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Mobilfunk-Antennentechnik Dipl. Ing. Peter Scholz KATHREIN-Werke KG Anton-Kathrein-Straße 1 83004 Rosenheim
Mobilfunk-Antennentechnik
Dipl. Ing. Peter ScholzKATHREIN-Werke KG
Anton-Kathrein-Strae 183004 Rosenheim
1. Einleitung S - 3
2. Theorie S - 4
3. Grundbegriffe S - 5
3.1 Polarisation S - 53.2 Richtcharakteristik S - 53.3 Halbwertsbreite S - 53.4 Antennengewinn S - 63.5 Impedanz S - 63.6 VSWR/Rckfludmpfung S - 63.7 Mechanische Vorgaben S - 6
4. Feststationsantennen S - 7
4.1 Rundstrahler S - 74.1.1 Groundplane- und Sperrtopf-Antennen S - 7
im Vergleich4.1.2 Rundstrahler seitlich am Mast S - 74.1.3 Gewinnrundstrahler S - 74.2 Richtantennen S - 84.2.1 Gewinn durch horizontale Bndelung S - 84.2.2 Lngsstrahler S - 84.2.3 Querstrahler S - 84.2.4 Antennenkombination S - 9
5. Besondere Techniken S - 10bei GSM und DCS 1800
5.1 Diversity S - 105.1.1 Raum - Diversity S - 105.1.1.1 Omni - Basisstation S - 115.1.1.2 Sektor - Basisstation S - 115.1.2 Polarisations - Diversity S - 115.1.2.1 Horizontale und vertikale Polarisation S - 115.1.2.2 Polarisation +45/-45 S - 125.2 Indoor Antennen S - 12
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6. Fahrzeugantennen S - 13
6.1. l/ 4-Antenne auf dem Wagendach S - 136.2. Gewinnantennen S - 146.3. Heckantennen S - 146.4. Scheiben-Klebeantennen S - 156.5. Scheiben-Klemmantennen S - 156.6. Verkrzte Antennen S - 156.7. Lokantennen S - 16
7. Antennen fr tragbare Funkgerte S - 17
7.1. l/ 4-Antennen S - 177.2. l/ 2-Antennen (Gainflex) S - 177.3. Verkrzte Antennen S - 187.4. Vergleichende Feldstrkemessungen S - 18
Bilderanhang Seite B1 Seite B 26
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Mobilfunk - Antennentechnik
1. Einleitung
Durch die Einfhrung neuer Mobilfunknetze (GSM/PCN) hat in den letzten Jahren eine sprunghafteEntwicklung auf dem Gebiet des Mobilfunks eingesetzt. Weltweit ist die Zahl der Teilnehmer auf ber150 Millionen gestiegen. Bild 1 zeigt eine bersicht der Mobilfunkdienste in Deutschland sowie der ver-wendeten Frequenzbereiche.
Durch den wachsenden Ausbau der Mobilfunknetze werden die Anforderungen an die verwendetenAntennen immer hher:
streng definierte Abstrahlcharakteristik fr eine mglichst genaue Funknetzplanung erhhtes Augenmerk auf die Intermodulationsfestigkeit aufgrund der Abstrahlung vieler
HF-Trgerfrequenzen ber eine Antenne Doppelpolarisation elektrische Absenkung des Vertikaldiagramms unaufflliges Design
In folgendem Beitrag wird auf die Grundlagen der Antennentechnik eingegangen, die wichtigstenAntennentypen vorgestellt, sowie die besondere Technik von GSM/PCN Anlagen behandelt.
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2. Theorie
Antennen sind Wandler zwischen einer leitungsgefhrten Welle und einer Freiraumwelle. Sie empfangen elektromagnetische Wellen und geben sie an einen Empfnger weiter bzw. strahlenelektromagnetische Wellen ab, die von einem Sender erzeugt wurden. Grundstzlich sind dieEigenschaften von passiven Antennen fr den Sende- und Empfangsfall gleich (Reziprozitt). VomAnschlu her erscheint eine Antenne als Zweipol, obwohl sie in Wirklichkeit ein Vierpol ist. Der nicht aneiner HF-Leitung liegende Anschlu der Antenne ist mit der Umwelt verbunden und es ist daher stetszu bedenken, da das Umfeld der Antenne einen starken Einflu auf die Antenneneigenschaften habenkann (Bild 2).
Das Prinzip einer Antenne lt sich durch Aufbiegen einer Zweidrahtleitung veranschaulichen (Bild 3):
a) Ein Sender schickt Hochfrequenz-Wellen in eine Zweidrahtleitung. Zwischen den Drhten bildet sich ein pulsierendes elektrisches Feld, das sich von der Leitung jedoch nicht lsen kann.
b) Das Leitungsende wird auseinandergebogen. Die Feldlinien werden lnger und stehen im rech-ten Winkel zu den Drhten.
c) Die Drhte sind im rechten Winkel aufgebogen. Die Feldlinien haben eine Lnge erreicht, die eine Ablsung von den Drhten erlaubt. Das Gebilde strahlt eine elektromagnetische Welle ab, wobei die Lnge der beiden senkrechten Drahtstcke der halben Wellenlnge entspricht.
Diese vereinfachte Darstellung beschreibt den Grundbaustein fast jeder Antenne, den l/ 2-Dipol. Nebeneinem elektrischen Feld (E), da durch ein Spannungspotential (U) gebildet wird, entsteht auch einmagnetisches Feld (H), das auf einem Strom (I) basiert (Bild 4). Die Amplitudenverteilungen der Felderentsprechen der Spannungs- bzw. Stromverteilung auf einem Dipol. Wellenablsung vom Dipol bzw. Wellenausbreitung erfolgen durch permanente Umwandlung von elek-trischer in magnetische Energie und umgekehrt. Die dabei entstehenden elektrischen und magnetischen Felder stehen orthogonal zurAusbreitungsrichtung (Bild 5).
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3. Grundbegriffe
3.1 Polarisation:
Als Polaristion wird die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstrkevektors bezeichnet.Mobilfunk: vertikale PolarisationRundfunk: horizontale Polarisation
3.2 Richtcharakteristik:
Die Abstrahlcharakteristik einer Antenne wird in den meisten Fllen durch Schnitte durch das horizon-tale und vertikale Strahlungsdiagramm beschrieben. Im Mobilfunk (vertikale Polarisation) entspricht dasder magnetischen Feldkomponente (H-Ebene) und der elektrischen Feldkomponente (E-Ebene). Frkomplexe Antennen wird oftmals auch eine rumliche Darstellung gewhlt.
