Bessere Antennen für den ADS-B Flugzeugempfang

Seit mittlerweile mehr als einem Jahr betreibe ich aus Spaß einen eigenen Flightradar Server. Außerdem hatte ich einen weiteren ADS-B Empfänger am Raspberry Pi in Betrieb genommen. Was also noch gefehlt hat ist eine Verbesserung der Empfangsqualität, sprich: bessere Antennen als die mitgelieferten Stummeldinger. Dafür habe ich zusätzlich zu der beim DVB-T Stick mitgelieferten Antenne drei weitere Antennen gekauft und getestet um herauszufinden, wie ich den Empfang maximieren kann. Schnell wurde klar, dass sie alle nicht für den Empfang von ADS-B Signalen taugen. Daher griff ich zur Selbstbastellösung, von denen es im Internet einige gibt, und zeige hier meine Bastelei sowie die Testergebnisse der deutlich besseren Antennen.

[Dieser Beitrag ist Teil einer Serie über ADS-B. Hier gibt es eine strukturierte Übersicht.]

Gekaufte DVB-T Antennen

Folgende Antenne habe ich käuflich erworben und getestet (Preise zum jeweiligen Kaufzeitpunk):

  1. Hama DVB-T Zimmerantenne 40dB für 13,90 €.
  2. mumbi DVB – T Antenne 3dB passiv mit Magnetfuss für 3,70 € inkl. Versandkosten.
  3. Antenne für DVB-T USB Stick und mobile Geräte für 15,99 €.

Hier zwei Fotos davon. Auf dem ersten sieht man die originale sowie die beiden kleinen Stabantennen, auf dem zweiteren (hinten) die große Hama-Antenne:

Kurz und knapp: Für den Empfang von ADS-B Signalen haben alle Antennen überhaupt nichts gebracht. Im Gegenteil: Der Empfang war sogar deutlich schlechter (!) als mit der mitgelieferten Antenne. Das ist physikalisch natürlich erklärbar, da diese DVB-T Antennen auf den Frequenzbereich für eben DVB-T spezialiesiert sind und ADS-B mit seinen 1090 MHz nun mal darüber liegt.

Do-it-Yourself ADS-B Antenne

Irgendwie kam ich kurz später auf einen Artikel der Zeitschrift Funkamateur. Im Heft 4/13 ab Seite 377 befindet sich der Artikel “Empfang von ADS-B-Flugzeugdaten mit einem DVB-T-Stick”, in welchem grob erklärt wird, wie das mit ADS-B so abläuft (in etwa also das, was ich auch hier schon gemacht hatte). Neu war allerdings der Selbstbau einer auf die Frequenz von ADS-B optimierten Antenne. Es handelt sich dabei um eine Groundplane-Antenne, welche relativ einfach zu konstruieren ist. Etwas gezielte Googlelei brachte mich außerdem auf die PDF Datei “Your First ADSB Antenna” von dieser Seite hier. Los geht’s:

Was eine Groundplane-Antenne ist, kann man bei Wikipedia ja gut nachlesen. Die Bauteile, allen voran die N-Einbau-/Flanschbuchse, den 2,5 mm² Kupferdraht und diversen Adaptern habe ich wie immer bei Reichelt bestellt. (Anmerkung: Im Nachhinein wäre es sinniger gewesen, nach einer anderen Buchse vom Typ Flansch zu suchen, um nicht so viele Adapter benutzen zu müssen.)

Zur Berechnung der Länge der Kupferdrähte muss man folgendes verwenden: Die Wellenlänge \lambda ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit c durch die Frequenz der Welle f, also: \lambda = \frac{c}{f}. Bei uns ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit die Lichtgeschwindigkeit (ca. 300.000~km/s) und die Frequenz die bereits oft erwähnten 1090 MHz, also: \lambda = \frac{299792458~m/s}{1090000000~Hz} = 0,275~m = 27,5~cm. Der Strahler und die Radials der Groundplane-Antenne müssen die Länge \lambda/4, also konkret 27,5~cm/4 = 68~mm haben.

Bastelzeit! ;) Im folgenden ein paar Bilder vom Bau der Antennen sowie der Adapter-Batterien die zum Einsatz kommen (was natürlich suboptimal ist). Die letzten beiden Bilder zeigen meine beiden Antennen im Einsatz (indoor und outdoor).

