Yagi-Uda-Richtantenne im Eigenbau: ORF, MTV & Co. per DVB-T empfangen

von Pascal Poschenrieder am , 17:01 Uhr

Wer Fernsehen via DVB-T empfängt, muss häufig mit einer kleinen Auswahl an Sendern und schlechtem Empfang leben. Wir zeigen, wie man Richtantenne baut, die mehrere hundert Kilometer überwindet und Sendetürme mit einer größeren Programmvielfalt anzapft – sogar im Ausland.

Seit DVB-T [1] das alte, analoge Antennenfernsehen abgelöst hat, ist Schluss mit verrauschten, unscharfen TV-Bildern. Dank digitaler Übertragung ist die Qualität beinahe auf DVD-Niveau – vorausgesetzt, der Empfang stimmt. Und genau hier liegt das Problem: Kaufantennen halten nur in den seltensten Fällen, was sie versprechen. Der Grund sind regional unterschiedliche Frequenzen [2], die verschiedene Antennenlängen voraussetzen. Um dieses Problem aus der Welt zu schaffen, haben wir in der Vergangenheit bereits den Eigenbau von Antennen [3] erklärt, die durch eine Anpassung an den eigenen Standort perfekten Empfang liefern.

Doch die regional unterschiedlichen Freuqenzen sind nicht der einzige Schwachpunkt der DVB-T-Technik. Während in einigen Gebieten Deutschlands dutzende Sender – inklusive Pro7, RTL und sogar MTV – verfügbar sind, müssen sich andere mit den öffentlich rechtlichen zufriedengeben. Um das Problem aus der Welt zu schaffen, bauen wir nun eine Richtantenne,die mehrere hundert Kilometer überwinden kann und so auch in schlecht versorgten Gebieten für große Programmvielfalt sorgt.

[4]
Heiß begehrt: Der öffentlich-rechtliche Rundfunk in Österreich sendet Serien- und Filmhighlights ohne Werbeunterbrechungen. Wer nicht direkt an der Grenze wohnt, empfängt ORF1 mit Glück per Richtantenne.

Das muss die Antenne leisten

Damit eine große Vielfalt an Fernsehprogrammen überall verfügbar ist, muss die Antenne zwei Voraussetzungen erfüllen. Jeder Sendeturm strahlt die seine Signale auf mehreren Frequenzen aus. Im Fall des Münchner Olympiaturms sind das beispielsweise sieben im Bereich zwischen 578 und 834 MHz. Auf jedem dieser Kanäle überträgt der Sender durchschnittliche vier Programme. Um alle zu empfangen, muss die Eigenbau-Antenne also die gesamte dazwischenliegende Bandbreite [5] von knapp 300 MHz abdecken.

Wohnt man nun beispielsweise in Passau, wo auf den verfügbaren drei Frequenzen nur öffentlich rechtliche Sender ausgestrahlt werden, muss die Antenne außerdem die knapp 170 Kilometer bis nach München überwinden. Das funktioniert nur durch das zielgenaue Ausrichten des Empfängers.


Die Yagi-Uda-Richtantenne eignet sich ideal für den DVB-T-Empfang.

Allerdings sinkt mit dem Richten des Signals immer auch die Bandbreite. Es gilt also, einen guten Kompromiss zwischen Reichweite und Bandbreite zu finden. Nach langem herumprobieren kommen wir zu dem Schluss, dass sich ein bestimmter Antennentyp besonders gut eignet. Er wurde 1924 von den japanischen Wissenschaftlern Hidetsugu Yagi und Shintaro Uda entwickelt und heisst daher Yagi-Uda-Antenne.

