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Forum: HF, Funk und Felder Frage zur Reichweite eines Funksystems


Autor: Clemens (Gast)
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Hallo,

Ich rechne gerade eine Aufgabe und stecke in einer Sackgasse...

Übung: Freiraumausbreitung

Für ein Funksystem sind die folgenden Parameter bekannt:

- Betriebsfrequenz: f= 1 GHz

- Sendeleistung: P{s}= 1 mW

- Gewinn der Sendeantenne: G{s}= 10 dBi

- Gewinn der Empfangsantenne: G{e}= 0dBi

- Empfindlichkeit des Empfängers: P{e}= -100dBm

>>> Welche maximale Reichweite hat das System ?

Bisher habe ich im Internet und in meinem Skript nur wenig Ansätze 
gefunden. Es gibt eine Formel wo r(Reichweite) auftaucht, mit der ich es 
als Ausgangspunkt versucht habe:

Freiraumdämpfung:

a{FD}=32,5+20 lg(r)+20 lg(f)

Allerdings habe ich keine weiteren Beziehungen gefunden.


Ich wäre über Hilfestellungen oder Links sehr dankbar.

Regards
Clemens

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Welche der Unbekannten der Formel fehlen dir denn?

Wenn die Formel stimmen sollte (keine Ahnung, wie verlässlich deine
Quelle war -- die Formel sieht sehr ,,zugeschnitten'' aus, da weiß
man nie, welche Maßeinheit wer wirklich wollte), dann brauchst du
sie doch eigentlich nur nach r umstellen...

Wikipedia hat unter dem Stichwort ,Freiraumdämpfung' (wer hätte es
gedacht?) eine Formel, die zumindest physikalisch einwandfrei und
sauber hergeleitet aussieht auf den ersten Blick.

Autor: Holger M. (nezaya)
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ist die Formel für die Freiraumdämpfung in dB, r ist der Abstand in 
Meter.

Die zu Verfügung stehende Leistung berechnet sich aus der gesendeten 
Leistung 0dBm (1mW), der Verstärkung der Sende- und Empfangsantenne (+10 
dB und +0 dB) und der Empfangsempfindlichkeit (-100 dBm).

Zusammen ergibt das ein Link-Budget von 110 dB.

Die obige Geichung nach r aufgelößt und für F 110dB eingesetzt ergibt 
die maximale Reichweite.

Autor: Clemens (Gast)
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Danke für die Antworten.

Ich verstehe es noch nicht ganz...

>>Der Kanalgewinn (engl. link budget) ist in der Nachrichtentechnik ein >>Maß für 
die Qualität eines Übertragungskanals. Er wird in dB berechnet >>durch die 
Addition der Sendeleistung, der Empfängerempfindlichkeit, des >>Antennengewinns 
und der Freiraumdämpfung.

Also wär:
Linkbudget = P{s} + G{s} + G{e} + P{e} + F[dB], wobei gilt:

- Betriebsfrequenz: f= 1 GHz

- Sendeleistung: P{s}= 1 mW

- Gewinn der Sendeantenne: G{s}= 10 dBi

- Gewinn der Empfangsantenne: G{e}= 0dBi

- Empfindlichkeit des Empfängers: P{e}= -100dBm

- Freiraumdämpfung: F[dB]= unbekannt


Aber die Freiraumdämpfung muss ich doch vorher erstmal irgendwie 
ausrechnen.

Ich kann die Formel aus dem vorigen Post nach r umstellen, allerdings 
fehlt mir ja dann dann wieder der Wert der Freiraumdämpfung.

Vielleicht hört sich das jetzt dumm an^^, aber ich bin auf dem Gebiet 
ein ganz schönes Rindvieh.

und C0 ist dann die Lichtgeschwindigkeit ?

Regards

Autor: Holger M. (nezaya)
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Also ich würde jetzt spontan sagen, die Formel muss so aussehen
Empfangsleistung[dBm] = P{s}[dBm] + G{s}[dB] + G{e}[dB] - F[dB], denn 
die Dämpfung wird abgezogen.

Das Link-Budget ist wie oben beschrieben die Leistung die ich auf der 
Strecke noch übrig habe.

