Hallo, ich bin gerade dabei mich in die Antennentheorie einzulesen und habe eine Frage. Angenommen man befindet sich in einem abgeschirmten Raum und ein Sender sendet ein Signal mit 1MHz. Als Empfangsantenne nehmen ich eine Stabantenne mit 20cm Länge [lambda = 300m](also weder lambda, lambda/2 noch lambda/4, sogar eine andere Größenordnung). Was Empfängt die Antennen jetz? Das gesendete Signal nur schwächer als mit der optimalen Antennenlänge?
Ja, das Signal ist (in diesem Fall deutlich) schwächer. Das kennt man von jedem Radio mit ausziehbarer Antenne. Aus Sicht des speisenden Senders hat die Antenne auch eine ganz andere Impedanz, als sie bei "Anpassung" hätte. Ist die Antenne Lambda/4 lang, sind es ca. 75 Ohm reell, ist sie relativ kurz, ist die Impedanz überwiegend kapazitiv.
Such mal nach Mini-Whip Antenne. Andere stark verkürzte Antennen sind unter dem Begriff EH-Antenne bekannt und Isotron-Antenne
Bei 1 MHz wäre eine magnetische Antenne (Ferritstab) bei gleicher Baugröße deutlich effizienter als ein auf die elektrostatische Feldkomponente reagierender Dipol
Anna D. schrieb: > Hallo, > ich bin gerade dabei mich in die Antennentheorie einzulesen und habe > eine Frage. > Angenommen man befindet sich in einem abgeschirmten Raum ... Das passt nicht zusammen, außer - der abgeschimte Raum ist das Universum bzw. unendlich groß. Zur Antennentheorie gehört, dass sich Wellen "ablösen" können (und nicht mehr zurückkommen). Ein geschirmter Raum entspricht einem Resonator, Wellen sind hier ausschließlich in Resonanz mit der reflektierenden Außenhaut (soweit diese auch nicht absorbiert, wie in einem HF-Testlabor mit Absorberwänden). Ein Stück Leitung, das hier hineinragt, stellt eine Kopplung dar, die aber erst Sinn macht, wenn mindestens eine zweite Kopplung in diesem Raum vorhanden ist, es somit z. B. einen Eingang (Sender) und einen Ausgang (Empfänger) gibt. I. d. R. ist die Kopplung auch reziprok. Zur Frage, was ein Empfänger dann aufnimmt: Alles (100 %), was der Sender (über denselben Raum) abgibt. Die Länge des Drahtes, auch in Bezug auf die Wellenlänge, spielt in der Theorie eine untergeordnete Rolle. Die "Antenne" (beziehungsweise Koppelsonde) darf theoretisch unendlich kurz sein! Für die Praxis ist dieser, theoretisch zwar unerhebliche, Punkt allerdings einer der wichtigsten. Um eine Leistung in den Raum ein- oder auszukoppeln, muss das Verhältnis von Spannung und Strom innerhalb dem der jeweiligen Quelle und Senke außerhalb angepasst sein (konjugiert komplexe Leistungsanpassung). Bei einem unendlich kurzen Stück Draht verschwindet diese Eigenschaft, beide Seiten aufeinander anpassen zu können. Erforderliche Anpassungsnetzwerke können weder verlustlos realisiert werden, und falls doch, würde die Bandbreite gegen Null gehen. (Mit der Folge, keine Information/Nachricht mehr übertragen zu können.) Das Problem der (zu) kurzen Antennen ist also kein Problem der Kopplung an das äußere Feld, sondern liegt in der Anpassung. Alle extrem kurzen Antennen haben das gleiche "Strahlungsdiagramm". Dieses ändert sich erst und schwach, wenn die Länge in den Bereich der Wellenlänge selbst (z. B. lambda/4) kommt. Darüber hinaus gäbe es Phasendrehungen und dann würde die Betrachtung allerdings komplexer. Das wären aber ansonsten nur ein paar Prozent Unterschied überhaupt! Verlängerungsspulen sind hier ein guter Kompromiss zur leichteren Anpassung, die bei gleicher mechanischen Länge mehr elektrische Länge bieten (aber mit oben erwähnten Nachteilen). Bei extremer Raumnot (20 cm für 1-MHz-Wellen) empfiehlt es sich in der Tat, auf Übergangsmedien mit stark redutzierter Ausbreitungsgeschwindigkeit zu setzen. Dielektrisch gibt es nicht viel Spielraum, aber magnetisch sind hier viele Zehnerpotenzen zu überbrücken (Ferrite). Ich hoffe, die Theorie nicht überstrapaziert zu haben, aber es war ja von Theorie auch die Rede. Die Ausgangsfrage müsste korrekt mit "100 %" beantwortet werden. Der Rest ist Radio Jerewan: Im Prinzip ja, aber ...
