Ausbreitung-/"Keulen"berechnung 2-m-Band

[WernerG]

Werte Netzplaner :-) bzw. Fachkundige :-) oder solche, die sich damit auskennen :

Folgendes Problem:

DAU-Standort auf einem Berg, Randlage eines Mittelgebirges mit vorgelagertem Flachland;

Höhe des Berges: 416 m, darauf Aussichtsturm (gemauert) 20 m, darauf Antennenmast 6 m, dort in Vormastmontage 1 x 2-m-Sperrtopfantenne handelsüblich zur Ausstrahlung der POCSAG-Alarmierungen.

Meine Frage:

In welcher Entfernung (>>>horizontal vom "Turm weg") erreicht die Ausbreitungskeule des Signals / der "2-m-Wellen" den Erdboden; d.h. ab welcher Entfernung von der Antenne kann man mit einem sicheren Empfang der Alarmierung rechnen (Reflexionen mal außer Betracht gelassen) bzw. andersrum: in welcher Entfernung um den Turm herum hat man noch keinen Empfang?

Danke

Werner

[mixery]

probier mal RadioMobile aus. damit kann man sowas simulieren.

[WernerG]

Okay, schau ich mir morgen mal an. Danke.

Aber vielleicht hat ja nen "Spezi" quasi grad nebenbei so'n Berechnungsprogramm laufen :-) bzw. weiß Näherungswerte ;-)

[WernerG]

probier mal RadioMobile aus. damit kann man sowas simulieren.

hi, der Link führt zunächst ins Leere...dann auf die Seite von RadioMobile aber die Software ist da (für mich) nicht zu finden?!?

[F64098]

Ich nehme an, Du sprichst von dieser Antenne:
http://www.kathrein.de/de/mcs/produk...ad/936001a.pdf

Dann zeigt Dir das rechte Kreisdiagramm die vertikale Ausbreitung, wobei die Vormastmontage eine Verschiebung von ca. 2dB erzeugt.
In der Realität macht sich das, was Du als Keule bezeichnest, also nicht bemerkbar.
Das Diagramm zeigt ja nur den Bereich gleicher Strahlungsleistung. Außerhalb des markierten Bereichs ist die Strahlungsleistung zwar geringer, aber trotzdem vorhanden.

MfG

Frank

[WernerG]

Hallo und ja, diese Antenne ist gemeint-aber auf dem vertikalen Diagramm ist ja im Bereich von +5° bis -5° eine Zone zu sehen (siehe Bild, 90° im UZS bitte drehen, die gelb markierte Fläche meine ich) , wo die Strahlungsleistung (m.M.n.) geringer/sehr gering ist gegenüber dem, was "in der Keule" ankommt?!

Wenn nun diese Antenne gegenüber dem Umland (flach) fast 200 m erhöht angebracht ist, so muss (?) doch dieser gelbe ("unausgeleuchtete") Bereich recht groß sein?!

Oder hab ich nen kapitalen Denkfehler?!

Nicht umsonst sind ja die Vektor-Mobilfunkantennen meist leicht gen Erdboden geneigt?!

Danke

[F64098]

Hallo Werner,

die Strahlungsleistung außerhalb des markierten Bereichs ist geringer, das stimmt, aber sie ist eben nur unwesentlich geringer. Allerdings meßtechnisch nicht weiter definiert. Du wirst "unter" einer Antenne definitiv keinen Funkschatten finden. Irgendwann macht sich die Freifelddämpfung bemerkbar, aber solange man die Antenne sehen kann, hat man auch Empfang.

MfG

Frank

[mixery]

hi, der Link führt zunächst ins Leere...dann auf die Seite von RadioMobile aber die Software ist da (für mich) nicht zu finden?!?

jetzt aber: http://www.cplus.org/rmw/download/download.php?S=1

[DG7GJ]

Hallo!

Folgendes Problem:

DAU-Standort auf einem Berg, Randlage eines Mittelgebirges mit vorgelagertem Flachland;

Höhe des Berges: 416 m, darauf Aussichtsturm (gemauert) 20 m, darauf Antennenmast 6 m, dort in Vormastmontage 1 x 2-m-Sperrtopfantenne handelsüblich zur Ausstrahlung der POCSAG-Alarmierungen.

