Hallo liebe Gemeinde, ich habe eine Frage zur Ferritantenne. In einem kleinen Projekt soll das Signal von 3 wasserdichten Tastern über max. 20m per Funk übertragen werden. Wasserdicht heißt hier auch, die Taster sind unter Wasser in bis zu 5m Tiefe. Bluetooth & Co fallen also aus, CB-Funk auch. Also quasi rein magnetisch, geplant sind erstmal 125kHz. Gemäß Allgemeinzuteilung darf man da mit bis zu 66dBuA/m = 2mA/m rumfunken. So weit, so gut. Doch wie berechnet man die mag. Feldstärke einer Ferritantenne in x m Entfernenung? Eine Suche mit google & Co war leider nicht erfolgreich, diverse Grundlagenartikel erzählen nur was von Biot-Savart und der Feldstärke auf der X-Ache (Längsachse) des Ferritstabs, was praktisch aber vollkommen unbrauchbar ist, denn dort hat die Ferritantenne bekanntlich ihr Empfindlichkeitsminimum 8-0 Also, wie berechnet man die magnetische Feldstärke bei 90 Grad zum Ferritstab (Maximum im Antennendiagramm)? Der erste Ansatz ala unendlich langer Leiter erscheint von den Zahlen her unsinnig, denn bei ~4A Durchflutung im Kern (kleiner Royer-Converter) hätte man bei 20m Entfernung ~63mA/m, das ergäbe bei meiner Antenne ca. 27mV reine Induktionsspannung ohne Resonanzüberhöhung. Das kann nicht sein und wird durch die ersten Test auch nicht bestätigt ;-) Ansätze?
Falk B. schrieb: > Hallo liebe Gemeinde, > > ich habe eine Frage zur Ferritantenne. In einem kleinen Projekt soll das > Signal von 3 wasserdichten Tastern über max. 20m per Funk übertragen > werden. Wasserdicht heißt hier auch, die Taster sind unter Wasser in bis > zu 5m Tiefe. Bluetooth & Co fallen also aus, CB-Funk auch. Also quasi > rein magnetisch, geplant sind erstmal 125kHz. Gemäß Allgemeinzuteilung > darf man da mit bis zu 66dBuA/m = 2mA/m rumfunken. So weit, so gut. Trotzdem sollte man einmal prüfen, ob es bereits brauchbare Funkanwendungen unter Wasser gibt. Die Magnetantenne erscheint mir auch sinnvoll, da höhere Spannungen eher einen Kurzschluss erleiden würden. Die elektromagnetische Welle besteht jedoch immer aus elektrischer und magnetischer Komponente. Es gibt keine reinen "Magnetwellen"! Man könnte auch einmal prüfen, wie weit man ein magnetisches Wechselfeld messen kann. > > Doch wie berechnet man die mag. Feldstärke einer Ferritantenne in x m Es gibt keine bestimmte Feldstärke einer Antenne. Gibst Du viel Energie drauf, hast Du eine hohe Feldstärke. Was ist x m ? > Entfernenung? Eine Suche mit google & Co war leider nicht erfolgreich, > diverse Grundlagenartikel erzählen nur was von Biot-Savart und der > Feldstärke auf der X-Ache (Längsachse) des Ferritstabs, was praktisch > aber vollkommen unbrauchbar ist, denn dort hat die Ferritantenne > bekanntlich ihr Empfindlichkeitsminimum 8-0 Was Du jetzt meinst, hängt mit der Polung der Felder sich ausbreitender Wellen zusammen. Die Feldstärke einer Ferritantenne entsteht sehr wohl in Längstrichtung, was wiederum nichts mit der Ausbreitungsrichtung von elektromagnetischen Wellen zu tun hat. > Also, wie berechnet man die magnetische Feldstärke bei 90 Grad zum > Ferritstab (Maximum im Antennendiagramm)? Siehe oben. Die Ferritantenne fischt eine gewisse Menge Energie heraus, falls sie auch mit einem Lastwiderstand abgezapft wird. Diese Energie hängt ab von der Senderstärke, der Entfernung und der Baugröße der Antenne. Dann können wir weitersehen. (Oder, ja, wer kann das ausrechnen??) MfG Matthias
Bei 125kHz ist die Wellenlänge ca 2km. Deine gesamte Geometrie ist also sehr klein verglichen zur Wellenlänge und man kann jegliche Welleneffekte vermutlich getrost vernachlässigen. Du baust eher einen Trafo mit sehr schlechter Kopplung und bist im Nahfeld der Ferritantenne.
@Matthias K.(DO4MKA) (kannichauch) >Trotzdem sollte man einmal prüfen, ob es bereits brauchbare >Funkanwendungen unter Wasser gibt. Meine bisherige Recherche hat nicht viel ergeben. Es gibt wohl ein wenig UW-Kommunikation auf Ultraschallbasis. >magnetischer Komponente. Es gibt keine reinen "Magnetwellen"! Stimmt, aber es gibt (nahezu) reine Magnetfelder, aka Nahfeld. ;-) > Man könnte >auch einmal prüfen, wie weit man ein magnetisches Wechselfeld messen >kann. Mit einer Ferritantenne? >> Doch wie berechnet man die mag. Feldstärke einer Ferritantenne in x m >Es gibt keine bestimmte Feldstärke einer Antenne. Aber sicher! > Gibst Du viel Energie >drauf, hast Du eine hohe Feldstärke. Ach was? > Was ist x m ? x Meter. >Was Du jetzt meinst, hängt mit der Polung der Felder sich ausbreitender >Wellen zusammen. Die Feldstärke einer Ferritantenne entsteht sehr wohl >in Längstrichtung, Dort ist ein Minimum!!! Siehe Richtcharakteristik! > was wiederum nichts mit der Ausbreitungsrichtung von > elektromagnetischen Wellen zu tun hat. Nein, aber mit dem Wechselfeld der Spule/Antenne. >> Also, wie berechnet man die magnetische Feldstärke bei 90 Grad zum >> Ferritstab (Maximum im Antennendiagramm)? >Siehe oben. Sehr hilfreich . . . >Die Ferritantenne fischt eine gewisse Menge Energie heraus, falls sie >auch mit einem Lastwiderstand abgezapft wird. Diese Energie hängt ab von >der Senderstärke, der Entfernung und der Baugröße der Antenne. Dann >können wir weitersehen. (Oder, ja, wer kann das ausrechnen??) Apfelmus ist Mus aus Äpfel. Wer hätte das gedacht . . . Und DU hast ein echtes Afu-Rufzeichen? Hmm . . .