Anna D. schrieb: > Angenommen man befindet sich in einem abgeschirmten Raum und ein Sender > sendet ein Signal mit 1MHz. Wenn sich der Empfänger auch in dem abgeschirmten Raum befindet, empfängst du nix, wenn der Sender ausserhalb ist. Wenn sich der Sender auch drinnen befindet, kommt es u.a. auf Art und Ort seiner Antenne an, aber auch auf die Wände des abgeschirmten Raumes. Die Wände müssen ja nicht zwangsläufig reflexionsfrei sein...
Hp M. schrieb: > Wenn sich der Empfänger auch in dem abgeschirmten Raum befindet, > empfängst du nix, wenn der Sender ausserhalb ist. Gut dass wir mal darüber geredet haben.
dfIas schrieb: > Zur Frage, was ein Empfänger dann aufnimmt: Alles (100 %), was der > Sender (über denselben Raum) abgibt. Die Länge des Drahtes, auch in > Bezug auf die Wellenlänge, spielt in der Theorie eine untergeordnete > Rolle. Die "Antenne" (beziehungsweise Koppelsonde) darf theoretisch > unendlich kurz sein! Das könnte in dieser Formulierung leicht so missverstanden werden, als ob eine Antenne die gesamte im Raum verteilte Energie aufsammeln würde. Korrekter ist, dass die Antenne die Energie aufnimmt, die durch ihre Wirkfläche/Absorptionsfläche tritt. Die Strahlungsdichte der Welle ist eine Leistung pro Flächeneinheit. Der empfangenen Leistung kann eine Fläche zugeordnet werden, die effektive Absorptionsfläche AW oder Wirkfläche. Absolut zutreffend ist, dass eine elektrisch kurzer Dipol nur eine geringfügig kleinere Wirkfläche aufweist als ein "full size" Dipol.
MarcOni schrieb: > dfIas schrieb: >> Zur Frage, was ein Empfänger dann aufnimmt: Alles (100 %), was der >> Sender (über denselben Raum) abgibt. Die Länge des Drahtes, auch in >> Bezug auf die Wellenlänge, spielt in der Theorie eine untergeordnete >> Rolle. Die "Antenne" (beziehungsweise Koppelsonde) darf theoretisch >> unendlich kurz sein! > > Das könnte in dieser Formulierung leicht so missverstanden werden, als > ob eine Antenne die gesamte im Raum verteilte Energie aufsammeln würde. > > Korrekter ist, dass die Antenne die Energie aufnimmt, die durch ihre > Wirkfläche/Absorptionsfläche tritt. Du übersiehst, dass hier ein geschlossenes System vorliegt. > > Die Strahlungsdichte der Welle ist eine Leistung pro Flächeneinheit. Der > empfangenen Leistung kann eine Fläche zugeordnet werden, die effektive > Absorptionsfläche AW oder Wirkfläche. Die gibt es in einem geschlossenen System nicht. > > Absolut zutreffend ist, dass eine elektrisch kurzer Dipol nur eine > geringfügig kleinere Wirkfläche aufweist als ein "full size" Dipol. Nimm als Beispiel einen Hohlraumresonator als Bandfilter. Linke Seite TX, rechte Seite RX. Größe egal, Zustand eingeschwungen, angepasst, Verlust 0 dB.
dfIas schrieb: > Nimm als Beispiel einen Hohlraumresonator als Bandfilter. Linke Seite > TX, rechte Seite RX. Größe egal, Zustand eingeschwungen, angepasst, > Verlust 0 dB. Das leuchtet ein, aber... ... darf man ein resonantes geschlossenes System mit einem x-beliebigen vergleichen? Wie ist es, wenn zwei Emfpfangsantennen sich im Raum befinden. Teilt sich dann die Leistung auf?
