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Clevere WLAN-Antennen-Tricks für besseren Empfang

13.09.2016 | 08:07 Uhr |

Ein Manko von Drahtlosnetzwerken bleibt deren vergleichsweise geringe Reichweite. Ein externer WLAN-Adapter oder ein Eigenbau- Reflektor aus einer alten Schreibtischlampe verbessert den Empfang signifikant.

Ein oft unterschätzter Ansatz zur Verbesserung der Signalqualität modifiziert nicht den zentralen WLAN-Router/Access- Point, sondern sorgt auf Client-Seite für besseren Empfang. Hier stellen wir dazu eine solide und transportable, wenn auch nicht gerade kompakte Selbstbaulösung vor – mit einem USB-WLAN-Adapter, einer Schreibtischlampe als justierbare Halterung und einen Reflektor für die vorhandene Antenne des Adapters.

Dieser Artikel stammt aus dem Sonderheft PC-WELT WLAN & Heimnetz

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Standardantennen oder Richtantennen?

WLAN-Router und Access Points verfügen über Stummelantennen mit relativ geringer Reichweite, aber großem Radius. Es handelt sich nicht um perfekte Isotropstrahler (Kugelstrahler), die in alle Richtungen die gleiche Feldstärke aufweisen, denn diese gibt es in der Realität nicht. Die beste Leistung erreichen diese Antennen in einer Ebene zum Dipol. Steht der Router normal mit Antennen senkrecht, so liegt der optimale Empfang auf horizontaler Ebene: Damit leuchten Sie eine Etage ideal aus, insbesondere wenn der Router zentral steht. Diese Antennenform ist aber nicht ideal, wenn der WLAN-Zugangspunkt in einem Eck der Wohnung steht. Alternative Antennenformen können die Funkabdeckung in eine bestimmte Richtung lenken und das Signal dort verbessern, während es sich in den anderen Richtungen verschlechtert. Diese Charakteristik wird in dBi gemessen, ein logarithmischer Dezibelwert, der auf den perfekten Isotropstrahler Bezug nimmt. Der Wert 0 dBi beschreibt einen Kugelstrahler mit einer absolut gleichmäßigen Abstrahlung in Form einer Kugel. Eine Richtantenne mit 3 dBi hat die doppelte Leistung, man spricht dabei von Antennengewinn, erreicht aber nur die Hälfte der Kugeloberfläche. Das heißt: Je stärker der Antennengewinn ist, desto enger ist der Korridor der Strahlung.

Teile für den Umbau einer Schreibtischlampe: Neben dem Gelenkfuß (links) ist ein USB-Kabel (Mitte), ein Reflektor (rechts oben) und ein WLAN-Adapter mit einer simplen Halterung (rechts unten) erforderlich.
Vergrößern Teile für den Umbau einer Schreibtischlampe: Neben dem Gelenkfuß (links) ist ein USB-Kabel (Mitte), ein Reflektor (rechts oben) und ein WLAN-Adapter mit einer simplen Halterung (rechts unten) erforderlich.
© David Wolski

Eigene Antennen: Nicht immer besser

Bei der Verwendung fertiger oder selbstgebauter Richtantennen gibt es eine Reihe praktischer Probleme: Bei Geräten, die nach den Standards 802.11n und 802.11ac funken, bringen sie kaum Verbesserung. Denn diese Standards nutzen Mimo (Multiple Input Multiple Output) und damit mehrere Antennen gleichzeitig. Die Firmware ist auf die vorhandenen Standardantennen des WLAN-Geräts abgestimmt, anhand derer das beste Signal kombiniert wird. Auch Antennen für die älteren Standard 802.11b/g haben Tücken: Der Anschluss einer Antenne kann nicht einfach mit einem Koaxialkabel von beliebiger Länge erfolgen, da das Antennenkabel das Signal dämpft. Anspruchsvoll ist die Abstimmung der Impedanz (des frequenzabhängigen Scheinwiderstands) zwischen Sendeeinheit, Kabel und Empfänger. Nur wenn diese übereinstimmen, findet eine Signalübertragung ohne Verluste statt. Starke Antennen mit viel Strahlungsgewinn schränken nicht nur den Strahlungswinkel ein, sie verstärken zudem die störenden Reflexionen innerhalb einer Wohnung und liegen eventuell sogar in einer Richtung über den zugelassenen Grenzwerten von 100mW (2,4 GHz-WLAN) beziehungsweise 500 mW (5 GHz).

