12dBi |
45°/45° |
Eine
häufig angebotene
Antenne mit
max. 12dBi Gewinn mit hoher Bandbreite und damit gut für UMTS
und
GSM1800 geeignet. Eine Reflektorfläche muß deutlich
größer als der Quad sein, sonst reduziert dies
die Gewinne.
Vielfach wird diese Antenne mit viel zu hohen Gewinnen
angeboten.
12dBi
sind bereits recht optimistisch, mehr ist keinesfalls möglich.Da
hilft auch kein Silberdraht, auch keine andere Form des Quad (wird
auch mit 2 runden Kreisen angeboten, weil Quads nicht in das viel zu
enge Gehäuse passen) und ein Quad auf einer Epoxy-Leiterplatte
ist
sowieso verlustreich und damit schlechter als Kupferdraht in der Luft.
Wichtig für hohen Gewinn ist, daß der Reflektor
deutlich
größer als der Quad ist. D.h. an der
Gehäusegröße darf nicht gespart werden. |
Doppel-BiQuad-Antenne
Vierfach-Quad-Antenne
Panel-Antenne
|
14dBi |
40°/40° |
Der
etwas größere
Bruder der
BiQuad-Antenne hat etwa 14dBi. Wegen der höheren Impedanz, ist
eine Impedanztransformation sinnvoll, ansonst bleibt der
Gewinn
kleiner. |
Sechsfach-Quad-Antenne
|
15dBi |
35°/35° |
Sechsfach-Quad-Antennen
werden z.T. mit Gewinnen
bis 17dBi angegeben. Das ist völlig unrealistisch.
Da helfen auch keine besseren Materialien. Nur doppelte
Größe einer Antenne ergibt 3dB mehr. Im Vergleich
zur 4-fach
Quad schafft man damit 1 bis 1,5dB mehr. Wenn keine spezielle Anpassung
an die höhere Impedanz der Antenne erfolgt
(Impedanztransformator
erforderlich), dann erreicht man kaum 15dBi. |
| Arrays,
gestockte
BiQuad-Antennen |
14
/ 18dBi |
35°/35° |
Mehrere
BiQuad oder auch
Doppel-BiQuad-Antennen werden gekoppelt. Damit erreicht man bei Arrays
aus 2 Antennen theoretisch +3dB, bei 4 fach Arrays theoretisch +6dB. In
der Praxis liegen die Werte jedoch wegen Kopplungsverlusten 1-2dB
darunter, was die Hersteller oft nicht angeben |
| Dosenerreger-Antenne |
12dBi,
(15dBi) |
45°/45° |
Eine
sehr einfach aufgebaute
Antenne
mit guter Leistung, jedoch schmalbandig und damit nur für WLAN
u.a. schmale Bänder. Klammerwert mit angebautem Trichter.
Diese Antenne ist wegen ihrer Einfachheit bestens für den
Selbstbau geeignet. Der Erfolg ist gewiß. |
| Yagi-Antenne |
6dBi
bis 20dBi
je nach Länge |
30°/30° |
Dies ist
eine Elementantenne,
die eher schmalbandig und damit gut für WLAN geeignet ist.
Auch
noch gut für UMTS (jedoch dann ohne GSM1800 Band).
Realistische Gewinne für WLAN (für UMTS etwas
niedriger) z.B.
15dBi bei ca. 0,45m, 18dBi ab ca. 0,9m, 19dBi bei 1,5m -2m (aktive Länge der
Elementanordnung, ohne Teilstück
das nur der Halterung dient).
Damit
sind folgende Gewinne für UMTS-Yagi-Antennen realistisch:
Bei ca. 85cm Gesamtlänge (=ca. 70cm aktive Länge) ca.
17dBi
Bei ca. 50cm Gesamtlänge (=ca.
35cm aktive Länge) ca. 14dBi
Für
WLAN
2,45GHz Antennen liegen die Gewinne bei gleicher Baulänge
bedingt
durch die höhere Frequenz etwa 1dB über den Werten
für
UMTS-Antennen.
Doppelte
Baugröße einer Antenne entspricht etwa
doppelter Gewinn. Das sind 3dB mehr. Halbe Baugröße
-3dB.
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logarithmisch-periodische-Antenne
LPDA |
max.
11-12dBi |
30°/30° |
Fälschlich
oft als Yagi bezeichnet (Wirkungsprinzip ist gänzlich anders).
Konstant
hoher
Gewinn über die
gesamte Bandbreite bis max.
11-12dBi (mehr ist physikalisch bei diesem
Antennentyp nicht möglich - habe schon Angaben
von 16dBi gesehen). Diese Antenne hat Elemente, die
sich
in
logaritmisch periodischen Abständen wiederholen und auf 2
Trägern angeordnet sind und kann beliebig breitbandig gebaut
werden. Diese Antenne wird teilw. wegen kompakterer
Baugröße
auch mit einem Abschnitt für die unteren GSM- und
LTE-Frequenzen
(Gewinn ca.7-8dBi) und einem weiteren für die oberen GSM- und
UMTS-Frequenzen (ca.11dBi) gebaut.
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| Parabolspiegel-Antenne |
19-27dBi |
25°/25° |
Bekannt
als
Satelliten-Schüssel.
Gewinne bei UMTS-Frequenz von etwa 19dBi bei 0,6m Durchmesser, 27dBi
bei 1,5m, Strahlungsbreite je nach
Schüsselgeometrie.
Der Gewinn ist abhängig von der Frequenz, deshalb ist ein
Parabolspiegel für niedrige Frequenzen (GSM900, LTE800)
schlecht
geeignet. |
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