@ Martin O. (ossi-2) >Bei 125kHz ist die Wellenlänge ca 2km. Deine gesamte Geometrie ist also >sehr klein verglichen zur Wellenlänge und man kann jegliche >Welleneffekte vermutlich getrost vernachlässigen. Du baust eher einen >Trafo mit sehr schlechter Kopplung und bist im Nahfeld der >Ferritantenne. Soweit ist mir das alles klar, aber es fehlt der Ansatz für die Feldstärke. FEM, naja, ich hab hier Maxwell 2D. Mal schauen. Das ist doch eigentlich ein Standardfall, da muss es doch auch eine Standardformel geben!
https://de.wikipedia.org/wiki/Zylinderspule#Magnetfeld_von_Zylinderspulen "Für lange Zylinderspulen mit l ≫ r {\displaystyle l\gg r} l\gg r ergibt sich daraus, dass die magnetische Feldstärke innerhalb der Spule auf der Achse den näherungsweise konstanten Wert H ≈ I N l {\displaystyle H\approx {\frac {IN}{l}}} H\approx {\frac {IN}{l}} hat und außerhalb sehr schnell auf Null absinkt." Na das wollen wir mal nicht hoffen ;-)
Vermutlich willst Du nicht ne Luftspule nehmen, sondern eine mit Ferritkern. Ich glaube nicht, dass es da ne einfache Formel gibt. Man würde vermutlich ein äquivalentes "Dipolmoment einer Spule" berechnen. Im Elektorbeitrag und im Download sind funktionierende Berechnungen für FEMM dabei.
Die Maßeinheit ist ja A/m (Ampere pro Meter). Also würde ich mal sagen, Strom mal Windungszahl durch die Länge der Feldlinie (in Meter). Die Feldlinie ist ja ein geschlossener Ring und mit zunehmenden Abstand immer größer und damit die Feldstärke immer kleiner. So wie es auch bei der Elektrischen Feldstärke ist. Da ist die Maßeinheit ja V/m (Volt pro Meter). Also Spannung durch die Länge der Feldlinie.
Hmm, ein Lichtblick? Siehe Anhang, Seite 3, Gleichung 5. Wenn wir mal annehmen z=0 (Messung auf der x-Achse) z'=0 (Ring auf der x-Achse) X=20m R=0,5m I=1A Das macht dann "satte" 9,7pT (PICO Tesla) bzw. 7,8uA/m. D.h. man kann/muss den Strom/Durchflutung noch um Faktor ~250 steigern, um auf die zulässigen 2mA/m zu kommen. Da ist noch Luft nach oben . . . An meiner geplanten Ferritantenne mit ca. 8mm Durchmesser macht das dann ca. 76nV Eingangsspannung, mit einer angenommenen Güte von 100 immerhin 7,6uV. Hmmmm. Da muss ich erstmal drüber schlafen . . . Gute Nacht.
Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich, und vermutlich nicht einfach in eine exakte Formel fassbar. In einigem Abstand vom Ferritstab kann man diesen vermutlich als Luftspule modellieren, muss aber deren Parameter unter Berücksichtigung des Ferritmaterials berechnen.
Martin O. schrieb: > Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke um µ_r modellierbar sein?
Ein Ferritstab ist sozusagen ein Ringkern mit sehr sehr grossem Luftspalt. Da ist das effektive mue viel kleiner als das Material-mue. Und ich glaube dass es zwei Dinge gibt, die der Ferritstab bewirkt: Erhöhung der Induktivität und Erhöhung der sozusagen wirksamen Antennen/Spulenfläche durch "Anziehen" der Feldlinien. Bei einem Ringkern ist der zweite Effekt (Kopplung an externe Felder) sozusagen sehr klein, der erste Effekt gross. Das zeigt, dass man beide Effekte unterscheiden muss.
@ Martin O. (ossi-2) >Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich, Ja, sonst würde man keinen nutzen ;-) >und vermutlich nicht >einfach in eine exakte Formel fassbar. Diverse Afu-Seiten nehmen als Abschätzung an, daß eine Ferritantenne mit Länge L ca. einer Rahmenantenne mit Durchmesser L entspricht. > In einigem Abstand vom Ferritstab >kann man diesen vermutlich als Luftspule modellieren, muss aber deren >Parameter unter Berücksichtigung des Ferritmaterials berechnen. So in etwa.
@Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) >Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke >um µ_r modellierbar sein? Die Feldstärke H bleibt gleich, aber die Flußdichte B steigt um u0 * u_r.
Je nach Anwendung evtl auch mal über (Ultra)Schallsender nachdenken. Der Tastendruck hat dann gleich ein Feedbackpieps der drei unterschiedliche Modulationen hat.
@ Falk Ich würde gerne wissen, ob ich Dich richtig verstanden habe: Du willst eine Ferritantenne unter Wasser als Sendeantenne verwenden. Stimmt das?
Auf einige 10m geht das, die Dämpfung von Wasser ist sehr hoch, von Salzwasser noch größer. Ich würde mal mit einem einfachen AM LW Sender mit Ferritstabantenne und einem LW Radio ein paar Versuche machen. Mit freundlichen Grüßen Christian
@Theor (Gast) >Ich würde gerne wissen, ob ich Dich richtig verstanden habe: Du willst >eine Ferritantenne unter Wasser als Sendeantenne verwenden. Stimmt das? Ja.
