Antenna Diversity

ÔĽŅ
Antenna Diversity

Der englische Begriff Antenna-Diversity (deutsch Antennendiversit√§t) bezeichnet ein Verfahren, bei dem mehrere Antennen pro Sender oder Empf√§nger verwendet werden, um Interferenz-Effekte bei der Funk√ľbertragung zu reduzieren. Dies ist besonders bei mobilen Funkanwendungen sinnvoll.

Inhaltsverzeichnis

Empfangsdiversität

Bei der Ausbreitung von Funkwellen treten Reflexionen der Funkwelle an Gebäuden oder dem Erdboden auf, ähnlich wie beim Schall Echos in den Bergen. Es kann dann passieren, dass sich die direkte Funkwelle mit einer reflektierten Funkwelle an einer bestimmten Stelle auslöscht (Interferenz), da es zwischen beiden aufgrund der unterschiedlichen Weglänge zu einem Laufzeitunterschied und damit zu einer Phasenverschiebung kommt. Beträgt z. B. die Verschiebung eine halbe Wellenlänge, kommt es zur Auslöschung oder zumindest zu einer Schwächung des Signals.

Benutzt man nun mehrere Empfangsantennen, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass sich mindestens eine der Antennen an einer Stelle befindet, die nicht von der Signalauslöschung betroffen ist. Entsprechend ist im Empfänger eine Funktion erforderlich, die erkennt, welche der Antennen gerade das beste Signal empfängt und dann deren Signal verwendet. Dazu kommen noch allgemeine Störungen und Pegelschwankungen.

Funktionsprinzip

Blockschaltbild Antennendiversität mit 2 Antennen

Das Bild zeigt ein Verfahren, bei welchem jede Antenne einen eigenen Empfänger besitzt, der das Antennensignal misst. Das Messergebnis geht dann zu einem Auswerter, der einen elektronischen Schalter steuert und dem Hauptempfänger (z. B. einem Radio) die Antenne zuschaltet, die den höchsten Pegel beziehungsweise den besten Rauschabstand erzeugt ("Selection Diversity"). Zusätzlich zu den Empfängern in den Antennenzweigen gibt es also einen dritten Empfänger, der dann das Signal z. B. als Bild oder Ton weiterverarbeitet.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, Antennen unabh√§ngig voneinander messen zu k√∂nnen, ohne dass ein Antennenwechsel erfolgen muss. Einer der Nachteile besteht darin, dass f√ľr jede Antenne ein eigener Empfangszweig vorhanden sein muss. Dies ist mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden, welcher gerade in der Automobilindustrie m√∂glichst gemieden wird.

Im Bereich der funktechnischen Übertragung von Mikrofonsignalen ist die Konstruktion mit mehreren Empfängern ein Qualitätsmerkmal und wird mit "True Diversity" bezeichnet. Hochwertige Funkmikrofone bzw. deren Empfangsteile sind in der Regel nach diesem Prinzip aufgebaut.

Der Begriff "Scanning-Diversity" bezeichnet ein Verfahren, welches das Umschalten verschiedener Antennen an einen Empf√§nger beinhaltet. Unterschreitet die momentan aufgeschaltete Antenne einen festgelegten Wert oder weist die Antenne ein St√∂rsignal auf, so wird dem Empf√§nger die n√§chste, das Kriterium erf√ľllende Antenne angeboten. Weitere Antennen lassen sich problemlos integrieren (ein weiterer Port am Umschalter vor dem Empf√§nger und der Auswertelogik). Im gesamten System ist lediglich ein Empf√§nger vorhanden, welcher neben der der Nachrichten√ľbermittlung auch der Signalauswertung f√ľr die Diversit√§ts-Logik dient.

Die o. a. Verfahren setzen eine HF-Signalverarbeitung voraus, Mischformen sind möglich.

