kleine Antennenkunde

Kleine Antennenkunde



Rundstrahler (Omni)

Die bei vielen Gundausstattungen z.B. Accesspoints und PC-Karten mitgelieferten Antennen sind kleine Strahler die i.d.R. eine Rundumstrahl-Charakteristik haben, d.h. die HF-Energie wird gleichmäßig rund um die Antenne abgestrahlt. Dabei sollte die Antenne vertikal stehen. I.d.R. haben diese Antennen keinen Gewinn (0 dB). Es gibt von manchen Herstellern Austauschantennen mit Gewinn, andererseits bietet der Handel entsprechende Ersatzantennen an. Dabei kommt es aber sehr auf den verwendeten Antennenstecker an.
Um größere Innen- oder Außenbereiche (Hotelanlagen, Firmengelände usw.) zu versorgen gibt es teilweise recht große Rundumstrahl-Antennen mit Gewinn. Diese Antennen werden immer mit einem Kabel vom Accesspoint bzw. vom Client abgesetzt und an der Wand oder an einem kleinen Mast befestigt. Rundum-Antennen mit Gewinn erzielen den Gewinn durch die Bündelung der HF-Energie in der vertikalen Ebene. Eine einfache Rundum-Antenne strahlt einen gewissen Teil der Energie auch immer nach oben ab, man kann sich das Strahlungsdiagramm wie eine abgeplattete Kugel vorstellen. Je mehr Gewinn eine solche Antenne hat, desto geringer wird der nach oben abgestrahlte Anteil, das Strahlungsdiagramm ähnelt immer mehr einem plattgedrückten Autoreifen o.ä.



Richtantennen

Richtantennen sind Antennen die die HF-Energie in eine bestimmte Richtung bündeln. Der Gewinn ergibt sich daraus das der Großteil der Energie bevorzugt in eine Richtung abgestrahlt wird. Das heißt nicht, das hinter der Antenne (in Gegenrichtung zur Strahlrichtung) nichts mehr zu hören wäre, auch nach "hinten" und zu den Seiten wird immer noch ein geringer Anteil der Energie abgestrahlt.
Je stärker die Antenne bündelt, desto höher ist der Gewinn, angegeben in dB. Mögliche Werte sind ca. von 5 bis über 20dB. Bei Richtantennen wird der Öffnungswinkel angegeben, das ist i.d.R. der Winkel in dem die Energie von der Mitte der Strahlrichtung (100%) bis auf 50% abgefallen ist. Das Problem bei stark bündelnden Antennen ist, das man sie genau auf die Gegenstelle ausrichten muss. Das kann insbesondere bei dem
angebotenen Spiegel mit sehr kleinem Öffnungswinkel dazu führen, das man etwas probieren muss bis man die Gegenstelle optimal
eingepeilt hat. Richtantennen gibt es für den Innen- und Aussenbereich (wetter- und UV-fest).

Sektorantennen

Sektorantennen sind ebenfalls Richtantennen, meist nur mit einem etwas größeren Öffnungswinkel. Hiermit werden im Innen- oder
Außenbereich größere Bereiche (Sektoren) ausgeleuchtet, z.B. von dem Randbereich einer Hotelanlage in den innen gelegenen Teil.

Kabel

So wünschenswert dünne Kabel wegen ihrer größeren Flexibilität sind, umso schlechter sind sie in ihren Dämpfungswerten. Die Kabeldämpfung wird in dB je 100m angegeben. Je höher die Dämpfung, desto mehr Leistung geht verloren, sowohl beim Empfang als auch beim Senden. Verringern lässt sich die Kabeldämpfung praktisch nur durch dickere Kabel, das gibt die Physik so vor. Das Problem ist nun das man zwar mit dicken Kabel im Außenbereich und an einer festmontierten Antenne prima arbeiten kann, ein Notebook oder ein leichter Accesspoint aber vom dicken Kabel einfach weggehoben werden würde. Dadurch wird die liebgewonnene Mobilität z.B. des WLANs, wieder stark eingeschränkt.
Um dieses Problem zu umgehen wird mit sog. Pigtails gearbeitet. Pigtails sind kurze, hochflexible Kabelstücke mit den entsprechenden Steckern, die vom Notebook oder AP auf das dicke Kabel adaptieren. Dadurch kommt zwar wieder ein etwas stärker dämpfendes Kabel ins Spiel, aber einen Tod muss man sterben - entweder etwas mehr Dämpfung oder die Montage des Notebook an einem festen Kabel mit der Konsistenz eines Wasserrohres. Dazu kommt noch das die üblichen Winzigstecker der Accesspoints oder PCMCIA-Karten gar nicht an ein dickes Kabel montiert werden können.