@Christian Kück (Firma: MPS) (chris111) >Salzwasser noch größer. Ich würde mal mit einem einfachen AM LW Sender >mit Ferritstabantenne und einem LW Radio ein paar Versuche machen. Genau das tue ich, aber ich hätte schon gern vorher mal eine grobe, theoretische Abschätzung.
So nach 10 Sekunden googeln: https://pdfs.semanticscholar.org/424f/0add8f6888db2f0699db58b6d7637284a9ea.pdf Mit freundlichen Grüßen Christian
Christian K. schrieb: > So nach 10 Sekunden googeln: … ist er nicht viel schlauer als vorher. Davon abgesehen, dass sich der Artikel auf 1,8 MHz bezieht (was schon mal deutlich anders als die angestrebten 125 kHz sind), Falks Frage ging ganz speziell um Ferritantennen, und dazu lesen wir dort:
1 | Design of underwater antennas is beyond the scope of this article, […] |
Wer lesen kann ist klar im Vorteil. Es werden Dämpfungsangaben für einen großen Frequenzbereich dargestellt (inkl. 125 kHz) sowohl was Refraktion an der Oberfläche, als auch die Dämpfung in Salzwasser und Süßwasser angeht. Der TE kann sich daraus sein Link-budget errechnen. Er ist zwar noch im magnetischen Nahfeld, die Verluste ergeben sich auch für ein Magnetfeld durch die Leitfähigkeit des Mediums wie beim Skin-Effekt. Wenn er die Ferritantennen vereinfacht als Dipolantenne annimmt, hat er deren Wirkungsgrad nach oben abgeschätzt. Sie sind meist deutlich schlechter aber immer noch besser anpassbar, wie ein extrem verkürzter Dipol. Das Richtdiagramm einer Ferritantenne entspricht einem Dipol, also ist der grundsätzliche Anntenngewinn vergleichbar dem eines Dipols. In der Realität hat er noch zusätzliche Verluste. Die Verluste seiner Antenne sind für das link-Budget sicher das kleinere Problem. Wünscht sich der TE nur die Information Taster an oder aus, und kann eine Verzögerungszeit verkraften, so kann er mit geeigneter Codierung weit unter dem Rauschen einer normalen Audioverbindung arbeiten (ähnlich GPS). Mit freundlichen Grüßen Christian
Christian K. schrieb: > Der TE kann sich daraus sein Link-budget errechnen. Er sucht aber eine Berechnungsgrundlage für die entstehende Feldstärke, denn die gesetzlichen Regelungen schreiben Feldstärkegrenzwerte in 10 m Entfernung vor, die es einzuhalten gilt. Das Medium „Wasser“ kann man dabei auch erstmal in der Betrachtung weglassen, denn solange man nicht gerade technisch absichern will, dass das Gerät erst beim Erreichen der entsprechenden Wassertiefe sein Magnetfeld absondert, muss man die Grenzwerte ja auch an der Luft einhalten.
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Falk B. schrieb: >>Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke >>um µ_r modellierbar sein? > > Die Feldstärke H bleibt gleich, aber die Flußdichte B steigt um u0 * > u_r. Oops, denke noch mal drüber nach (im Kern und außerhalb)!
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Falk B. schrieb: > @Theor (Gast) > >>Ich würde gerne wissen, ob ich Dich richtig verstanden habe: Du willst >>eine Ferritantenne unter Wasser als Sendeantenne verwenden. Stimmt das? > > Ja. Aha. Danke. Interessantes Thema.
Hier kommst Du von einer magnetischen Loop Antenne auf eine Feldstärke im Nahfeld. Um eine 10cm Durchmesser Loop kannst Du 1600 Amperewindungen schicken bis Du 66dbuA/m in 10m Entfernung erreichst. Überschlägig bist du damit an der Sättigungsgrenze von Ferrit (0.2 Tesla) http://www.compeng.com.au/rf-calculator/ Schätze das bei 125kHz die Oberwellen eine viel stärkere Einschränkung ergeben, da du dort normale EN55022 Grenzwerte einhalten mußt. Grenzwerte induktive Funkanwendungen Seite 10: http://emf3.bundesnetzagentur.de/pdf/ISM-BNetzA.pdf Mit freundlichen Grüßen Christian
@Christian Kück (Firma: MPS) (chris111)
>http://www.compeng.com.au/rf-calculator/
Genau das habe ich gesucht! Danke.
Christian K. schrieb: > Das Richtdiagramm einer Ferritantenne entspricht einem Dipol, also ist > der grundsätzliche Anntenngewinn vergleichbar dem eines Dipols. In der > Realität hat er noch zusätzliche Verluste. Die Verluste seiner Antenne > sind für das link-Budget sicher das kleinere Problem. Bei rein magnetischer Induktion - dieser Anwendungsfall ist hier geplant - hat die Ferritantenne keine Richtwirkung! Die magnetische Feldstärke ist in einiger Entfernung von der Ferrit- oder Rahmenantenne in alle Richtungen gleich groß. Die Empfangsspule muss entsprechend der lokalen Magnetfeldrichtung ausgerichtet werden, so dass der magnetische Fluss maximal die Spule durchsetzt. In dem Zusammenhang kann dann auch nicht sinnvoll von einem Antennengewinn gesprochen werden, da es zu fast keiner Abstrahlung kommt bzw. dieser sehr kleine Effekt für diese Anwendung keine Rolle spielt. Im Übrigen weiß man aus dem Bereich der Metallsuchgeräte, dass es eine optimale Größe für die Antenne gibt, um in einer bestimmten Entfernung maximale Feldstärke zu erzeugen (und die dort liegende Goldmünze etc. optimal zu detektieren). Die optimale Größe der Antenne hat in meiner Erinnerung etwa die Kantenlänge der gewünschten Entfernung, so von der Größenordnung. Man kann das genau ausrechnen. Übertragen auf die hier gewünschte Anwendung wäre eine Rahmenspule von mehreren Metern Kantenlänge viel besser - wenn das mechanisch realisierbar ist. Der Grund für diesen Zusammenhang ist folgender: Nahe am Draht der Spule fällt die magnetische Feldstärke mit 1/r, etwas weiter weg mit 1/r² aber wenn man noch weiter weg geht (ca. mehr als eine Kantenlänge entfernt) dann geht das in 1/r³ über. Eine sehr große Spule mit wenigen Windungen erzeugt im Nahbereich ein kleineres Feld als eine kleine mit vielen Windungen. Dafür kommt man erst bei größerer absoluter Entfernung in den 1/r³ Bereich, wo die Feldstärken schnell kleiner werden. 1/r³ für die magnetische Feldstärke bedeutet 1/r³ für die induzierte Spannung. D.h. bei doppelter Entfernung fällt das Signal der Empfangsspule auf 1/8 der Spannung oder 1/64 der Leistung.
