Im Umfeld von Low-Power-Wide-Area-Netzen (LPWAN) und Community-Mesh-Projekten wie MeshCore spielt die Antenne eine entscheidende Rolle. Während viele Knoten mit kompakten Stabantennen oder Drahtlösungen betrieben werden, demonstriert ein aktuelles DIY-Projekt, welches Potenzial in einer vertikalen Collinear-Antenne für 868 MHz steckt.
Was ist eine Collinear-Antenne?
Eine Collinear-Antenne besteht aus mehreren λ/2-Strahlern, die phasenrichtig übereinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung addieren sich die Felder konstruktiv in der Horizontalen, während die Abstrahlung nach oben und unten unterdrückt wird. Das Ergebnis ist ein flacheres, horizontales Strahlungsdiagramm mit höherem Gewinn – ideal für bodennahe Mesh-Netze.
Aufbau und Mechanik
Die gezeigte Antenne ist vollständig aus Kupferdraht realisiert und mit 4 Radialen abgestimmt. Die Segmente sind durch präzise gebogene Phasenschleifen verbunden, die sowohl die elektrische Länge als auch die Phasenlage sicherstellen.
Elektrische Performance
Simulationen und Messungen zeigen eine saubere Anpassung im 868-MHz-Band. Das vertikale Strahlungsdiagramm weist die typische Collinear-Charakteristik auf:
- Deutlich unterdrückte Abstrahlung in Richtung Zenith und Nadir
- Ausgeprägte Hauptkeulen im Bereich der Horizontalen
- Ein maximaler Gewinn im Bereich von rund 6–7 dBi (abhängig von Segmentanzahl und Umgebung)
Bau und Abstimmung
Als Material eignet sich 2,5mm2 Kupferdraht aus der Reste-Kiste. Achte darauf, das es gerade und lang genug ist. Als geeignete Methode zum begradigen des Drahtes ist die Akku-Schrauber-Methode zu empfehlen. Man spannt das eine Ende des Drahtes in einen Schraubstock ein und das andere Ende in das Futter des Akku-Schrauber. Nun wird mit langsamer Drehzahl des Akkuschraubers der Draht ein wenig gesteckt.
Das Antennen-Design von Fabien Ferrero der University of Nice Sophia Antipolis, Frankreich gibt die Maße vor. Hierbei ist es wichtig, sehr genau zu arbeiten. Die hohe Frequenz verzeiht keine Fehler bei den Längen und Luftspulen (siehe Anhang). Zur Abstimmung der Antenne kann mit einem VNA das SWR und die Impedanz ermittelt werden und ggf. der Strahler vorsichtig gekürzt werden.
Es ist sehr empfehlenswert Radiale als Gegengewicht anzubringen. Sie erleichtern die Abstimmung und durch auf- oder abwärts biegen deutlich SWR und Impedanz.
Fazit
Dieses DIY-Projekt zeigt eindrucksvoll, dass leistungsfähige Antennen nicht zwingend teuer oder industriell gefertigt sein müssen. Mit etwas HF-Grundverständnis, sorgfältiger Längenberechnung und sauberer Mechanik lässt sich eine hochwertige Collinear-Antenne für 868 MHz realisieren. Für experimentierfreudige Funkamateure, Maker und MeshCore-Enthusiasten ist diese Antenne ein praxisnahes Beispiel dafür, wie Antennentechnik direkt zur Netzqualität beiträgt.