Eigenbau 2.4 GHz Doppelquad
für WaveLan etc.

© 02/2001 by: Kai, DG5YGI
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  • Ziel
  • Das LAN-Modem
  • Die Dimensionierung der Doppelquad
  • Stückliste für eine Doppelquad
  • Technische Zeichnung
  • Bauanleitung
  • Befestigung
  • Wetterfestigkeit
  • Anschluß der Antenne
  • Kommentare, Bezugsquelle fertige Antenne
  • Links und Buchverweise
  • Ziel

    Ziel dieses Eigenbau-Projekts war es, mit einfachen Mitteln eine Richtantenne zu bauen,
    um die Reichweite verfügbarer 2,4GHz Wireless-Lan Modems zu vergrössern.

    Nach einiger Recherche im Web habe ich einige brauchbare Bauanleitungen zu Richtantennen
    für das 13cm Band gefunden, jedoch war die jeweilige Technologie, die Ausführung, oder die
    Anleitung selbst meiner Meinung nach unzureichend, zu aufwendig oder zu kompliziert für den
    Heimwerker. Diese Antenne sollte von jedem, der ein Mindestmass an vernünftigem Werkzeug
    besitzt, nachzubauen sein.

    Links zu einigen der gefundenen Seiten sind am Ende dieser Seite im Anhang angegeben.

    Die Wahl fiel auf die Doppelquad, welche sich durch ihre Einfachheit und durch ihre kleine
    Baugrösse auszeichnet.


    Das LAN-Modem

    Vorhanden waren in diesem Fall 2 Stck. WaveCell Modems, Typ WCL3670 der Firma AAEON.
    Sie bieten eine max. Übertragungsrate von 2 MBit, werden mit 5V DC Versorgungsspannung
    betrieben und besitzen direkt einen RJ45 Ethernetanschluss. Mit der serienmässigen Gummi-
    antenne sind laut Hersteller 100-160m zu überbrücken. Der verwendete Frequenzbereich dieser
    Modems liegt zwischen 2400 und 2483 MHz mit 100mW Ausgangsleistung.

    Die Dimensionierung der Doppelquad

    Um den meisten Nachbauern gerecht zu werden, beschränke ich mich in dieser Bauanleitung
    möglichst auf die nötigsten Faustformeln und wenig HF-technische Fachbegriffe.
    Für Interessierte sind im Anhang weitere Verweise angegeben.

    Frequenzbereich: 2,4-2,483 GHz
    Mittenfrequenz: 2,442 GHz
    Lambda: 12,3cm
    Kantenlänge des Strahlers: L = 74/2,442 = 30,30mm
    Abstand Strahler/Reflektor: H = 40/2,442 = 16,38mm
    (L und H beziehen sich auf die Drahtmitte)

    Wird die Antenne waagerecht, wie im Bild zu erkennen ist befestigt, so ist die abstrahl-
    Polarisation vertikal, d.h. es kann sich auch eine senkrecht stehende Gummiantenne oder eine
    ebenso angeordnete Doppelquad an der Gegenstation befinden. Letzteres erhöht die
    Reichweite. In diesem Zusammen hang bitte ich um Erfahrungs- und Reichweitenberichte.
    Siehe Kommentare weiter unten.


    Stückliste für eine Doppelquad

    - 1 Doppelseitig Cu-kaschierte Epoxydplatte 183x88mm
         Reste der Epoxydplatte zur Befestigung der Antenne
    - BNC-Einbaubuchse mit langem Gewinde (Siehe Bild)
    - Chinch-Stecker mit Metallgehäuse oder vergleichbares
    - 250mm Ø1,5mm Kupferdraht, möglichst versilbert
    - 1 Becher "Sanella"-Margarine ;-)

    Technische Zeichnung

    Vorderansicht Draufsicht

    Draufsicht

    Detailansicht

    Bauanleitung

    Der Reflektor der Antenne besteht aus einer doppelseitig Kupferkaschierten Epoxydharzplatte.
    Diese kann man recht günstig im Europakartenformat (160x100mm) kaufen. Der Elektronik-
    laden hier um die Ecke schneidet einem sogar die Platte auf das gewünschte Mass von 133x
    83mm. Die Reste der Epoxydplatte werden noch gebraucht ! Siehe Befestigung.
    Warum der Reflektor dieses "krumme" Mass und die abgerundeten Ecken hat, ist im Abschnitt
    "Wetterfestigkeit" nachzulesen.