Form und Berechnung der Richtantenne

Die Yagi-Uda-Antenne besteht aus einem sogenannten Dipol [6], den in unserem Fall zwei elektrisch voneinander isolierte Stabhälften bilden. Hinter dem Dipol sitzt ein weiterer Stab, der als Reflektor dient und dafür sorgt, dass das Signal nur nach vorne abgestrahlt wird. Um das Richten kümmern sich acht weitere Metallstäbe (Direktoren), die bestimmte Längen aufweisen und in bestimmten Abständen vor dem Dipol platziert sind. Sie erzeugen Interferenzen [7], die das Signal in eine bestimmte Richtung leiten. Damit das gesamte Konstrukt zusammenhält, montieren wir alle Stäbe auf eine Trägerstange. Zum Einsatz kommt in unserem Fall ein Aluminium-U-Profil aus dem Baumarkt.

Die Berechnung der Yagi-Uda-Antenne ist sehr komplex. Die Länge des Dipols lässt sich anhand der Mittelfrequenz der unterschiedlichen Kanälen des Senders noch recht einfach ermitteln, bei den Längen und Abständen von Reflektor und Direktoren wird es allerdings äußerst komplex. Die NASA nutzt derartige Antennen beispielsweise zum Steuern von Satelliten. Da hier eine hohe Verstärkung notwendig ist, die sich durch annähernde Berechnungen nicht erzielen lässt, ist die beste Antennenform durch Ausprobieren zu ermitteln: Ein Computerprogramm bekommt eine Grundform serviert und simuliert, wie gut die Leistung dieser Form ist. Die Software verändert dann immer wieder eine Kleinigkeit und wiederholt diese Prozedur solange, bis sich keine weitere Verbesserung mehr einstellt – und das Konstrukt perfekt ist.

Auch wir haben unsere Antenne auf dieser Grundlage „berechnet“. Da aber deutschlandweit Antennen für unterschiedliche Frequenzen benötigt werden, haben wir die Werte für mehrere Antennen ermittelt. Welche davon sich jeweils am besten für den Empfang eines bestimmten Senderstandortes eignet, zeigt dessen Mittelfrequenz. Um sie herauszufinden, sehen sich Bastler die Senderliste des Norddeutschen Rundfunks [8] an. Dort sind die Frequenzen jeder Region zu finden. Ist der eigene Standort gefunden, notieren sie die jeweils niedrigste und die jeweils höchste Frequenz. Beide sind anschließend in das folgende Berechnungstool einzugeben, das die Mittelfrequenz ausrechnet.

niedrigste Frequenz (in MHz)
höchste Frequenz (in MHz)
Mittelfrequenz (in MHz)

Nun wählt man die Antenne, deren Frequenz am nächsten an der Mittelfrequenz des gewünschten Senders liegt.

Frequenz: 300 MHz Länge (in cm) Abstand zum vorherigen Element (in cm)
Reflektor 46,2
Dipol 45,4 26,5
Direktor 1 42,6 17,4
Direktor 2 42,3 18,6
Direktor 3 40,8 24,2
Direktor 4 40,6 22,5
Direktor 5, 6 39,6 25,0
Direktor 7, 8 39,2 23,3
Gesamtlänge 415,5 205,8

Frequenz: 400 MHz Länge (in cm) Abstand zum vorherigen Element (in cm)
Reflektor 34,6
Dipol 34,0 19,8
Direktor 1 31,9 13,0
Direktor 2 31,7 14,0
Direktor 3 30,6 18,2
Direktor 4 30,4 16,9
Direktor 5, 6 29,7 18,7
Direktor 7, 8 29,4 17,5
Gesamtlänge 311,4 154,3

Frequenz: 500 MHz Länge (in cm) Abstand zum vorherigen Element (in cm)
Reflektor 28,1
Dipol 27,6 15,9
Direktor 1 26,0 10,5
Direktor 2 25,8 11,2
Direktor 3 24,9 14,5
Direktor 4 24,7 13,5
Direktor 5, 6 24,1 15,0
Direktor 7, 8 23,9 14,0
Gesamtlänge 253,1 123,6

Frequenz: 600 MHz Länge (in cm) Abstand zum vorherigen Element (in cm)
Reflektor 23,5
Dipol 23,0 13,2
Direktor 1 21,6 8,7
Direktor 2 21,5 9,3
Direktor 3 20,7 12,1
Direktor 4 20,6 11,3
Direktor 5, 6 20,1 12,5
Direktor 7, 8 19,9 11,7
Gesamtlänge 210,9 103,0

