Magnetisches Feld einer Antenne

Verwirrter schrieb:
> Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes
> zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl
> zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen.

Über deine Formulierung mit Elektronen verwirrst du dich selbst.

Das Magnetfeld wird durch den Strom erzeugt.
Ein Strom fliesst auch durch den Kondensator.

Was das Magnetfeld der Antenne angeht, so betrachte besser den 
tatsächlichen Strom im real vorhandenen Leiter, anstatt 
Ersatzschaltbilder zu strapazieren.

Hallo Stefan M.

ich nannte doch "Verschiebungsstrom".

https://de.wikipedia.org/wiki/Verschiebungsstrom

VG

Verwirrter

Volker M. schrieb:
> Was das Magnetfeld der Antenne angeht, so betrachte besser den
> tatsächlichen Strom im real vorhandenen Leiter, anstatt
> Ersatzschaltbilder zu strapazieren.

Hallo Volker M.

eher hab ich Maxwell strapaziert, der ja nun mal behauptet, dass auch 
"nicht tatsächliche" Ströme (genauer Stromänderungen) Magnetfeldwirbel 
bewirken können.

Das eigentlich Problem liegt dann aber darin, dass die "tatsächlichen" 
und die "nicht tatsächlichen" Ströme gegensinnige Magnetfelder bewirken.

Wenn man diese Kröte erstmal geschluckt hat, könnte man nachdenken, wie 
man das Problem vermeidet. Man könnte zum Beispiel den Viertelwellenstab 
vom Kopf her speisen. Dann würden alle Stromarten in eine Richtung 
fließen und gleichermaßen das Magnetfeld verstärken.

VG vom

Verwirrten

Verwirrter schrieb:
> Maxwell strapaziert

Überstrapaziert, befürchte ich.

Wenn es zur Entwirrung beiträgt kann ich im Feldsimulator das Magnetfeld 
deiner Groundplane darstellen. Die numerische Berechnung basiert auf der 
vollständigen Lösung der Maxwell'schen Gleichungen.

Dargestellt ist der Betrag des Feldes
Hxyz, Skala 50dB log

Und weil heute Montag ist auch das elektrische Feld als Bonus :-)
Exyz, Skala 50dB log

Viele Grüße
Volker

Verwirrter schrieb:
> Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes
> zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl
> zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen.

Was ist daran "weniger bekannt"?
Das ist direkt das erweiterte Durchflutungsgesetz in der makroskopischen 
Formulierung der Maxwell-Gleichungen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen#Makroskopische_Maxwell-Gleichungen

Hallo Volker,

hübsche Grafiken. Danke.Mich interessiert ja im Moment nur das 
Magnetfeld. Kannst Du den Einspeisepunkt nach oben verlagern und dann 
nochmal anwerfen?

VG

Verwirrter

Verwirrter schrieb:

> Kannst Du den Einspeisepunkt nach oben verlagern und dann
> nochmal anwerfen?

Gegen WAS soll denn an der Spitze angeregt werden? So eine HF-Quelle 
wird zwischen zwei Leitern beschaltet, aber dort ist KEIN anderer 
Leiter, im Gegensatz zum Fußpunkt wo man unten die Massefläche hat. 
Daran scheitert das Experiment bereits.

Mit deiner umgedrehten Anordnung hättest du auch das Maximum des 
elektrischen Feld unten - unmittelbar an der Masse. Ganz schlecht!

Aus der Erfahrung mit ganz vielen professionellen Antennendesigns kann 
ich dir versichern, daß die Abstrahlung (Antennenwirkungsgrad) schlecht 
wird, wenn das E-Feld-Maximum zu nahe an die Masse kommt.

Das "Umdrehen" ist in jeder Hinsicht komplett kontraproduktiv.

Hallo Volker,

ich hab nicht gesagt, dass unten die höchste Spannung auftauchen soll.

Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche 
Groundplane eingekoppelt. Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich 
überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig.

Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor. Nur das M-Feld sollte sich 
gleichmäßiger über den ganzen Stab verteilen und - hoffentlich - stärker 
abstrahlen.

VG

Verwirrter

Verwirrter schrieb:
> ich hab nicht gesagt, dass unten die höchste Spannung auftauchen soll.

Das ist aber nunmal das Verhalten einer Lambda/4 Antenne am offenen 
Ende.

> Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche
> Groundplane eingekoppelt.

Denkfehler - das erfordert eine Leitung, die ihrerseits nennenswerte 
elektrische Länge hat (mindestens die lambda/4 des Strahlers) und damit 
ist es alles andere als eine ideale Verbindung, selbst wenn es nicht 
abstrahlt. Wenn diese Verbindung auch noch strahlt wird es entsprechend 
komplexer.

> Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich
> überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig.

Kompletter Denkfehler. Du mischt Antennenkonzepte mit idealen (kurzen) 
Verbindungen und baust daraus Konzepte, die so nicht realsierbar sind-

> Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor.

Wie gesagt, das sind etliche Denkfehler drin. Du machst es dir zu 
einfach bei deiner Betrachtung. Bitte mal gründlich rechnen und 
bedenken, dass ideal Verbindungen (0V Potentialdifferenz) zwischen zwei 
entfernten Punkten in der HF-Technik nicht existieren.