WLAN-Repeater: Mehr Reichweite für den Router

Einfache Halterung für den WLAN-Adapter: In die röhrenförmige Fassung des Lampenschirms wird ein Holzkeil mit daran befestigtem Kabel eingeklemmt.
Vergrößern Einfache Halterung für den WLAN-Adapter: In die röhrenförmige Fassung des Lampenschirms wird ein Holzkeil mit daran befestigtem Kabel eingeklemmt.
© David Wolski

Statt Antenne: USB-Adapter mit Reflektor

Wer sich nicht die Mühe machen will, sich mit den Feinheiten des Hochfrequenzfunks zu befassen, wird mit eigenen Antennen selten eine signifikante Verbesserung erreichen, die den Aufwand rechtfertigt. Erfolgversprechender ist es, für eine höhere Empfangsempfindlichkeit bei den WLAN-Clients zu sorgen. Denn viele Probleme im WLAN sind von den Herstellern hausgemacht: Die interne WLAN-Antenne eines Notebooks kann keine optimale Leistung liefern, denn sie lässt sich nicht justieren, und ein metallisches Gehäuse schirmt zusätzlich ab. Schon ein externer WLAN-USB-Adapter bringt bessere Leistung. Noch besser: Verbinden Sie den Adapter über ein USB-Anschlusskabel, denn so können Sie das WLAN-Modul nach Bedarf unabhängig ausrichten. Da es sich dabei einfach um eine Verlängerung des USBAnschlusses mit einem standardkonformen USB-Kabel handelt, spielt hier die Impedanz und Dämpfung keine Rolle.

Einen Schritt weiter geht ein Selbstbauprojekt, das den Adapter mit einem Reflektor kombiniert. Als Reflektor eignet sich ein parabolförmiges Küchensieb oder eine Schüssel, in dessen Fokuspunkt der USB-Adapter mit seiner Antenne angebracht wird. Die Reflektorschüssel oder das Sieb muss aus Metall oder aus einem Metallgewebe sein, wobei bei die Zwischenräume im Gewebe nicht größer als ein Zehntel der Wellenlänge sein dürfen, also 12 mm bei 2,4 GHz-WLAN und 5 mm bei 5 GHz. Achten Sie darauf, dass der Adapter in der Brennweite (f) der Parabolschüssel liegt. Diese errechnen Sie aus dem Innendurchmesser (D) der Schüssel und deren Tiefe (c) mit dieser Formel:

f = D²/16c  

Die resultierende Brennweite f ist der Abstand, den die WLAN-Antenne zur Mitte des Bodens der Schüssel (Scheitelpunkt) haben muss. Als Halterung des USB-Steckers und den daran aufgesteckten Adapter eignet sich einfach zu bearbeitendes Material, etwa ein Stück Weichholz, das auf die passende Länge gestutzt wird und dann mit Heißkleber oder starkem, doppelseitigem Klebeband in das Zentrum des Parabolreflektors geklebt wird.

Teileliste: Neben Kleinteilen wie Kabelbinder und Holzresten brauchen Sie:

  • USB-WLAN-Adapter (ca. 15 Euro)

  • Alte Schreibtischlampe mit Gelenkfuß (ca. 10 Euro oder vorrätig)

  • Metall-Nudelsieb, falls kein Lampenschirm vorhanden (ca. 5 Euro)

  • USB-Kabel, A-Stecker auf A-Buchse, 1,8 m (ca. 5 Euro)

Fertig montierte Halterung an der Schreibtischlampe: Der WLAN-Adapter ist per USB-Kabel mit dem Rechner verbunden und bleibt frei justierbar. Eine Modifikation der eigentlichen Antenne ist nicht nötig.
Vergrößern Fertig montierte Halterung an der Schreibtischlampe: Der WLAN-Adapter ist per USB-Kabel mit dem Rechner verbunden und bleibt frei justierbar. Eine Modifikation der eigentlichen Antenne ist nicht nötig.
© David Wolski

Schreibtischlampe als justierbare Halterung

Eine ausgemusterte Schreibtischlampe mit Gelenkfuß ist die ideale Halterung für den USBWLAN- Adapter mit Reflektor. Der gesamte Aufbau ist damit stabil, justierbar und sogar ansehnlich. Und wenn die Lampe über einen metallischen Lampenschirm verfügt, so kann dieser auch als Reflektor dienen. Die nötigen Arbeiten setzen aber Werkzeug und etwas Geschick voraus.

Entfernen Sie das Stromkabel und die Lampenfassung. Die Fassung ist bei vielen Schreibtischlampen in eine röhrenförmige Halterung am Ende des Lampenschirms geschraubt. Das leere Rohr eignet sich gut dazu, eine Halterung für den Stecker des USB-Kabels aufzunehmen. Sofern es kein ausreichend großes Loch auf der Rückseite gibt, sorgen Sie mit einem Winkelschleifer oder einem Metallbohrer für eine Öffnung, durch die der Stecker des USB-Kabels passt. Als Halterung kann ein zurechtgeschnittenes Stück Holz dienen, auf dem ein Kabelbinder den USB-Stecker befestigt. Das Stück Holz können Sie einfach in das Rohr klemmen. Zur Messung der Signalstärke auf einem Windows- PC eignet sich die Shareware Wireless- Mon 4.0 (auf Heft-DVD, Download unter www. passmark.com/products, 30 Tage Testzeit, dann 49 US-Dollar). Zusammen mit der Aufhängung an der Schreibtischlampe bringt der Aufbau bei optimaler Ausrichtung 15 bis 20 dBm und der Reflektor nochmal 5 dBm.

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