Frequenz: 700 MHz Länge (in cm) Abstand zum vorherigen Element (in cm)
Reflektor 20,1
Dipol 19,7 11,3
Direktor 1 18,5 7,5
Direktor 2 18,4 8,0
Direktor 3 17,8 10,4
Direktor 4 17,7 9,6
Direktor 5, 6 17,2 10,7
Direktor 7, 8 17,0 10,0
Gesamtlänge 180,6 88,2

Notwendiges Material

Sind die richtige Antennenmaße gefunden, geht es an das Besorgen des Materials. Alle Zutaten finden sich in den Regalen eines gut ausgestatteten Baumarktes. Als erstes besorgen wir den Trägerstab unserer Antenne. Er besteht aus einem Aluminium-U-Profil, das in unserem Fall eine Seitenlänge von 2 Zentimetern und eine Dicke von 2 Millimetern aufweist. Hier sind auch geringfügig andere Abmessungen möglich. Die benötigte Länge findet sich in der Tabelle der jeweiligen Antenne unter dem Punkt Gesamtlänge und Abstand zum vorherigen Element.

Nun sind Dipol, Reflektor und Direktoren an der Reihe. Wir nutzen ein Kupferrohr mit einem Außendurchmesser von 12 Millimetern und einer Wandstärke von einem Millimeter. Die Gesamtlänge verrät wieder die Tabelle unter dem Punkt Gesamtlänge und Länge. Ein derartiges Rohr findet sich meist in der Abteilung für Sanitärinstallationsbedarf als Abflussrohr. Für die Stabilisierung der beiden Dipolhälften benötigen wir noch zwei weitere Rohre. Beide kommen später in das Kupferrohr und sollten exakt passen, damit nichts wackelt. Das größere, äußere sollte aus isolierendem Kunststoff, das kleinere, innere aus stabilem Metall sein.

Um die Kupferrohre auf dem Trägerstab zu befestigen, nutzen wir 12-Millimeter-Kupferschellen, die meist in der Nähe der Rohrleitungen zu finden sind. Sollte das Baumarkt-Sortiment keine Schellen aus Kupfer zu bieten haben, gehen auch andere Metalle. Für das Befestigen der Schellen auf dem Träger suchen wir passende Nieten oder Schrauben mitsamt Muttern.

Desweiteren sind eine Rolle Isolierband, mehrere Kabelbinder, ein normales 75-Ohm-Antennenkabel und Sekundenkleber notwendig. Außerdem brauchen wir einen Kompass. Wer keinen besitzt, kann auch ein Handy [9] mit integriertem elektronischen Kompass nutzen.

Steht kein Bastelkeller mit passender Ausstattung zur Verfügung, ist gegebenenfalls noch das nötige Werkzeug zu besorgen. Neben einer Metallsäge benötigen wir beim Bau ein zu den Schellen, Nieten oder Schrauben passender Bohrer, gegebenenfalls eine Nietzange sowie ein Tapetenmesser und einen Seitenschneider.

Bauen, Ausrichten und Optimieren der Antenne

Als erstes machen gehen wir Direktoren, Reflektor und Dipol an. Dazu sind die Längen wie in der Tabelle angegebenam Kupferrohr anzuzeichnen. Anschließend zersägen wir es an den Markierungen und entgraten die Enden wahlweise mit einer Feile oder mit Schleifpapier. Nun markieren wir die Mitte aller Elemente für die spätere Montage auf dem Träger.


Diese Kupferrohrstücke bilden von oben nach unten Reflektor, Dipol und Direktoren.

Zunächst müssen wir jedoch den Dipol anfertigen. Dazu ist das Dipol-Kupferrohr in der Mitte zu zersägen. Nun schneiden wir vom Kunststoff- und dem Metallstab zum Verstärken des Dipols je ein gleich langes Stück ab, das jeweils etwas kürzer ist als die Gesamtlänge des Dipols.


