Die Übertreibung bei Gewinnangaben von Antennen ist völlig eskaliert!


Die Gewinnangaben von Antennen sind häufig maßlos übertrieben und inzwischen zum großen Teil völlig unrealistisch!

Seit 2002 produzieren und vertreiben wir Antennen für LTE, UMTS, WLAN und DECT und beobachten seit dieser Zeit die Antennenangebote bei in diversen Verkaufsportalen. Während anfangs die Angaben zu den Gewinnen 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.

Zusammengefaßt die 5 wichtigsten Checkpunkte für den Antennenvergleich
Der Gewinn einer Antenne wird bestimmt durch:


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 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, 8-facher 9dBi, 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 (gibt es nur theoretisch) strahlt in allen Richtungen gleich stark ab. 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, 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).
Eine Antenne, die in alle Richtungen abstrahlen soll, kann daher auch niemals einen Gewinn haben und es macht damit auch keinen Sinn eine eingebaute Antenne mit einer solchen ersetzen zu wollen, in der Hoffnung, daß damit etwas besser wird.
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.
Eine Antenne kann immer nur soviel Energie abgeben, wie sie aus dem Gerät 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.

Doppelte Baugröße einer Antenne entspricht etwa doppelter Gewinn. Das sind 3dB mehr. Halbe Baugröße -3dB.

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 meist mitgeliefert wird (oft abschraubbar zecks Anschluß von alternativen Antennen) oder auch fest oder intern verbaut.
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.
Eine WLAN-Antenne mit 1,5m Bauhöhe kommt auf max. 15dBi, 0,75m auf max.12dBi, 40cm max. 9dBi. Je höher der Gewinn, um so schmalbandiger.
BiQuad-Antenne
Panel-Antenne
12dBi 45°/45° Eine häufig angebotene Antenne mit 8 bis max. 12dBi (an den Maximalwert kommt man kaum). Gute Bandbreite.
Am besten den Quad als Draht in der Luft (auf FR4-Epoxy-Leiterplatten ist zu verlustreich). Wichtig für guten Gewinn ist, daß der Reflektor deutlich größer als der Quad ist. Gut für den Selbstbau geeignet.
Doppel-BiQuad-Antenne
Vierfach-Quad-Antenne
Panel-Antenne
14dBi 40°/40° Der etwas größere Bruder der BiQuad-Antenne mit max. 14dBi. Wegen der höheren Impedanz, ist eine Impedanztransformation sinnvoll, ansonst bleibt der Gewinn kleiner. Gut für den Selbstbau geeignet.
Sechsfach-Quad-Antenne
15dBi 35°/35° Im Vergleich zur 4-fach Quad schafft man damit max. 1dB mehr. In Bezug auf die Impedanz gilt das von oben.
Arrays, gestockteBiQuad-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, usw. 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. Schmalbandig. Klammerwert mit angebautem Trichter.
Bestens für den Selbstbau geeignet. Der Erfolg ist gewiß.
Yagi-Antenne 6dBi bis 20dBi
je nach Länge
30°/30° Schmalbandige Antenne (ca.+/-10% der Frequenz). 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)
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 je nach Baulänge bis max. 11-12dBi (mehr geht physikalisch nicht). 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 bis ca.7-8dBi) und einem weiteren für die oberen GSM- und UMTS-Frequenzen (bis ca.11dBi) gebaut.
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.