Volker M. schrieb:
> Gegen WAS soll denn an der Spitze angeregt werden? So eine HF-Quelle
> wird zwischen zwei Leitern beschaltet, aber dort ist KEIN anderer
> Leiter, im Gegensatz zum Fußpunkt wo man unten die Massefläche hat.

An der Spitze ein batteriegespeister Sender, als Gegenpol
eine kleine Fläche mit ein paar Picofarad gegen Masse.
Bei ca. 10 MHz hätten Vertical und Gegenpol für den Sender
etwa gleiche Impedanz.

Martin schrieb:

> An der Spitze ein batteriegespeister Sender, als Gegenpol
> eine kleine Fläche mit ein paar Picofarad gegen Masse.

An der Spitze gibt's aber keine "Masse", gegen die man anregen kann. Ihr 
mischt hier HF-Konzepte (ausgedehnte Strahler) und ideale Verbindungen 
die es in der HF-Technik nicht gibt zwischen zwei Punkten an 
unterschiedlichen Orten.

Ich bin raus, viel Erfolg bei euren Konstruktionen.
Volker

Volker M. schrieb:
> An der Spitze gibt's aber keine "Masse", gegen die man anregen kann.

Sorry, Du machst sonst einen sehr beschlagenen Eindruck.
Da sollte es Dir nicht unbekannt sein, dass eine kleine
Fläche von z.B. 10x10 cm oder ein Stab 1 m gegen die Umgebung
eine Kapazität von Grössenordnung 10 pF hat.
Das ist schliesslich das Prinzip der Aktiven Antenne

> Ich bin raus,
Drückst Du Dich, weil Du das nicht wahrhaben willst?

Martin schrieb:
> Sorry, Du machst sonst einen sehr beschlagenen Eindruck.

Gut möglich, ich habe nicht nur die AFU Lizenz sondern auch HF-Technik 
studiert und mache das seit fast 30 Jahren beruflich.

> Da sollte es Dir nicht unbekannt sein, dass eine kleine
> Fläche von z.B. 10x10 cm oder ein Stab 1 m gegen die Umgebung
> eine Kapazität von Grössenordnung 10 pF hat.

Solche kleinen Elemente sind als Gegengewicht/Masse einer Antenne aber 
untauglich. Das mag für Spezialfälle anders sein (Aktivantenne mit 
hochohmigen Eingang), aber hier hilft es nicht.

Antennen mit kleiner Masse sind extremst empfindlich, was die Größe 
dieser Masse angeht. Die bestimmt dann maßgeblich die Resonanz. Ich habe 
das Thema ständig bei Antennendesigns, wo es an Platz fehlt. Die werden 
simuliert, gebaut und am Meßplatz nachgemessen. Mit richtiger 
HF-Meßtechnik, nicht mit Oszilloskopen ...

So, jetzt bin ich wirklich raus
Volker

Verwirrter schrieb:
> Im Antennendraht fließt der Elektronenstrom von unten nach oben. Und in
> den Streukapazitäten der "Verschiebungsstrom" von oben nach unten. Warum
> behindern sich die dadurch erzeugten gegensinnigen Magnetfelder nicht?

 Der eingespeiste Wechselstrom bewegt sich nicht unendlich schnell, 
deshalb hat das vom Verschiebungsstrom erzeugte Magnetfeld eine 
Verzögerung gegenüber dem im Antennenleiter entstehenden. Die erzeugten 
Magnetfelder löschen sich nicht gegenseitig aus, sondern breiten sich im 
Raum aus...

Verwirrter schrieb:
> Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche
> Groundplane eingekoppelt. Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich
> überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig.
>
> Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor. Nur das M-Feld sollte sich
> gleichmäßiger über den ganzen Stab verteilen und - hoffentlich - stärker
> abstrahlen.

Wie schon gesagt, gehört zum Einspeisen eines Stromes immer ein 
Gegenpol, (Masse).
Wenn man die Groundplane "oben" einspeisen wollte, z.B. mit einer 
kapazitiven (also Spannungs-Kopplung), entsteht trotzdem am unteren Ende 
ein Strombauch...
Also lassen wir diese albernen Gedankenspielchen!

Moin,

Danke an alle Mitdiskutanten!

Auch in diesem Thread bilden sich zwei Lager aus. Das Lager der 
Orthodoxen und das Lager der Neugierigen.

In diesem Spannungsfeld können großartige Diskussionen gelingen, wenn 
man aus dem Thema keinen Glaubensstreit macht.

Ich bin erstmal froh, dass der "Verschiebungsstrom" überwiegend bekannt 
ist und dass Ihr meine Verwirrung über seine mögliche Auswirkung 
nachvollziehen könnt.

-----

Besonders verwirrte mich der Einwand, dass der Verschiebungsstrom die 
Ablösung der magnetischen HF-Welle nicht behindert sondern erst 
ermöglicht.

Ein Buch hatte mich mal mit der Behauptung verwirrt, dass sich die 
magnetische Welle erst in mehreren Wellenlängen Abstand vom Antennenstab 
ausbilden würde.