P{s} + G{s} + G{e} + P{e} -P{loss} = 0

Wenn die die Gleichung Null wird, also am Empfänger gerade noch soviel 
Leistung ankommt, wie er mindestens für den Empfang braucht, ergibt sich

P{loss}= P{s} + G{s} + G{e} + P{e}.

Man darf also maximal 110 dB Verlust haben. Also darf in dem einfachen 
Model mit Freiraumdämpfung die Dämpfung maximal 110 dB betragen. Ist die 
Dämpfung größer kommt nicht mehr genug Leistung am Empfänger an und die 
Übertragung klappt nicht mehr.

Also gilt F(r)= maximal 110 dB. Das kann dann wie oben bereits 
beschrieben umgestelt werden um den maximalen Abstand r zu berechnen.

Achja:
c0 ist die Lichtgeschwindigkeit, f ist die Frequenz.

Autor: Clemens (Gast)
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ok danke, könntest du mir eventuell noch einen Link geben wo die Formel 
stehen ?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Autor: Holger M. (nezaya)
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Nein, einen Link kann ich dir nicht geben.

Ich hätte zwar hier ein Vorlesungsscript, das kann ich dir aber nicht 
verlinken.

Quellen in Form eines Buches zu den Grundlagen der Nachrichtentechnik 
muss du dir also selbst suchen. Freiraumdämpfung, Link-Budget 
(Kanalgewinn) oder Pegelberechnung sollten da geeignete Stichpunkte 
sein.

Jörg Wunsch wrote:
> Das ist nicht dein Ernst?

So drastisch wollte ich es jetzt nicht sagen ;-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Es sind übrigens 7549 m.

p.s.: Der maximale Radius der ersten Fresnelzone bei dieser Entfernung
beträgt 23,8 m.  So hoch (+ Erdkrümmung) müssten die Antennen also
sein, um (ohne atmosphärische Dämpfung) das Freiraum-Kriterium noch
zu erfüllen.  Hatte mich nur mal interessiert...

Autor: Clemens (Gast)
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@Jörg:

Da steht zwar die zur Freiraumdämpfung aber nicht die anderen wie zB. 
das mit dem Linkbudget etc... Danach suche ich... und im Internet ist 
dieser Stoff recht rar... könntet ihr ein Buch empfehlen, dann gehe ich 
nachher fix in die Bibliothek ?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Ganz ehrlich: auch ohne all die Begriffe wie Linkbudget kann man sich
das mit seinen normalen 7 Sinnen doch zusammenreimen, oder?

Du hast: eine Sendeleistung.  1 mW, oder 0 dBm.
Dann kommt: eine Sendeantenne.  Sie hat 10 dBi, d. h. in Hauptstrahl-
richtung sendest du jetzt 10 dBm EIRP.
Dann kommt die große Unbekannte: F, die Freiraumdämpfung, es bleiben
also 10 dBm - F.
Dann die Empfangsantenne: sie hat 0 dBi, es bleiben also 10 dBm - F.
Dann der Empfängereingang: er kann bei -100 dBm gerade noch so (oder
gerade so nicht mehr) das Signal entziffern.  D. h., wenn 10 dBm - F
= -100 dBm sind, ist das der Fall.  Umgestellt ergibt sich, dass dies
für F = 110 dB zutrifft, oder aber

Autor: Clemens (Gast)
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Ok, das habe ich soweit verstanden. Was bedeutet eigentlich die 
Empfindlichkeit des Empfängers genau ? wenn es den Wert unterschreitet 
kann er das Signal nicht mehr entziffern ? und was wäre wenn der Gewinn 
der Empfangsantenne z.B 20dBi wäre, müsste die Formel dann sein:
10 dBm - F = -100 dBm + 20dBi ?

Ich beschäftige mich das erste mal mit diesen Dingen, deswegen kommt ich 
vielleicht ein bischen hölzern daher ;)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Clemens wrote:

> Was bedeutet eigentlich die
> Empfindlichkeit des Empfängers genau ? wenn es den Wert unterschreitet
> kann er das Signal nicht mehr entziffern ?

Atwort vom Sender Jerewan: Im Prinzip ja.

