Ratgeber rund um das Thema Funktechnik

Hier finden Sie viele hilfreiche Informationen rund um das Thema Funktechnik. Diese Grundlagen, Hinweise und Tipps für den Einsatz unserer Produkte helfen Ihnen bei der Planung, Inbetriebnahme und Verwendung unserer Funksysteme. Für offene Fragen beraten wir Sie gerne auch persönlich oder Sie nutzen einfach unser Kontaktformular.

Abschirmung

Elektrische und/oder magnetische Felder beeinflussen ihre Umgebung und können die Funktion von elektrotechnischen Geräten stark beeinträchtigen. Um diese Gefahr zu minimieren kann die Störquelle, von dem das Feld ausgeht oder das elektrotechnische Gerät, das gestört wird, abgeschirmt werden. Dazu macht man sich u.A. die Effekte der Absorption und der Reflexion zu Nutze und reduziert damit die Gefahr einer negativen Beeinflussung.

Absorption

Funkwellen können feste Materialien durchdringen. Beim Durchdringen werden die Funksignale aber gedämpft. Ein Grund für diese Dämpfung ist die Absorption. Hier wird die Energie der Funkwelle an die durchdrungene Materie abgegeben.

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Anpassung

Wie schon bei der Reflexion beschrieben, können Wellen an Ebenen reflektiert werden. Das gleiche gilt auch bei Wellen, die sich leitungsgebunden auf eine Antenne ausbreiten. Der Anschluss einer Antenne verbindet zwei Leitungen. Jede dieser Leitung hat individuelle Eigenschaften. Eine Eigenschaft ist der Wellenwiderstand. Er bestimmt die Ausbreitung einer Welle auf der Leitung. Sind diese Wellenwiderstände nicht angepasst, wirkt die Verbindung der Leitungen wie eine reflektierende Ebene. Nur wenn die Wellenwiderstände angepasst sind kann sich die Welle optimal ausbreiten. Der Wellenwiderstand wird maßgeblich durch den Leitungsquerschnitt und das Material bestimmt.

Antennen

Eine Antenne ist eine technische Anordnung zur Abstrahlung und zum Empfang von elektromagnetischen Wellen. In der Funkkommunikation werden sie dazu verwendet die codierte und modulierte Information, z.B. ein Schaltsignal, drahtlos an einen Empfänger zu übertragen. Um die Funktionsweise einer Antenne zu verstehen, sind tiefgreifende physikalische und elektrotechnische Kenntnisse erforderlich. Antennen der SVS unterliegen ständiger Forschung und werden stetig optimiert. Die Großzahl unserer Produkte wird bereits mit Antennen ausgeliefert. Zur Optimierung der Reichweite oder für den Einsatz von Modulen kann es dennoch erforderlich sein, eine Antenne anzubringen. Die zwei wichtigsten Faktoren sind in diesem Fall die Anpassung und die Länge der Antenne. Wir empfehlen eine λ/4-Antenne mit einem Wellenwiderstand von 50Ω.

i Bei einer Frequenz von 434 MHz beträgt ein Viertel der Wellenlänge λ/4 = 17,27cm. Häufig erreicht man bereits sehr gute Ergebnisse mit einem 17,27cm langem Stück Draht.

i Eine Antenne kann auch übersteuert werden, sodass das Signal nicht mehr vom Empfänger interpretiert werden kann. Wir empfehlen einen Mindestabstand von 1m zwischen den
einzelnen Komponenten des Funksystems.

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen sind Schwingungen eines elektromagnetischen Feldes, die sich kugelförmig in Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Wellentypen werden nach ihrer Frequenz (f) bzw. nach ihrer Wellenlänge (λ) unterschieden. Die Physik beschreibt diesen Zusammenhang mit der konstanten Lichtgeschwindigkeit (c) in einer Formel:

c = f · λ oder λ = c/f

Empfänger

Die Empfangseinheit nimmt das codierte Funksignal auf und wandelt es in einen Steuerbefehl um. So wird beispielsweise ein potentialfreier Kontakt geschalten, um das Licht an- oder auszuschalten. Gespeist wird der Empfänger per Anbindung an das Netz. Neben den klassischen Empfängern bietet die SVS auch Empfangsmodule für den Einbau im eigenen Kundenprodukt.