Aber noch ist es leicht, mich zu verwirren.

-------

Zu meiner Entwirrung sollte ich mir mal das M-Feld einer "lebenden" 
Antenne genauer anschauen. Als ortsauflösende selektive Sensoren könnte 
ich mir kleine HF-Spulen, umgeben mit geschlitzter Schirmfolie, 
vorstellen.

Ich bastel mal was...

VG vom

Verwirrten

Hallo,
anliegend fünf Pics:

"M_Sonde": damit messe ich UKW-M-Felder (E-Schirm war nicht nötig).

"Stab1": In gelb die Spannung am Generatorausgang. In blau das M-Feld um 
die Zuleitung des senkrechten Viertelwellenstabes. Spannung und Strom 
sind weitgehend in Phase. Die Antenne strahlt passabel.

"Stab2": In blau das M-Feld um den Antennenstab nahe dem Speisepunkt.

"Stab3": In blau das M-Feld auf halber Antennenstablänge.

"Stab4": In blau das M-Feld am freien oberen Ende des Antennenstabes.

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"Stab4" verwirrt mich! In Volkers vollständiger Maxwell-Simulation war 
da oben kein Magnetfeld mehr.

Hab ich Mist gemessen?

VG vom

Verwirrten

Verwirrter schrieb:
> "Stab4" verwirrt mich! In Volkers vollständiger Maxwell-Simulation war
> da oben kein Magnetfeld mehr.
>
> Hab ich Mist gemessen?

Deine Sonde an der Spitze der Antenne bewirkt eine kapazitive Belastung 
der Groundplane, und damit eine Verstimmung der Resonanzfrequenz zu 
niedrigeren Frequenzen hin.
Wenn man die Generatorfrequenz ebenfalls absenkt, wird man ein Minimum 
finden...

Hallo Klarsteller,

vielen Dank. Es war noch viel banaler. Je weiter ich an dem Antennenstab 
aufstieg, desto näher kam ich dem Oszi, dessen zweite Tastkopfzuleitung 
zum gelben Kanal dann zunehmend in die Sonde einkoppelte.

Nach Beseitigung des Problems messe ich jetzt nach oben hin ein stetig 
fallendes Magnetfeld. Oben sehe ich tatsächlich ein "Minimum".

Aber ich bin noch meilenweit von Volkers Simulation entfernt, die am 
Stabende nur noch Bruchteile eines Prozentes des Maximalwertes anzeigt.

Egal. Zumindest stimmt die Tendenz. Unten um den Monopol ist das M-Feld 
am stärksten und oben am schwächsten.

Und das erscheint mir nicht ideal.

---------

Loop-Magnetfeld: Mit weiteren Stäben hab ich eine (eckige) "Loop" 
gebaut. Bzgl. des Magnetfelds ein Traum. Außerhalb der Loop an allen 
Stabpositionen gleiches Magnetfeld. Und innerhalb der Loop doppeltes 
Feld - praktisch homogen. Vorbildhaft.

Verschiebungsstrom-Magnetfeld: noch heute will ich mit meiner Sonde das 
Magnetfeld zwischen zwei Kondensatorplatten messen. Das hab ich noch nie 
direkt beobachtet.

VG vom

Verwirrten

Hier sieht man wie sich die elektromagnetische Welle langsam von der 
Antenne ablöst.

Hallo,

der Nachweis von Magnetwirbeln in einem Kondensator ist schwierig.

Zur Erzielung eines großen Verschiebestromes benötige ich große Platten 
mit geringen Abständen.

Der Verschiebestrom verteilt sich gleichmäßig über die gesamte Fläche 
der Kondensatorplatten. Leider vergrößert sich auch der Magnetfeldwirbel 
mit der Plattengröße, so dass meine Sonde prozentual immer weniger vom 
Wirbel erfasst. Ich gewinne durch Vergrößerung der Platten nichts.

Schiebe ich die Platten zusammen, so kommt meine Sonde schon in den 
Einzugsbereich der Elektronenleitung innerhalb der Platten und deren 
Zuleitungen. Zwar hab ich deren Magnetwirbel so ausgerichtet, dass sie 
um 90° gedreht sind, aber das ist Frickelkram.

Hat jemand ne Idee?

VG

Mit einem Dielektrikum ist es gelungen. Der 200pF-Kondensator liegt 
parallel zum Generator. Das Gebilde aus Kondensator und Zuleitungen 
resoniert bei der gezeigten Frequenz.

Kondi1: In gelb die Kondensatorspannung. In blau das Magnetfeld um die 
Zuleitung des Kondensators.

Kondi2: In blau das Magnetfeld um das Dielektrikum.

Kondi3: Messanordnung zu "Kondi2".

Damit ist Maxwell bestätigt: "Jede zeitliche Änderung eines elektrischen 
Feldes bewirkt ein magnetisches Wirbelfeld".

VG

Ein elektrischer Strom erzeugt ein magnetisches Feld,
eine elektrische Spannung erzeugt ein elektrisches Feld.