3.3 Halbwertsbreite:
Dieser Begriff steht fr den ffnungswinkel der Antenne. Er wird gebildet durch die Punkte imHorizontal- und Vertikaldiagramm, bei denen die Leistung um die Hlfte abgesunken ist. Diese Punktewerden daher auch 3 dB-Punkte genannt.
3.4 Antennengewinn:
Durch den Antennengewinn wird in Wirklichkeit nicht Energie gewonnen. Whrend eine Antenne ohneGewinn die Energie in alle Richtungen verteilt, konzentriert eine Gewinnantenne die Energie aufbestimmte Winkelsegmente des Raumes. Bezugsgre fr die Gewinnangabe ist meist der l/2- Dipol.Bei hheren Frequenzen kann der Gewinn auf den isotropen Strahler bezogen sein. Dies ist eine in derRealitt nicht existierende Antenne, die auch in der E-Ebene ein Rundstrahldiagramm besitzt.Umrechnung:Gewinn (bez. auf isotropen Strahler dBi) = Gewinn (bez. auf l/2- Dipol dBd) + 2,15 dB
Der Gewinn einer Antenne ist mit der Strahlungscharakteristik der Antenne verknpft. Aus denHalbwertsbreiten der Strahlungsdiagramme der horizontalen und vertikalen Ebene lt sich der Gewinngrob abschtzen (Bild 6).
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3.5 Impedanz:
Die frequenzabhngige Impedanz der Dipole bzw. der Antennen wird oftmals ber Symmetrier- undTransformationsschaltungen an die 50 Ohm Impedanz der Zufhrungsleitung angepat. EineAnpassung ber einen greren Frequenzbereich erfolgt durch geeignete Kompensationsschaltungen.
3.6 VSWR/Rckfludmpfung:
Eine Impedanz von genau 50 Ohm lt sich praktisch nur fr eine Frequenz einhalten. Bei breitbandi-gen Antennen gibt das VSWR an, wieweit die Impedanz von 50 Ohm abweicht. Durch dieseFehlanpassung kann die vom Sender gelieferte Leistung nicht mehr ungehindert in die Antenne flieenund abgestrahlt werden. Ein Teil wird an der Antenne reflektiert und luft zum Sender zurck (Bild 7).Hinlaufende und zurcklaufende Leistung bilden eine stehende Welle mit Spannungsminima undSpannungsmaxima (Umin/Umax). Dieses Stehwellenverhltins (Voltage Standing Ware Ratio) ist ein Mafr die Anpassung der Antenne, und wurde frher durch Abtastung der Welle mit einer Sonde bestimmt.
Im Mobilfunk ist ein VSWR von 1,5 Standard. In diesem Fall darf der Wirkanteil der komplexenImpedanz zwischen folgenden Werten variieren:
Maximalwert: 50 Ohm x 1.5 = 75 OhmMinimalwert : 50 Ohm : 1.5 = 33 Ohm
Heutzutage wird mehr und mehr die Rckfludmpfung angegeben. Grundlage dafr ist dasSpannungs-Verhltnis der rcklaufenden zur vorlaufenden Welle UR/UV, das z.B. mit einemRichtkoppler gemessen werden kann. Dieses Verhltnis wird als Reflexionsfaktor bezeichnet. DieGraphik von Bild 7 zeigt den Zusammenhang zwischen Reflexionsfaktor, Rckfludmpfung, VSWRund reflektierter Leistung.
3.7. Mechanische Vorgaben:
Antennen werden stets an exponierten Stellen montiert. Bei der Dimensionierung der Antennen muden vielfltigen Forderungen an die mechanische Belastbarkeit Rechnung getragen werden. BeiFahrzeugantennnen werden z.B. hohe Fahrgeschwindigkeiten, Erschtterungen, Waschstraentaug-lichkeit und geringe Windgerusche bercksichtigt. Antennen fr tragbare Funkgerte sind dem direk-ten Zugriff und oftmals auch dem Spielbetrieb des Anwenders ausgesetzt. Bei stationren Antennenschlielich sind wiederum hohe Windgeschwindigkeiten und Vibrationen, aber auch Eis, Schnee, einekorrosive Umwelt und natrlich auch atmosphrische Entladungen wichtige Gesichtspunkte.
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4. Feststationsantennen
4.1. Rundstrahler
4.1.1. Groundplane- und Sperrtopf-Antennen im Vergleich
Die klassischen Rundstrahler sind die Groundplane-Antenne und die Sperrtopf-Antenne (Bild 8). DieBezeichnungen deuten an, wie die Antennen vom Mast entkoppelt werden. In einem Fall wird durchdie drei Gegengewichtsstbe eine leitende Ebene nachgebildet, im anderen erreicht man dieEntkopplung mit einem l/4 -Sperrtopf. Letzterer funktioniert jedoch nur schmalbandig, so da z.B. zurAbdeckung des 2-m-Bandes drei Ausfhrungen bentigt werden. Die Groundplane-Antenne dagegenist breitbandig ber den gesamten Frequenzbereich.
4.1.2. Rundstrahler seitlich am Mast
Freie Mastspitzen, auf denen obige Antennen montiert werden knnen, stehen nicht immer zurVerfgung. Es wird sich daher nicht vermeiden lassen, Rundstrahler auch seitlich an den Mast zu setzen, wodurch das Horizontaldiagramm jedoch stark verndert wird. Der Abstand zum Mast hat einenentscheidenden Einflu auf die Strahlungscharakteristik. Bei einem Abstand Strahler-Mast von l/4erhlt man eine Abstrahlung in Vorzugsrichtung, bei l/2 ein Zweiseitendiagramm (siehe Bild 9).Allein durch die Wahl des richtigen Abstandes kann somit das Strahlungsdiagramm demVersorgungsgebiet angeglichen werden.Fr diese Montageart braucht man fr Groundplane- und Sperrtopf-Antennen einen entsprechendenAusleger oder man benutzt einen Dipol, dessen Befestigung bereits dafr ausgelegt ist.
4.1.3. Gewinnrundstrahler
Die bisher besprochenen l/ 2-Antennen strahlen bei Montage an der Mastspitze nach allen Azimuth-Richtungen die gleiche Leistung ab (Bild 8). Die vertikale Halbwertsbreite betrgt 78 Grad. Manerkennt, da sehr viel Energie nach oben und unten abgestrahlt wird, und damit fr die gewnschteRichtung in der horizontale Ebene verloren ist.Durch gleichphasiges Zusammenschalten von einzelnen, bereinander angeordneten Dipolen in einemMittenabstand von einer Wellenlnge lt sich die Halbwertsbreite verkleinern (Bild 10). Dadurcherhht sich die abgestrahlte Energie in Richtung der Horizontalen. Diesen Zuwachs nennt manAntennengewinn, der nichts anderes bedeutet, als die Abstrahlung in bestimmte Richtungen zu bn-deln. Eine Verdopplung der Dipolanzahl bewirkt jeweils einen Gewinnzuwachs von 3 dB(Leistungsverdopplung). Bild 11 zeigt ein Beispiel einer Gewinnantenne aus dem GSM-Bereich, bei dermehrere Dipole in einem gemeinsamen Fiberglasrohr angeordnet sind.