Kabel immer so kurz wie möglich machen, um die Dämpfung zu reduzierenKabel lang genug machen um mit etwas Spielraum bis zur Antenne zu kommen. Bei der Planung die Verlegung genau ausmessen und dabei immer etwas Aufmass berücksichtigen.Für Längen bis ca. 3m reichen die dünnen, flexiblen Kabelsorten RG-58 oder zur Not RG-316, darüber hinaus bis ca. 8m (abhängig vom Antennengewinn) H-155 LowLoss, sonst (größer 8m) immer dickes Kabel verwenden (Aircom+, Ecoflex-10, Ecoflex-15).Besonders dicke Kabel dürfen nicht eng geknickt werden. Ein zu eng gebogenes Kabel wird an dieser Stelle nachhaltig beschädigt, u.U. ist das gesamte Kabel durch falsche Behandlung nur noch Müll. Beim Planen und Verlegen den Biegeradius berücksichtigen.Kabel grundsätzlich pfleglich behandeln. Koaxialkabel ist keine 220V Strippe an der man eben mal so den Staubsauger hinter sich her ziehen kann. Auch nicht auf dem Kabel rumtrampeln, eine Verengung wirkt sich auf die Leistung des Kabels nachteilig aus.Kabel sicher verlegen und befestigen, einfach mit Kabelbindern o.ä., über längere Strecken in Rohre oder Kabelkanäle. Das mindert die Unfallgefahr, wenn man einmal sein teures Notebook mit dem Kabel vom Tisch gezerrt hat rechnet sich jede Investition in Befestigungssysteme.Kabel nicht stückeln. Wenn schon ein Kabel liegt, das aber zu kurz ist, lohnt eine Verlängerung kaum, wenn man die sich durch die Stecker ergebenden Verluste (Dämpfung) betrachtet. Besser ein neues Kabel aus einem Stück verlegen.Das bei WLAN verwendete Kabel hat immer 50Ω Wellenwiderstand. Ebenso die Antennen, ebenso die Stecker. Es gibt Kabel und Steckersysteme mit anderen Wellenwiderständen (60, 75Ω): nicht verwechseln, nicht mischen.RG-316: Das dünnste und flexibelste Kabel, wird verwendet für Pigtails und kurze Kabelstücke bis max. 2-3m. Geeignet für Winzigstecker (Lucent, MMCX), aber auch größere Stecker (SMA, TNC, BNC, N)RG-58: dünnes Kabel für kurze Strecken, bis ca. 3m. Bei Antennen mit hohem Gewinn u.U. auch noch etwas länger. Winzigstecker (Lucent, MMCX) können nicht montiert werden.H-155: LowLoss-Kabel, etwas dicker wie RG-58, aber nur ein Drittel der Dämpfung. Geeignet für SMA-Kabel bis ca. 8m Länge, je nach dem wie viel Gewinn die Antenne hat.Ecoflex-10: LowLoss-Kabel mit 10mm Ø, noch recht flexibel, geeignet für Antennenzuleitungen bis 10m. Passende Stecker dazu: "N"-System. Zum AP oder Notebook sollte mit einem Pigtail adaptiert werden.Aircom+: LowLoss, ebenfalls 10mm Ø, aber weniger Dämpfung als Ecoflex-10. Dafür ziemlich starr und nur für Festverlegung geeignet. Geeignet für Antennenzuleitungen über 10m. Am besten N-Stecker verwenden, adaptieren mit Pigtail.Ecoflex-15: LowLoss, 15mm Ø und sehr unflexibel. Noch weniger Dämpfung als Aircom+, dadurch für längere Antennenzuleitungen über 10m geeignet. Es stehen nur N-Stecker zur Verfügung.Praktische Hinweise
Stecker

