3D Corner Reflector – Neue WLAN Antenne im Praxistest

In zwei Antennen-Seminaren hatten wir viele WLAN Richtantennen vom Typ „biQuad“ gebastelt. Sie waren recht einfach zu löten und das Ergebnis war für kleinere Strecken bis 1 km ausreichend. Um richtig weite Strecken zu überbrücken ab 1 km und mehr, muss aber etwas anderes her. Nach eingehendem Studium hat sich der Autor für eine Shortened 3D Corner Reflector Antenna entschieden. Sie sieht einfach aus und soll einen beachtlichen Gewinn von 18 db haben.

3DCornerReflector_6_3D

Auf der Werkbank

Die Elemente: Strahler hinten und passives Element vorne

Die Elemente: Strahler hinten und passives Element vorne

Bei diesem Modell handelt es sich eigentlich um 3 Ecken eines Quadrates. Diese werden auf der Grundfläche mit einem Strahler und einem passiven Element versehen. Was die Größe angeht so leiten sich alle Daten über die 3 fache Wellenlänge bei 2,4 GHz ab. Damit haben die Quadrate der Seitenelemente eine Kantenlänge von 37 cm. Das ist schon recht groß im Vergleich zu einer „biQuad“ mit einer Kantenlänge von ca 15 cm.

Über die Herstellung des Musters und welche Probleme dabei entstehen können, gibt es weiter unten noch Infos. Doch zuerst einmal etwas über den praktischen Einsatz der am 24.08.2013 bei gutem Wetter durchgeführt wurde.

3D-CRA am Mast

Mastmontage

Strahlungskeule

Strahlungskeule

Die fertige Antenne wird mit einer Halterung versehen. Die Montage ist ungewöhnlich, da der ganze Teil um 45 Grad nach vorne abgekippt werden muss. Die Strahlung kommt nämlich aus der Ecke heraus in diagonaler Richtung. Sie wurde probeweise in Partenheim, am vorhandenen Sendemast für Amateurfunkzwecke des Autors dicht über dem Dachfirst angebracht und auf einen Bereich am Horizont in Richtung Wörrstadt ausgerichtet (kleines Wäldchen auf der Gemarkungsgrenze). Dies befindet sich in ca. 2,5 km Entfernung. Die

Messpunkte

Messpunkte

Antenne wurde über 5 Meter Koaxkabel an einen TP-Link 1043 angeschlossen (23 dbi).

Es wurden mehrere Punkte im Zielgebiet angefahren. Als Gegenstation diente ein einfaches Galaxy-S2 mit dem Programm: Wifi-Analyser ausgestattet. Am Punkt (1) – ganz rechts im Bild ist man ca. 15 Grad aus der Hauptrichtung raus. Hier wurden noch 15 db empfangen. Das Einloggen war mit dem S2 nicht möglich. Am Punkt (2) jedoch loggte sich das Telefon sofort ein und mit der APP „Speed Test“ konnten bis zu 3 Mbit im Durchschnitt gemessen werden. Das Signal schwankte zwar, lag aber im Mittel bei einem Nutzsignal von 20 db. Der Messpunkt (3) jedoch brachte ein noch besseres Ergebnis:  bei 25 db Empfangspegel und einem Durchsatz von 3-5 Mbit kann man wirklich zufrieden sein. Dieser Standort muss in etwa im Maximum der Ausrichtung gelegen haben.

Fazit:
Die Antenne hält was die Anleitung verspricht. Der Gewinn wird mit (echten) 18 db angegeben. Sie ist bedingt durch die Wahl des Materials recht unhandlich und wiegt ca. 2,5 kg. Sie ist durch ihre Fläche vermutlich nicht Sturm geeignet und kann nur an geschützten Stellen montiert werden. Die Messergebnisse zeigen jedoch, dass sie ein gewisses Potential haben. Es wurde hier nur ein S2-Handy als Messgerät benutzt – nimmt man eine zweite Richtantenne stattdessen, so wird sich die Entfernung sicher auf mindestens weitere 2 km verbessern lassen – wenn nicht noch mehr. Die Materialbeschaffung und die Hindernisse beim Zusammenbasteln sowie die Handhabung lassen darüber nachdenken, ob man sich das noch einmal antut. Für den Aufwand und die investierte Zeit kann man sich für 80 Euro auch eine Ubiquiti-Station holen. Wer aber so wie ich gerne mal lötet, war es eine weitere Erfahrung mit Erfolgserlebnis.

