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Reichweite von UHF-Verbindungen

Im Zusammenhang mit dem Tender Location / Tender Tracking System, bestehend aus Tender-Transponder und Locator, stellt sich immer wieder die Frage nach der möglichen Reichweite.

Da das TLS-System standardmäßig für das 70 cm (2m ist möglich) Band konfiguriert ist, gelten die dort anerkannten Gesetzmäßigkeiten. Dazu gehört die Grundaussage, daß eine quasioptische Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen stattfindet. Daraus folgt sofort, daß die Aufbauhöhe der Antennen über Grund, bzw. über Normalnull bei Funkverbindungen auf offener See, die bestimmende Größe ist.

Die folgende Tabelle gibt die möglichen Reichweiten in Abhängigkeit von den Locator- und Tender-Antennenhöhen an

Höhe der Tenderantenne

Höhe der Locatorantenne
1 m 2 m 4 m 8 m 10 m 12 m
1 m 4,5 NM 5,4 NM 6,7 NM 8,5 NM 9,3 NM 10 NM
2 m 5,4 NM 6,3 NM 7,6 NM 9,4 NM 10 NM 11 NM
4 m 6,7 NM 7,6 NM 8,9 NM 11 NM 11 NM 12 NM
8 m 8,5 NM 9,4 NM 11 NM 13 NM 13 NM 14 NM
10 m 9,3 NM 10 NM 11 NM 13 NM 14 NM 15 NM
15 m 11 NM 12 NM 13 NM 15 NM 16 NM 16 NM
20 m 12 NM 13 NM 14 NM 16 NM 17 NM 18 NM
25 m 13 NM 14 NM 16 NM 17 NM 18 NM 19 NM
30 m 14 NM 15 NM 17 NM 18 NM 19 NM 20 NM

Weitergehende theoretische Herleitung :

Innerhalb kurzer Entfernung ist die sogenannte Freiraumdämpfung zu vernachlässigen und Sendeleistungen von kleiner 1 Watt garantieren sichere Verbindungen.

Die optische Sicht errechnet sich aus

RG=3,57(√HB+√HO)

Hierbei ist
RG der geometrische Horizont in km
HB die Augenhöhe des Beobachters (Höhe der Antennen im Tender) in m
HO die beobachtbare Objekthöhe (Höhe der Antennen im Locator) in m

Übertragen auf die Entfernung Sender zu Empfänger sind die Antennenhöhen einzusetzen. Die tatsächliche Reichweite der Funkwelle geht über den optischen Horizont hinaus. Die Ursache ist in der Beugung der elektromagnetischen Felder durch die Erdatmosphäre begründet. Zur Berücksichtigung dieser Größe wird der Radiohorizont eingeführt. Bei diesem wird nicht mit dem realen mittlerem Erdradius (dieser beträgt 6370 km) gerechnet. Man nutzt zur Reichweitenbestimmung einen vergrößerten effektiven Erdradius von 8470 km. Damit kommt man zu der folgenden zugeschnittenen Größengleichung für den Radiohorizont

RR=4,12(√HB+√HO)

Da durch die Aufbauhöhe der Antennen der Radiohorizont erheblich beeinflusst wird, ist u.U. die Freiraumdämpfung jetzt nicht mehr so ohne weiteres zu vernachlässigen.
Bei isotropen Antennen – hier ist der Gewinn per Definiton gleich 1 (0dB) – bestimmt sich die Freiraumdämpfung als Verhältnis von abgestrahlter Sendeleistung zu Leistung an der Empfangsantenne.

4πR2 / λ , mit R=Entfernung in m und λ =Wellenlänge in m

Durch den Einsatz gewinnbringender Antennen läßt sich aus nachfolgender Gleichung eine Vergrößerung der Reichweite bei ungestörter Ausbreitung ablesen. Für die Dämpfung der Funkwelle gilt jetzt

a = 20 log (4πR / λ) -aS -aE , hier ist der „Antennengewinn“ a in dB einzusetzen.

Zu dem bisher Gesagtem muß ergänzt werden, daß dies für die Ausbreitung unter Normalbedingungen gilt. Eine zusätzliche Reichweitenbeeinflussung mit verringernder Wirkung kann durch starke Luftfeuchtigkeit, Dunst oder Nebel und hohe Wellen bei niedriger Antennenhöhe auftreten.

Eine starke positive Beeinflussung der Reichweite ist durch diverse physikalischer Effekte in der Atmosphäre möglich. Da diese an bestimmte Bedingungen, wie z.B. Inversionsschichten, gebunden sind, sollen sie hier nicht weiter beachtet werden.

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