Magnetische Feldstärke einer Ferritantenne

FEM Simulation mit FEMM ala
https://www.elektormagazine.de/magazine/elektor-201512/28222

Falk B. schrieb:
> Hallo liebe Gemeinde,
>
> ich habe eine Frage zur Ferritantenne. In einem kleinen Projekt soll das
> Signal von 3 wasserdichten Tastern über max. 20m per Funk übertragen
> werden. Wasserdicht heißt hier auch, die Taster sind unter Wasser in bis
> zu 5m Tiefe. Bluetooth & Co fallen also aus, CB-Funk auch. Also quasi
> rein magnetisch, geplant sind erstmal 125kHz. Gemäß Allgemeinzuteilung
> darf man da mit bis zu 66dBuA/m = 2mA/m rumfunken. So weit, so gut.

Trotzdem sollte man einmal prüfen, ob es bereits brauchbare 
Funkanwendungen unter Wasser gibt. Die Magnetantenne erscheint mir auch 
sinnvoll, da höhere Spannungen eher einen Kurzschluss erleiden würden. 
Die elektromagnetische Welle besteht jedoch immer aus elektrischer und 
magnetischer Komponente. Es gibt keine reinen "Magnetwellen"! Man könnte 
auch einmal prüfen, wie weit man ein magnetisches Wechselfeld messen 
kann.
>
> Doch wie berechnet man die mag. Feldstärke einer Ferritantenne in x m
Es gibt keine bestimmte Feldstärke einer Antenne. Gibst Du viel Energie 
drauf, hast Du eine hohe Feldstärke. Was ist x m ?

> Entfernenung? Eine Suche mit google & Co war leider nicht erfolgreich,
> diverse Grundlagenartikel erzählen nur was von Biot-Savart und der
> Feldstärke auf der X-Ache (Längsachse) des Ferritstabs, was praktisch
> aber vollkommen unbrauchbar ist, denn dort hat die Ferritantenne
> bekanntlich ihr Empfindlichkeitsminimum 8-0
Was Du jetzt meinst, hängt mit der Polung der Felder sich ausbreitender 
Wellen zusammen. Die Feldstärke einer Ferritantenne entsteht sehr wohl 
in Längstrichtung, was wiederum nichts mit der Ausbreitungsrichtung von 
elektromagnetischen Wellen zu tun hat.

> Also, wie berechnet man die magnetische Feldstärke bei 90 Grad zum
> Ferritstab (Maximum im Antennendiagramm)?
Siehe oben.
Die Ferritantenne fischt eine gewisse Menge Energie heraus, falls sie 
auch mit einem Lastwiderstand abgezapft wird. Diese Energie hängt ab von 
der Senderstärke, der Entfernung und der Baugröße der Antenne. Dann 
können wir weitersehen. (Oder, ja, wer kann das ausrechnen??)

MfG
Matthias

Bei 125kHz ist die Wellenlänge ca 2km. Deine gesamte Geometrie ist also 
sehr klein verglichen zur Wellenlänge und man kann jegliche 
Welleneffekte vermutlich getrost vernachlässigen. Du baust eher einen 
Trafo mit sehr schlechter Kopplung und bist im Nahfeld der 
Ferritantenne.

@Matthias K.(DO4MKA) (kannichauch)

>Trotzdem sollte man einmal prüfen, ob es bereits brauchbare
>Funkanwendungen unter Wasser gibt.

Meine bisherige Recherche hat nicht viel ergeben. Es gibt wohl ein wenig 
UW-Kommunikation auf Ultraschallbasis.

>magnetischer Komponente. Es gibt keine reinen "Magnetwellen"!

Stimmt, aber es gibt (nahezu) reine Magnetfelder, aka Nahfeld. ;-)

> Man könnte
>auch einmal prüfen, wie weit man ein magnetisches Wechselfeld messen
>kann.

Mit einer Ferritantenne?

>> Doch wie berechnet man die mag. Feldstärke einer Ferritantenne in x m

>Es gibt keine bestimmte Feldstärke einer Antenne.

Aber sicher!

> Gibst Du viel Energie
>drauf, hast Du eine hohe Feldstärke.

Ach was?

> Was ist x m ?

x Meter.


>Was Du jetzt meinst, hängt mit der Polung der Felder sich ausbreitender
>Wellen zusammen. Die Feldstärke einer Ferritantenne entsteht sehr wohl
>in Längstrichtung,

Dort ist ein Minimum!!! Siehe Richtcharakteristik!