Materialbeschaffung und Entstehung des Musters
Die Anleitung spricht über die Verwendung von Aluminium-Blech. Sie sollten aus einem Stück geschnitten werden und auf einer Kante genietet. Durch den zufälligen Kontakt zu einem Funk-Kollegen der sich beruflich mit dem Thema beschäftigt, wurde von Alu abgeraten, weil man die Seitenflächen nicht richtig verbunden bekommt. Zum Einsatz kam jetzt Kupferblech mit 1,5 mm Dicke. Die Platten kamen fertig zugeschnitten an (Danke Jürgen) und mussten „nur“ zusammen gelötet werden.

Ja, das war ein Problem wegen dem der Vorgang auch einige Wochen ins Stocken kam. Die Bleche mussten nämlich sehr heiß gemacht werden, damit das Lötzinn sich auch in den Ritzen verflüssigen konnte. Mit einem 60 oder 100 Watt Lötkolben kommt man hier nicht weiter.

Dank einer weiteren Fügung hat sich ein weiterer Funkamateur in meiner Nachbarschaft angeboten mir zu helfen (Danke Peter). In seiner Werkstatt wurden die Platten auf Asbestunterlagen gebettet und der Gasbrenner ausgepackt. Mit entsprechender Schutzkleidung und einer Aufwärmphase der Bleche ließ sich das Lötzinn nun verflüssigen und alle Seiten zusammen setzen. Was ein Akt. Das Ganze dauerte 1 1/2 Stunden und kostete eine Gas-Kartusche und einiges an Lötzinn.

Für die Halterung wurden zwei Flacheisen im Baumarkt besorgt und mit Schrauben zu einem langen Stück zusammen gesetzt. Auf dem Ambos wurden sie in Form gebracht und konnten dann auf der Unterseite (halbes Dreieck) angeschraubt werden.

ToDo:
Die Antenne funktioniert und hat auch schon den ersten Regen gesehen. Fertig ist sie aber noch lange nicht. Sie muss als nächstes noch einmal nachpoliert werden um dann mit einer kräftigen Ladung Klarlack beschichtet zu werden. Die Schrauben werden noch extra geschützt. Weiterhin müssen die beiden offenen Seitenflächen der Antenne miteinander noch fixiert werden. Davon sprach der Erfinder nicht, aber wenn man das Ding in der Hand hält schwabbelt es schon recht gut. Käme starker Wind hinzu machen die Bleche auch „Musik“. Zwei Masthalterungen müssen noch angeschraubt werden, damit sich die Antenne auch an normalen „SAT-Masten“ festschrauben lässt. Aber dann wartet sie auf ihren echten Einsatz, wo auch immer der sein wird…

 

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Wolfgang

Über Wolfgang

Setzt sich seit 2013 für Freifunk ein. Neben den anderen Vorteilen eines freien Netzes, sieht er gerade im unterversorgten ländlichen Bereich die Chance, das Leute ihren Anschluss ungefährdet mit anderen teilen können. Er unterstützt hier besonders die Aktivitäten in Partenheim

6 Gedanken zu „3D Corner Reflector – Neue WLAN Antenne im Praxistest

  1. Peter Hennemann

    Hallo, das ist ja wirklich interessant. Freue mich schon auf die nächsten Kupferbleche zum löten.
    Weiterhin viel Spaß beim testen, ich müsste mich auch mal dafür mehr interessieren.
    dk8px, Peter

    Antworten
  2. WolfgangWolfgang Beitragsautor

    Neue Reichweitenversuche am Wochenende getätigt – 10 km Marke erreicht.
    Die 3D CR-Antenne wurde von Partenheim aus in Richtung Nieder-Olm montiert. Eine Messung oberhalb in Nieder-Olm – Richtung Zornheim brachte mit einer Patchantenne (Gewinn ca. 6 db) noch einen Empfangs-Pegel von 8 db. Leider lässt sich damit keine stabile Verbindung einrichten. Versuche mit einer Freifunk-Stelle in Nieder-Olm stehen aber trotzdem noch aus.