Freiraumdämpfung

Wird ein Funksignal von einem Sender abgegeben breiten sich die elektromagnetischen Wellen Kugelförmig im Raum aus. Da sich die Energie der Welle mit steigendem Abstand zum Sender auf eine immer größer werdende Fläche verteilt, nimmt die Leistungsdichte ab. Man spricht von der sog. Freiraumdämpfung. Die Abnahme der Energie verhält sich hier umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, d.h. je weiter die Funkwelle von Ihrer Quelle entfernt ist, desto langsamer nimmt die Energie der Funkwelle ab.

i Der Einfluss der Freiraumdämpfung kann nur durch einen geringeren Abstand zwischen Sender und Empfänger eingegrenzt werden.

Frequenzbänder
Frequenz Wellenlänge Bezeichnung Anwendung
0 Hz - Gleichstrom Stromversorgung
0 - 10 kHz > 30 km Niederfrequenz Telegraphie
16 Hz - 20 KHz ~ 15 km - 18 000 km Tonfrequenz Musik, Sprachübertragung
50 Hz ~ 6000 km Wechselstrom Stromversorgung
150 kHz - 285 kHz ~ 1 km - 2 km Langwellen (LW) Rundfunk, Wetterdienst
526 kHz - 1,606 MHz ~ 187 m - 570 m Mittelwelle (MW) Rundfunk, Flugfunk
5,9 MHz - 26,1 MHz ~ 11 m - 77 m Kurzwellen (KW) Rundfunk, Amateurfunk
40,66 MHz - 40,70 MHz ~ 7,4 m ISM-Band Funkfernsteuerungen, Leistung < 10 mW
87,5 MHz - 108 MHz ~ 2,8 m - 3,4 m Ultrakurzwellen (UKW) Rundfunk, Richtfunk
174 MHz - 230 MHz ~ 1,3 m - 1,7 m Very High Frequency (VHF) Fernsehen
300 MHz - 3 GHz ~ 1 dm - 10 dm Dezimeterwellen Fernsehen, Richtfunk
433,05 MHz - 434,79 MHz ~69,3 cm - 68,9 cm ISM-Band ISM Funkanlagen, Funkkopfhörer < 10 mW
433,62 MHz / 434,22 MHz ~ 69 cm SVS Frequenz 1 / Frequenz 2 SVS Funksysteme
470 MHz - 862 MHz ~ 64 cm - 35 cm Ultra High Frequency (UHF) Fernsehen
868 MHz ~ 34,6 cm SRD-Band SRD, Sendedauer zeitlich begrenzt
870,4 MHz - 960 MHz ~ 31,2 cm - 34,4 cm GSM 900 D-Netze, GSM-Netze Europa (Mobilfunk)
1,227 GHz / 1,575 GHz ~ 24,4 cm / ~ 19,0 cm GPS Satellitennavigation
1,710 GHz - 1,880 GHz ~ 15,9 cm - 17,5 cm E-Netze Mobiltelefon
1,880 GHz - 1,900 GHz ~ 15,8 cm - 15,9 cm DECT Schnurlose Telefone
1,885 GHz - 2,025 GHz ~ 14,8 cm - 15,9 cm UMTS UMTS-Netze
2,110 GHz - 2,200 GHz ~ 13,6 cm - 14,2 cm UMTS UMTS-Netze
2,400 GHz - 2,500 GHz ~ 12,0 cm - 12,5 cm ISM-Band Bluetooth, WLAN, RFID
5,725 GHz - 5875 GHz ~ 5,1 cm - 5,2 cm ISM-Band WLAN
Funkschatten

Entsteht ein Bereich, in dem keine Funkkommunikation möglich ist, spricht man vom sog. Funkschatten. Durch Effekte wie Absorption oder Reflexion ist es hier unmöglich, dass ein Sender einen Empfänger erreicht oder ein Empfänger ein Funksignal empfängt.

Funkwellen

Funkwellen liegen im Frequenzbereich zwischen 10 kHz (Kilohertz) und 300 GHz (Gigahertz). Wellen in höheren Frequenzen sind Röntgenstrahlen, Wärme- und Infrarotstrahlen und das sichtbare Licht.