> was wiederum nichts mit der Ausbreitungsrichtung von
> elektromagnetischen Wellen zu tun hat.

Nein, aber mit dem Wechselfeld der Spule/Antenne.

>> Also, wie berechnet man die magnetische Feldstärke bei 90 Grad zum
>> Ferritstab (Maximum im Antennendiagramm)?
>Siehe oben.

Sehr hilfreich . . .

>Die Ferritantenne fischt eine gewisse Menge Energie heraus, falls sie
>auch mit einem Lastwiderstand abgezapft wird. Diese Energie hängt ab von
>der Senderstärke, der Entfernung und der Baugröße der Antenne. Dann
>können wir weitersehen. (Oder, ja, wer kann das ausrechnen??)

Apfelmus ist Mus aus Äpfel. Wer hätte das gedacht . . .

Und DU hast ein echtes Afu-Rufzeichen? Hmm . . .

@ Martin O. (ossi-2)

>Bei 125kHz ist die Wellenlänge ca 2km. Deine gesamte Geometrie ist also
>sehr klein verglichen zur Wellenlänge und man kann jegliche
>Welleneffekte vermutlich getrost vernachlässigen. Du baust eher einen
>Trafo mit sehr schlechter Kopplung und bist im Nahfeld der
>Ferritantenne.

Soweit ist mir das alles klar, aber es fehlt der Ansatz für die 
Feldstärke. FEM, naja, ich hab hier Maxwell 2D. Mal schauen.

Das ist doch eigentlich ein Standardfall, da muss es doch auch eine 
Standardformel geben!

https://de.wikipedia.org/wiki/Zylinderspule#Magnetfeld_von_Zylinderspulen

"Für lange Zylinderspulen mit l ≫ r {\displaystyle l\gg r} l\gg r ergibt 
sich daraus, dass die magnetische Feldstärke innerhalb der Spule auf der 
Achse den näherungsweise konstanten Wert

    H ≈ I N l {\displaystyle H\approx {\frac {IN}{l}}} H\approx {\frac 
{IN}{l}}

hat und außerhalb sehr schnell auf Null absinkt."

Na das wollen wir mal nicht hoffen ;-)

Vermutlich willst Du nicht ne Luftspule nehmen, sondern eine mit 
Ferritkern.
Ich glaube nicht, dass es da ne einfache Formel gibt. Man würde 
vermutlich ein äquivalentes "Dipolmoment einer Spule" berechnen. Im 
Elektorbeitrag und
im Download sind funktionierende Berechnungen für FEMM dabei.

Hmm, ein Lichtblick?

Siehe Anhang, Seite 3, Gleichung 5.

Wenn wir mal annehmen

z=0 (Messung auf der x-Achse)
z'=0 (Ring auf der x-Achse)
X=20m
R=0,5m
I=1A

Das macht dann "satte" 9,7pT (PICO Tesla) bzw. 7,8uA/m.

D.h. man kann/muss den Strom/Durchflutung noch um Faktor ~250 steigern, 
um auf die zulässigen 2mA/m zu kommen. Da ist noch Luft nach oben . . .

An meiner geplanten Ferritantenne mit ca. 8mm Durchmesser macht das dann 
ca.
76nV Eingangsspannung, mit einer angenommenen Güte von 100 immerhin 
7,6uV. Hmmmm.

Da muss ich erstmal drüber schlafen . . . Gute Nacht.

Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich, und vermutlich nicht 
einfach in eine exakte Formel fassbar. In einigem Abstand vom Ferritstab 
kann man diesen vermutlich als Luftspule modellieren, muss aber deren 
Parameter unter Berücksichtigung des Ferritmaterials berechnen.

Martin O. schrieb:
> Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich

Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke
um µ_r modellierbar sein?

Ein Ferritstab ist sozusagen ein Ringkern mit sehr sehr grossem 
Luftspalt. Da ist das effektive mue viel kleiner als das Material-mue. 
Und ich glaube dass es zwei Dinge gibt, die der Ferritstab bewirkt: 
Erhöhung der Induktivität und Erhöhung der sozusagen wirksamen 
Antennen/Spulenfläche durch "Anziehen" der Feldlinien. Bei einem 
Ringkern ist der zweite Effekt (Kopplung an externe Felder) sozusagen 
sehr klein, der erste Effekt gross. Das zeigt, dass man beide Effekte 
unterscheiden muss.

