Im Studium hatte ich viele Vorlesungen zu Antennen und Feldern und Wellen. Das war bis zum Jahr 1996. Ich habe damals gelernt, dass eine Stabantenne z.B. Lambda/2 der Wellenlänge der eingesetzten Frequenz gross sein muss, so ca. zumindest. Heute habe ich hier ein WLAN-USB-Adapter, das ca. 1 cm aus dem USB-Port herausragt. WLAN hat glaube ich so ca. 2 GHz, also ist die Wellenlänge viel größer als diese 1 cm. Wie kommt es damit zum Empfang und zur Abstrahlung zum Senden? Im Studium gingen die ganzen Berechnungnen immer von den Maxwellschen Gleichungen aus und dann berechnete man bei Antennen immer die Felder und Wellen, die sich beim Senden von der Antenne ablösen. Es folgte dann der ganze Kram mit Abstrahlcharakteristik und Keulen usw.. Diese Mathematik habe ich heute nicht mehr drauf. Aber ich frage mich, wie das dann heute mit diesen kleinen Größen möglich ist. Hat jemand eine Erklärung dafür?
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Dass bei lambda halbe die optimale Abstrahlung stattfindet, besagt nicht, dass bei einem hundertstel lambda keine Ankopplung an das freie Feld stattfindet. jedes kurze Drahtstück und jede Stromschleife erzeugt ein elektrisches Feld in seiner Umgebung. Aus der Änderung dieses Felds entsteht die dazu passende Komponente Magnet-oder elektrisches Feld, die beide sich ausbreiten, untereinander verkettet. Beim lambda-halbe-Stab ist im Ersatzbild nur ein ohmscher Widerstand vorhanden, der den Leistungsverlust durch Abstrahlung darstellt. Dem angeschlossenen Sender ist es völlig gleichwertig ob P als Wärme oder Abstrahlung verloren geht. Bei verkürzten Stäben ist das Ersatzbild das L und das C des verkürzten Stabes, das eben nicht in Resonanz steht, sondern bei einem Stab z.B. nur als ein resultierendes C messbar ist. Der Strahlungswiderstand in dem der Leistungsverlust durch Abstrahlung "ersetzt" wird, ist dann oft ein Widerstand im kOhm-Bereich. Um z.B. einen reelen Lastwiderstand für den Sender zu erzeugen setzt man dann an den Fuß des Antennenstabes eine Spule, um das C des verkürzten Stabs zu kompensieren. (die sogenante Verkürzungsspule) Das Feld in der Nähe des Stabs ist natürlich "verstümmelt". Aber nach einigen Lambda hat sich dann Durch Wechselwirkung von Magnet und El-Feld das Fernfeld daraus gebildet, an dem man die Entstehung aus verkürztem Stab nicht mehr messen kann.
1. Es funktioniert jedes (kurze) Stück Draht als Antenne, auch wenn die Anpassung und Resonanz nicht stimmt. Gut ist es allerdings nicht. 2. Durch zusätzliche Induktivitäten und/oder Kapazitäten kann man auch mit kurzen Dräthten Anpassung erreichen. In der praktischen Ausführung gibt es da sehr viele Varianten. Von einem LC Anpassnetzwerk in PI oder T-Form oder einer Spule am Fußpunkt einer Vertikalantenne bis zur aufgewickelten Spule entlang der gesammten Antennenlänge oder flächige Antennenenden als Kapazität und Kombinationen verschiedenster Varianten. Im Kurzwellenbereich ist das alles sehr verbreitet weil man meist kein Platz für genügend lange Antennen hat. Durch die Miniaturisierung der Elektronik sieht man es aber auch immer häufiger bei höheren Frequenzen, so wie in deinem Fall. Ja das alles kann man auch mit Maxwell berechnen.
Danke für die Antworten. Paul M. schrieb: > Ja das alles kann man auch mit Maxwell berechnen. Hast du dafür einen Link zu einem Vorlesungsscript oder Übungsmaterialien von Unis oder FHs? Auch Bilder der Felder und Wellen eines solchens Falles würde ich gerne sehen. Die Maxwellberechnung hiervon "Aber nach einigen Lambda hat sich dann Durch Wechselwirkung von Magnet und El-Feld das Fernfeld daraus gebildet, an dem man die Entstehung aus verkürztem Stab nicht mehr messen kann." haben wir auf jeden Fall vor 1996 nicht gemacht.