MarcOni schrieb: > Wie ist es, wenn zwei Emfpfangsantennen sich im Raum befinden. Teilt > sich dann die Leistung auf? Stell mal zwei Becher Wasser in den Mikrowellenofen und lass sie eine fest Zeit laufen. Dann machst du das gleiche mit nur einem Becher. Was sagt dir der Vergleich der erreichten Temperaturerhöhung?
dfIas schrieb: > Nimm als Beispiel einen Hohlraumresonator als Bandfilter. Linke Seite > TX, rechte Seite RX. Größe egal, Zustand eingeschwungen, angepasst, > Verlust 0 dB. Ziemlich mutige Behauptung. Im Gegenteil: Bei der Resonanzfrequenz ist der Verlust maximal! Abseits der Resonanz ist zwar die Kopplung zwischen Eingang und Ausgang geringer, aber auch die Verluste: Fast die gesamte Leistung wird dann zum Generator reflektiert.
Hp M. schrieb: > dfIas schrieb: >> Nimm als Beispiel einen Hohlraumresonator als Bandfilter. Linke Seite >> TX, rechte Seite RX. Größe egal, Zustand eingeschwungen, angepasst, >> Verlust 0 dB. > > Ziemlich mutige Behauptung. > Im Gegenteil: Bei der Resonanzfrequenz ist der Verlust maximal! ??? > > Abseits der Resonanz ist zwar die Kopplung zwischen Eingang und Ausgang > geringer, aber auch die Verluste: Fast die gesamte Leistung wird dann > zum Generator reflektiert. ??? Der Hohlraum und seine beiden Ports fungieren als Vierpol und das immer verlustfrei. Die Außenwände sind ideale Leiter, das Medium ist ein idealer Nichtleiter. Es gibt nur eine Mindestfrequenz, ab der ein Feldaufbau möglich ist (die Phasengeschwindigkeit approximiert hier gegen unendlich). Unterhalb dieser Frequenz zerfällt der Vierpol in zwei Zweipole (S12 = S21 = 0). Die sind dann beide ebenfalls verlustfrei (Energiespeicher). TX und RX sehen sich nicht mehr und beide Ports lassen sich nicht mehr anpassen (|S| = 1). Für S21/S12 ergibt sich eine Sprungfunktion. Die "Übertragungsdämpfung" springt ab dieser Grenzfrequenz von minus unendlich auf Null.
dfIas schrieb: > Das passt nicht zusammen, außer - der abgeschimte Raum ist das Universum > bzw. unendlich groß. Zur Antennentheorie gehört, dass sich Wellen > "ablösen" können (und nicht mehr zurückkommen). > Ein geschirmter Raum entspricht einem Resonator, Wellen sind hier > ausschließlich in Resonanz mit der reflektierenden Außenhaut (soweit > diese auch nicht absorbiert, wie in einem HF-Testlabor mit > Absorberwänden). Es handelt sich oben ja um ein Gedankenexperiment. Der Raum darf / soll also schon größer als die Abmessungen der Wellenlänge sein und seine Begrenzungen dürfen absorbieren - wie es ja auch in der normalen Welt auftritt (Boden, Häuser, ...). Einzige Bedingung für das obige Gedankenexperiment: Es gibt nur den einen bekannten Sender, welcher Energie in das Gebiet bringt. Ebenso ist die Rückwirkung Raum->Sender uninteressant, für den Empfänger ist nur das vom Sender erzeugte Feld an Empfangsort relevant. Wenn ich dfIas schrieb: > Das Problem der (zu) kurzen Antennen ist also kein Problem der Kopplung > an das äußere Feld, sondern liegt in der Anpassung. Alle extrem kurzen > Antennen haben das gleiche "Strahlungsdiagramm". Dieses ändert sich erst > und schwach, wenn die Länge in den Bereich der Wellenlänge selbst (z. B. > lambda/4) kommt. Darüber hinaus gäbe es Phasendrehungen und dann würde > die Betrachtung allerdings komplexer. Das wären aber ansonsten nur ein > paar Prozent Unterschied überhaupt! Verlängerungsspulen sind hier ein > guter Kompromiss zur leichteren Anpassung, die bei gleicher mechanischen > Länge mehr elektrische Länge bieten (aber mit oben erwähnten > Nachteilen). richtig verstehe, gibt es also zwei Punkte: (a) Durch die kleiner Antenne wird insgesamt weniger vom Feld aufgenommen. (b) Die kleinere Antenne hat eine Fehl-Anpassung, welche prinzipiell kompensiert werden kann.
