Hallo,
ich beschäftige mich derzeit mit Antennentests. Ein Gebiet, in das ich
mich nun eingelesen habe ist Antennen Diversity. Mich würde interessiern
wieviel Gewinn sich durch den Einsatz der verschiedenen Diversity Arten
erzielen lässt. Da ich nicht direkt aus der Antennentechnik komme, kenn
ich keine gute Literatur über diese Problematik. Im Netz finde ich
gerade über den theoretischen Gewinn wenig bis gar nichts. Könnt ihr mir
da ein Buch nennen oder Seiten wo ich etwas darüber finde?
Viele Grüße und vielen Dank
Christopher
Der Gewinn steigt nicht, denn Gewinn hat jede Einzelantenne für sich
selbst.
Nur dass bei diversity Betrieb die Chance gross ist, dass immer eine
Antenne genug Signal "sieht".
Bei diversity Betrieb wird ja zwischen den Einzelantennen hin und her
geschaltet, d.h. der Empfänger "sieht" immer nur eine Antenne.
Der Gewinn von zwei oder mehr Antnennen steigt nur, wenn sie als
gestockte Anordnung zusammengeschaltet werden. Dann Ändert sich aber
auch das Abstrahldiagramm ( die Richtcharakteristik ).
Demnach was ich bisher gelesen habe stimmt das nicht ganz. Bei Phase
Diversity werden wohl alle Antennen gleichzeitig verwendet. Da wird der
Gewinn mit
Stimmt was Christoph sagt, bei Phase Diversity werden alle Antennen
gleichzeitig genutzt: steigert den Gewinn, aber vor allem lassen sich
Störungen durch Mehrwegeempfang stark mindern.
Diese Technik wird im Automotivebereich seit Jahren eingesetzt: alle
besseren Autoradios nutzen das.
Vielleicht findest du Infos bei den einschlägigen Chiplieferanten für
solche Empfänger, z.B. SiLabs oder NXP. Letztere haben seit Jahren einen
Phasediv-Chip namens Dirana, aktuell ist die Version 3.
Hi, Stefan,
> Tja, hier müsste man also unterscheiden zwischen Antennengewinn und> soetwas wie Systemgewinn. (?)
Wenn mehrere Dipole zusammen geschaltet werden zu einer Gruppenantenne,
dann steigt der Gewinn.
Das beginnt schon, wenn Du zwei Yagi stockst und die beiden Dipole mit
jeweils einer angepassten symmetrischen Leitung zum Knotenpunkt führst.
Oder wenn Du deren Dipole über Symmetrierglieder auf 50 Ohm bringst und
die Signale mit einem Power Splitter addierst.
Die Spitze sind dann Antennengruppen vom Wullenwever-Typ wie in
Augsburg-Gablingen, größer als ein Fußballstadion, mit so um 36
gleichzeitigen Antennenkeulen mit jeweils hohem Gewinn.
Die Herausforderung ist das Großsignalverhalten der Antennenverstärker
und der Antennenmatrizen, denn in Gablingen befindet sich nicht nur ein
Kurzwellempfänger, sondern vermutlich mehr als hundert, die zugleich an
jede beliebige Antennenkeule geschaltet werden können. Nur dann lohnt
sich der Aufwand einer Wullenwever-Antenne gegenüber einer drehbaren
Richtantenne.
Von Systemgewinn würde ich bei Antennendiversity eher nicht sprechen.
Wohl aber eine Zunahme der Verfügbarkeit des gewünschten Funkdienstes,
wenn eine der Diversity-Antennen das Empfangsloch der anderen abdeckt.
Aber das ist Definitionsfrage.
Ciao
Wolfgang Horn
>Von Systemgewinn würde ich bei Antennendiversity eher nicht sprechen.>Wohl aber eine Zunahme der Verfügbarkeit des gewünschten Funkdienstes,>wenn eine der Diversity-Antennen das Empfangsloch der anderen abdeckt.>Aber das ist Definitionsfrage.
Hallo!
Ja, genau so. Das hatte ich weiter oben im Prinzip ja schon gesagt.
Daher kann man bei Diversity nach meiner Vorstellung nicht von Gewinn
reden.
Selbst wenn ich 20 Antennen mit Diversity-Logik versehe ist der Gewinn
immer nur so hoch wie der einer einzelnen Antenne.
Wolfgang Horn schrieb:> Wenn mehrere Dipole zusammen geschaltet werden zu einer Gruppenantenne,> dann steigt der Gewinn.
Klar, dass durch eine größere Antennenfläche mehr Energie aus dem Feld
entnommen werden kann.
Das hat aber nichts mit Diversity zu tun, bei dem durch Aufstellung der
Antennen in genügendem Abstand erreicht wird, dass Störungen z.B. durch
Fading nicht korreliert sind und man entsprechend höhere Chancen auf ein
sauberes Signal hat.
