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Grundlagen Antennen- und Blitzschutztechnik
Dipl-Ing. Bernd SelgrathPresales
Funkwerk Enterprise Communications GmbH
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Inhalte
allgemeine Funkübertragung verschiedene Antennenvarianten Antennenparameter Blitzschutztechnik
3
Frequenz
Die Frequenz ist die Anzahl Schwingungen pro Zeiteinheit
1s
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
4
Wellenlänge
1/s 0002.450.000. Frequenz
m/s) 00(300.000.0digkeit gsgeschwinAusbreitun (m) eWellenläng
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
5
Wellenlänge
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
6
Reflexionen
Tropo-sphäre
E rdoberfläche
Ionosphäre
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Was ist eine Antenne
Übertragungselement zwischen leitungsgebundener und freier Ausbreitung elektromagnetischer Wellen
Die Sendeantenne strahlt elektromagnetische Energie ab
Die Empfangsantenne nimmt davon an einem weit entfernten Ort einen sehr kleinen Teil auf
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Nahfeld und Fernfeld der Antenne
50 Ω 50 Ω
377 Ω
Fernfeld
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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22 lNahfeld
mit
l = Antennenhöhe
λ = Wellenlänge
Nahfeld und Fernfeld der Antenne
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
10
Zum Beispiel:
λ = 12,5 cm
8,5 dBi Planarantenne: l = 10,1 cm
Nahfeld = 16,5 cm
Nahfeld und Fernfeld der Antenne
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
11
Zum Beispiel:
λ = 12,5 cm
Airtraxx R12: l = 82 cm
Nahfeld = 1075 cm = 10,75 m
Nahfeld und Fernfeld der
Antenne
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
12
400 800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600
5000
F (MHz)
TETRA
GSM-900
(870-960)
GSM-1800
(1710-1880)
UMTS
(1900-2170)
ISM
802.11.b
8902.11.g
2400
DECT
(1880-1900)
WLL
3500
ISM
5800
HiperLAN
802.11.a:
802.11.h
5 GHz
WLL
2600
Frequenzbereich
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
13
Welche Antenne ?
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Antennenkennwerte Bauform
Öffnungswinkel
Gewinn
Downtilt
Polarisation
VSWR
Isolation
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Gewinn (Gain)
Isotroper Kugelstrahler 0 dBi
Der Weg zum Rundstrahler
Der W
eg zu
r
Richtan
tenne
Rundstrahler- Charakteristik mit z.B. 2,15 dBi
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Circular Linear
Polarisation
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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0° / 90° Fall
+/-45° Fall
Dual polarisierte Antennen, welche Bauweise ?
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Gegenüberstellung der Polarisationsebenen
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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3D Strahlungsdiagramm
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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horizontal vertical
Strahlungsdiagramme
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)
Zur Erinnerung:
-3dB Halbierung der Leistung
daher wird die
3 dB Beamwidth auch
„Halbwertsbreite“genannt.
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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• Verbinder
• Leistungsaufnahme
• Vor-/ Rückverhältnis
• Impedanz....
Weitere Antennen - Standardeigenschaften
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Mechanische Anforderungen an Antennen
- Gewicht
- Farbe
- Windlast
- Wasserfestigkeit
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Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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• Eis und Schnee
• Salznebel
• Luftfeuchte
• Vibration
• UV
• Lebensdauer
• Blitzschutz
Umwelteigenschaften
allgemeine Funkübertragung
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Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Antennendiagramme
Kreuzpolarisation
Gewinn
VSWR
Antennenmeßplatz
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Struktur einer Planarantenne
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Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Freifelddämpfung
Verdoppelung der Übertragungsstrecke verursacht eine zusätzliche Dämfung von 6 dB
Funkfeldlänge Funkfeldämpfung@2,4GHz (gerundet)
50m 75dB
100m 81dB
200m 87dB
300m 90dB
400m 93dB
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Verluste über die Luft
Loss in Freespace
-130.0
-120.0
-110.0
-100.0
-90.0
-80.0
-70.0
-60.0
-50.0
-40.0
10 100 1000 10000
m
dB
380
900
1900
2500
3500
5200
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Dämpfung von Baustoffen
Hindernisse Typische Dämpfung@2,4 GHz
Innenwände ~ 5dB
Holzwände 6dB
Alu-Jalousien geschlossen 10 dB
Gitterglasfenster mit Holzrahmen 5 - 6dB
Gitterglasfenster mit Metallrahmen 12dB
Stahlregale/Schränke 15dB
Diverse Ziegelarten 8-14dB
Betonwände 10-25dB
Betondecken 25dB
Aufzug 20-35dB
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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ReichweiteGrößtmögliche Entfernung zwischen Sender und Empfänger
Abhängig von : - Sendeleistung
- Empfängerempfindlichkeit
- Wellenlänge
- Antennenhöhe
- Ausbreitungsverhältnissen
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Dämpfungsbilanz
AntenneGerichtete 8 dBi
Jumpekabel -2 dB
Jumperkabel -2 dB
Speisekabel -4 dB
Luftschnittstelle
Empfangsempfindlichkeit bei 11 Mbit / sec: - 84 dBm
Basisstation 20 dBm / 100 mW
„Dynamik“ 104 dB
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Blitzschutz - Was ist hierbei zu beachten?
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Welcher Blitzschutz- Typ wird wann eingesetzt?
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Kapsel- Blitzschutz
Vorteil: + breitbandig (DC- 2,5 GHz),+ DC speisefähig
Nachteil:- nicht ganz servicefrei
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Kapsel- Typen
73 Z-0-0-47 73 Z-0-0-47
(leicht radioaktiv, Zündverhalten sehr schnell)(leicht radioaktiv, Zündverhalten sehr schnell)
73 Z-0-0-73 Z-0-0-4447 47
(nicht radioaktiv, Zündverhalten etwas (nicht radioaktiv, Zündverhalten etwas langsamer)langsamer)
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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/ 4 - Blitzschutz:
2'
1
2
1'
1
2'
2
1'
Vorteil: + servicefrei,+ sehr gutes PIM- Verhalten
Nachteil:- schmalbandig- nicht DC -speisefähig
allgemeine Funkübertragung
verschiedene Antennenvarianten
Antennenparameter
Blitzschutztechnik
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Jetzt hammas
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