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4.2. Richtantennen
4.2.1. Gewinn durch horizontale Bndelung
Auch in der horizontalen Ebene lt sich durch Bndelung Gewinn erzeugen, indem die Abstrahlungnicht kreisrund erfolgt. Bei Abstrahlung der vorhandenen Energie in einen Halbraum (180 Grad) erhltman 3dB Gewinn, bei Abstrahlung in einen Viertelraum (90 Grad) 6 dB Gewinn. Die in Bild 12 darge-stellten Diagramme sind rein theoretischer Natur, da solche steilen Flanken bei realen Richtantennennicht mglich sind.
4.2.2. Lngsstrahler
So werden Richtantennen genannt, deren mechanische Ausdehnung in Richtung der Hauptkeule zeigt.Gngige Vertreter sind die Yagi- und die logarithmisch periodische Antenne (siehe Bild 13). Die Yagi-Antenne ist wegen ihrer einfachen und billigen Bauweise weit verbreitet.Fr den professionellen Einsatz ist sie jedoch nur bedingt geeignet. Elektrisch ist es von Nachteil, daGewinn und Breitbandigkeit miteinander verkoppelt sind, d.h. ein Kriterium geht zu Lasten des ande-ren. Das mechanische Konzept ist fr den Einsatz in rauhen Witterungsbedingungen wenig geeignet, da durch Eis und Schnee eine starke Vernderung des Strahlungsdiagramms stattfindenkann.Die log.-per. -Antenne wird gern verwendet, weil sie unempfindlich gegenber Vereisung und ihrStrahlungsdiagramm ber groe Frequenzbereiche konstant und arm an Nebenkeulen ist. Sie wird dorteingesetzt, wo es auf ein exakt definiertes Strahlungsdiagramm ankommt.
4.2.3. Querstrahler
Im Gegensatz zum Lngsstrahler liegt hier die mechanische Ausdehnung quer zur Hauptstrahlrichtung.Dies trifft vor allem auf Antennenfelder zu, aber auch Winkelreflektor-Antennen zhlen zu dieserKategorie (Bild14).Bei den Antennenfeldern werden mehrere Dipole vor einer geraden Reflektorwand angeordnet, umsowohl aus der horizontalen als auch aus der vertikalen Ebene Gewinn zu erzielen. Dieser Antennentypist hervorragend fr Kombinationen geeignet. Etwas verwirrend ist die Bezeichung: eine Antenne mit 6Dipolen wird Zwlferfeld genannt. In der Theorie lt sich die Reflektorwand ersetzten durch einen 2.Satz Dipole, die mit entgegengesetzter Phase strahlen. Diese virtuellen Dipole werden bei derBezeichnung mitgezhlt.Bei der Winkelreflektorantenne ist die Reflektorwand nicht gerade, sondern nach vorne abgewinkelt. Mitdem gewhlten Winkel lt sich die horizontale Halbwertsbreite beeinflussen, meistens betrgt er90 Grad. Sie wird nur als Einzelantenne eingesetzt, z.B. zur Versorgung von Eisenbahnlinien undAutobahnen.
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4.2.4. Antennenkombinationen
In der Antennentechnik werden oft Wnsche, die mit einer Einzelantenne nicht realisierbar sind, durcheine Antennenkombination verwirklicht. Diese Kombination besteht aus mehreren Einzelantennen undeinem Speisenetzwerk (Leistungsverteiler + Verbindungskabel). Hufig wird eine Kombination aufge-baut, um mehr Bndelung und Gewinn zu erzeugen. Es werden auch mehrere Antennen verwendet,um grere Mglichkeiten zur Formung von horizontalen Strahlungscharakteristiken zu erhalten. DurchVariation der Antennen-Anzahl, der Azimuthrichtungen, des Abstands, der Phase und derLeistungsaufteilung lassen sich die verschiedenartigsten Richtcharakteristiken erzielen. In Bild 15 sinddrei einfache Beispiele dargestellt. Auch die Erzeugung eines rundstrahlhnlichen Diagramms ist mglich. Die notwendige Anzahl anAntennen steigt mit dem Durchmesser des Turms. Bei einem Durchmesser von ca. 1,5 m sind bei 900MHz bereits 8 Felder ntig. Die Rundstrahlung ergibt sich nicht kontinuierlich, sondern bei jederFelderanzahl existieren ein oder zwei optimale Montagedurchmesser der Antennen.Die Berechnung solcher Strahlungsdiagramme erfolgt durch Vektoraddition der Einzelantennen nachBetrag und Phase. Whrend der Betrag als Einzelstrahlungsdiagramm auf einem Datenblatt angege-ben ist, so ist die Phase eigentlich nur dem Antennenhersteller bekannt. Sie ist jedoch fr dieBerechnung unerllich, eine berschlgige Abschtzung nur mit dem Betrag kann zu vllig falschenErgebnissen fhren.
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5. Besondere Techniken bei GSM und DCS 1800
5.1. Diversity
Darunter versteht man ein Verfahren, den Signalpegel von der Mobilstation zur Basisstation (uplink) zuerhhen. Hier treten Probleme auf, da das Handy nur mit kleinen Leistungen und kurzen Antennenarbeitet. Das Verfahren wird auf der Empfangsseite der Basisstation angewandt.
Nur in den seltensten Fllen erreicht ein ausgesendetes Signal den Empfnger auf direktem Weg.Vielmehr besteht das Empfngersignal besonders in Stdten aus einer Kombination von direkter Welleund Reflexionen aus der Umgebung (Bild 16). Diese Reflexionen weisen unterschiedliche Phasenlagenund Polarisationen auf.
Dadurch erfolgt an einem bestimmten Empfangsort eine Verstrkung oder, im Extremfall eineAuslschung des Signals. Es ist keine Seltenheit, da die Empfangsfeldstrke innerhalb weniger Meterum 20-30 dB schwankt.
In Straenschluchten kann der Betrieb oft nur durch Reflexionen aufrecht erhalten werden. DieseReflexionen an Gebuden, Masten oder Bumen sind besonders ausgeprgt, da im Mobilfunk ber-wiegend vertikale Polarisation verwendet wird.
