Hallo Zusammen Ich setze mal auf Euer Schwarmwissen. Vielleicht mag ja der ein- oder andere mir ein wenig Unterstüzung geben oder mich in die richtige Richtung leiten. Ich bilde mich gerade privat fort und habe eine Aufgabe zu lösen. Ein kleiner Teil dieser Aufgabe beschäftigt sich mit der Antennenthematik und dort steig ich aus. Folgende gegebenheit: - Receiver hat eine omnidirektionale Antenne mit -120 dBm Sensitivity und einem Gain von 6 dB Auf der Sendestrecke habe ich einen potenziellen Verlust (durch Vegetation) von 15 dB und eine zusätzliche Leistung von 10 dB für eine optimale Signalstärke. Die Frage lautet nun, wie hoch ist die benötigte "radiated power"? Ich hätte spontan gesagt 25 dB. Ich verstehe den Zusammenhang zur Receiversensitivity nicht ganz? Vielen Dank vorab für Eure Hilfe!
Für die Verbindung ist neben dem Gewinn von der Sende- und Empfangsantenne vor allem die Entfernung wichtig und der benötigte Rauschabstand. Auch besagt eine Empfindlichkeit von -120dBm alleine nicht viel. Empfängt man da den Sender gerade über dem Rauschen, will man Stereorundfunk machen oder Fernsehen, oder wie groß ist bei einer digitalen Verbindung die Fehlerrate?
Die Vegetationsdämpfung scheint ja nur zusätzlich zu sein, zusätzlich zur entfernungs- und topografieabhängigen Dämpfung. Für einen Einstieg zum meist Optimalfall: https://de.wikipedia.org/wiki/Freiraumd%C3%A4mpfung Jana schrieb: > > Die Frage lautet nun, wie hoch ist die benötigte "radiated power"? > > Ich hätte spontan gesagt 25 dB. Ich verstehe den Zusammenhang zur > Receiversensitivity nicht ganz? Die abgestrahlte Leistung muss um die Dämpfungssumme höher sein als die Empfängerempfindlichkeit.
Jana schrieb: > Receiver hat eine omnidirektionale Antenne mit -120 dBm Sensitivity und > einem Gain von 6 dB Das passt übrigens nicht zusammen: eine omnidirektionale Antenne kann keinen Gewinn (Gain) haben. Antennengewinn kann ausschließlich aus einer Richtwirkung entstehen. nachtmix schrieb: > Für die Verbindung ist neben dem Gewinn von der Sende- und > Empfangsantenne vor allem die Entfernung wichtig und der benötigte > Rauschabstand. Dafür steht ja offenbar die Angabe "10 dB für optimale Signalstärke", d. h. am Empfängereingang sollten -110 dBm anliegen statt der -120 dBm, die als Grenzempfindlichkeit angegeben wird. Bezüglich der Freiraumdämpfung, wenn ich zu faul bin, die Formel jedesmal komplett mit der Hand durchzutippen, diese Webseite hat das alles verjavascriptet: https://www.random-science-tools.com/electronics/friis.htm
Jörg W. schrieb: > Das passt übrigens nicht zusammen: eine omnidirektionale Antenne > kann keinen Gewinn (Gain) haben. Antennengewinn kann ausschließlich > aus einer Richtwirkung entstehen. Was ist mit gestockten Vertikalantennen? Ich denke da zum Beispiel an die X700 (von Diamond). Die ist eine 5x 5/8 für 2m und 11x 5/8 für 70cm. Der Gewinn ist mit 9dBi für 2m angegeben und mit 13dBi für 70cm.