dfIas schrieb: > Der Hohlraum und seine beiden Ports fungieren als Vierpol und das immer > verlustfrei. Die Außenwände sind ideale Leiter, das Medium ist ein > idealer Nichtleiter. Ah ja. Gut, dass solche Teile überall herumliegen.
MarcOni schrieb: >Wie ist es, wenn zwei Emfpfangsantennen sich im Raum befinden. Teilt >sich dann die Leistung auf? Gedankenexperiment mit Schallwellen: In einem Raum befinden sich zwei Personen, Einer erzählt was, der Andere hört zu. Nun Kommt noch eine Person dazu, und hört auch zu. Die Ohren sind ja sozusagen die Antennen für die Schallwellen. Wird es nun für die erste Person leiser?
Günter Lenz schrieb: > Gedankenexperiment mit Schallwellen: > In einem Raum befinden sich zwei Personen, Einer > erzählt was, der Andere hört zu. Nun Kommt noch eine > Person dazu, und hört auch zu. Die Ohren sind ja > sozusagen die Antennen für die Schallwellen. > Wird es nun für die erste Person leiser? Eben nicht. Darum kann ich ja so schwer der vorgenannten Argumentation folgen, dass eine Antenne 100% der Energie in einem Raum aufnimmt. Wäre dies der Fall, müsste folgerichtig eine Person laut hören, die andere gar nichts.
MarcOni schrieb: > Günter Lenz schrieb: >> Gedankenexperiment mit Schallwellen: >> In einem Raum befinden sich zwei Personen, Einer >> erzählt was, der Andere hört zu. Nun Kommt noch eine >> Person dazu, und hört auch zu. Die Ohren sind ja >> sozusagen die Antennen für die Schallwellen. >> Wird es nun für die erste Person leiser? > > Eben nicht. > Darum kann ich ja so schwer der vorgenannten Argumentation folgen, dass > eine Antenne 100% der Energie in einem Raum aufnimmt. Wäre dies der > Fall, müsste folgerichtig eine Person laut hören, die andere gar nichts. Es gibt die sog. "wirksame Fläche", diese bestimmt was eine Antenne/Ohr aufnimmt. Kurt
Kurt B. schrieb: > Es gibt die sog. "wirksame Fläche", diese bestimmt was eine Antenne/Ohr > aufnimmt. Wenmn du den gesamten Thread liest und nicht nur die letzten Posts dann merkst du schnell, dass es gerade um das Verständnis dieses Widerspruchs geht. Denn das war auch meine Ansicht: Beitrag "Re: Verständnisfrage zur Antennenlänge" Ich habe leider noch nicht verstanden was dflas hier ausführt Beitrag "Re: Verständnisfrage zur Antennenlänge"
MarcOni schrieb: > Kurt B. schrieb: >> Es gibt die sog. "wirksame Fläche", diese bestimmt was eine Antenne/Ohr >> aufnimmt. > > Wenmn du den gesamten Thread liest und nicht nur die letzten Posts dann > merkst du schnell, dass es gerade um das Verständnis dieses Widerspruchs > geht. > OK. > Denn das war auch meine Ansicht: > Beitrag "Re: Verständnisfrage zur Antennenlänge" > > Ich habe leider noch nicht verstanden was dflas hier ausführt > Beitrag "Re: Verständnisfrage zur Antennenlänge" Ich wills mal so beschreiben. Man nehme eine Tonne die einen Einlass hat, aus der aber nichts mehr raus kann, die Leistung nur über Antenne(n) verbraten werden kann. Es werde eine Wattsekunde an HF in die Tonne eingebracht, da nichts raus kann, niemand was wegnimmt (also perfekt spiegelnde Wände und Umstände vorliegen) bleibt die Wattsekunde erhalten, ewig erhalten. Nun wird eine Antenne als Verbraucher eingebracht, diese bekommt solange Leistung geliefert bis alle verbraucht ist, bis sie alles "gefressen" hat. Werden zwei Antennen (Verbraucher) eingesetzt so teilt sich die eingebrachte Leistung auf diese auf. Es dauert also nur die Hälfte der Zeit bis alles was hineingetan wurde verbraucht ist. Kurt
