Moin Leute,
wenn man eine Magnetfeld-Antenne komplett aus Edelstahl anstatt aus
Kupferdraht baut, dann nehme ich an, dass:
1) weniger Leistung abgestrahlt bzw. empfangen wird, wegen des höheren
spez. Widerstands von Edelstahl.
2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material
elektrisch anders verhält.
Sind meine beiden Annahmen korrekt?
Fallen euch noch weitere Punkte ein?
Hat z.B. die magnetische Eigenschaft Kupfer vs. Edelstahl evtl. einen
Einfluß auf die Antenneneigenschaften bzw. die Art der Antenne (wenn es
z.b. eine H-Feld sonde ist!).
PS. Hintergrund: Eine Kupfer-Antenne durch eine Edelstahl-Antenne zu
ersetzen, weil die Kupfer-Antenne in einer nassen Umgebung ist und oft
mit aggressiven Reinigungschemikalien in Kontakt kommt.
Wäre für Hinweise & Tipps dankbar!
Gruß
Jens
Für den Empfang ist es wurscht. Für den Sendefall: Aufgrund der kleinen
Abmessungen einer magn. Antenne gegenüber der Wellenlänge ist der
Strahlungswiderstand sehr klein (µOhm-mOhm). Ein höherer ohmscher
Widerstand reduziert den ohnehin geringen Wirkungsgrad einer magn.
Sendeantenne weiter.
nicht "Gast" schrieb:> Für den Empfang ist es wurscht.
Das ist eine neue, hochinteressante Aussage.
Bisher ging man davon aus, daß sich alle Antennen bei Gewinn und
Richtcharakteristk im Empfangs- und Sendefall gleich verhalten.
Vielleicht kannst du deine neue Erkenntnis mal näher erläutern.
James Clerk Maxwell schrieb:> nicht "Gast" schrieb:>> Für den Empfang ist es wurscht.>> Nach meinen Gleichungen kann das nicht sein.> Diese sind seit 1865 unwidersprochen.
nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen
sie noch ein paar andere.
dumdi dum schrieb:> nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen> sie noch ein paar andere.
Der unerwünschte ohmsche Widerstand einer Antenne wirkt sich
hinsichtlich ihres Gewinnes bei gleicher Sender- wie Empfängerimpedanz
beim Senden und Empfangen exakt gleich aus.
James Clerk Maxwell schrieb:> dumdi dum schrieb:>> nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen>> sie noch ein paar andere.>> Der unerwünschte ohmsche Widerstand einer Antenne wirkt sich> hinsichtlich ihres Gewinnes bei gleicher Sender- wie Empfängerimpedanz> beim Senden und Empfangen exakt gleich aus.
das habe ich auch nicht bestritten
Hallo Jens.
> wenn man eine Magnetfeld-Antenne komplett aus Edelstahl anstatt aus> Kupferdraht baut, dann nehme ich an, dass:>> 1) weniger Leistung abgestrahlt bzw. empfangen wird, wegen des höheren> spez. Widerstands von Edelstahl.
Richtig. Der höhere spezifische Widerstand von Edelstahl macht sich
DEUTLICH durch Bedämpfung bemerkbar. Du hast breite, flache Resonanzen.
>> 2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material> elektrisch anders verhält.
Nein. Das mit den Feldern spielt sich alles nur im Umfeld ab. Du musst
von den Abmessungen her die Antenne nicht umdeminsionieren. Durch die
Bedämpfung hast Du zwar auch eine leichte Verschiebung von Resonanzen
(Stichworte: Güte und Verstimmung), aber das ist in Bezug zur Bandbreite
einer Antenne eher marginal. Sie werden durch das Bedämpfen flacher und
breiter. Die geringe Verschiebung geht darin für praktische Zwecke
unter.
Was anderes ist, wenn Du die deutlich höhere Festigkeit von Edelstahl
ausnutzt, um zu dünneren Elementen zu kommen....der Schlankheitsgrad von
dünneren Elementen ist natürlich anders als der von dicken. Dann musst
Du natürlich umdimensionieren.
> Fallen euch noch weitere Punkte ein?>
Eher mechanische. Edelstahl ist robust und recht bequem Hartzulöten.
Kupfer ist sehr weich, und Messing neigt bei tiefen Temperaturen und
Vibrationen zum brechen.