    Wenn man die Platte hat, mit einem Lineal und Bleistift die Diagonalen in der Mitte markieren
    und in deren Schnittpunkt ein 10mm Loch bohren und entgraten. Nachdem man die Ecken
    abgerundet (Radius 18mm, siehe Abschnitt Wetterfestigkeit) hat, die Platte beidseitig mit feinem
    Schleifpapier anschleifen. Das sieht dann etwas schöner aus.

    Ebenso die BNC-Buchse am Gewindeende und am Kragen etwas anschleifen, damit dort Lötzinn
    hält. Nun kann die BNC-Buchse eingebaut und die Mutter handfest angezogen werden.

    Nun kommt ein kleiner Trick für Bastelfreunde:
    Von dem Chinch-Stecker aus Metall brauchen wir nur die abschraubbare Steckerhülse.
    Diese passt vom Gewinde her auf das Gewinde von der BNC-Buchse. Meistens sind diese
    Stecker verchromt oder vernickelt, also müssen wir die Beschichtung entfernen. (Chrom und
    Nickel sind nicht lötbar !)
    Dazu eine M4 Schraube hindurchstecken und mit Scheibe und Mutter sichern.
    Wenn man nun dies Gebilde in eine Bohrmaschine spannt, kann man mit Schleifpapier sehr
    leicht die Beschichtung abschleifen...
    Wir brauchen nur die ersten 12mm mit Innengewinde... also absägen!
    Nun haben wir eine ca. Ø 10x12mm Messinghülse mit passendem Innengewinde!

    Die Hülse soweit auf das Gewinde der BNC-Buchse aufschrauben, dass die Oberkante auf
    einer Höhe mit dem Mittelpin der Buchse ist und nun rundherum am Übergang zur BNC-Buchse verlöten.

    Zum Löten dieser doch relativ grossen Flächen nicht den kleinsten Lötkolben benutzen den Ihr
    finden könnt... Man braucht schon eine gute Portion Hitze damit das Lötzinn gut fliesst!
    Opa hat bestimmt noch so einen 80W Dachrinnenkolben oder eine alte Lötpistole...

    Nach dem Erkalten die Hülse im Winkel von 45 Grad anschleifen oder feilen, damit man den
    Stahler bequem mit seinem "heissen"-Ende am Mittelpin anlöten kann. ( Siehe folgende Skizze )

    Der Strahler der Antenne wird aus EINEM Stück versilbertem Kupferdraht (Länge 250mm,
    Durchmesser=1,5mm) gebogen. Als Erstes wird in der Mitte ein Winkel von 90 Grad gebogen,
    dieser Punkt wird dann später an den Mittelpin gelötet. Nun folgen an jedem Ende drei weitere
    Winkel von 90 Grad im Abstand von 30,3mm (Drahtmitte zu Drahtmitte, dies erfordert ein wenig
    Köpfchen, ich will es Euch auch nicht zu leicht machen...). Am Ende sollten beide Drahtenden
    ein wenig über den Mittelpunkt herausstehen. Noch nicht abschneiden!
    Nun sollte man den Strahler nachmessen. Der Abstand von Drahtinnenkante zu Drahtinnenkante
    sollte rechnerisch 28,8mm betragen. Eine Toleranz von +/- 0.2-0.3mm sollte eingehalten werden.
    [Ein Meßschieber sollte in keinem guten Werkzeugkasten fehlen...]
    Wenn es nicht geklappt hat, einen neuen Strahler biegen...

