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Forum: HF, Funk und Felder Wellenlänge von 15km mit kleineren Antennen übertragen


Autor: Jim T. (tchonia)
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Hallo ,

bist jetzt verstehe ich nicht warum die Wellenlänge an die Antenne 
angepaßt werden soll.  Ich habe in einem Buch gelesen, dass mit einer 
Frequenz von 20kz muss man ein Antenne von 15 km bauen, da die 
Wellenlänge 15km ist.  Warum kann man nicht mit so einer Frequenz(20kz) 
eine 1 meter Antenne benutzen ???

Autor: Dennis (Gast)
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Wellenlänge bei 20KHz sind 15km, stimmt, aber deswegen eine 15km Antenne 
ist Quark. Die Wellenlänge ist die Länge einer vollen 
Schwingungsperiode, nicht die Amplitude ("Höhe") der Schwingung. 
Normalerweise sollte die Antennenlänge Lambda/4 also ein viertel 
Wellenlänge betragen. Wären dann noch 3,75km.
Die Anpassung ist deshalb nötig, damit die Antenne als Teil des 
Schwingkreises eine zur Sendefrequenz passende Resonanz aufweist. Gut 
erklärt hier: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik#Linea...
Da stehen auch alternative Antennentypen mit ihren Vor- und Nachteilen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Jim T. wrote:

> Warum kann man nicht mit so einer Frequenz(20kz)
> eine 1 meter Antenne benutzen ???

Man kann, nur wird der Antennenwirkungsgrad halt hundsmiserabel.

Längstwellen-Funkverkehr war in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts
die einzige Möglichkeit für Weitstreckenfunk.  Damals hat man weder
Kosten noch Mühe gescheut für die entsprechende Technik:

http://de.wikipedia.org/wiki/L%C3%A4ngstwellensend...

Trotzdem wird die Antenne nur 1...2 % Wirkungsgrad haben.  Der Rest
der vielen hunder kW heizt nur die Umgebung.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Der Fußpunktwiderstand einer sehr kurzen Langwellenantenne liegt im 
Milliohmbereich und läßt sich nur mit großen Verlusten an einen Sender 
anpassen, Wirkungsgrade von einem Prozent oder weniger, der Rest heizt 
nur das Anpassnetzwerk.

Literatur:
Längstwellenempfang mit dem PC ISBN 3889760473
QRV auf Langwelle ISBN 3881808302
The low frequency experimenter's handbook ISBN 1872309658

mal sehen ob die 13-stelligen Nummern jetzt tatsächlich funktionieren

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ach nein, die sind ja noch 10-stellig - aber amazon kennt das 
beam-Verlag-Buch nicht
http://www.beam-verlag.de/shop/pdf_datasheet.php?p...

Autor: DD8OA (Gast)
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Die anderen Schreiben hier haben wohl übersehen, das 20 kHz noch in den 
Akustik Bereich fällt, genauer gesagt Ultraschall. Die Überlegungen mit 
1/4 Lambda und mehrere Kilometer Antennenlänge treffen da nicht zu. Die 
sind nur für Funk-Wellen gültig. Ich habe mal gelernt, das sich eine 
Welle erst ab 100 kHz vom Leiter löst. Würde ja auch nicht gehen, 
schlieslich ist dein Mund als Akustische Sender selbst bei Großmäulern 
nicht größer wie 5cm. Dise Wellenfront breitet sich hier noch als 
Druckwelle (longitudinalwelle) aus und nicht als Schwingung um den 
elektrischen Leiter/Antenne aus (transversalwelle). Am besten mal bei 
wiki nachlesen

Autor: Matt (Gast)
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Das ist ein Scherz, oder?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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DD8OA wrote:
> Ich habe mal gelernt, das sich eine
> Welle erst ab 100 kHz vom Leiter löst.

Sag das mal all den Besitzern von DCF77-Funkuhren. ;-)

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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Puh, das ist aber eine Menge Halbwissen konzentriert...

Da muß man erstmal aufteilen:
1. Die Frequenz einer Welle hat nicht unbedingt etwas mit dem Medium zu 
tun. Bleiben wir mal bei 100kHz, die es sowohl als Schallwellen 
(Ultraschall) in Luft oder anderen Materialien gibt- mit entsprechend 
dem Medium und dessen Schallgeschwindigkeit veränderlicher Wellenlänge. 
-> Longitudinalwelle. Natürlich gibt es auch elektromagnetische Wellen 
mit der gleichen Frequenz (-> Transversalwelle) und einer anderen Länge, 
bestimmt durch die Lichtgeschwindigkeit im entsprechenden Material 
(Luft, Leiter, ...). Über die Reichweite (=Streckendämpfung) in Luft 
sagt das erstmal nichts aus.

