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Forum: HF, Funk und Felder Müssen effektive Antennenstrukturen immer in der Größenordnung der Wellenlänge sein?


Autor: G4st (Gast)
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Hallo,

wie im Betreff gefragt:

Müssen effektive Antennenstrukturen immer in der Größenordnung der 
Wellenlänge sein?

Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große 
Wellenlängen?

Autor: Hp M. (nachtmix)
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G4st schrieb:
> Müssen effektive Antennenstrukturen immer in der Größenordnung der
> Wellenlänge sein?

Definiere "effektiv"!

Maße für die Wirksamkeit von Antennen sind die so genannte "effektive 
Höhe" oder der Strahlungswiderstand.
Beide Angaben kann man sowohl für eine "elektrische" Stabantenne wie 
auch für eine "magnetische" Rahmenantenne oder Ferritantenne in einander 
umrechnen.


G4st schrieb:
> Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große
> Wellenlängen?

Ja, du kannst eine gewöhnliche Drahtantenne verwenden.
Ferritantennen sind erstaunlich schlecht und geben nicht viel mehr 
Signal als die gleiche Länge Draht bei geeigneter Anpassung.

Autor: Robert M. (r0bm)
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G4st schrieb:
> Hallo,
>
> wie im Betreff gefragt:
>
> Müssen effektive Antennenstrukturen immer in der Größenordnung der
> Wellenlänge sein?

Nein müssen sie nicht. Die Empfangsleistung einer kurzen Antenne liegt 
nur ca. 10% unterhalb einer ähnlichen, ausgewachsenen Antenne. Das 
Problem besteht aber im Strahlungswiderstand kurzer Antennen 
(hauptsächlich kap. Blindwiderstand) was die Anpassung solch kurzer 
Antenne an das Koaxkabel nur über einen  aktiven Impedanzwandler möglich 
macht und weshalb solche Antenne ausschließlich für RX-Zwecke nutzbar 
sind.

> Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große
> Wellenlängen?

Du kannst zwar alle Antenneformen nutzen, doch nicht immer sind alle 
Antennenformen auch sinvoll.

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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G4st schrieb:

> Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große
> Wellenlängen?

Ferritantennen sind doch im Funk nahezu ausgestorben, seltsam das du die 
als einzige anführst. Gängig sind noch Magnetantenen, also Ringe aus 
leitfähigen material ohne Kern, auch als Luftspule bezeichnet
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetantenne
http://www.werner-roch.de/15166.html

Ganz nah verwandt damit die Rahmenantenne:
https://de.wikipedia.org/wiki/Rahmenantenne nimmt man gern für 
Mittelwelle

Beverage-Antenne also ein Langdraht in Bodennähe wird auch gern zum 
Empfang von MW eingesetzt:
https://en.wikipedia.org/wiki/Beverage_antenna
http://play.fallows.ca/wp/tag/antennas/

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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C. A. Rotwang schrieb:

> Beverage-Antenne also ein Langdraht in Bodennähe wird auch gern zum
> Empfang von MW eingesetzt:
> https://en.wikipedia.org/wiki/Beverage_antenna
> http://play.fallows.ca/wp/tag/antennas/

Ergänzung, "ground dipole" wird noch für LW erwähnt, beverage ist ne 
Variante davon:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ground_dipole

Ob Beverage jetzt nur für KW geeienet ist, oder auch für MW runter bis 
LW bin ich mir grad nicht mehr sicher.

"Magnetic loop" wie die Rahmenantenne hat den Vorteil der starken 
Richtwirkung aka Peilwirkung. Knallt ein anderer Sender stark rein, 
wichtet man den Ring so aus das er zum gewünschten Sender zeigt, das 
erhöht die "Trennschärfe" deutlich. Mit Langdrahtantennen ist das schwer 
möglich.

Autor: Christian Kück (chris111)
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Effektivität einer Antenne ist nur eine Frage der Anpassung und der 
Antennenverluste. Du kannst einen Strahler beliebig kurz machen, wenn er 
den dann proportional höheren Strom tragen kann.

Mit supraleitenden Materialien kannst Du sicher kleine Antennen und 
Anpassnetzwerke bauen.

Hast Du nur Kupfer und Alu bei Zimmertemperatur, sind die Möglichkeiten 
begrenzter.

Wäre hilfreich wenn Du beschreiben könntest ,was du erreichen willst.
Ferritantennen sind zum Empfang ganz brauchbar, zum Senden kaum, da sie 
schon bei sehr kleinen Leistungen komplett sättigen.

