Hallo allen,
Ik heb afgelopen week ook een klein onderzoek gedaan om te kijken hoe de verschillende antennes zich gedragen.
Ik heb vijf situaties met elkaar vergeleken:
• De originele korte antenne, onder een hoek van 45 graden (zoals deze zit met de kap erop)
• De originele antenne, maar dan rechtop
• De magneetvoet antenne met 3 meter kabel die Denis heeft aangeschaft, hierna de ebay antenne te noemen. Ik heb geen specificaties hiervan.
• Dezelfde antenne, maar met een metalen groundplane eronder
• Een antenne die ik zelf vaker gebruik voor LoRa en goeie ervaringen mee heb, een 868 MHz +3dBi omni antenne van RF Solutions (ANT-8WHIP3H-SMA)
De meetsituatie is als volgt. Ik woon in een woonwijk ten noordwesten van de stad Groningen en er is hier maar een enkele gateway die mijn signaal kan oppikken. Deze gateway staat hemelsbreed 470 meter hiervandaan, de antenne staat op het dak van een woonhuis, op zo’n zes meter boven straatniveau. Mijn testsensor heb ik binnen staan, op zo’n drie meter boven straatniveau.
Voor het beoordelen van de signaalkwaliteit heb ik gekeken naar de packets die van The Things Network ontvangen worden. In deze packets staat via welke gateways de transmissie ontvangen is en de daarbij behorende signaalsterkte (rssi) en signaal-ruis verhouding (snr). Deze twee waarden geven een goeie indicatie over de kwaliteit van de verbinding, vooral als je verschillende antennes op dezelfde locatie met elkaar wil vergelijken.
Ik heb voor elke antenne 10 transmissies opgeslagen (tijdsduur ongeveer 30 minuten) en deze in een tabel gezet. Dit heb ik midden op de dag, tussen 13.00 en 16.00 uur gedaan. De weersomstandigheden waren redelijk constant en dus hopelijk geen grote factor in de restultaten.
De meetwaarden zijn in decibel. De RSSI waarde heeft een minimum van -120 dBm en hoe hoger en dichter bij de 0, hoe beter het signaal is. Signaalsterkte zegt niet alles, het hangt ook af van de sterkte van de aanwezige stoorsignalen. Daarom kijken we ook naar de SNR, signal to noise ratio. Typische LoRa SNR waarden zijn tussen -20dB en +10dB. Hogere waardes zijn beter. Een waarde van 10 geeft een min of meer perfect signaal aan.
Zie Google spreadsheet voor meetwaarden:
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1nTP6FeAQwBkS_NcXzclWg-6U43X6hEaxtgsaWJRLvrs/edit?usp=sharing
Wat voor conclusies kunnen we hier uit trekken? Als we naar de rssi waarden kijken dan zijn de eerste vier min of meer gelijk en is alleen de vijfde duidelijk beter. Daarom kijken we vooral naar de snr, wat tenslotte de kwaliteit van het signaal en niet alleen de sterkte aangeeft.
De originele antenne onder een hoek functioneerd het slechts van allemaal. Dit was te verwachten, de polariteit van een antenne heeft een grote invloed op het sinaal. De ontvangende gateway heeft een verticaal gepolariseerde antenne en als onze zendende antenne eenzelfde polariteit heeft zal het sinaal het beste overgedragen worden.
De ebay antenne zonder groundplane preseteert min of meer gelijk aan de originele antenne onder een hoek. Dit is vermoedelijk toe te schrijven aan de verliezen in de kabel.
De originele antenne, maar dan rechtop geeft een duidelijke verbetering met een gemiddelde snr van 7.2, ten opzichte van 5.6 onder een hoek. De antenne is op zich dus nog niet zo slecht, maar de positie maakt het verschil.
Daarna komt de ebay antenne, gemonteerd op een groundplane. In mijn geval een metalen plaat van een computerbehuizing van ongeveer 50x50 cm. Het mag ook een dak van een auto of een metalen aanrecht of zoiets zijn. Dit maakt duidelijk verschil als we naar de meetresultaten kijken. Het sinaal is net wat beter dan de originele antenne rechtop. Zowel de rssi als de snr zijn hoger. Een gemiddelde snr van 7.8 is niet slecht.
Als beste scoort de RF Solutions antenne. Met een gemiddelde rssi van 6dB beter dan de overige vier en een gemiddelde snr van 8.4 presteert hij beduidend beter dan de andere vier. We zien ook dat er bij de rssi en de snr minder uitschieters zijn en dat de kwaliteit dus constanter is.
Voor situaties waar de verbinding bijzonder slecht is, zou de RF Solutions antenne dus uitkomst kunnen bieden. Het anders monteren van de originele antenne, zodat deze rechtop komt te staan maakt echter ook al veel uit en zou in sommige situaties al een oplossing kunnen zijn.
De voordelen van de ebay antenne zijn minder duidelijk. Hoewel de prestaties niet merkbaar beter zijn dan de originele antenne, zijn er situaties te bedenken waarbij deze antenne zou kunnen helpen. De kabel van 3 meter lengte maakt het mogelijk om de antenne op een andere plaats dan de sensor te monteren. Indien de sensor op een ongunstige plek hangt, bijvoorbeeld met veel metaal in de buurt (zoals een balkon railing) zou het signaal verbeterd kunnen worden door de antenne te verplaatsen. Bevestiging op een metalen groundplane kan de prestaties van deze antenne nog verder verbeteren.
Tot zover mijn bevindingen, ik hoor graag jullie feedback.
groeten, Dave
