9 Arten von 4G LTE-Antennen und Anleitungen zur Auswahl

In der heutigen schnelllebigen Welt sind fast alle Aspekte des Lebens stark davon abhängig, dass man in Verbindung bleibt. Eine zuverlässige und effiziente Kommelekommunikation ist sowohl im Privat- als auch im Berufsleben für jeden wichtig. Das 4G-Netz ist von entscheidender Bedeutung und immer noch ein Hauptakteur in der Telekommunikation, auch wenn sich die digitale Welt mit 5G- und anderen Netzen weiterentwickelt. 4G LTE (Long Term Evolution)-Antennen sind die Hauptkomponente in 4G-Netzen, die Hochgeschwindigkeitsinternet und effiziente Telekommunikation ermöglichen. Sie können eine Kommelekommunikation mit verbesserter Signalstärke und Geschwindigkeit aufbauen, insbesondere durch den Einsatz von Technologien wie Multiple Input Multiple Output (MIMO).

Dieser Artikel gibt einen Überblick über 4G-LTE-Antennen und erörtert die verschiedenen Arten von 4G-LTE-Antennen, die heute auf dem Markt erhältlich sind, ihre Betriebsfrequenzen und ihre Bedeutung für die Erfüllung der modernen communication-Anforderungen. Der Artikel geht auch kurz auf die Punkte ein, die bei der Auswahl einer 4G-LTE-Antenne für eine bestimmte Anwendung zu berücksichtigen sind.

Einführung in 4G LTE-Antennen

4G steht für die vierte Generation der Mobilfunktechnologie mmunication. Die Einführung der vierten Generation der drahtlosen Mobilfunktechnologie war ein bedeutender Sprung nach vorn gegenüber 3G. 4G-Netze konnten im Vergleich zu früheren Generationen schnellere Datenübertragungsgeschwindigkeiten, eine bessere Netzkonnektivität und -zuverlässigkeit, geringere Latenzzeiten sowie verbesserte Sprach- und Videogesprächsfunktionen bieten. 4G-Netze verfügen über eine verbesserte Netzkapazität, so dass sie auch in dicht besiedelten Gebieten sehr leistungsfähig sind und eine große Zahl von Nutzern gleichzeitig verbinden können, ohne dass die Netzleistung beeinträchtigt wird. Somit ermöglichen 4G-Netze eine schnelle, hochwertige und zuverlässige Verbindung, die für moderne Kommelekommunikationssysteme entscheidend ist.

Die 4G-Technologie bietet erhebliche Verbesserungen gegenüber früheren Technologien und ermöglicht Downloadraten von bis zu 100 Mbit/s und Uploadraten von bis zu 50 Mbit/s. Dies ermöglicht einen Hochgeschwindigkeits-Internetzugang, der für Anwendungen wie Videostreaming, mobile Spiele und das Surfen im Internet mit minimaler Verzögerung oder Pufferung erforderlich ist. Die 4G LTE-Technologie hat die Latenzzeit des Netzwerks deutlich reduziert und ermöglicht so die effektive Nutzung von Echtzeitanwendungen wie VoIP-Anrufe, Videokonferenzen und Online-Spiele. Diese Verbesserungen bei Geschwindigkeit und Latenz waren auch für IoT-Anwendungen wie Heimautomatisierung, Wearables und mobile Zahlungen entscheidend, die auf eine schnelle und stabile Netzwerkverbindung angewiesen sind. Während 5G und darüber hinausgehende Technologien in einigen Teilen der Welt verfügbar sind, bleibt die 4G-LTE-Technologie in vielen Branchen und Regionen weiterhin wichtig. In Umgebungen, in denen 5G noch nicht vollständig implementiert ist, ist 4G LTE nach wie vor eine stabile und zuverlässige Option für eine effiziente Verbindung von Mobilgeräten, Echtzeitsystemen, Videostreaming und IoT-Anwendungen.