Bei deiner Versuchsanordnung "kondi3.JPG" glaubst du,
daß Magnetfeld das dein Sensor detektiert, wird vom
Kondensator erzeugt? Das Magnetfeld wird durch den
Strom der durch die Zuleitungen fließt erzeugt.
Du kannst den Kondensator kurzschließen und wenn
der Strom sich nicht ändert, hast du immer noch die
gleiche magnetische Feldstärke wie vorher.

Hallo,

@Günter: "Jede zeitliche Änderung eines elektrischen
Feldes bewirkt ein magnetisches Wirbelfeld"

---------

@Thema:

Die Kombination einer kapazitiv belasteten Groundplane mit einer Loop 
führte mich zu anliegender Konstruktion.

Die Konstruktion wirkt wie eine Loop, wobei die rechte Seite vom 
Verschiebungsstrom gebildet wird. Die drei übrigen Seiten sind 
Elektronenleiter. Die Magnetfelder von den Elektronen und vom 
Verschiebungsstrom behindern sich nicht mehr gegenseitig, wie das bei 
der einfachen Groundplane der Fall ist.

Auch das elektrische Feld kommt nicht zu kurz und entsteht zwischen 
Martins Dachkapazität und Ground, die ich lediglich etwas vom 
Antennenstab weggerückt hab. Als Gimmick kann der Viertelwellenstab 
verkürzt werden.

VG

vom Verwirrten

Hallo Günter,

anliegend ein Bild aus meinem Physikbuch 12. Klasse. Du siehst, dass 
innerhalb des Kondensators ein M-Feld entsteht. Diese Einsicht ist eine 
der Grundlagen von Maxwells Theorie.

Ich ahnte aber bei der Thread-Eröffnung, dass das nicht allseits bekannt 
ist.

Meine Messung stimmt mit der Theorie überein. Es steht Dir frei, Maxwell 
- und damit auch meine Messung - zu wiederlegen.

VG

Verwirrter schrieb:
> Die Kombination einer kapazitiv belasteten Groundplane mit einer Loop
> führte mich zu anliegender Konstruktion.

Kann man so bauen, verkürzter Starhler mit Dachkapzität wird bei 
PCB-Antennen wo kein Platz für normale lambda/4 Strahler ist durchaus 
genutzt. Die Eingangsimpedanz ist dann eher ungünstig und erfordert noch 
ein Anpaßglied. Durch den geknickten Strahler ändert sich das 
Richtdiagramm.

Also durchaus machbar, hat aber keinen Vorteil gegenüber dem gestreckten 
Strahler.

Die Überlegungen, den Strom irgendwie gleichmässig zu verteilen, sind 
kein geeignetes Kriterium um eine "bessere" Antenne zu konstruieren.

Hallo Volker,

zur Impedanzanpassung kann man den dann mit der Groundplane zu 
verbindenen Stab mit einer verschiebbaren Schelle versehen.

Die Dachkapazität ist nicht neu. Ich verfolge auch nicht das Ziel, 
irgendwas Neuartiges zu erdenken. Ich will nur die mir fremde Materie 
ausreichend tief durchdenken, um ggfls. Sachverhalte zu erkennen, die so 
klar nicht in den Lehrbüchern stehen.

Die Ausnutzung des vom Verschiebungsstrom bewirkten magnetischen 
Wirbelfeldes ist zum Beispiel so ein interessantes Thema. Der "Trick" 
meiner Konstruktion ist ja nicht die Dachkapazität, sondern das 
Schließen der Loop durch das Magnetfeld des Verschiebestromes. Das Ding 
sieht aus wie eine Antenne mit Dachkapazität. Aber es wirkt - 
hoffentlich - auch als Loop.

Wie die Vorrichtung dann im Vergleich zu einer normalen Groundplane 
abschneidet, sollten wir per Simulation und Experiment klären. Du hast 
ne Simulationssoftware zur Verfügung. Das ist schon mal gut. Irgendwann 
wirds mir auch gelingen, Dich zum Teamwork zu motivieren... ;)

Und ich bin mir nicht zu fein, mir noch geeignete Feldstärkeschätzgeräte 
zu basteln, sobald die Vorversuche günstige Hinweise ergaben.

VG vom Verwirrten

Volker M. schrieb:
> Die Eingangsimpedanz ist dann eher ungünstig und erfordert noch
> ein Anpaßglied.

Ich benutze für 80m einen verkürzten Dipol 10m lang
zwischen 2 Dachgauben als Endkapazitäten.
Mein VNA zeigt eine Resonanz 3660 kHz bei einer Impedanz
von 17 Ohm, entsprechend einem SWR = 3, das mein Transceiver
IC-7300 ohne extra Tuner klaglos akzeptiert.
Leider habe ich keinen Erdungspunkt um den Versuch zu machen,
aber ich meine, bei einer Vertical müsste es ähnlich funktionieren,
bis auf die noch geringere Impedanz natürlich.


Verwirrter schrieb:
> Und ich bin mir nicht zu fein, mir noch geeignete
> Feldstärkeschätzgeräte zu basteln,

Lohnt nicht, guck Dir mal den Tecsun PL-365 an.
Irgendwo habe ich kürzlich gelesen, dass sich das Gerät
vorzüglich als Feldstärkenmesser verwenden lässt.
Preis ca. 80 €.