Die Details sind eine Definitionssache.  Für analoge FM-Empfänger
werden in der Regel 12 dB SINAD (signal over signal + noise +
distortions) als Grenzwert der Lesbarkeit des Signals genommen, für
digitale Empfänger wird irgendeine bit error rate (BER) oder packet
error rate (PER) als Grenzwert willkürlich festgelegt.  Gerade bei
digitalen Empfängern bricht das aber in der Regel innerhalb weniger
dB Empfangsfeldstärke um Größenordnungen ein, die genaue Wahl des
Kriteriums ist dort also nicht sehr entscheidend.  Bei analogen
Empfängern liegen zwischen ,,Signal gerade noch aufnehmbar'' und
,,Signal guter Qualität'' oft einige 10 dB an Empfangsfeldstärke.

> und was wäre wenn der Gewinn
> der Empfangsantenne z.B 20dBi wäre, müsste die Formel dann sein:
> 10 dBm - F = -100 dBm + 20dBi ?

Nö, dann würdest du das ja schlechter machen.  Die 20 dBi würden
ja das Empfängersignal verbessern, also 10 dBm - F + 20 dB = -100 dBm.

Autor: Clemens (Gast)
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Ich hab nochma ne Frage zu dem ganzen dBi, dBm und dB...
Also ihr habt das ja anscheinend so umgerechnet:
1dBi=1dBm;
Also dBi ist das Verhältnis zum isotrophStrahler(Kugelstrahler).
Und der Kugelstrahler hat doch einen Antennengewinn von 0...
Also wie rechnet man das dann um ?
oder bezieht sich der Gewinn auf die Leistung ? Welche Leistung hat denn 
ein Kugelstrahler ?
Und am Ende hattet ihr raus: F=110dB... Was ist dann die Bezugsgröße ?
Müsste es nicht F=110dBm sein ?


Ich hab mir heut schon 2 Bücher besorgt:
Jochen Schiller - Mobilkommunikation
Lochmann - Digitale Nachrichtentechnik

In beiden finde ich nix über solche Dinge.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Clemens wrote:
> Ich hab nochma ne Frage zu dem ganzen dBi, dBm und dB...
> Also ihr habt das ja anscheinend so umgerechnet:
> 1dBi=1dBm;

Nein. ;-)

> Also dBi ist das Verhältnis zum isotrophStrahler(Kugelstrahler).

Ja.

> Und der Kugelstrahler hat doch einen Antennengewinn von 0...

Nein, er ist einfach der Bezugspunkt.  Wenn du deine verfügbare
Sendeleistung in alle Richtungen gleichmäßig verstreust, dann
hast du einen Antennengewinn von 0 dBi.  (Das ist ein rein
theoretisches Maß, da es praktisch keine derartige Antenne gibt.)

> Welche Leistung hat denn
> ein Kugelstrahler ?

Gar keine. ;-)

> Und am Ende hattet ihr raus: F=110dB... Was ist dann die Bezugsgröße ?
> Müsste es nicht F=110dBm sein ?

Nein.  deziBel ist ja eine Relativgröße.  Sie benennt das Verhältnis
zweier Größen (in der HF-Technik praktisch immer zweier Leistungen),
und die Dämpfung selbst ist ein Relativwert: sie hat keine eigene
Maßeinheit.

Wenn man die deziBel-Werte auf einen Absolutwert bezieht, dann drücken
sie dagegen eine absolute physikalische Größe aus.  So hat dein Sender
eine Sendeleistung von 1 mW, oder auch 0 dBm -- die Definition von dBm
ist das Relativmaß einer bestimmten Leistung bezogen auf 1 mW.

Der Vorteil der Dezibelrechnung ist, dass du all die verschiedenen
Verstärkungen und Dämpfungen (die ja von ihrer Natur her eigentlich
Multiplikationen und Divisionen sind) durch die Logarithmierung
einfach addieren kannst.  Natürlich kannst du zu einem Absolutwert
nur relative Werte addieren, um am Ende wieder einen Absolutwert
zu haben.  Oder du subtrahierst zwei Absolutwerte, dann hast du
einen Relativwert: eine Dämpfung oder Verstärkung.