Hallo,
die Frage, ob Diversity einen Gewinn bringt, lässt sich so pauschal
garnicht beantworten. Wenn man "saubere" Ausbreitungsbedingungen hat
(quasi Weltraum), kann man die Antennen auch gleich fix koppeln, wie
oben beschrieben (festes Beamforming).
Diversity hat aber nur bei unklaren Ausbreitungsbedingungen (meist
verbunden mit wechselnder Mehrwegeausbreitung) aufwandssinnvolle
Vorteile. Daher erstmal die Fragen:
Wie sieht die Ausbreitungsumgebung aus?
Welche Antennen nutzt der Sender?
Welche Anordnung/geometrische Ausprägung hat der Empfänger?
Welche Art von Modulation wird genutzt?
Welcher Aufwand ist gerechtfertigt?
Welchse Diversity ist gemeint? (Antennenumschaltung, mehrere Empfänger,
MIMO, ...)
Ohne diese Dinge ist die Frage nach dem Sinn/Gewinn eher nebensächlich.
Jedes Verfahren hat für seinen Einsatzzweck Vorteile.
Gruss
Jain, Funker,
> Klar, dass durch eine größere Antennenfläche mehr Energie aus dem Feld> entnommen werden kann.>> Das hat aber nichts mit Diversity zu tun, bei dem durch Aufstellung der> Antennen in genügendem Abstand erreicht wird
Der entscheidende Unterschied zwischen einer Gruppenantenne aus zwei
Empfangsantennen und Diversity zwischen zwei Empfangsantennen ist der
Unterschied zwischen Summierung der Antennenspannnungen und Umschaltung
auf die Antenne mit dem höheren Signal/Rauschverhältnis.
Denn bei der Summierung kann es tragischerweise auch zur ungewollten
Subtraktion infolge einer Phasendifferenz von Pi kommen.
Ciao
Wolfgang Horn
Wolfgang Horn schrieb:> Denn bei der Summierung kann es tragischerweise auch zur ungewollten> Subtraktion infolge einer Phasendifferenz von Pi kommen.
Bei Phase-Diversity addiert man nicht einfach blind die Signale zweier
Antennen: man baut adaptiv einen Laufzeitausgleich ein. Letztendlich
wirkt das wie eine flexible Richtantenne. Gelöst wird das in digitalen
Signalprozessoren, wie z.B. dem NXP Dirana. Ist seit ca 10 Jahren Stand
der Technik.
Im Mobilfunk (UMTS) geht man sogar noch einen Schritt weiter, da lassen
sich die beim Mehrwegeempfang verzögert eintreffenden Signalanteile mit
nur einer Antenne (mehr passt in ein Handy nicht rein) sogar noch
auseinanderhalten, individuell verzögern und zu einem optimierten Signal
addieren. Das geht z.B. mit einem Rake-Receiver.
Hi, Holler,
wenn Du schon widersprechen willst, dann bitte keine
Verschlimmbesserung.
> Bei Phase-Diversity addiert man nicht einfach blind die Signale zweier> Antennen: man baut adaptiv einen Laufzeitausgleich ein. Letztendlich> wirkt das wie eine flexible Richtantenne. Gelöst wird das in digitalen> Signalprozessoren, wie z.B. dem NXP Dirana. Ist seit ca 10 Jahren Stand> der Technik.
Dann befrage Deine Quelle dazu noch mal:
1. http://de.wikipedia.org/wiki/Antennendiversit%C3%A4t
2. Im selben Artikel: "Einen Schritt weiter als Diversität geht das
Prinzip der Smart Antennas. Hierbei wird ein Array von vier oder mehr
Antennen eingesetzt. Die Signale der Einzelelemente werden über
einstellbare Phasenschieber kombiniert. Hierdurch entsteht eine
Richtwirkung, die elektrisch eingestellt werden kann."
3. http://de.wikipedia.org/wiki/Gruppenantenne#Gruppenantennen
4. http://de.wikipedia.org/wiki/Phased_Array_Antenne
wikipedia ist in Antennenfragen keine besonders ansehnliche Koryphäe,
aber leicht erreichbar. In Sachen Gruppenantennen ist der Rothammel
besser, mein Klassiker ist J.D. Kraus.
> Im Mobilfunk (UMTS) geht man sogar noch einen Schritt weiter, da lassen> sich die beim Mehrwegeempfang verzögert eintreffenden Signalanteile mit> nur einer Antenne (mehr passt in ein Handy nicht rein) sogar noch> auseinanderhalten, individuell verzögern und zu einem optimierten Signal> addieren. Das geht z.B. mit einem Rake-Receiver.
Entscheidend dafür ist ein Modulationsverfahren wie OFDM, das den
Funkkanal unterteilt in zahlreiche Unterkanäle mit einer eher lange
Bitdauer.
