LTE und CDMA 450 MHz Antennen für Trafostationen

LTE & CDMA 450 MHz Antenne für Trafostationen

Funktechnologien werden immer häufiger eingesetzt um abgelegene Außenstellen mit einer Zentrale, zum Beispiel einem Leitstand, zu verbinden. Besonders die Energiebranche ist - getrieben durch die Energiewende - gefordert, viele Außenstationen sicher anzubinden. Da leitungsgebundene Kommunikation immer auch hohe Investitionskosten bedeuten und nicht an jedem Punkt ein Breitbandanschluss zur Verfügung steht, werden zunehmend LTE- oder UHF-Technologien zur Anbindung von Transformatorstationen oder Ortsnetzstationen eingesetzt. Um diese Anbindung zu gewährleisten sind jedoch nicht nur die Kommunikationsendgeräte wie LTE Router, UHF Router oder Switches auszuwählen, auch die Antennentechnologie muss dimensioniert, ausgewählt und richtig montiert werden.

Jede Funktechnologie (z.B. UHF und LTE) ist nur so gut wie die Antenne, die die Funksignale empfängt bzw. versendet. In vielen Fällen wird die Antennentechnologie vernachlässigt und erst zu einem späteren Zeitpunkt in der Projektierung berücksichtigt. Oftmals werden Standardantennen vom Gerätehersteller genutzt. Diese sind meist als Aufsteckantennen ausgeführt und werden innerhalb der Stationen und oft auch noch in einem Metallschaltschrank montiert. Dies kann aufgrund der hohen Signaldämpfung von Metall in empfangsschwachen Regionen zu erheblichen Problemen führen.

Welche Herausforderung gibt es bei Antennen für Trafostationen?

Die Performance, Bauform und Montagemöglichkeiten passen aus den oben genannten Gründen oftmals nicht zur Anwendung. In vielen Fällen tauchen die Probleme erst bei der Inbetriebnahme einer Kommunikationslösung auf. Und auch über weitergehende Probleme wie Vandalismus, Manipulation oder Umgebungsbedingungen der Antenne wird in der Projektierung nicht nachgedacht. Dies kann die Verfügbarkeit der Kommunikation erheblich beeinträchtigen und eine nachträgliche Umrüstung aller Stationen nach sich ziehen.

Negativbeispiel einer Antenneninstallation an einer Ortsnetzstation
Diese Antennenkonstruktion ist für die Anbindung von Ortsnetzstationen eher schlecht geeignet. Das Gelände ist nicht umzäunt, die Antenne leicht zu demolieren oder gar zu entfernen. Auch das Kabel liegt frei und kann leicht durchtrennt werden.

Bei Ortsnetzstationen sowie Trafostationen sieht man im Feld interessante Antenneninstallationen. Für kritische Anwendungen im Smart Grid Bereich, die eine hohe Verfügbarkeit erfordern, werden Antennen genutzt, die einfach abgebrochen werden können. Auch die Verlegung von Antennenkabeln in den Außenbereich ist kritisch, da diese einfach durchgeschnitten werden können. Die Witterung stellt noch einmal besondere Anforderungen an eine Antennenlösung, da die Antennen zumeist eine hohe Lebenszeit aufweisen sollen und mit der Zeit durch Witterungseinflüsse an Performance verlieren können.

Welche Antennen eignen sich für Trafostationen?

An regelbaren Ortsnetztrafos (RONT) oder sonstigen Schaltanlagen in der Energiebranche muss die Antennentechnologie sorgfältig ausgewählt werden um die LTE- oder UHF-Router und damit die dahinter angeordneten RTU´s und Messgeräte sicher anbinden zu können. Hier spielt die Auswahl einer geeigneten Antenne, die vandalismussichere Montage dieser Antenne und eine vorherige Funkausleuchtung eine wichtige Rolle für eine unkomplizierte Inbetriebnahme und den sicheren Betrieb einer LTE- oder UHF-Kommunikationslösung. Auch die verschiedenen Technologien wie Standard-LTE von 700 bis 2.600 MHz, CDMA 450 und LTE 450 sowie VHF von 152 bis 162 MHz und UHF Schmalbandfunk im Bereich von 447 bis 460 MHz stellen die Anwender vor große Herausforderungen.

LTE Antenne für Ortsnetzstation und Trafostation
Diese Antenne wurde für eine einfache Installation mit Klebepads in Trafostationen entwickelt. Dabei werden LTE Frequenzen von 700 - 2600 MHz unterstützt. Hervorragende Leistung und schnelle Installation machen diese Antenne häufig zur besten Wahl.

LTE Antennenplatine zur Klebemontage im Schaltschrank

Je nach Begebenheit kommt nach der Auswahl der richtigen Antenne noch die Montage und korrekte Positionierung hinzu. Die Antennen können entweder auf dem Dach der Ortsnetzstationen oder sogar im Inneren installiert werden. Sollte der Empfangspegel ausreichend sein, ist die Installation im Inneren zu bevorzugen. So ist die Antenne geschützt vor Umwelteinflüssen und Vandalismus. Das Antennenkabel sowie die Klebepads sind vorinstalliert, so muss die Antenne lediglich im Schaltkasten angeklebt und mit dem Router verbunden werden. Für große Projekte die mit den gleichen Komponenten und gleichem Aufbau in allen Stationen arbeiten, kann die Antenne direkt auf das Umfeld eingemessen und optimiert werden. So lässt sich die Leistung weiter optimieren.

LTE und CDMA UHF 450 MHz Kombiantenne für Trafostationen und Ortsnetzstationen
450 MHz / 700 - 2600 MHz LTE CMDA UHF Kombiantenne. Das Bild zeigt noch den Prototypen, der für einen Netzbetreiber entwickelt wurde. Die Antenne ist für eine Vandalismussichere Montage auf dem Dach von Trafostationen entwickelt.

LTE und CDMA UHF 450 MHz Kombiantenne für Trafostationen und Ortsnetzstationen

Wenn die Antenne im Außenbereich - entweder an den Außenwänden oder auf dem Dach - montiert werden muss, gibt es Kombiantennen, die mit 700 bis 2.600 MHz LTE und CDMA/LTE 450 MHz in einem robusten, flachen Gehäuse kombinieren. Diese Antennen sind vandalismussicher ausgeführt und das Antennenkabel kann direkt ohne Luftkontakt in die Ortsnetzstation geführt werden. Dadurch kann ein guter Empfangspegel für unterschiedliche Technologien gewährleistet werden und die Verfügbarkeit der Kommunikation ist sichergestellt, da kein Unberechtigter die Antennenleitung kappen oder die Antenne ganz abbrechen kann. Das besonders flache Design der Antenne bleibt auch im montierten Zustand unauffällig, darüber hinaus ist die weiße Antenne darauf ausgelegt, mit nicht metallischer Farbe an die Außenfarbe der Trafostation angepasst zu werden.

Als Fazit kann gesagt werden, dass auch die Auswahl, Montage und Ausrichtung einer Antenne wesentlicher Planungsschritte und Know-How bedarf um die Anforderungen zu erfüllen. Die Komplexität einer richtigen Antennenauswahl sollte nicht unterschätzt werden. Was nutzt ein hochwertiger LTE Router, wie der Welotec TK800, bei einer schlechten Empfangssituation wenn keine gute Antenne genutzt wird oder diese schlecht montiert und damit anfällig für äußere Einflüsse ist?