> Hat z.B. die magnetische Eigenschaft Kupfer vs. Edelstahl evtl. einen> Einfluß auf die Antenneneigenschaften bzw. die Art der Antenne (wenn es> z.b. eine H-Feld sonde ist!).>
Ein konstantes Magnetfeld würde, wenn es kräftig und weit genug verteilt
ist, die Polarisationsebene drehen (Faraday-Drehung).
Das ur von Edelstahl ist im allgemeinen viel kleiner als das von
üblichen ferromagnetischen Materialien. Darum kann schon kein kräftiger
magnetischer Fluß entstehen.....also eher nicht.
Bei Funkanwendungen habe ich das noch nie beobachtet....alles andere hat
zumindest mehr Einfluss. Natürlich dreht das Erdmagnetfeld
Polarisationsebenen, aber die Antenne ist vermutlich klein im Vergleich
zur Erde.
> PS. Hintergrund: Eine Kupfer-Antenne durch eine Edelstahl-Antenne zu> ersetzen, weil die Kupfer-Antenne in einer nassen Umgebung ist und oft> mit aggressiven Reinigungschemikalien in Kontakt kommt.>> Wäre für Hinweise & Tipps dankbar!>
Achte auf den Skin-Effekt. Der macht, das Du weniger effektiven
Querschnitt zur Verfügung hast. Darum wirkt sich das mit dem miesen
Leitwert ja auch so drastisch aus.
Mach im Zweifel das Material darum dicker. Aber damit musst Du dann auch
die Antenne Umdimensionieren.
Bei sehr hohen Frequenzen spielt auch noch die Oberflächenbeschaffenheit
mit Hinein. Rau oder mit einer Patina mit elektrisch ungünstigen
Eigenschaften gibt gerade bei Skin-Effekt noch miesere Werte.
Bei Funkanwendungen kannst Du vermutlich mit der Bedämpfung leben,
solange Deine Signale stark genug bleiben. Kämpfst Du aber mit Signalen
an der Grenze der Detektierbarkeit sieht das anders aus.
Für Deine Messzwecke könnte man das vermutlich rausrechnen, und die
Breitbandigkeit durch die Bedämpfung kommt Dir ja vermutlich auch
entgegen, wenn Du breitbandige Messungen machst.
Persönliche Erfahrung A) Ich hatte mir Kurzwellendipole aus
Edelstahlwäscheleine gebastelt. Ich war froh, das ich auf Anhieb wenig
Rücklauf hatte....bis ich merkte, dass die Teile grottig waren. ;O)
Ein Aufbau aus gleich dickem 1,5mm² Kupferdraht funktionierte deutlich
besser. Allerdings: Der Abgleich war auch fummeliger...und das Material
längte sich bei Zug.
Persönliche Erfahrung B) Ich habe mal eine 2m Yagi-Antenne mit einem
Erreger aus 6 Edelstahldraht gesehen von jemandem, der gerne viel
Leistung macht.....der Erreger war im Bereich der Einspeisung
angelaufen. Nein, es kam nicht von einem schlechten Stecker. Ein 6mm
Alustab zeigte keine Probleme....;O)
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Die Flexa-Yagi-Antennen aus dünnen Edelstahlelementen sind bekannt als
"Schönwetterantenne", da sie sich durch Regentropfen stark verstimmen
sollen.
http://www.flexayagi.de/
Christoph Kessler (db1uq) schrieb:> Die Flexa-Yagi-Antennen aus dünnen Edelstahlelementen sind bekannt als> "Schönwetterantenne", da sie sich durch Regentropfen stark verstimmen> sollen.
Kann ich nicht bestätigen. Habe mehrere FX7056 als Gruppe, funktionieren
auch bei Regen und Schnee problemlos. Der Erreger ist übrigens eine
Schleife aus Alu.
Hallo Bernd,
vielen Dank für die Erklärungen. Vor allem der Hinweis auf den
Skineffekt ist für mich sehr hilfreich, da ich den Verlust so durch
dickere Drähte ausgleichen kann. Bzw. ich kann es versuchen :-)
>> 2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material>> elektrisch anders verhält.>>Nein. Das mit den Feldern spielt sich alles nur im Umfeld ab. Du musst>von den Abmessungen her die Antenne nicht umdeminsionieren. [...]
Ich meinte mit Antennenanpassung die Anpassschaltung, um die Antenne an
50 Ohm anzupassen. Die Impedanz verändert sich doch sicherlich, wenn
man eine Antenne aus Edelstahl anstelle von Kupfer aufbaut, oder?