Autor: Wolfgang (Gast)
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C. A. Rotwang schrieb:
> Ferritantennen sind doch im Funk nahezu ausgestorben, ...

Guck mal in übliche DCF77 Empfänger rein, die zu hunderttausenden in 
einem kleinen Teil der Welt verbreitet sind.
Bist du sicher, dass Ferritantennen ausgestorben sind?

Autor: Edi (Gast)
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"Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große
Wellenlängen?"

Durchaus.

Die sind mit knapp 3km Länge doch etwas größer, als eine Ferritantenne, 
vom Sender Grimeton (Schweden):

http://www.pa3hcm.nl/wp-content/uploads/2015/12/Gr...

Eine bekannte Antenne ist die "Beverage", die kann man in einem größeren 
Garten oder Feld schon selbst anwenden (300-700 m Länge, knapp über dem 
Boden baubar):

https://www.fading.de/content/antennentechnik/beve...

Und viele andere Antennen, deren Namen kaum noch jemand kennt, sind 
hier:

http://edi.bplaced.net/?Edi%60s_Specials___Antenne...

Da sollte sich eine gute Antenne finden lassen.
Viel Spaß !

Autor: CB-Fritz (Gast)
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CB-Funk Antennen gab es als Gummi-Stummel. Die waren nur etwa 15cm lang, 
obwohl die Wellenlänge bei 11 Meter liegt.

Autor: Karl B. (gustav)
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CB-Fritz schrieb:
> CB-Funk Antennen gab es als Gummi-Stummel. Die waren nur etwa 15cm lang,
> obwohl die Wellenlänge bei 11 Meter liegt.

Hi,
hab auch eine ganz kurze Autoantenne bei CB, aber die Abstrahlung ist 
nicht so gut. Die meiste Leistung wird in der Verlängerungsspule und im 
Matcher verbraten.
Bei einem längeren Durchgang kann es durchaus passieren, dass die 
Verlängerungsspule so heiß wird, dass sie "dampft".
"Brenner" (Moskito) anzuschließen bringt da überhaupt nichts, sollte man 
meinen, man könnte die Verluste der Antenne durch höhere Sendeleistung 
ausgleichen. (Abgesehen davon ist das dann nicht mehr postalisch.)
Interessanterweise macht durch die Änderung der Gesetzeslage und 
Einführung von SSB auf CB-Band eine gute Groundplane auf dem Dach heute 
bürokratische Probleme.
Durch den Gewinn komme ich bei 4 Watt-Endstufe schon an die Grenze zur 
Standortbescheinigungspflicht.

ciao
gustav

Uuups.. Eigentor...

: Bearbeitet durch User
Autor: CB-Fritz (Gast)
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Ach naja- CB-Funk ist doch mehr als tot. Selbst in einer Großsstadt hört 
man auf allen Kanälen nur Rauschen.

Früher in den 90ern war das anders. Da war abends soviel los, dass fast 
jeder Kanal belegt war. Das waren noch Zeiten...

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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CB-Fritz schrieb:
> CB-Funk Antennen gab es als Gummi-Stummel.

Hatte jedes 27-MHz-Babyphone.  Die Reichweite war dann oft kürzer
als die Entfernung, in die man das Ding hätte mit einem kühnen
Schwung werfen können …

Die Gründe wurden ja oben schon genannt.

Autor: Martin O. (ossi-2)
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Neben der abgestrahlten Leistung ist bei Antennen natürlich auch die 
Richtcharakteristik interessant. Und ich glaube mit Strukturen deutlich 
kleiner als die Wellenlänge bekommt man keine ordentliche 
Richtcharakteristik hin. (Mit ner Ferritantenne kann man nur nen Störer 
ausblenden).

Ich lasse mich natürlich gerne eines besseren belehren.

Autor: CB-Fritz (Gast)
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Jörg W. schrieb:
> CB-Fritz schrieb:
>> CB-Funk Antennen gab es als Gummi-Stummel.
>
> Hatte jedes 27-MHz-Babyphone.  Die Reichweite war dann oft kürzer
> als die Entfernung, in die man das Ding hätte mit einem kühnen
> Schwung werfen können …
>
> Die Gründe wurden ja oben schon genannt.

Mit der Gummiantenne waren durchaus 3 bis 5km Reichweite möglich. 
Allerdings hat so ein Funkgerät auch 4W Sendeleistung.