5.1.1. Raum - Diversity
Dieses System besteht aus 2 Empfangsantennen in einem rumlichen Abstand. Erhlt man mit einerFeststationsantenne ein bestimmtes Feldstrkeprofil mit maximalen und minimalen Werten imVersorgungsgebiet, so sieht das Feldstrkeprofil einer zweiten Feststationsantenne, die von der erstennur wenige Meter rumlich getrennt ist, vollkommen unterschiedlich aus. Im Idealfall wrden Minimaoder Versorgungslcken der einen Antenne durch Maxima der zweiten Antenne ausgeglichen (Bild 17).Die damit verbundene Verbesserung des mittleren Signalpegels wird als Diversity-Gewinn bezeichnet.
Diversity-Antennen sind nicht hochfrequenzmig zusammengeschaltet, da sich sonst eine ungnsti-ge Summencharakteristik einstellen wrde. Sie arbeiten getrennt voneinander mit eigenenEmpfangszweigen, wobei fr jeden Kanal die Antenne mit dem hheren Signal ausgewhlt wird.Vorzugsweise erfolgt die rumliche Trennung in der Horizontal-Ebene (Horizontal-Diversity). DieErgebnisse bei Vertikal-Diversity sind wesentlich schlechter.
5.1.1.1. Omni - Basisstation
Die typische GSM- Rundstrahlstation besteht aus 3 Antennen (Bild 18):eine Sendeantenne (Tx)zwei Empfangsantennen (Rx)
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Die Sendeantenne in der Mitte ist hher angebracht, um eine saubere Rundstrahlcharakteristik zugewhrleisten. Auerdem wird dadurch die gegenseitige Beeinfluung zwischen den Rx- und Tx-Antennen kleiner (hhere Entkopplung). Die beiden Rx-Antennen fr Raum-Diversity haben einenAbstand von 12 20 l . Der erreichbare Diversity-Gewinn betrgt 4 6 dB.
5.1.1.2. Sektor - Basisstation
Rundstrahlstationen werden hauptschlich in Regionen mit relativ niedrigen Teilnehmerzahlen aufge-baut. In Stdten wird aus Kapazittsgrnden die Funkzelle in 3 Sektoren zu je 120 Grad aufgeteilt. ZurVersorgung dieser Sektoren verwendet man Richtantennen, z.B. Antennenfelder (siehe 4.2.5.). Bild 19zeigt die Anordnung der aus 9 Antennen bestehenden Anlage. Alle 3 Antennen pro Sektor knnen hierin gleicher Hhe montiert werden, da sich bei Richtantennen hhere Entkopplungswerte im Vergleichzu Rundstrahlern einstellen.
5.1.2 Polarisations - Diversity
Reflexionen in bebauten Gebieten erfolgen nicht polarisationsrein, d.h. es sind auch horizontale Anteilevorhanden. Auerdem wird ein Handy nie exakt aufrecht getragen, soda bei der Handy-Antenne jedePolarisation zwischen vertikal und horizontal mglich ist. Es liegt auf der Hand, auch diese Signale zunutzen.Whrend bei Raum-Diversity die Empfangssignale von zwei vertikal polarisierte Antennen miteinanderverglichen werden, whlt Polarisations-Diversity das bessere Signal von zwei orthogonal polarisiertenAntennen aus.
5.1.2.1 Horizontale und vertikale Polarisation
Die Dipole der beiden Antennensysteme sind horizontal bzw. vertikal angeordnet.Ein rumlicher Abstand ist nicht notwendig, soda die verschieden polarisierten Dipole in ein gemein-sames Gehuse untergebracht werden knnen. Selbst bei Verschachtelung der Dipole lt sich nocheine ausreichende Entkopplung erreichen, soda die dual polarisierte Antenne keine grerenAbmessungen besitzt als die einfach polarisierte Antenne.
Damit ergeben sich folgende Vorteile: pro Sektor mssen nur noch 2 Antennen aufgebaut werden: 1 x hor./vert. fr Pol.-Diversity
1 x vert. fr Tx(Bild 20)
zwischen den Antennen ist nur noch ein geringer horizontaler Abstand notwendig, bzw. die Anten-nen sind bereinander am gleichen Mast montiert, was die Anlage sehr kompakt macht und dasGenehmigungsverfahren erleichtert.
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Wird zustzlich der vertikale Zweig der dual polarisierten Antenne ber einen Duplexer fr Rx undTx verwendet, ist pro Sektor nur noch eine Antenne erforderlich. Das erlaubt die Montage derAntennen fr 3 Sektoren an nur einem Mast (Bild 21).
Zuminderst in Stdten wird der gleiche Diversity-Gewinn von 4 6 dB wie bei Raum-Diversity erreicht.
5.1.2.2 Polarisation +45/-45
Statt einer horizontalen und vertikalen Ausrichtung der Dipole sind auch die Winkel +45 und -45 mg-lich. Man erhlt 2 identische Systeme, die sowohl horizontale als auch vertikale Polarisationsanteileverarbeiten knnen. Besonders auf dem flachen Land bringt diese Anordnung gewisse Vorteile, da einereine horizontale Polarisation hier weniger, wegen geringer Reflexionen, vorhanden ist.Ein weiterer Vorteil liegt in der Mglichkeit, beide Antennensysteme fr Sendekanle einsetzen zu kn-nen.Versuche haben gezeigt, da die reine horizontale Polarisation im Sendefall wesentlich schlechte-re Ergebnisse bringt als die vertikale Polarisation.
Zwei Sendekanle wurden daher ber einen 3 dB-Koppler zusammengefat und an den vertikalenZweig angeschlossen, wobei durch die Zusammenschaltung die Hlfte der Leistung beiderSendekanle verlorengeht.
Mit kreuzpolarisierten Antennen kann ein System nach Bild 22 aufgebaut werden, das fr zwei HF-Kanle bei nur einer Antenne pro Sektor geeignet ist.
5.2. Indoor Antennen
Bei hheren Frequenzen ist es oft schwierig, das Innere eines Gebudes funktechnisch zu versorgen.Verspiegelte Scheiben und Stahlbetonwnde schirmen die elektromagnetischen Wellen ab.Flughfen, U-Bahnhfe oder Kauf- und Brohuser werden daher hufig durch ein eigenes Netz gerin-ger Leistung versorgt, das z.B. durch einen Repeater an die nchste Basisstation angeschlossen ist. Inden einzelnen Rumen oder Gngen befinden sich spezielle Indoor-Antennen, die sich durch geringeGre und besonderes Design unauffllig der Umgebung anpassen.Fr die Deckenmontage sind breitbandige Rundstrahler verfgbar, die sowohl fr GSM als auch frDCS 1800 (DECT) einsetzbar sind (Bild 23). Zusammen mit breitbandigen Verteilern kann somit einIndoor-Netz aufgebaut werden, in das mehrere Funkdienste eingespeist werden knnen.Extrem flache Richtantennen sind zur Montage an der Wand gedacht (Bild 24). Die geringe Bautiefewird durch die sogenannte Patch-Technologie erreicht. Eine rechteckige Metallplatte befindet sich dichtber einer leitenden Ebene (Bild 25). Das Patch wird in der Mitte einer Seite gespeist, wodurch sichzwischen Patch und Grundflche ein elektrisches Feld einstellt. Die Feldstrkevektoren der Schlitze ander Speiseseite und der gegenberliegenden Seite befinden sich in Phase und bestimmen diePolarisationsrichtung. Die Feldstrkevektoren der beiden anderen Patch-Seiten sind gegenphasig undlschen sich daher aus.