Rolf R. schrieb: > Heute habe ich hier ein WLAN-USB-Adapter, das ca. 1 cm aus dem USB-Port > herausragt. WLAN hat glaube ich so ca. 2 GHz, also ist die Wellenlänge > viel größer als diese 1 cm. Wie kommt es damit zum Empfang und zur > Abstrahlung zum Senden? Durch Antennen, die in der Grösse durch ein entsprechendes Dielektrikum angepasst ist. Meist sind das bei USB-Sticks dann kleine Keramikantennen, die zusammen mit der recht grossen elektrisch leitenden Gehäuseteilen des PC eine noch brauchbare Antenne bilden. Durch die starke Verkürzung (hoher Kapazitätsbeöag) leidet allerdings der Wirkungsgrad der Antenne und das Diagramm ist eher recht unkontrolliert. Bis jetzt gibt es keine gute Antenne, die nicht doch irgendwo wieder einen elektrischen Leiter mit in etwas den benannten Abmessungen vorweist. Übrigens ist WLAN 2.4GHz --> ca. 6cm für Lamda/2 und ca. 3cm für Lambda/4 Gruss
Rolf R. schrieb: > Ich habe damals gelernt, dass eine Stabantenne z.B. Lambda/2 der > Wellenlänge der eingesetzten Frequenz gross sein muss, so ca. zumindest. Dadurch, dass man die Antenne auf eine HF-taugliche Keramik (geringer Verlustfaktor, eps_r ca. 10 bei Al2O3) setzt, können die Strukturen kleiner werden. Wenn man zusätzlich ein kleines Anpassnetzwerk akzeptiert, kann man noch ein bisschen Größe herausquetschen und den Strahler im kapazitiven Bereich betreiben. Wie bereits geschrieben bezahlt man sowas mit einem schlechteren Wirkungsgrad, weil in verkürzten Strahlern bei gleicher abgestrahlter Leistung die Strahlerströme größer sein müssen. Aber bei Kurzstreckenverbindungen ist das eben bis zu einem gewissen Grad akzeptabel. Hier ein Beispiel mit Datenblatt, wie sowas heute aussieht: http://de.farnell.com/antenova/a10192-l/antenne-fusca-smd-2-4ghz/dp/1518277
Rolf R. schrieb: > Antennengröße viel kleiner als die Wellenlänge, wie geht das? Das funktioniert ähnlich, als wenn Du mit einer Feuerwehrspritze Wasser in ein Rohr mit einer Öffnung von 1cm hineinspritzen willst. Etwas Wasser geht hinein, aber das meiste geht daneben. :-) Gruss Harald
Es gibt die verkürzte Antenne, bei der die korrekte Resonanzfrequenz mit einer Induktivität am Fußpunkt wieder hergestellt wird. Nichtsdestotrotz ist die eingefangene Energie direkt von der Baugröße abhängig.
