LoRaWAN-Antennen für EU868: Gateway und Endgerät

Die Antenne ist die einzige passive Komponente in einer
LoRa-Verbindung — und sie entscheidet über mehr von der tatsächlichen
Reichweite als das Funkmodul. Deshalb lohnt es sich, bei der Auswahl
über die Produktbezeichnung hinaus zu schauen.

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LoRa
oder LoRaWAN — für die Antenne derselbe Bauteiltyp

LoRa ist das Übertragungsverfahren auf der
physikalischen Schicht: Chirp-Spread-Spectrum-Modulation, die Datenrate
gegen Empfindlichkeit tauscht, sodass ein Empfänger Signale unterhalb
des Rauschpegels dekodieren kann. LoRaWAN ist das
darauf aufgesetzte Netzprotokoll — es regelt, wie Endgeräte mit Gateways
kommunizieren, sowie regionale Kanalpläne und Geräteklassen.

Für die Antennenauswahl spielt der Unterschied kaum eine Rolle: Eine
„LoRa-Antenne” und eine „LoRaWAN-Antenne” sind dieselbe
Sub-GHz-Hardware. Entscheidend ist der regionale
Frequenzplan, denn er legt fest, auf welches Band die Antenne
abgestimmt sein muss. In Europa ist das EU868.

Wichtiger Hinweis: Sendeleistung und
Duty-Cycle-Grenzen im EU868-Band werden durch Funkmodul-, Netz- und
Betreiberkonfiguration festgelegt, nicht durch die Antenne. Prüfen Sie
die Vorgaben Ihres Moduls und Netzbetreibers zusätzlich zur
Antennenauswahl. Maßgebliche Quelle für Kanalpläne ist die von der LoRa
Alliance gepflegte Spezifikation der regionalen Parameter.

Was die Antenne im
Link-Budget bewirkt

Eine LoRa-Verbindung steht, wenn Sendeleistung, Antennengewinne und
Empfängerempfindlichkeit zusammen den Pfadverlust überwinden. Der
Spreizfaktor des Funkmoduls liefert Empfindlichkeit — bei der Antenne
wird der Rest gewonnen oder verloren:

• Eine gut angepasste Antenne strahlt nahezu die gesamte Leistung ab,
  die das Modul erzeugt. Eine verstimmte reflektiert einen Teil davon
  zurück.
• Etwa 6 dB Link-Budget verdoppeln die
  Sichtverbindungsreichweite ungefähr. Eine falsch abgestimmte
  Antenne plus ein verlustbehaftetes Kabel können diesen Betrag leicht
  verbrauchen.
• Höhe schlägt Gewinn. Eine Gateway-Antenne über die
  umgebende Bebauung zu heben bringt in der Regel mehr Reichweite als
  jeder dBi-Wert auf dem Datenblatt.

Wenn eine Installation nicht die erwartete Reichweite liefert, prüfen
Sie zuerst Antennenband, Kabelverlust und Montagehöhe — nicht den
Spreizfaktor.

Band
vollständig angeben, nicht nur die Mittenfrequenz

Ein Kanalplan belegt einen Bereich, keine einzelne Frequenz. Eine
Antenne, die nur exakt in der Bandmitte resonant ist, arbeitet an den
Randkanälen schlechter.

Der praktisch häufigste Feldfehler ist die
Bandverwechslung: Eine Antenne für ein anderes
regionales Band funktioniert „ein bisschen”, was die Diagnose
schwieriger macht als eine komplett tote Verbindung. Prüfen Sie deshalb
bei jeder Beschaffung, dass der dokumentierte Frequenzbereich das
genutzte EU868-Band vollständig einschließt.

Gateway-Antenne
und Node-Antenne sind zwei unterschiedliche Aufgaben

Gateways versorgen hunderte Endgeräte in allen
Richtungen. Sie brauchen eine erhöht montierte Rundstrahlantenne —
typischerweise eine Fiberglas-Kollinearantenne mit 3–8 dBi am Mast.

Widerstehen Sie der Versuchung, den höchsten verfügbaren Gewinn zu
kaufen: Eine Kollinearantenne mit 10–12 dBi presst ihre Energie in eine
flache horizontale Scheibe. Auf flachem Gelände verlängert das die
Reichweite; in hügeligem Gebiet oder bei Hochhausbebauung bleiben
Endgeräte über und unter dieser Scheibe unversorgt. In
gemischtem Gelände liefert eine Antenne mit 5–6 dBi häufig ein besseres
Ergebnis als eine mit 8–10 dBi. Der Zusammenhang zwischen
Gewinn und vertikalem Öffnungswinkel ist hier ausführlich erklärt: Rundstrahlantenne
auswählen.

Endgeräte sind meist batteriebetrieben und im
Einbauraum begrenzt. Hier entscheiden Bauform, Gehäuseeinbau und
Anschluss.

Dokumentierte Modelle

Gateway und Außenmontage

GL868915
— Fiberglas-Rundstrahlantenne

Vorgesehen für Außen-Basisstationen, Telemetrienetze und
Flächenversorgung.

Gerichtete Strecke

GL868V-14
— Yagi-Antenne

Für gerichtete Industrial-IoT-Strecken, etwa von einem entfernten
Sensorstandort zum Gateway.

Endgeräte und
Gateways mit Direktanschluss

GLR01
— Gummiantenne

GL-DY403-868
— Gummiantenne, kompakt

Vorgesehen für Router, Gateways, Modems, Handgeräte und
IoT-Terminals.

Eingebettete Endgeräte

GL8682
— FPC-/PCB-Antenne

Für eingebettete Funkgeräte, kompakte Gehäuse und interne HF-Layouts.
Der Bereich 863–928 MHz schließt EU868 vollständig ein.

Die Angaben gelten jeweils nur für das genannte Modell. Kabellängen,
Steckerausführungen oder Umweltwerte, die auf der jeweiligen
Produktseite nicht dokumentiert sind, werden vor Anfrage gesondert
bestätigt.

Häufige Fragen