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Die besten Antennen für LoRa und der große Reichweite Test

Die besten LoRa Antennen

LoRa ist aktuell eine der besten Funktechnologien, die es für Mikrocontroller Projekte gibt. Mittlerweile gibt es viele Arduino Shields oder ESP32 Boards mit integrierten LoRa. Zudem ist LoRa in Kombination mit entsprechenden Mikrocontrollern auch sehr energiesparend. Es ist bekannt, dass LoRa Distanzen von mehreren Kilometern ohne besonderen Aufwand überbrücken kann. In diesem Artikel geht es um einen Reichweitetest mit verschiedenen Antennen.

Nützliche Artikel zum Projekt:

YouTube Video: LoRa Reichweitetest


Wie wurde getestet?

Für den Test werden vier verschiedene omnidirektional strahlende Antennen verwendet. Als Sendeeinheit wird wie beim ersten LoRa Reichweitentest das ESP32 LoRa Board von Heltec verwendet. Jedes Board sendet alle 12 Sekunden ein Datenpaket mit der Antennen-ID (TX1, TX2, TX3 oder TX4) aus. Als Empfänger wird das TTGO Board mit der Standard-Antenne und ein ESP32 LoRa Board von Heltec mit einer Magnetfußantenne verwendet. Über das OLED-Display bzw. über einen Serial Monitor am Smartphone werden anschließend die einzelnen empfangenen Datenpakete der verschiedenen Sender inklusive der Signalstärke ausgegeben. Anschließend wurden 10 Messpunkte zwischen 500 und 12000 Meter Entfernung mit dem Auto angefahren und Vorort die Signalstärke der verschiedenen Antennen notiert. Das Signal musste dabei an jedem Messpunkt dreimal hintereinander ohne Übertragungsfehler ankommen, damit das Ergebnis als erfolgreich gewertet wird.

Die besten LoRa Antennen für 868 Mhz TX

Die verschiedenen Antennen

TX1:
Bei der ersten Antenne handelt es sich um eine Multiband Antenne, die laut Datenblatt sowohl für Wifi, DECT, GSM und auch LoRa geeignet sein soll. Die Antenne ist etwa 25 cm lang und hat einen SMA-Anschluss (weiblich). Produktlink: Multibandantenne
TX2:
Bei dieser Antenne handelt es sich um eine Magnetfußantenne, die für den Einsatz auf dem Dach von Fahrzeugen vorgesehen ist. Im Test wurde diese Antenne auf eine dünne Stahlplatte gestellt, damit hier ein entsprechendes Gegengewicht, wie es auch am Auto der Fall ist, erzeugt werden kann. Produktlink: Magnetfußantenne
TX3:
Bei dieser Antenne handelt es sich um eine spezielle LoRa Antenne, die genau für den Frequenzbereich von 868 MHz abgestimmt ist. Im Lieferumfang befand sich auch ein entsprechendes Messprotokoll zum Stehwellenverhältnis (SWR). Außerdem ist diese Antenne für die Mastmontage vorbereitet und kann somit als witterungsbeständige LoRa Antenne verwendet werden. Produktlink: LoRa 868 Antenne
TX4:
Bei der vierten Antenne handelt es sich um eine Standard-Antenne, wie sie mit dem ESP32 LoRa Boards im Set ausgeliefert wird. Produktlink: ESP32 mit LoRa Antenne

Testergebnis

Zusammengefasst ist das Testergebnis aller Antennen durchaus zufriedenstellend. Der vierte Platz ging wie zu erwarten an die Standart-Antenne (TX4), welche beim ESP32 LoRa Board im Lieferumfang ist. Die maximale Distanz auf freier Sicht lag bei etwa 6 Kilometern, was für diese Antenne recht gut ist. Der dritte Platz wird von der Magnetfußantenne (TX2) belegt. Diese Antenne ging minimal weiter als TX4, lag jedoch etwas unter den Erwartungen. Der zweite Platz ging an die Outdoor-Antenne (TX3). Obwohl es sich bei dieser Antenne um eine extra für LoRa abgestimmte Antenne handelt, gab es bei dieser Antenne gerade im städtischen Bereich minimale Ausfälle. Die Antenne (TX1) belegt den ersten Platz, da diese Antenne an allen 10 Teststandorten immer fehlerfrei durchgekommen ist.


NR Entfernung Umgebung, Sicht TX1 TX2 TX3 TX4
1 613 m hinter Hügel, keine Sicht -96 dbm -101 dbm -94 dbm -110 dbm
2 6400 m Stadtgrenze, Waldstück -119 dbm -118 dbm
3 12 350 m Wiese, freie Sicht -114 dbm -121 dbm -115 dbm
4 10 360 m Waldstück, kaum Sicht -110 dbm -121 dbm -118 dbm
5 7960 m Stadtbereich, freie Sicht -119 dbm -117 dbm -110 dbm
6 6830 m Innenstadt, keine Sicht -114 dbm -116 dbm
7 6640 m Innenstadt, keine Sicht -121 dbm
8 6100 m Innenstadt, keine Sicht -116 dbm
9 5180 m Stadtgrenze, kaum Sicht -114 dbm -121 dbm -122 dbm
10 4780 m Stadtgrenze, kaum Sicht -121 dbm -122 dbm -116 dbm


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