Du musst dir einfach immer die zu Grunde liegende Physik vergegen-
wärtigen.  Du hast einen Sender: der gibt eine Leistung ab, also
entweder in W oder in dBm/dBW (absolute physikalische Größe).  Du
hast eine Antenne, die verstärkt in ihrer Hauptstrahlrichtung das
Signal, dann ergibt sich danach wieder ein Absolutwert (abgestrahlte
Leistung in Hauptstrahlrichtung).  Das ,i' beim dBi der Antenne
bezeichnet dabei nur das Bezugssystem der Antenne, ansonsten ist
der Antennengewinn nach wie vor ein Relativwert.  Danach hast du
eine Dämpfung, am Ende der Funkstrecke bleibt damit immer noch ein
Absolutwert an Leistung übrig.  Der wird durch die Empfangsantenne
ggf. noch verstärkt, Erbebnis: immer noch eine Leistung.  Diese
liegt am Empfänger an.  Daher wird dessen Eingangsempfindlichkeit
typischerweise auch in dBm angegeben: sie bezeichnet die HF-Leistung,
die man einspeisen muss, um das Signal gerade noch aufnehmen zu
können.

Wenn du die Formel umstellst, um die Freiraumdämpfung zu ermitteln,
dann hast du das Verhältnis zweier Leistungen (der abgestrahlten
und der empfangenen, einschließlich der Antennengewinne), also einen
Relativwert.

Autor: Clemens (Gast)
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Danke, aber wie kann man denn einen Relativwert mit einem Absolutwert 
addieren um dann wieder ein Absolutwert rauszubekommen ?

Also mal angenommen:

5V+34dB=39V ???

Das wäre doch Unfug. Also 34dB bedeutet einen Verstärkungsfaktor von 50.
Müsste es nicht so richtig sein: 5V+34dB=5V*50=250V ?

----
und dann habe ich nochmal eine Frage zu dem EIRP:

>>Du hast: eine Sendeleistung.  1 mW, oder 0 dBm.
>>Dann kommt: eine Sendeantenne.  Sie hat 10 dBi, d. h. in Hauptstrahl-
>>richtung sendest du jetzt 10 dBm EIRP.

EIRP=G*P=10^{g/10}*P

G-Antennengewinnfaktor
P-Sendeleistung [W]
g-Antennengewinn in dBi

Quelle: 
http://www.ralf-woelfle.de/elektrosmog/redir.htm?h...

Also in unserem Fall:
g=10dBi; P=1mW;

EIRP=10^{10/10}*1mW=10mW

Das in dBm umrechnen: lg(10mW/1mW)*10=10dBm !

Hattest du das so gerechnet ?

Zitat Wikipedia:
"Effektive isotrope Strahlungsleistung, auch äquivalente isotrope 
Abstrahlung (engl. equivalent isotropic radiated power), abgekürzt EIRP, 
gibt an, mit welcher Sendeleistung ein Isotropstrahler versorgt werden 
müsste, um im Fernfeld dieselbe Feldstärke zu erzeugen wie eine 
Richtantenne in ihrer Hauptsenderichtung. "

Dieses Fachlatein verstehe ich nicht Recht. Ist der EIRP sozusagen 
einfach die Sendeleistung in Hauptstrahlrichtung ?

Regards

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Clemens wrote:

> Danke, aber wie kann man denn einen Relativwert mit einem Absolutwert
> addieren um dann wieder ein Absolutwert rauszubekommen ?

Nur im logarithmischen Bereich, d. h. der Absolutwert selbst muss
auch schon logarithmisch ausgedrückt werden.  Das ist ja gerade das
schöne an diesen Dezibels, weshalb sie so beliebt sind: mann kann
die sonst notwendige Multiplikation (die noch dazu über viele
Größenordnungen gehen würde) durch eine Addition ersetzen.

> Also mal angenommen:
>
> 5V+34dB=39V ???
>
> Das wäre doch Unfug.

Ja.

> Also 34dB bedeutet einen Verstärkungsfaktor von 50.
> Müsste es nicht so richtig sein: 5V+34dB=5V*50=250V ?

Das ist die eine Möglichkeit.  Die andere (und die wird halt im HF-
Bereich gern benutzt) wäre es, die 5 V selbst auch schon logarithmisch
darzustellen, beispielsweise indem man sie als logarithmiertes
Verhältnis bezogen auf 1 V ausdrückt, das wären dann 14 dBV.  Wenn
der Verstärker nun diese 14 dBV um 34 dB verstärkt, dann ist sein
Ausgangssignal (14 + 34) dBV = 48 dBV oder 251 V.  (Die Differenz
zu 250 V ist mein Rundungsfehler.)