@ Martin O. (ossi-2)

>Der Einfluss der Ferritstäbe ist aber erheblich,

Ja, sonst würde man keinen nutzen ;-)

>und vermutlich nicht
>einfach in eine exakte Formel fassbar.

Diverse Afu-Seiten nehmen als Abschätzung an, daß eine Ferritantenne mit 
Länge L ca. einer Rahmenantenne mit Durchmesser L entspricht.

> In einigem Abstand vom Ferritstab
>kann man diesen vermutlich als Luftspule modellieren, muss aber deren
>Parameter unter Berücksichtigung des Ferritmaterials berechnen.

So in etwa.

@Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator)

>Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke
>um µ_r modellierbar sein?

Die Feldstärke H bleibt gleich, aber die Flußdichte B steigt um u0 * 
u_r.

@Theor (Gast)

>Ich würde gerne wissen, ob ich Dich richtig verstanden habe: Du willst
>eine Ferritantenne unter Wasser als Sendeantenne verwenden. Stimmt das?

Ja.

@Christian Kück (Firma: MPS) (chris111)

>Salzwasser noch größer. Ich würde mal mit einem einfachen AM LW Sender
>mit Ferritstabantenne und einem LW Radio ein paar Versuche machen.

Genau das tue ich, aber ich hätte schon gern vorher mal eine grobe, 
theoretische Abschätzung.

Christian K. schrieb:
> So nach 10 Sekunden googeln:

… ist er nicht viel schlauer als vorher.

Davon abgesehen, dass sich der Artikel auf 1,8 MHz bezieht (was schon 
mal
deutlich anders als die angestrebten 125 kHz sind), Falks Frage ging
ganz speziell um Ferritantennen, und dazu lesen wir dort:

1

Design of underwater antennas is beyond the scope of this article, […]

Christian K. schrieb:
> Der TE kann sich daraus sein Link-budget errechnen.

Er sucht aber eine Berechnungsgrundlage für die entstehende Feldstärke,
denn die gesetzlichen Regelungen schreiben Feldstärkegrenzwerte in
10 m Entfernung vor, die es einzuhalten gilt.

Das Medium „Wasser“ kann man dabei auch erstmal in der Betrachtung
weglassen, denn solange man nicht gerade technisch absichern will,
dass das Gerät erst beim Erreichen der entsprechenden Wassertiefe
sein Magnetfeld absondert, muss man die Grenzwerte ja auch an der
Luft einhalten.

Falk B. schrieb:
>>Sollte der nicht in erster Näherung als Vergrößerung der Feldstärke
>>um µ_r modellierbar sein?
>
> Die Feldstärke H bleibt gleich, aber die Flußdichte B steigt um u0 *
> u_r.

Oops, denke noch mal drüber nach (im Kern und außerhalb)!

@Christian Kück (Firma: MPS) (chris111)

>http://www.compeng.com.au/rf-calculator/

Genau das habe ich gesucht! Danke.

Christian K. schrieb:
> Das Richtdiagramm einer Ferritantenne entspricht einem Dipol, also ist
> der grundsätzliche Anntenngewinn vergleichbar dem eines Dipols. In der
> Realität hat er noch zusätzliche Verluste. Die Verluste seiner Antenne
> sind für das link-Budget sicher das kleinere Problem.

Bei rein magnetischer Induktion - dieser Anwendungsfall ist hier geplant 
- hat die Ferritantenne keine Richtwirkung! Die magnetische Feldstärke 
ist in einiger Entfernung von der Ferrit- oder Rahmenantenne in alle 
Richtungen gleich groß. Die Empfangsspule muss entsprechend der lokalen 
Magnetfeldrichtung ausgerichtet werden, so dass der magnetische Fluss 
maximal die Spule durchsetzt.
In dem Zusammenhang kann dann auch nicht sinnvoll von einem 
Antennengewinn gesprochen werden, da es zu fast keiner Abstrahlung kommt 
bzw. dieser sehr kleine Effekt für diese Anwendung keine Rolle spielt.

Im Übrigen weiß man aus dem Bereich der Metallsuchgeräte, dass es eine 
optimale Größe für die Antenne gibt, um in einer bestimmten Entfernung 
maximale Feldstärke zu erzeugen (und die dort liegende Goldmünze etc. 
optimal zu detektieren). Die optimale Größe der Antenne hat in meiner 
Erinnerung etwa die Kantenlänge der gewünschten Entfernung, so von der 
Größenordnung. Man kann das genau ausrechnen. Übertragen auf die hier 
gewünschte Anwendung wäre eine Rahmenspule von mehreren Metern 
Kantenlänge viel besser - wenn das mechanisch realisierbar ist.

