Übertragungsmedien und -kanäle Flashcards
Wie funktioniert das Übertragungsmedium Luft?
- Bewegung von Luft -> Impulsübertragung von Luftmolekülen
- Kinetische Energie in Bewegung wird zu Druck und andersrum
- Wir haben ein Schwingendes System mit 2 Energiespeicher
- Die Schallwelle ist der Wechsel von Druck und Bewegung
- Welle breitet sich mit Schallgeschwindigekit aus
- (Schallgeschwindigkeit ist Temperatur und Mediumsabhängig)
Wie funktioniert ein elektrisches Feld?
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E-Felder bestehen zwischen Körpern mit unterschiedlichen
elektrischem Potential (Spannung in Volt). - Die Stärke des elektrischen Feldes ist umso größer, je höher die Spannung U zwischen den Platten und je kleiner der Abstand d ist.
- Elektrische Felder können Energie speicher
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Wie funktioniert ein magnet Feld?
- Bei einem elektrischen Strom durch einen Leiter entsteht
ein konzentrisches Magnetfeld, auch H-Feld genannt. - Die Einheit der magnetischen Feldstärke H ist A/m.
- Ein B-Feld gibt die magnetische Flussdichte in Tesla [T] an
- H-Feld kann in B-Feld umgerechnet werden
- Magnetische Felder können Energie speichern
- Es ist ein schwingendes System mit 2 Energiespeichern
Was ist die Frequenz?
- Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
- Einheit „Hertz“, 1 Hz = eine Schwingung pro Sekunde = 1 s^-1
Was ist die Wellenlänge
- Die Wellenlange ist die räumliche Ausdehnung einer Schwingung im Raum
- Berechnung aus Ausbreitungsgeschwindigkeit (c) und Frequenz (f):
- Abstand der Welle zwischen zwei Wellentälern oder Wellenbergen
Wie funktionieren Antennen zur Funkübertragung?
- Stabantennen (Dipol) können wie ein offener Schwingkreis betrachtet werden.
- Antennen haben wie Schwingkreise eine Resonanzfrequenzen
- Nur im engen Bereich um diese Frequenz wird Energie abgestrahlt oder aufgenommen
- Antennen sind immer für einen speziellen
Frequenzbereich ausgelegt.
Wie steht die Antenne im Zusammenhang mit Feldern?
- E-Feld in der Achse de Dipols
- Umladung erzeugt Strom -> B-Feld
- B-Feld in konzentrischen Kreisen um den Dipol
- B-Feld und E-Feld stehen immer senkrecht aufeinander
- Die wechselnden Felder breiten sich aus. Beispiel E-Felder:
- E-Felder erzeugen Spannung in einem Leiter
- B-Felder erzeugen Strom in einem Leiter
- Die Spannung über dem Wiederstand kann
verstärkt und verarbeitet werden.
Wie lang sollte eine Antenne sein?
- Die hälfte der Wellenlänge
Was ist Polarisation bei Antennen?
- Dipole sollten für optimalen Empfang parallel zueinander sein.
- Ansonsten kommt es zur Polarisation und es kommt nur wenig bis gar nichts an
- Charakteristik der Abstrahlung / Empfindlichkeit
- Empfangsleistung nimmt mit dem Abstand ab
- Medium hat Einfluss auf die Dämpfung
- Funkwellen werden von metallische Flächen reflektiert
Welche möglichkeiten gibt es um Polarisierung zu endgehen?
- Sattelitenfernsehen überträgt in jeder Achse (Polarisation)
unterschiedliche Kanäle (2 Anschlüsse für H- und V-Kanal). - Wenn dies nicht erwünscht ist, gibt es z.B. Dual Antennen
- Mit 90° Phasenverschiebung ergibt sich eine zirkulierende
Polarisation. - Dies kann auch mit einer Wendelantenne
erzeugt werden
Was ist die Abstrahlung/Empflindlichkeit von Antennen?
- Sie gibt an in welche Richtung und mit welcher Intensität die Antenne abstrahlt.
