Drahtlose Kommunikation

Keith Blodom | Günter Herkommer,

Kabel als Antenne

Warum sollte jemand ein Kabel wollen, das sich wie eine Antenne verhält? Immerhin wurde viel in die Forschung und Entwicklung von Kabelabschirmungen investiert, um genau das zu verhindern!

© Prosoft

Wer kennt es nicht, das klassische Antennen- beziehungsweise Koaxialkabel? Der Innenleiter ist hier üblicherweise durch einen äußeren metallischen Kabelschirm geschützt. So wird vermieden, dass aus der Umgebung Störstrahlung aufgenommen werden kann. Die Signalstärke innerhalb des Kabels ist gut, Interferenzen mit anderen Funksignalen sind ausgeschlossen. Diejenigen, die sich noch an das analoge Kabelfernsehen erinnern, kennen das Phänomen der ‚Geisterbilder‘, die zuweilen auf bestimmten Kanälen zu sehen waren. Neben den Signalen, die der Kabelbetreiber über das Koaxialkabel sendete, wurden dabei außerdem die Signalreflektionen desselben Senders empfangen, da das Koaxialkabel diese wie eine Antenne aus der Umgebung aufnahm. In diesem Fall kam es also zu unerwünschten Signalwegen, sprich es handelte sich um einen unbeabsichtigten Nebeneffekt, da das Koaxialkabel wie eine Antenne wirkte.

Die gleichen Signalwege, die beim analogen Kabelfernsehen zu unscharfen Fernsehbildern führten, macht man sich heute beim abstrahlende Kabel gezielt zunutze. Ein abstrahlendes Kabel – auch Schlitz- oder Leckkabel (leaky feeder cable) genannt – ist eine lange, flexible Antenne mit Schlitzen zur Abstrahlung von HF-Signalen. Es kann um Ecken herum, entlang von Einschienenbahnsystemen und durch Tunnel geführt werden. Damit eignet es sich auch für drahtlose Anwendungen, in denen der Einsatz traditioneller Antennen schwierig oder unmöglich ist. Da das Antennenkabel im Abstand von nur wenigen Zentimetern vom Signaleingang montierbar ist, lässt sich leicht verhindern, dass das Signal noch weitere Maschinen in der jeweiligen Fertigung erreicht.

Der Unterschied zwischen einem abstrahlenden Kabel und einem schlecht abgeschirmten Fernsehkabel besteht darin, dass die Abschirmung des abstrahlenden Kabels mit Schlitzen versehen ist, die nur die Übertragung von Signalen einer ganz bestimmten Frequenz zulassen. Somit werden die abstrahlenden Kabel genau auf das drahtlose Netzwerk abgestimmt, an das sie angeschlossen sind. Über die Kabelabschirmung wird dabei immer noch jegliche Störstrahlung unterbunden. Signale der richtigen Frequenz hingegen lassen sich abstrahlen und empfangen. Somit erfüllt das abstrahlende Kabel tatsächlich die Funktion einer Antenne.

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Präzise Abstrahlung in vollen Fabrikhallen

Der Einsatz eines abstrahlenden Kabels ist oft auch deshalb von Vorteil, weil die Funkwellen sehr präzise ausgerichtet werden können. Dies ist deshalb von Bedeutung, da der Ausbau drahtloser Kommunikationslösungen in den Unternehmen immer weiter voranschreitet. Dies führt wiederum dazu, dass in Fabrikhallen auf den üblichen Frequenzen unzählige Funkwellen übertragen werden. Für Maschinenhersteller, die auf eine drahtlose Datenübertragung angewiesen sind, ist dies ein ernsthaftes Problem.

Die Vorteile abstrahlender Kabel kommen insbesondere in Fabriken zum Tragen, in denen Maschinen auf vordefinierten Wegen verfahren oder ...

© iStock

Mit einem abstrahlenden Kabel hingegen lassen sich neue Maschinen in die Fabrik integrieren, ohne dass es zu Störeinflüssen zwischen den unterschiedlichen Funkquellen kommt. Das liegt daran, dass abstrahlende Kabel die Funkwellen in nur eine Richtung senden und nur so viel Leistung brauchen, wie für die Verbindung mit einer anderen Antenne über eine bestimmte Distanz nötig ist. Während das allgemeine Wifi-Netzwerk der Fabrik also gewissermaßen durch die ganze Fabrikhalle ‚schreit‘, arbeitet die mit einem abstrahlenden Kabel ausgerüstete Maschine im ‚Flüstermodus‘.

… wenn bestimmte Orte einer Produktionsstätte mit Breitbandfunklösungen schwer zu erreichen sind. Durch die wählbare Kabellänge eignet sich das Antennenkabel für einen Einsatz grundsätzlich für vielfältigste Anwendungen.

© iStock

Von Vorteil ist die beschriebene Technologie vor allem bei Anlagen mit beweglichen Teilen, bei denen die Übertragung üblicherweise zum Beispiel über Schleifringkontakte erfolgt. Denn die Installation von Schleifringen ist in der Regel mit hohen Kosten verbunden und auch der  Wartungsaufwand ist groß. Außerdem sind die Datenübertragungsraten durch Störeinflüsse an den Ringen und Abtastern geringer. Zwar können unter Umständen herkömmliche drahtlose Kommunikationstechnologien eine Alternative Lösung zu Schleifringen sein; um eine störungsfreie Kommunikation sicherzustellen, sind hier jedoch meist sehr leistungsfähige Antennen erforderlich, wodurch sich die Funkwellenbelastung weiter erhöht. In solchen  Fällen können über abstrahlende Kabel klare, konsistente Signale an rotierende Antennen abgegeben werden, ohne in der Nähe befindliche drahtlose Systeme zu beeinträchtigen.

Abstrahlende Kabel sind nicht zuletzt – wie alle Kabel – äußerst flexibel. Damit eröffnen sich vielfältige Kommunikationswege, da drahtlose Signale nun auch an Stellen abgestrahlt werden ­können, die mit Antennen nicht zu erreichen sind. Eine der ersten An­wendungen für Funkkabel war ein ­Notfallkommunikationssystem für die Einsatzkräfte in Autobahn- und Eisenbahntunneln. Aber auch in industriellen Umgebungen gibt es viele schwer zu erreichende Stellen beziehungsweise Funklöcher aufgrund von Hindernissen, die eine stets zuverlässige Funkverbindung verhindern. Ein Beispiel hierfür ist ein Logistikzentrum, in dem die Metallregale beziehungsweise die dort gelagerten Waren die Ausbreitung der Funkwellen behindern oder die Signale traditioneller Antennen reflektieren. Abstrahlende Kabel hingegen lassen sich entlang der Gänge zwischen den Regalen verlegen, um an genau den richtigen Stellen ein starkes Signal zu erzeugen.

Kurzum: Der Einsatz eines abstrahlenden Antennenkabels kann in industriellen Kommunikationssystemen unter Umständen große Vorteile bieten. Besonders interessant sind die Kabelantennen in Kommunikationslösungen, in denen die Signale entlang einer Strecke verlaufen, als Ersatz von Schleifkontakten in Anlagen mit beweglichen Teilen oder zur Abstrahlung eines klaren HF-Signals, wenn Hindernisse beziehungsweise das Fabriklayout eine freie Sichtlinie verhindern und damit die Verwendung einer traditionellen Antenne ausscheidet.

Autor:
Keith Blodom ist Spezialist für drahtlose Kommunikationslösungen bei Prosoft.

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