Test Indoor

Es folgten ein paar Tests. Bei der indoor Antenne habe ich einfach nur die Anzahl der empfangenen Flugzeuge zu einem Zeitpunkt verglichen. Sensationelles Ergebnis:

  • Originale DVB-T Antenne: 39 Flugzeuge
  • Selbstbau ADS-B Antenne: 63 Flugzeuge

Das macht eine Verbesserung um 61 %. Wow!

Test Outdoor

Bei der outdoor Antenne habe ich mir etwas mehr Mühe gegeben und den “Receiver Range” von meinem Virtual Radar Server über einen Zeitraum von 7 Tagen ausgewertet. Also natürlich zwei Mal: Einmal mit der Stummelantenne, einmal mit der DIY Antenne. Hier die Screenshots mit den Empfangsbereichen beider Antennen, welche sehr deutlich zeigen, dass die DIY Antenne einen deutlich erweiterten Empfangsbereich hat. Die verschiedenen Farben sind die Empfangsbereiche in verschiedenen Flugzeughöhen.

Wahnsinn!

Links

Und weil ich es weiterhin einfach so cool finde, hier noch mal ein Screenshot vom Bereich Frankfurter Flughafen. Einfach geil. ;)

Noch mal ein Screenshot ADS-B Frankfurt

26 thoughts on “Bessere Antennen für den ADS-B Flugzeugempfang

  1. Hallo Johannes,

    klasse Tutorial. Ich werde das die Tage nachbauen.

    Macht es eigentlich irgendeinen Unterschied, ob die Kupferdrähte mit oder ohne Isolation sind? Ich wollte 2,5mm^2 Schaltdraht nutzen, der eine Isolation hat.

    VG
    Kai

    1. Du meinst für das Antennenkabel? Das wird auf keinen Fall funktonieren, da du *richtiges* Antennekabel, also Koaxialkabel brauchst. Es würde dir nichts bringen, einen super Antenne zu haben, um dann die ganze Empfangsqualität über das schlechte Kabel wieder zu verlieren…

        1. Achso, das macht natürlich auch mehr Sinn. ;)
          Tja, aber da weiß ich es leider auch nicht wirklich. Ich nehme mal an, dass die Dämpung minimal (= nicht messbar) sein dürfte. Insofern könnte es gegen den Rost helfen. (Wobei sowieso eher die Schrauben rosten dürften.)
          Also wenn du mich fragst: Egal. Probier es einfach aus. Falls es einen Unterschied macht, melde dich mal!

  2. Hallo,

    habe einen Forenpost von deinem Wien Feeder gesehen. Er schrieb, dass er eine Antenne von Ebay (http://www.ebay.de/itm/Antenna-5-8-great-coverage-ads-b-flightradar-24-1090mhz-high-gain-BNC-con-/291649064605?hash=item43e7a38e9d:g:zYAAAOSwwbdWNzS1) hat.

    Hast du diese zufällig mal gegen eine selbst-gebastelte getestet oder habt ihr sonstwie Erfahrungen damit?

    Der Wetterfestigkeit- und Einfachheit wegen würde ich ja fast eine kaufen, finde aber kaum Erfahrungsberichte.

    1. Nein, ich habe keine solche Antenne und somit auch keinen Vergleich. Ich würde aber vermuten, dass sie auf keinen Fall schlechter ist. Da der Preis ja nicht sonderlich hoch ist, dürfte das die einfachere Methode sein. ;)
      Melde dich mal, wenn du so eine getestet hast. Einen Vergleich zur Standard DVB-T Antenne (wie ich ihn gemacht habe) kannst du ja ebenfalls durchführen.

  3. Hallo Johnannes,

    ich würde gerne die ADS-B Antenne aus deinem Blog nachbauen. Hast du einen Tipp, welchen Flansch ich idealerweise von Reichelt verwenden sollte, damit ich das Adapterchaos umgehe?

    Ich verwende einen USB-DVB-T Stick, also brauch ich zum Schluß einen MCX-Stecker.

