Uitleg over Antennes

De antenne... Een terugkerend onderwerp waarover verschillende vragen worden gesteld als... welke is het beste, waar staat dBi voor, welke afstanden kan ik bereiken etc. Op deze pagina proberen we in diverse stappen wat uitleg te geven!

Wat is dBi?

dBi: Een maat voor de versterking van een antenne ten opzichte van een theoretische isotrope antenne die in alle richtingen even sterk straalt. Hoe hoger de dBi-waarde, hoe meer de antenne het signaal in één specifieke richting bundelt, dit resulteert in een groter bereik, maar een smallere dekkingshoek. Kortweg, hoe hoger de dBi hoe verder je kunt komen.

Een hoge dBi-antenne biedt specifieke voordelen en nadelen afhankelijk van de toepassing en de omgeving waarin deze wordt gebruikt. Hieronder vind je een uitgebreide uitleg over de voor- en nadelen van een hoge dBi-antenne:

Voordelen

• Groter bereik en sterkere signalen over lange afstanden.
• Verminderde interferentie in bepaalde toepassingen.
• Efficiënt voor vast opgestelde communicatie.
• Kostenbesparend in uitgestrekte gebieden.

Nadelen

• Smalle stralingshoek en beperkte dekking dichtbij.
• Gevoeligheid voor obstakels en verkeerd gerichte installaties.
• Minder geschikt voor dynamische omgevingen of verspreide apparaten.
• Risico op interferentie en overbelasting in bepaalde netwerken.

Een hoge dBi-antenne is zeer geschikt voor langeafstandscommunicatie in open, obstakelvrije omgevingen waar de richting van het doelapparaat bekend is. Voor korte afstand, dynamische toepassingen of omgevingen met obstakels is een antenne met een lagere dBi vaak een betere keuze.

Voor Meshtastic is een antenne met te hoge gain (dBi) onverstandig omdat je het signaal dus te veel bundelt in één specifieke richting iets waar het bij Meshtastic juist niet om draait!

Hebben obstakels invloed op het zenden en ontvangen?

Ja! Afhankelijk van het soort obstakel kan het zenden en ontvangen negatief worden beïnvloed. Een antenne wil je dus het liefst hoog en zo vrij mogelijk plaatsen zodat signalen zo min mogelijk negatief kunnen worden beïnvloed. De meest voorkomende materialen die signalen kunnen verstoren met daarachter het percentage dat het signaal verstoort zie je hieronder:

De getoonde demping is een schatting en wordt in percentages weergegeven.

Wat is verticale polarisatie?

Bij verticale polarisatie is het elektrische veld van de radiogolf verticaal georiënteerd ten opzichte van het aardoppervlak. Dit betekent dat de antenne die de golf uitzendt en ontvangt, ook verticaal georiënteerd moet zijn voor optimale signaaloverdracht. Meshtastic is een draadloos mesh-netwerkprotocol dat gebruikmaakt van LoRa-radio's (LOng-RAnge), bij Meshtastic wordt gebruik gemaakt van 868-869MHz, het merendeel van de nodes maakt hierbij gebruik van verticale-polarisatie.

Heeft de lengte van een antennekabel invloed op signalen?

Jazeker! De lengte van een antennekabel heeft een grote invloed op het signaal dat uiteindelijk uit de antenne komt. Dit komt door signaalverlies in de kabel.

• Hoe langer de kabel, hoe meer verlies: Iedere meter kabel zorgt ervoor dat een deel van het vermogen verloren gaat als warmte. Dit komt door de demping van de kabel, die sterker is bij hogere frequenties zoals 869,525 MHz.
• Het type kabel is belangrijk: Er zijn dikke en dunne kabels. Dikkere kabels hebben meestal minder verlies. Een goedkope, dunne kabel kan veel vermogen verliezen, terwijl een hoogwaardige kabel dit minimaliseert.

Een mooi voorbeeld, Stel je hebt een RG58-kabel - dit is een veelgebruikte coaxkabel omdat het zeer goedkoop is - met een demping van ongeveer 0,6 dB per meter op 869 MHz. Als je een kabel van 10 meter gebruikt, verlies je 6 dB. Dit betekent dat je meer dan driekwart van je 500 mW verliest! Wat overblijft is nog maar ongeveer 125 mW bij de antenne.

Het is dus verstandig om de kabel zo kort mogelijk te houden of voor een degelijke kabel te zorgen! Gebruik geen goedkope RG58 of AliExpress kabel, vaak zijn deze kwalitatief van mindere mate.

Heeft een antenneversterker (booster) zin?

Nee! Een booster zorgt ervoor dat je met meer zendvermogen uitzend, hiermee ben je voor anderen dan misschien hoorbaar maar jij zult anderen er niet beter door ontvangen. Met een versterker kan je het signaal van anderen versterken alleen versterk je hiermee ook de ruis. Een combinatie van beide? Natuurlijk kan het, maar het mooiste is het om grotere afstanden en een betrouwbare verbinding op legale wijze tot stand te brengen.

Antennes... waar moet je op letten?

Geregeld lees ik berichten waarbij mensen een willekeurige antenne willen gebruiken in plaats van de vaak standaard - bij de node - geleverde antenne. De meest voorkomende fout is het gebruik van een antenne horende bij een Wi-Fi Dongle, router, modem of accesspoint. Tip? doe dit niet!!!. De antenne die voor Wi-Fi apparaten zijn gemaakt, zijn geschikt alleen geschikt voor frequenties die hoger liggen d.w.z. vanaf 2,4GHz maar zijn niet gemaakt voor 868/869MHz, het verschil is zodanig groot dat het ervoor kan zorgen dat het zenderdeel van de Meshtastic node defect raakt.

Stel je voor dat je een Wi-Fi-router hebt met een standaard 2,4 GHz antenne (zo’n dunne staafantenne) en je besluit die te gebruiken voor een LoRa-apparaat dat werkt op 869 MHz. Het LoRa-apparaat stuurt een signaal naar de antenne, maar omdat de antenne niet is afgestemd op 869 MHz, komt maar een heel klein deel van dat signaal echt de lucht in. Het grootste deel gaat verloren als warmte of kaatst terug naar het apparaat, wat het apparaat (de node) kan beschadigen. Resultaat?

• Je hebt nauwelijks bereik.
• De prestaties zijn slecht en je verliest een hoop energie.
• In het ergste geval beschadig je je zendapparatuur omdat de antenne niet goed afgestemd is.

Alvorens je tot de aanschaf van een antenne overgaat is het dus goed om eerst na te denken hoe en wat je precies wilt bereiken. Over het algemeen wil je een omni-directionele antenne met niet teveel dBi (gain) aan versterking zodat je ook lokale verbindingen kunt voeren met niet al teveel verlies. Wil je een antenne op een hoog gelegen plaats, is het ook goed om na te denken hoe je de lengte van de kabel zo kort mogelijk kunt houden. En natuurlijk niet te vergeten; rekening houden met de juiste frequentie waar de antenne voor gemaakt is in combinatie met de node die je wilt gebruiken. Al met al... stof tot nadenken!

Voor meer informatie kan je natuurlijk altijd terecht bij de Meshtastic Nederland Community op Telegram.