Eine 4G-LTE-Antenne ist eine Antenne, die für den Empfang und die Übertragung von Signalen für 4G-Mobilfunknetze ausgelegt ist, indem sie Geräte wie Smartphones, Tablets und Modems mit dem Internet über ein Mobilfunknetz verbindet. Die 4G LTE-Antennen spielen eine wichtige Rolle in 4G-Systemen, um eine stabile und starke Signalverbindung für optimale Leistung zu gewährleisten. 4G-LTE-Antennen sind in der Lage, die Signalstärke und -qualität erheblich zu verbessern. Dies ermöglicht hohe Geschwindigkeiten, eine bessere Abdeckung, geringere Latenzzeiten und eine stabile Leistung in 4G-Netzen. 4G-Antennen sind auch in der Lage, die Reichweite des Geräts zu erhöhen, so dass es möglich ist, Signale auch über größere Entfernungen von Mobilfunkmasten zu empfangen und zu senden. Dies kann in Gebieten mit weniger Mobilfunkmasten und Netzinfrastruktur, wie z. B. in ländlichen Gegenden, äußerst nützlich sein. 4G-LTE-Antennen können die Lösung für eine stabile und schnelle Verbindung in solchen Gebieten sein. Trotz der Weiterentwicklung der Technologien über 4G hinaus machen 4G-LTE-Netze immer noch einen erheblichen Prozentsatz der Netze in der ganzen Welt aus. Die richtige 4G-LTE-Antenne kann die Leistung des Geräts eines Nutzers drastisch verbessern und das gesamte Internet- und Kommunikationserlebnis für den Nutzer steigern.

Frequenzbereich von 4G LTE-Antennen

4G-Antennen werden weltweit in einem breiten Spektrum von Frequenzbändern von 700 MHz bis 2600 MHz eingesetzt. Der Betriebsfrequenzbereich einer 4G-LTE-Antenne ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung des Abdeckungsbereichs, der Signalqualität und der Gesamtleistung der Antenne. Die spezifischen 4G LTE-Frequenzbänder, in denen die Antennen betrieben werden können, variieren und hängen von der Region und dem Netzbetreiber ab. Der Frequenzbereich von 4G-LTE-Antennen ist im Allgemeinen in einige wenige, nur für den Betrieb verwendete Frequenzbänder unterteilt, wie unten aufgeführt.

• 700 MHz (Band 12/13/17)
• 800 MHz (Band 20)
• 900 MHz (Band 8)
• 1800 MHz (Band 3)
• 2100 MHz (Band 1)
• 2600 MHz (Band 7)

Arten von 4G LTE-Antennen

• Yagi-Antenne

Yagi-Antennen sind Richtantennen, die im Allgemeinen für Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsanwendungen verwendet werden. Sie bestehen aus einem angetriebenen Element, Richtungselementen auf beiden Seiten einer boomartigen Struktur und einem Reflektor. Das Signal des treibenden Elements wird reflektiert und von den Antennenelementen an den Seiten des zentralen Auslegers in die gewünschte Richtung weitergeleitet. 4G-LTE-Yagi-Antennen haben in der Regel einen hohen Gewinn und eine gute Reichweite, sind aber für bestimmte Anwendungen möglicherweise etwas zu sperrig.

• Panel-Antenne

Panel-Antennen sind Richtantennen, die in der Regel aus einem Dipol bestehen, der vor einem flachen Reflektor angebracht ist. Dieses Design ist effektiv für die Verbesserung der Signalstärke und Richtwirkung, da die flache große Oberfläche einen hohen Gewinn bietet und einen fokussierten Signalstrahl ermöglicht. Dies trägt zur Verringerung von Störungen bei und verbessert somit die Gesamtleistung und Reichweite. 4G-LTE-Panel-Antennen sind ideal für Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssysteme, wie z. B. in drahtlosen Backhaul-Verbindungen sowie in Punkt-zu-Mehrpunkt-Systemen wie drahtlosen Zugangspunkten.

• Parabolische Antenne

Parabolantennen sind stark gerichtete Antennen. Wenn Signale auf der Parabolfläche empfangen werden, werden sie in Richtung des Brennpunkts der Antenne reflektiert, wodurch ein stark gebündelter Signalstrahl entsteht. Der hohe Gewinn und die hohe Richtwirkung von Parabolantennen machen sie ideal für die Langstreckenkommelekommunikation. Parabolische 4G-LTE-Antennen werden auch hauptsächlich für Punkt-zu-Punkt-Anwendungen verwendet.

• Antenne für die Deckenmontage

Deckenantennen sind Rundstrahlantennen, die typischerweise für communksysteme in Gebäuden an der Decke installiert werden. Ihre 360-Grad-Abdeckung macht sie zu idealen Geräten für eine konsistente und zuverlässige Signalverteilung in einem Gebäude oder in einem großen offenen Bereich.

• Logarithmisch-periodische Antenne

Logarithmisch-periodische Antennen sind gerichtete Mehrelement-Antennen, die den Yagi-Antennen leicht ähneln. Sie bestehen aus mehreren Dipolelementen unterschiedlicher Länge, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Dank dieser Konstruktion können sie in einem breiten Frequenzbereich betrieben werden und sind eine robuste und flexible Lösung für die meisten Anwendungen.