Der Grund für diesen Zusammenhang ist folgender: Nahe am Draht der Spule 
fällt die magnetische Feldstärke mit 1/r, etwas weiter weg mit 1/r² aber 
wenn man noch weiter weg geht (ca. mehr als eine Kantenlänge entfernt) 
dann geht das in 1/r³ über. Eine sehr große Spule mit wenigen Windungen 
erzeugt im Nahbereich ein kleineres Feld als eine kleine mit vielen 
Windungen. Dafür kommt man erst bei größerer absoluter Entfernung in den 
1/r³ Bereich, wo die Feldstärken schnell kleiner werden. 1/r³ für die 
magnetische Feldstärke bedeutet 1/r³ für die induzierte Spannung. D.h. 
bei doppelter Entfernung fällt das Signal der Empfangsspule auf 1/8 der 
Spannung oder 1/64 der Leistung.

"Die magnetische Feldstärke
ist in einiger Entfernung von der Ferrit- oder Rahmenantenne in alle
Richtungen gleich groß.."

Das bezweifele ich, weil das Feld einer Ferritantenne schon in geringer 
Entfernung dem Feld eines Drahtringes (=Dipolfeld) ähnelt, mit der 
bekannten Richtungsabhängigkeit. Simulationen mit FEMM oder ähnlichem 
bestätigen das.

Ferritantennen als Empfangsantennen haben ja auch die bekannte 
Richtwirkung. Und ich glaube entsprechend dem Babinet'schen Prinzip 
entsprechen sich Sende- und Empfangsantennen.

>Das bezweifele ich, weil das Feld einer Ferritantenne schon in geringer
>Entfernung dem Feld eines Drahtringes (=Dipolfeld) ähnelt, mit der
>bekannten Richtungsabhängigkeit. Simulationen mit FEMM oder ähnlichem
>bestätigen das.

Richtungsabhängigkeit ja, aber nur was die Richtung der Feldlinien 
betrifft, nicht die Stärke des Magnetfeldes (=Dichte der Feldlinien)!

>Ferritantennen als Empfangsantennen haben ja auch die bekannte
>Richtwirkung.

Sie müssen auf den magnetischen Fluss ausgerichtet werden - ja. Aber ob 
die Erzeugerspule vor der Empfangsantenne, dahinter, über oder unter ihr 
ist, ist egal!

>Und ich glaube entsprechend dem Babinet'schen Prinzip
>entsprechen sich Sende- und Empfangsantennen.

Ich weiß nicht ob man das anwenden kann, wenn es nicht um EM Wellen geht 
sondern nur magnetische Induktion.

Dann ist eine Ferritantenne als Sendeantenne omnidirektional ?

Wenn ich in die Formel für den magn. Dipol als Ort entweder einen Ort
auf der Achse in Entfernung r oder innerhalb der Ringebene im Abstand r
einsetze bekomme ich zumindest verschiedene Feldstärken raus.

> Dann ist eine Ferritantenne als Sendeantenne omnidirektional ?

Bei rein magnetischer Induktion ja, das ist quasi der perfekte isotrope 
Rundstrahler :-) ... ok das Wort ist nicht ganz richtig, weil in dem 
Fall nichts "abgestrahlt" wird.

Bei EM Wellen Abstrahlung kommt natürlich die bekannte Richtwirkung 
zustande, die man auch von der Dipolantenne kennt.

> Wenn ich in die Formel für den magn. Dipol als Ort entweder einen Ort
> auf der Achse in Entfernung r oder innerhalb der Ringebene im Abstand r
> einsetze bekomme ich zumindest verschiedene Feldstärken raus.

Aber nicht sehr verschieden? Du musst weit genug von der Antenne 
entfernt sein, je weiter weg desto mehr dürfte die Feldstärke in alle 
Richtungen gleich sein.

Ich hatte mal mit einem Ferritantennensender gespielt. Mit einem 
Ferritstab wie sie in DCF77 Empfängern verwendet werden, kam ich einige 
100m. Den Empfang hatte ich mit einem tragbarem Radio bei einigen MHz 
geprüft.

Wenn man keine große Modulationsbandbreite brauch, kommt man vielleicht 
mit einem Schwingkreis ohne Ferritmaterial besser weg. Das Problem beim 
Ferrit ist die schnelle Sättigung.

