Schnell auf Sendung

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Bei relativ kurzem Abstand der Sendeantenne zur Empfangsantenne dominiert der direkte Ausbreitungsweg. Der längere, reflektierte, hat keinen großen Einfluss auf den Übertragungspfad. Bei größer werdenden Abstand gewinnt der reflektierte Pfad immer mehr an Bedeutung. Die direkte und die indirekte Welle können sich je nach Phasenunterschied konstruktiv oder destruktiv überlagern. Die Werte für EIRP und die Feldstärke E müssen also unter Berücksichtigung dieses Bereiches gemessen worden sein. Es sollte auch hervorgehoben werden, dass der tatsächliche Pfadverlust aufgrund von Mehrwegeausbreitung und Abschattung stark schwanken kann. Der Pfadverlust verhält sich wie eine zufällige statistische Variable mit logarithmischer Normalverteilung (Normalwert in dB) um einen gegebenen Mittelwert herum. Bei Messungen sollte daher stets der Mittelwert aus maximaler und minimaler Leistung und Feldstärke ermittelt werden. Der Pfadverlustexponent ist von der Beschaffenheit der Umgebung sehr stark abhängig. Die Tabelle 2 aus [5] zeigt die Pfadverlustexponenten für verschiedene Umgebungen.

Verschiedene empirische Untersuchungen führten für spezielle Gebäudetypen und Materialien zu spezifischen Pfadexponenten. In [5] wird für eine Büroumgebung für das Frequenzband 868 MHz ein Pfadexponent von 2,4 bis 2,7 je nach Ausstattung angegeben. Bei der Abschätzung solcher Ausbreitungsszenarien können neben dem Pfadverlustexponenten noch zusätzliche Signaldämpfungen auftreten, die bei der Durchdringung von Wänden hinzukommen. Die Dämpfungseigenschaften sind jedoch nicht nur vom Material sondern auch von der Frequenz abhängig. So können beim Durchdringen einer Decke oder eines Fußbodens (je nach Material und Dicke) zusätzliche Dämpfungswerte im Bereich von 20 dB bis 30 dB auftreten. Bei RKE-Systemen für Fahrzeuge oder Garagentoröffner treten zudem noch kapazitive Verstimmungen der Antenne auf, da diese Geräte, inklusive Antenne, in der Hand gehalten werden.

Automatischer Abgleich

Um eine hochwertige Funkverbindung sicherzustellen, muss die Antenne eines Funkgeräts optimal an den Eingang des verwendeten ICs angepasst werden. Das Unternehmen Integration Associates hat einen automatischen Abgleich für Antennen entwickelt, mit dem sich Antennen rasch auf den maximalen Ausgangspegel einstellen. Dank dieser Technik kommen Antennen im Sub-GHz-Band ohne aufwändige externe Matching-Elemente oder kostspieliges Tunen aus. Da der Abgleich automatisch zu Beginn jedes Sendezyklus’ durchgeführt wird, werden sogar durch die menschliche Hand hervorgerufene Dämpfungen in Echtzeit ausgeglichen.

Die neue Technik wurde u.a. im Transmitter-Baustein »IA4221« von Integration Associates (Vertrieb: Compotron) umgesetzt. Unter Verwendung dieses Bausteins kann ein 868-MHz-System ohne zusätzliche Matching-Elemente mithilfe von unterschiedlichen Antennenstrukturen wie Loop oder Back-IFA [3] Reichweiten gemäß Bild 2 erreichen. Die Daten für die Sende- und Empfangsleistungen wurden hierzu aus [3] entnommen. Als Pfadexponent wurden der oben angeführt Wert von n = 2,4 angesetzt. Natürlich hängen diese Werte im Weiteren auch vom Frequenzhub sowie der Receiver-Empfindlichkeit und dem Antennendesign ab. Das Bild 2 zeigt, dass mit Hilfe sehr einfacher Antennenstrukturen erstaunliche Reichweiten im 868-MHz-Band zu erreichen sind. Die IC-Familie von Integration für das ISM-Band umfasst sowohl Transmitter und Receiver als auch Transceiver.

1. Schnell auf Sendung
2. Schnell auf Sendung
3. Abgleich in 6,4 µs