Gruß
Jens
Der http://de.wikipedia.org/wiki/Verk%C3%BCrzungsfaktor wird ein
Anderer sein, sodass die Dimensionen deiner Antenne nicht für Rosnanz
auf der selben Frequenz sorgen.
Die Impedanz hängt glaube ich von der Geometrie deines Antennentyps ab.
(Dipol, Groundplane, ...) Welche Anpasschaltung hast du denn vorliegen?
Von wo nach wo transformiert sie denn bis jetzt? Welche Impedanz hat
deine Speisekabel?
> Welche Anpasschaltung hast du denn vorliegen?
[50-Ohm-Anschluss]---+------[Cs ca. 2nF]----+----[Antenne]
| |
[Cp ca. 1nF] [Poti]
| |
| |
[GROUND] [GROUND]
Ich weiss nicht genau welche Impedanz die Antenne selbst hat. Es ist
eine dicke Kupferdrahtspule mit nur einer Windung. Die Anpassschaltung
sorgt jedenfalls dafür, dass bei 13,56 MHz eine Impedanz von 50 Ohm
erreicht wird bzw. das SWR fast 1:1 ist.
Mein eigentliches Problem ist, dass ich die Güte nicht sehr hoch kriege.
Man sieht schon worauf ich hinaus will: eine RFID-Antenne und ich bin
gerade bei der Optimierung der Reichweite. Mit einem Poti zwischen
Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler
machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300
Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester
Widerstand.
Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine
Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers
geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem
Edelstahl wohl lieber lassen :-) Jetzt wird weiter an Antenne und
Anpassschaltung experimentiert.
Danke für Eure Tipps
Jens
Hallo Jens.
> vielen Dank für die Erklärungen. Vor allem der Hinweis auf den> Skineffekt ist für mich sehr hilfreich, da ich den Verlust so durch> dickere Drähte ausgleichen kann. Bzw. ich kann es versuchen :-)>
Aber wenn Du dickeres Material nimmst, must Du die Antenne wieder
umdimensionieren, weil anderer Schlankheitsgrad.
> Ich meinte mit Antennenanpassung die Anpassschaltung, um die Antenne an> 50 Ohm anzupassen. Die Impedanz verändert sich doch sicherlich, wenn> man eine Antenne aus Edelstahl anstelle von Kupfer aufbaut, oder?
Natürlich. Im Ersatzschaltbild der Antenne würde ein deutlich höherer
ohmscher Widerstand auftreten. Das schon. Auf der anderen Seite ist das
erfahrungsgemäß für die Anpassung Kleinkram. Wird aber erfahrungsgemäß
kritischer, je höher die Frequenz wird. Bandbreitenmäßig wird es eher
unkritischer, vorausgesetzt, die Anpassung ist ok.
> Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine> Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers> geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem> Edelstahl wohl lieber lassen :-)
Ich würde das trozdem einmal in der Praxis ausprobieren wollen. Ich
weiss nicht, wie kritisch das in Deinem Falle mit der Reichweite ist,
aber wenn Du so eine aggresive Umgebung hast, mag Kupfer möglicherweise
zwar zuerst besser, aber nach kurzer Zeit gar nicht mehr gehen. Mit RFID
bist Du oft räumlich sehr nah ran. Könnte gut sein, das praktisch mit
Edelstahl kein Problem auftritt....
> Jetzt wird weiter an Antenne und> Anpassschaltung experimentiert.
Viel Erfolg.
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Jens schrieb:
> Mit einem Poti zwischen> Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler> machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300> Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester> Widerstand.
Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis
kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall.
Magnetische Antennen haben einen sehr hohen Resonanzwiederstand.
Der liegt meistens irgendwo im kOhm bereich. Wenn du diese
Antenne mit 50 Ohm Antennenkabel speisen willst, muß eine
Transformation statfinden.
Günter Lenz schrieb:> Jens schrieb:>> Mit einem Poti zwischen>> Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler>> machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300>> Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester>> Widerstand.>> Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis> kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall.
Woran könnte es denn liegen, dass es sich so Verhält wie ich beschreibe?
Ich habe es so bei s11-Messungen beobachtet. Es war ein 500 Ohm Poti und
irgendwo mittig zwischen den Anschlägen des Potis gab es einen Punkt mit
maximaler Güte.
Habe ich vielleicht mit dem Poti die Impedanzanpassung optimiert? Oder
sonst irgendeine Art der Lei(s)tungsanpassung erreicht, weswegen die
Güte ihren Höhepunkt hatte?