> Hattest du das so gerechnet ?

Im Prinzip ja, aber halt nicht explizit.

> Dieses Fachlatein verstehe ich nicht Recht. Ist der EIRP sozusagen
> einfach die Sendeleistung in Hauptstrahlrichtung ?

Genau das ist es.  Streng genommen müsste man sagen, dass es die
effektive Sendeleistung in der Hauptstrahlrichtung ist.  Es ist ja
physisch nicht mehr Leistung da als die, die in die Antenne einge-
speist wird, aber sie wird halt in eine Richtung gebündelt.  Wenn
man aus der Ferne in einem Punkt der Hauptstrahlrichtung zur
Antenne sieht, dann kann man keinen Unterschied mehr erkennen, ob
nicht statt dieser gerichteten Abstrahlung eine ungerichtete (also
kugelförmige) eines Senders einer höheren Leistung vorliegen würde.
Da der (nicht wirklich existente) Isotropstrahler in jeder Richtung
gleich abstrahlt, nimmt man die entsprechende Abstrahlung halt gern
als Bezugswert, um den Gewinn der Antenne oder aber die partielle
Leistung zu bezeichnen, daher das ,i' in diesen beiden.  Ein anderer
möglicher Bezugswert, der vor allem in der Vergangenheit gern benutzt
worden ist, war der Gewinn einer Antenne im Vergleich zu einem Dipol.
Der Vorteil ist, dass man hier gegen eine reale Antenne (einen Dipol
eben) vergleichend messen konnte.  Ein derartiger Antennengewinn wird
als dBd (Dezibel bezogen auf den Dipol) bezeichnet.  Da der Dipol
selbst einen Gewinn von 2,15 dBi hat, kannst du zu einer dBd-Angabe
einfach 2,15 dB addieren, um den dBi-Wert zu erhalten.

Autor: Mike (Gast)
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hallo.hab auch mal ne frage zu der thematik (leicht abweichend ^^):

ich möchte ebenfalls eine theoretische reichweitenermittlung einer 
übertragung eines krans in freier industrieumgebung 
durchführen.praktisch beträgt die funkstrecke zwischen beiden 
transceivern ca. 220m,d.h. line of sight (LOS).
das problem ist der höhenunterschied.der eine transceiver ist in einer 
höhe von ca.6 angebracht und der andere in 226m höhe!

nun die frage: welches strahlenmodell ist da am geeignetsten anzuwenden? 
(Free-Space-Modell,Two-Ray-Modell,Shadowing-Modell)???

da ja das free-space-modell den idealfall darstellt kann ich es 
vernachlässigen, da die umgebung z.B. "die montage von windkraftanlagen" 
beinhaltet.trotzdem hab ich erstmal für das free-space-modell einen wert 
berechnet.
mit welchem wert für das fading margin würdet ihr in dieser umgebung 
rechnen???
ich hab grob 10dB angenommen!

also nochmal zusammengefasst: welches modell und welcher wert für fading 
margin (schwundreserve) am sinnvollsten???
dank im voraus für die antworten!

Mike

Autor: oszi40 (Gast)
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Sorry Mike, Deine Schwundreserve
kann ich Dir nicht berechnen, möchte jedoch daran erinnern, daß durch 
die größere Antennenhöhe/Horizonterweiterung auch praktisch ein 
wesentlich besserer Empfang von Fremdstörern möglich sein wird.

Autor: Mike (Gast)
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@oszi40:

danke für die antwort.gibt es denn formeln für die berechnung der 
schwundreserve?hab da in dem sinne bisher nicht konkretes gefunden.

kannst du mir aber ein modell empfehlen (von meinen genannten),welches 
für meine geplante anwendung am kran wohl am ehesten geeignet ist?da ja 
auf jedenfall eine schwundreserve einfließt,müsste es doch das 
shadowing-modell sein,oder?
danke,mike

Autor: oszi40 (Gast)
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Wenn das soo einfach mit rechnen und Modellen wäre, dann gäbe es z.B. 
keine Meßfahrzeuge auf dieser Welt. Je nach Standort und Frequenz sind 
noch viele Zufälle möglich. Stöbre mal z.B.bei 
http://www.bundesnetzagentur.de