• Außenantenne aus Glasfaser

Diese Antennen bestehen, wie der Name schon sagt, aus Glasfasermaterial und sind für Außenanwendungen konzipiert. Sie sind Rundstrahlantennen und können aufgrund ihres Designs und ihrer Struktur auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen eine stabile Konnektivität bieten. 4G-LTE-Glasfaserantennen sind für viele Anwendungen äußerst vorteilhaft, da sie korrosionsbeständig, wasserdicht und robust sind und sich im Allgemeinen leicht installieren lassen.

• Gummi-Enten-Antenne

Gummientenantennen sind Monopolantennen, die von einem flexiblen und schützenden gummiartigen Material umgeben sind. Ihre kompakte Größe und Flexibilität machen sie ideal für tragbare Anwendungen. Rubber Duck 4G LTE-Antennen sind langlebig, vergleichsweise kostengünstig und recht einfach zu installieren.

• Magnetisch befestigte Antenne

Magnetisch montierte Antennen sind Rundstrahlantennen, die einen starken Magneten als Basis haben. Sie lassen sich leicht auf metallischen Oberflächen installieren und sind ideal für mobile Anwendungen, z. B. für die Montage auf Fahrzeugen.  

• Puck-Antenne

Puck-Antennen sind Rundstrahlantennen, die in einem breiten Frequenzbereich arbeiten können. Ihr kompaktes Design und ihre robuste und wasserdichte Konstruktion machen sie zu einer vielseitigen Antennenoption. 4G-LTE-Puck-Antennen sind ideal für mobile Hochgeschwindigkeits-Breitbandverbindungen. Sie werden commonly in IoT-Anwendungen und Machine-to-Machine-Systemen verwendet.

Direktionale vs. omnidirektionale 4G-Antenne

Direktionale 4G-LTE-Antennen fokussieren ihre Signale beim Senden und Empfangen in eine Richtung. Omnidirektionale Antennen fokussieren ihre Signale gleichmäßig in alle Richtungen. Da Rundstrahlantennen Signale in alle Richtungen empfangen und senden können, sind sie in der Lage, eine stabile Verbindung aufrechtzuerhalten, indem sie in Zeiten der Überlastung mit einer anderen Basisstation kommunieren. Wenn die Basisstation, die eine Richtantenne verwendet, überlastet oder defekt ist, wird die Leistung der Antenne erheblich beeinträchtigt. Im Hinblick auf die Stabilität ist eine 4G-Rundstrahlantenne daher möglicherweise die bessere Wahl. Allerdings ist die Entfernung und Reichweite, über die 4G-Rundstrahlantennen Signale effektiv übertragen können, geringer, da sie in alle Richtungen aufgeteilt sind. Da die Signale in eine Richtung fokussiert werden, können Richtantennen Signale über eine große Entfernung in diese Richtung senden und empfangen. Genau wie eine Rundstrahlantenne, die in alle Richtungen abstrahlen kann, ist sie auch Störungen aus allen Richtungen ausgesetzt, was nicht wünschenswert ist.

Der Gesamtgewinn einer 4G-Rundstrahlantenne ist niedriger als der einer Richtantenne und hat daher einen geringeren Spitzendurchsatz. Was die Installation und Wartung angeht, ist eine Rundstrahlantenne im Vergleich zu einer Richtantenne viel einfacher einzurichten, da sie nicht genau platziert oder ausgerichtet werden muss. Wenn die Basisstation in der Nähe ist und die Signale ausreichend empfangen werden können, kann eine 4G-Rundstrahlantenne die bessere Wahl sein. Wenn die Signale knapp sind und die Basisstation weit entfernt ist, ist es besser, eine Richtantenne zu verwenden, die in Richtung der Basisstation ausgerichtet ist, damit sie mit ihrer hohen Richtwirkung und ihrem Gewinn effektiver kommunizieren kann.

Außen- vs. Innen-4G-Antenne

Bei der Auswahl einer 4G-LTE-Antenne ist es wichtig zu wissen, ob es sich um eine Innen- oder Außenantenne für den praktischen Bedarf handelt. Innenantennen sind, wie der Name schon sagt, speziell für den Einsatz in Innenräumen konzipiert. Sie können Signale innerhalb eines Gebäudes übertragen und werden in vielen Branchen eingesetzt. Sie werden in Unternehmen und Bürogebäuden eingesetzt, um die interne Kommelekommunikation zu erleichtern, z. B. für mobile Geräte, Laptops, Fernsehgeräte usw. Sie werden auch verwendet, um die Nutzung von Kredit-/Debitkarten in Anwendungen wie Verkaufsautomaten und Kiosken zu ermöglichen. 4G LTE-Antennen für den Innenbereich werden auch in den meisten modernen IoT-Anwendungen eingesetzt, die im Rahmen von Konzepten für intelligente Städte und intelligente Gebäude verwendet werden. 4G-Außenantennen sind speziell für Außenanwendungen konzipiert. Sie sind in der Lage, den Umgebungsbedingungen im Freien standzuhalten und auch stärkeren Störungen durch andere Geräte und Hindernisse in der Umgebung standzuhalten. Sie werden vor allem in Branchen wie der öffentlichen Sicherheit, in Fahrzeugen wie Zügen für den Transport, IoT-Geräten im Smart-City-Bereich usw. eingesetzt.  