    Antworten
  3. Thomas Gottfried

    Hallo allerseits.
    Habe mit Interesse den Artikel zu der „3D Corner-Reflektor Antenne“ gelesen.
    Warum habt ihr kein Alu-Lochblech genommen, an den zu verbindenden Seiten um 45Grad abgekantet und die Antenne an den ‚Flügelchen‘ vernietet/geschraubt? Das ist eine einfach Möglichkeit Alu-Blech zu verbinden. Wichtig ist ja nur, dass innen keine Störungen des Feldes vorhanden sind; außen ist’s egal. Die Löcher vom Lochblech sollten 2,8GHz eigentlich nicht durchlassen (10 cm Wellenlänge gegenüber 5 mm Löcher) und das Windlastproblem ist dann auch weg. Oder ist der Verlust eines Lochblechs doch zu groß?

    Antworten
    1. WolfgangWolfgang Beitragsautor

      Hallo Thomas,
      ich hatte mit einem Dipl.Phys aus dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung über das Thema gesprochen. Die sind da echte Koryphäen auf dem Gebiet. Die haben auch Materialuntersuchungen gemacht und mussten feststellen, dass genietetes Alu an den Kontaktstellen sehr schnell Probleme bereitet. Das tritt bei denen recht schnell auf, da die mehr Leistung über ihre Sonden fahren. Man ist dann nach den Auswertungen dazu übergegangen ihre Sachen in Kupferblech (1,5 mm Dicke) zu fertigen und das möglichst aus einem Stück – sonst aber dann verlötet wo es sein muss. Daraufhin bekam ich Musterteile aus Resten gestanzt und habe diese statt Alu verarbeitet. Das Löten war nur mit Brenner-Vorheizung möglich, da die Fläche hier enorm Wärme ableitet. Für uns Funkamateure aber mit dem richten Werkzeug kein Problem ;-)
      Lochbleche war nur kurz ein Thema. Nachdem ich dann nur entsetzte Gesichter geerntet und mir einen Schwall von „nicht gut“ Gründen angehört habe, wurde das schnell wieder gestrichen. So sind sie halt die Physiker :-)
      Das Ding wiegt an die 3 Kg und in der Tat ist die Windlast ein Problem wenn dieser bei einer 45 Grad Montage genau von vorne kommt. Ich konnte das nach einer mehrwöchigen Testphase auf meinem exponiertem Dach schon bewundern. Ich habe aber noch ein paar Ideen die ich mal testen will, wie ich das noch vermindere ohne die Strahlungskeule zu verbiegen.
      Soweit zum Thema…. Nett das du dich damit beschäftigt hast..

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  4. Thomas Gottfried

    Hallo Wolfgang,
    genau wegen des Windlastproblems bin ich auf die Idee verfallen, dass auch Lochbleche reichen würden.
    Dass eine Corner Reflektor Antenne auch mit Lochblech funktionieren habe einige US-UHF-Funker schon gezeigt: http://www.northcountryradio.com/Articles/crfigs2.htm. Also sollte es mit 2,8GHz auch funktionieren.
    Aber ich will mich nicht mit einem Dipl-Phys. von der GSI anlegen; Mein Nachrichtentechnikstudium ist einfach zu lange her um noch in den Details drin zu sein.
    Das Problem mit der Korrosion kann ich mir eigentlich nur vorstellen, wenn unterschiedliche Materialien verwendet werden (z.B. Alublech und Stahlnieten). Bei Verwendung des gleichen Material sollte eigentlich nichts passieren. Und mit der Leistung dürfte die Korrosion auch nur was zu tun haben, wenn die Nieten im Stahlengang wären.
    Anyways, ich wollte meine Frage einfach nur mal stellen.
    Aber eine Idee zur Gewichtsreduktion hab ich doch noch: kupferkaschierte Pertinaxplatten sind erheblich leichter als Vollmaterial und sind gut zu verarbeiten; leicht zu sägen und einfach zu löten aber in sich stabil. Und die Funkwellen interessiert nicht, was unterhalb der Kaschierungsschicht ist.
    Viel Erfolg beim Experimentieren

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