Funkkommunikation / Welotec
Die richtige Antenne finden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Groundplane und Richtfunk-Charakteristik
- Groundplane: unerlässlich bei »halben« Antennen
Ein Grund, warum manche Antennen weit hinter dem im Datenblatt genannten Gewinn bleiben, könnte sein, dass nicht an die Groundplane gedacht wurde.
Dazu einige Hintergründe: Antennen werden als »halbe« (λ/4) und »ganze« Antennen (λ/2) angeboten. Während ganze Antennen problemlos ohne Groundplane funktionieren, können die halben Antennen auf keinen Fall darauf verzichten. Denn um das volle Potenzial auszuschöpfen, wird eine Antennenlänge von λ/2 benötigt. Hierzu dient bei halben Antennen die Groundplane aus Metall als Erdungsfläche, auf der die Antenne vertikal, mittig und im 90°-Winkel montiert wird (Bild 3). Durch die elektromagnetische Reflexion an der Erdungsfläche wird die benötigte Wellenlänge erreicht.
Als Faustregel gilt daher: Halbe Antennen (λ/4) sind immer auf metallischem Untergrund zu montieren. Ein schmaler Stahlblechhaltewinkel reicht hier aber nicht aus. Die kumulierte metallische Grundfläche sollte ca. 1 m² aufweisen.
- Richtantennen: Auf den Abstand kommt es an
Mit Richtantennen lassen sich, vereinfacht gesagt, Signale gezielt und gebündelt in eine bestimmte Richtung senden (Bild 4). Damit kann man eine große Reichweite erzielen, die Sendeleistung am Transmitter reduzieren oder auch schwache Signale empfangen.
Ein typischer Einsatzbereich von Richtantennen sind die Verbindung von LTE-Basisstationen untereinander. Hier kann die Wahl des passenden Routers beim Einrichten nützlich sein. Während einfache Router über eine LED die Signalstärke anzeigen, hat Welotec beispielsweise mit dem TK800 einen Router im Angebot, bei dem sich die exakte Signalstärke im Browser einsehen und damit die Antenne optimal einrichten lässt. In manchen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, sich nicht auf die Funkmasten in unmittelbarer Nähe auszurichten, wenn sich diese zum Beispiel in Nähe einer Autobahn oder eines Stadions befindet. Ein Stau auf der Autobahn oder ein vollbesetztes Stadion können dann nämlich die Kommunikation ausbremsen.
Generell gilt als Faustregel für Richtantennen: In Anwendungen mit beweglichen Sendern oder Empfängern sind Richtantennen ungeeignet, bei ortsfesten Anwendungen können sie dann sinnvoll sein, wenn man genau weiß, wo sich der Kommunikationspartner befindet.
- MIMO-Antennen: Systemkapazität und Datendurchsatz maximieren
Mit MIMO-Antennen (Multiple-Input Multiple-Output) lassen sich Systemkapazität und Datendurchsatz erhöhen. Bei dieser Technik werden mehrere Sendeantennen (Tx) verwendet, um ein Signal auf derselben Frequenz an mehr als eine Empfangsantenne (Rx) zu senden (Bild 5). Die Technik macht sich die Streuung der Signale zu Nutze und erreicht durch die verschiedenen Wege der Sende-Signale und deren zeitversetztes Eintreffen am Endgerät eine bessere Systemkapazität sowie einen besseren Datendurchsatz. Für eine optimale Ausnutzung von MIMO am Endgerät, werden die Sendeantennen um 90° versetzt polarisiert. Dadurch soll eine möglichst große Fernfeld-Entkopplung, auch Crossover-Isolation, erreicht werden.
Als Faustregel gilt: Werden mehrere Antennen gleichzeitig montiert, benötigen diese einen Abstand von mindesten 20 cm zueinander, damit sie sich nicht gegenseitig stören.
- Brennverhalten: Safety first
Ein Fehler, der zwar nicht die Übertragungsqualität beeinflusst, aber dennoch zu großen Problemen führen kann, ist wenn das Brennverhalten von Antennen bzw. Kabeln nicht beachtet wird. Gerade innerhalb eines Gebäudes, bei Trafonetzstationen und Fahrzeugen sind die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen zu beachten. Bei der Wahl der richtigen Antennentechnik müssen also auch sicherheitstechnische Vorgaben beachtet werden.
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