Antennen-Grundlagen: Dipol, Yagi und die mysteriöse λ/4

Warum ein 17,3 cm langer Draht die Welt empfangen kann – und was das mit Physik zu tun hat

Eine Antenne ist im Grunde nur ein Stück Metall. Draht, Aluminiumrohr, notfalls auch ein Kleiderbügel. Trotzdem trennt genau dieses Stück Metall den Funkenthusiasten vom frustrierten Nicht-Hörer. Ich habe das auf die harte Tour gelernt: 347,83 Euro für Antennen ausgegeben, bevor ich verstand, dass ein 20-Cent-Draht in der richtigen Länge oft genauso gut funktioniert.

Aber was ist die “richtige Länge”? Und warum reden alle immer von Lambda-Viertel, Dipol^¹ und Yagi^², als wäre das Allgemeinwissen?

Zeit, das zu ändern.

Die Gitarrensaiten-Analogie

Stell dir eine Gitarrensaite vor. Wenn du sie zupfst, schwingt sie mit einer bestimmten Frequenz – abhängig von ihrer Länge, Spannung und Dicke. Verkürzt du die Saite, wird der Ton höher. Verlängerst du sie, wird er tiefer.

Eine Antenne funktioniert nach demselben Prinzip, nur mit elektromagnetischen Wellen statt Schall:

• Richtige Länge = Die Antenne schwingt mit, sie ist in Resonanz^³
• Zu kurz oder zu lang = Verstimmt, schlechter Empfang
• Perfekt abgestimmt = Maximale Effizienz

Das Zauberwort heißt Resonanz. Und die hängt von einer einzigen Sache ab: der Wellenlänge.

Die magische Formel

Hier kommt die einzige Formel, die du dir merken musst:

λ = c / f

Dabei ist:

• λ^⁴ (Lambda) = Wellenlänge in Metern
• c = Lichtgeschwindigkeit (299.792.458 m/s, aber 300.000.000 reicht zum Rechnen)
• f = Frequenz in Hertz^⁵

Beispiel für 433,92 MHz^⁶ (die beliebte ISM-Frequenz^⁷, auf der Garagentore, Wetterstationen und Funksteckdosen funken):

λ = 300.000.000 / 433.920.000 = 0,691 m = 69,1 cm

Die Wellenlänge bei 433 MHz beträgt also knapp 70 Zentimeter. Und jetzt wird’s interessant.

Warum λ/4?

Eine Antenne muss nicht die volle Wellenlänge haben. Sie funktioniert auch bei Bruchteilen davon – den sogenannten harmonischen Längen:

λ/4 ist deshalb so beliebt, weil die Antenne kurz, einfach zu bauen und trotzdem effektiv ist. Bei 433 MHz sind das exakt 17,275 cm – oder, wenn man großzügig rundet: 17,3 cm.

Diese Zahl wird mir noch öfter begegnen. Aber das ist eine andere Geschichte.

Die drei wichtigsten Antennentypen

1. Der Monopol (λ/4-Antenne)

Die einfachste Antenne der Welt: Ein Draht in der richtigen Länge, senkrecht aufgestellt.

Eigenschaften:

• Strahlt in alle Richtungen (omnidirektional^⁸)
• Braucht eine Massefläche^⁹ (Autodach, Metallplatte, Radials)
• Perfekt für Einsteiger
• Kostet fast nichts

Bauanleitung: Nimm 17,3 cm Kupferdraht, löte ihn an den Mittelpin eines SMA-Steckers^¹⁰, fertig. Ernsthaft – das funktioniert.

2. Der Dipol (λ/2-Antenne)

Zwei Viertelwellen-Elemente, symmetrisch angeordnet:

Eigenschaften:

• Braucht keine separate Massefläche
• Ebenfalls omnidirektional
• Etwas mehr Gewinn als der Monopol
• Die “Gummiente”^¹¹ an vielen Funkgeräten ist ein verkappter Dipol

Vorteil: Symmetrisch, stabil, bewährt seit über 100 Jahren.