Verwirrter schrieb:
> sondern das
> Schließen der Loop durch das Magnetfeld des Verschiebestromes. Das Ding
> sieht aus wie eine Antenne mit Dachkapazität. Aber es wirkt -
> hoffentlich - auch als Loop.

Der Verschiebungsstrom ist dem Erregerstrom in der Vertical
entgegen gesetzt, verringert demnach das Magnetfeld.

martin schrieb:
> Der Verschiebungsstrom ist dem Erregerstrom in der Vertical
> entgegen gesetzt, verringert demnach das Magnetfeld.

Hallo Martin,

es kommt auf den Abstand an. Loop hatte ich schon erfolgreich probiert. 
Eigenzitat von 26.01.2021 16:15:

"Loop-Magnetfeld: Mit weiteren Stäben hab ich eine (eckige) "Loop"
gebaut. Bzgl. des Magnetfelds ein Traum. Außerhalb der Loop an allen
Stabpositionen gleiches Magnetfeld. Und innerhalb der Loop doppeltes
Feld - praktisch homogen. Vorbildhaft."

Damit waren alle Elemente beisammen:

1. Deine Dachkapazität
2. normale Loop mit vier Seiten
3. Ersatz einer Seite durch den Verschiebungsstrom

Ich setz gerade das Labormuster zusammen.

Feldstärkemessgerät bastel ich mir lieber selbst. Das macht mehr Spaß 
als fertig kaufen.

VG vom

Verwirrten

Hallo,

ich hab die EM-Antenne auf einen Drehteller gestellt und in 1,60 
Entfernung das E- und M-Feld gleichzeitig gescreent.

Die anliegenden Tabelle zeigt lediglich beim E-Feld ein Minimum, wenn 
der Antennenstab Richtung Sensorik zeigt.

--------

Weiterhin war das Stab-Magnetfeld (gemessen direkt am Stab) in 
vertikaler Richtung gleichmäßiger als beim Groundplane-Stab und 
schwächte sich nach oben hin kaum ab.

Im Verschiebungsstrombereich war das Magnetfeld schwach, was aber nach 
den Vorversuchen mit Luftkondensatoren ja auch zu erwarten war.

Innerhalb der Loop war ich etwas enttäuscht. Ich hatte ein doppelt so 
starkes Magnetfeld wie außerhalb der Loop erhofft. Der 
Wirbelstromrichtungswechsel zwischen Außen- und Innenbereich war 
einwandfrei. Dennoch hatte ich kaum mehr Magnetfeld als außerhalb der 
Loop.

--------

Mehr kann ich noch nicht sagen. Ich will heute noch nachrechnen, ob die 
Spannungswerte überhaupt hinhauen können. Ich hatte Millivolt erwartet 
und wurde da mit fast nem halben Volt regelrecht umgehauen. Ist in jedem 
Fall sehr motivierend.

VG

Verwirrter schrieb:
> ich hab die EM-Antenne auf einen Drehteller gestellt und in 1,60
> Entfernung das E- und M-Feld gleichzeitig gescreent.
Mit welcher Frequenz?
Wie groß ist deine Antennenkonstruktion?
Und wie sieht die Messantenne aus?
Wie sehen die Werte aus, wenn die vertikale Position veränderst?

Antennenmessungen sind aufwändig:
https://de.wikipedia.org/wiki/Antennendiagramm#Messungen_unter_Laborbedingungen

Hallo Bernd,

ich hab kein HF-Labor. Von mir kannst Du keine Präzisionsmessungen 
erwarten.

Das ist auch gar nicht mein Thema. Mich interessiert lediglich Frage, ob 
man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft 
nutzen kann.

Als Messergebnis reicht mir ein "ja" oder "nein".

VG vom

Verwirrten

Ich erwarte auch keine Präzisionsmessungen. Aber die Beantwortung der 
Fragen könnte helfen herauszufinden, ob du auf dem richtigen Dampfer 
bist:
https://de.wikipedia.org/wiki/Nahfeld_und_Fernfeld_(Antennen)

Verwirrter schrieb:

> Mich interessiert lediglich Frage, ob
> man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft
> nutzen kann.

Wie denn nutzen, was soll dabei herauskommen?

Daß die Stromverteilung auf einem Strahler mit der Wellenlänge variiert 
ist kein Nachteil, sondern Physik. Am offenen Ende ist der Strom Null 
und in Lambda/4 davon maximal. Konstante Stromamplitude über die gesamte 
Länge hätte man bei einer mit 50 Ohm terminierten Leitung, da wird dann 
gar nix abgestrahlt.

Der Antennenwirkungsgrad einer Groundplane ist nahe 100%, nur begrenzt 
durch die (hier minimalen) Verluste in der Antenne. Mehr als 100% werden 
wir nicht abstrahlen können, was also soll da noch optimiert werden?

Wenn eine Antennen einen schlechten Antennenwirkungsgrad hat, so ist das 
durch Verluste in der Antennen bedingt, die groß sind gegenüber dem 
Strahlungswiderstand. Also Strahlungswiderstand optimieren und/oder 
Verluste senken.

