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Sendetechnik - Antennen allgemein

Speziell im UKW-Bereich gibt es eine Vielzahl von Antennensystemen, deren Einsatz je nach Verwendungszweck abhängig ist. Auf dieser Seite berichten wir über das Für und Wider der verschiedenen Antennensysteme.

Die Polarisation: Horizontal oder vertikal ?

Radiosender die sich im Bereich der Bundesrepublik Deutschland befinden strahlen fast ausnahmslos in horizontaler Polarisation ab. Lediglich einige kleine Sender arbeiten hierzulande vertikal. Die vertikale Polarisation hat den Vorteil, dass der Öffnungswinkel der Sendeantenne größer ist als bei horizontaler Polarisation. Außerdem ist der mobile Empfang, speziell in Auto -und Kofferradios bei vertikaler Abstrahlung wesentlich besser, da die Antennen dort in der Regel auf vertikaler Ebene ausgezogen sind. Allerdings sollte beachtet werden, dass 90 % aller Hindernisse die die UKW-Funkwellen abschwächen ebenfalls vertikal polarisiert sind. Denken wir an Laternenmasten, Bäume oder die Gerüste von Stahlbetonbauten.

Aufbau und Planung einer Antennenanlage.

Vor Errichtung einer Antennenanlage muss sichergestellt sein; Welches Gebiet soll versorgt werden ? Und vor Allem: Ist der gewählte Sendestandort als solcher überhaupt geeignet? Auf UKW gilt immer noch der alte Grundsatz: Je exponierter der Standort, umso größer die Reichweite. Generell gilt: Der Sender erreicht vor allem das Gebiet, das man vom Standort der Sendeantenne sehen kann. Natürlich ist auch die Sendeleistung sehr wichtig für die Qualität des Sendesignals. Der Empfang ist bei einer Strahlungsleistung von 20 Watt natürlich wesentlich stärker, stabiler und störunanfälliger als bei 1 Watt. Im konkreten Fall heißt das: Kann mein Signal an dem 5 KM weit entfernten Hochhaus nur mit Richtantenne empfangen werden oder reicht bereits ein einfaches Kofferradio mit Teleskopantenne ??? Daher ist die Sendeleistung sehr stark verantwortlich für die Qualität des Trägersignals. Alles steht und fällt aber mit der Sendeantenne. Eine ungeeignete oder ungünstig aufgestellte Antenne macht - auch mit mehr Sendeleistung - auf keinen Fall das wett, was eine funktionsfähige, professionell aufgebaute Antennenanlage liefert. Im Gegenteil: Unsachgemäß und zu tief aufgebaute Sendeantennen (z.B. auf Balkonen) strahlen einen Großteil ihrer Leistung in benachbarte Wohnungen und Antennenanlagen ab. Das Ergebnis sind Störungen der vielfältigsten Art: Gestörte Fernsehbilder (auch bei Kabelanschluss !), brummende Hi-Fi-Anlagen, Musik im Telefonhörer , etc. Diese sind absolut zu vermeiden ! Ein baldiger und völlig gerechtfertigter Besuch der Bundesnetzagentur wäre dem Betreiber einer solch falsch errichteten Anlage sicher. Die Buß und Ermittlungsgelder liegen derzeit bei mehreren Tausend Euro.

Grundsätzlich gilt also: Die Antenne muss ihre Energie frei und ungehindert abstrahlen können. Daher sollte die Antenne auf einem Hausdach - möglichst weit von anderen Antenneneinrichtungen - installiert werden. Nicht außer Acht zu lassen ist die Wahl und Länge des Antennenkabels, dass immer 50 Ohm Impedanz aufweisen muss. Allzu lang sollte das Antennenkabel nicht sein, da ein Teil der erzeugten Sendeleistung im Kabel als Wärme umgesetzt wird und somit verloren geht. Als Notlösung ist das relativ dünne HF-Kabel RG 58 U zu nennen, das aber im UKW-Bereich nicht mit mehr als 50 Watt belastet werden sollte. Völlig ungeeignet ist es für Leistungen ab 100 Watt, da dieses Kabel dann sehr warm wird und bei längerem Betrieb schmilzt. Als Standard hat sich das doppelt so dicke HF-Kabel RG 213 erwiesen das bis zu 150 Watt mühelos vertragen kann, bei 300 Watt aber ebenfalls zur Wärmeentwicklung neigt. Leistungen ab 250 Watt sollten mit AIRCOM-Kabel durchgeführt werden. Dieses ist bis 1 KW belastbar.

Reichweite in Theorie und Praxis, oder:
"Wie wächst die Reichweite, wenn ich die Sendeleistung erhöhe ?"