"Die magnetische Feldstärke ist in einiger Entfernung von der Ferrit- oder Rahmenantenne in alle Richtungen gleich groß.." Das bezweifele ich, weil das Feld einer Ferritantenne schon in geringer Entfernung dem Feld eines Drahtringes (=Dipolfeld) ähnelt, mit der bekannten Richtungsabhängigkeit. Simulationen mit FEMM oder ähnlichem bestätigen das. Ferritantennen als Empfangsantennen haben ja auch die bekannte Richtwirkung. Und ich glaube entsprechend dem Babinet'schen Prinzip entsprechen sich Sende- und Empfangsantennen.
>Das bezweifele ich, weil das Feld einer Ferritantenne schon in geringer >Entfernung dem Feld eines Drahtringes (=Dipolfeld) ähnelt, mit der >bekannten Richtungsabhängigkeit. Simulationen mit FEMM oder ähnlichem >bestätigen das. Richtungsabhängigkeit ja, aber nur was die Richtung der Feldlinien betrifft, nicht die Stärke des Magnetfeldes (=Dichte der Feldlinien)! >Ferritantennen als Empfangsantennen haben ja auch die bekannte >Richtwirkung. Sie müssen auf den magnetischen Fluss ausgerichtet werden - ja. Aber ob die Erzeugerspule vor der Empfangsantenne, dahinter, über oder unter ihr ist, ist egal! >Und ich glaube entsprechend dem Babinet'schen Prinzip >entsprechen sich Sende- und Empfangsantennen. Ich weiß nicht ob man das anwenden kann, wenn es nicht um EM Wellen geht sondern nur magnetische Induktion.
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Dann ist eine Ferritantenne als Sendeantenne omnidirektional ? Wenn ich in die Formel für den magn. Dipol als Ort entweder einen Ort auf der Achse in Entfernung r oder innerhalb der Ringebene im Abstand r einsetze bekomme ich zumindest verschiedene Feldstärken raus.
> Dann ist eine Ferritantenne als Sendeantenne omnidirektional ? Bei rein magnetischer Induktion ja, das ist quasi der perfekte isotrope Rundstrahler :-) ... ok das Wort ist nicht ganz richtig, weil in dem Fall nichts "abgestrahlt" wird. Bei EM Wellen Abstrahlung kommt natürlich die bekannte Richtwirkung zustande, die man auch von der Dipolantenne kennt. > Wenn ich in die Formel für den magn. Dipol als Ort entweder einen Ort > auf der Achse in Entfernung r oder innerhalb der Ringebene im Abstand r > einsetze bekomme ich zumindest verschiedene Feldstärken raus. Aber nicht sehr verschieden? Du musst weit genug von der Antenne entfernt sein, je weiter weg desto mehr dürfte die Feldstärke in alle Richtungen gleich sein.
Hab noch etwas brauchbares dazu gefunden. Die Kohlenbergbauer haben auch schon danach geforscht. Also wenn man eine Ferritantenne bis kurz vor Sättigung betreibt, sollten so 100m möglich sein. Vom Antennenwirkungsgrad sind so kleine Antennen sehr lausig, aber was bleibt einem übrig wenn man nicht die Quadratkilometer großen Installationen der U-boot VLF Funker hat. https://www.cdc.gov/niosh/mining/userfiles/works/pdfs/h0346045.pdf
Ich hatte mal mit einem Ferritantennensender gespielt. Mit einem Ferritstab wie sie in DCF77 Empfängern verwendet werden, kam ich einige 100m. Den Empfang hatte ich mit einem tragbarem Radio bei einigen MHz geprüft. Wenn man keine große Modulationsbandbreite brauch, kommt man vielleicht mit einem Schwingkreis ohne Ferritmaterial besser weg. Das Problem beim Ferrit ist die schnelle Sättigung.
Das hier ist übrigens ein Handsender mit Ferritantenne auf 40,685MHz für Garagentore. Geht so bei uns ca. 50m. Ich vermute es ist ein Eisenpulverstab dem Aussehen nach. https://dickert.com/de/downloads/item/download/906_7e41cb773be306367cca0764a4b6f850 Innen sehen die in etwa so aus: Beitrag "Suche Ersatz für Fernbedienung für Garagentor" Ich hatte mal Bilder von meinem gepostet, finde sie aber nicht mehr. Gibts doch gar nicht.
Wiedergefunden. Falk, was ist draus geworden?
Also bei Empfänger 90° zur Antenne kommt da nicht mehr viel an. Was du brauchst ist ein ähnliches System wie bei PEPS systemen im KFZ. Hie wird mit XY und Z Transpondern oder mit 3D Transponder gearbeitet. Hersteller sind u.A. Premo, TDK, Toko, Sumida, ... Passende Chipsätze gibt es von Atmel, Ti, Maxim,...
Die magnetische Feldstärke H um eine stromdurchflossene Schleife lässt sich in der Tat nach Biot Savart an jeder beliebige Stelle berechnen. Ich kann Ihnen einiges zukommen lassen.
