433Mhz Sendeantenne optimieren

[Mike U. (civicoid)]

Hallo liebe Mikrocontroller.net-Gemeinde

durch eure Erfahrungen konnte ich schon so manches
Elektronikvorhaben zum Abschluss bringen. Doch nun
ärgern mich die Funkwellen meiner Hausautomation.
Basis meines System ist:
- ein RaspberryPi mit FHEM als Betriebssystem
- den oben abgebildeten 433MHz-Sender
- nebst 433MHz Receiver iVm Arduino-Nano

Ich benutze das System um damit Funksteckdosen zu schalten.
Mit den Standard-Drahtantennen 17cm habe ich soweit ganz gute
Reichweiten erreicht, jedoch wollte ich die Leistung der
Sendeeinheit ein wenig verbessern um ein paar Steckdosen die
nicht immer erreicht werden, sicherer zu schalten.
Doch nun zu meinem Problem:
Ich habe nun dem Sender eine Stabantenne verpasst, welche
3dBi noch einmal Gewinn machen soll.
Doch nun habe ich das Phänomen, dass sobald ich diese Antenne verwende
nahezu keine Sendeleistung mehr habe.

Hat von euch noch jemand ein paar Tipps, was ich verbessern kann?

Eine Überlegung ist, den Sender noch auf 12V aufzubohren,
aber das sollte eher meine letzte Lösung sein.

Ich danke euch schon einmal im Voraus.
Mike

[Helge A. (besupreme)]

Steht diese Antenne auf einem Stück Metall?

Die größte Reichweite würde ich eher vermuten bei einem passenden Dipol 
aus Draht direkt an deinen Modulen dran.

[Mike U. (civicoid)]

Ich verwende Testweise dafür eine ca 20cm große Blechscheibe.
DiPole habe ich auch schon versucht, aber damit leider auch nicht
so richtig die Erfolge gehabt.

[Mike U. (civicoid)]

Stimmt diese Anpassung für eine 433MHz dipol?
Von der Lage, wie sollte ich den ausrichten?
Waagerecht oder Senkrecht?

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Mike U. schrieb:
> Eine Überlegung ist, den Sender noch auf 12V aufzubohren,

Dann ist er wenigstens gleich kaputt, auch gut.

Hast du schon mal in Erwägung gezogen, dass es einfach an völlig
tauben Empfängern liegt?

Außerdem ist 434 MHz hinreichend vollgemüllt, auf 868 MHz wären die
Chancen besser.  Kostet auch nicht unbedingt viel mehr Geld (siehe
RFM12 etc.), aber geht eben nicht mit den allerbilligsten Teilen,
wie sie in Funksteckdosen verbaut sind.

[Mike U. (civicoid)]

Das die Empfänger nicht die Besten sind musste ich leider auch
schon feststellen. Nur wenn ich mit dem Handsender arbeite
kommen die Signale meist an. Ich habe auch mal Probehalber eine
Steckdose gegen eine SuperHet-Empfänger ausgetausch, nur ist
das Resultat gleich geblieben. 868MHz wäre noch eine Überlegung
aber die Steckdosen bekomme ich vermutlich nicht so leicht
umbebaut.

[Helge A. (besupreme)]

Versuche bei den schlecht erreichbaren Empfängern eine Drahtantenne mit 
49cm Länge. Eventuell das untere Drittel um 90° abknicken.

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

Helge A. schrieb:
> Versuche bei den schlecht erreichbaren Empfängern eine Drahtantenne mit
> 49cm Länge.

Hmm, bei Funksteckdosen würde ich mal vermuten, dass sie nur als
Komplettgerät die Berührungssicherheit gewährleisten, d. h. der
Kleinspannungsteil darin bietet keine eigenständige
Berührungssicherheit.  Damit müsste die externe Antenne die nötige
Berührungssicherheit selbst aufweisen.   Ist zwar nicht unmöglich zu
erreichen, aber ein simpler Draht tut's nicht.