Ciao
Wolfgang Horn
@Wolfgang Horn:
ich glaube wir reden einander vorbei:
bei Phase Diversity von dem ich spreche, gibts es mehrere
Einzelantennen. Im Auto sind das aus Kostengründen meist nur zwei, in
den Scheiben, Kunststoffanbauten oder wo auch immer verbaute Drähte, die
über direkt an der Antennenstruktur verbauten, aktiven Anpassungen
separat zwei HF-Frontends (pro Band) zugeführt werden. Erst auf der
digitalen ZF-Ebene erfolgt die Zusammenführung mit Laufzeitausgleich so,
dass sich ein optimales Signal ergibt. Der Laufzeitausgleich wird vom
DSP je nach Empfangssituation optimiert.
Wolfgang Horn schrieb:> Entscheidend dafür ist ein Modulationsverfahren wie OFDM, das den> Funkkanal unterteilt in zahlreiche Unterkanäle mit einer eher lange> Bitdauer.
Nö, bei UMTS wird das so gemacht und das verwendet einen einzigen,
breitbandigen Träger (W-CDMA).
Aber es ist richtig, mit einer einfachen analogen Modulation geht das
nicht: entscheiden ist die Autokorrelationseigenschaft des Codes, damit
kann der Searcher die Pfade unterscheiden und einer Einzelentzerrung
zuführen.
Ist jetzt vielleicht schon etwas OT:
Im Mobilfunk werwendet man übrigens auch Transmit Diversity: auf der
Sendeseite kann das Signal von mehreren, räumlich etwas voneinander
entfernten Antennen gleichzeitig abgestrahlt werden, die im Empfänger
entsprechend wieder voneinander unterschieden und geeignet kombiniert
werden. Funktioniert auch wieder nur mit digitaler Modulation/Codierung,
Beispiel UMTS.
Hi, Holler,
> ich glaube wir reden einander vorbei:
Tja, das ist oft die Strafe für schlampige Definitionen.
> bei Phase Diversity von dem ich spreche, gibts es mehrere> Einzelantennen....zwei HF-Frontends... digitalen ZF-Ebene..
Von den Signalwegen her ist das Diversity bis zum Ausgang der durch
Demodulation gewonnenen Signale aus dem Tuner.
Diese Signale sind bei unserem UKW-Radio die Frequenzmodulation, im
US-Satellitenradio wären das Bitströme.
Ich habe gerade von Prof. Dr. Reiter und seinem Team (in diesem Team
aktiv, aber gerade nicht dabei: Prof. Dr. Hopf aus der Schule Prof.
Flachenecker, Lindenmayer senior, schwerstes Name-Dropping ;-)) deren
Vorschlag gehört, wie sie die Aussetzer im US-Satellitenradio mindern
durch eine Kombination von Antennengruppe (Phased Array) und
Antennendiversity:
1. Zwei oder sogar drei Antennen.
2. Amplitudenvergleich (hier schaue ich noch mal genauer hin, warum
Amplituden- und kein Phasenvergleich. Vielleicht ist das der Trick, der
erst in der Offenbarungsschrift verraten wird.)
3. Ist eines der Antennensignale stark genug, wird allein das ausgewählt
und an den einen, einzelnen Tuner geführt.
4. Ist es schwächer, wird das Signal der anderen Antenne in der Phase
gedreht und dann addiert.
Prof. Reiter meinte, in den USA mit ihren zahlreichen, isolierten
FM-Sendern sei der Wunsch nach einem gemeinsamen, satellitengestützten
Verkehrsrundfunk sehr stark. Zumindest für die Trucker vorteilhaft.
> dass sich ein optimales Signal ergibt. Der Laufzeitausgleich wird vom> DSP je nach Empfangssituation optimiert.
Da lockt wieder die Haarspalterei, was noch Antennengruppe sei und was
Diverstity.
> Nö, bei UMTS wird das so gemacht und das verwendet einen einzigen,> breitbandigen Träger (W-CDMA).
Ok., kann ich mir vorstellen bei einer Überlagerung zweier Signale, die
unterschiedlich gedämpfte Ausbreitungswege genommen haben, wenn das
schwächere, von einer Streuung verursachte Signal noch für sich
korrelierbar ist.
> Ist jetzt vielleicht schon etwas OT:> Im Mobilfunk werwendet man übrigens auch Transmit Diversity: auf der> Sendeseite kann das Signal von mehreren, räumlich etwas voneinander> entfernten Antennen gleichzeitig abgestrahlt werden.
"MIMO" ist das Stichwort zur Suche.
> Funktioniert auch wieder nur mit digitaler Modulation/Codierung,> Beispiel UMTS.
Kein Einwand, dass dort funktioniert, was Netgear verkauft.
Aber was begründet das Wörtchen "nur" in Deiner Aussage? Denn DVB-T
moduliert mit OFDM und nutzt so nicht nur die direkte Welle, sondern
auch die gestreute.
Ciao
Wolfgang Horn