2. Antennen/Kabel/Lautsprecher
Existiert die Welle im Kabel und soll als Schallwelle an den (Luft-)Raum 
abgegeben werden, wird eine Anpassung an den akustrischen 
Wellenwiderstand der Luft benötigt. Dazu nimmt man gerne Lautsprecher. 
Wie man an den unterschiedlichen Lautsprechergrößen sehen kann, sind für 
unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche Lautsprechergrößen 
vorteilhaft. Schallwandler für Ultraschall z.B. sind meist nicht sehr 
groß.
Existiert die Welle im Kabel und soll als elektromagnetische Welle in 
den Raum abgegeben werden, erledigt man die Anpassung am sinnvollsten 
über eine Antenne. (=Anpaßglied zwischen Leiter und Freiraum). Auch hier 
gibt es unterschiedliche Größen für unterschiedliche Frequenzen und 
Wirkungsgrade. Wie bei den Lautsprechern gilt im allgemeinen: je größer 
die Antenne desto besser die Anpassung bei niedrigen Frequenzen. Gehen 
die Frequenzen höher, darf das Anpaßglied kleiner werden bei 
gleichbleibendem Wirkungsgrad.

P.S.: Wir haben hier Werkstoffprüfer sitzen, die mit Schallwellen mit 
mehreren Megahertz arbeiten.

P.P.S.: Das "je größer desto niedrigere Frequenzen desto besserer 
Wirkungsgrad" ist natürlich nicht universell gesehen- ich habe die 
Bandbreite der Anpassung mal außen vorgelassen.

Autor: Peter (Gast)
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auch bei 50Hz kann sich eine Welle ablösen - aus dem Grund sind auch die 
Wechselspannungsnetze die in der Ausdehnung begrenzt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Peter wrote:
> auch bei 50Hz kann sich eine Welle ablösen

Naja, der Antennenwirkungsgrad ist ziemlich bescheiden, lambda liegt
schließlich in der Größenordnung des Erdradiusses. ;-)  Da die
Energieversorgungsnetze außerdem ,,kreuz und quer'' gehen, dürften
sich die geringen abgestrahlten Energien noch dazu statistisch
im Großen und Ganzen weitgehend aufheben.

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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Naja, also 6000 km Wellenlänge sind vom vom Erdumfang noch ein ganze 
Stück weit weg. Bei Wikipedia gibt es übrigens einen sehr schönen 
Artikel zu Hochspannungs-Gleichstromübertragung.

Autor: Peter (Gast)
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Leider nicht, es ist ein wirkliches Problem

http://de.wikipedia.org/wiki/Hochspannungs-Gleichs...

>Ein weiterer Grund kommt aus dem Wellenverhalten von Wechselstrom und dem
>Wellenwiderstand der Leitung. Die Wellenlänge bei 50 Hz beträgt in Kabeln
>ca. 4000 km (2/3×300.000 km/s / 50 Hz, Faktor 2/3 wegen der Verkürzung der
>Wellenlänge von elektromagnetischen Wellen in Medien). Damit würde bei ca.
>1000 km Kabellänge durch die auf der Leitung hin und herlaufenden
>Reflexionen ein Lambda-Viertel-Transformator entstehen, d. h. ein offenes
>Leitungsende würde sich am Leitungsanfang wie ein Kurzschluss verhalten.
>Mit solch einem Verhalten lässt sich bei gewissen Leitungslängen, nämlich
>bei ungeradzahligen Vielfachen von Lambda-Viertel, keine Energie mehr
>vernünftig übertragen.

Autor: mr.chip (Gast)
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> 1. Die Frequenz einer Welle hat nicht unbedingt etwas mit dem Medium zu
> tun. Bleiben wir mal bei 100kHz, die es sowohl als Schallwellen
> (Ultraschall) in Luft oder anderen Materialien gibt- mit entsprechend
> dem Medium und dessen Schallgeschwindigkeit veränderlicher Wellenlänge.
> -> Longitudinalwelle. Natürlich gibt es auch elektromagnetische Wellen
> mit der gleichen Frequenz (-> Transversalwelle) und einer anderen Länge,
> bestimmt durch die Lichtgeschwindigkeit im entsprechenden Material
> (Luft, Leiter, ...).