Klingt nach einem Standort mit extrem viel Reichweite.
Anders gesagt: Mit viel mehr Reichweite, als man eigentlich für DAU's haben möchte.

Und eine Sperrtopf in Vormastmontage...du weist das da die Entfernung zum Mast kritisch ist und neben der Feldausbreitung auch die Resonanzen und Impedanzen der Antenne beinflussen kann?

Meine Frage:

In welcher Entfernung (>>>horizontal vom "Turm weg") erreicht die Ausbreitungskeule des Signals / der "2-m-Wellen" den Erdboden; d.h. ab welcher Entfernung von der Antenne kann man mit einem sicheren Empfang der Alarmierung rechnen (Reflexionen mal außer Betracht gelassen) bzw. andersrum: in welcher Entfernung um den Turm herum hat man noch keinen Empfang?

Ist diese Frage rein hypotetisch oder eher praktisch gemeint?

Rein hypotetisch:
Das Diagramm von Kathrein nennt dir zu jedem beliebigen Winkel die Dämpfung gegenüber der Feldstärke, welche in Hauptrichtung abgestrahlt wird.
Das ganze ist also lediglich eine Winkelberechnung.
Je näher du dem Standort kommst, destso höher wird die Winkeldämpfung, exakt unter der Antenne hat dieser sein Maximum.

Rein praktisch:
Angenommen der Sender strahlt mit 6W, was rund +38dBm sind.
Dann überlege mal wie empfindlich heute die Empfangsgeräte sind.
DME's die mit 2µV angegeben sind, entsprechend dabei rund -110dBm.

Damit der Empfang abreißt, müsste die Dämpfung also 148dB betragen.
In der Praxis nicht erreichbar, ausser durch riesig fette Stahlwände die mehrlagig durchgehend verschweißt werden.

Ergo: Im Nahbereich einer Sendeantenne hat man grundsätzlich empfang, ja selbst wenn man alle Reflektionen wechdenken würde. Denn wie Winkeldämpfung liegt im Extremfall vielleicht bei 40-60 dB, aber niemals bei 148dB!

Jedoch eine praktische Einschränkung speziell bei DME's:
Je nach Großsignalverhalten können einige DME's schnell übersteuert werden.
Ist man zu nahe an dem Sender, kann das Signal nicht mehr fehlerfrei decodiert werden, was einem Empfangsausfall gleich kommt.

Grüße aus Dortmund

Jürgen Hüser

[StrangeQ]

Rein praktisch:
Angenommen der Sender strahlt mit 6W, was rund +38dBm sind.
Dann überlege mal wie empfindlich heute die Empfangsgeräte sind.
DME's die mit 2µV angegeben sind, entsprechend dabei rund -110dBm.

zwar ein wenig OT, aber passt grad dazu: wie kann man eigentlich die Feldstärke (ich denke, es sollte 2µV/m heißen) in die Leistung umrechnen? Auf was bezieht sich diese Leistung genau? Damit meine ich nicht die Bezugsgröße von dBm (ist mir schon klar, dass 0dBm := 1mW), sondern wo wird diese Leistung gemessen bzw. umgesetzt?

Danke schon mal für die Hilfe!

Gruß,
Stefan

PS: Kenntnisse der höheren Mathematik dürfen gern vorausgesetzt werden ;-)

[tm112]

(ich denke, es sollte 2µV/m heißen)

Dem Ansatz ist man leicht geneigt Glauben zu schenken - jedoch mathematisch und methodisch von zweifelhafter Nachvollziehbarkeit.

Die Beziehung geht über die Annahme eines Kugelstrahlers, der die eingespeiste elektrische Leistung in den freien Raum in Form eines elektromagnetischen Feldes umsetzt.

P = (E² * lambda²) / (4 * pi * Z)
wobei
P = elektrische Leistung [W]
E = elektrische Feldstärke [V/m]
lambda = Wellenlänge [m]
pi = const = 3,1415...
Z = const = 377 Ohm (Wellenwiderstand des freien Raums)

P kann nach Ueff² / Ze aufgelöst werden.
Wobei Ze die Eingangsimpedanz ist.

Aufgelöst nach Ueff und 50 Ohm für Ze eingesetzt kommt man nach zulässiger Näherung zu einem etwaigen Verhältnis von

U ~ (E * lambda) / 10

Natürlich kann man jetzt nach Belieben noch auf verschiedene Bezugsgrößen normieren.

