Wie funktioniert eine Antenne?

Die Antenne ist ein zentrales Element zur Übertragung oder zum Empfang von Funkwellen.
Das bedeutet, dass die Antenne elektromagnetische Wellen erzeugt und abstrahlt.
Die Einsatzumgebung, das verwendete Antennenmaterial sowie die Leistungsfähigkeit der Antenne selbst sind die entscheidenden Einflussfaktoren.

Was sind die grundlegenden Antennenparameter?

Viele Parameter beeinflussen die Leistung einer Antenne, wie z. B. Resonanzfrequenz, Impedanz, Gewinn, Apertur bzw. Strahlungsdiagramm, Polarisation, Effizienz und Bandbreite.
Diese Parameter können während des Antennendesignprozesses angepasst werden. Darüber hinaus wird bei Sendeantennen die maximale Nennleistung berücksichtigt, während bei Empfangsantennen Rauschunterdrückungsparameter eine Rolle spielen.

Wie viele Antennentypen gibt es in der Telekommunikation?

Es gibt viele verschiedene Antennentypen. Zu den gängigen Antennen zählen Dipolantennen, Monopolantennen, Loop-Antennen, Inverted-F-Antennen (PIFA), Patch-Antennen, Mikrostreifenantennen sowie Antennenarrays (seriell, parallel) usw.

Dipolantenne	Inverted-F-Antenne (PIFA)	Patch-Antenne

Was ist die Resonanzfrequenz? Was ist die Bandbreite einer Antenne?

Antennenfrequenzen wie LTE, Wi-Fi, GPS und sogar die Kommunikation der fünften Generation (5G) müssen innerhalb der von den jeweiligen Ländern festgelegten Standardfrequenzen betrieben werden.
Allgemein gilt: Die Impedanzbandbreite ist proportional zur Frequenz. Niedrigere Frequenzen haben eine schmalere Bandbreite, was die Impedanzanpassung erschwert, und umgekehrt.

Warum wird eine Impedanz von 50 Ohm verwendet?

Die 50 Ohm resultieren aus zahlreichen Experimenten der Bell Laboratories, bei denen festgestellt wurde, dass Koaxialkabel mit den besten Eigenschaften für Hochleistungsübertragung und geringe Verluste charakteristische Impedanzen von 30 Ohm und 77 Ohm aufweisen.
Ein 30-Ohm-Koaxialkabel kann die höchste Leistung übertragen, während ein 77-Ohm-Koaxialkabel die geringsten Signalverluste aufweist.

Der arithmetische Mittelwert von 30 Ohm und 77 Ohm beträgt 53,5 Ohm, der geometrische Mittelwert 48 Ohm. Die Wahl von 50 Ohm stellt einen ingenieurtechnischen Kompromiss zwischen 53,5 Ohm und 48 Ohm dar.
Unter Berücksichtigung maximaler Leistungsübertragung und minimaler Verluste werden auch die Portimpedanzen von Halbwellendipol- und Viertelwellenmonopolantennen angepasst, wodurch die Reflexionsverluste minimiert werden.

Was ist die Antenneneffizienz?

Die Antenneneffizienz beschreibt das Verhältnis der von der Antenne abgestrahlten Leistung (der effektiv in elektromagnetische Wellen umgewandelten Leistung) zur der der Antenne zugeführten aktiven Leistung.
Theoretisch ist ein höherer Wert wünschenswert, jedoch liegt der Gesamtwert stets unter 1. Zudem müssen Faktoren wie Einbauumgebung, Material und Design berücksichtigt werden.

Was versteht man unter dem Gewinn einer Antenne?

Der Antennengewinn ist passiv. Im Antennendesign bezeichnet der „Gewinn“ den Logarithmus des Verhältnisses der Strahlungsintensität in der Hauptstrahlrichtung der Antenne zur Intensität einer Referenzantenne.
Ist die Referenzantenne omnidirektional, wird der Gewinn in dBi angegeben. Beispielsweise beträgt der Gewinn einer Dipolantenne 2,15 dBi. Dipolantennen werden häufig als Referenzantennen verwendet.
Je höher der Antennengewinn, desto kleiner ist der effektive Abstrahlwinkel – ein Aspekt, der häufig übersehen wird. Antennen mit hohem Gewinn bündeln die Leistung aus anderen Richtungen und konzentrieren sie in die gewünschte Abstrahlrichtung.

Was bedeutet Polarisation bei Antennen?

Wenn sich eine elektromagnetische Welle im Raum ausbreitet und die Richtung des elektrischen Feldvektors konstant bleibt oder sich nach einer bestimmten Regel dreht,
spricht man von Antennenpolarisation. Diese kann in horizontale Polarisation, vertikale Polarisation und 45-Grad-Polarisation unterteilt werden.