DAS-Filter – Außerbandunterdrückung: Wie viel Dämpfung benötigen Sie wirklich?

Jeder, der schon einmal ein DAS-System Dieses Szenario ist wahrscheinlich jedem bekannt. Die Geräte sind installiert. Das VSWR sieht gut aus. Die Einfügungsdämpfung liegt im Rahmen der Vorgaben. Doch sobald das System hochfährt, tritt ein unerklärlicher Anstieg des Rauschpegels auf. Man überprüft alles. Schließlich stellt man fest, dass die Unterbandunterdrückung des Filters nicht ausreicht und hochleistungsstarke Signale aus dem benachbarten Band eindringen.

Out-of-Band-Unterdrückung Das sieht vielleicht nur wie eine Zahl in einem Datenblatt aus. In realen Projekten kann ein Unterschied von 10 dB jedoch den Unterschied zwischen “funktioniert einwandfrei” und “funktioniert überhaupt nicht” ausmachen.”

Dieser Artikel verzichtet auf theoretische Grundlagen aus Lehrbüchern. Er befasst sich direkt mit realen technischen Szenarien und erläutert, wie viel Außerbandunterdrückung ein DAS-Filter tatsächlich benötigt.

Was genau versteht man unter „Out-of-Band-Rejection“?

Einfach ausgedrückt ist die Außerbandunterdrückung die Fähigkeit des Filters, “Signale zu blockieren, die nicht durchgelassen werden sollen”. Ein idealer Bandpassfilter Es lässt Signale innerhalb des Durchlassbereichs ungehindert durch und unterdrückt alle Signale außerhalb dieses Bereichs. In der Realität ist jedoch kein Filter ideal. Jedes Filter verfügt über eine Übergangszone zwischen “Durchlass” und “Sperre” sowie eine Angabe, die besagt, “wie stark es Signale unterdrückt” – das ist die Außerbandunterdrückung.

Diese Angabe wird in der Regel in dB ausgedrückt. Je höher der Wert, desto sauberer ist der Filter. 30 dB bedeuten, dass das Signal außerhalb des Bandes um den Faktor 1.000 gedämpft wird. 50 dB entsprechen dem 100.000-Fachen. 80 dB entsprechen dem 100-Millionen-Fachen.

Wie viel braucht man also tatsächlich? Die Antwort lautet: Das hängt vom jeweiligen Fall ab.

Szenario 1: Frequenzen für den öffentlichen Sicherheitsbereich – 30 dB könnten ausreichen

Die Kommunikation im Bereich der öffentlichen Sicherheit (wie beispielsweise bei Polizei und Feuerwehr, die 700/800-MHz-Systeme nutzen) stellt einen relativ speziellen Fall dar. Diese Frequenzbänder sind schmal und unterliegen klaren gesetzlichen Vorgaben.

Nehmen wir als Beispiel das 700-MHz-Band für den öffentlichen Sicherheitsfunk. Ein typischer Bandpassfilter, der den Bereich von 769 bis 805 MHz abdeckt, kann die grundlegenden Anforderungen mit einer Außerbandunterdrückung von 30 dB erfüllen (jeweils 30 dB von DC bis 768 MHz und von 806 bis 869 MHz). Einige Produkte erreichen bei 768 MHz und 806 MHz sogar Werte von über 36 dB.

Warum reichen 30 dB für die öffentliche Sicherheit aus? Weil diese Frequenzbänder einer klar definierten Frequenzplanung unterliegen, Interferenzquellen aus benachbarten Frequenzbändern relativ gut kontrollierbar sind und die Sendeleistungen der Systeme in der Regel nicht besonders hoch sind. Eine Dämpfung von 30 dB reduziert Interferenzen außerhalb des Frequenzbandes auf ein akzeptables Maß.

Aber Vorsicht – “im Grunde genommen ausreichend” ist nicht dasselbe wie “immer ausreichend”. Wenn Sie FirstNet (Band 14) oder kommerzielle Mobilfunknetze am selben Standort einsetzen, wird die Situation kompliziert. FirstNet-Standorte mit hoher Sendeleistung können Breitband-BDAs und DAS-Systeme stören – ohne strenge Filterung geraten Sie in Schwierigkeiten.

Szenario 2: Standortgemeinschaften mehrerer Betreiber – 50 dB als Ausgangspunkt

Öffentliche Sicherheit ist eine “saubere Umgebung”. Die gemeinsame Nutzung von Standorten durch mehrere Betreiber ist eine “unsaubere”.”

Im 1800-MHz-Band können drei Betreiber ihre Basisstationen im selben Geräteraum oder auf demselben Mast unterbringen. Das Signal jedes Betreibers stellt für die anderen eine “Störung” dar. Wenn ein DAS mehrere Betreiber gleichzeitig versorgt, muss der Filter nicht nur das eigene Signal durchlassen, sondern auch die Signale benachbarter Betreiber blockieren.

In diesem Szenario reichen 30 dB Außerbandunterdrückung bei weitem nicht aus. Warum? Weil der Frequenzabstand zwischen zwei Bändern möglicherweise nur einige Dutzend Megahertz beträgt und das Signal einer leistungsstarken Basisstation eines benachbarten Betreibers um mehrere Dutzend dB stärker sein könnte als Ihr eigenes Signal. Selbst nach einer Dämpfung von 30 dB kann das Störsignal immer noch stärker sein als Ihr gewünschtes Signal.