Bei Steckern unterscheidet man noch ob die Stecker angelötet oder angequetscht (angecrimpt) werden. Zum Crimpen sind spezielle Crimpzangen nötig, die wir für ausgewählte Kabel- und Steckertypen ebenfalls anbieten. Beim Befestigen (Anschlagen) der Stecker sollte man mit großer Umsicht vorgehen, denn ein falsch angeschlagener Stecker kann alle niedrige Dämpfung der guten Kabel wieder zunichte machen. Wenn Sie noch nie einen Stecker selbst angebracht haben, empfiehlt es sich zwei bis neun Ersatzstecker zum Üben mit zu bestellen. Einen einmal falsch angeschlagenen Stecker nicht wiederverwenden, sondern abkneifen und als abschreckendes Beispiel an die Pinnwand hängen.



Stecker am Accesspoint oder PCMCIA Adapter genau identifizieren. Es gibt hier mehrere Systeme die sich ähneln, aber untereinander (auch bei größerer Kraftanstrengung) nicht kompatibel sind.Stecker nur dann selber montieren, wenn Sie genau wissen was sie tun.Stecker unbedingt nach Montageanleitung montieren. Ein schlecht montierter Stecker kann alles kaputt machen und ist oft schlecht als Fehlerquelle zu finden.Wird der Stecker im Außenbereich an die Antenne oder an ein anderes Kabel aufgesteckt (schlecht, nicht stückeln sondern ein neues Kabel ziehen), am besten mit selbstverschweissendem Klebeband umwickeln um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Gut montierte N-Stecker sind i.d.R. wasserdicht, aber sicher ist sicher.Nicht auf den Steckern rumtrampeln. Besonders die Kleinen nehmen einem das schnell übel. Das gleiche gilt für die Behandlung der Stecker mit Cola oder ähnlich ätzenden Flüssigkeiten.
Welcher Stecker wofür?

Normaler Stecker: Überwurfmutter mit Innengewinde StiftNormale Buchse: Aussengewinde KelchReverse Stecker: Überwurfmutter mit Innengewinde KelchLucent(Orinoco): Dieser Stecker heißt offiziell "MC Card plug". Sehr kleiner Stecker der i.d.R. nur bei PCMCIA Karten o.ä. Verwendung findet. Passt nur an RG-316oder RG-174 Kabel.MMCX (Microminiature Coaxial Connector, MMCX, nicht verwechseln mit "MCX"): Sehr kleiner Stecker der i.d.R. nur bei PCMCIA Karte o.ä. Verwendung findet. Passtnur an RG-316 und RG-174 Kabel.SMA: Kleiner Stecker für Access Points, PCI Karten o.ä. Kann an RG-316 oder RG-58 Kabel angeschlagen werden.Achtung: Es gibt dieses System auch mit umgekehrtem Vorzeichen: Buchse (Kelch) anstatt Stift für den Innenleiter, nennt sich dann Reverse-SMA. Wird sehr oft imWLAN Bereich verwendet. WiMo führt entsprechende Adapter und SMA-Reverse Stecker.TNC: Etwas größerer Stecker, wird gelegentlich an WLAN Access Points und Clients gefunden. Passt an RG-316 und RG-58 Kabel.Achtung: Es gibt dieses System auch mit umgekehrtem Vorzeichen: Buchse (Kelch) anstatt Stift für den Innenleiter, nennt sich dann Reverse-TNC. Wird häufiger im WLAN Bereich verwendet. Es gibt entsprechende Adapter und TNC-Reverse Stecker.BNC: Etwas größerer Stecker, existiert für praktisch alle Kabeltypen. Wird im WLAN Bereich selten verwendet. Auch hier gibt es Reverse-BNC Typen.N: Der Stecker für professionelle Montage und praktisch alle Kabeltypen. Dicke Kabel zur Antenne sollte man immer mit N ausrüsten, zum Notebook/AP mit einem Pigtail mit N-Buchse adaptieren