Eine Loop mit sehr kleinem Durchmesser ist ein Beispiel für eine 
Antenne, wo der Strom in der Antennen sehr konstant (homogen) ist. Der 
Strom ist konstant weil die Antenne so klein ist - und zugleich ist 
daduch der Strahlungswiderstand ungünstig in Relation zu den Verlusten 
in der Antennen. Also homogener Strom und schlechter 
Antennenwirkungsgrad.

Kurzfassung: dein Optimierungsziel/Kriterium ist ungeeignet.

Hallo Bernd,

hab Geduld mit mir. Freitag ist es immer stressig im Büro. Da komm ich 
kaum in meine Bastelecke. Aber ein paar erste Impressionen kann ich 
schon mal liefern.

m_feld1:

Im Vordergrund die Antenne auf Rolltisch und Drehteller. Im Hintergrund 
die Sensorik.

Die Antenne besteht aus drei Teilen. Der auf dem Drehteller stehende 
Ground-Laborständerfuß, den ich den Chemikern entwendet hab. Einem 
C-förmigen Cu-Draht mit 50cm Höhe und 30cm Schenkeln. Und einer Alufolie 
als Dachkapazität, die mit einer Krokidilklemme am Draht fixiert ist.

Die Sendeenergie wird direkt auf dem Tisch erzeugt, wozu das kleine 
selbstgebaute Kästchen dient. In dem Kästchen befindet sich eine 
8-fach-PLL, damit ich das Kästchen auch aus sehr vielen Metern ansteuern 
(und wobbeln kann). Der Steuersender befindet sich auf dem hinteren 
Labortisch. Sobald vom Steuersender HF kommt, schaltet die 
Akkuversorgung im Kästchen ein.


m_feld2:

Vorne die PLL und im Hintergrund die Einspeisung der Sendeenergie in den 
Parallelschwingkreis der Antenne. Per oberer Klemme wird die Impedanz 
angepasst.


m_feld3:

Ich hab Resonanzfrequenz und Impedanzabgriff einfach auf maximalen 
Empfangspegel abgeglichen. Da die Antenne heute schon drei Meter 
entfernt steht, fallen die Empfangsspannungen geringer als gestern aus. 
Aber sie sind stimmig. Im Oszillogramm siehst Du auch die 
Resonanzfrequenz.


--------

Nächster Schritt:

Ich will die Hauruck-"Impedanzanpassung" noch verbessern. Die typischen 
Funkerimpedanzmessbrücken finde ich langweilig.

Meine BNC-Kabel messe ich immer per TDR (time domain reflectometry). An 
sich sollte die Methode auch für meine Antennenimpedanzmessungen 
geeignet sein. Ich hab schon alles vorbereitet. Mal gucken, ob das 
hinhaut.

VG vom

Verwirrten

*******************

Hallo Volker,

wenn ich genug Gefühl für meine EM-Antenne hab, vergleiche ich die 
Konstruktion mit einer normalen Groundplane. Hab Geduld. Ich hab kein 
Problem damit, zum Schluss festzustellen, dass meine Antennenidee 
Schrott und womöglich schlechter als ein Monopol ist.

Ich hab halt nicht Deine Expertise, um alles schon im Vorhinein aus dem 
Bauch heraus zu wissen.... ;)

VG vom

Verwirrten

Verwirrter schrieb:
> Meine BNC-Kabel messe ich immer per TDR (time domain reflectometry). An
> sich sollte die Methode auch für meine Antennenimpedanzmessungen
> geeignet sein.

Deine Kabel sind breitbandig, da funktioniert TDR wunderbar. Bei einer 
schmalbandigen Antenne ist das TDR-Ergebnis schwer zu interpretieren, 
weil du frequenzabhängige Reflektionen bekommst.

Wenn du eine bemasste Skizze von deiner Konstruktion hochlädst kann ich 
das mal simulieren und die Felder darstellen.

Volker M. schrieb:
> Wenn du eine bemasste Skizze von deiner Konstruktion hochlädst kann ich
> das mal simulieren und die Felder darstellen.

Hallo Volker,

"50x30cm" hatte ich ja geschrieben.

Aber umgekehrt wird eher ein Schuh draus. Sag Du mir die Maße, bei denen 
Deine Simulation beste Ergebnisse zeigt. Sollte nur irgendwo unter 200 
Mhz resonieren, damit ich da noch gut messtechnisch dran komme.

Vielen Dank und VG

vom Verwirrten

Hallo,

ich mach mal kurz die "time domain reflectometry" (TDR = "Kabelradar") 
vor. Vielleicht kennt das der eine oder andere noch nicht.

Untersucht hab ich das Zuleitungskabel zwischen PLL-Ausgang und den 
Krokodilklemmen der Antenne. Gemessen hatte ich das Kabel noch nie, weil 
ich das so selten brauch.