    Eine komplette Materialliste inklusive Kabel wäre super.
    Ich habe mir mal die folgende Kombination bei Reichelt zusammengestellt, bin aber nicht sicher ob das passt (und die Grundplatte scheint mir kleiner zu sein. Das kann aber täuschen) – der Draht fehlt auch noch:

    https://www.reichelt.de/SO-239/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=19218&artnr=SO+239
    https://www.reichelt.de/FI-SS/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=7694&artnr=FI+SS
    https://www.reichelt.de/KA-KK-MCX/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=133747&artnr=KA+KK-MCX

    1. Hi Jörg,
      das sieht ganz gut aus. Wobei ich nicht genau erkennen kann, ob dein erster Adapter wirklich auf die Flanschbuchse passt.
      Von der Größe her sollte es kein Problem sein, wenn es etwas kleiner ist.

      Als Schaltdraht habe ich den hier genommen:
      https://www.reichelt.de/Steuer-Schaltdraht/H07VU-2-5-25-SW/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=5353&ARTICLE=69377&OFFSET=16&
      Das ist natürlich VIEL zu viel, aber für zukünftige Bastelprojekte fand ich den sowieso praktisch. Im Baumarkt bekommt man aber vielleicht auch kleinere Mengen. Oder beim Eletronikfachmann nebenan fragen, ob er dir 1 Meter abschneidet. ;)

      Meld dich mal, wenn du es fertig gebastelt hast. Dann kann ich deine Bestellliste hier noch vollständig hinzufügen.

  4. Inzwischen sind alle Teile da, und ich habe die neue Antenne schon im Einsatz.
    Ganz so sensationell ist die Verbesserung bei mir nicht, aber auf 15%-20% mehr, als mit der Standard-DVB-Antenne komme ich schon.

    Bei Flightaware habe ich durchschnittlich vorher etwa 325.000 Reports (2000 Flieger am Tag) gesehen, mit der neuen Antenne bin ich bei rund 400.000 Reporst (knapp 2400 Flieger am Tag)

    https://www.dropbox.com/s/5wo1e31hsgncjry/ADS-B1.jpg
    https://www.dropbox.com/s/o2qna47qyl9ii2a/ADS-B2.jpg

  5. Hallo,

    ich habe die Groundplane nachgebaut, allerdings die Radialen gelötet, nicht geschraubt, und auch 8 an der Zahl, und bin sehr zufrieden damit. Sie ist im Außeneinsatz am Mast, wo vorher meine Lambda/2 -CB-Funk-Antenne hing, auch gleich am RG213-Kabel angeschlossen. FR24 sagt 160NM Reichweite und fast immer mind. 30-40 Flieger, was mir völlig ausreicht.
    Zur Wettersicherheit hatte ich die Idee, abgeleitet von einer WLAN-Bi-Quad-Anleitung, eine größere Leerspindel für CD-Rohlinge zu nehmen. Die “Radialen-Spinne” passt vom Durchmesser recht gut rein, den Strahler lasse ich oben rauskucken, natürlich mit Abdichtung. Unten dran mittig ein PVC-Rohr, wo auch das Kabel reingeführt werden kann. Mal sehen, wie lange das hält. So ganz ohne Schutz wollte ich die Kleine nicht rauslassen… ;-)

  6. Hallo Johannes,

    wieviele Quellen hängen den beim Empfänger ‘Wien’ drin?
    Da ist ja halb Europa und teilweise außerhalb von Europa erfasst.

    Gruß Marcus

    1. Hallo Marcus,
      hehe, das ist ein Kollege der mit der Einbindung von verschiedenen Empfängern experimentiert. Was da genau alles drin steckt, weiß ich auch nicht. Ich lass mich überraschen. ;)
      Auf jeden Fall hat mein Browser immer schon ganz schön zu kämpfen, wenn man sich alle Flugzeuge gleichzeitig anzeigen lässt…
      Cu,
      Johannes

  7. Habe bisher sehr gute Ergebnisse mit einer selbstgebauten Gound Plane ‘Spider’ (wie im Titel abgebildet) erzielt. Meine besteht aus einem N-Einbauflansch, an dem ich einen BNC-Adapter angeschraubt habe. Die vier Radials sind auch nur geschraubt.
    Für einen Ausseneinsatz erschien sie mir aber nicht optimal; wegen möglichem Eindringen von Wasser/Feuchtigkeit in den Anschluß.

    Habe mir deshalb die von Marc genannte 5/8-Antenne bei ebay besorgt und bin sehr zufrieden damit; und sie ist auch optimal für den Betrieb draussen geeignet.
    Ein durchgeführter Vergleich mit der GP ‘Spider’ lässt keine Unterschiede beim Empfang erkennen.