Für Handfunken gab es auch ziemlich lange Ausziehantennen (ich glaube 
mit Lambda/4). Allerdings waren die immer sehr empfindlich und 
typischerweise hat man sie dann mal versehentlich umgeknickt.

Naja - 11m ist halt eine total ungünstige Wellenlänge für den 
Funkbetrieb. Daher hat man sie wohl auch für den CB-Funk freigegeben.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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CB-Fritz schrieb:
> Daher hat man sie wohl auch für den CB-Funk freigegeben.

Nö, ist halt ein ISM-Band, indem alle ernsthaften Funkdienste sowieso
nichts zu suchen hatten, weil sie dort jegliche Art von Störungen durch
ISM-Anwendungen (Plasmageräte in der Industrie und dergleichen)
hinnehmen müssten.

Das nächste ISM-Band mit (nennenswert) kürzeren Wellenlängen ist dann
erst 434 MHz.

Autor: CB-Fritz (Gast)
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Jörg W. schrieb:
> CB-Fritz schrieb:
>> Daher hat man sie wohl auch für den CB-Funk freigegeben.
>
> Nö, ist halt ein ISM-Band, indem alle ernsthaften Funkdienste sowieso
> nichts zu suchen hatten, weil sie dort jegliche Art von Störungen durch
> ISM-Anwendungen (Plasmageräte in der Industrie und dergleichen)
> hinnehmen müssten.
>
> Das nächste ISM-Band mit (nennenswert) kürzeren Wellenlängen ist dann
> erst 434 MHz.

Naja das Blöde an der Wellenlänge von 11 Metern ist halt, dass DX 
Verbindungen über Raumwelle nicht besonders gut funktionieren und die 
Dämpfung auf der Bodenwelle hoch ist. Im Großen und ganzen kein schöner 
Frequenzbereich. Dann sind noch die Antennen unpraktisch lang...

Dennoch hat es damals echt Spaß gemacht auf diesem Bereich zu funken :-)

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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CB-Fritz schrieb:
> Naja das Blöde an der Wellenlänge von 11 Metern ist halt, dass DX
> Verbindungen über Raumwelle nicht besonders gut funktionieren

Die funktionieren schon bei guter Sonnenaktivität, insbesondere
natürlich mit Es.  Dann hört man hier viele Stationen aus Südeuropa,
ich habe auch schon mal jemanden aus dem mittleren Russland (Wolga)
gehört, der in den Spitzen mit 59 aufschlug.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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CB-Fritz schrieb:
>Naja das Blöde an der Wellenlänge von 11 Metern ist halt, dass DX
>Verbindungen über Raumwelle nicht besonders gut funktionieren

Wenn die Bedingungen günstig sind, meistens im Sommer, am Tage oder
oder in der Dämmerung, funktioniert DX auf 11m über Raumwelle sogar
sehr gut. Wenn es dann nicht gut funktioniert, liegt es an der 
Funkdisziplin, weil da niemand Rücksicht nimmt und alles quasselt 
durcheinander, Ergebnis ist dann nur noch QRM.

Autor: CB-Fritz (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> CB-Fritz schrieb:
>>Naja das Blöde an der Wellenlänge von 11 Metern ist halt, dass DX
>>Verbindungen über Raumwelle nicht besonders gut funktionieren
>
> Wenn die Bedingungen günstig sind, meistens im Sommer, am Tage oder
> oder in der Dämmerung, funktioniert DX auf 11m über Raumwelle sogar
> sehr gut. Wenn es dann nicht gut funktioniert, liegt es an der
> Funkdisziplin, weil da niemand Rücksicht nimmt und alles quasselt
> durcheinander, Ergebnis ist dann nur noch QRM.

Ich habe damals schon auch einige DX-Verbindungen gemacht, aber das ist 
dann eher Glück. Ich nehme mal an, dass auf geeigneten Kurzwellenbändern 
im Amateuerband die Bedingungen einfach viel besser sind. Die 11 Meter 
machen es möglich, aber sind alles andere als gut geeignet.

Wenn ich von NRW bis Italien & England gekommen bin, war das schon ein 
Ereignis.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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CB-Fritz schrieb:
> Ich nehme mal an, dass auf geeigneten Kurzwellenbändern im Amateuerband
> die Bedingungen einfach viel besser sind.