Die Messung geht blitzschnell.

dtr1: Steller zu weit nach rechts

dtr2: Steller zu weit nach links

dtr3: Steller genau richtig.

dtr4: "Messplatz". Der freie BNC-Stecker wird in einen Generator mit 
Rechteckausgang gesteckt. Es genügt eine Messfrequenz von 1 MHz. Das zu 
prüfende Kabel kommt links aus dem T-Stück und endet in dem 
Abschlussspoti. Das Scope kommt rechts aus dem T-Stück und zeigt die 
vorigen Bilder.

dtr5: das 250 Ohm-Poti wird mit einem Ohmmeter gemessen. 43 Ohm. Naja. 
Wird wohl ne 50 Ohm Leitung sein.

dtr6: mit dem 100pF-Zwischenstück differenziere ich das Rechtecksignal 
in oben gezeigter Weise. Dieser kleine Zusatz hat sich bei der Ablesung 
als vorteilhaft erwiesen. Zur Not kann man aber auch drauf verzichten, 
was aber andere Schirmbilder bewirkt.

Viele Grüße vom

Verwirrten

Verwirrter schrieb:

> "50x30cm" hatte ich ja geschrieben.

Stimmt, hatte ich übersehen und nun nachgebaut in der Simulation.
Einspeisung bei mir unten am Fußpunkt des vertikalen Drahtes gegen die 
Massefläche.

Deine Konstruktion mit den langen Leitungen bei der Einspeisung ist für 
HF untauglich, das sind bei deinen 10cm Verdrahtung schnell mal 100nH 
Serien-L von der Einspeisung. Also bitte sauber und kurz einspeisen.

> Aber umgekehrt wird eher ein Schuh draus. Sag Du mir die Maße, bei denen
> Deine Simulation beste Ergebnisse zeigt. Sollte nur irgendwo unter 200
> Mhz resonieren, damit ich da noch gut messtechnisch dran komme.

Mit deinen Abmessungen liegt das Minimum im VSWR bei ca. 200 MHz.

Schaut man auf die Impedanzen, so findet man zwei Resonanzen wo 
Imag{Z}=0 ist: die erste Resonanz bei 100MHz ist mit 4kOhm Realteil sehr 
hochohmig, die zweite ist mit 100 Ohm Realteil besser nutzbar.

Die Felder bei 100 MHZ und 200MHz sind ebenfalls angehängt.

Viel Erfolg bei der Interpretation!
Volker

Und weil du so auf das Magnetfeld schaust nochmal eine 
Magnetfelddarstellung auf halber Höhe

Hallo Volker,

grandiose Arbeit. Bevor ich mir Dein Werk zusammen mit einem Kaffee 
einverleibe, bring ich aber erstmal meine Impedanzanpassung zum Ende.

---------

Gestern hatte ich ja per TDR überprüft, ob mit meinem Equipment bis zu 
den Krokoklemmen alles ok ist. Es fehlt noch die Impedanzanpassung per 
Krokoklemme. Vier Bilder im Anhang.

imp1: beide Oszi-Tastkopfspitzen parallel an dem mit Kabel und Dummy 
belasteten PLL-Ausgang. Es gibt einen 1.5 ns Versatz, weil die eine 
Tastkopfzuleitung (durch einen reparierten Kabelbruch) etwas kürzer ist.

imp2: gelber Kanal am PLL-Ausgang und blau am Ende des Kabels parallel 
zum 50-Ohm-Dummy (die zusätzliche Laufzeit entsteht durch die 
Kabellänge). Exakt dieses Bild (Spannungsverhältnis und Phasenlage) muss 
auch mit Antenne entstehen, wenn die Antenne als 50-Ohm-Wirkwiderstand 
arbeitet.

imp3: Dummy weg und Antenne ran. Hier hab ich die Klemme zu nah ans 
Ground geschoben.

imp4: hier hab ich die Klemme zu weit weg vom Ground angeklemmt. Bei 
dieser Einstellung wurde die Antenne stärker belastet und ich musste die 
Resonanz nachjustieren.

Das Optimum liegt zwischen imp3 und imp4 und ist auch genau die Stelle, 
an der ich gestern die stärkste Abstrahlung feststellte.

VG

Volker M. schrieb:
> Einspeisung bei mir unten am Fußpunkt des vertikalen Drahtes gegen die
> Massefläche.

Hallo Volker,

dieses Detail sollten wir bitte vorab besprechen. Meine Konstruktion ist 
ein vollständiger Resonanzkreis ohne Unterbrechung. Die Einspeisung 
geschieht mit einer (halbierten) Delta-Anpassung parallel zu einem Teil 
der Loop.

Der Generator liegt also nicht in Reihe mit einem Serienkreis sondern 
parallel zu einem angezapften Parallelkreis.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/491073/m_feld2.JPG

Konntest Du das in Deine Simulation einarbeiten? Ich kann den Übergang 
zwischen Ground und unterem Ende des 50cm-Stabes in Deiner Simulation 
nicht erkennen, weil Dein Schirmfoto gerade da abgeschnitten ist.


> Deine Konstruktion mit den langen Leitungen bei der Einspeisung ist für
> HF untauglich, das sind bei deinen 10cm Verdrahtung schnell mal 100nH
> Serien-L von der Einspeisung. Also bitte sauber und kurz einspeisen.