Blitzschutz

Anlagen zum Empfang und zur Verteilung von Fernseh-, Ton- und interaktiven Multimediasignalen, müssen nach der Norm DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1) errichtet werden. Hiernach müssen Außenantennen grundsätzlich geerdet werden. Ausnahmen sind nur zulässig, wenn die Antennen mehr als 2 m unterhalb der Dacheindeckung oder Dachkante liegen und weniger als 1,5 m vom Gebäude hinausragen (siehe Bild 1) oder sich innerhalb des Gebäudes, z. B. auf dem Dachboden, befinden.

Die Antennenerdung wird aber auch in diesen Bereichen empfohlen und sollte generell ausgeführt werden. Auf Gebäuden mit leicht entzündbaren Dachabdeckungen (z. B. Stroh, Reet oder Ähnlichen Materialien) dürfen keine Antennenanlagen errichtet werden. Raume die zur Lagerung von leicht entzündlichen Stoffen wie Heu, Stroh und dergleichen dienen oder in denen sich explosive Atmosphäre bilden oder ansammeln kann, dürfen nicht zur Verlegung von Antennenleitungen oder Erdungsleiter verwendet werden. Antennen sind aufgrund ihrer exponierten Montageorte, die meistens im Außenbereich und an hohen Gebäudepunkten liegen, nicht nur Empfänger für Nutzsignale, sondern leider auch Empfänger für Störgrössen, wie Blitze und die daraus resultierenden Überspannungen. Da durch die Errichtung einer Antennenanlage das Blitzeinschlagsrisiko des Gebäudes nicht erhöht wird, ist für Gebäude die aufgrund anderer Bestimmungen oder einer Risikoanalyse keinen Gebäudeblitzschutz benötigen, eine

Antennenerdungsanlage nach der Norm DIN EN 60728-11 (VDE 0855-1) ausreichend.
Bei Gebäuden, die mit einer Blitzschutzanlage ausgerüstet sind, muss die Antennenanlage unter Anwendung der Normen aus der Reihe DIN EN 62305 (VDE 0185- 305) in das Blitzschutzkonzept einbezogen werden.
Bei Gebäuden ohne Blitzschutzanlage sind der Mast und die Kabelschirme der Koaxialkabel für den Schutz gegen statische atmosphärische Überspannungen und Blitzentladungen zu erden. Der Antennenmast ist über einen Erdungsleiter blitzstromtragfähig mit der Erde zu verbinden. Der Anschluss des Antennenmastes ist mit entsprechenden Schellen herzustellen (Bild 2). Die Verbindung zur Erde ist geradlinig und senkrecht auszuführen, so dass ein möglichst kurzer und direkter Weg zur Erdungsanlage gewährleistet ist.

Potentialausgleich
Alle Kabelschirme der von der Antenne herab geführten Koaxialkabel und die metallenen Gehäuse von Verteilern, Multischaltern u. a. sind mit einem Potentialausgleichsleiter mit einem Mindestquerschnitt von 4 mm2 Kupfer an den Antennenmast oder den Erdungsleiter anzuschließen. Der Potentialausgleich muss auch beim Ausbau von Einzelkomponenten, wie z. B. dem Verstärker, wirksam bleiben. Dafür
sind die Schirme der Ein- und Ausgangsleitungen zu überbrücken. In der Praxis hat sich dafür der Einsatz von Potentialausgleichs- oder Erdungsschienen bewahrt. Die Bildung von Schleifen ist zu vermeiden, da dieses zu Störungen in der Anlage führen kann.