Das hier ist übrigens ein Handsender mit Ferritantenne auf 40,685MHz für 
Garagentore. Geht so bei uns ca. 50m. Ich vermute es ist ein 
Eisenpulverstab dem Aussehen nach.
https://dickert.com/de/downloads/item/download/906_7e41cb773be306367cca0764a4b6f850

Innen sehen die in etwa so aus:
Beitrag "Suche Ersatz für Fernbedienung für Garagentor"

Ich hatte mal Bilder von meinem gepostet, finde sie aber nicht mehr. 
Gibts doch gar nicht.

Wiedergefunden.

Falk, was ist draus geworden?

julia1234 schrieb:
> Meinst du, dass der Sender und Empfänger zueinander ausgerichtet werden
> müssen?

Ja.

Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass
beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen.

julia1234 schrieb:
> kann man da sagen zb. je kleiner die Frequenz desto mehr Windungen

Im Prinzip ja.

Wenn man es genauer haben will, muss man messen können (Induktivität
oder Resonanzfrequenz beim Parallelschaltung eines Kondensators).

nachtmix schrieb:
> Kann man machen, du solltest nur daran denken, dass die
> Strahlungsdiagramme sowohl vom Sender wie auch vom Empfänger in Richtung
> der Ferritstabachsen Nullstellen haben.

Nein: Mit Ferritantennen bei 20 kHz kommt es zu keiner Abstrahlung, 
deshalb hat man auch kein Strahlungsdiagramm in dem Sinn. Man erzeugt 
ein (Wechsel-) Magnetfeld. Dieses ist bei einer Ferritantenne in alle 
Richtungen gleich groß! Zumindest wenn man es in einiger Entfernung vom 
Ferritstab betrachtet.

Jörg W. schrieb:
> Insbesondere sollten sie eben nicht so ausgerichtet sein, dass
> beide Ferritstäbe auf einer Linie liegen.

nachtmix schrieb:
> Es reicht sogar schon, wenn einer der Stäbe auf den anderen "zeigt",
> dass keine Verbindung mehr zustande kommt.

Zweimal nein: Möchte man das magnetische Wechselfeld in Richtung der 
Ferritstab-Linie aufnehmen, dann ist die Stellung mit beiden 
Ferritstäben auf einer Linie sogar die optimale Position!

Jörg: Du kennst Ferritantennen als Funkamateur vermutlich als 80m 
Peilantennen oder aus dem Mittelwellenrundfunk: Hier liegen andere 
Verhältnisse vor (EM Wellen vs. reines Magnetfeld) die so nicht auf 
diese Anwendung hier übertragbar sind.

Ein passenderer Vergleich wäre ein Permanentmagnet: dessen Feld ist in 
einiger Entfernung auch in alle Richtungen gleich groß.

julia1234 schrieb:
> Wie viel Windungen bräuchte ich ungefähr auf der Ferritantenne ?

Am besten geht man mit einer zusätzlichen Kapazität in Resonanz. Für den 
Sendefall empfehle ich eine Serienkapazität, damit wird der 
Resonanzkreis niederohmig und es lässt sich einfacher Strom treiben, der 
ja das Magnetfeld erzeugt. Je mehr Windungen, desto höher wird der 
Wirkwiderstand, wo das Optimum liegt hängt dann auch vom Innenwiderstand 
bzw. Belastbarkeit des Generators ab.

Im Empfangsfall kann man einen hochohmigen Parallelschwingkreis nehmen 
oder einen niederohmigen Serienresonanzkreis, im letzteren Fall ließe 
sich eine Antenne für beide Zwecke verwenden. Der Empfangsverstärker 
sollte mit seinem Eingangswiderstand zumindest grob zur Antenne passen.

Christian K. schrieb:
> Das „Richtdiagramm“ von Nahfeld und Fernfeld ist erstmal gleich

Ich widerspreche: Das Fernfeld hat in Richtung des Stabes eine 
Nullstelle, während das Magnetfeld (im Nahfeld) auch entlang der Achse 
des Ferritstabes gleich groß ist wie in gleicher Entfernung senkrecht 
zum Stab.

Die "Richtwirkung" bei rein magnetischer Kopplung ist also komplett 
anders als bei elektromagnetischen Wellen. Bitte nicht verwechseln.

Wie richte ich den Stab am besten? Verstehe das nicht so ganz. Beide 
waagerecht? (Im Sender und Empfänger) oder muss eine senkrecht 
aufgestellt sein.

Julia M. schrieb:
> Wie richte ich den Stab am besten? Verstehe das nicht so ganz. Beide
> waagerecht? (Im Sender und Empfänger) oder muss eine senkrecht
> aufgestellt sein.