Den Arno Weidemann wird es freuen, dass man über seine Gelsenkirchener Mobilantenne vielleicht wieder diskutiert http://www.dl9ah.de/antenne1/Die%20Gelsenkirchner%20Mobilantenne.pdf
Antennen, die sind niedlich, Antennen sind so klein, die können noch viel kleiner als Lambda viertel sein! Immer dann, wenn man's nicht braucht, immer wenn ein Mist auftaucht fragt man sich: Was kann da senden (wenn wir dieses Stück nur fänden...) MfG Paul
Der Dipol, dem man den Namen nach Herrn Hetz gegeben hat ist auch sehr klein - und strahlt doch. Das steckt immer noch in den Köpfen, dass eine Antenne nur dann strahlt, wenn sie in Resonanz ist. Resonanz bedeutet lediglich, dass der Eingangswiderstand bei dieser Frequenz reell ist. Ansonsten strahlt jeder Leiter mit beschleunigten Ladungen gleich gut als Antenne. Vorausgesetzt man schafft es durch eine geeignete Anpassschaltung die Energie vom Sender auf den Strahler zu koppeln. Gruß
Heinz Wäscher schrieb: > Der Dipol, dem man den Namen nach Herrn Hetz gegeben hat ist auch > sehr > klein - und strahlt doch. > > Das steckt immer noch in den Köpfen, dass eine Antenne nur dann strahlt, > wenn sie in Resonanz ist. Resonanz bedeutet lediglich, dass der > Eingangswiderstand bei dieser Frequenz reell ist. Ansonsten strahlt > jeder Leiter mit beschleunigten Ladungen gleich gut als Antenne. > Vorausgesetzt man schafft es durch eine geeignete Anpassschaltung die > Energie vom Sender auf den Strahler zu koppeln. > > Gruß Wäscher mit ä? Das hat mir noch keiner gesagt!
Heinz Wäscher schrieb: > Der Dipol, dem man den Namen nach Herrn Hetz gegeben hat ist auch sehr > klein - und strahlt doch. Ein Hetzdipol? Hetzsender kenne ich ja noch … :) > Das steckt immer noch in den Köpfen, dass eine Antenne nur dann strahlt, > wenn sie in Resonanz ist. Nein, das ist Quatsch. Resonanz macht nur die Anpassung bequemer, verhindert Mantelwellen auf dem Kabel und vermeidet zusätzliche Verluste. Aber notwendig ist sie nicht. > Ansonsten strahlt > jeder Leiter mit beschleunigten Ladungen gleich gut als Antenne. Wenn du das „gleich gut“ weglässt, wird ein Schuh draus. In Resonanz muss er nicht sein, aber irgendeine durchsetzte Fläche zum Abstrahlen braucht er schon, und die kommt nicht aus dem Nichts. Die Physik hat hier noch keiner überlistet.
Jörg Wunsch schrieb: > Resonanz macht nur die Anpassung bequemer, > verhindert Mantelwellen auf dem Kabel Den Mechnismus, wie Resonanz Mantelwellen verhindern soll, solltest du uns mal genauer erklären. Vielleicht ist das nur Wunsch-Denken :-) Gruß
Heinz Wäscher schrieb: > Den Mechnismus, wie Resonanz Mantelwellen verhindern soll, solltest du > uns mal genauer erklären. Indem das Kabel reell abgeschlossen ist. Einen Balun braucht man natürlich trotzdem noch, wenn man eine symmetrische Antenne mit einem unsymmetrischen Kabel speisen will, das sollte klar sein. Bei einem reaktiv (also überwiegend kapazitiv oder induktiv) abgeschlossenen Kabel (nicht resonante Antenne) können dagegen trotz des Baluns noch Mantelwellen entstehen.
Jörg Wunsch schrieb: > Bei einem > reaktiv (also überwiegend kapazitiv oder induktiv) abgeschlossenen > Kabel (nicht resonante Antenne) können dagegen trotz des Baluns noch > Mantelwellen entstehen. Mit Verlaub - das ist Folklore. Mantelwellen entstehen vornehmlich durch Ausgleichsströme in Folge von Unsymmetrie. Selbst bei hochgradig fehlangepassten Antennen wie bei einem nichtresonanten Dipol, der über eine Paralleldrahtleitung gespeist wird ist die Symmetrie auf der Leitung nicht gestört, so lange die Stromverteilung in die Last symmetrisch ist. Bitte nochmal darüber meditieren - oder nachlesen. Gruß
Heinz Wäscher schrieb: > bei einem nichtresonanten Dipol, der über eine Paralleldrahtleitung > gespeist wird Eine Paralleldrahtleitung hat *Mantel*wellen? Hmm.