Jörg W. schrieb: > Das passt übrigens nicht zusammen: eine omnidirektionale Antenne > kann keinen Gewinn (Gain) haben. Antennengewinn kann ausschließlich > aus einer Richtwirkung entstehen. Präziser: omnidirektional = Kugelstrahler: hat keinen Gewinn - per Definition Rundstrahler: kann Gewinn haben, durch Konzentration der Energie in die horizontale Ebene. Beispiel: Koaxial-Kollinear ist rund strahlend und hat Gewinn. http://f5ann.pagesperso-orange.fr/Antennecolineaire/index.html
sumo schrieb: > Was ist mit gestockten Vertikalantennen? Die sind nicht omnidirektional, denn das Wort unterstellt ja in jede Richtung eine gleichmäßige Abstrahlung. Wenn man sich nur auf die Fläche bezieht (und nicht den Raum), dann kann man natürlich einen Gewinn haben. Theoretisch hat ja dann schon ein Viertelwellenstrahler (über idealer Erde) etwas mehr als 5 dBi Gewinn (2,15 dBi für den Dipol und weitere 3 dB, da er im Vergleich zum Dipol nur die Hälfte des Raums „ausleuchtet“). Ich würde das dann allerdings nicht mehr „omnidirektional“ nennen, um Missverständnisse zu vermeiden.
MitLeserin schrieb: > omnidirektional = Kugelstrahler: > > hat keinen Gewinn - per Definition > > Rundstrahler: > > kann Gewinn haben, durch Konzentration der Energie in die horizontale > Ebene. > > Beispiel: > Koaxial-Kollinear ist rund strahlend und hat Gewinn. > http://f5ann.pagesperso-orange.fr/Antennecolineair... Da stimme ich 100% zu.
Jörg W. schrieb: > Ich würde das dann allerdings nicht mehr „omnidirektional“ nennen, > um Missverständnisse zu vermeiden. Stimmt. Ich hatte angenommen, daß ein Rundstrahler gemeint sei.
Für den theoretischen Kugelstrahler hat man eigentlich das Wort "isotrop", wenn man mit omnidirektional das gleiche meinen würde, dann hätte man zwei Fachbegriffe für ein und das selbe. Die http://www.graw.de/de/produkte/antennen-and-antennensysteme/antennen/omnidirektionale-antenne/ verstehen unter omnidirektional einen Rundstrahler, das ist auch die Bedeutung, die mir geläufig ist.
Zumindest in der englischsprachigen Wikipedia differenziert man durchaus zwischen isotropen und omidirektionalen Strahlern: https://en.wikipedia.org/wiki/Omnidirectional_antenna
Jana schrieb: > - Receiver hat eine omnidirektionale Antenne mit -120 dBm Sensitivity > und einem Gain von 6 dB Ich denke eher, da sollte stehen: - Receiver hat eine Sensitivity von -120 dBm und die Antenne einem Gain von 6 dB Oder Besser: - Ein Empfänger hat eine Empfindlichkeit von -120 dBm und die Antenne einen Gewinn von 6 dB. Jörg W. schrieb: > Bezüglich der Freiraumdämpfung, Da stand ja noch "Auf der Sendestrecke habe ich einen potenziellen Verlust (durch Vegetation) von 15 dB" (Erscheint mir etwas wenig) > Dafür steht ja offenbar die Angabe "10 dB für optimale Signalstärke", > d. h. am Empfängereingang sollten -110 dBm anliegen statt der -120 dBm, > die als Grenzempfindlichkeit angegeben wird. Also -110 dBm gegen 15 dB, damit komme ich auf eine benötigte Abstrahlleistung ERP von -95 dBm, ganz schön wenig.
Bernhard S. schrieb: > Die > > http://www.graw.de/de/produkte/antennen-and-antennensysteme/antennen/omnidirektionale-antenne/ > > verstehen unter omnidirektional einen Rundstrahler, das ist auch die > Bedeutung, die mir geläufig ist. OK. Ich würde den Begriff im Deutschen wohl lieber vermeiden, weil ich ihn nicht eindeutig genug finde (bezogen auf die lateinischen Wortstämme) – „Rundstrahler“ ist eindeutig. Manfred schrieb: > Da stand ja noch "Auf der Sendestrecke habe ich einen potenziellen > Verlust (durch Vegetation) von 15 dB" (Erscheint mir etwas wenig) Ja, wenn das der einzige Verlust sein soll, wäre es wirklich wenig. So viel kann auf der kurzen Entfernung noch gar nicht wachsen, dass man von „Vegetation“ reden kann. :-) (Bei 2,4 GHz entspricht diese Dämpfung einer Strecke von ca. 5 cm.)
