Sendeleistung, Antennengewinn und PA - Sinnvoll oder nicht?

Hardware
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Mir ist aufgefallen, dass einige Benutzer Antennen mit viel Gewinn oder sogar PA verwenden. Mir stellt sich dabei die Frage der Sinnhaftigkeit und zumindest manchmal auch der Legalität.

Antennengewinn:

Soviel sollte ja allen bekannt sein: Eine Antenne mit mehr Gain hilft beim Senden und beim Empfangen weil sie in beiden Pfaden das eine oder andere dB rausholen kann. Dafür ist der Abstrahlwinkel eingeschränkt, meistens wird das Abstrahlmuster “Omnidirektional” genutzt und zu einem mehr oder weniger platten “Donut” geformt. Das macht ja soweit Sinn solange hoch am Himmel und am Boden keine Gegenstelle erreicht werden müssen, bis 3…4dB danach wird die Antenne unhandlich lang. Eigene Experimente haben gezeigt, dass die Verbindungen zu anderen Repeatern dadurch etwas, aber nicht sehr viel besser wird. Mit einem besseren Antennenstandort holt man deutlich mehr raus.

PA:

Da sehe ich wenig Sinn dahinter, denn: Nur weil mich die anderen besser hören können, höre ich deren Antworten nicht besser. Das ist wie mit einem Megaphon über den Fussballplatz brüllen und sich dann wundern, dass keine Antwort hörbar ist. Im Sendepfad mach ein PA daher nur dann Sinn, wenn beide Seiten einer Kommunikationslinie so einen nutzen. Im Empfangspfad macht es schon eher Sinn um andere besser zu hören, ein Vorverstärker verstärkt aber, zumindest teilweise, auch das Rauschen und somit ist der Sinn auch wieder nur bedingt vorhanden.

Legalität:

Gemäss RIR1008-09 sind ja 500mW e.r.p erlaubt. Da steht explizit “e.r.p” und nicht “e.i.r.p”, der Wert bezieht sich also auf einen Dipol und nicht auf einen isotropen Strahler wie sonst oft üblich. Wie muss ich hier die Antenne mit einrechnen? Angenommen mein SX1262 sendet mit 22 dBm, also rund 0.1585 W, dann habe ich noch 5 dB Reserve bis 500 mW (27 dBm). Das ist dann also gerade noch legal (eigentlich schon 1.2 mW drüber, wird aber keinen scheren). Sehe ich das korrekt oder ist mit “e.r.p” etwas anderes gemeint?

Wenn man nun aber mit einem PA schon 500 mW (27 dBm) an die Antenne bringt und dann noch sagen wir 3 dB Antennengewinn hat, ist man schon bei 30 dBm, also einem Watt und somit der doppelten zulässigen Leistung. Mit einer 6 dB Antenne wäre es dann schon das vierfache. Sehe ich das korrekt?

Die Fragen sind eher theoretisch gemeint, mir ist klar, dass einem das BAKOM nicht gerade die Rübe abreisst, wenn man mal das eine oder andere dB drüber ist. Aber es geht ja auch darum, dass verschiedene Systeme im Frequenzbereich koexistieren sollen und das funktioniert am besten, wenn sich alle an die Regeln halten.

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Da ein dipol schon 2.15 db gewinn hat bleiben dir bei 3db nur 0.85db “übergewinn”. Das interessiert doch keinen.

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e.r.p. = Senderleistung + Antennengewinn (in dBd) − Kabel-/Steckerverluste

Der Knackpunkt: Weil die Grenze in e.r.p. (Referenz Halbwellendipol) statt e.i.r.p. (Referenz isotroper Strahler) steht, muss der Antennengewinn in dBd eingerechnet werden. Datenblätter geben aber fast immer dBi an. Umrechnung:

dBd = dBi − 2,15

(Der Dipol hat selbst schon 2,15 dBi Gewinn.)

Beispiel SX1262 mit 22 dBm, 3-dBi-Antenne, ~1 dB Kabelverlust:
22 + (3 − 2,15) − 1 = 21,85 dBm ≈ 153 mW e.r.p. → klar unter 500 mW, noch ~5 dB Luft.

Weil e.r.p. auf den Dipol bezogen ist, entsprechen die 500 mW e.r.p. übrigens ~820 mW e.i.r.p. — die Angabe ist also etwas milder, als eine gleiche e.i.r.p.-Zahl wäre. Gut erkannt.

Zwei kleine Korrekturen zum Beitrag:

  • 22 dBm sind 158,5 mW, nicht 0,1585 mW (da hat sich ein Faktor 1000 eingeschlichen).
  • Bei realen Antennen daran denken, die dBi-Angabe erst um 2,15 auf dBd zu bringen — sonst überschätzt man die e.r.p. leicht (liegt dann aber auf der sicheren Seite).

Ansonsten stimmt die Logik: Antennengewinn zählt voll zur e.r.p., und mit externem PA + Gewinnantenne ist man ruckzuck beim Doppelten oder Vierfachen. Merkregel: Senderleistung + dBd − Kabelverluste ≤ 27 dBm (500 mW).

Und der Punkt mit der Koexistenz ist der eigentlich wichtige — nicht wegen BAKOM, sondern damit das Band für alle nutzbar bleibt. Bei einem Repeater ist nebenbei oft der Duty Cycle (10 %) die bindendere Grenze als die Sendeleistung.

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Danke für die schnelle und ausführliche Antwort! Ja der Faktor 1000… da hat sich ein “m” eingeschlichen, habs gerade korrigiert, jetzt sind es 0.1585 W.