- Dabei nehmen wir den perfekten Greis als Grundmodell an auch wenn dieser nicht realistisch ist
- Die Rundstrahlantenne wird als Referenz genutzt und hat eine Verstärkung von 0dBi
- Weitere Antennen haben keine Kreisform mehr aber dafür mehr Übertragungsleistung (dBi)
Was gibt dB an?
Logarithmisches Übertragungsverhältnis
Wie berechnet man dB?
Wie berechne ich das Übertragungsmaß?
Was beinhaltet der Übertragungskanal im Funkszenario?
- Funkfeld
- Sende- und Empfangsantenne + Kabel für die Zuleitung
- analoge Endstufe im Sender und die analoge Eingangsstufe im Empfänger
- Analoges Verhalten des D/A- und A/D-Wandlers
Was beschreiben Beugung, Reflexion und Mehrwegausbreitung im Mobilfunkszenario?
- Beugung: entsteht für Frequenzen < 1GHz an großen Objekten (Erdoberfläche) -> Die Welle kann um die Kurve laufen
- Reflexion: entspricht einer Spiegelung,Mehrfach-Reflexionen sind möglich. Kurzwellenfrequenzen können sich an der Ionosphäre und Erdoberfläche spiegeln -> laufen um die ganze Erde (Radiostationen, Fluggesellschaften und Amateurfunker)
- Mehrwegausbreitung: Empfänger sieht das Signal über verschieden Wege
Was ist problematisch an der Mehrwegausbreitung?
- Mehrwegeausbreitung bewirkt eine Überlagerung von Signalanteilen mit
unterschiedlichen Signallaufzeiten, Amplituden und Phasen („Wellengemisch“)
Was beschreibt die Signallaufzeit?
Signallaufzeit beschreibt die Zeit, die ein Signal benötigt, um vom Sender zum Empfänger zu gelangen
Wie nutzt GSM die Signallaufzeit?
Was ist die Doppler-Verschiebung?
- Aufgrund der Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger entsteht eine Doppler-Verschiebung
Was bewirkt die Doppler-Verschiebung?
Wie wirkt sich die Doppler-Verschiebung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit aus?
Was ist das Zeitinvariante 2 Pfad Modell?
- 2-Pfad-Modell sieht neben der direkten Sichtverbindung (LOS) eine Bodenwelle vor
- Annahme: Bodenwelle wird ohne Energieverlust reflektiert
- 2-Pfad-Modell ist ein vereinfachtes Szenario für
ein ländliches Gebiet
In welchem Zusammenhang stehen Städtische Gebiete und Dämpfung?
- Städtische Gebiete haben bei 900 MHz deutlich höher Dämpfung
- 1800 MHz wird besser reflektiert
- In Stadt und Gebäuden sind höhere Frequenzen oft besser
- Nie besser als Freiraumdämpfung
- Dieses Bild ist sehr stark von der Frequenz
abhängig.
Was ist das Stochastische Kanalmodell?
- Kanalmodelle vernachlässigen meist die Grundlaufzeit des LOS-Pfades
- Alle relevanten Pfade werden mit entsprechenden Verzögerungen und der Multiplikation der jeweiligen individuellen Gewichtsfunktion aufaddiert.
- Gewichtsfunktion berücksichtigt die Dämpfung und Doppler-Verschiebung
- Vor dem Empfänger werden noch Störungen n(t) addiert
- Für die Analyse werden oft vereinfachte Modelle verwendet
Was bedeutet es “Leistungen werden in dB gerechnet”?
Was ist ein HF-Kabel und was sind die Besonderheiten?
- Koaxialkabel
- Dämpfung sehr stark vom Typ des Kabels abhängig.
- Dämpfungsanstieg mit sqrt(n) durch Skineffekt
Wann sollte man Kabel und wann Lichtwellenleiter nutzen?
- Kabel nur für niedrige Frequenzen oder kurze Strecke
- Längere Strecken verwenden immer Lichtwellenleiter
