04/12/23 IT Team EST1

Antennen

Antenneae (lat.) lange, dünne Insektenfühler

Überblick Antennen allgemein Kenngrößen Antennenformen

04/12/23 IT Team EST2

Antennentypen im WLAN

Antennen im WLAN Einsatz sind Sende- und Empfangsantenne

Man unterscheidet zwischen ungerichteten (omnidirectional, rundstrahlend) und gerichteten (direktional) Antennen

Ungerichtete Antennen Dipol Stabantennen

Gerichtete Antennen Yagi Antennen Parabol Antennen Patch Antennen

04/12/23 IT Team EST3

Kenndaten einer Antenne

Abmessungen Richtcharakteristik Polarisation Antennengewinn Bandbreite Impedanz

04/12/23 IT Team EST4

Kenngröße Abmessung

Die Abmessung einer Antenne ist abhängig von der Wellenlänge der Sende- bzw. Empfangsfrequenz.

WLAN G-Standard 2,4 GHz λ = c / f λ = 3*108 m/s / 2,4 * 109 1/s λ = 12,5 cm λ/2 = 6,25 cm λ/4 = 3,125 cm

04/12/23 IT Team EST5

Kenngröße Richtcharakteristik

Strahlungscharakteristik oder Richtcharakteristik Definition:

Richtungsabhängigkeit ist die von einer Antenne erzeugten Feldstärke nach Amplitude, Phase, und Polarisation in einem konstanten Abstand unter Fernfeldbedingungen

Richtdiagramme von Antennen werden in einem Polarkoordinatensystem oder in kartesischen Koordinaten dargestellt

04/12/23 IT Team EST6

Kenngröße Öffnungswinkel( beamwidth )

04/12/23 IT Team EST7

Kenngröße Antennengewinn

Ein Kugelstrahler (Isotroper Strahler) ist die Bezugsantenne.

Ein isotroper Strahler ist eine ideale Antenne, die in alle Richtungen gleichmäßig strahlt und einen Antennengewinn von 1 = 0 dBi hat

Ein weiterer Bezug stellt ein Halbwellendipol (λ/2) dar. Der Zusammenhang zwischen Kugelstrahler und einem Halbwellendipol 0 dBd = 2,4 dBi

04/12/23 IT Team EST8

Verschiedene Dipole

λ/2 λ/4

Bei 2,4 GHz:λ /2 = 6,25 cm λ /4 = 3,125 cm

Halbwellendipol

04/12/23 IT Team EST9

Kenngröße Bandbreite

Die Bandbreite ist die Differenz von maximaler Sendefrequenz und minimaler Sendefrequenz

Relative Bandbreite ist die Bandbreite bezogen auf die Sendefrequenz

04/12/23 IT Team EST10

Kenngröße Polarisation

Man unterscheidet zwischen horizontaler, vertikaler und zirkularer Polarisation. Zirkulare Polarisation kann rechtsdrehend oder linksdrehend sein

Im WLAN Bereich verwendet man horizontale und vertikale Polarisation

04/12/23 IT Team EST11

Diversity

Allgemein: Diversity ist die gleichzeitige Operation von zwei oder

mehreren Systemen Space Diversity

Empfänger hat zwei Antennen. Das empfangene Signal wir in einer elektronischen Schaltung weiterverarbeitet. (Auswahl des besseren Signals oder Addition beider Signale)

Frequenz Diversity Daten werden gleichzeitig mit zwei Sendern

unterschiedlicher Frequenz gesendet und empfangen. Dadurch wird der Durchsatz erhöht.