Günter Lenz schrieb: > MarcOni schrieb: >>Wie ist es, wenn zwei Emfpfangsantennen sich im Raum befinden. Teilt >>sich dann die Leistung auf? > > Gedankenexperiment mit Schallwellen: > In einem Raum befinden sich zwei Personen, Einer > erzählt was, der Andere hört zu. Nun Kommt noch eine > Person dazu, und hört auch zu. Die Ohren sind ja > sozusagen die Antennen für die Schallwellen. > Wird es nun für die erste Person leiser? Hallo, wenn sich die 2. Person mit ihren "Ohren" ziemlich dumm hinter die 1. Person stellt, dann wird wohl Person 2 weniger "laut" hören. Den primären Schallwellen wird im 1. Ohrpaar Energie entzogen. Oder überlege ich da falsch? MfG Udo
Das Ohr ist im Vergleich zur Wellenlänge immer sehr klein, der Anteil der Leistung, der im Ohr verloren wird aus dem Raum, wird also immer recht klein sein. Bei Hochfrequenz ist es möglich, der Fachbegriff nennt sich "Energy Harvesting". Bei kommerziellen Sendern (DCF 77) ist dies verboten.
Aus dem Grund wurden auch wohl Kleingartenhäuschen in der Nähe von Ortssendern durchsucht !? MfG Udo
In meinem Wohnort gibt es den DCF 77. Ich frage mich des öfteren, ob ich eine oder mehrere LEDs mit einer Rahmenantenne zu Licht verhelfen kann. Das wäre natürlich nicht legal.
Jochen F. schrieb: > Ich frage mich des öfteren, ob ich > eine oder mehrere LEDs mit einer Rahmenantenne zu Licht verhelfen kann. > Das wäre natürlich nicht legal. Nicht mit einer Rahmenantenne sondern eher mit einer Langdrahtantenne. Allerdings ist der DCF77-Sender relativ schwach. Die kürzlich abgeschalteten Mittelwellensender mit Sendeleistungen von 100kW und mehr waren bei weitem besser dafür geeignet. Und verboten ist das gemäß StGB §248c "Entziehung elektrischer Energie", seit dereinst eine ganze Laubenkolonie damit erleuchtet wurde. Die Sache ist aber noch etwas komplizierter. Damals nahm man natürlich Glühlampen, aber wenn du LEDs verwenden willst, so brauchst du zwar weniger Leistung, aber du musst aus der HF erst einmal Gleichstrom machen. Die dafür erforderlichen Dioden werden heftige Oberwellen im Abstand von 77,5kHz bis in den UKW-Bereich erzeugen, die über deine Antenne abgestrahlt werden und bestimmt eine ganze Reihe von Funkdiensten stören. Mach dich also darauf gefasst, dass du dann bald kostenpflichtigen Besuch vom Funkstörmessdienst bekommst.
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Besser hätte ich als aktiver Funkamateur die Gründe nicht zusammenfassen können, warum ich genau das nicht mache!
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Die Rahmenantenne deshalb, weil ich 1500m vom Sender weg wohne, daher gelten hier die Nahfeldbedingungen, und das ist vor allem das magnetische Feld, was hier dominiert.
Hp M. schrieb: > Und verboten ist das gemäß StGB §248c "Entziehung elektrischer Energie", > seit dereinst eine ganze Laubenkolonie damit erleuchtet wurde. > Da lässt sich doch bestimmt noch ein Gesetz finden, dass auch die "Enziehung mechanischer Energie" verbietet. Adieu Windräder ... Und auch die Umwandlung von Lichtwellen wäre verboten ...
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