Martin O. schrieb: > ich glaube dass es zwei Dinge gibt, die der Ferritstab bewirkt: > Erhöhung der Induktivität und > Erhöhung der sozusagen wirksamen Antennen/Spulenfläche > durch "Anziehen" der Feldlinien. Um in diesem Thread nicht zu weit vom Thema abzuschweifen, habe ich einen neuen Beitrag erstellt: Wie funktioniert eine Ferrit-Empfangsantenne ? Beitrag "Wie funktioniert eine Ferrit-Empfangsantenne ?"
Hi, Falk, > ... und der Feldstärke auf der X-Ache (Längsachse) des Ferritstabs, was praktisch > aber vollkommen unbrauchbar ist, denn dort hat die Ferritantenne > bekanntlich ihr Empfindlichkeitsminimum 8-0 Wikipedia hat wohl einen Fehler im Beitrag "Ferritantenne": "Zeigt das Ende eines Ferritstabes zum Sender, so ist die Empfangsfeldstärke minimal." Ciao Wolfgang Horn
Wolfgang H. schrieb: > Wikipedia hat wohl einen Fehler im Beitrag "Ferritantenne" Wikipedia hat noch andere grobe Schnitzer in dem Beitrag. Ist wahrscheinlich von einem Amateur geschrieben.
Wolgfang Horn teilte mit: "" Wikipedia hat wohl einen Fehler im Beitrag "Ferritantenne": "Zeigt das Ende eines Ferritstabes zum Sender, so ist die Empfangsfeldstärke minimal." "" Worin sollte der Fehler liegen, das stimmt theoretisch und deckt sich auch mit übliche Vorgehensweisen bei der Peilung, z.B. Fuchsjagd. 72, John
Du darfst den Artikel jederzeit verbessern. Ich sichte ihn dann für Dich.
Wolfgang H. schrieb: > Wikipedia hat wohl einen Fehler im Beitrag "Ferritantenne": "Zeigt das > Ende eines Ferritstabes zum Sender, so ist die Empfangsfeldstärke > minimal." Bei einer small magnetic Loop (= Umfang klein gegenüber der Wellenlänge), also auch bei einer Ferritantenne treten Nullstellen (Minima im Richtdiagramm) bei der Ausrichtung um +/- 90° zur Fläche der Schleife auf. Wikipedia liegt vollkommen richtig.
Selbstverständlich, Elektrolurch! > Wolfgang H. schrieb: > >> Wikipedia hat wohl einen Fehler im Beitrag "Ferritantenne": "Zeigt das >> Ende eines Ferritstabes zum Sender, so ist die Empfangsfeldstärke >> minimal." > > Bei einer ... Ferritantenne treten Nullstellen um +/- 90° zur Fläche der > Schleife auf. Da mein Beitrag schon wieder zitiert wird - natürlich war der ironisch gemeint. Allerdings tat ich mich in der Angelegenheit mit einem Kurzwellenempfänger mit Ferritantenne leichter, als es in der KW noch einzelne Sendestellen gab. Wenn, dann schaue ich in einem Physikbuch nach. Ciao Wolfgang Horn
Wolfgang Horn passieren doch keine Irrtümer, er hat immer recht und im Notfall wird es rückwirkend als Ironie bezeichnet. Diskussionen mit so jemandem sind einfach langweilig.
Möchte auch einen Sender und Empfänger für ca 20kHz in ca 1-2 Meter Wasser Tiefe betreiben. Entfernung ca 5 Meter. Ist dafür die Ferritantenne geeignet oder muss auf auf eine andere Antennenart zugreifen? Der Empfänger ist in einer kleinen Schachtel ca 15*10cm.
Julia1234 schrieb: > Möchte auch einen Sender und Empfänger für ca 20kHz in ca 1-2 > Meter > Wasser Tiefe betreiben. Entfernung ca 5 Meter. Ist dafür die > Ferritantenne geeignet oder muss auf auf eine andere Antennenart > zugreifen? > Der Empfänger ist in einer kleinen Schachtel ca 15*10cm. Kann man machen, du solltest nur daran denken, dass die Strahlungsdiagramme sowohl vom Sender wie auch vom Empfänger in Richtung der Ferritstabachsen Nullstellen haben.
nachtmix schrieb: > Kann man machen, du solltest nur daran denken, dass die > Strahlungsdiagramme sowohl vom Sender wie auch vom Empfänger in Richtung > der Ferritstabachsen Nullstellen haben. könntest du es mir bitte ein wenig präziser erklären? Meinst du, dass der Sender und Empfänger zueinander ausgerichtet werden müssen? Danke :-)
julia1234 schrieb: > Meinst du, dass der Sender und Empfänger zueinander ausgerichtet werden > müssen? Ja. Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen.
Jörg W. schrieb: > Ja. > > Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass > beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen. Dankeschön das hat mir schon geholfen :-) Wie viel Windungen bräuchte ich ungefähr auf der Ferritantenne ? ist ein AM Signal mit 25kHz Trägersignal. Könnte es in so ein kleines Gehäuse rein passen? ca. 15*15cm. kann man da sagen zb. je kleiner die Frequenz desto mehr Windungen oder so ?
julia1234 schrieb: > kann man da sagen zb. je kleiner die Frequenz desto mehr Windungen Im Prinzip ja. Wenn man es genauer haben will, muss man messen können (Induktivität oder Resonanzfrequenz beim Parallelschaltung eines Kondensators).