Nein, ein 10 Watt-Sender hat NICHT die 10-fache Reichweite wie ein 1 W-Sender. Erst die vierfache Sendeleistung lässt das Signal um eine Feldstärke (wird in dB gemessen) steigen. Z.B. fällt eine Erhöhung der Sendeleistung bei 5 Watt erst ab 20 Watt ins Gewicht da sich erst bei Vervierfachung das Sendegebiet - theoretisch - verdoppelt.

In konkreten Zahlen: Vierfache Sendeleistung = doppelte Reichweite, 9-10fache Leistung = ca. dreifache Reichweite, usw. Das gilt natürlich nur dann, wenn nicht plötzlich zusätzliche Hindernisse im Ausbreitungsweg stehen (Berge, Erdkrümmung, Gebäude...). Um eine zehnfache Reichweite zu haben, muss man die Sendeleistung demnach sogar verhundertfachen ! Andererseits überstreicht der Sender mit dem zehnfachen Radius ja dann auch eine Hundert mal so große Fläche wie vorher.

Dipol, Richtantenne & Co. Was ist besser ?

Soll ein Gebiet bevorzugt versorgt werden, empfiehlt sich eine Richtantenne die die Sendeleistung vorzugsweise in eine Richtung abstrahlt. So ist es problemlos möglich z.B. mit einer 8-Element-Richtantenne die abgestrahlte Leistung zu Verachtfachen! Umsonst ist aber nix, die gebündelte Leistung geht natürlich nur in die Richtung in die die Antenne auch ausgerichtet wurde, alle anderen Bereiche (das Gebiet links und rechts neben der Antenne und das Gebiet das zur Reflektorseite der Antenne gelegen ist wird dann praktisch nicht mehr versorgt. Die Bündelung in eine Richtung ist bei einer 8-Element also sehr stark ! Das Sendegebiet gleicht einer Ellipse. 

Wer zu einem bestimmten Punkt senden möchte (z.B. um einen höher gelegenen, bzw. leistungsstärkeren Relaissender mit Modulation zu versorgen) ist mit dieser Lösung am besten bedient, da sich hier mit wenig Leistung relativ große Distanzen überbrücken lassen.

Einfache Rechnung, hier am Beispiel einer 8-Element-Richtantenne:
Eingang in die Antenne: 25 Watt,
Abstrahlung in die Hauptrichtung: 200 Watt

Wer eine nicht so starke Bündelung braucht oder will, und auch in zu den Seiten der Antenne gelegenen Gebieten zu hören sein möchte, dem sei eine 3-Element-Richtantenne empfohlen. Diese vervierfacht das Signal.

Gleiche Rechnung anhand der 3-Element Richtantenne:
Eingang in die Antenne: 25 Watt,
Abstrahlung in die Hauptrichtung: 100 Watt

5/8 - Groundplane-Antenne

Allein mit einer 5/8-Groundplane-Antenne lassen sich annähernd "Runde" Sendegebiete erzeugen. Die 5/8-Groundplane- Antenne hat den Vorteil, dass sie die Sendeleitung viel gradliniger abstrahlt als ein Dipol. Die drei unterhalb des Strahlers angebrachten Elemente minimieren eine Abstrahlung nach unten und addieren diese sonst verlorene Leistung rundum in alle anderen Richtungen woraus sich ein Gewinn von immerhin 3 dB ergibt...

Dipolantennen

Die T-Förmige Dipolantenne hat ebenfalls eine bevorzugte Richtung. Sie hat bei Vormastmontage einen Gewinn von etwa 2,15 dB, aber nur in die Richtung in die die Antenne ausgerichtet ist. Der Gewinn ergibt sich aus der Reflektion die sich zum Antennenmasten hin ergibt. Hinter ihr gelegene Gebiete werden durch die Dämpfung schlechter versorgt als das Hauptsendegebiet. Stockt man mehrere Dipole, so addiert sich auch der Gewinn und die abgestrahlte "Keule" wird etwas schmaler. Mit der Stockung mehrerer Dipole entfällt auch die unnötige Abstrahlung der Sendeleistung in den Boden, bzw. in den Raum. Die Abstrahlung wird gradliniger und effektiver im Vergleich zum einzelnen Dipol. Je mehr Dipole gestockt werden umso mehr wird dieses Phänomen verstärkt. Ein Aufbau einer solchen Antennenanlage verlangt aber nicht nur große Masten sondern auch technisches Wissen. So müssen die übereinander gestockten Dipole einen spezifischen - jeweils von der Sendefrequenz abhängigen - Höhenabstand zueinander haben. Die Verkabelung vom Splitter zu den einzelnen Antennen muss gleich lang sein.
 

(C) 2010 Michael Böckmann

 

 
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