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6. Fahrzeugantennen
Sind Fahrzeugantennen heutzutage berhaupt noch notwendig?Besonders bei den ffentlichen Mobilfunknetzen ist ein Betrieb im Fahrzeug oft auch mit der einge-bauten Antenne des Handfunkgerts (Handy) mglich. Die Verwendung von externen Antennen istjedoch in jedem Fall dringend zu empfehlen!Gerade das Handy steht im Mittelpunkt der Diskussion ber die Auswirkungen elektromagnetischerWellen auf den menschlichen Krper. Die Ausgangsleistung wird daher von der Basisstation gesteuertund auf ein fr den Betrieb notwendiges Minimum gehalten. Die Fahrgastzelle erzeugt eine starkeDmpfung in der Verbindung, Handy Basisstation, so da die Leistung der Handies auf Maximumreguliert werden mu, um das Gesprch nicht abbrechen zu lassen. Der Mobilfunkteilnehmer setzt sichdamit unntig einer erhhten Strahlung aus. Bei Verwendung einer externen Fahrzeugantenne wird dasWageninnere dagegen abgeschirmt (Faradayscher Kfig).
6.1. l /4-Antenne auf dem Wagendach
Wie der l/2- Dipol bei stationren Antennen ist der l/4 -Strahler der Grundtyp der Fahrzeugantenne (Bild26). Der l/4 -Strahler ist jedoch nicht allein funktionsfhig, da die elektrische Lnge zu kurz ist. Erbentigt stets eine leitende Flche als Gegengewicht, das ein Spiegelbild des Strahlers erzeugt. Dieservirtuelle Strahleranteil verlngert die elektrische Lnge auf l/2.
In elektrischer Hinsicht ist der beste Platz fr eine Autofunkantenne das Wagendach. DieVertikalcharakteristik einer so montierten Antenne zeigt Bild 27. Die Anhebung des Diagramms ist Folgeder relativ kleinen Gegengewichtsflche des Autodachs, die elektrischen Feldlinien knnen sich nicht korrekt schlieen. Je grer diese Flche wird, umso kleiner ist diese Anhebung, fr eine theoretischunendlich groe Flche ist das Diagramm eben.
Bei Montage der Antenne auf dem Wagendachrand wird die Horizontalcharakteristik leicht unrund, dain den einzelnen Richtungen unterschiedlich groe Gegengewichtsflchen bestehen. Dadurch weisendie Vertikal-Charakteristiken unterschiedliche Anhebungen und damit unterschiedliche Gewinne in derhorizontalen Ebene auf.Diese Ausfhrungen gelten nur, wenn es sich um ein Wagendach aus Metall handelt. Des fteren wer-den die Wagendcher aus Kunstoff hergestellt. Hier ist es notwendig, nachtrglich eine leitende Flcheeinzubringen und mit dem Antennenfu zu kontaktieren. Diese Flche sollte eine Seitenlnge von ca.einer Wellenlnge haben und kann aus Blech, Kupfer- oder Alufolie, Lochblech usw. bestehen.
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6.2. Gewinnantennen
Die l/4 -Antenne ist allgemein der Gewinnbezug von Autofunk-Antennen. Zur Erhhung des Gewinnsmssen die vertikalen Abmessungen der Antenne vergrert werden. Bild 27 zeigt auch das Vertikal-Diagramm einer 5/8-l -Antenne. Der Gewinn von ca. 2 dB in der Horizontalen kommt nicht nur durchErhhung der Amplitude zustande, sondern hauptschlich durch Absenkung des Vertikalcharakteristik.
Bei einer weiteren Verlngerung des Strahlers werden die gegenphasigen Stromanteile zu hoch, soda eine Phasenumkehr notwendig wird. Die phasenrichtige Kombination eines l /4-und l /2-Strahlerelemente ergibt eine 4 dB-Gewinnantenne (Bild 28). Einen nicht unerheblichen Einflu auf die horizontale Strahlungscharakteristik hat die Neigung desStrahlers. Bei der im Mobilfunk blichen vertikalen Polarisation sollte fr gute Rundstrahlcharakteristikder Strahler immer mglichst senkrecht stehen. Beispiele, wie sehr die Strahlerneigung Einflu nimmt,zeigen die Diagramme von Bild 29.
6.3. Heckantennen
Fr viele Kunden ist der Montageort auf dem Wagendach jedoch nicht beliebt. Zum einen ist dieMontage schwierig, und zum anderen verliert der Wagen wegen der Bohrung im Dach anWiederverkaufswert. Auch ist das Zufhrungskabel relativ lang und damit die Dmpfung gro. EineAlternative bieten Heckantennen, die in die meist vorhandene Bohrung einer Autoradio-Antenne mon-tiert werden.l /4- oder 4 dB-Gewinnantennen erzeugen am Heck eine unsymetrische Horizontal-strahlungscharakteristik, die in Richtung des Fahrgastraums eine starke Abschattung aufweist (Bild 30).Eine Heckantenne mu daher deutlich lnger sein, so da ein wesentlicher Teil ber das Wagendachragt. Bild 30 zeigt ebenfalls als Beispiel das Diagramm einer Netz C Heckantenne mit ca. 900 mmLnge (zwei l /2-Strahler bereinander).Durch die krzeren Antennenlngen im 900 MHz-Bereich verursacht der Fahrgastraum strkereEinbrche. Es werden daher sog. hochgesetzte Antennen verwendet. Der Speisepunkt liegt nicht amAntennenfu, sondern ca. in der Mitte der Antenne, wodurch der strahlende obere Bereich grtenteilsber das Dach hinausragt. Dadurch lassen sich nahezu ideale Rundstrahlcharakteristiken erzielen(Bild 31).