Stell dir die "Sende"-Spule mit ihren Magnetfeld vor: Die 
Magnetfeldlinien müssen die "Empfangs"-Spule senkrecht auf die 
Spulenfläche (In Richtung des Ferritstabes) durchqueren.

Am besten du probierst es einfach aus. Kannst du eine der Antennen 
ausrichten? Es reicht aus, wenn du nur genau eine optimal ausrichtest.

@Julia Müller (julia1234)

>Wie richte ich den Stab am besten?

Sender und Empfänger sollten parallel liegen.

Bernhard S. schrieb:
> Am besten du probierst es einfach aus.

Das wollte ich jetzt auch vorschlagen. ;-)

Falk B. schrieb:
> @Julia Müller (julia1234)
>
>>Wie richte ich den Stab am besten?
>
> Sender und Empfänger sollten parallel liegen.

... oder in einer Linie

Man möge es mir nachsehen, dass ich so auf den Details herumreite, aber 
ich kann sachlich falsche Aussagen nicht unkommentiert stehen lassen. 
Die Gleichungen, die das Magnetfeld von Spulen beschreiben, sind leider 
etwas unangenehm, dafür kann ich aber nichts. Wer sich näher dafür 
interessiert:

https://de.wikipedia.org/wiki/Biot-Savart-Gesetz

Test schrieb:

> Dir ist schon klar dass „in einer Linie“ ein spezieller Fall von
> Parallel ist? Das ist wie als würde ich sagen „Die Grundfläche eines
> Hauses ist Rechteckig“ und du sagst „... oder quadratisch“.

Du hast natürlich Recht, ich habe mich nicht ganz klar ausgedrückt: Die 
parallele Ausrichtung ist nur genau dann die optimale, wenn sie nicht 
"seitlich verschoben" sind sondern jede Spule genau auf der Linie des 
Lotes der anderen steht.

Vielleicht ist an der Stelle ein Bild sinnvoll.

Ich habe ein Bild eines Feldes einer Spule gegoogelt, einen schwarzen 
Kreis herumgemalt und mit grünen Strichen die optimale Ausrichtung der 
Empfangsantenne eingezeichnet. So ist es vielleicht am eindeutigsten.

Hi Falk

wenn man die Abmessungen und das verwendete Ferritmaterial wüsste, dann 
könnte man das kurz in CST rein hacken.
Ich denke nicht, dass man bei diesem Problem mit Faustformeln weiter 
kommt. Mit Biot-Savart schon eher, aber der Ferrit ist halt das Problem.

Grüsse
Tobias

Bernhard S. schrieb:
> Vielleicht ist an der Stelle ein Bild sinnvoll.
>
> Ich habe ein Bild eines Feldes einer Spule gegoogelt, einen schwarzen
> Kreis herumgemalt und mit grünen Strichen die optimale Ausrichtung der
> Empfangsantenne eingezeichnet. So ist es vielleicht am eindeutigsten.

Das Diagramm geht von einem 'mächtigen' Ferritstab und einem kleinen 
Empfangsstab aus. Mit zwei ebenbürtigen Ferriten sieht das Diagramm 
garantiert anders aus. Letztlich wäre es eine Überlagerung beider 
Systeme.

Für CST könnte man doch einfach irgendein Ferritmaterial annehmen. Das 
konkrete Material wird nichts großartig qualitativ ändern.

Abdul K. schrieb:
> Das Diagramm geht von einem 'mächtigen' Ferritstab und einem kleinen
> Empfangsstab aus.

Mein Gott! Ich habe kein besseres Bild gefunden. Ich gehe von zwei 
gleichen Ferritstäben aus und habe das beste aus einer Zeichnung mit 
Paint gemacht was eben ging.

> Mit zwei ebenbürtigen Ferriten sieht das Diagramm
> garantiert anders aus.

Nein, es sieht garantiert nicht anders aus, sondern es sieht garantiert 
ziemlich genau so aus. Im Rahmen der Abweichungen einer 
per-Hand-Paint-Skizze.

> Für CST könnte man doch einfach irgendein Ferritmaterial annehmen. Das
> konkrete Material wird nichts großartig qualitativ ändern.

Wer CST zur Hand hat, kann das gerne versuchen. Im Ferritmaterial sind 
aber auch nur Elemtarmagnete, die ein Feld erzeugen das dem eines Dipols

(der hier https://de.wikipedia.org/wiki/Dipol

nicht der https://de.wikipedia.org/wiki/Dipolantenne)

entspricht. Die Überlagerung dieser Felder ergibt - Traraaa - auch 
wieder ein Dipolfeld. Zumindest in einiger Entfernung vom Ferritstab.