Interferenz

Überlagern sich zwei oder mehrere Wellen, so kommt es zur Interferenz. Je nach Phasenverschiebung der Wellen können sie sich entweder verstärken oder auslöschen. Interferenz entsteht oftmals durch Reflexionen der Welle an verschiedenen Reflexionsflächen. Wird die Funkwelle an verschiedenen Orten reflektiert legt sie, auf dem Weg zum Empfänger, unterschiedliche Strecken zurück. Die unterschiedliche Länge dieser Strecken verursacht unterschiedliche Phasenwinkel, mit denen die Funkwellen ihr Ziel erreichen.

i Der Einfluss von auslöschenden Interferenzen kann reduziert werden, indem man die Position der Komponenten verändert.

ISM Band

Das ISM-Band steht als Abkürzung für Industrial-Scientific-Medical Band und ist somit für industrielle, wissenschaftliche und medizinische Zwecke festgelegt und freigegeben. Für den Betrieb von Geräten innerhalb dieses Bandes ist keine Zulassung erforderlich. Allerdings müssen die länderspezifischen Richtlinien eingehalten werden.

Polarisation

Sowohl Sendeantenne als auch Empfangsantenne beim Funk besitzen eine bestimmte Schwingungsebene. Je näher sich diese beiden Ebenen bei der ausgesandten Funkwelle sind, desto höher ist die Empfangsempfindlichkeit. Eine Reflexion an metallischen Gegenständen kann hier negative Auswirkungen haben. So wird die Schwingungsebene im ungünstigen Fall um 90° gedreht, sodass die Antenne kein Signal mehr empfangen kann.

Qualität der Funkstrecke

Die Qualität der Funkstrecke wird maßgeblich durch Freiraumdämpfung, Absorption, Reflexion, Störquellen und Antennen bestimmt. Je höher die Qualität der Funkstrecke, desto größere Reichweiten können erzielt werden.

i Die LED-Anzeigen unserer 12er-Sender geben Rückschlüsse auf die Qualität der Funkstrecke. Lesen Sie einfach die Bedienungsanleitung.

Reflexion

Funkwellen können feste Materialien durchdringen. Verschiedene Materialien wirken allerdings reflektierend auf Funkwellen, sodass nur ein Teil der Welle das Material durchdringt und der andere Teil reflektiert wird. Die Reflexion tritt häufig bei metallischen Oberflächen und Materialien auf, wie beispielsweise Baustahl, metallische Türrahmen oder Metallschränke. Doch auch Metallfolien an der Wärmedämmung oder metallbedampfte Wärmeschutzgläser können einen negativen Einfluss auf die Funkwellen haben und reflektieren das Signal, wie Licht in einem Spiegel.

Reichweiten

Die Reichweite eines Funksystems wird maßgeblich durch die Qualität der Funkstrecke bestimmt. Je besser die Funkstrecke ist, desto weiter kann ein Signal übertragen werden. Um die Qualität der Funkstrecke zu erhöhen und damit größere Reichweiten zu erzielen, können Verbesserungen im Bereich Absorption, Reflexion, Störquellen und Antennen vorgenommen werden.

Repeater

Ein Repeater ist eine Kombination aus Sender und Empfänger und vereint beide Funktionen. Er dient zur bidirektionalen Kommunikation zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit. So können größere Reichweiten überbrückt oder Hindernisse überwunden werden. Je nach Konfiguration bietet die SVS verschiedene Repeater-Strategien an. Von einer einfach Wiederholung bis hin zu einer intelligenten Funkkommunikationsunterstützung.

Sender

Ein Sender ist eine Anlage zur Übertragung von Informatinoen an einen Empfänger. Eingespeisten Daten werden durch Modulation in ein Trägersignal umgewandelt und durch das Ausbreitungsmedium an den Empänger übertragen. Dort kann das Trägersignal wieder demoduliert und als Nutzsignal ausgelesen werden. Wir unterscheiden zwischen mobilen Handsendern und stationären Festsendern. Im Gegensatz zur Batterieversorgung von Handsendern werden Festsender vorwiegend mit einer Netzspannung oder einem Netzteil betrieben. Festsender eignen sich insbesondere zur Datenübertragung von festinstallierten Sensoren oder Aktoren. Die SVS bietet neben Handsendern und Festsendern auch Sendemodule für den Einbau im eigenen Kundenprodukt an.

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