1 Grundlagen Antennen- und Blitzschutztechnik Dipl-Ing. Bernd Selgrath Presales Funkwerk Enterprise...

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Grundlagen Antennen- und Blitzschutztechnik

Dipl-Ing. Bernd SelgrathPresales

Funkwerk Enterprise Communications GmbH

2

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

5

Wellenlänge



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

6

Reflexionen

Tropo-sphäre

E rdoberfläche

Ionosphäre



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

7

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

8

Nahfeld und Fernfeld der Antenne

50 Ω 50 Ω

377 Ω

Fernfeld



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

9

22 lNahfeld

mit

l = Antennenhöhe

λ = Wellenlänge




Antennenparameter

Blitzschutztechnik

10

Zum Beispiel:

λ = 12,5 cm

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

Nahfeld = 16,5 cm




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



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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

13

Welche Antenne ?



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

14

Antennenkennwerte Bauform

Öffnungswinkel

Gewinn

Downtilt

Polarisation

VSWR

Isolation



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

15

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

16

Circular Linear

Polarisation



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

17

0° / 90° Fall

+/-45° Fall

Dual polarisierte Antennen, welche Bauweise ?



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

18

Gegenüberstellung der Polarisationsebenen



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

19

3D Strahlungsdiagramm



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

20

horizontal vertical

Strahlungsdiagramme



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

21

Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

22

Halbwertsbreite (Öffnungswinkel)

Zur Erinnerung:

-3dB Halbierung der Leistung

daher wird die

3 dB Beamwidth auch

„Halbwertsbreite“genannt.



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

23

• Verbinder

• Leistungsaufnahme

• Vor-/ Rückverhältnis

• Impedanz....

Weitere Antennen - Standardeigenschaften



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

24

Mechanische Anforderungen an Antennen

- Gewicht

- Farbe

- Windlast

- Wasserfestigkeit



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

25

• Eis und Schnee

• Salznebel

• Luftfeuchte

• Vibration

• UV

• Lebensdauer

• Blitzschutz

Umwelteigenschaften



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

26

Antennendiagramme

Kreuzpolarisation

Gewinn

VSWR

Antennenmeßplatz



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

27

Struktur einer Planarantenne



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

28

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

29

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

30

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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

31

ReichweiteGrößtmögliche Entfernung zwischen Sender und Empfänger

Abhängig von : - Sendeleistung

- Empfängerempfindlichkeit

- Wellenlänge

- Antennenhöhe

- Ausbreitungsverhältnissen



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



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

33

Blitzschutz - Was ist hierbei zu beachten?



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

34

Welcher Blitzschutz- Typ wird wann eingesetzt?



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

35

Kapsel- Blitzschutz

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

Nachteil:- nicht ganz servicefrei



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

36

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)



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

37

/ 4 - Blitzschutz:

2'

1

2

1'

1

2'

2

1'

Vorteil: + servicefrei,+ sehr gutes PIM- Verhalten

Nachteil:- schmalbandig- nicht DC -speisefähig



Antennenparameter

Blitzschutztechnik

38

Jetzt hammas

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