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6.4. Scheiben-Klebeantennen
Eine Antennenmontage auf dem Auto vllig ohne Bohrung bieten die sogenannten Scheibenantennen.Diese Antennen bestehen aus zwei Funktionsgruppen (Bild 32):- Auenteil: Strahler mit Aueneinheit- Innenteil: Koppeleinheit mit Gegengewicht und AnschlukabelBeide Teile klebt man von innen bzw. auen auf die Heck-, Front- oder Seitenscheibe.Elektrisch sind sie ber kapazitive Kopplung durch die Glasscheibe verbunden. Da das elektrischeGegengewicht sehr klein ist, arbeitet man vorteilshafterweise mit entkoppelten Strahlern. Wie bei denHeckantennen kommt ein Kolinear-Strahler zum Einsatz, der bei guten Scheibenantennen aus zweielektrisch l /2 langen Abschnitten mit Phasenumkehrsystem besteht. Das Gegengewicht in derKoppeleinheit, das die Gehusegre bestimmt, vermindert eine Abstrahlung in das Wageninnere, diedurch Strme auf dem Anschlukabel hervorgerufen werden knnen. Es sollte daher nicht zu kleindimensioniert sein.
6.5. Scheiben-Klemmantennen
Wird die Autofunkantenne nur zeitweise bentigt und soll daher wieder leicht zu entfernen sein, stehtneben einer Magnethaftantenne auch eine Scheiben-Klemmantenne zur Verfgung (Bild 33).Die Antenne wird auf die Oberkante einer heruntergekurbelten Seitenscheibe aufgesetzt und festge-klemmt. Die Scheibe kann danach wieder geschlossen werden. Elektrisch besteht der Strahler auseiner hochgesetzten l /2-Antenne, d.h. der Teil unterhalb der Verdickung ist nur eine Koaxleitung.Dadurch ist sichergestellt, da die Abstrahlung oberhalb der Dachkrmmung erfolgt und eine guteRundstrahlcharakteristik zu erwarten ist.
6.6. Verkrzte Antennen
Fr viele Anwendungsbereiche sind selbst l /4-Antennen zu lang. Z.B. fr Busse oder Baustellen-fahrzeuge werden oft extrem kurze Antennen gefordert. Bild 34 zeigt eine Miniflexantenne fr das 2 m-Band mit einer Lnge L = 170mm, die aus einer mit Kunststoff berzogenen Metallwendel besteht.Durch die starke Verkrzung wird die Antenne sehr schmalbandig. Mit der Anpaschaltung unterhalbdes Montageblechs erfolgt die Abstimmung auf die Betriebsfrequenz.Eine andere Verkrzungsmglichkeit liegt in der Verwendung einer Dachkapazitt, die den Strahlerknstlich verlngert. Damit ist es mglich, sehr flache Antennen zu konstruieren. Bild 34 zeigt auch eine70 cm-Antenne mit einer Bauhhe von 70 mm. Der resultierende Gewinn dieser verkrzten Antennenhngt vom Grad der Verkrzung ab, wobei die Dicke des Strahlers eine groe Rolle spielt.
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6.7. Lokantennen
Bei Autoantennen liegt der Strahler in der Regel hoch, d.h. er ist nicht geerdet. Im Gegensatz dazumssen Lokantennen im Unglcksfall fr eine Berhrung mit dem Fahrdraht ausgelegt sein, d.h. eswird eine hohe Strom- und Spannungsfestigkeit gefordert. Gleichzeitig darf der Lokfhrer ber das nie-derfhrende Speisekabel nicht gefhrdet werden.Nach Prfvorschriften der Deutschen Bahn AG mu die Antenne eine Spannung von 16.6 kV und einenStrom von 40 kA aushalten, wobei am HF-Anschlu eine Spannung von nicht mehr als 60 V auftretendarf. Diese Vorgabe erfordert eine besondere Konstruktion.Bild 35 zeigt eine Lokantenne fr den 450 MHz-Bereich. Der Strahler wurde schwertfrmig ausgebildet,um die Breitbandigkeit zu erhhen. Ein Kurzschlubgel verbindet das obere Ende des Strahlers mitMasse. Dieser Bgel hat eine elektrische Lnge von ca. l /4. Der Strahler liegt HF-mig hoch,gleichstrommig ist er jedoch an Masse.In tiefen Frequenzbereichen knnen nur Lokantennen eingesetzt werden, die krzer als l /4 sind, umausreichende Abstnde zu den Fahrleitungen einhalten zu knnen.Bild 36 zeigt eine Topfantenne fr das 2 m-Band. Durch die Verkrzung ist sie schmalbandig undmu mit 2 variablen Kapazitten abgestimmt werden. Die Parallel-Kapazitt Cp verlngert die Antenneelektrisch, mit der Serienkapazitt Cs wird das VSWR eingestellt. ber ein zentrales Standrohr ist dieAntenne geerdet.
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7. Antennen fr tragbare Funkgerte
Besonders in Funknetzen hherer Frequenzen wie GSM und DCS 1800 wird die Antenne immer mehrzu einem Teil des Funkgerts, d.h. sie wird vom Gertehersteller mit entwickelt. Das hat den Vorteil,da auf die Schnittstelle (Impedanz 50 Ohm am Stecker) nicht mehr geachtet werden mu, sondernbeliebige Impedanzen gewhlt werden knnen.Auf dem Markt sind Gerte mit einschiebbaren Antennen. Diese erfllen im eingeschobenen Zustanddie Kriterien einer l /4-Antenne (Handy mu erreichbar bleiben). Im ausgezogenen Zustand erhht sichdie elektrische Lnge auf l /2, wodurch mehr Gewinn speziell fr den Sendebetrieb des Handys erzieltwird.
7.1. l /4-Antenne
Wie bei den Fahrzeugantennen ist zur korrekten Abstrahlung ein elektrisches Gegengewicht erforder-lich, das vom Gehuse des Funkgerts gebildet wird. Der Benutzer des Funkgerts strt jedoch dasSystem Antenne-Gegengewicht, da das Gert im strahlenden Bereich getragen wird. DieLeistungseigenschaften der Antenne knnen sich je nach Benutzer und Tragweise stark verndern.Aufgrund der Tatsache, da das Funkgert Teil der Antenne ist, sind Strungen der Gerteelektronikmglich.Der Vorteil dieser Antenne liegt in der sehr einfachen Ausfhrungsform. Ohne besondere Manahmenwird eine ausreichende elektrische Anpassung an 50 Ohm erreicht. Die Antenne ist der verlngerteInnenleiter einer Koaxleitung.