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Jörg W. schrieb: > So viel kann auf der kurzen Entfernung noch gar nicht wachsen, dass > man von „Vegetation“ reden kann. :-) Zur Entfernung war oben nichts geschrieben, ich denke da wurde uns was an Information vorenthalten.
ZF schrieb: > Zur Entfernung war oben nichts geschrieben, ich denke da wurde uns was > an Information vorenthalten. Traut sich denn niemand hier, die Zahlen von Jana auf ein Ergebnis zu rechnen?
Hallo zusammen Erst einmal wow und vielen Dank für den Input. Also was ich bisher mitgenommen habe: Sendeleistung = Empfängerempfindlichkeit + Loss (Vegetation) + Loss (Freiraumdämpfung) + Overhead Kann man in der Rechnung problemlos dBm und dB in Relation setzen? Der Anwendungsfall ist ein netzwerk von Sensorknoten. Die Sensoren haben eine Reichweite von bis zu einigen hundert Metern bis zum Sender. Sie sollen lediglich alle 10 Minuten senden mit einer Datenrate unterhalb von 20 kBit/s. Ich denke, dafür wird sich ein Frequenzband des ISM eignen (2,4 GHZ oder 433 MHZ). Weiter drunter werden die Antennen doch recht groß und weiter drüber wird es empfindlicher was die Signalqualität angeht. Bei 433 MHz und 400m Abstand erhalte ich eine Freiraumdämpfung von 77,2 dB
Jana schrieb: > Sendeleistung = Empfängerempfindlichkeit + Loss (Vegetation) + Loss > (Freiraumdämpfung) + Overhead - Antennengewinn fehlt noch > Kann man in der Rechnung problemlos dBm und dB in Relation setzen? dBm +-dB = dBm dBm ist die Leistung bezogen auf 1 mW dB ist logarithmierte Dämpfung / Gewinn
Jana schrieb: > Kann man in der Rechnung problemlos dBm und dB in Relation setzen? dB hat den Zweck, dass man die Werte einfach vorzeichenrichtig addieren kann. Grundlagen der Mathematik (nicht meine Welt), recherchiere selbst danach. dB ist ein Logarithmus, anstatt Werte zu multiplizieren, kann man deren Logarithmus einfach addieren. dBm ist ein Pegel, dB eine Verstärkung. Mein Sender hat an der Anschlußbuchse 25 dBm Pegel. Der Steckverbinder macht 1 dB Verlust. Mein Kabel hat 40 db pro 100 Meter Verluste, ich verbaue 10 Meter, macht also 4 dB Verlust. Der zweite Stecker hat nochmal 1 dB Verlust. 25 -1 -4 -1 = 20, damit kommen an der Antenne 20 dBm Pegel an.