Wir schieben die drei Rohre ineinander, wodurch der Dipol später sehr stabil ist.

Anschließend ist der Metallstab mit Hilfe von etwas Sekundenkleber im Plastikstab zu fixieren. Nun bestreichen wir das Gebilde außen mit etwas Sekundenkleber und schieben von beiden Enden die Häften unseres Dipol-Stabes darüber. Beide Enden dürfen sich in der Mitte nicht berühren, sollten aber möglichst nahe aneinander liegen. Ein Abstand von etwa einem Millimeter ist ideal.


Der Abstand zwischen den beiden Dipol-Hälften sollte möglichst gering sein.

Nun versehen wir den U-Profil-Träger auf der Oberseite mit einer Schicht Isolierband. Sie verhindert später einen elektrisch leitende Verbindung zwischen unseren Antennenelementen.


Das Isolierband auf dem Träger sorgt für die notwendige Isolation.

Zur Sicherheit umwickeln wir auch Reflektor und Direktoren in der Mitte mit etwas Isolierband. Jetzt markieren wir die Positionen für Dipol, Reflektor und Direktoren auf dem Träger. Danach befestigen wir den Dipol, indem wir ihn mit einer Kupferschelle darauf festnieten oder -schrauben. Die dazu notwendigen Löcher sind sehr genau zu bohren, damit der Dipol später genau im rechten Winkel auf dem Träger sitzt. Bevor wir loslegen, versehen wir auch die Schelle auf der Innenseite mit Isolierband, um eine leitende Verbindung zum Träger und zu den anderen Elementen zu unterbinden.


So sieht der montierte Dipol aus. Zwei Kabelbilnder befestigen Innenleiter und Geflecht des Antennenkabels am Dipol.

Ist der Dipol an seiner Position, verbinden wir das Antennenkabel. Dazu zwicken wir das weibliche Ende (die Buchse) vom Kabel ab, sodass nur noch der männliche Stecker übrig ist. Jetzt ist die äußere Isolation des offenen Kabelendes etwa zwei Zentimeter weit zu entfernen. Dazu wird sie vorsichtig mit dem Tapetenenmesser angeschnitten und dann nach vorne abgezogen. Unter der Isolation kommt ein Metallgeflecht zum Vorschein. Es ist zu entflechten und zu einem Kabel zu verzwirbeln. Unter dem Geflecht findet sich häufig eine Art Alufolie, die wir einfach abschneiden. Darunter sitzt die Isolation des inneren Kupferleiters, die wir etwa einen Zentimeter weit abschneiden. Nun befestigen wir Kupfer-Innenleiter und Kabelgeflecht-Leiter rechts und links von der Schelle am Dipol.


Statt aufwändig zu löten, nutzen wir Kabelbinder zum Herstellen des Kontaktes.

Da sich das Kupferrohr nur schwer löten lässt, nutzen wir hierzu einfach zwei Kabelbinder. Jetzt montieren wir Reflektor und Direktoren zunächst provisorisch auf dem Träger. Dazu nutzen wir je zwei Kabelbinder, die über Kreuz zu legen sind. Sind alle Antenneteile an ihren Positionen, testen wir den Empfang.


Kabelbinder halten Reflektor und Direktoren vorübergehend an ihren Plätzen.

