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?
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.
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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