Überspannungsschutz
Durch eine ordnungsgemäße Antennenerdung oder Blitzschutzanlage wird die Gefahr von in den Leitungen induzierten oder galvanisch eingekoppelten Überspannungen nicht vermieden. Um die Gerate für den Empfang oder die Verteilung von Fernseh- und Rundfunksignalen, wie z. B. Multischalter, Plasma-Fernseher o. a., zu schützen, ist der Einsatz von Überspannungsableitern erforderlich. Überspannungsableiter, verringern die Überspannungen auf den Leitungssystemen auf ein für die Endgeräte vertraglichen Restpegel.
Bei einer vorhandenen Blitzschutzanlage, sind Blitzstromableiter vom Typ SPD 1 (früher B) am Gebäudeeintritt erforderlich, diese können Blitzteilstrome mit einer Kurvenform 10/350 γs beherrschen und begrenzen die Überspannungen bei einem Blitzschlag auf einen Restpegel von ≤ 6 kV. Der Überspannungsschutz hingegen wird für Anlagen mit oder ohne Blitzschutzsystem empfohlen, hier kommen Überspannungsableiter vom Typ SPD 2 und 3 (früher C und D) zum Einsatz, die in der Lage sind, Überspannungen mit einer Kurvenform 8/20 γs auf einen Restpegel, je nach Gerat, von ≤ 2,5 kV zu begrenzen. Alle Ableiter sind in den vorhandenen Potentialausgleich einzubeziehen. Hierbei sind die Herstellerangaben unbedingt zu beachten, da durch Montagefehler die Wirksamkeit der Schutzgeräte aufgehoben wird.
Wichtig ist, dass für einen vollständigen Schutz nicht nur die energietechnische Seite geschützt wird, sondern auch die informationstechnische. Dass heißt, dass bei Antennenanlagen auch alle Koaxialkabel in das Überspannungs-Schutzkonzept durch eine entsprechende Beschaltung mit Ableitern einbezogen werden müssen.



Antennen im Innenbereich (z.B. WLAN, gilt auch für andere HF-Anwendungen)

Der Abdeckungsbereich von Accesspoints im Innenbereich soll verbessert werden:Antenne mit Gewinn verwenden (ggf. mit Kabel vom Accesspoint absetzen)Antenne an geeigneter Stelle montieren (ggf. mit Kabel). Am besten an/auf ein Holzregal, weg von der Wand, weg vom metallischen Heizkörper, weg vom metallischen Treppengeländer, möglichst frei aufstellen.Rundstrahlende Antennen möglichst in die Mitte des abzudeckenden Bereiches stellen.Falls mit einer rundstrahlenden Antenne eine vollständige Abdeckung nicht möglich ist Mehrere Accesspoints ins LAN integrieren, strategisch verteilenEinen Accesspoint mit mehreren Antennen ausstatten, diese gut verteilen.Sektorantennen verwenden um gezielt einzelne Bereiche auszuleuchten.Antenne möglichst hoch platzieren



Antennen im Außenbereich

Sicherstellen das die gewählte Antenne für den Außenbreich gedacht ist (Wetter- und UV-fest).Rundum- oder Sektorantenne? Je nach Gelände und gewünschtem AbdeckungsbereichWie montieren? In d.R. werden Außenantennen an einem Mast befestigt. Steht kein Mast zur Verfügung Wandhalter nutzen. Für kleinere Vertikalantennen reicht u.U. ein Montagewinkel.Außenantennen haben i.d.R. eine feste Polarisationsebene, horizontal oder vertikal. Welche man verwendet ist egal (Antenne um 90° drehen), aber beide Seiten sollten die gleiche Ebene verwenden. Sofern eine unerwünschte Polarisationsdrehung auf der Strecke vermutet wird kann man mal probehalber eine der Antennen in die andere Eben drehen und prüfen ob das Problem dadurch verschwindet. Alternativ kann man auf einer oder beiden Seiten mit Helixantennen arbeiten. Diese Antennen erzeugen eine zirkulare Polarisation.Unbedingt Blitzschutz einplanen. Entsprechende Blitzschutz- und Leitungsschutzadapter gibt’s im Handel.

Links

http://www.vde.com/de/Ausschuesse/Blitzschutz/FAQ/Seiten/FAQ.aspx

www.wimo.de



Quelle:www.voltimum.de, www.wimo.de