Dazu ermitteln wir zunächst den Ort des Senders. Wir suchen auf einer DVB-T-Frequenzlisten-Website [10] den Wunsch-Standort heraus und lassen uns die Details zum Standort anzeigen. Dort finden sich Längen- und Breitengrad des Senders sowie dessen Polarisation [11] (Pol). Als nächstes benötigen wir die Koordinaten des eigenen Standortes. Dazu besuchen wir Google Maps [12] und suchen nach dem eigenen Standort. Anschließend klicken wir oben rechts im Fenster auf den Link Neu und aktivieren dort LatLng-Kurzinfo sowie LatLng-Markierung und drücken auf Speichern. Jetzt klicken wir rechts auf unseren Standort in der Karte und wählen LatLng-Markierung setzen. Die nun erscheinenden Koordinaten notieren wir ebenfalls. Jetzt besuchen wir www.koordinaten.de [13] und geben in das oberste Feld bei Grad, Minute, Sekunde die erste Koordinate unseres Senderstandortes ein. Nach einem Klick auf Berechnen erscheint die Koordinate als Dezimal-Gradangabe. Dieses Ergebnis notieren wir wieder. Das gleiche führen wir für die zweite Koordinate des Senderstandortes durch. Nun wechseln wir zum Entfernungs- und Richtungsberechnungstool der Website [14] und geben bei Berechnung der Entfernung zwischen Koordinatenpaaren als Dezimalwerte (±GGG.DDDDD°) die beiden Werte des Senders und die des eigenen Standortes ein. Nach einem Klick auf Berechnen erhalten wir die Richtung zum Senderstandort als Winkelangabe. Nun können wir die Antenne mit Hilfe des Kompasses auf den Sender ausrichten. Dabei ist auch auf die Polarisation des Signals zu achten. Ist es horizontal polarisiert, müssen auch Dipol, Reflektor und Direktoren horizontal ausgerichtet werden. Sendet der Standort mit vertikaler Polarisation, gilt diese auch für die Antenne.


Ist die Antenne ideal angepasst, befestigen wir Direktoren und Reflektor endgültig mittels Schellen am Träger.

Ist die Antenne ausgerichtet, schließen wir sie an einen Receiver an und führen einen Suchlauf durch. Dabei oder danach zeigen fast alle Receiver die Signalstärke des gewählten Kanals an. Nun sind die Direktoren und der Reflektor so lange auf der Antenne vor und zurück zu verschieben, bis sich das Signal nicht weiter verbessert. Ist es ideal, befestigen wir die Elemente mit Hilfe der Schellen an ihren endgültigen Positionen auf dem Träger.

Fazit

In unseren diversen Testreihen hat sich gezeigt, dass die Yagi-Uda-Richtantenne Erstaunliches leistet. Bei guter Optimierung überbrückt sie problemlos 100 Kilometer Wegstrecke zum Wunschsender. Bei sehr genauer Ausrichtungs sind sogar Abstände von 200 Kilometern oder mehr möglich – und das bei einer Bandbreite von 300 bis 400 MHz. Wer also mit der Kanalvielfalt seines nächstgelegenen Senders nicht zufrieden ist, sollte den Eigenbau wagen. Nach wenigen Stunden Arbeit und mit geringem Kostenaufwand ist der Empfang von deutlich mehr Programmen möglich.

Artikel von CNET.de: https://www.cnet.de

URL zum Artikel: https://www.cnet.de/41530178/yagi-uda-richtantenne-im-eigenbau-orf-mtv-co-per-dvb-t-empfangen/

URLs in this post:

[1] DVB-T: http://de.wikipedia.org/wiki/DVB-T

[2] Frequenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Frequenz

[3] Eigenbau von Antennen: https://www.cnet.de/praxis/wochenend/41503233/dvb_t_antennen+im+eigenbau+bester+empfang+dank+reflektor.htm

[4] Image: https://www.cnet.de/i/story_media/41530178/orf1.png

[5] Bandbreite: http://de.wikipedia.org/wiki/Bandbreite

[6] Dipol: http://de.wikipedia.org/wiki/Dipolantenne

[7] Interferenzen: http://de.wikipedia.org/wiki/Interferenz_(Physik)

[8] Senderliste des Norddeutschen Rundfunks: http://www.ueberallfernsehen.de/data/senderliste.pdf

[9] Handy: https://www.cnet.de/tests/handy/

[10] DVB-T-Frequenzlisten-Website: http://www.helmuthzeitler.de/Frequenzlisten_TV/DVB-T.php

[11] Polarisation: http://de.wikipedia.org/wiki/Polarisation

[12] Google Maps: http://maps.google.de

[13] www.koordinaten.de: http://www.koordinaten.de/online/koordinaten_umrechnung.shtml

[14] Entfernungs- und Richtungsberechnungstool der Website: https://www.cnet.de" target=