Der Begriff "Digital-Diversity" wird f√ľr ein Verfahren genutzt, bei welchem das hochfrequente Antennensignal in das Basisband heruntergemischt und anschlie√üend digitalisiert wird. Die weitere Verarbeitung im Empf√§nger erfolgt vollst√§ndig digital, mit allen sich bietenden Vor- und Nachteilen. Ein Vorteil besteht beispielsweise in der Anwendung digitaler Filter zur pr√§zisen Kanaltrennung bei Nachbarkanalst√∂rungen, ein Nachteil ist der enorme Kostenaufwand zur Integration weiterer Antennen (s. o., steigende Anzahl von Empf√§ngerzweigen). Mit aufwendigeren Verfahren, wie sie z. B. beim Mobilfunkstandard UMTS benutzt werden, k√∂nnen die Signale mehrerer Antennen gewichtet addiert werden, um den Signal-Rausch-Abstand zu optimieren. Basisstationen haben zu diesem Zweck gew√∂hnlich mehrere (oft 2) Empfangsantennen f√ľr eine Zelle. Auf Mobiltelefonseite ist es weitaus schwieriger, mehr als eine Antenne in ein Ger√§t zu integrieren. Dies wird daher aus mechanischen und Kostengr√ľnden in der Regel nicht praktiziert.

Sendediversität

Da bei manchen Funkger√§ten (z. B. Mobiltelefonen) die Realisierung von Empfangsdiversit√§t zu aufw√§ndig ist, kann auch senderseitig (hier: Mobilfunk-Basisstation) mit mehreren Antennen gearbeitet werden. Da das gleichzeitige Aussenden eines Funksignals √ľber mehrere Antennen zu (unerw√ľnschten) Richtwirkungen f√ľhren w√ľrde, muss entweder schnell zwischen den Sendeantennen umgeschaltet werden oder es wird zeitversetzt gesendet, was aus Sicht des Empf√§ngers einer Mehrwegeausbreitung entspricht. Dies ist jedoch nur sinnvoll, wenn der Empf√§nger in der Lage ist, die Signale von mehreren Ausbreitungswegen zu kombinieren.

Antennenanordnungen

Es wird zwischen Raumdiversität und Polarisationsdiversität unterschieden.

Beim Raumdiversität werden (identische) Antennen in gewissem Abstand zueinander aber mit gleicher Ausrichtung montiert. Ein Mindestabstand von zehn Wellenlängen (= Faustformel) sollte eingehalten werden, um den Diversitätsgewinn voll auszunutzen.

Bei Polarisationsdiversit√§t werden zwei Antennen mit einem Winkelunterschied von 90¬į zueinander montiert. Da sich Interferenz zu einem bestimmten Zeitpunkt und Ort meist nur auf eine Polarisationsrichtung auswirkt, kann mit gekreuzten Antennen ein Diversit√§tsgewinn erzielt werden. Das h√§ngt damit zusammen, dass (bei linearer Polarisation) durch Beugung oder Reflexion an Gegenst√§nden die Polarisationsebene gedreht werden kann. Bei rotierender Polarisation kann durch Reflexion die Rotationrichtung ver√§ndert werden. Hier kommen dann 2 Antennen mit unterschiedlicher Rotationsrichtung zum Einsatz.

Anwendungsbeispiele

Moderne Autos haben beispielsweise oft die Antennen in den Front-, Heck- oder auch Seitenscheiben und zum Teil auch in den Stoßstangen eingebaut.

Bei fast allen WLAN-Accesspoints werden inzwischen zwei Antennen verwendet.

GSM- und UMTS-Basisstationen verwenden meistens Empfangsdiversität. Einige Hersteller von Netztechnik bieten bereits zusätzlich Sendediversität an.

Smart Antennas

Einen Schritt weiter als Diversit√§t geht das Prinzip der Smart Antennas. Hierbei wird ein Array von vier oder mehr Antennen eingesetzt. Die Signale der Einzelelemente werden √ľber einstellbare Phasenschieber kombiniert. Hierdurch entsteht eine Richtwirkung, die elektrisch eingestellt werden kann. Dazu dient das Prinzip der Phased Array Antenne.

Eine weitere Anwendung findet Diversität im Rahmen von HSDPA-Datenkarten.

