Frequenz

Frequenz misst, wie viele vollständige Schwingungszyklen einer Welle in einer Sekunde auftreten, angegeben in Hertz (Hz). In industriellen Funk- und Funksystemen bestimmt die Frequenz, in welchem Bereich des elektromagnetischen Spektrums ein Sender oder Empfänger arbeitet. Ein 2,4-GHz-Gerät durchläuft jede Sekunde 2,4 Milliarden Zyklen. Das einer Anlage zugewiesene Frequenzband begrenzt sowohl ihre Reichweite als auch ihre Datenkapazität; niedrigere Frequenzen durchdringen Wände und reichen weiter, während höhere Frequenzen schnellere Datenraten ermöglichen, aber eine freie Sichtlinie benötigen.

Industrielle Funkgeräte sind streng auf spezifische Frequenzzuweisungen festgelegt, die nationale Regulierungsbehörden wie die FCC in Nordamerika oder OFCOM im Vereinigten Königreich vorgeben. Auf einem Fabrikgelände könnten 900 MHz für Telemetrie, 2,4 GHz für WLAN und 5,8 GHz für Punkt-zu-Punkt-Videoverbindungen verwendet werden, jeweils für unterschiedliche Zwecke. Störungen treten auf, wenn mehrere Geräte in demselben Bereich auf der gleichen Frequenz senden; daher kosten lizenzierte Frequenzbänder Geld und unlizenzierte Bänder (ISM-Bänder) sind überlastet und für geschäftskritische Aufgaben unzuverlässig.

Frequenzdrift ist ein häufiges Ausfallmuster: Altersprozesse bei Oszillatoren in Sendern und Empfängern führen zum Kalibrierabweichung und verschieben die Betriebsfrequenz von ihrem Sollwert. Ein Funk, der mit 868 MHz zertifiziert ist, kann nach monatelanger Nutzung auf 869 MHz abdriften und somit Interoperabilitätstests nicht bestehen oder die Signalverriegelung mit einem stationären Empfänger verlieren. Temperaturschwankungen in industriellen Umgebungen beschleunigen diese Drift; Quartzoszillatoren sind temperaturkompensiert (TCXO) oder ofengestabilisiert (OCXO), um die Frequenz präzise zu halten.

Der Begriff stammt vom lateinischen Wort frequentia, das Wiederholung oder Auftreten bedeutet. In der Funkarbeit sind Frequenz und Wellenlänge umgekehrt proportional (Wellenlänge = Lichtgeschwindigkeit geteilt durch Frequenz), weshalb 900-MHz-Geräte kürzere Antennen verwenden als 433-MHz-Geräte. Die Frequenz, die Sie für ein drahtloses Sensornetzwerk oder ein Fernsteuersystem wählen, ist kein Leistungsregler, den Sie verstellen können; sie ist eine behördliche Vorgabe und eine Konstruktionsbeschränkung, die zum Zeitpunkt der Entwicklung festgelegt wird.