Jörg W. schrieb: > Im Prinzip ja. > > Wenn man es genauer haben will, muss man messen können (Induktivität > oder Resonanzfrequenz beim Parallelschaltung eines Kondensators). Alles klar. Danke. Dann werde ich mal versuchen eine zu Entwickeln :-) lg julia
julia1234 schrieb: >> Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass >> beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen. > > Dankeschön das hat mir schon geholfen :-) Es reicht sogar schon, wenn einer der Stäbe auf den anderen "zeigt", dass keine Verbindung mehr zustande kommt.
nachtmix schrieb: > Kann man machen, du solltest nur daran denken, dass die > Strahlungsdiagramme sowohl vom Sender wie auch vom Empfänger in Richtung > der Ferritstabachsen Nullstellen haben. Nein: Mit Ferritantennen bei 20 kHz kommt es zu keiner Abstrahlung, deshalb hat man auch kein Strahlungsdiagramm in dem Sinn. Man erzeugt ein (Wechsel-) Magnetfeld. Dieses ist bei einer Ferritantenne in alle Richtungen gleich groß! Zumindest wenn man es in einiger Entfernung vom Ferritstab betrachtet. Jörg W. schrieb: > Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass > beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen. nachtmix schrieb: > Es reicht sogar schon, wenn einer der Stäbe auf den anderen "zeigt", > dass keine Verbindung mehr zustande kommt. Zweimal nein: Möchte man das magnetische Wechselfeld in Richtung der Ferritstab-Linie aufnehmen, dann ist die Stellung mit beiden Ferritstäben auf einer Linie sogar die optimale Position! Jörg: Du kennst Ferritantennen als Funkamateur vermutlich als 80m Peilantennen oder aus dem Mittelwellenrundfunk: Hier liegen andere Verhältnisse vor (EM Wellen vs. reines Magnetfeld) die so nicht auf diese Anwendung hier übertragbar sind. Ein passenderer Vergleich wäre ein Permanentmagnet: dessen Feld ist in einiger Entfernung auch in alle Richtungen gleich groß. julia1234 schrieb: > Wie viel Windungen bräuchte ich ungefähr auf der Ferritantenne ? Am besten geht man mit einer zusätzlichen Kapazität in Resonanz. Für den Sendefall empfehle ich eine Serienkapazität, damit wird der Resonanzkreis niederohmig und es lässt sich einfacher Strom treiben, der ja das Magnetfeld erzeugt. Je mehr Windungen, desto höher wird der Wirkwiderstand, wo das Optimum liegt hängt dann auch vom Innenwiderstand bzw. Belastbarkeit des Generators ab. Im Empfangsfall kann man einen hochohmigen Parallelschwingkreis nehmen oder einen niederohmigen Serienresonanzkreis, im letzteren Fall ließe sich eine Antenne für beide Zwecke verwenden. Der Empfangsverstärker sollte mit seinem Eingangswiderstand zumindest grob zur Antenne passen.
Also, Richtig ist, das dies eine Nahfeldanwendung ist. Die „abgestrahlte“ Energie ist gering und aufgrund von Sättigungseffekten des Ferritstabes fast immer unter dem gesetzlichen Grenzwert, obwohl die Nahfeldkopplung ganz gut funktioniert. Das „Richtdiagramm“ von Nahfeld und Fernfeld ist erstmal gleich, wobei das Fernfeld erst bei 2,4km beginnt. Also solange Du den Stab nicht genau senkrecht auf die Magnetfeldlinien ausrichtest, wird es funktionieren. Die Magnetfeldlinien sehen so aus wie die stationären Feldlinien bei einem Stabmagneten.
Christian K. schrieb: > Das „Richtdiagramm“ von Nahfeld und Fernfeld ist erstmal gleich Ich widerspreche: Das Fernfeld hat in Richtung des Stabes eine Nullstelle, während das Magnetfeld (im Nahfeld) auch entlang der Achse des Ferritstabes gleich groß ist wie in gleicher Entfernung senkrecht zum Stab. Die "Richtwirkung" bei rein magnetischer Kopplung ist also komplett anders als bei elektromagnetischen Wellen. Bitte nicht verwechseln.
Wie richte ich den Stab am besten? Verstehe das nicht so ganz. Beide waagerecht? (Im Sender und Empfänger) oder muss eine senkrecht aufgestellt sein.
Julia M. schrieb: > Wie richte ich den Stab am besten? Verstehe das nicht so ganz. Beide > waagerecht? (Im Sender und Empfänger) oder muss eine senkrecht > aufgestellt sein. Stell dir die "Sende"-Spule mit ihren Magnetfeld vor: Die Magnetfeldlinien müssen die "Empfangs"-Spule senkrecht auf die Spulenfläche (In Richtung des Ferritstabes) durchqueren. Am besten du probierst es einfach aus. Kannst du eine der Antennen ausrichten? Es reicht aus, wenn du nur genau eine optimal ausrichtest.
@Julia Müller (julia1234)
>Wie richte ich den Stab am besten?
Sender und Empfänger sollten parallel liegen.
Bernhard S. schrieb: > Am besten du probierst es einfach aus. Das wollte ich jetzt auch vorschlagen. ;-)
Falk B. schrieb: > @Julia Müller (julia1234) > >>Wie richte ich den Stab am besten? > > Sender und Empfänger sollten parallel liegen. ... oder in einer Linie Man möge es mir nachsehen, dass ich so auf den Details herumreite, aber ich kann sachlich falsche Aussagen nicht unkommentiert stehen lassen. Die Gleichungen, die das Magnetfeld von Spulen beschreiben, sind leider etwas unangenehm, dafür kann ich aber nichts. Wer sich näher dafür interessiert: https://de.wikipedia.org/wiki/Biot-Savart-Gesetz
Bernhard S. schrieb: > Falk B. schrieb: >> @Julia Müller (julia1234) >> >>>Wie richte ich den Stab am besten? >> >> Sender und Empfänger sollten parallel liegen. > > ... oder in einer Linie Dir ist schon klar dass „in einer Linie“ ein spezieller Fall von Parallel ist? Das ist wie als würde ich sagen „Die Grundfläche eines Hauses ist Rechteckig“ und du sagst „... oder quadratisch“.
Test schrieb: > Dir ist schon klar dass „in einer Linie“ ein spezieller Fall von > Parallel ist? Das ist wie als würde ich sagen „Die Grundfläche eines > Hauses ist Rechteckig“ und du sagst „... oder quadratisch“. Du hast natürlich Recht, ich habe mich nicht ganz klar ausgedrückt: Die parallele Ausrichtung ist nur genau dann die optimale, wenn sie nicht "seitlich verschoben" sind sondern jede Spule genau auf der Linie des Lotes der anderen steht.