3. Die Yagi-Antenne

Jetzt wird’s gerichtet. Eine Yagi besteht aus mehreren Elementen:

Eigenschaften:

• Starke Richtwirkung (wie eine Taschenlampe)
• Hoher Gewinn (11 dBi^¹² und mehr)
• Muss auf die Signalquelle ausgerichtet werden
• Perfekt für Satellitenempfang, Peilung, Richtfunk

Fun Fact: Erfunden 1926 von Shintaro Uda und Hidetsugu Yagi an der Tohoku-Universität in Japan. Die Alliierten nutzten sie im Zweiten Weltkrieg für Radar – während Japan, das Herkunftsland, sie ignorierte. Die japanische Armee erfuhr erst nach der Eroberung Singapurs 1942 von der Antenne, als sie Notizen eines britischen Radar-Technikers fanden, der von einer “Yagi antenna” schrieb.

Gewinn verstehen – ohne sich täuschen zu lassen

Wenn Antennen mit “11 dBi Gewinn” beworben werden, klingt das nach Verstärkung. Ist es aber nicht.

Antennen verstärken nichts. Sie sind passive Bauteile, keine Verstärker. Was sie tun: Sie bündeln die Energie.

Stell dir eine Glühbirne vor, die in alle Richtungen strahlt. Jetzt packst du einen Reflektor dahinter – wie bei einer Taschenlampe. Die Birne leuchtet nicht heller, aber in eine Richtung kommt mehr Licht an.

Das bedeutet:

• Eine omnidirektionale Antenne (0-2 dBi) strahlt überall hin, aber schwach
• Eine Richtantenne (10+ dBi) strahlt stark, aber nur in eine Richtung

Trade-off: Gewinn gegen Abdeckung. Beides gleichzeitig gibt’s nicht.

Deine erste Antenne: Die 17,3-cm-Wunderwaffe

Genug Theorie. Hier ist, was du brauchst:

Material:

• 20 cm Kupferdraht (1-2 mm Durchmesser, isoliert oder blank)
• 1 SMA-Stecker (männlich, zum Löten)
• Lötkolben, Lötzinn
• Lineal oder Maßband
• Seitenschneider

Bauanleitung:

1. Miss genau 17,3 cm ab – bei Antennen zählt jeder Millimeter
2. Schneide den Draht mit etwas Zugabe (18 cm)
3. Entferne 3 mm Isolierung am Ende (falls isoliert)
4. Löte den Draht an den Mittelpin des SMA-Steckers
5. Kürze auf exakt 17,3 cm von der Lötstelle gemessen

Fertig. Das ist eine funktionsfähige 433-MHz-Antenne.

Verbesserung: Löte vier weitere Drähte (je 17,3 cm) an die Masse des Steckers, im 45°-Winkel nach unten abgespreizt. Das sind Radials^¹³ – sie bilden die Massefläche und verbessern den Empfang deutlich.

Die Physik auf einen Blick

Je höher die Frequenz, desto kürzer die Antenne. Bei 2,4 GHz reichen 3 Zentimeter!

Häufige Fehler

“Meine Antenne empfängt nichts!”

• Ist sie lang genug? (17,3 cm bei 433 MHz, nicht 17,3 mm)
• Hat sie Kontakt zur Masse?
• Steht sie senkrecht?
• Ist ein Metallobjekt direkt daneben? (Reflexionen!)

“Ich hab eine teure Antenne, aber der billige Draht ist besser”

Möglich. Teure Antennen sind oft für andere Frequenzen optimiert. Eine 50-Euro-Discone^¹⁶ empfängt alles – aber nichts davon besonders gut. Eine simple λ/4-Antenne, exakt auf deine Frequenz abgestimmt, schlägt sie oft.

“Mehr Antennen = besserer Empfang”

Nein. Mehr Antennen bedeuten mehr Chaos, mehr Reflexionen, mehr Probleme. Eine gute Antenne am richtigen Ort ist besser als zehn mittelmäßige im Zimmer verteilt.

Was ich gelernt habe

347,83 Euro für Antennen waren Overkill. Mit dem Wissen von heute hätte ich 50 Euro ausgegeben und wäre genauso weit gekommen:

• Eine Teleskopantenne (breitbandig, flexibel)
• Etwas Draht und SMA-Stecker für Selbstbau
• Eine einzige Yagi für gerichteten Empfang

Der Rest war Begeisterung, die sich in Amazon-Bestellungen manifestiert hat. Bereuen tue ich es trotzdem nicht – denn jede Antenne hat mir etwas beigebracht.

Die wichtigste Lektion: Ein Stück Draht in der richtigen Länge empfängt Signale aus dem Orbit. Das ist keine Magie, das ist Physik. Und Physik ist für alle da.