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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

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Frequenz

Die Frequenz ist die Anzahl Schwingungen pro Zeiteinheit

1s

allgemeine Funkübertragung

verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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Wellenlänge

1/s 0002.450.000. Frequenz

m/s) 00(300.000.0digkeit gsgeschwinAusbreitun (m) eWellenläng

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verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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Wellenlänge

allgemeine Funkübertragung

verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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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

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Antennenparameter

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Nahfeld und Fernfeld der Antenne

50 Ω 50 Ω

377 Ω

Fernfeld

allgemeine Funkübertragung

verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

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22 lNahfeld

mit

l = Antennenhöhe

λ = Wellenlänge

Nahfeld und Fernfeld der Antenne

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Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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Zum Beispiel:

λ = 12,5 cm

8,5 dBi Planarantenne: l = 10,1 cm

Nahfeld = 16,5 cm

Nahfeld und Fernfeld der Antenne

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verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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Zum Beispiel:

λ = 12,5 cm

Airtraxx R12: l = 82 cm

Nahfeld = 1075 cm = 10,75 m

Nahfeld und Fernfeld der

Antenne

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verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

Blitzschutztechnik

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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

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Welche Antenne ?

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Antennenparameter

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Antennenkennwerte Bauform

Öffnungswinkel

Gewinn

Downtilt

Polarisation

VSWR

Isolation

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Antennenparameter

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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

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Antennenparameter

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Circular Linear

Polarisation

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Antennenparameter

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0° / 90° Fall

+/-45° Fall

Dual polarisierte Antennen, welche Bauweise ?

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Antennenparameter

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Gegenüberstellung der Polarisationsebenen

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3D Strahlungsdiagramm

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horizontal vertical

Strahlungsdiagramme

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Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)

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Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)

Zur Erinnerung:

-3dB Halbierung der Leistung

daher wird die

3 dB Beamwidth auch

„Halbwertsbreite“genannt.

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• Verbinder

• Leistungsaufnahme

• Vor-/ Rückverhältnis

• Impedanz....

Weitere Antennen - Standardeigenschaften

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Antennenparameter

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Mechanische Anforderungen an Antennen

- Gewicht

- Farbe

- Windlast

- Wasserfestigkeit

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• Eis und Schnee

• Salznebel

• Luftfeuchte

• Vibration

• UV

• Lebensdauer

• Blitzschutz

Umwelteigenschaften

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Antennendiagramme

Kreuzpolarisation

Gewinn

VSWR

Antennenmeßplatz

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Struktur einer Planarantenne

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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

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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

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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

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ReichweiteGrößtmögliche Entfernung zwischen Sender und Empfänger

Abhängig von : - Sendeleistung

- Empfängerempfindlichkeit

- Wellenlänge

- Antennenhöhe

- Ausbreitungsverhältnissen

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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

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Blitzschutz - Was ist hierbei zu beachten?

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verschiedene Antennenvarianten

Antennenparameter

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Welcher Blitzschutz- Typ wird wann eingesetzt?

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Kapsel- Blitzschutz

Vorteil: + breitbandig (DC- 2,5 GHz),+ DC speisefähig

Nachteil:- nicht ganz servicefrei

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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)

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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

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