Direktionalität und Verstärkung: Yagi versus Parabolantenne

Ich habe eine sehr abgelegene Kabine auf 1000 m (3000 f), in der ich fast keinen Telefonempfang habe. In letzter Zeit habe ich versucht, so viel wie möglich über die Grundlagen des Radios zu recherchieren, aber immer noch nicht in der Lage zu sein, auf irgendetwas zu schließen Welche Art von Antennendesign ist für meinen Anwendungsfall optimal und warum wäre es das Richtige ?

Ich dachte daran, eine Parabolantenne zu kaufen, die auf den nächsten Turm in einem etwa 5 km entfernten Tal gerichtet war, nachdem ich verschiedene Typen gelesen hatte . Da die Verwendung von Repeatern in Norwegen illegal ist (es sei denn, Sie sind eine Telefongesellschaft), wollte ich nur die Dachantenne (über RG58 + SMA) mit einer Peitsche im Hauptraum meiner Kabine verbinden. Hoffentlich können wir dann an diesem entfernten Ort Anrufe tätigen.

Eine größere Richtwirkung kann unter Verwendung von Strahlformungstechniken wie einem Parabolreflektor oder einem Horn erhalten werden. Da eine hohe Richtwirkung in einer Antenne davon abhängt, dass sie im Vergleich zur Wellenlänge groß ist, werden schmale Strahlen dieses Typs bei UHF- und Mikrowellenfrequenzen leichter erreicht.

Da GSM (900 MHz) im UHF-Bereich liegt, schien eine 60 cm x 90 cm große Parabolantenne mit einer Verstärkung von 16 dBi eine gute Lösung zu sein.

Aber dann fand ich eine Yagi-Antenne mit einer Verstärkung von 28 dBi (!) Und war ein bisschen sprachlos. Ich habe die Sache mit dem Gewinn so verstanden, dass sie eng mit der Direktionalität zusammenhängt: Mehr omnidirektional würde weniger Gewinn bedeuten und umgekehrt.

Wenn ein parabolisches Design eine größere Richtwirkung hätte, wie könnte ein kleinerer (in der Oberfläche) Yagi noch einen höheren Gewinn haben?

Natürlich bin ich kein Profi, nachdem ich ein paar Stunden lang über Quads, Dipole und Peitschendesigns auf Wikipedia gelesen habe, aber ich würde gerne verstehen, wie die Dinge, die ich kaufe, auf rauem Niveau funktionieren, und hoffe, dass Sie mich etwas lockerer machen :-)

Erste Lektion: Vertrauen Sie niemals Aliexpress-Produktlisten. Das ist ein Gebot.

Zweite Lektion: Je größer eine Antenne im Verhältnis zur Wellenlänge ist, desto mehr Gewinn kann sie im Allgemeinen haben.

Aus diesem Grund ist Ihre Satellitenschüssel für zu Hause nicht so hoch wie die folgende:

Das erste, was Sie nicht an die Aliexpress-Liste glauben sollten, ist Folgendes:

Ist das die reale Bandbreite? 700 MHz bis 2700 MHz sind eine Bandbreite von 2 GHz bei einer Mittenfrequenz von 1,7 GHz. Mit anderen Worten, dies müsste eine Ultra-Breitband-Antenne sein (wir können derzeit kaum Antennen bauen, die eine Bandbreite haben, die viel größer als 1,1 der Mittenfrequenz ist). Yagis sind kein Ultrawideband.

Was sie Ihnen also nicht sagen, ist, dass diese Antenne für einige der unten aufgeführten Bänder gut funktioniert, für andere jedoch nicht so gut. Tatsächlich würde ich nicht wissen, wie ein Yagi, dessen Design sehr stark vom Verhältnis der Wellenlänge zum Elementabstand abhängt, für solche Bänder funktionieren könnte, die nicht mit ganzzahligen Faktoren zusammenhängen. Das klingt tatsächlich nach Betrug.

Aus irgendeinem Grund ( Aliexpress- Kosten natürlich und Verkäuferkompetenz) werden Aliexpress-Antennen nicht mit einer Effizienzmessung über den angegebenen Frequenzbereich geliefert.

Wenn überhaupt, wäre diese Verstärkung am obersten Ende der Frequenzskala erreichbar - wiederum Verstärkungsskalen in Bezug auf die Antennengröße und in einem Yagi-Design die Anzahl der Elemente, die dazu beitragen, eine verzögerte Version der Anregung aus der Frequenzskala reaktiv zu "fokussieren" letztes Element. Trotzdem würde ich die 28 dBi stark bezweifeln.

Seien Sie also versichert, dass Ihr Gericht trotz der Funktionsweise mythischer Antennenschmiede einen solchen 30-Euro-Antennenbetrug übertreffen wird.

Wie ich bereits sagte, begrenzt die Gesetzgebung häufig die effektive isotrope Strahlungsleistung. Das heißt, Sie müssen den Gewinn Ihrer Antenne von Ihrer Sendeleistung abziehen. Daher erhalten Sie beim Senden nichts, wenn Sie eine Antenne mit hoher Verstärkung haben.

Ob dies in Norwegen in den Mobilfunkbändern der Fall ist oder nicht, ist mir unbekannt.

Sowohl Parabol- als auch Yagi-Antennen können mit (im Prinzip) beliebiger Verstärkung entworfen werden, indem zu willkürlich gerichteten Strahlen gewechselt wird. Im Yagi-Fall wäre es sehr lang, im parabolischen Fall sehr breit. Wenn Sie zwei Beispiele mit unterschiedlichen Verstärkungen auswählen, hat jeder, der die höhere Verstärkung hat, die höhere Verstärkung.

In der Praxis schränken Zeigefehler mit sehr schmalen Strahlen die Nützlichkeit ein.

Sie gehen davon aus, dass der für diese 28-dBi-Antenne angegebene Gewinn genau ist. Es gibt viele Gründe anzunehmen, dass dies nicht der Fall ist.

Erstens hängt der Gewinn eines Yagi ziemlich vorhersehbar mit der Anzahl der Elemente zusammen. Siehe zB die Anleitung hier . Ich würde erwarten, dass eine 16-Element-Version einen Gewinn von 20-21 dBi hat. Die 28dBi-Zahl ist also bereits unplausibel.

Zweitens gibt es andere unplausible Ansprüche in der Anzeige. Sie behaupten, dass die Antenne von 698 bis 2700 MHz funktioniert! Für einen Yagi ist das einfach unmöglich. Das Design ist untrennbar mit einer bestimmten Frequenz verbunden, wobei der Abstand zwischen den Elementen einem ausgewählten Bruchteil der Wellenlänge entspricht.

Dieser Beitrag zeigt einige detaillierte Simulationen dessen, was tatsächlich passieren würde, wenn Sie ein ähnliches Yagi-Design über einen so weiten Frequenzbereich verwenden würden. Die "21dBi" -Antenne hatte eine tatsächliche Verstärkung von 13dBi bei 850 MHz, was die einzige Frequenz war, für die sie gut geeignet war. Bei 1800 und 2100 MHz war es im Wesentlichen nutzlos.

Wie bei vielen Dingen, die auf kostenlosen E-Commerce-Websites verkauft werden, wurden die Leistungsdaten einfach für den Verkauf des Produkts zusammengestellt.