Da die Bänder quer über den gesamten Kurzwellenbereich verteilt sind,
ergibt sich einfach viel häufiger die Möglichkeit längerer Verbindungen.

Autor: Christian Kück (chris111)
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Martin O. schrieb:
> Neben der abgestrahlten Leistung ist bei Antennen natürlich auch die
> Richtcharakteristik interessant. Und ich glaube mit Strukturen deutlich
> kleiner als die Wellenlänge bekommt man keine ordentliche
> Richtcharakteristik hin. (Mit ner Ferritantenne kann man nur nen Störer
> ausblenden).

Das folgt direkt aus der Heisenbergschen Unschärferelation. Mit 
Strukturen klein gegenüber der Wellenlänge kannst Du zwar die 
Polarisationsebene bestimmen, aber bekommst so gut wie keine 
Richtwirkung senkrecht dazu.
Das ist bei Radiowellen nicht anders wie beim Lichtspaltversuch.

Autor: G4st (Gast)
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Danke für die wirklich vielen Antworten!
Also habe mich inzwischen auch eingearbeitet und habe das Argument mit 
der Anpassung auch theoretisch so weit nachvollziehen können. Aber 
letztlich sagt mein Satz also genau das Selbe wie der nachfolgende und 
steht auch zu keinem Widerspruch zu euren Aussagen:

Christoph B. schrieb:
> Kompakte Antennen sind klassischerweise resonant zu elektromagnetischen
> Wellen. Dies hat zur Folge, dass sich die Abmessungen in der
> Größenordnung der Wellenlänge bewegen. Da sich elektromagnetische Wellen
> im Freiraum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, treten hier sehr hohe
> Wellenlängen auf. Besonders bei Frequenzen im MHz-Bereich macht sich
> dies durch große Abmessungen der Antennenstrukturen bemerkbar.

Das ist ein hier eingereichter Beitrag.

Autor: G4st (Gast)
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So hier der Link zum Beitrag
Nanoelektromechanische Antennen

Autor: Karl B. (gustav)
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G4st schrieb:
> Da sich elektromagnetische Wellen
>> im Freiraum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, treten hier sehr hohe
>> Wellenlängen auf. Besonders bei Frequenzen im MHz-Bereich macht sich
>> dies durch große Abmessungen der Antennenstrukturen bemerkbar.

Hi,
versehe ich hier etwas falsch?

Allgemein gilt

    λ = c /f

Also hohe Frequenz im MHz-Bereich ergibt kleine Wellenlänge.

ciao
gustav

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Karl B. schrieb:
> Also hohe Frequenz im MHz-Bereich ergibt kleine Wellenlänge.

„Hohe Frequenz“ und „kleine Wellenlänge“ sind halt relativ.

Für den Betreiber eines Mittelwellensenders mit einem 150 m hohen
Sendemast ist eine 10 m lange Kurzwellenantenne „klein“.

Für den Betreiber einer VHF-Station mit 1 m großen Antennenelementen
dagegen ist sie eher groß …

Autor: eric (Gast)
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Robert M. schrieb:
> Die Empfangsleistung einer kurzen Antenne liegt
> nur ca. 10% unterhalb einer ähnlichen, ausgewachsenen Antenne. Das
> Problem besteht aber im Strahlungswiderstand kurzer Antennen


Das ist eine der weitverbreiteten Halbwahrheiten.

Bei gleicher Empfangsleistung müsste nach N=U2/R
die Signalspannung mit der Wurzel der Antennenimpedanz ansteigen,
also für den Empfang gelten:je kürzer desto besser.

Tatsächlich sinkt die Empfangsleistung umgekehrt proportional zur 
Antennenimpedanz, wenn die Signalspannung konstant bleibt.

Autor: eric (Gast)
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Martin O. schrieb:
> Neben der abgestrahlten Leistung ist bei Antennen natürlich auch die
> Richtcharakteristik interessant. Und ich glaube mit Strukturen deutlich
> kleiner als die Wellenlänge bekommt man keine ordentliche
> Richtcharakteristik hin. (Mit ner Ferritantenne kann man nur nen Störer
> ausblenden).


Aus Deiner Ecke sowas zu lesen, wundert mich sehr.

Es ist doch keine neue Erkenntnis, dass z.B. kleine Rahmenantenne 
(Loop), Ferritantenne, Kurzdipol (und noch manche andere Antennenform) 
eine perfekte Richtcharakteristik in Form der Ziffer 8 besitzen, genauer 
beschrieben als Cosinus-Funktion.