Externe vs. interne 4G-Antenne

Interne 4G-Antennen sind in das Gerät selbst integriert. Sie befinden sich im Inneren des Geräts und sind normalerweise für den Benutzer nicht sichtbar. Externe 4G-Antennen sind vom Gerät getrennt und außerhalb des communicating-Geräts angebracht. Interne 4G-LTE-Antennen sind in der Regel kleiner, da sie in ein Gerät eingebaut werden müssen. Aus diesem Grund erfordern sie jedoch ein präzises Design und Testen, um das erforderliche Leistungsniveau der Antenne zu erreichen. Externe 4G-LTE-Antennen minimieren die Entwicklungszeit und die Testverfahren, da sie in der Regel benutzerfreundliche Plug-and-Play-Lösungen sind, die vergleichsweise einfach implementiert werden können. Interne 4G-LTE-Antennen werden in der Regel in Anwendungen wie Smartphones, tragbaren Geräten, Laptops, Smart-Home-Geräten usw. verwendet, während externe 4G-LTE-Antennen für Anwendungen wie Router, entfernte Sensoren, Repeater usw. bevorzugt werden.  

Wie wähle ich die richtige 4G-Antenne für meine Anwendung?

Die Wahl der am besten geeigneten 4G LTE-Antenne kann einen erheblichen Unterschied in der Leistung eines Geräts ausmachen. Bei der Auswahl einer 4G-LTE-Antenne müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden.

Zunächst ist es wichtig, die Kompatibilität des Geräts mit der Antenne zu prüfen und zu bestätigen. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die ausgewählte 4G-LTE-Antenne die vom Netzbetreiber verwendeten Frequenzen unterstützt. Für eine qualitativ hochwertige Verbindung ist eine 4G-LTE-Antenne mit hohem Gewinn erforderlich. Vor allem in ländlichen Gebieten ist die Qualität der Verbindung umso besser, je höher der Gewinn ist. Der Gewinn der Antenne bestimmt die Signalverstärkung und die Richtwirkung, was sich auf die Fähigkeit der Antenne auswirkt, Signale über große Entfernungen zu übertragen. Auch die Polarisation der Antenne muss berücksichtigt werden. Eine 4G-LTE-Antenne, die sich vertikal und horizontal ausrichten lässt, ist ideal für Anwendungen, die je nach Signalbedingungen angepasst werden müssen. Wie bereits erwähnt, gibt es 4G LTE-Antennen speziell für den Innen- und Außenbereich sowie externe und interne Typen. Bei der Wahl des Antennentyps ist es wichtig, die Umgebungsbedingungen, wie z. B. starken Wind, zu berücksichtigen. Ein weiterer entscheidender Faktor, der über die Leistungsfähigkeit einer 4G LTE-Antenne entscheidet, ist die Platzierung und Installation der Antenne.

Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind die Höhe der Antenne, der Abstand zwischen anderen Antennen, die Sichtverbindung und Störungen durch andere Geräte. Durch die Auswahl der am besten geeigneten Antenne und die Platzierung am optimalen Standort und in der optimalen Position wird die Leistung der Antenne optimiert.

Schlussfolgerung

Die 4G-LTE-Technologie brachte gegenüber den früheren Netzen der dritten Generation erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Bandbreite. 4G ist in den meisten Teilen der Welt nach wie vor ein wichtiger Bestandteil der Kommelekommunikationsnetze und arbeitet parallel zu den 5G- und darüber hinausgehenden Technologien. 4G-LTE-Antennen spielen eine wichtige Rolle bei der effektiven Übertragung und dem Empfang von Signalen in Systemen, und sie sind in verschiedenen Typen erhältlich, die in den Frequenzbändern 700 MHz bis 2600 MHz arbeiten. Sie können entweder gerichtete oder ungerichtete, interne oder externe Antennen sein, die speziell für den Innen- oder Außenbereich gebaut werden können. Die richtige Analyse und das Verständnis von 4G-LTE-Antennen ermöglicht es den Benutzern, die am besten geeignete Antenne für ihre Anwendung auszuwählen.