Autor: Mike (Gast)
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@oszi40:

eine Frage hab ich dann doch noch:

für die ermittlung des maximalen pfadverlustes hab ich eine ausarbeitung 
vor mir liegen, wo neben der sendeleistungs,empfängerempfindlichkeit und 
antennenverstärkung noch werte für ein rauschen am empfänger (8-10dB) 
und systemverluste wie z.B. schnittstellenverluste mit 3dB eingehen!
stimmen diese werte in etwa?

p.s.:mein transceiver hat ne SPI-schnittstelle

danke nochmal

Autor: Zwischenfrequenz (Gast)
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Hallo Mike,

geht es um eine theoretische Betrachtung oder soll es in der Praxis 
funktionieren? Im letzten Fall, oszi40 deutete es an, ist noch mehr als 
Fading zu beachten. Dazu noch ein paar Fragen: Sind Richtantennen 
möglich? Du sprichst von Tranceivern, also sowohl oben als auch unten RX 
+ TX? Falls der RX nur auf einer Seite ist, wäre wichtig ob oben oder 
unten. Ist die erste Fresnelzone frei, oder stehen da Kran, 
Windkraftturm, Rotorblätter oder sonstiges im Weg?

Autor: Mike (Gast)
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es soll eine theoretische betrachtung sein (die aber vielleicht 
anwendung in der praxis finden soll...lass das aber mal außen vor)
an der krankabine soll der koordinator hin.oben an der spitze des 
auslegers (die maximale länge beträgt 227m) der andere transceiver,der 
als router (also RX und TX) dient.
die fresnelzone ist da eigentlich nicht frei,da ja der router an dem 
metallischen ausleger des krans befestigt ist.
das modul für was ich das berechnen möchte ist das ZDM-A1281-B0 von 
meshnetics.erstmal ohne antennenverstärkung,also 0dBi!
für das freiraummodell kann ich ja die werte eines fadings 
vernachlässigen,oder?(weil im freien raum betrachtet gibt es ja etwa 
keine witterungseinflüsse oder absorptionen).fading spielt dann eher 
eine rolle im shadowing modell,weil das denke ich mal der realität am 
nächsten kommt!?

warum ist es wichtig ob RX oben oder unten ist?

danke für die antworten,mike

Autor: Zwischenfrequenz (Gast)
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Ob unter diesen nicht-Freifeldbedingen eine Zuverlässige 
Dämpfungsaussage möglich ist vermag ich nicht zu sagen. Die Umgebung 
(z.B. Windkraftturm) wird auch nicht konstant sein. Vielleicht kennt 
sich hier jemand anderes mit aktuellen Tools zur Feldsimulation aus? Das 
ist nicht mein Spezialgebiet. In der Praxis würde man im Rahmen des 
Legalen versuchen mit der effektiven Strahlungsleistung auf die sichere 
Seite zu kommen, um allen Eventualitäten zu trotzen.

>> warum ist es wichtig ob RX oben oder unten ist?

Weil ein RX 226m über Grund ohne Richtantenne auch Radio Eriwan hören 
wird. Ein RX am Boden mit Richtantenne, welche nach oben guckt, sieht 
dagegen den kalten Himmel (z.B. 50K). Kann also bei niedirger Rauschzahl 
empfindlicher sein als wenn die Antenne auf die Erde oder den Horizont 
(300K + man made noise) ausgerichtet ist.

Autor: oszi40 (Gast)
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Hallo Mike,
wenn der RX im Keller stände, hätte er z.B. einen anderen optischen 
Horizont als auf einem Turm. Demzufolge auch andere Empfangsbedingungen.

Es wäre besser wenn Dir Dein Professor statt dem vielen Papier mal 2 
billige Handfunken zu praktischen Erkundung von Ausbreitungsbedingungen 
geliehen hätte.
http://www.idealo.de/preisvergleich/OffersOfProduc...

