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Ime mobile solutions antennen basics v1 0

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Ime mobile solutions antennen basics v1 0

  1. 1. Antennen: Basics und Einsatzgebiete Mobilfunk Eckhard Geulen Poynting Europe GmbH IME, 4. Mai 2009 Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 2
  2. 2. Wie arbeitet eine Antenne? • Antenne ist ein passives Bauteil: • keine zusätzliche Energie, sondern • Bündelung der Energie in bestimmte Richtungen ƒ Mehr gain in Senderichtung = weniger Signal in andere Richtungen ƒ Mehr gain in Empfangsrichtung = Antenne ist in andere Richtungen “taub” ƒ Mehr Signal bedeutet immer auch höhere Datenraten / Bandbreiten© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 3 Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 4
  3. 3. Was ist ein deciBel ? ƒ deciBel (dB) = zehnter Teil eines Bel ƒ Bel: Verhältnis zweier Leistungsgrößen zueinander (der Aussage “PANL- A0038 hat 12dB” fehlt also genau genommen die Bezugsgröße) P2 P L = lg B = 10 x lg 2 dB dB P1 P1 10 5 P2 0 2 4 6 8 10 P1 -5 -10 doppelte achtfache Leistung = +3dB Leistung = +9dB© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 5 Antennengewinn / Gain ƒ Antennengewinn: Verhältnis zwischen der Antennen- Abstrahlcharakteristik und der Abstrahlcharakteristik des Isotropstrahlers (Isotropstrahler: Kugelstrahler, der die zugeführte Leistung gleichmäßig (d.h. isotrop) in alle Richtungen abstrahlt). ƒ Einheit: dBi (i für isotrop) ƒ Isotropstrahler selbst hat also Antennengewinn 0 dBi. ƒ dBm: Leistungspegel mit der Bezugsgröße 1 mW ƒ Analogie Lautsprecher: sehr differenziertes Frequenzverhalten („Klang“) und unterschiedliche Empfindlichkeit (1W/1m)© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 6
  4. 4. Was ist VSWR ? ƒ Optimale Leistungsabgabe bei gleichen Wellenwiderständen von Generator und Verbraucher (= Antenne): "Anpassung". ƒ Keine Anpassung: "Stehende Wellen" auf der Speiseleitung (rücklaufendes und vorlaufendes Signal überlagern sich). ƒ Meßgröße für die Anpassung von Antennen an den Sender: Stehwellenverhältnis SWV (engl. (V)SWR - (Voltage) Standing Wave Ratio). ƒ Aus der/dem VSWR kann man auch das Maß der durch die Fehlanpassung reflektierten Leistung errechnen. Reflexionsfaktor r: 2 r= ( SWR -+11) SWR© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 7 Trau keiner Antenne ohne Doku! ƒ LPDA-A0044: VSWR und Gain Patterns Zu allen Poynting-Antennen gibt es die komplette technische Dokumentation !© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 8
  5. 5. Trau keiner Antenne ohne Doku! ƒ LPDA-A0044: Radiation Patterns Zu allen Poynting-Antennen gibt es die komplette technische Dokumentation !© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 9 Trau keiner Antenne ohne Doku! ƒ OMNI-A0121: VSWR und Gain Patterns Zu allen Poynting-Antennen gibt es die komplette technische Dokumentation !© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 10
  6. 6. Trau keiner Antenne ohne Doku! ƒ OMNI-A0121: Radiation Patterns Zu allen Poynting-Antennen gibt es die komplette technische Dokumentation !© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 11 aufschrauben Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 12
  7. 7. Frequenzbänder und ihre Nutzung (Beispiele)© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 13 Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 14
  8. 8. Energieverteilung 1/2© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 15 Energieverteilung 2/2 8 dBi 14 dBi 20 dBi© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 16
  9. 9. Size matters ! ƒ Höherer Antennengewinn = mehr Antennenfläche (bei gleicher Bauart) ƒ Bei Panel- / Parabol-Antennen ist der Antennengewinn proportional zur Fläche 14 dBi 8 dBi 20 dBi 300cm2 75cm2 1200cm2© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 17 Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 18