[Matthias K. (kannichauch)]

Mike U. schrieb:
> Stimmt diese Anpassung für eine 433MHz dipol?
> Von der Lage, wie sollte ich den ausrichten?
> Waagerecht oder Senkrecht?

nein, diese Antenne ist Sch...
Der Dipol hat zwar 50 Ohm, ist aber im Gegensatz zum Kabel symmetrisch.
Es sind da weitere Massnahmen erforderlich.
Du kannst da besser einfach einen Draht an dem Koaxialkabel gerade nach 
oben herausschauen lassen, ich weiss jetzt aber nicht genau, wie lang.
Asymmetrisch ist und 50 Ohm hat eine Groundplane mit abgewinkelten 
Radialen. Strahler und Radiale sind dann Lamda/viertel.(173,2cm)
Eine flache Abstrahlung, also nicht in den Himmel, hat eine Lamda 
5/8(bitte googlen).
Antenne ausrichten: Am besten alle gleich, also horizontal polarisiert 
zueinander oder vertikal.

MfG

[Matthias K. (kannichauch)]

tschuldigung, nicht 173cm, sondern 17,3cm..

[Stefan M. (derwisch)]

Leider zeigst Du uns nicht, wie Du die Antenne an den Sender 
angeschlossen hast.
Da kann man auch viel Murks machen...

Ein Lambda/4 Stab, direkt am Sender ( evtl. mit noch einem Lambda/4 Stab 
an Masse = Dipol ) wird besser gehen, weil deine externe Antenne ein 
viel zu langes und zu schlechtes Kabel hat ( Dämpfungsverlust ).

Google mal nach "V-Dipol", und löte sowas direkt an das 
Senderplatinchen.
Und achte darauf, dass die Empfängerantennen die gleiche 
Polarisationsebene haben wie der Sender.

Wenn der V-Dipol aufrecht steht, dann hast du eine horizontale 
Polarisation, obwohl die Sache so eher nach vertikal aussieht (!).
Nicht täuschen lassen.

Die Antennen sollten also am Empfänger ebenso horizontal polarisiert 
sein.
Oder alle vertikal, das ist egal.

Jeder kennt sicher noch die senkrechten Radioantennen am Auto, vorn auf 
dem Kotflügel.
Zusammen mit der A-Säule der Frontscheibe bildet das Ganze auch einen 
V-Dipol, der dann so die horizontal polarisierten UKW Sender bestens 
empfängt.
Besser als eine Vertikalantenne auf dem Dach.
Die ist Mangels Säule nämlich tatsächlich vertikal polarisiert...

[Mike A. (Gast)]

Warum nicht eine kleine Sperrtopfantenne? Da sparst du dir Massefläche 
und extra Balun.

[Mike U. (civicoid)]

Die Antworten sind ja überwältigend!
Danke immer wieder für so einen mega
Support. Ich werde gleich mal ein Foto
meinem Aufbau schicken. ... fertig
An die SMA-Buchsen habe ich die erwähnten
Antennen angeschlossen. Aber die Überlegung
eventuell die "Sendeplatinen" auszulagern
und gleich daran einen Dipol wäre sicher
machbar.Muss die Groundplane dann waagerecht
oder senkrecht stehen?

Noch eine kurze Aufbaubeschreibung:
Links: RaspberryPi mit ausgelagerten System auf USB

Rechts:
 oben: RTC und GPIO-Anschluss vom RPi
 unten: Arduino + 433MHz Empfänger für Hardware-Decodierung
        433MHz - Sender
        5V - Spannungsaufbereitung
lg
Mike

[Helge A. (besupreme)]

Auf meiner Werkbank würde ich das mal so ausprobieren:

Oben 16,5cm Antennendraht, das Sendemodul, und unten dran noch mal etwa 
15cm (oder 45cm) abgeschirmte Zuleitung. Das Modul in Schrumpfschlauch 
oder hübsch in ein Minigehäuse rein.

Vermutlich ist es aber sinnvoller, die schlecht erreichbaren Empfänger 
zu optimieren.

[Winni (Gast)]

Hallo Mike,

ich gehe mal davon aus, dass Du keine Möglichkeit hast die Anpassung der 
Antenne mit einem SWR-Meter zu messen. ? Da bietet sich der Einsatz der 
Dipolantenne an, wie in Deinem Bild 'dipol.jpg' gezeigt! Die ist 
wirklich einfach aufzubauen und lässt sich problemlos mit dem 
„Seitenschneider abgleichen“. Richtwert für die beiden Elemente ist 173 
mm. Wenn sie wegen der fehlenden Symmetrierung etwas „schielt“ macht das 
überhaupt nichts. Du willst ja keine *Yagi* mit Reflektor und 
Direktoren bauen.  Dabei sollte man aber auch nicht übersehen, dass 
durch die Mehrfachreflexionen, innerhalb der Mauern, die Polarisation 
sich ändert! Wie aus Deinen Bildern hervorgeht, hast Du schon den 
Antennenanschluss auf eine Coax-Buchse gelegt. Von dort aus kannst Du 
über ein kurzes (!) Stück dünnes Coax-Kabel (z.B. RG-172 oder 
Teflonkabel) den Dipol einspeisen.