Die Zuleitungsinduktivität liegt der angezapten Loop-Induktivität 
parallel. Beide sind von gleicher Größenordnung. Die 
Zuleitungsinduktivitäten beeinflussen lediglich die Resonanzfrequenz, 
den Einspeisepunkt und den Wirkungsgrad. Die ersten beiden Effekte sind 
kompensierbar und der Wirkungsgrad ist bei meinen Sendeversuchen 
untergeordnet.

Aber ich will das Massekabel gerne kürzen.

VG

Hallo Volker,

ich hab in der angelegten Skizze den bisherigen Werdegang der 
Ausgestaltungsidee zusammengefasst.

1. eine normale Loop mit Impedanzanpassung.

2. gleichwertige Ausgestaltung

3. Drehung um 90°

4. Aufweitung des Kondensators zum fertigen Testobjekt.


Vom Prinzip her muss Deine Simulation also bei -4- und -1- identische 
Ergebnisse zeigen, wenn Du die Looplänge und Kapazität gleich hälst.

Ich erwarte bei -4- ein (etwas) geringeres M-Feld als bei einer normalen 
Loop. Und ein stärkeres E-Feld als bei einer normalen Loop.

VG vom Verwirrten

Verwirrter schrieb:
> dieses Detail sollten wir bitte vorab besprechen. Meine Konstruktion ist
> ein vollständiger Resonanzkreis ohne Unterbrechung. Die Einspeisung
> geschieht mit einer (halbierten) Delta-Anpassung parallel zu einem Teil
> der Loop.

Ja, mit Kabel um die Platte gewickelt und so. Den Murks modelliere ich 
nicht.

Die Einspeisung am Fußpunkt ist gültig und liefert die Impedanz des 
Strahler. Der Anzapf ist nur Impedanztransformation. Wenn du es mal 
schaffst, das HF-technisch ordentlich zu bauen kann man es modellieren. 
Aber nicht so einen NF-Technik-Krokoklemmenmurks.

Wenn du es dann noch schafft, mit geeigneter (!) Meßtechnik ein 
brauchbares (!) Meßergebnis zu ermitteln wäre ein Vergleich möglich.

Hallo Volker,

wie ich schon schrieb, interessiert mich das physikalische Detail mit 
dem Magnetwirbelfeld durch den Verschiebestrom.

Ich hielt es vor wenigen Tagen für eine gute Idee, dieses Detail mit 
Funkern zu diskutieren, weil ich mir vorstellen konnte, dass man im 
Antennenbau Nutzen daraus ziehen kann.

Wie Du schon festgestellt hast, bin ich selbst weder Funker noch hab ich 
geeignetes Equipment.

Ich halte es auch für etwas viel verlangt, wenn ich die Idee liefere und 
dann auch noch obendrauf zum Funker werden muss, damit ich Euch die Idee 
überhaupt nahebringen kann.

--------

Mein Sendungsbewusstsein ist erschöpft. Es war offensichtlich eine 
unsinnige Idee, mit Funkern Magnetwirbelfelder aus Verschiebeströmen zu 
diskutieren. Vielleicht wär ich in einem Elektronik- oder Physikforum 
damit besser aufgehoben. Muss ich mal gucken.

Ich wünsch Euch noch viel Spaß mit Eurer Funkerei

VG vom

Verwirrten

Verwirrter schrieb:
> ich hab kein HF-Labor.
Aber ein sehr aufgeräumtes Labor :-)

Deine Frequenz von 138 MHz passt zum λ/4-Strahler mit 55 cm:
https://www.entwicklertools.de/tools/technik-tools/antennen-rechner/

In diesem Fall beginnt das Fernfeld bei 2λ = 4,44 m.
Im Nahfeld beeinflussen sich die Antennen noch gegenseitig.
Dazu kommen die Einflüsse der Kabel die am Kabelkamm hängen und die 
metallischen Unterkonstruktion der Labortische, sowie die möglicherweise 
Reflektionen an Wänden und Fußboden.

Trotzdem passen m.E. die Ergebnisse einigermaßen zu Volkers Simulation.


> Mich interessiert lediglich Frage, ob
> man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft
> nutzen kann.
Ja, sicher. Wird ja hier auch gemacht:
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetantenne

P.S.: Bin auch kein Funker....

Verwirrter schrieb:
> wie ich schon schrieb, interessiert mich das physikalische Detail mit
> dem Magnetwirbelfeld durch den Verschiebestrom.

Und ich habe dir - auf der Basis von vollständigen Feldberechnung 
(vollständige Lösung der Maxwell'schen Gleichungen) Ergebnisse 
geliefert, die du erst erbittest und dann ignorierst.

Stattdessen kommen völlig ungeeignete dilletantische Messungen, ohne 
jedes Verständnis wie man so etwas bei diesen Frequenzen macht, und 
Verdrehungen der Theorie.

> Vielleicht wär ich in einem Elektronik- oder Physikforum
> damit besser aufgehoben. Muss ich mal gucken.

Bitte nicht. Nebenbei finde ich den Kommentar eine Unverschämtheit.

Grüße vom Dr.-Ing Elektrotechnik
der genervt ist von so viel ignoranter Inkompetenz