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Vielleicht ist an der Stelle ein Bild sinnvoll. Ich habe ein Bild eines Feldes einer Spule gegoogelt, einen schwarzen Kreis herumgemalt und mit grünen Strichen die optimale Ausrichtung der Empfangsantenne eingezeichnet. So ist es vielleicht am eindeutigsten.
Hi Falk wenn man die Abmessungen und das verwendete Ferritmaterial wüsste, dann könnte man das kurz in CST rein hacken. Ich denke nicht, dass man bei diesem Problem mit Faustformeln weiter kommt. Mit Biot-Savart schon eher, aber der Ferrit ist halt das Problem. Grüsse Tobias
Beitrag #5303995 wurde von einem Moderator gelöscht.
Bernhard S. schrieb: > Vielleicht ist an der Stelle ein Bild sinnvoll. > > Ich habe ein Bild eines Feldes einer Spule gegoogelt, einen schwarzen > Kreis herumgemalt und mit grünen Strichen die optimale Ausrichtung der > Empfangsantenne eingezeichnet. So ist es vielleicht am eindeutigsten. Das Diagramm geht von einem 'mächtigen' Ferritstab und einem kleinen Empfangsstab aus. Mit zwei ebenbürtigen Ferriten sieht das Diagramm garantiert anders aus. Letztlich wäre es eine Überlagerung beider Systeme. Für CST könnte man doch einfach irgendein Ferritmaterial annehmen. Das konkrete Material wird nichts großartig qualitativ ändern.
Abdul K. schrieb: > Das Diagramm geht von einem 'mächtigen' Ferritstab und einem kleinen > Empfangsstab aus. Mein Gott! Ich habe kein besseres Bild gefunden. Ich gehe von zwei gleichen Ferritstäben aus und habe das beste aus einer Zeichnung mit Paint gemacht was eben ging. > Mit zwei ebenbürtigen Ferriten sieht das Diagramm > garantiert anders aus. Nein, es sieht garantiert nicht anders aus, sondern es sieht garantiert ziemlich genau so aus. Im Rahmen der Abweichungen einer per-Hand-Paint-Skizze. > Für CST könnte man doch einfach irgendein Ferritmaterial annehmen. Das > konkrete Material wird nichts großartig qualitativ ändern. Wer CST zur Hand hat, kann das gerne versuchen. Im Ferritmaterial sind aber auch nur Elemtarmagnete, die ein Feld erzeugen das dem eines Dipols (der hier https://de.wikipedia.org/wiki/Dipol nicht der https://de.wikipedia.org/wiki/Dipolantenne) entspricht. Die Überlagerung dieser Felder ergibt - Traraaa - auch wieder ein Dipolfeld. Zumindest in einiger Entfernung vom Ferritstab.
Bezweifel ich. Habe aber keinen Zugang zu CST und könnte es auch nicht bedienen ohne mich wochenlang reinzuhängen. Tut mir leid.
Abdul K. schrieb: > Habe aber keinen Zugang zu CST und könnte es auch nicht > bedienen ohne mich wochenlang reinzuhängen. CST ist nicht schwer zu bedienen, Wochen brauchst du dafür nicht. Man muss erstens kapieren wie man Strukturen aufbaut, das ist nicht schwer, danach muss man verstehen wie man Anregungen/Ports definiert und am Ende die Ergebnisse plottet. In den Details liegen ein paar Tücken, aber eine Leiterstruktur oder eine Antenne ist relativ schnell simuliert. Ich habe damals an der Uni Studenten in 30 Minuten HFSS so erklärt, dass sie es selbst benutzen konnten!!! OK ich war allerdings auch ziemlich gut im Erklären ;-) Allerdings ersetzt CST u.a. kein physikalisches Verständnis. Wenn du z.B. eine Richtantenne bauen willst, dann musst du eine Idee haben wie eine Yagi oder eine LogPer aussieht. Die genauen Abmaße und die Optimierung der Struktur macht CST dann sehr gut. In der Ferritantenne liegt keine schwarze Magie, allerdings ist die ganze Theorie doch recht schwer verdaulich. Ich bezweifel, ob dir CST dabei helfen würde solche grundsätzlichen Dinge zu verstehen. Ich sehe CST und Co. eher als Mittel, Dinge zu optimieren, die man grundsätzlich verstanden hat.
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Verstehe ich schon, was du schreibst. Es war auch eher als Anreiz gedacht für jemanden mit CST-Zugang und -Erfahrung dies für uns zu tun. Problem 1: Meine Erfahrung: Meint man was verstanden zu haben, erkennt man bald es gibt wiederum Dinge daran die man nicht versteht. Da hat sich bei mir doch recht viel Ernüchterung breitgemacht im Laufe des Lebens. Das soll aber nicht heißen, der Versuch der Erkenntnisgewinnung wäre grundsätzlich sinnleer. Ich denke nur, man kann nicht beliebig viel Erkenntnis erlangen. Problem 2: Du hast die kleine 'Such'antenne ohne eigene Feldkonzentrierung eingezeichnet. Wenn nun der Sender leistungsangepaßt ist zur Sendeferritantenne, der Empfänger aber auch zur Empfangsferritantenne, dann müssen auch beide Antennenfelder gleich aussehen und sich wie ich oben schrieb, letztlich überlagern. Wie ich kurz oben schon schrieb. (Angenommen, daß die Sendeantenne nicht in die Sättigung ging, die Empfangsantenne üblicherweise eh nicht. Theorem zur Reziprozität) PS: In den Sechzigern hat das amerikanische Militär mal einen Hubschrauber mit einer Riesenferritantenne beladen und Sendeversuche damit gemacht. Hat sich als uneffektiv herausgestellt und die Sache wurde beerdigt. Im Kalten Krieg haben sie wirklich alles ausprobiert, was sich ein irres Hirn einfallen lassen kann. Mit kleinen Ferritstäben habe ich mal Senden probiert. Ich kam ein paar Hundert Meter weit. Ferrite lassen sich einfach nicht genug aussteuern, daß es wirklich was bringt.