Das stimmt so nicht. Die Unterscheidung zwischen EM-Wellen und Schall 
hängt nicht davon ab, ob die Wellen transversal oder longitudinal sind. 
Schallwellen sind Dichteschwankungen in einem Medium, während 
elektromagnetische Wellen durch sich ändernde Ströme und Spannungen 
hervorgerufen werden, gemäss den Maxwell-Gleichungen. Schall und 
EM-Wellen haben also nicht im geringsten miteinander zu tun, einzig die 
mathematische Beschreibung ihres Verhaltens ist sehr ähnlich.


> Die anderen Schreiben hier haben wohl übersehen, das 20 kHz noch in den
> Akustik Bereich fällt, genauer gesagt Ultraschall.

Troll oder Dummkopf?

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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> Das stimmt so nicht. Die Unterscheidung zwischen EM-Wellen und Schall
> hängt nicht davon ab, ob die Wellen transversal oder longitudinal sind.

Hallo, das habe ich auch nicht gemeint. Aber es sind einfach nicht viele 
Beispiele außer Schall- und EM-Wellen als longitudinal- oder 
transversalwellen allgemein (=unter Laien) bekannt. Biegeschwingungen 
sind noch recht bekannt, aber dann?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nicolas S. wrote:
> Naja, also 6000 km Wellenlänge sind vom vom Erdumfang noch ein ganze
> Stück weit weg. Bei Wikipedia gibt es übrigens einen sehr schönen
> Artikel zu Hochspannungs-Gleichstromübertragung.

Eine Reflektion hat doch aber noch nichts mit einer Antennenwirkung
zu tun, sondern nur erstmal damit, dass es sich bei derartigen
Leitungen halt nicht mehr um eine ,,elektrisch kurze'' Leitung
handelt.  Abstrahlen muss sie deshalb noch lange nicht.  Ein halber
Meter RG-58 strahlt ja bei Fehlanpassung durch einen Leerlauf am
Ende auch nicht automatisch die 145 MHz meiner Handfunke ab.

Autor: Walter Tarpan (nicolas)
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Jetzt muß ich nochmal klugscheißen: Ich verwette eine selbstgewickelte 
Mantelwellensperre darauf, daß ein 50cm Antennenkabel mit offenem Ende 
durchaus 145 Mhz abstrahlt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nicolas S. wrote:
> Jetzt muß ich nochmal klugscheißen: Ich verwette eine selbstgewickelte
> Mantelwellensperre darauf, daß ein 50cm Antennenkabel mit offenem Ende
> durchaus 145 Mhz abstrahlt.

Irgendwas wird es sicher abstrahlen davon. ;-)  Aber das Gros der
Verluste entsteht dabei nicht durch die Strahlung, sondern indem die
rücklaufende Welle dann in Wärme umgesetzt wird -- im Kabel oder in
der PA...  Darum knallt es ja dann auch irgendwo bei höheren Leistungen,
wenn die Fehlanpassung zu grob wird (bzw. regeln Transistor-PAs dort
ihre Leistung runter).

Autor: Bernhard (Gast)
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Ich darf auch mal klugscheißen:

Es ist nicht die reflektierte Welle, deren Leistung die Endstufe 
zerstört. Stattdessen sorgt die am offenen Ende reflektierte Welle 
dafür, dass keine weitere Wirkleistung von der Endstufe ins Kabel 
abgegeben wird. Da die Endstufe meist im C-Betrieb arbeitet, zieht sie 
weiter Versorgungsstrom (denn sie wird ja weiterhin vom Treiber 
angesteuert). Sie nimmt also etwa die gleiche Leistung auf, da sie aber 
weniger Leistung abgibt, wird sie heißer und kann überhitzen.

Autor: Peter (Gast)
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Zurück zum Thema...

Ich denke eine "kleine" Antenne sollte auch bei Längstwellen möglich 
sein, ich denke da an das Prinzip von Ferittstab-Antennen, wie sie 
früher in den alten Dampfradios zu finden waren...

Autor: Peter (Gast)
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...bzw Rahmen- oder Halfloop-Antennen. Alle diese Antennen haben 
gemeinsam, dass sie die elektromagnetische Welle hauptsächlich über ein 
H-Feld anregen, statt über das E-Feld.

Autor: Bernhard (Gast)
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Der bereits angesprochene winzige Wirkungsgrad für gegenüber der 
Wellenlänge sehr kleine Antennen gilt aber auch für Ferrit- und 
Rahmenantennen.

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