Bezweifel ich. Habe aber keinen Zugang zu CST und könnte es auch nicht 
bedienen ohne mich wochenlang reinzuhängen. Tut mir leid.

Abdul K. schrieb:
> Habe aber keinen Zugang zu CST und könnte es auch nicht
> bedienen ohne mich wochenlang reinzuhängen.

CST ist nicht schwer zu bedienen, Wochen brauchst du dafür nicht. Man 
muss erstens kapieren wie man Strukturen aufbaut, das ist nicht schwer, 
danach muss man verstehen wie man Anregungen/Ports definiert und am Ende 
die Ergebnisse plottet. In den Details liegen ein paar Tücken, aber eine 
Leiterstruktur oder eine Antenne ist relativ schnell simuliert.

Ich habe damals an der Uni Studenten in 30 Minuten HFSS so erklärt, dass 
sie es selbst benutzen konnten!!! OK ich war allerdings auch ziemlich 
gut im Erklären ;-)

Allerdings ersetzt CST u.a. kein physikalisches Verständnis. Wenn du 
z.B. eine Richtantenne bauen willst, dann musst du eine Idee haben wie 
eine Yagi oder eine LogPer aussieht. Die genauen Abmaße und die 
Optimierung der Struktur macht CST dann sehr gut.

In der Ferritantenne liegt keine schwarze Magie, allerdings ist die 
ganze Theorie doch recht schwer verdaulich. Ich bezweifel, ob dir CST 
dabei helfen würde solche grundsätzlichen Dinge zu verstehen. Ich sehe 
CST und Co. eher als Mittel, Dinge zu optimieren, die man grundsätzlich 
verstanden hat.

Verstehe ich schon, was du schreibst. Es war auch eher als Anreiz 
gedacht für jemanden mit CST-Zugang und -Erfahrung dies für uns zu tun.

Problem 1:
Meine Erfahrung: Meint man was verstanden zu haben, erkennt man bald es 
gibt wiederum Dinge daran die man nicht versteht. Da hat sich bei mir 
doch recht viel Ernüchterung breitgemacht im Laufe des Lebens. Das soll 
aber nicht heißen, der Versuch der Erkenntnisgewinnung wäre 
grundsätzlich sinnleer. Ich denke nur, man kann nicht beliebig viel 
Erkenntnis erlangen.

Problem 2:
Du hast die kleine 'Such'antenne ohne eigene Feldkonzentrierung 
eingezeichnet. Wenn nun der Sender leistungsangepaßt ist zur 
Sendeferritantenne, der Empfänger aber auch zur Empfangsferritantenne, 
dann müssen auch beide Antennenfelder gleich aussehen und sich wie ich 
oben schrieb, letztlich überlagern. Wie ich kurz oben schon schrieb.
(Angenommen, daß die Sendeantenne nicht in die Sättigung ging, die 
Empfangsantenne üblicherweise eh nicht. Theorem zur Reziprozität)


PS:
In den Sechzigern hat das amerikanische Militär mal einen Hubschrauber 
mit einer Riesenferritantenne beladen und Sendeversuche damit gemacht. 
Hat sich als uneffektiv herausgestellt und die Sache wurde beerdigt. Im 
Kalten Krieg haben sie wirklich alles ausprobiert, was sich ein irres 
Hirn einfallen lassen kann.

Mit kleinen Ferritstäben habe ich mal Senden probiert. Ich kam ein paar 
Hundert Meter weit. Ferrite lassen sich einfach nicht genug aussteuern, 
daß es wirklich was bringt.

Abdul K. schrieb:
> Ferrite lassen sich einfach nicht genug aussteuern, daß es wirklich was
> bringt.

So ist es.  Damit ist zwar das Reziprozitätsgesetz (jede Antenne lässt
sich gleichermaßen zum Senden wie zum Empfangen benutzen) nicht
verletzt, aber in der praktischen Nutzbarkeit arg eingeschränkt.

@Abdul K. (ehydra)

>Mit kleinen Ferritstäben habe ich mal Senden probiert. Ich kam ein paar
>Hundert Meter weit.

Ist doch super! Bei welcher Frequenz? Sonstiger Aufbau?

Bernhard S. schrieb:
> Allerdings ersetzt CST u.a. kein physikalisches Verständnis.