DVB-T in Fahrzeugen

Dank Diversitäts-Empfängern ist auch der DVB-T-Empfang in einem bewegten Fahrzeug möglich. Je nach Kanal kann evtl. ein störungsfreies TV-Signal empfangen werden. Das funktioniert in den unteren Kanälen bis etwa 160 km/h.

Literatur

  • Eberhard Spindlert: Das gro√üe Antennen-Buch. 11. Auflage, Franzis-Verlag GmbH, M√ľnchen, 1987, ISBN 3-7723-8761-6
  • J√ľrgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlagen der Hochfrequenztechnik. 2. Auflage, Oldenbourg Verlag, M√ľnchen Wien, 2006, ISBN 3-486-57866-9
  • Hans Lobensommer: Handbuch der modernen Funktechnik. 1. Auflage, Franzis Verlag GmbH, Poing, 1995, ISBN 3-7723-4262-0

Siehe auch

MIMO (Nachrichtentechnik)

Weblinks

Beschreibung verschiedener Prinzipien von Antenna-Diversity mit Bildern und Formeln


Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen W√∂rterb√ľchern nach:

  • Antenna diversity ‚ÄĒ Antenna diversity, also known as space diversity, is one in a superset of wireless diversity schemes that utilizes two or more antennas to improve the quality and reliability of a wireless link. Often, especially in urban and indoor environments ‚Ķ   Wikipedia

  • Antenna-Diversity ‚ÄĒ Der englische Begriff Antenna Diversity (deutsch Antennendiversit√§t) bezeichnet ein Verfahren, bei dem mehrere Antennen pro Sender oder Empf√§nger verwendet werden, um Interferenz Effekte bei der Funk√ľbertragung zu reduzieren. Dies ist besonders… ‚Ķ   Deutsch Wikipedia

  • Diversity combining ‚ÄĒ is the technique applied to combine the multiple received signals of a diversity reception device into a single improved signal. Contents 1 Various techniques 2 Switched combining two way radio example 2.1 How signals are evaluated ‚Ķ   Wikipedia

  • Diversity ‚ÄĒ (engl. f√ľr Diversit√§t, Vielf√§ltigkeit) steht f√ľr: Diversity (Soziologie), moderner Gegenbegriff zu Diskriminierung, um antidiskriminierende Ma√ünahmen argumentativ zu b√ľndeln Diversity (Album), Album des Musikers Gentleman. Diversity Management,… ‚Ķ   Deutsch Wikipedia

  • Diversity Coding ‚ÄĒ is a particular technique for antenna diversity and is implemented by space time coding ‚Ķ   Wikipedia

  • Diversity coding ‚ÄĒ is a particular technique for antenna diversity and is implemented by space‚Äďtime coding. Categories: Radio resource managementWireless stubs ‚Ķ   Wikipedia

  • Diversity scheme ‚ÄĒ Terrestrial microwave radio system with two antenna arrays configured for space diversity In telecommunications, a diversity scheme refers to a method for improving the reliability of a message signal by using two or more communication channels… ‚Ķ   Wikipedia

  • Diversity ‚ÄĒ Science and technology Biodiversity, the degree of variation of life forms within a given ecosystem, biome, or an entire planet. Diversity Index, a statistic intended to assess the diversity of any population in which each member belongs to a… ‚Ķ   Wikipedia

  • Diversity Link System ‚ÄĒ Das Data Link Switching System (DLS) ist ein auch im Flugmodellbau eingesetzte technische Vorrichtung, die durch redundante, also durch mehrfache Auslegung des Empfangssystems, eine h√∂here √úbertragungssicherheit der Steuerbefehle zul√§sst. Als… ‚Ķ   Deutsch Wikipedia

  • Antenna Awards ‚ÄĒ The Antenna Awards are an annual award ceremony that recognises outstanding community television programs broadcast on Australia s Channel 31 stations. Since their inception in 2004, the Antennas have been traditionally hosted by C31 Melbourne,… ‚Ķ   Wikipedia


Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.