Jana schrieb: > Kann man in der Rechnung problemlos dBm und dB in Relation setzen? Das sind zwei sehr verschiedene Paar Schuhe. dBm ist eine Leistung, sie wird logarithmisch (daher die Dezibel) gemessen und auf 1 mW bezogen (dafür steht das „m“). 0 dBm sind also 1 mW, 10 dBm sind 10 mW, 20 dBm sind 100 mW usw. dB ist ein reines Verhältnis, 10 dB sind 10:1, 20 dB sind 100:1 usw. usf. Dass man in der HF-Technik gern mit Dezibeln rechnet, liegt einfach daran, dass sich normalerweise alle Verstärkungen und Dämpfungen multiplizieren: kommt am Ende deiner Übertragungsstrecke durch die Freiraumdämpfung nur noch 1 % (0,01) dessen an, was am Anfang war, und du hast zusätzlich einen Faktor 0,5 für die Vegetation sowie einen Faktor von 4 für den Antennengewinn, dann müsstest du das alles miteinander multiplizieren: 0,01 · 0,5 · 4 = 0,02. Da reale Dämpfungen oft sehr viel größer sind als in meinem Beispiel, werden die Zahlen schnell unhandlich. Nimmt man stattdessen ein logarithmisches Maß, dann kann man die Multiplikation auf eine Addition zurückführen (das war/ist ja auch das Prinzip des Rechenschiebers). In meinem Beispiel wären das -20 dB für die Freiraumdämpfung, -3 dB für die Vegetation und +6 dB für den Antennengewinn, also alles zusammen -17 dB. Nun kannst du am Anfang noch eine absolute Leistung einspeisen, sagen wir 3 dBm (nicht ganz unüblich für solche kleinen Sender), dann hast du nach Abzug der Gesamtdämpfung 3 dBm - 17 dB = -14 dBm am Empfängereingang. „Ganz außen“ sind es also reale Leistungen, „in der Mitte“ dagegen Verhältnisse. > Bei 433 MHz und 400m Abstand erhalte ich eine Freiraumdämpfung von 77,2 > dB Denk dran, dass das ein rein theoretischer Rechenwert ist: der passt nur, wenn der komplette Übertragungsweg frei von Hindernissen ist. Das heißt nicht nur, dass die beiden Antennen Sichtkontakt haben müssen, sondern die so genannte erste Fresnelzone zwischen beiden muss ebenfalls hindernisfrei sein. Letztlich läuft das auf eine Berg-zu-Berg-Kommunikation hinaus, bei der man diese Bedingung erfüllt hat. In allen anderen Fällen wird die Streckendämpfung selbst ohne Vegetation um einiges höher ausfallen.
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Manfred schrieb: > Oder Besser: > - Ein Empfänger hat eine Empfindlichkeit von -120 dBm und die Antenne > einen Gewinn von 6 dB. Empfängerempfindlichkeiten werden in dB microVolt angegeben. Das ist eine andere Hausnummer!
Lothar Mayer schrieb: > Manfred schrieb: >> Oder Besser: >> - Ein Empfänger hat eine Empfindlichkeit von -120 dBm und die Antenne >> einen Gewinn von 6 dB. > > Empfängerempfindlichkeiten werden in dB microVolt angegeben. > Das ist eine andere Hausnummer! Nö, geht beides. Natürlich ist der Zahlenwert in dBµV anders.
Jana schrieb: > Bei 433 MHz Bedenke, dass du auf 433MHz (wie auch anderen Frequenzen) nicht alleine bist. Speziell auf 433MHz musst Du aber nicht nur mit Störungen durch andere ISM Nutzer, sondern auch durch andere Nutzer mit viel höherer Leistung rechnen.
Manfred schrieb: > 25 -1 -4 -1 = 20, damit kommen an der Antenne 20 dBm Pegel an. Präzise gerechnet eher 19. > Grundlagen der Mathematik (nicht meine Welt), Sieht wohl so aus. SCNR ;O)
unter den Randbedingungen, das die Entfernung 400m ist, die Frequenz 440MHz ist die Antennen Sende und Empfangsseitig 0dbi betragen und der Sender 1mW Leistung hat, kommen am Empfänger -77dbm an. Bei einer Grenzempfindlichkeit von -110dbm ist der Empfangspegel 33db über dem Grundrauschen. Vorausgesetzt die Strecke zwischen Sender und Empfänger ist frei ( Fresnelzone erster Ordnung ). Das reicht dicke auch für amplitudenmodulierte Signale. Ralph Berres
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