Abdul K. schrieb: > Ferrite lassen sich einfach nicht genug aussteuern, daß es wirklich was > bringt. So ist es. Damit ist zwar das Reziprozitätsgesetz (jede Antenne lässt sich gleichermaßen zum Senden wie zum Empfangen benutzen) nicht verletzt, aber in der praktischen Nutzbarkeit arg eingeschränkt.
@Abdul K. (ehydra) >Mit kleinen Ferritstäben habe ich mal Senden probiert. Ich kam ein paar >Hundert Meter weit. Ist doch super! Bei welcher Frequenz? Sonstiger Aufbau?
Bernhard S. schrieb: > Allerdings ersetzt CST u.a. kein physikalisches Verständnis. Das ist wohl war! :-) aber da habe ich bei Falk wenig Zweifel. Ihm wird es nicht an physikalischem Verständnis mangeln. Auch nicht an Elektrotechnischem. Ich wollte damit nur durch die Blume sagen, dass ich einen Versuch unternehmen könnte, es für ihn zu FEMmen, so er denn will ;-) Das doofe ist halt, dass beim Magnetismus die Probleme irgendwie viel schwieriger sind, als beim elektrischen Feld. Ich jedenfalls hatte beim händischen Berechnen irgendwelcher Magnetfelder und -kreise, noch mit Luftspalten usw., immer ein bisschen Mühe.
Auch Falk wird alt: Beitrag "Re: Magnetische Feldstärke einer Ferritantenne" Hm. Reziprozität der Antenne nicht, ja, aber die Feldstärke in der Ferritantenne selbst ist eben durch die Sättigung begrenzt. Da hast du sicherlich recht, Jörg. Ich wollte es nur abkürzen.
Tobias P. schrieb: > Das ist wohl war! :-) aber da habe ich bei Falk wenig Zweifel. Ihm wird > es nicht an physikalischem Verständnis mangeln. Auch nicht an > Elektrotechnischem. Hm. Da ist in Beitrag #1 ganz oben aber schon der erste Fehler, denn die Ferritantenne hat auf der x-Achse bei 125 kHz eben kein Minimum. Auch sonst nirgendwo. Außer sie ist kilometergroß. Das versuche ich gegen den Widerstand auch anderer Schreiber hier richtig zu stellen. > Ich wollte damit nur durch die Blume sagen, dass ich einen Versuch > unternehmen könnte, es für ihn zu FEMmen, so er denn will ;-) Mach es und berichte > Das doofe ist halt, dass beim Magnetismus die Probleme irgendwie viel > schwieriger sind Das stimmt.
Bernhard S. schrieb: > Das versuche ich gegen den Widerstand auch anderer Schreiber hier > richtig zu stellen. Wie oft willst du das nun eigentlich wiederholen? Hat dir denn irgendwer am Ende widersprochen?
Jörg W. schrieb: > Wie oft willst du das nun eigentlich wiederholen? So oft wie nötig, einmal hat ja nicht gereicht, denn du... > Hat dir denn irgendwer am Ende widersprochen? ...hast am 01.02.2018 14:33 das Falsche wiederholt und andere danach auch noch. Aber ich höre jetzt damit auf.
Bernhard S. schrieb: > hast am 01.02.2018 14:33 das Falsche wiederholt Du hast dem am 4. 2. widersprochen, seitdem hat das niemand mehr angezweifelt, oder?
Jörg W. schrieb: > Du hast dem am 4. 2. widersprochen, seitdem hat das niemand mehr > angezweifelt, oder? Zitat "Bezweifel ich." noch am selben Tag.
Spätestens seit deinem Bild ist es doch klar.
Julia1234 schrieb: > Möchte auch einen Sender und Empfänger für ca 20kHz in ca 1-2 Meter > Wasser Tiefe betreiben. Entfernung ca 5 Meter. Ist dafür die > Ferritantenne geeignet oder muss auf auf eine andere Antennenart > zugreifen? Imho ist eine Induktionsschleife geeigneter. Die Kinotonübertragung für Schwerhörige machet das. und aus einem andern Thread: "Du kannst durchaus ein Uboot mit einer 27 oder 40MHz Fernsteuerung unter Wasser steuern. Die Reichweite dürfte im Süßwasser 1-3m betragen. Im Seewasser ist nach wenigen Zentimetern Schluß."
Ga Gast schrieb: > Die Kinotonübertragung für Schwerhörige machet das. Die haben aber auch die Schleife um alle Sitze herum gelegt: der abgedeckte Bereich ist dann alles innerhalb der Schleife.
Empfangsseitig bringt der Ferrit Vorteile, denn laut Induktionsgesetz ist die induzierte Spannung Fläche mal magnetische Induktion, und letztere wird von dem Ferrit ca. um Faktor 1000 je nach Permeabilität erhöht. Solange man nicht in die Sättigung kommt gilt das auch für den "Sende"-Fall. Eine Rahmen/Schleifenantenne bringt dann Vorteile, wenn sie mit der Fläche punktet und den Vorteil des Ferrits wettmachen kann. Das dürfte etwa bei einer Fläche sein, die größer als die des Ferrits mal Permeabilität ist. Wenn man die Fläche des Ferrits mit 1cm² annimmt und die Permeabilität mit 1000 dann erwarte ich einen Vorteil der Rahmenantenne etwa ab 1000cm² Fläche bzw. etwa 30cm Kantenlänge. So ganz grob.
Bernhard S. schrieb: > So ganz grob. Könnte gut hinkommen, wenn man sich das so ansieht, was man ansonsten so alles an „magnetischen Antennen“ sieht (was anderes ist ja eine Ferritantenne auch nicht).
Mein Beitrag : Um die schnelle Sättigung der Ferrite zu umgehen ,nutze ich mehrere Ferritstäbe parallel, so kann ich im KW-Bereich bis 100 We abstrahlen! Siehe: DL4KCJantennen.de H.Bensch
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