7.2. l /2-Antenne (Gainflex)
Bei einer elektrischen Lnge von l /2 ist keine Gegengewichtsflche mehr notwendig. Die Antennearbeitet unabhngig vom Funkgert, weshalb man auch von einer entkoppelten Antenne spricht.Daraus resultieren eine Reihe von Vorteilen:- weitgehende Unempfindlichkeit gegenber Vernderungen der Trageweise- definierte Strahlungscharakteristik und ein damit verbundener praktischer Gewinn von ca. 4 dB
gegenber einer l /4-Antenne.- durch die Entkopplung vom Gert Vermeidung von Strungen der Gerteelektronik.
Der Fupunktwiderstand dieser Antenne ist sehr hochohmig. Deshalb ist eine relativ aufwendigeTransformationsschaltung im unteren Teil der Antenne notwendig, um eine Anpassung an 50 Ohm zuerreichen.
17
7.3. Verkrzte Antenne
Fr tiefere Frequenzen werden hauptschlich verkrzte l /4-Antennen eingesetzt. Sie besitzen einenwendelfrmigen Strahler, wobei die ausgezogene Drahtlnge wieder in der Grenordnung von l /4liegt. Dadurch wird eine gute Anpassung erreicht.
7.4. Vergleichende Feldstrkemessungen
Handfunkgerte werden immer nahe am Krper betrieben, der als Reflektor oder Absorber wirkt undsomit Einflu auf die Strahlungscharakteristik nimmt. Unter diesen Voraussetzungen werden die obenbeschriebenen Antennen miteinander verglichen (Bild 37). Die angegebenen Gewinne sind dabei aufeinen l /2 Dipol ohne Einflu des menschlichen Krpers bezogen, d.h. Referenz 0 dBd.
18
Bilderanhang
Bild 1: Mobilfunkdienste in Deutschland
Frequenz Funkdienst / Betreiber
13 47 MHz CB-FunkPersonenrufanlagenZubringerfrequenzen fr Gleichwellenfunk
47 68 MHz Fernsehen Band I
68 88 MHz BOS-Dienste (Behrden fr Ordnung und Sicherheit)z. B. Polizei, Feuerwehr, RettungsdiensteZugrangierfunkEnergieversorgungsunternehmen
88 108 MHz UKW-Rundfunk
108 144 MHz Flugfunk VHFSprechverbindung Pilot / Tower (zivil)VOR Radiokompass
146 174 MHz BOS-DiensteZugbahnfunkBetriebsfunk VerkehrsunternehmenTaxifunkAutotelefonnetz B 2ERMES (European Radio Messaging System)
174 225 MHz Fernsehen Band III
225 380 MHz Flugfunk UHFSprechverbindung Pilot / Tower (militrisch)ILS Instrumenten - Landesystem
380 400 MHz TETRA (Trans European Trunked Radio)
400 430 MHz Bndelfunk / CheckerModacom / Mobitex
450 470 MHz Autotelefonnetz C, Cityruf / Quix/Telmi, Zugbahnfunk
470 860 MHz Fernsehen Band IV / V
870 960 MHz Mobilfunknetz D (GSM)DIBMOF (digitales Zugfunksystem)
960 1215 MHz FlugfunkDME (Distance Measuring Equipment)
1452 1492 MHz DAB-Rundfunk (Digital Audio Broadcasting)
1710 1880 MHz Mobilfunknetz E (PCN)
1880 1900 MHz Schnurlostelefon DECT (Digital European Cordless Telefone)
B 1
Bild 2: Die Antenne als Vierpol
Bild 3: Entstehung einer Antenne aus einer Zweidrahtleitung
Antenne
Symmetrierung
Koaxialleitung
HF-Leitung freier Raum
Vierpol
Sender Zweidrahtleitung
elektrisches Feld
Sender
elektrisches Feld
Sender
elektrisches Feld
lam
da/2
B 2
Spannungsverteilung (U) Stromverteilung (I)
Elektrisches Feld (E) Magnetisches Feld (H)
Bild 4: Feldverteilung auf einem l /2-Dipol
Bild 5: Wellenausbreitung
Elektrisches Feld
Magnetisches Feld
Elektrisches Feld
Magnetisches Feld
Elektrisches Feld
Wellenausbreitung
B 3
Bild 6: Antennengewinn ber der Halbwertsbreite
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
GewinndB
45 90 180 270 36060 120 horizontale Halbwertsbreite
vertikale Halbwertsbreite6,5
13
25
78
B 4
Bild 7: Zusammenhang zwischen VSWR, Rckfludmpfung, Reflexionsfaktor
Antenne
Sender
KOAX-Leitung
StehendeWelle
RcklaufPR/UR
VorlaufPV/UV
Umax
Umin
1,0
VSW
R s
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 2 3 4 5 6 8 10 15 20
1,1
0
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,82,0
2,5
3,0
0 0,02 0,03 0,045 0,05 0,06 0,07 0,08 0.09 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,3 0,35 0,4
40 30 27 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8Rckfludmpfung (ar) in dB
PRPV
[%|
Reflexionsfaktor r
VSWR s
s =U max
=1 + r
U min 1 r
Rckfludmpfung ar
Reflexionsfaktor r =UR
=
s 1
UV s + 1
ar [dB] = 20 log r
Reflektierte LeistungPR
= 100 r2 [%]PV
B 5
Bild 8: Groundplane und Sperrtopfantenne
Groundplane
Sperrtopf
K 51 26 2146 174 MHz
K 55 26 28164 174 MHz
K 75 11 61806 960 MHz
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
10
3
0
dB dB
78
10
3
0
Horizontal Vertikal
B 6
Bild 9: Strahler fr Mastbefestigung
3 dB
10
00,25 l
D
3 dB
10
0
3 dB
10
0
3 100
0,5 l
D
K 55 29 2..146 174 MHz
3 dB
10
0
3 100
B 7
D = 0,04 l D = 0,4 l
D = 0,04 l D = 0,4 l
Bild 10: Gewinn durch vertikale Bndelung
B 8
7
15
32
78 0 dB
3 dB
6 dB
9 dB
2 Halbwellendipole
1 Halbwellendipol
4 Halbwellendipole
8 Halbwellendipole
HalbwertsbreiteGewinn
(bez. auf Halbwellendipol)
Bild 11: 9 dB Gewinnrundstrahler
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
10
3
0
dB 3 dB