    Der Strahler wird nun mit seinem Mittelpunkt (=Einspeisepunkt) am Mittelpin möglichst waage-
    recht angelötet und ausgerichtet. Nach nochmaligem Messen können die Enden passend abge-
    schnitten und an der Aussenseite der Hülse angelötet werden. (Vgl. Bild oben)

    Der Abstand H zwischen Strahler und Reflektor sollte rechnerisch 16.38mm betragen,
    Toleranzen siehe oben. Nun können die Mutter und der Kragen der BNC-Buchse mit der
    Kupferkaschierung verlötet werden. Lötkolben, siehe oben.

    Im Prinzip ist die Doppelquad fertig!


    Befestigung

    Um die Antenne irgendwo befestigen zu können, muß eine Art Halterung vorhanden sein.
    Hier kommen die Reststücke der kaschierten Epoxydplatte zur Verwendung. Einfach 2 Stck.
    20x25mm absägen und ein 4,5mm Loch hineinbohren. Diese Halteplättchen können dann auf
    die BNC Buchsenseite des Reflektors beidseitig längs angelötet werden. (Siehe Bild)
    Mit einem Bügel aus Aluminiumblech gebogen kann man sich eine passende Halterung bauen.

    Wetterfestigkeit

    Wetterfest, z.B. für den Einsatz am Balokongeländer, bekommt man die Antenne, in dem man
    einen Margarinebecher Marke "Sanella" oder vergleichbarer Grösse über die Stahlerseite der
    Antenne stülpt [ Margarine vorher aufessen, sonst hat man ziemlich schlechte HF-Eigen-
    schaften ;-) ] und mit Silikon oder Heisskleber abdichtet. Wen die Beschriftung des Bechers stört,
    der kann sie ja mit feinem Schleifpapier wegschleifen. Auf diese Bechergrösse ist die Reflektor-
    grösse angepasst.
    Im Prinzip ist die Reflektorgrösse nicht kritisch, er sollte jedoch deutlich über den Strahler hinaus
    ragen. Wer keinen Margarinebecher nimmt, braucht die Radien am Reflektor auch nicht anzufeilen.

    Anschluß der Antenne

    Der Anschluß an die meisten Wireless-LAN-Modems gestaltet sich bastlerisch, da in den meisten
    Fällen keine Antennenbuchse an den Modems vorhanden ist. In so einem Fall muß das
    Antennenkabel direkt im Modem angelötet werden. [Zulassung erlischt !] oder man baut eine
     SMA-Einbaubuchse ein. (Siehe folgendes Bild)
    Generelle Tips zum Anschluß:

    • Möglichst  Pigtail-Kabel mit SMA-Stecker
      verwenden! (Das ist ein kurzes Stück Kabel mit vorkonfektionierten
      Steckern an einem oder beiden Enden)
    • Ansonsten möglichst kurzes ( < 2m ) Kabel, Typ RG58 oder besser!
      Jeder Meter mehr bringt zusätzliche Verluste!
    • Schraubbarer, versilberter 50 Ohm BNC Stecker mit Pin zum löten!
      Die billigen Crimp-Versionen fuer Coax-Ethernet sind unbrauchbar!
    • Kabel im/am LAN-Modem sichern!
      (Da die LAN-Modems mit winzigen SMD-Bauteilen aufgebaut sind, muß
      jede mechanische Belastung der Bauteile vermieden werden!)

    Kommentare, Bezugsquelle fertige Antenne

    Falls Ihr Kommentare, Erfahrungsberichte oder Vorschläge zu dieser Bauanleitung habt, sendet mir eine e-mail.

    Wer nicht selbst bauen kann/möchte kann eine fertige Antenne, ohne Margarinebecher, fertig
    bei mir beziehen. Preis € 30,- plus Nachnahme.


    Links und Buchverweise

    Hier einige hilfreiche Links und Buchverweise für Interessierte:

  • DJ6IY Antennen im GHz-Bereich
  • www.wavehan.de
  • The W1GHZ Online Microwave Antenna Book
  • A Double Quad Antenna for 1296 MHz
  • Folded Dipoles for VHF/UHF Yagis
  • Funkmodems im 2.4GHz ISM-Band FAQ
  • Wireless Hardware Links