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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 57

Wireless Basics – Wellenausbreitung und Antennen

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Antennen

Beim Aufbau von Funknetzen geht es darum, die Leistung eines Senders bis zum Empfänger zu bringen. Dabei ist zu beachten, dass gesetzliche Randbedingungen die Leistung von Sendern beschränken, grade im Bereich der privaten Anwendungen.

Man kann also nicht so vorgehen, dass man Probleme zwischen Sender und Empfänger einfach durch eine Leistungserhöhung der Sender löst, wie dies bei anderen Systemen durchaus gemacht wird. Schließlich sind auch die gesundheitlichen Risiken durch elektromagnetische Strahlung nicht wirklich lückenlos erforscht. In jedem Fall ist eine geringere Sendeleistung in diesem Zusammenhang immer als günstiger anzusehen.

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Es kommt also darauf an, die gesetzlich limitierte Sendeleistung so gut wie möglich auszunutzen. Dabei kann eine gute Antenne zwar keine Wunder wirken, aber erhebliche Verbesserungen gegenüber einer einfachen Antenne bringen.

Eine weitere Methode zur Steigerung der Leistung einer Übertragungsstrecke wäre die Erhöhung der Empfindlichkeit von Empfängern. Auch dies ist limitiert, einerseits durch Parameter wie Kosten und Aufwand, andererseits aber durch schlichte physikalische Zusammenhänge wie das atmosphärische Rauschen und andere Störeffekte, die natürlich bei einem Empfänger umso mehr Schaden anrichten, je empfindlicher dieser ist. Normalerweise wird man sich bei Funknetzen herkömmlicher Bauart auf Doppelsuperheterodyne-Empfänger beschränken.

Antennenparameter

Statt der Besprechung vieler unterschiedlicher Antennenbauarten wollen wir eher einige wichtige Parameter betrachten, die die Eigenschaften einer Antenne beschreiben. Dies sind:

  • Fußpunktwiderstand
  • Speisungsart
  • Strahlungsdiagramm
  • Gewinn
  • Halbwertsbreite
  • Vor/Rückverhältnis

Der Eingangswiderstand einer Antenne wird als Fußpunktwiderstand bezeichnet. Er muss im Bereich der Frequenzen, die man benutzen möchte, mit dem Wellenwiderstand der unabgestimmten Speiseleitung, also der Zuleitung zur Antenne, so genau wie möglich übereinstimmen.

Man kann eine Antenne unsymmetrisch oder symmetrisch betreiben. Man spricht dann auch von der Speisungsart der Antenne. Bei symmetrischer Speisung führen die beiden Anschlüsse entgegengesetzt gleiche Spannungen gegen das Bezugspotential („Erde“), bei unsymmetrischer Speisung wird ein Pol der Antenne direkt mit „Erde“ verbunden. Koaxialkabel als Zuleitungen führen zu unsymmetrischer Speisung. Die heute kaum noch verwendeten Bendleitungen hingegen erlauben eine symmetrische Speisung.

Ob man eine Antenne symmetrisch oder unsymmetrisch speisen muss, hängt von ihrer Bauart ab. Man kann dies nicht frei wählen. In keinem Fall führt es zu guten Ergebnissen, wenn man eine für symmetrische Speisung gebaute Antenne unsymmetrisch speist und vice versa. Würde man z.B. eine für symmetrische Speisung gebaute Antenne versorgen wollen, müsste man ja die zwei von Erde unterschiedlichen Potentiale erzeugen und auf das Koaxialkabel geben. Dann entstünde aber auf dem Außenleiter des Koaxialkabels eine Spannung, die sog. Mantelwellen.

weiter mit: Das Strahlungsdiagramm

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