10
0
7
Horizontal Vertikal
736 347870 960 MHz
B 9
Bild 12: Gewinn durch horizontale Bndelung
Rundstrahler (Halbwellendipol)
2 Halbwellendipol vor Reflektorwand
Halbwellendipol vor Reflektorwand
Halbwertsbreite Gewinn(bez.auf Halbwellendipol)
360
180
90
0 dB
3 dB
6 dB
B 10
(Strahlungsdiagramme nur theoretisch)
Bild 13: Yagi und log.-per. Antenne
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
3 dB
10
0
62
3 dB
10
0
87
in Polarisationsebene senkrecht zurPolarisationsebene
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
3 dB
10
0
53
3 dB
10
0
63
in Polarisationsebene senkrecht zurPolarisationsebene
log.-per. Antenne K 73 23 2406 512 MHz
Yagi-Antenne K 52 07 21146 174 MHz
B 11
Bild 14: Antennenfeld und Winkelreflektorantenne
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
65120
dB
10
3
0
10
3
0
18
dB
Horizontal Vertikal
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
3 dB
10
0
44
3 dB
10
0
67
Horizontal Vertikal
Zwlfer-Feld 730 684890 960 MHz
Winkelreflektorantenne K 73 12 21400 700 MHz
B 12
Bild 15: Kombination von Richtantennen
3 dB
10
0
3 100
3 dB
10
0
3 100
A
3 dB
10
0
3 100
A
3 dB
10
0
3 100
A
B 13
Abstand A = 200 mm947 MHz
Antenne 730 360
Bild 16: Mehrwegeausbreitung durch Reflexionen
Bild 17: Verbesserung des Empfangspegels durch Diversity
Wegstrecke
Sign
al P
egel
in d
B Signal ASignal BSignal durch Umschaltung
B 14
Quelle: William C.Y. Lee, Mobile Communications Design Fundamentals
Bild 18: Omni Basisstation
Rx
Tx
Rx
1m
5m
4m
4m
Rx3B
Tx3
Rx3A
Rx2A
Tx2
Rx2B
Rx1A Tx1 Rx1B
~ 4 m
Bild 19: Sektor Basisstation
B 15
Bild 20: 2-Antennen Sektor Anlage
Tx Rx1 + Rx2
2
a
2 Rx1(HorVert)Tx1(Vert)
Tx3 2 Rx2
2 Rx3 Tx2
Tx + Rx1 Rx2
Duplexer
Tx1/Rx1(HorVert)
Tx3/Rx3(HorVert)Tx2/Rx2(HorVert)
120
Bild 21: 1-Antennen Sektor Anlage
B 16
Bild 22: X-Pol Antennenanlage
B 17
DUP
MCMC
DUP
X-POL Antenne
Speiseleitung
Duplexer
Multicoupler
+45 - 45
Tx1 Tx2RxA RxB
RxA1 RxA2 RxB1 RxB2
Bild 23: Indoor Rundstrahler
Bild 24: Indoor Patch-Antenne (Bautiefe 20 mm)
890 960 MHz / 1710 1900 MHz(GSM / DCS 1800 / DECT)
1710 1900 MHz(DCS 1800 / DECT)
Strahlungsdiagramm in relativer Feldstrke
3 dB
10
0
90
3 dB
10
0
65
Horizontal Vertikal
B 18
Bild 25: Funktionsweise der Patch-Antenne
Patch Strahler
Speisung
Substrat Grundplatte
h
/2
Strahlende Schlitze
/2
/l h
/2
h
Quelle: Bahl / Bhartia Microstri p Antennas
Draufsicht
Seitenansicht
B 19
Bild 26 : Elektrische Feldverteilung einer l /4-Antenne ber leitender Ebene
Bild 27 : Vertikalstrahlungsdiagramm inWagendachmitte
Bild 28 : 4 dB-Gewinnantenne70 cm-Band
E - Feldl /4
l /4
3 dB
10
0
Horizont
l /4-Strahler
5/8 l -Strahler
l /2
540
mm
Phasenumkehr
B 20
Bild 29: Strahlungsdiagrammvernderungen und Gewinnverlust bei Neigung der Antenne
3 dB
10
0
3 dB
10
0
3 dB
10
0
3 dB
10
0
0 Grad 20 Grad nach hinten
35 Grad nach hinten 65 Grad nach hinten
4 dB-Antenne in Autodachmittemit verschiedenenNeigungswinkeln
B 21
Bild 30: Horizontaldiagramm bei Heckmontage
Bild 31: 900 MHz Heckantenne
3 dB
10
0
3 dB
10
0
3 dB
10
0
Autofunkantenne fr Dachmontagemit 4 dB Gewinn am linken Heckflgel montiert, 453 MHz
Autofunkantenne fr Heckmontage:Lnge 900 mmam linken Heckflgel montiert, 453 MHz
Heckantenne fr 900 MHz mit hochge-setztem StrahlerfupunktMontageort: Linker Heckkotflgel
l /2
l /2
Phasenumkehr
Koaxleitung
890 960 MHz
B 22
Bild 32: Scheiben-Klebe Antenne
Bild 33: Scheiben-Klemmantenne
l /2
l /2
Phasenumkehr
innereKoppeleinheit
uereKoppeleinheit
Screenfix-Antenne870 960 MHz
Glassic-Antenne890 960 MHz
l /2
Koaxleitung
B 23
Bild 34: Verkrzte Fahrzeugantenne
Miniflex-AntenneK 50 39 2 ..146 ... 174 MHz
FahrzeugantenneK 70 23 2 ..406 ... 470 MHz
B 24
Bild 35: Lokantenne 70 cm-Band
Erdungsbgel
LokantenneK 70 20 21406 470 MHz
Bild 36: Verkrzte Lokantenne 2 m-Band
CS CP
LokantenneK 50 21 22146 ... 174 MHz
Prinzip-Schaltbild
B 25
Bild 37: Vergleichende Feldstrkenmessungen mit Antennen fr tragbare Sprechfunkgerte
40 c
m
17,5
cm
6 cm
Frequenzbereich: 400 - 470 MHz sichtbar getragene Antenne
Gainflexantenne /4 Stabantenne Miniflex-AntenneK 71 51 2.. K 71 39 2
Antenne
Funkgert Funkgert Funkgert Funkgert Funkgert FunkgertTrageart in Kopf- in Brust- in Kopf- in Brust- in Kopf- in Brust-
hhe tasche hhe tasche hhe tasche
Form des horizontalenStrahlungsdiagramms
in Vorzugs- 0 dB 0 dB - 4 dB - 6 dB - 4 dB - 6 dB Feld- richtung strke* in Abschatt-
- 4 dB -10 dB - 12 dB - 20 dB - 13 dB - 21 dBrichtung
Mittelwert 2,5 dB 3,5 dB - 7 dB - 12,5 dB - 7 dB - 12,5 dB
B 26
* bezogen auf einen entkoppelten l/ 2-Dipol ohne menschlichen Krper
TitelseiteInhaltsverzeichnis Teil 1Inhaltsverzeichnis Teil 2EinleitungTheorieGrundbegriffeFeststationsantennenBesondere Techniken...FahrzeugantennenAntennen fr tragbare FunkgerteBilderanhang
