Indoor Yagi-Uda-Antenne für 2,4-Ghz-WLAN

Sie geistert durch’s Netz als ‚0-Euro-Antenne‘ und Antenne im Eigenbau: Eine Antenne zum Aufstecken auf herkömmliche, mitgelieferte Omniantennen von Routern, die aus Styropor und Draht gebaut wird. Ich habe die Yagi-Uda-Antenne mit einem Stück Schaumstoff zur Isolierung von Heizungsrohren und abisolierten Elektrokabel aus Kupfer nachgebaut. Hier einige Hinweise zum Bau und ein Vergleich der Leistung mit der Omni-Antenne zwischen zwei Freifunk-Routern.

Yagi-Uda-Antenne bzw. Yagi-Uda-Antenne für WLAN
Yagi-Uda-Antenne auf Schaumstoffröhre, Metallpfeile
Die Zutaten sind einfach zusammengesammelt. Im Baumarkt dürfte ein halber Meter bis ganzer Meter Kabel für 1-2 € zu haben sein, ebenso ein Meterstück von diesen Schaumstoffrohren. Die gängigste Beschreibung verwendet ein Stück Milimeterpapier, das auf ein Stück Styropor (Polystyrol) geklebt wird. Damit lassen sich die Abstände einfach ermitteln und die Antenne wird gerne als ‚Antenne aus Müll‘ bezeichnet. Ich habe die Abstände einfach mit einem Kugelschreiber entlang der Naht des Schaumstoffrohrs aufgetragen. Vorgebohrt wurden die Löcher mangel Dorn mit einem sehr kleinen Torx-Schraubendreher. Mit der runden Röhre war es etwas mühselig, die Drahtstücke später genau senkrecht zu stecken. Der 122 mm entfernte Draht mit 60 mm Länge ist auch minimal schräg zur Achse der übrigen Drähte geraten. Funktioniert hat’s trotzdem.

Diagramm mit Längen und Abständen der Reflektoren und Direktoren einr 2,4 Ghz-Antenne (Yagi-Uda)
Yagi-Uda-Antenne: Länge der Stifte und Abstände für 2,4 Ghz-WLAN
Die Drähte habe ich aus einem Elektrokabel genommen. Isolierung wurde entfernt und Stücke zurecht geschnitten, die mindestens 2 mm länger waren. Ich habe dafür einen Seitenschneider genutzt, so dass die Enden an beiden Seiten nicht plan waren. Daher war Feilen an beiden unbedingt erforderlich. Meine Draht hatte 1,4 mm Durchmesser, so dass ich die Masse der Anleitung von Heise wie angegeben gekürzt habe. Ich empfehle diesen Artikel vom 26. September 2008 von Johannes Endres für den Bau. Der Artikel „Die 0-Euro-Antenne — WLAN-Antenne aus Abfällen selbst bauen“ ist für Internetzeiträume sehr alt (heute > 7 Jahre), aber immer noch gut. Hier gibt es in einem Blog eine weitere, sich darauf beziehen Anleitung.

Wo die Kupferstifte auf den Schaumstoff treffen habe ich zur Fixierung je einen Tropfen Alleskleber aufgetragen. Nach dem Trocknen hielt das gut. Bei Abstand 0 mm habe ich mit meinem Schraubendreher ein Loch durch den Schaumstoff gedrückt. Dann wurde die Antenne dadurch gedrückt. Da die Spitze dünner ist, ging das sehr gut. Doch wie ist die Leistung dieser Yagi-Uda-Antenne Marke Eigenbau?

Wie hoch muss die Yagi-Uda-Antenne auf der TP-Link Omniantenne stecken?

Entmantelte Omni-Antenne eines TP-Link WR841ND v10
Entmantelte Omni-Antenne eines TP-Link WR841ND v10
Eine der mitgelieferten Antennen habe ich auseinander montiert. Einfach an der Hülse drehen und ziehen, dann lässt sich die Antenne samt Draht herausziehen.

Zu meiner Überraschung fand sich dort eine Spirale. Das schwarze Stück Schaumstoff, das darüber aufgesteckt ist, verhindert ein Wackeln und Klappern des Antennendrahts in der Plastikhülse. Test mit der Antenne zeigten mir, dass sie am besten funktioniert, wenn die Spirale bei ‚Abstand 0‘ sitzt. Darüber und darunter sieht die Leistung schlechter aus. Nach Johannes Endres Bauanleitung hatte ich die beste Wirkung am Austrittspunkt des Antennendrahts erwartet. Aber er schrieb auch richtig, dass es auf das Ausprobieren an kommt.
Da die Bauart dieser Antenne stets gleich sein dürfte, muss die Antenne so auf der Plastikhülse stecken, die die Verbreiterung komplett durchgesteckt ist (siehe Bild oben). Versuch macht klug.