  10. 10. Produkte für Empfang in schlecht versorgten Gebieten 3G device + External antenna LPDA-A0044 ADPT-026 Out- door + OMNI- OMNI- A0069 A0121 PANL-A0038 Pigtail Device- In- internal door antenna PANL-A0038 OMNI-A0085 Very poor Reasonable Very good Pigtail Signal strength© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 19 Schlechter Empfang innen, guter Empfang aussen 3G device Outdoor antenna User experience and solution Situation ƒ Connection possible outdoors ƒ Poor indoor user experience ƒ no or very weak signal (<-100dBm) ADPT-026 ƒ no connection or connection drops ƒ very low throughput at best Pigtail + Solution ƒ Outdoor, wall or pole mount omni antenna ƒ Low profile: 50cm high ƒ Quad-band: 824 – 2200 MHz ƒ Gain up to 6dBi Result with external antenna ƒ Good signal (-80 to -90dBm) ƒ Uninterrupted connection ƒ High throughput Pigtail OMNI-A0121© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 20
  11. 11. Schlechter Empfang innen, schlechter Empfang aussen 3G device Outdoor antenna User experience and solution Situation ƒ Connection only in certain locations outdoors ƒ weak signal even outdoors (< -90dBm) ƒ unreliable connection ADPT-026 ƒ low throughput ƒ Poor indoor user experience ƒ no signal (< -110dBm) Pigtail + LPDA-A0044 ƒ no connection Solution ƒ Outdoor, high gain directional antenna ƒ LPDA-A0044: Quad-band: 824 – 2200 MHz ƒ PANL-A0038: Tri-band: 1700 – 2200 MHz ƒ Gain up to 11dBi Result with external antenna ƒ Excellent signal (-60 to -90dBm) Pigtail ƒ Uninterrupted connection PANL-A0038 ƒ Stable throughput© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 21 Schlechter Empfang und keine Möglichkeit der Aussenmontage 3G device Indoor antenna User experience and solution Situation ƒ Connection possible close to the window ƒ weak signal (< -95 dBm) ƒ unreliable connection or drops ADPT-026 Solution ƒ Window mount high gain directional antenna Pigtail + ƒ Beamwidth 60°, can be titled in various directions ƒ Dual-band: 1700 – 2200 MHz ƒ Gain 11dBi Result with external antenna ƒ Good signal (-80 to -95dBm) PANL-A0038 ƒ Uninterrupted connection ƒ Stable throughput Pigtail© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 22
  12. 12. Messergebnisse: Es hilft wirklich! Situation ƒ Downstairs in a sub-urban family home, reasonable 3G coverage upstairs and outside the house iCon 401 Outdoor antenna Measurement results ƒ No connection to 3G network Internal antenna only ƒ No throughput ƒ Good connection to 3G network + ADPT-026 ƒ Throughput of 1-3 Mb/s ƒ Excellent connection to 3G network Pigtail OMNI-A0121 ƒ Full throughput at 3 Mb/s© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 23 Gutes Signal = hohe Bandbreite Test scenario Download results ƒ Downloading >80MByte file from www.vodafone.de ƒ Laptop with Option iCON 431 used inside building (about 3m away from big windows) ƒ OMNI-A0121 outside of building mounted on wall ƒ Signal -94dBm without coupler ƒ Signal -85dBm with ADPT-026 and OMNI-A0121 Outdoor antenna provide higher and more stable throughput also Coupler on Coupler off Coupler in areas where there is a on reasonable inside connection to ~3Mb/sec ~0,5- ~3Mb/sec the 3G network 1Mb/sec© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 24
  13. 13. One size fits all: ADPT-026© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 25 Überblick ƒ Wie arbeitet eine Antenne? ƒ Ein wenig Theorie muss sein ƒ Frequenzbänder und ihre Nutzung ƒ Energieverteilung ƒ Praktische Anwedungsszenarien ƒ Sonstiges© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 26
  14. 14. Kriterien für die richtige CPE-Antenne wählen ƒEinfache Installierbarkeit ƒFlexibilität ƒAnsprechendes Design ƒGute Leistungsdaten ƒGeringe Kosten ƒGeringe Entfernung zw Antenne und Sender / Empfänger; kurze Antennenkabel ¾Was sind Ihre Erfahrungen; was ist wichtig für die Kunden?© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 27 Poynting Antennas ƒ Antenna and enclosure design and manufacture ƒ Company size 180 people, 2.600m2 factory ƒ 20 R&D staff (3xPh.D, M.Sc’s, B.Sc’s, Techs) ƒ About 40,000 units per month output ƒ Export to Europe, Australia, Malaysia, Singapore, Israel and United States ƒ Various low cost, high performance fabrication technologies developed in-house ƒ Cutting edge outdoor enclosure portfolio with proven applications globally© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 28
  15. 15. Thank you© Poynting Europe, Eckhard Geulen, Mai 2009 29

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