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Drahtlose Kommunikation: Schlitzhohlwellenleiter und WLAN ideal kombiniert

Angesichts der Zunahme drahtloser Kommunikation in Industrie­anlagen gilt es gegenseitige Störungen verschiedener Funknetze zu vermeiden. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung gelingt mit dem Einsatz eines Schlitzhohlleiters, der eine gezielte lokale Führung der Funkwellen erlaubt.

SEW Eurodrive, Prinzip Skizze eines Schlitzhohlleiters mit Fahrzeugkoppler, Bild2 Bildquelle: © SEW-Eurodrive

Prinzip-Skizze eines Schlitzhohlleiters mit Fahrzeugkoppler: [1] Zuleitung vom Sender (Access-Point), [2] Schlitzhohlleiterprofil, [3] Fahrzeugkoppler, [4] Zuleitung zum Empfänger (WLAN-Client).

Aufgrund der vielen Vorteile gegenüber einer kabelgebundenen Technik wird die Zahl der Funknetze in Industrieanlagen in Zukunft weiter steigen. Dabei setzt nicht nur die Automatisierungstechnik auf Funk, sondern auch die IT. Das führt in der Summe zur Überbelegung der wenigen zur Verfügung stehenden Frequenzbänder, damit zu gegenseitigen Störungen der drahtlosen Verbindungen und zu einer schlechten beziehungsweise schwierigen Koexistenz. Folglich ist ein hoher Aufwand zu betreiben, um das Funktionieren aller parallelen Funkdienste in einer Fabrik zu gewährleisten. Die Erwartung an die Zuverlässigkeit einer Funkverbindung im Industrieumfeld kommt dabei der einer Kabelverbindung gleich. Um diese Erwartung zu erfüllen, hat SEW-Eurodrive ein spezielles Schlitzhohlleitersystem entwickelt, das eine lokal geführte Ausbreitung der Funksignale in einem Schlitzhohlleiter (SHL) ermöglicht – mit minimierter Abstrahlung nach außen.

Stand der heutigen Technik bei nahezu allen Funkverbindungen ist die Übertragung per Freifunkantennen oder Leckwellenkabel, die naturgemäß das Funksignal in alle Raumrichtungen aussenden und gleichfalls aus allen Raumrichtungen Signale empfangen. Eine derart flächige Verteilung des Funksignals ist jedoch in vielen Fällen gar nicht notwendig. Der Schlitzhohlleiter leitet deshalb die Funkwellen nur lokal dort, wo sie benötigt werden.

Erstmals wurde ein SHL-System Ende der 70er Jahre von Prof. Harald Dalichau und Prof. Klaus Lange entwickelt. Seine wesentlichen Komponenten sind die stationäre Signaleinkopplung, das Aluminium-Strangpressprofil und der mobile Fahrzeugkoppler. Das System hat den Vorteil einer hohen Signaldämpfung gegenüber der Umgebung. Dadurch wird einerseits das interne Signal wenig gestört; andererseits erfolgt nach außen hin nur eine geringe Abstrahlung. Hierdurch verbessern sich direkt die Eigenschaften der Koexistenz mit anderen Funkdiensten.

SEW Eurodrive, Signalverlauf, Bild3 Bildquelle: © SEW-Eurodrive

Der Signalverlauf innerhalb des Hohlleiters ist wesentlich konstanter als bei einer Freifunk-Umgebung. Dadurch wird die Qualität der Funkverbindung deutlich stabiler.

Neben diesem großen Vorteil wird durch das verlustarme Hohlleitersystem eine sehr große Reichweite des Signals innerhalb des Schlitzhohlleiters erreicht. Die Dämpfung auf geraden Strecken beträgt nur etwa 0,1 dB pro Meter, das heißt auf 100 m gerader Strecke lediglich 10 dB. Selbst mit guten HF-Kabeln sind bei Frequenzen von 5 bis 6 GHz selten Dämpfungswerte unter 0,3 dB pro Meter zu erreichen.

Ein Schlitzhohlleitersystem erfordert dadurch unter anderem weniger Access Points (AP) als Freifunksysteme. Dadurch reduziert sich die Anzahl kritischer Roamings zwischen den Access Points. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Interferenzen im Hohlleiter deutlich geringer sind als bei einer Mehrwege-Ausbreitung im Freiraum oder bei Leckwellenkabeln. Deshalb ist der Signalverlauf innerhalb des Hohlleiters wesentlich konstanter als bei einer Freifunk-Umgebung, wodurch die Qualität der Funkverbindung deutlich stabiler wird. Das erlaubt beispielsweise eine ruckelfreie Übertragung von Videosignalen in hoher Qualität.