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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.