Viel Erfolg!

73 Winni

[Matthias K. (kannichauch)]

Hallo noch einmal.
Wenn Deine Antenne auf dem Foto nichts abstrahlt, passt sie nicht oder 
ist defekt.
Davon kann auch ein Sender beschaedigt werden.
Wenn Du eine Groundplane verwenden moechtest, ist das kein symmetrischer 
Dipol, und die Groundplane zeigt immer nach oben/senkrechte 
Polarisation.
Das einfachste ist ein Draht am Ausgang, das staerkste in der Reichweite 
eine Yagiantenne, die in etwa auf die Empfaenger strahlt.
Einen Dipol kannst Du auch nehmen, der strahlt jedoch nicht in Richtung 
Dipolenden/Spitzen. Den Dipol kann man leicht bemessen, man braucht eine 
Anpassung fuer das Koaxialkabel, im einfachste Fall ist das ein 
Ringkern, welcher Mantelwellen blockiert/das Koaxialkabel durchwickeln.
Google doch mal nach den ganzen Antennentypen.

[Stefan M. (derwisch)]

Bei derartig kleinen Sendeleistungen wird aber nichts kaputt gehen, 
selbst wenn keine Antenne angeschlossen ist, oder gar ein Kurzschluss am 
Antennenausgang ist.
Solche Probleme gibts erst bei "richtigen" Endstufen ( z.B. 
Mobilfunkgerät >>>5 Watt ).

[Mike A. (Gast)]

Matthias K. schrieb:
> Das einfachste ist ein Draht am Ausgang, das staerkste in der Reichweite
> eine Yagiantenne
Was hast du gegen Parabolspiegel oder Antennenarrays?
Schon ein 3m-Spiegel käme auf mehr als 20dBi.

[Matthias K. (kannichauch)]

Ok, aber so starke Richtwirkung ist doch eher nachteilig, wenn er im 
Haus verteilen möchte.

[Mike A. (Gast)]

Matthias K. schrieb:
> Ok, aber so starke Richtwirkung ist doch eher nachteilig, wenn er im
> Haus verteilen möchte.

Die Richtwirkung bei einem Spiegel ist aber nicht anders, als bei einer 
Yagi.

Eine kräftige Richtwirkung ist dann günstig, wenn ein Teil der 
Funkpartner nahe bei der Richtantenne sowieso erreicht werden und die 
anderen, weit entfernten als Cluster in einer bestimmten Richtung von 
der Richtantenne liegen.

Im Freifeld bietet sich für Rundumstrahlung eine vertikale Stockung von 
Antennen an. In Räumen wird es bei der langen Wellenlänge allerdings 
kaum möglich sein, vernünftige Richtantennen aufzubauen, weil das 
Antennendiagramm durch die Umgebung zu kräftig verbogen wird.

[W. S. (winni_funker)]

Hallo allerseits,

wie ich schon in meinem ersten Beitrag erwähnt habe, wird das 433 MHz 
Signal (70cm Band), innerhalb des Hauses mehrmals von den Wänden, 
Decken und anderen Hindernissen reflektiert! Du kannst davon ausgehen, 
dass an fast jedem Empfänger die Polarisation anders ist!
Montiere den Dipol des Senders (Dein Schaltkasten) an einer möglichst 
freien Stelle! Es ist Quatsch  für diese Anwendung eine Antenne mit 
hohem Gewinn einzusetzen. Deine Empfänger liegen ja mit Sicherheit nicht 
alle in der gleichen Richtung zum Steuersender. Nur eine Erhöhung der 
Sendeleistung würde was bringen. Optimiere den Dipol jedes Empfängers 
(=Steckdose) einzeln!

Wieviel Steckdosen willst Du denn fernsteuern? Sind die auf verschiedene 
Etagen verteilt?

Gruß Winni