Anknüpfend an die vorherige Diskussion lassen sich Antennen, obwohl sie in den unterschiedlichsten Formen und Gestalten vorkommen, anhand von Ähnlichkeiten grob kategorisieren.
Nach Wellenlänge: Mittelwellenantennen, Kurzwellenantennen, Ultrakurzwellenantennen, Mikrowellenantennen...
Nach Leistung: Antennen mit hoher Verstärkung, Antennen mit mittlerer Verstärkung...
Nach Richtwirkung: Rundstrahlantennen, Richtantennen, Sektorantennen...
Anwendungsbereiche: Basisstationsantennen, Fernsehantennen, Radarantennen, Radioantennen...
Nach Bauart: Drahtantennen,Planarantennen...
Nach Systemtyp: Einzelantennen, Antennenarrays...
Heute werden wir uns mit der Besprechung von Basisstationsantennen befassen.
Basisstationsantennen sind ein Bestandteil des Basisstationsantennensystems und ein wichtiger Teil des Mobilkommunikationssystems. Man unterscheidet im Allgemeinen zwischen Innen- und Außenantennen. Zu den Innenantennen gehören üblicherweise omnidirektionale Deckenantennen und Richtantennen für die Wandmontage. Wir konzentrieren uns hier auf Außenantennen, die ebenfalls in omnidirektionale und Richtantennen unterteilt werden. Richtantennen lassen sich wiederum in einfach polarisierte und dual polarisierte Richtantennen unterteilen. Was ist Polarisation? Keine Sorge, das erklären wir später. Zunächst zu den omnidirektionalen und Richtantennen: Wie der Name schon sagt, sendet und empfängt eine omnidirektionale Antenne Signale in alle Richtungen, während eine Richtantenne Signale nur in eine bestimmte Richtung sendet und empfängt.
So sehen omnidirektionale Außenantennen aus:
Es ist im Grunde ein Stab, manche sind dick, andere dünn.
Im Vergleich zu omnidirektionalen Antennen sind Richtantennen in realen Anwendungen am weitesten verbreitet.
Meistens sieht sie aus wie eine flache Scheibe, daher der Name Panelantenne.
Eine planare Antenne besteht im Wesentlichen aus folgenden Teilen:
Strahlungselement (Dipol)
Reflektor (Grundplatte)
Stromverteilungsnetz (Einspeisenetz)
Einkapselung und Schutz (Antennenradom)
Wir haben bereits die ungewöhnlich geformten Strahlungselemente gesehen, die zu den Antennen von Basisstationen gehören. Ist Ihnen aufgefallen, dass die Winkel dieser Strahlungselemente einem bestimmten Muster folgen: Sie bilden entweder ein „+“ oder ein „ד ab.
Dies ist das, was wir vorhin als „Polarisierung“ bezeichnet haben.
Wenn sich Radiowellen im Raum ausbreiten, ändert sich die Richtung ihres elektrischen Feldes nach einem bestimmten Muster; dieses Phänomen wird als Polarisation von Radiowellen bezeichnet.
Verläuft die Richtung des elektrischen Feldes einer elektromagnetischen Welle senkrecht zum Boden, spricht man von einer vertikal polarisierten Welle. Verläuft sie parallel zum Boden, handelt es sich um eine horizontal polarisierte Welle. Darüber hinaus gibt es auch Polarisationen mit einem Winkel von ±45°.
Darüber hinaus kann die Richtung des elektrischen Feldes auch spiralförmig rotieren; dies wird als elliptisch polarisierte Welle bezeichnet.
Bei der Dualpolarisation werden zwei Antennenelemente in einer einzigen Einheit kombiniert, wodurch zwei unabhängige Wellen entstehen.
Der Einsatz dualpolarisierter Antennen kann die Anzahl der für die Mobilfunkabdeckung benötigten Antennen reduzieren, den Installationsaufwand verringern und somit die Investitionskosten senken, während gleichzeitig eine effektive Abdeckung gewährleistet wird. Kurz gesagt, bietet dies viele Vorteile.
Wir setzen unsere Diskussion über omnidirektionale und direktionale Antennen fort.
Warum können Richtantennen die Richtung der Signalabstrahlung steuern?
Schauen wir uns zunächst ein Diagramm an:
Diese Art von Diagramm wird als Antennenstrahlungsdiagramm bezeichnet.
Da der Raum dreidimensional ist, bieten diese Draufsicht und die Vorder-Rückansicht eine klarere und intuitivere Möglichkeit, die Verteilung der Antennenstrahlungsintensität zu beobachten.
Das obige Bild zeigt auch das Strahlungsmuster einer Antenne, die von zwei symmetrischen Halbwellendipolen erzeugt wird und etwas an einen platt liegenden Reifen erinnert.
Apropos, eine der wichtigsten Eigenschaften einer Antenne ist ihr Abstrahlbereich.
Wie können wir die Reichweite dieser Antenne erhöhen?
Die Antwort lautet: indem man es trifft!
Die Strahlungsdistanz wird nun viel größer sein...
