Antennentechnik im WLAN - Teil 2

19.08.2004
Der erste Teil des Artikels (ComputerPartner 33/04, Seite 26) beschäftigte sich mit den Grundlagen der Antennentechnik und den speziellen Eigenschaften der Hochfrequenztechnik. Im zweiten Teil gehen wir genauer auf die verschiedenen Bauformen von Antennen ein, zeigen die richtige Platzierung in Gebäuden und beschäftigen uns mit dem Blitzschutz. Von ComputerPartner-Redakteur Hans-Jürgen Humbert

In den Innenräumen besteht die Kunst darin, mit möglichst wenig Access Points eine optimale Ausleuchtung der gesamten Büroflächen zu garantieren. Unterteilt zum Beispiel eine massive Betonmauer zwei Büroflächen, so ist es sinnvoll, die beiden Access Points gegenüberliegend jeweils an der Mauer anzubringen (siehe Grafik unten).

Sind in einem Bürogebäude die einzelnen Stockwerke durch massive Stahlbetondecken voneinander getrennt, so ist in jedem Stockwerk je nach Größe mindestens ein Access Point zu installieren. Selbst wenn die Leistung eines Access Points ausreichen sollte, um die Decke zu durchdringen, ist doch mit allerlei Störungen oder zumindest mit einer starken Herabsetzung der Datenübertragungsgeschwindigkeit zu rechnen. Dies gilt besonders dann, wenn es sich um höhere Bauten mit dicken Decken handelt.

Blitzschutz für die Netzwerkelektronik

Oft vernachlässigt, kommt es gerade bei der Außenmontage von Antennen auf eine ordentliche Absicherung des Netzes gegen Blitzschlag an. Selbst wenn der Blitz nicht direkt in die Antenne, sondern "nur" in die Dachrinne einschlägt, kommt es aufgrund des schnellen Stromanstieges in der Dachrinne noch in mehreren Metern Entfernung zur Ausbildung von recht hohen Induktionsspannungen. Eine Antenne hält das zwar meistens aus, nicht aber die empfindliche Elektronik des Netzwerkes.

Überspannungsschutz auf der HF-Seite

Um ein Netzwerk auf der Hochfrequenzseite vor Überspannungen zu schützen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Einmal den so genannten Glaskapsel-Blitzschutz. Der besteht im Wesentlichen aus einem Glasröhrchen mit zwei eingeschmolzenen Elektroden. Übersteigt die Spannung einen gewissen Wert, zündet in der Glaskapsel ein Lichtbogen und schließt damit die Überspannung kurz. Das Netz ist geschützt. Der Glaskapsel-Blitzschutz ist extrem breitbandig. Er lässt sich von DC bis hin zu 5,8 GHz einsetzen. Auch eine Gleichstromspeisung über das Antennenkabel ist möglich. Meistens sind diese Kapseln auch mehrfach "zündbar", sodass selbst nach einem Blitzeinschlag der Schutz weiterhin vorhanden ist. Trotzdem sollten nach einem Einschlag alle Schutzmechanismen möglichst schnell überprüft werden.

Ein weiteres Verfahren, um Überspannungen auf der HF-Seite abzuleiten, besteht darin, eine Lambda/4-Leitung einzusetzen. Sie besitzt ein sehr gutes Ableitvermögen und kann Ströme bis zu mehr als 40.000 Ampere sicher schalten. Der einzige Nachteil dieses Blitzschutzes: Er kann nur in einem schmalen Frequenzband verwendet werden.

Überspannungsschutz auf der Netzwerkseite

Nicht nur von außen droht Gefahr durch Überspannung, auch in den Gebäuden können gefährliche Spannungsspitzen auf die Netzwerkkabel gelangen. Hier helfen besondere Überspannungsschutzsysteme, die direkt in den RJ45-Steckern Platz finden. Die bestehen entweder aus Glaskapsel-Lichtbogensystemen, aus Varistoren oder schnellen Supressor-Dioden. In Verbindung mit kleinen Widerständen oder mit Induktivitäten und Kapazitäten bieten diese Systeme einen hervorragenden Schutz vor Spannungsspitzen.

Ein Überspannungsschutz kann nur richtig arbeiten, wenn das System gut geerdet ist. Und die Erdung gehört direkt an den Überspannungsschutz! Außerdem sind zur Ableitung der gefährlichen Ströme dann auch dementsprechend dicke Leitungen notwendig. Wenn ein Überspannungsableiter schon einen Strom von bis zu mehr als 40.000 Ampere bewältigen kann, muss dieser Strom auch sicher zur Erde abgeleitet werden. Das System ist nicht geschützt, wenn dieser hohe Strom dann über dünne Drähtchen zur nächsten Erdungsstelle fließen muss.

System-Tuning durch optimale Verbinder

Selbst das bestdurchdachte WLAN kommt nicht um Hochfrequenzkabel herum. Schließlich muss die Hochfrequenz vom Sender (Access Point) ja irgendwie zur Antenne gelangen. Dabei ist es wichtig, den Steckern höchste Aufmerksamkeit zu widmen. Ein schlecht angelöteter Koaxial-Verbinder kann das HF-Signal stark dämpfen. Und es gehört schon einiges an Erfahrung dazu, einen BNC-Stecker richtig anzulöten. Die Vorgaben des Herstellers sind zu beachten, will man nicht unnötige Dämpfungsverluste in Kauf nehmen.

Kabel als Dämpfer für das HF-Signal

Aber auch die Kabel selbst dämpfen das HF-Signal. Beispielsweise beträgt die Dämpfung beim flexiblen RG316 mit einem Außendurchmesser von 2,5 Millimetern bei einer Frequenz von 2,4 GHz ungefähr 1,5 dB pro Meter. Das dickere RG223 mit einem Außendurchmesser von 5,4 Millimetern dagegen dämpft das HF-Signal lediglich um 0,85 Dezibel pro Meter, ebenfalls bei 2,4 GHz.

Manchmal lässt sich aber eine längere Zuleitung zu den Antennen nicht vermeiden. Dann muss man auf die so genannten Low-Loss-Kabel ausweichen. Die sind zwar teurer, transportieren die Hochfrequenz dafür aber wesentlich verlustfreier. Das Sucofeed-0,5-ZollHF-Kabel besitzt nur eine Dämpfung von 0,2 dB pro Meter bei 2,4 GHz. Mit solchen Kabeln lassen sich auch größere Entfernungen zur Antenne überbrücken, und man kann sicher sein, dass an der Antenne auch noch genügend Hochfrequenzleistung ankommt.

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