Autor: Mike (Gast)
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um mich nochmal auf meine fragestellung zu beziehen:
das soll alles von theoretischer natur sein.wollt u.a. einfach nur mal 
wissen,ob man für ein empfängerrauschen 8...10dB und 
schnittstellenverluste ca. 3dB annehmen kann,die man dann für die 
berechnung des pfadverlustes im freiraummodell einrechnet? (was ich in 
skripten im netz gefunden habe,wo diese werte angenommen wurden)

@oszi40: ich kann mich nicht erinnern,irgendwas von einem professor 
erwähnt zu haben?!?

danke trotzdem für eure antworten

gruß,mike

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Mike wrote:

> das soll alles von theoretischer natur sein.wollt u.a. einfach nur mal
> wissen,ob man für ein empfängerrauschen 8...10dB und
> schnittstellenverluste ca. 3dB annehmen kann,die man dann für die
> berechnung des pfadverlustes im freiraummodell einrechnet?

Das passt schon irgendwie.  Das Empfängerrauschen steckt aber bereits
in der angegebenen Empfindlichkeit des Empfängers drin, die setzt
sich gewissermaßen aus der rauschbegrenzten Empfindlichkeit in Folge
des thermischen Rauschens (abhängig von der Bandbreite) und der
Verschlechterung durch die nicht-idealen Eigenschaften des Empfängers
zusammen.  Da du einen Modul mit AT86RF230 benutzen willst, hast du
in dessen Datenblatt ja die Empfindlichkeitsangabe drin.

Andererseits brauchst du das auch gar nicht so theoretisch angehen.
Du hast ja bereits praktische Angaben über die möglichen Reichweiten
deiner Module vorliegen.  Ich glaube, die Rede ist von maximal 1000 m,
nicht wahr?  (Aber ich glaube, das war nicht mehr mit einer
Rundstrahlantenne!) Das Ganze verschlechtert sich durch folgende Dinge:

. Störeinflüsse (Interferenzen anderer Sender), die treten natürlich
  besonders dort auf, wo der Emfänger eine riesige Fläche ,,sieht'',
  aus der er bspw. WLAN-Störungen empfangen kann; wenn diese Störungen
  im Pegel nennenswert über dem Nutzsignal liegen, wird der Empfänger
  davon zugestopft.

. Hindernisse im Ausbreitungsweg: nun, da wirst du eher wenig erwarten
  müssen.

. Reflektionen, die zu Mehrwegeausbreitung führen: das könnte ein
  Problem werden, je nachdem, was da noch ringsrum ist.  Das führt
  zu sehr selektiven Auslöschungen.  Nicht umsonst kann der AT86RF231
  ja antenna diversity.

. Reale Antennencharakteristiken, die nicht in jeder Richtung gleich
  gut arbeiten können.

Summa summarum könnte das mit 200 m ziemlich knapp werden.  IEEE
802.15.4 nennt sich ja auch eigentlich `personal area networking',
d. h. es ist dafür konzipiert, den Bereich ,,um dich herum''
abzudecken.

Autor: Mike (Gast)
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@jörg:
danke für die ausführlichen antworten! :)

sorry für die vielen fragen,aber das ist nicht ganz mein gebiet.trotzdem 
muss ich mich damit beschäftigen.

Jörg Wunsch wrote:

> Andererseits brauchst du das auch gar nicht so theoretisch angehen.
> Du hast ja bereits praktische Angaben über die möglichen Reichweiten
> deiner Module vorliegen.  Ich glaube, die Rede ist von maximal 1000 m,
> nicht wahr?  (Aber ich glaube, das war nicht mehr mit einer
> Rundstrahlantenne!) Das Ganze verschlechtert sich durch folgende Dinge:

das ist richtig:da sind 1000 m angegeben ohne antennenverstärkung.
wenn ich laut AT86RF230 ein link budget von 104dB hab kann ich dann 
quasi für die berechnung nach dem freiraummodell auch als pfadverlust 
104dB annehmen? (da du geschrieben hast,dass das empfängerrauschen schon 
mit in der empfindlichkeit steckt)

mit 104dB pfadverlust wäre ja im 2,4GHz-frequenzband eine theoretische 
reichweite im freiraummodell von ca. 1500 m möglich!

->mir is das so unklar,weil ich hier eine arbeit vor mir liegen hab zur 
berechnung des freiraummodells,wo der verfasser von diesem link-budget 
(ist bei ihm 90dB,ohne antennenverstärkung) noch eine "systemreserve" 
von 10dB abgezogen hat.er nimmt die 10dB "aufgrund des durch fading 
verursachten pegelschwundes am empfänger" an.

-->>>aber fading im freiraummodell kann man doch nicht mit 
einbeziehen,da es ja vom störungsfreien fall ausgeht???