    Von der Antenne zum FA Pro Stick (mit vorgeschaltetem FA Bandpassfilter) habe ich einmal ein 1 m langes Koaxkabel, und dann noch von der BNC/BNC-Kupplung (am Schutzgehäuse für den RasPi etc.) ein 34 cm langes SODIAL (R) BNC/SMA-Kabel.

  8. Hi Johannes
    Ich hätte das noch eine echte secound Radar Antenne von Tessor für dich, wenn du interesse hast. Auch bin ich an einem Datenaustausch für Adsb mit Dir interessiert. Auch ich betreibe einen VRS und würde mich über die Daten aus dem Bereich um Frankfurt freuen.
    Beste Grüsse aus der Schweiz
    Karsten

    1. Hi Karsten,

      danke für dein Angebot, aber ich bin mit meinen Antennen gerade ganz zufrieden. Das Preis-/Leistungsverhältnis dürfte kaum besser werden. ;)

      Thx,
      Johannes

      1. Hallo in die Runde,
        hat hier vielleicht noch jemand mal die Flight Aware ADS-B Antenne (die ‘lange’ mit 66 cm) gegen die DIY Spider (GP) getestet ?

        Ich hatte sie mir neulich mal schicken lassen und ausprobiert. Konnte aber keinen merklichen Unterschied (bzgl. Reichweite und Anzahl LFZ) feststellen.

        Und da der Stab (die ‘Hülle’) auch nicht von schwarzer Farbe war (wie auf den Fotos bei amazon zu sehen), sondern oliv-grün, was mir nicht gefiel, habe ich sie zurückgegeben.

  9. So! Nach langer Pause bin ich endlich mal dazu gekommen die Antenne nachzubauen … eigentlich ehr zu löten, denn ich habe versucht auf die Schrauben zu verzichten. Das Chaos mit den Adaptern hab ich recht einfach umschifft, indem ich gleich einen Stick mit SMA Anschluss genommen habe und das konfektionierte Kabel SMA und N.

    Das Ergbnis kann man hier begutachten: https://goo.gl/photos/WAmYQSoq6hEGVb8CA

  10. Da sich Kabel für Satellitenschüsseln besonders gut für den Anschluss einer ADSB-Antenne eignet (hohe Abschirmung und sehr geringer Verlust), habe ich eine N-Buchse für die Konstruktion genommen, dann diesen Adapter https://www.aliexpress.com/item/N-Type-N-Male-Plug-to-F-Female-Jack-RF-Coaxial-Adapter-Connector-Female-Jack-Straight/32723094347.html von N- auf F-Stecker für das Satellitenkabel (man kann auch einen N-Stecker für 7mm Satellitenkabel ohne Adapter verbauen, die sind aber rar) und abschliessend diesen Adapter https://www.aliexpress.com/item/New-F-Female-Jack-Connector-Switch-MCX-Male-Plug-Connector-RG174-Cable-20CM-8-Adapter-Wholesale/32541379347.html vom Satellitenkabel auf den ADSB-USB-Stick (dort ist eine MCX-Buchse).

  11. Hallo Johannes,
    sag mal was ist das für ein kleiner quadratischer DVB T Stick?
    Vielen Dank im Voraus für die Info
    Martin

    1. Hi Martin,

      puh, da fragst du mich was. Den hatte ich irgendwann mal bei eBay gekauft. Dort einfach nach Sticks mit diesem Chip suchen: RTL2832U/R820T. Ich weiß es also nicht mehr genau. ;)
      (Allerdings hatte ich auf dem Raspberry Pi mal mit genau diesem kleinen Stick Probleme und ich konnte nicht genau feststellen, warum genau ich die Probleme hatte. An einem Windows PC lief er ohne Fehler. Daher habe ich für weitere Sticks wieder diesen typischen größeren Stick gekauft.)

  12. Hallo, die Antennen habe sehr viele gebaut, mit unterschiedlichen Material. Alles gehen hervorragend, Als Flaschbuchse habe ich mich für die N entschieden und als Kabel Aircell5. Einige Antennen habe ich als sogenante Steilstrahler gebaut andere wiederum als GP ausgelegt, es ist völlig unwichtig welche Art es ist.
    Claudia

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