Das Problem ist, dass Strahlung unsichtbar und immateriell ist; man kann sie weder sehen noch berühren, und man kann sie auch nicht fotografieren.
In der Antennentheorie gilt: Wenn man eine Antenne "auf die Wand" klopfen will, ist der richtige Ansatz, die Anzahl der Strahlungselemente zu erhöhen.
Je mehr strahlende Elemente, desto flacher wird das Strahlungsmuster...
Okay, der Reifen wurde zu einer Scheibe plattgedrückt, die Signalreichweite vergrößert sich und er strahlt in alle Richtungen, 360 Grad; es handelt sich um eine Rundstrahlantenne. Diese Art von Antenne eignet sich hervorragend für den Einsatz in abgelegenen, offenen Gebieten. In der Stadt ist sie jedoch schwer effektiv einzusetzen.
In Städten mit hoher Bevölkerungsdichte und zahlreichen Gebäuden ist es in der Regel notwendig, Richtantennen einzusetzen, um bestimmte Bereiche mit Signal zu versorgen.
Daher müssen wir die Rundstrahlantenne "modifizieren".
Zunächst müssen wir einen Weg finden, eine Seite davon zu "komprimieren":
Wie komprimieren wir den Schall? Wir fügen einen Reflektor hinzu und platzieren ihn auf einer Seite. Anschließend verwenden wir mehrere Wandler, um die Schallwellen zu bündeln.
Das resultierende Strahlungsmuster sieht schließlich wie folgt aus:
Im Diagramm wird der Bereich mit der höchsten Strahlungsintensität als Hauptlappen bezeichnet, während die übrigen Lappen als Seitenlappen oder Nebenlappen bezeichnet werden. Außerdem gibt es am hinteren Ende einen kleinen Ausläufer, der als Hinterlappen bezeichnet wird.
Äh, diese Form sieht ein bisschen aus wie... eine Aubergine?
Wie lässt sich die Signalabdeckung dieser „Aubergine“ maximieren?
Es im Stehen auf der Straße festzuhalten, funktioniert definitiv nicht; es gibt zu viele Hindernisse.
Je höher man steht, desto weiter kann man sehen, deshalb müssen wir unbedingt versuchen, höher gelegenes Gelände zu erreichen.
Wie richtet man die Antenne nach unten aus, wenn man sich in großer Höhe befindet? Ganz einfach, man neigt die Antenne einfach nach unten, richtig?
Ja, das direkte Neigen der Antenne während der Installation ist eine Methode, die wir als „mechanisches Absenken“ bezeichnen.
Moderne Antennen verfügen alle über diese Fähigkeit während der Installation; ein mechanischer Arm übernimmt das.
Allerdings stellt auch die mechanische Neigung ein Problem dar.
Bei Verwendung einer mechanischen Neigungskorrektur bleiben die Amplituden der vertikalen und horizontalen Komponenten der Antenne unverändert, was zu einer starken Verzerrung des Antennendiagramms führt.
Das funktioniert definitiv nicht, da es die Signalabdeckung beeinträchtigen würde. Daher haben wir uns für eine andere Methode entschieden: die elektrische Neigungskorrektur, kurz E-Neigungskorrektur.
Kurz gesagt, bei der elektrischen Neigungsverstellung wird der physikalische Winkel des Antennenkörpers beibehalten und die Phase der Antennenelemente angepasst, um die Feldstärke zu verändern.
Im Vergleich zur mechanischen Neigung weisen elektrisch geneigte Antennen eine geringere Veränderung ihres Strahlungsmusters auf, ermöglichen größere Neigungswinkel und sowohl die Hauptkeule als auch die Rückkeule sind nach unten gerichtet.
Selbstverständlich werden in der Praxis mechanische und elektrische Neigungsverstellung häufig kombiniert eingesetzt.
Nach dem Anwenden der Neigung nach unten sieht es so aus:
In dieser Situation wird der Hauptstrahlungsbereich der Antenne sehr effektiv genutzt.
Es bestehen jedoch weiterhin Probleme:
1. Zwischen dem Hauptkeule und der unteren Nebenkeule befindet sich eine Auslöschung im Strahlungsmuster, wodurch in diesem Bereich ein Signal-Blindfleck entsteht. Dies wird gemeinhin als „Schatteneffekt“ bezeichnet.
2. Der obere Nebenkeule hat einen hohen Winkel, wodurch Bereiche in größerer Entfernung beeinflusst werden und es leicht zu Interferenzen zwischen den Zellen kommt, was bedeutet, dass das Signal auch andere Zellen beeinflusst.
Daher müssen wir bestrebt sein, die Lücke in der „unteren Nulltiefe“ zu schließen und die Intensität des „oberen Nebenkeule“ zu unterdrücken.
Die konkreten Methoden umfassen die Anpassung des Nebenkeulenpegels und den Einsatz von Techniken wie Beamforming. Die technischen Details sind recht komplex. Bei Interesse können Sie selbst nach entsprechenden Informationen suchen.
Um mehr über Antennen zu erfahren, besuchen Sie bitte:
Veröffentlichungsdatum: 04.12.2025