Leistungstest der Yagi-Uda-Antenne Marke Eigenbau

Der Testaufbau war die eigene Wohnung. Messpunkt: Sofa. Der eine Freifunk Router (CPE 210) findet sich durch eine Massivbauwand getrennt auf dem Balkon in ca. 5 m Entfernung, der andere durch eine Leichtbauwand getrennt in ca. 10 m Entfernung.

Richtwirkung der Yagi-Uda-Antenne geprüft
Richtwirkung der Yagi-Uda-Antenne zwischen zwei Freifunk-Routern: Die Antenne wurde gedreht
Die Antenne wurde auf Router 1 ausgerichtet und dann auf Router 2 gedreht. Das nebenstehende Diagramm zeigt, dass eine Richtwirkung vorhanden ist. Der Router, auf den ausgerichtet wird, liefert das stärkere Signal. Die Schlussfolgerung, dass eine Richtwirkung vorliegt erfolgt aus dem stärker und schwächer werden beim Drehen, nicht aus der Relation der beiden Sender. Auch muss das Signal beim Drehen beobachtet werden, da die Yagi-Uda-Antenne auch ‚von hinten‘ Signale besser empfängt als von der Seit.

Soweit funktioniert die Yagi-Uda-Antenne im Eigenbau. Aber ist sie wirklich besser als eine Omni-Antenne?

Welchen Antennengewinn liefert die Yagi-Uda-Antenne?


Diagramm mit Signalstärken der Antennen
Messvergleich Omniantenne vs. Omniantenne mit Yagi-Aufbau
Ohne aufgeschraubt Antennen gibt es auch ein Signal und eine Verbindung (vgl. 1). Die Distanzen und Dämpfung durch die Wände sind nicht so stark, als das nichts mehr ankäme. Und so verbindet sich ein WR841ND auch mit beiden Freifunkroutern mit der mitgelieferten Omniantenne, einem Rundstrahler. Steht diese aufrecht (vgl. 2), gibt es das beste Signal. Wird die Yagi-Uda-Antenne montiert und ausgerichtet, dann gibt es ein besseres Signale (vgl. 5).

Die weiteren Messreihen zeigen eine Drehung der Yagi-Antenne um jeweils 90 Grad im Uhrzeigersinn. Die schlechtesten Messwerte gab es zwischen 180° und 270°, so ca. bei 230°. Das erklärt ich mir dadurch, dass die Yagi-Uda-Antenne den Boom nach Vorne hat, aber auch eine Keule das Signal ‚von hinten‘ einfängt. Also lässt sich die Antenne auch gut zwischen zwei Router in einer Linien aufstellen. Die Linien war hier nicht genau gegeben, aber so, dass sich vordere und hintere Keule des besten Empfangs- und Sendebreichs jeweils einen Router schnappen konnten, was bei 230° nicht ging.

Fazit: Die Yagi-Uda-Antenne Marke Eigenbau funktioniert

Die Antenne funktioniert für 2,4 Ghz-WLAN. Ein erkennbarer Antennengewinn ist bei korrekter Ausrichtung vorhanden. Ob das ausreicht, muss in jedem Einzelfall geprüft werden, auch ob die Leistung gegenüber einer stärkeren Omniantenne besser ist.

Allerdings kann bei falscher Ausrichtung der Yagi-Uda-Antenne auch die Leistung verschlechtert werden. Durch die Schaumstoffröhre saß der Yagi-Aufbau so fest, dass eine Verrutschen nur bei kräftigen Anstoßen erfolgte. Eine weitere Fixierung des Yagi-Aufbaus mit Klebstoff ist angeraten. Dann könnte dieses Modell mit Schaumstoff auch für den Außenbereich (outdoor) geeignet sein.

Ich bin verleitet, mal mehrere Antennen mit unterschiedlichen Trägern und Drahtstärken zu bauen. Auch fertige Drahtstifte, die „gerader“ sind, als ich sie biegen konnte, könnten einen Unterschied machen. Die Signalverstärkt von hier 5 db (Welche Hilfseinheit? dbm? dbi? dbd?) wird vermutlich durch baubedingte Zufälle bestimmt. Ich besitze eine große Yagi-Uda-Antenne, die maschinell aus einem Stücke Metall gefräst wurde. das hat jeder Stab die korrekte Länge, Breite und Position. An diese Exaktheit wird die Marke Eigenbau nicht heranreichen. Aber vielleicht geht ja noch mehr.

Wenn ich den Yagi-Aufbau auf die Omniantenne eines der beiden Router im Test setze, dann verbessert sich deren gestörte Verbindung quer durch’s Haus von 71-73 dbm auf 64-67 dbm. Insbesondere ‚flackert‘ die Verbindung nicht mehr und liefert eine Qualität von 96 %. Damit kann dann gearbeitet werden, was vorher Probleme machte. Die Verbesserung durch die Yagi-Antenne ist hier das entscheidende Elemente. Ich habe aber einen Netzwerkanschluss auf den Balkon gelegt, so dass die Router per WAN meshen.

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