Sektorantenne für Gateways

Beim Mobilfunk sind Sektorantennen ja aus gutem Grund überall gang und gäbe, bei LoRa Gateways sieht man sie noch zu selten.

Doch sie haben mehrere Vorteile:

  1. Sie haben vertikal nur einen Abstrahlwinkel von etwa 15 Grad. Das heißt dass sie verlieren keine Energie unnötig um auf den Boden oder in den Himmel zu strahlen.

  2. Und horizontal haben Sie nur einen Öffnungswinkel von 90-180 Grad. Das heißt wenn man ein gutes Gateway hat, wo im Hintergrund ein Berg ist, kann man die Antenne so ausrichten, dass sie die ganze Energie nur in der Richtung vom Berg weg abstrahlt.

  3. Auf einem guten Standort kann man auch z.B. zwei Sektor-Antennen aufstellen. Z.B. eine nach Nord-Osten und eine nach Nord-Westen. Das tolle dabei ist dass dann auch hauptsächlich Geräte aus dieser Richtung empfangen werden, und andere Störquellen aus anderen Richtungen werden ausgeblendet. Viele Gateway Concentrators können zwar bis -140db [4] Signale empfangen können. Weil aber der maximale Signal-Rausch-Abstand etwa 20dB beträgt bei SF12 [9], bringt das gar nichts, wenn das Hintergrundrauschen wenn man aus allen Himmelsrichtungen empfängt schon -100dB ist. Man wird trotzdem nur bis -120dB empfangen können. Deswegen ist ein niedriger Rauschpegel durch Richtwirkung vorteilhaft.

  4. Und nicht zuletzt und aufgrund der vorherigen Punkte haben Sektorantennen auch einen extrem hohen Antennen-Gewinn.
    Während viele hochwertige Rundstrahlantennen nur einen Gewinn von zirka 5dbi haben [1] [2] und sogar die besten 1m langen [3] nur einen Gewinn von 8dbi, erzielen Richtfunkantennen üblicherweise einen Gewinn von etwa 12dBi. 6dB mehr entsprechen einer Verdoppelung der Reichweite. [8]

Soweit so gut, aber wo finde ich Sektor-Antennen für mein LoRa Gateway:

Die polnische Firma INTERLINE Piotr Kroplewski hat mir schon 2019 Sector Antennen SECTOR V120 14dBi/120° / 868 MHz zum unglaublich günstigen Preis von 60 Euro pro Stück + Ust. verkauft.
Hier ist das Datenblatt: [5].
Sie stellen diese nicht standardmäßig her und man sieht sie nicht auf der HP verlinkt aber wenn man nachfragt bekommt man wahrscheinlich immer noch welche.
Das SWR bei den Antennen habe ich gemessen bisschen schlechter als beworben mit 2.8:1 statt 2:1. Wenn mich meine Physikkentnisse nicht verlassen heißt SWR 2.8:1 dass etwa -2dB der Sendeenergie reflektiert verloren geht, aber für den Preis ist das noch voll ok.

Ich hatte sie auch mal welche vor einem Jahr auf einem Community Meeting dabei, aber mittlerer-weile sind sie beim Kaiserkogel Gateway verbaut. Und sie funktionieren dort bis jetzt top.

Alternativ gibt es auch LoRa Sektor-Antennen von Laird. Datenblatt hier [7]. Die Kosten betragen dort aber zirka 300 USD pro Antenne.

Hoffe das war hilfreich und mehr Leute schätzen in Zukunft Sektorantennen für gute Gateway Standorte.

[1] 868 MHz Rundstrahler für RFID, Lora, LoraWan, IOT | WiMo
[2] Low-cost IoT LoRa / LoRaWAN gateway, easy to use | LORIX One
[3] High-performance LoRa® antenna made for RAK Hotspot Miner and RAK2287 – RAKwireless Store
[4] Quickly Build Your Gateway's Capability with RAK2247 from RAKwireless - RAKwireless - IoT Made Easy
[5] Dropbox - scan_interline_sector-F8688-A120.pdf - Simplify your life
[6] Browse all | antennas and accessories
[7] http://assets.lairdtech.com/home/brandworld/files/ANT-DS-SA9-120-13_0611.pdf
[8] RF Calculators – ImmersionRC Limited
[9] All About LoRa and LoRaWAN: How does LoRaWAN Adaptive Data Rate work?




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Als Funkamateur ist es dir natürlich klar, doch so an die Allgemeinheit gerichtet, ist ein Hinweis
sinnvoll:

Beim Betrieb mit Antennen wie oben beschrieben, zB mit einem Gewinn von 12dBi, darf die nach harmonisierter Norm für Funkanlagen geringer Reichweite (SRD) bei 868MHz geltende maximale Sendeleistung nicht überschritten werden. Das bedeutet, es ist die Sendeleistung so herabzusetzen, dass nach Berücksichtigung von etwas Kabeldämpfung nicht mehr als 25mW (ERP) abgestrahlt wird.

25mW ≈ 14dBm. – Der Gewinn wird mit der Richtwirkung erkauft. Als Vorteil beim Empfang ist der vermutlich tiefere noisefloor zu sehen, durch den weitgehend ausgeklammerten Mist aus den restlichen Richtungen.

Weiters gilt es den max. Arbeitszyklus von 1% zu beachten, aber der hat nichts mit der Antenne zu tun.

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Hallo,
Super Beitrag.
Das wäre genau die Antenne die wir aktuell brauchen würden.
Leider hab ich sie nirgends zum erwerben gefunden.

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