04/12/23 IT Team EST12

Diversity bei Access Points

Access Points und PCMIA Client Adapter verfügen zum Teil über zwei Antennen. Sie dienen nur zu einem besseren Signalempfang. Es ist immer nur eine Antenne aktiv

04/12/23 IT Team EST13

Space Diversity beim AP

04/12/23 IT Team EST14

Ungerichtete Antennen

Beispiele für 2,4 GHz Antennen für Cisco Geräte

04/12/23 IT Team EST15

Richtcharakteristik eines Dipols

04/12/23 IT Team EST16

Erkenntnisse für die Ausleuchtung

Die horizontale Ausleuchtung bei einem Dipol ist gut. Zu beachten ist, dass die vertikale Ausleuchtung im Bereich der Antenne mäßig ist

Öffnungswinkel

04/12/23 IT Team EST17

Diversity Deckenantenne

04/12/23 IT Team EST18

Antenne für Deckenmontage

Vertikal Polarisiert, strahlt aber auch abgeschwächt in der horizontalen Ebene

04/12/23 IT Team EST19

Gerichtete Antennen

Gerichtete Antenne haben einen kleineren Öffnungswinkel und dadurch einen höheren Gewinn.

Sie sind geeignet größere Entfernungen zu überbrücken.

Beispiele für 2,4 GHz Antennen für Cisco Geräte

04/12/23 IT Team EST20

Beispiel für eine Patch Antenne(Wandmontage)

04/12/23 IT Team EST21

Yagi Antenne allgemein

Eine Yagi Antenne besteht aus einem Faltdipol (λ/2), Reflektoren (λ/2 + ca. 10% ), und Direktoren (ca. 5% < λ/2 )

04/12/23 IT Team EST22

Beispiel einer Cisco Yagi Antenne

04/12/23 IT Team EST23

Parabolantennen für große Entfernungen

04/12/23 IT Team EST24

Cisco - Combo Antenne

Durch die Stellung der Antenne erhält man eine gerichtete bzw. ungerichtete Antenne

04/12/23 IT Team EST25

Antennenleitungen

Überblick:Impedanz = 50 ΩVerluste siehe Tabelle ( 100ft = 30,48m

04/12/23 IT Team EST26

Anschluss

Cisco verwendet einen RP - TNC Connector(Reverse Polarity - Threaded Neill Concelman )

04/12/23 IT Team EST27

Problematik bei größeren Entfernungen

Mikrowellen breiten sich geradlinig aus

Sender und Empfänger müssen sich ‚sehen‘

Durch Beugung der Wellen ergibt sich einen elliptischen Verlauf der Sichtlinie. Dieser Bereich muss frei von Hindernissen sein, da es sonst zu Reflektionen kommt

04/12/23 IT Team EST28

1. Fresnelsche Zone

b = 0,5 √ λ d

04/12/23 IT Team EST29

Fresnel und Erdkrümmung Berechnung der Erdkrümmung E = d2 / 8r

E = Höhe der Erdkrümmungd = Abstand der Sender in kmr = Erdradius 6371 km

D in Miles; H in feet; F in Hz

04/12/23 IT Team EST30

Fehlerquellen bei der Übertragung

Ausrichtung der Antennen – Polarisierung

Störung durch andere Signale –Interferenzen

Witterungseinfluss

04/12/23 IT Team EST31

Abgestrahlte Leistung

Die abgestrahlte Leistung einer Antenne setzt sich zusammen aus der Leistung des Senders und dem Antennengewinn abzüglich der Verluste der Leitung

Gesetzliche Regelungen beachten!

04/12/23 IT Team EST32

Betrachtung für eine AP nach den gesetzlichen Bestimmungen in den USA

1 W = 1000 mW 10 log1000 = 30 dBm Bei Einsatz von 30 m Koax Kabel LMR 400 reduziert sich

die abgstrahlte Leistung um 6,8 db

04/12/23 IT Team EST33

Gesetzliche Bestimmungen in Deutschland

Die maximal zulässige Strahlungsleistung der Endgeräte und der zentralen Zugangspunkte ist abhängig vom Frequenzbereich:100 mW bei 2400 MHz,

200 mW bei 5150 bis 5350 MHz bei einer Nutzung innerhalb geschlossener Räume sowie

1000 mW bei 5470 bis 5725 MHz bei einer Nutzung sowohl innerhalb als auch außerhalb geschlossener Räume.

Die Frequenzen zwischen 5000 und 6000 MHz dürfen nur mit automatischer Leistungsregelung genutzt werden.

Bei den angegebenen Leistungen handelt es sich um die auf eine Standardantenne bezogene abgestrahlte Leistung. Der Einsatz stärker bündelnder Richtantennen ist nicht erlaubt.