Das ist wohl war! :-) aber da habe ich bei Falk wenig Zweifel. Ihm wird 
es nicht an physikalischem Verständnis mangeln. Auch nicht an 
Elektrotechnischem.
Ich wollte damit nur durch die Blume sagen, dass ich einen Versuch 
unternehmen könnte, es für ihn zu FEMmen, so er denn will ;-)
Das doofe ist halt, dass beim Magnetismus die Probleme irgendwie viel 
schwieriger sind, als beim elektrischen Feld. Ich jedenfalls hatte beim 
händischen Berechnen irgendwelcher Magnetfelder und -kreise, noch mit 
Luftspalten usw., immer ein bisschen Mühe.

Auch Falk wird alt:
Beitrag "Re: Magnetische Feldstärke einer Ferritantenne"


Hm. Reziprozität der Antenne nicht, ja, aber die Feldstärke in der 
Ferritantenne selbst ist eben durch die Sättigung begrenzt. Da hast du 
sicherlich recht, Jörg. Ich wollte es nur abkürzen.

Tobias P. schrieb:
> Das ist wohl war! :-) aber da habe ich bei Falk wenig Zweifel. Ihm wird
> es nicht an physikalischem Verständnis mangeln. Auch nicht an
> Elektrotechnischem.

Hm. Da ist in Beitrag #1 ganz oben aber schon der erste Fehler, denn die 
Ferritantenne hat auf der x-Achse bei 125 kHz eben kein Minimum. Auch 
sonst nirgendwo.

Außer sie ist kilometergroß.

Das versuche ich gegen den Widerstand auch anderer Schreiber hier 
richtig zu stellen.

> Ich wollte damit nur durch die Blume sagen, dass ich einen Versuch
> unternehmen könnte, es für ihn zu FEMmen, so er denn will ;-)

Mach es und berichte

> Das doofe ist halt, dass beim Magnetismus die Probleme irgendwie viel
> schwieriger sind

Das stimmt.

Bernhard S. schrieb:
> Das versuche ich gegen den Widerstand auch anderer Schreiber hier
> richtig zu stellen.

Wie oft willst du das nun eigentlich wiederholen?  Hat dir denn
irgendwer am Ende widersprochen?

Jörg W. schrieb:
> Wie oft willst du das nun eigentlich wiederholen?

So oft wie nötig, einmal hat ja nicht gereicht, denn du...

> Hat dir denn irgendwer am Ende widersprochen?

...hast am 01.02.2018 14:33 das Falsche wiederholt und andere danach 
auch noch.

Aber ich höre jetzt damit auf.

Bernhard S. schrieb:
> hast am 01.02.2018 14:33 das Falsche wiederholt

Du hast dem am 4. 2. widersprochen, seitdem hat das niemand mehr
angezweifelt, oder?

Jörg W. schrieb:
> Du hast dem am 4. 2. widersprochen, seitdem hat das niemand mehr
> angezweifelt, oder?

Zitat "Bezweifel ich." noch am selben Tag.

Spätestens seit deinem Bild ist es doch klar.

Ga Gast schrieb:
> Die Kinotonübertragung für Schwerhörige machet das.

Die haben aber auch die Schleife um alle Sitze herum gelegt: der
abgedeckte Bereich ist dann alles innerhalb der Schleife.

Empfangsseitig bringt der Ferrit Vorteile, denn laut Induktionsgesetz 
ist die induzierte Spannung Fläche mal magnetische Induktion, und 
letztere wird von dem Ferrit ca. um Faktor 1000 je nach Permeabilität 
erhöht. Solange man nicht in die Sättigung kommt gilt das auch für den 
"Sende"-Fall.

Eine Rahmen/Schleifenantenne bringt dann Vorteile, wenn sie mit der 
Fläche punktet und den Vorteil des Ferrits wettmachen kann. Das dürfte 
etwa bei einer Fläche sein, die größer als die des Ferrits mal 
Permeabilität ist. Wenn man die Fläche des Ferrits mit 1cm² annimmt und 
die Permeabilität mit 1000 dann erwarte ich einen Vorteil der 
Rahmenantenne etwa ab 1000cm² Fläche bzw. etwa 30cm Kantenlänge. So ganz 
grob.

Bernhard S. schrieb:
> So ganz grob.

Könnte gut hinkommen, wenn man sich das so ansieht, was man ansonsten
so alles an „magnetischen Antennen“ sieht (was anderes ist ja eine
Ferritantenne auch nicht).