Gruß
Jens
PS. Hmm, Funktechnik macht Spaß, man entdeckt immer etwas interessantes
Neues woran man überhaupt nicht gedacht hat :-)
Hallo Jens.
>>>> Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis>> kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall.>
Richtig. Er bedämpft.
> Habe ich vielleicht mit dem Poti die Impedanzanpassung optimiert? Oder> sonst irgendeine Art der Lei(s)tungsanpassung erreicht, weswegen die> Güte ihren Höhepunkt hatte?>
Rechne damit, das Dein Poti nicht nur ohmscher Widerstand, sondern auch
gleichzeitig Drossel und Kondensator in Personalunion ist.
Obwohl, bei 13MHz hält sich das noch in Grenzen, sofern Du ein Poti mit
einfacher Kohle- oder Plastikschleifbahn nimmst.
Was anderes ist mit den Drahtgewickelten.....
Wie sieht Deins denn aus?
>> PS. Hmm, Funktechnik macht Spaß, man entdeckt immer etwas interessantes> Neues woran man überhaupt nicht gedacht hat :-)
Ohja. ;O)
Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.dl0dg.de
Hier ist mal ein Beispiel einer Magnetischen Antenne
für CB-Funk. Diese Antenne habe ich aufgebaut, und
funktioniert Einwandfrei. C1 und C2 bilden den
Schwingkreiskondensator, und dienen gleichzeitig
zur Transformation. Das Funkgerät liefert etwa
20V HF-Spannung an der Antennenbuchse, und wird
dann durch C1 C2 auf einige 100V hochtransformiert.
La1 ist eine Glimmlampe, und dient als Resonanzindikator.
Resonanz wird mit C2 eingestellt, Helligkeitmaximum
der Glimmlampe. C1 etwa 10*C2, größer oder kleiner
probieren. Bei Optimum hat dann die Antenne die
größte HF-Spannung. Bei 13,56 MHz müßte dann der Ring
und die Kondensatoren entsprechend größer sein.
Günter Lenz schrieb:
> Jens schrieb:>> Mit einem Poti zwischen>> Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler>> machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300>> Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester>> Widerstand.>> Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis> kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall.
Hallo Günter,
jetzt konnte ich es durch eine Simulation nachstellen. Was ich
beobachtete war der Spitzenwert der Resonanz. Bei einem bestimmten R
habe ich eine Anpassung von 50 Ohm erreicht und deswegen war es das von
mir beobachtete Verhalten nur eine Dämpfung der Resonanz. Diese Dämpfung
sieht für mich 'breiter' aus als der 'schmale', spitze Peak. Ich habe
hier wohl unbewusst einen Fachbegriff falsch verwendet :-)
Gruß
Jens
Jens schrieb:> sieht für mich 'breiter' aus als der 'schmale', spitze Peak. Ich habe> hier wohl unbewusst einen Fachbegriff falsch verwendet :-)
Jetzt sehe ich auch gerade, dass ich u.A. von Güte Sprach. Das war auch
Käse. Ich habe mich vom spitzen Verlauf der Resonanz täuschen lassen.
Die Güte hat das nicht so wie beschrieben geändert.
Bernd Wiebus schrieb:>> Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine>> Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers>> geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem>> Edelstahl wohl lieber lassen :-)>> Ich würde das trozdem einmal in der Praxis ausprobieren wollen. Ich> weiss nicht, wie kritisch das in Deinem Falle mit der Reichweite ist,> aber wenn Du so eine aggresive Umgebung hast, mag Kupfer möglicherweise> zwar zuerst besser, aber nach kurzer Zeit gar nicht mehr gehen. Mit RFID> bist Du oft räumlich sehr nah ran. Könnte gut sein, das praktisch mit> Edelstahl kein Problem auftritt....>>>> Jetzt wird weiter an Antenne und>> Anpassschaltung experimentiert.>> Viel Erfolg.>
Es hat klappt :-) Die Edelstahl-Antenne ist etwas dicker als der
Kupferdraht um ggf. Verluste zu vermeiden. Funktionieren tut sie aber
problemlos. Beim direkten Vergleich zwischen Edelstahl und Kupfer
gewinnt bei mir die Edelstahlantenne. Das ist aber kein fairer
Vergleich, da wie schon gesagt, die Edelstahlantenne dicker ist.
Danke für Eure Tipps & Unterstützung und alen eine frohe Weihnachtszeit
Jens