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Mike wrote:

> das ist richtig:da sind 1000 m angegeben ohne antennenverstärkung.
> wenn ich laut AT86RF230 ein link budget von 104dB hab kann ich dann
> quasi für die berechnung nach dem freiraummodell auch als pfadverlust
> 104dB annehmen?

Ja, wobei du damit natürlich den theoretischen Grenzwert erhälst.
Du solltest im Hinterkopf behalten, dass dabei schon 10 (oder 16?)
dB sogenannter "Spreizgewinn" dabei ist, d. h. das Signal wird dann
unterhalb des Rauschens empfangen und lässt sich nur noch durch
Korrelation wieder herstellen.  (Gleiches passiert bspw. auch beim
Empfang von GPS-Signalen.)  Das funktioniert nur deshalb, weil die
Codierung des Signals Redundanz aufweist (die sogenannte Spreizung),
oder anders ausgedrückt, weil die übertragene Informationsbandbreite
kleiner ist als die Kanalbandbreite.

Wenn du wissen willst, wie viel das eigentliche HF-Frontend an
Linkbudget hat (sodass der Spreizgewinn dann nur noch als zusätzliche
Sicherheitsreserve verbleibt, aber nicht als notwendige Bedingung,
die Information überhaupt noch zu restaurieren), dann kannst du dir
beim AT86RF231 ansehen, welche Eingangsempfindlichkeiten er noch im
2-Mbit/s-Modus hat.  Dieser Modus entspricht nämlich exakt der
eigentlichen Kanalbandbreite, das Signal hat dann keine Redundanz
mehr.

> mit 104dB pfadverlust wäre ja im 2,4GHz-frequenzband eine theoretische
> reichweite im freiraummodell von ca. 1500 m möglich!

Ja, der Rest sind dann die wenigen dB Verluste, die unvermeidbar
irgendwo in den Antennenzuleitungen oder durch Impedanzsprünge an
den Verbindungsstellen auftreten.  Passt also recht gut zur Angabe
der 1000 m.

> ->mir is das so unklar,weil ich hier eine arbeit vor mir liegen hab zur
> berechnung des freiraummodells,wo der verfasser von diesem link-budget
> (ist bei ihm 90dB,ohne antennenverstärkung) noch eine "systemreserve"
> von 10dB abgezogen hat.er nimmt die 10dB "aufgrund des durch fading
> verursachten pegelschwundes am empfänger" an.

Naja, das ist so eine ,,sonst bekomme ich kalte Füße''-Reserve, die
wohl eher den praktisch nicht zu vernachlässigenden Umwelteinflüssen
gerecht werden soll.  Für ein reines Freiraummodell brauchst du die
nicht, aber wer hat schon real Freiraumbedingungen?

Fading in diesem Zusammenhang entsteht insbesondere durch partielle
Auslöschungen in Folge von Mehrwegeausbreitung.

Autor: Thomson (Gast)
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hallo.
ich hab auch module von meshnetics.

Leistung am Sender =3dBm
Empfängerempfindlichkeit = -101dBm

wenn ich dazu noch die WiMo-antennen mit einem gewinn von 2,1dBi nehme 
und auch den pfadverlust im freiraummodell berechnen möchte,dann hätte 
ich doch einen Pfadverlust von

Lpfad= 108,2dB    oder?

dieser wert entspricht ja quasi dem link budget (104dB) + dem 
antennengewinn jeweils auf sende und empfangsseite???

ich möchte erstmal sämtliche störeinflüsse aussen vor lassen.

danke

Autor: Holger M. (nezaya)
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Du hast ein Link Budget von 108,2 dB. Und der Pfadverlust darf dann 
maximal genauso groß sein. Aber prinzipiell stimmt die Rechnung.

Autor: peter (Gast)
Datum:

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Ich hab eine frage, wlan frage

ich habe eine omnidirecionale antenne von 10 DBI.
und einen usb empfaenger von 1000mw

Was fuer eine reichweite habe ich ?
wie ist die formel ?

Danke

Autor: B. R. (benchos)
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Wurde doch oben durchgerechnet.

Vorher solltest du dir aber angewöhnen die Einheiten richtig zu 
schreiben:

dBi und mW

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Außerdem gehört eine neue Frage in einen neuen Thread.

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