Somit ergeben sich:
2µV/m im 2m-Bereich -115,93 dBm
2µV an 50 Ohm dagegen entsprechen -100,97 dBm

HM kann man allenfalls dazu verwenden, um die Sache unnötig zu verkomplizieren. Die bekannten 4 Grundrechenarten reichen vorerst völlig aus.

[WernerG]

Hm, im Moment bin ich "leicht" überfordert ;-/ (grummel) ;-))

Aber betreffs Großsignalverhalten der DME-bei uns sind nur Swion 910V im Einsatz und deren Empfindlichkeit bei 1200 Baud ist iwo bei 5,... mikro ?! (hab jetzt die Daten nicht im Kopf) aber meint ihr wirklich dass die DME, die zu nah an dem DAU "wohnen" "übersteuern"???

[tm112]

Mach Dir bzgl. den genannten Werten keine wirklichen Sorgen. DAUs dürfen bei BOS mit bis zu 15W (bzw. können mit bis 25W) Sendeleistung betrieben werden. Die typischen Anprechempfinglichkeiten (Feldstärke) liegen übetragungsratenabhängig bei:

512 Bit/s: 3.0 μV/m
1200 Bit/s: 3.5 μV/m
2400 Bit/s: 4.0 μV/m (für BOS nur von theoretischem Interesse)

Natürlich gehört zur Prüfung auch der Test des Großsignalverhaltens.

Zitat aus der TR:

"C 3.8 Verhalten gegenüber hohen Nutzfeldstärken
Die Anrufsicherheit darf bei Feldstärken zwischen 10 bis 70 dB über dem Referenzsignal einen Wert von 99% nicht unterschreiten."

Alle Meldeempfänger mit BOS-Prüfnummer konnten diese Werte gut einhalten. Sie gelten als Mindestwerte, um die Prüfung zu bestehen.

Das Referenzsignal selbst hat keinen festen Wert, sondern wird gemäß C 3.2 ... C 3.2.3 ermittelt. Die Prozedur mag für den Laien einen Hauch von Mystik versprühen.

Zumindest die DME der Swissphone DE9xx und DV500 Reihe zeigten bei direkter Beaufschlagung mit 15 Watt innerhalb der TEM-Zelle keine Ausfallserscheinungen. Sie lösten aus wie erwartet. Geprüft mit einem ITC600. Und für gewöhnlich steht der DME-Träger deutlich weiter entfernt von der Antenne als nur ein paar cm. Dauerschäden waren anschließend auch nicht festzustellen.

[StrangeQ]

alles klar, soweit problemlos nachvollziehbar. Danke!

Die Erläuterung der Formelzeichen wäre bis auf die HF-Spezifika nicht nötig gewesen. Bin e-technisch eigentlich schon gut bewandert, nur eben kein Nachrichtentechniker oder Amateurfunker. Die Grundlagenvorlesung zu dem Thema ist halt schon wieder verdammt lang her und abgesehen davon für die Praxis wenig zu gebrauchen.

HM kann man allenfalls dazu verwenden, um die Sache unnötig zu verkomplizieren. Die bekannten 4 Grundrechenarten reichen vorerst völlig aus.

ach, hast du hier was gg. unseren alten Freund Maxwell einzuwenden? ;-)

Gruß,
Stefan

[tm112]

alles klar, soweit problemlos nachvollziehbar. Danke!

Gerne doch.

Die Erläuterung der Formelzeichen wäre bis auf die HF-Spezifika nicht nötig gewesen.

Sorry, sollte halt auch noch für zwei, drei andere verständlich sein ... ;-)

ach, hast du hier was gg. unseren alten Freund Maxwell einzuwenden? ;-)

Ich hab schon lang überlegt aber einfach keine sinnvolle Möglichkeit gefunden Kreuzprodukte, Nablaopertoren, Rotations- oder Divergenzvektoren in die Beantwortung reinzupacken. Gehen würde sowas immer irgendwie - aber was hat's dann noch mit der Fragestellung zu tun ... ? Es soll sogar schon ET-Vorlesungen gegeben haben, die komplett darauf verzichtet haben. Dafür kam das dann in Optik und Festkörperphysik (insbesondere HL) mit der doppelten Packung.