Jörg Wunsch schrieb: > Eine Paralleldrahtleitung hat *Mantel*wellen? Hmm. Eine Leitung, ob Paralleldraht oder koaxial, verhält sich prinzipiell gleich. Die Gesetzmäßigkeiten bei der Energieübertragung gleich. Bei der Paralleldrahtleitung führt Unsymmetrie zu Gleichtaktströmen auf einem der beiden Leiter des Pralleldrahts. Bei Koaxialkabel führt Unsymmetrie zu einem Gleichtakt-Ausgleichsstrom auf dem Außenmantel. Die Entstehungsursache ist bei beiden Leitungsformen gleich. Die Folgen auch: z.B. eine strahlende Leitung. Kurzum: - Es gibt weder einen qualitativen noch einen quantitativen Zusammenhang zwischen Fehlanpassung oder nicht-Resonanz einer Antenne und dem Auftreten von Mantelwellen auf der Speiseleitung. - Es gibt einen Zusammenhang beim Übergang von Symmetrie und Unsymmetrie an einer Antenne und dem Auftreten von Mantelwellen. Gruß
Heinz Wäscher schrieb: >> Eine Paralleldrahtleitung hat *Mantel*wellen? Hmm. > > Eine Leitung, ob Paralleldraht oder koaxial, verhält sich prinzipiell > gleich. Die Gesetzmäßigkeiten bei der Energieübertragung gleich. Trotzdem habe ich noch nicht gehört, dass jemand die unsymmetrischen Ströme einer Paralleldrahtleitung als Mantelwellen bezeichnen würde, denn der Begriff „Mantel“ bezieht sich nun mal auf den Kabelmantel eines Koaxkabels. > - Es gibt weder einen qualitativen noch einen quantitativen Zusammenhang > zwischen Fehlanpassung oder nicht-Resonanz einer Antenne und dem > Auftreten von Mantelwellen auf der Speiseleitung. Du hast eins vergessen: den nicht idealen Balun, der typisch am Ende einer unsymmetrischen Leitung sitzt, wenn man eine symmetrische Antenne damit speist. Der funktioniert noch einigermaßen ideal, solange er eine reelle Last hat (resonante Antenne), aber bei nicht reeller Last symmetriert er nicht mehr sauber genug, was letztlich zu Mantelwellen auf dem Kabel führen kann (aber nicht muss). Klar, in der reinen Theorie passiert das nicht. Aber die Praxis nimmt sich zuweilen das Recht heraus, davon abzuweichen.
Jörg Wunsch schrieb: > Klar, in der reinen Theorie passiert das nicht. Aber die Praxis nimmt > sich zuweilen das Recht heraus, davon abzuweichen. Auf welches Niveau der Diskussion rutschen wir denn jetzt? Statt nachvollziehbarer Argumente nur noch Verschwörungstheorie, dass die Praxis zuweilen von der Theorie abweicht. Lassen wir es gut sein!
Heinz Wäscher schrieb: > Statt nachvollziehbarer Argumente nur noch Verschwörungstheorie, dass > die Praxis zuweilen von der Theorie abweicht. Was ist daran eine „Verschwörungstheorie“? Sie weicht leider viel öfter von der Theorie ab, als uns zuweilen lieb wäre. Damit müssen wir aber leben. Ansonsten warst du es, der da mit „Verschwörungstheorien“ angefangen hat: mit der Behauptung, es stecke „in den Köpfen [etwas] drin“, und mit der reichlich kühnen Behauptung, dass „jeder Leiter gleich gut“ strahlen würde. Natürlich kann man jedes Stück Draht irgendwie als Antenne missbrauchen. Trotzdem ist es eben der Idealzustand, dass die Antenne bei Betriebsfrequenz eine reelle Last möglichst gleich der Nennimpedanz darstellt, und dieser Idealzustand bereitet im Allgemeinen die wenigsten Probleme im Betrieb. Eine resonante Antenne ist dabei eine Möglichkeit, diesen Zustand zu erreichen — nicht mehr, aber auch nicht weniger.
Zum Problem des TE wurde alles gesagt. Falls Heinz oder jemand anders mit mir ins Gespräch kommen will, wird er problemlos in der Lage sein, meine Mailadresse zu finden. Sollte derjenige Lust haben, morgen an der Minimal Art Session teilzunehmen (egal ob mit oder ohne Mantelwellen oder resonanter Antenne ;): sehr gern. :)
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