Übertragungsmedien und -kanäle Flashcards
1
Q
Wie funktioniert das Übertragungsmedium Luft?
A
- 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)
2
Q
Wie funktioniert ein elektrisches Feld?
A
-
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
*
3
Q
Wie funktioniert ein magnet Feld?
A
- 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
4
Q
Was ist die Frequenz?
A
- Anzahl der Schwingungen pro Sekunde
- Einheit „Hertz“, 1 Hz = eine Schwingung pro Sekunde = 1 s^-1
5
Q
Was ist die Wellenlänge
A
- 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
6
Q
Wie funktionieren Antennen zur Funkübertragung?
A
- 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.
7
Q
Wie steht die Antenne im Zusammenhang mit Feldern?
A
- 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.
8
Q
Wie lang sollte eine Antenne sein?
A
- Die hälfte der Wellenlänge
9
Q
Was ist Polarisation bei Antennen?
A
- 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
10
Q
Welche möglichkeiten gibt es um Polarisierung zu endgehen?
A
- 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
11
Q
Was ist die Abstrahlung/Empflindlichkeit von Antennen?
A
- Sie gibt an in welche Richtung und mit welcher Intensität die Antenne abstrahlt.
- Dabei nehmen wir den perfekten Kreis 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)
12
Q
Was gibt dB an?
A
Logarithmisches Übertragungsverhältnis
13
Q
Wie berechnet man dB?
A
14
Q
Wie berechne ich das Übertragungsmaß?
A
15
Q
Was beinhaltet der Übertragungskanal im Funkszenario?
A
- 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
16
Q
Wieso beinhaltet der Übertragungskanal im Funkszenario auch den D/A bzw. A/D Wandler?
A
- Zum Rauschen trägt neben jedem analogen Bauelement insbesondere auch die Empfangsantenne und der Empfangsverstärker („Low-Noise Amplifier (LNA)“) bei
- D/A- und A/D-Wandler bilden die Schnittstelle zur digitalen Signalverarbeitung
17
Q
Was bezeichnet man beim Mobilfunkszenario als Line-of-Sight (LOS)
A
- Line-of-Sight (LOS) ist der direkte Ausbreitungspfad.
- Also Sender und Empfänger haben direkten Sichtbaren Kontakt
18
Q
Was beschreiben Beugung, Reflexion und Mehrwegausbreitung im Mobilfunkszenario?
A
- 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
19
Q
Was ist problematisch an der Mehrwegausbreitung?
A
- Mehrwegeausbreitung bewirkt eine Überlagerung von Signalanteilen mit
unterschiedlichen Signallaufzeiten, Amplituden und Phasen („Wellengemisch“)
20
Q
Was beschreibt die Signallaufzeit?
A
Signallaufzeit beschreibt die Zeit, die ein Signal benötigt, um vom Sender zum Empfänger zu gelangen
21
Q
Wie nutzt GSM die Signallaufzeit?
A
22
Q
Was ist die Doppler-Verschiebung?
A
- Aufgrund der Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger entsteht eine Doppler-Verschiebung
23
Q
Was bewirkt die Doppler-Verschiebung?
A
24
Q
Wie wirkt sich die Doppler-Verschiebung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit aus?
A
25
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
26
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.
27
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
28
Was bedeutet es "Leistungen werden in dB gerechnet"?
29
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
30
Wann sollte man Kabel und wann Lichtwellenleiter nutzen?
* Kabel nur für niedrige Frequenzen oder kurze Strecke
* Längere Strecken verwenden immer Lichtwellenleiter