In der Branche ist es üblich, eine Unterdrückung außerhalb des Bandes von 40–50 dB anzustreben. Das Multiband-Verfahren von MS TELERF Hohlraumfilter eine Unterdrückung von >40 dB erreichen, was den Anforderungen der meisten Szenarien mit mehreren Betreibern an einem Standort entspricht. Ist die Umgebung stärker ausgelastet und sind die Frequenzbänder enger beieinander, sind möglicherweise 50 dB oder mehr erforderlich.

Eines sollte man dabei beachten: Eine höhere Unterdrückung außerhalb des Frequenzbandes geht in der Regel mit höheren Einfügungsdämpfung, größere Abmessungen und höhere Kosten. Der Unterschied zwischen 50 dB und 80 dB liegt nicht nur in der Leistung – er betrifft auch den Preis und den Platzbedarf. Jagen Sie also nicht blindlings den höchsten Spezifikationen hinterher. Erfüllen Sie die Anforderungen, und belassen Sie es dabei.

Szenario 3: Hohe Bandbreite und dichtes Spektrum – 80 dB sind nicht zu viel

Mit 5G hat sich die Lage erneut geändert.

Das n78-Band (3,3–3,8 GHz) ist eines der wichtigsten 5G-Bänder, liegt jedoch direkt neben anderen Systemen – ISM, WLAN und anderen 5G-Bändern. Das Frequenzspektrum ist so überfüllt wie eine U-Bahn zur Hauptverkehrszeit. Alle liegen direkt nebeneinander.

In solchen Umgebungen mit dichtem Frequenzspektrum sind die Anforderungen an die Unterdrückung von Störsignalen außerhalb des Bandes deutlich höher. In manchen Szenarien sind 60 dB oder mehr erforderlich; in Extremfällen können sogar 80 dB erreicht werden. Der 850-MHz-Interferenzunterdrückungsfilter von Kaelus erreicht beispielsweise eine Unterdrückung von 80 dB speziell für die Koexistenz im 850/900-MHz-Bereich.

Aber 80 dB hat ihren Preis. Diese filtert sind groß, weisen eine höhere Einfügungsdämpfung auf und sind teurer. In einem DAS bedeutet eine höhere Einfügungsdämpfung, dass mehr Leistung zum Ausgleich benötigt wird, und mehr Leistung bedeutet mehr Wärme und einen höheren Stromverbrauch. Daher wird 80 dB in der Regel nur dann eingesetzt, wenn es unbedingt erforderlich ist – nämlich wenn die Frequenzen der beiden Systeme extrem nahe beieinander liegen und Störung ist schwerwiegend.

Ein Faktor, der leicht übersehen wird: die Erdung

Genug zu den technischen Daten. Kommen wir nun zu einem Aspekt, der die Außerbandunterdrückung beeinflusst, aber oft außer Acht gelassen wird – die Erdung.

Die Spezifikation für die Außerbandunterdrückung eines Filters wird unter idealen Installationsbedingungen gemessen. In realen Projekten kann eine schlechte Erdung die Unterdrückung jedoch erheblich beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere für oberflächenmontierte filtert – Eine unzureichende Erdung wirkt sich direkt auf die elektrische Leistung aus.

Wenn in einem Datenblatt also eine Unterdrückung von 50 dB angegeben ist, sollten Sie nicht davon ausgehen, dass Sie nach der Installation auch tatsächlich 50 dB erreichen. Die Qualität der Installation spielt eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund kommt es bei manchen Projekten vor, dass Filter, die auf dem Papier hervorragend aussehen, nach der Installation jedoch keine Störungen unterdrücken – was wahrscheinlich nicht am Filter selbst liegt, sondern an der Installation.

Zurück zur ursprünglichen Frage: Wie viel Dämpfung ist ausreichend?

Es gibt keine konkrete Zahl. Aber es gibt eine Möglichkeit, das herauszufinden.

Schauen Sie sich zuerst das nebenstehende Band an: Welches System befindet sich neben Ihrem Arbeitsband? Wie hoch ist dessen Sendeleistung? Wie groß ist die Frequenzlücke? Je kleiner die Lücke und je höher die Sendeleistung des Nachbarn, desto stärker muss die Unterdrückung sein.

Schauen Sie sich dann den Systemtyp an: Spezielle Systeme für die öffentliche Sicherheit arbeiten in der Regel mit 30–40 dB. Multi-Operator-DAS-Systeme benötigen typischerweise 40–50 dB. In Szenarien mit dichtem Frequenzspektrum im Hochfrequenzbereich können 60 dB oder mehr erforderlich sein.

Führen Sie abschließend die Link-Budget-Berechnung durch: Berücksichtigen Sie die Leistung der Störquelle, die Unterdrückung durch den Filter und die Störfestigkeit Ihres Systems und prüfen Sie, ob die verbleibenden Störungen innerhalb der für Ihren Rauschpegel festgelegten Toleranz liegen.

Und vergessen Sie nicht die Qualität der Installation: Ein guter Filter mit schlechter Erdung ist nutzlos.

Eine Übersichtstabelle

Bei der Auswahl eines Filters gilt für die Unterdrückung außerhalb des Bandes nicht immer: “Je höher, desto besser.” „Gut genug“ ist gut genug. Zusätzliche 10 dB könnten eine Verdopplung des Preises und der Größe bedeuten.

Wenn Sie an einem DAS-Projekt arbeiten und sich nicht sicher sind, wie hoch die Unterdrückung sein muss, oder wenn Sie sich konkrete Filteroptionen ansehen möchten, wenden Sie sich bitte an das technische Team von MS TELERF. Wir verfügen über praktische Erfahrung im Filterdesign und in der DAS-Integration und können Ihnen Empfehlungen geben, die auf Ihren tatsächlichen Frequenzbändern und Ihrer Störungsumgebung basieren.