Frag mal einen HF-Kollegen.

Autor: HF-Papst (Gast)
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G4st schrieb:
> Gibt es außer Ferritantennen noch andere Empfangsantennen für große
> Wellenlängen?

Um nochmal zurück zum Thema zu kommen. Ja, es gibt hier sehr gute 
Lösungen. Eine kleine Fläche vom wenigen Quadratzentimetern reichen, um 
auch große Wellenlängen empfangen zu können. Die Herausforderung ist 
dann, den geringen Strahlungswiderstand im mOhm-Bereich und einem 
äußerst hohen kapazitiven Blindwiderstand einem Empänger mit 50Ohm 
anzubieten. Das funktioniert mittels einer Impedanzanpassung und einer 
Treiberstufe, klassisch mit einem J310 am Eingang.

Das Ganze findest du unter der Bezeichnung MiniWhip. Ist sehr einfach 
aufzubauen und ist eine erstaunlich gute Antenne für die low Bands.

Die Uni in Twente verwendet so eine Antenne 
http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/

Gruß
HF-Papst

Autor: eric (Gast)
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HF-Papst schrieb:
> eine erstaunlich gute Antenne

Es gibt zwar aus physikalischen Gründen keine Wunderantennen, aber 
trotzdem werden immer wieder welche "erfunden".

> Eine kleine Fläche vom wenigen Quadratzentimetern reichen, um auch große
> Wellenlängen empfangen zu können.

Die wenigen Quadratzentimeter reichen nicht, wenn nicht unten zum 
Empfänger ein paar Meter Kabel angeschlossen sind, die die eigentliche 
Antenne darstellen. Ohne dieses Kabel oder mit einer 
Glasfaserübertragung ist der Empfang gleich Null.

Das Antennenkabel stellt eine unten geerdete Vertikalantenne dar, an 
deren Spitze oben sich ein Spannungsbauch befindet. Die "kleine Fläche 
von wenigen Quadratzentimetern" bildet eine Koppelkapazität zur 
Umgebung.

Die gepriesene "MiniWhip" ist eine gewöhnliche aktive Antenne, wie sie 
seit rund 50 Jahren bekannt ist, bei der nur unten und oben vertauscht 
sind und die mit ihrem schlagkräftigen und einprägsamen Namen eine 
verdammt clevere Marketingidee darstellt. Kompliment !!!

> Die Uni in Twente verwendet so eine Antenne.
Warum nicht? Aktive Antennen funktionieren eben gut !

Päpste - sind das nicht die Leute, die die Wahrheit gepachtet haben ?
Kommt jetzt für mich die Inquisition ?

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das gibt jetzt ne nette Diskussionsrunde. Ich hol schonmal Popcorn.

Autor: A. K. (3ak)
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Elektrisch kleine Antennen können effektiv sein - sind dann aber 
schmalbandig.

Elektrisch kleine Antennen können breitbandig sein - aber dann nicht 
effektiv.

https://en.wikipedia.org/wiki/Chu%E2%80%93Harrington_limit

Steigt bei fester physikalischer Antennengröße die Frequenz, wächst auch 
die elektrische Größe (Optik/Mikrowellentechnik: effektive Apertur) an 
und damit wächst die Bandbreite und/oder der Wirkungsgrad sowie der 
Gewinn.

Komplexe passive Anpassnetzwerke vergrößern die Bandbreite effektiver 
kleiner Antennen i.d.R. nur mäßig - das gilt sowohl theoretisch (Bode, 
Farno ... ), aber vor allem auch praktisch (je mehr Komponenten im 
passiven Anpassnetzwerk, umso mehr Verluste).

Aktive Anpassnetzwerke (Verstärker) können die Bandbreite effektiver 
kleiner Antennen eher vergrößern (siehe Non-Foster Elemente). Diese sind 
aber schwierig für TX und RX-Betrieb auszulegen, da im Gegensatz zu 
passiven Komponenten Verstärkerschaltungen allgemein nicht reziprok 
sind. Zudem kommen dann wieder andere Probleme hinzu (Pegeldynamik, 
Intermodulation, Rauschen).

http://web.eng.ucsd.edu/ece/groups/electromagnetic...

Im letzten Link ist auch diese schöne Übersicht enthalten (Anhang).

Das alles mit Bezug auf den Freiraum. In der Praxis kann es vorkommen, 
dass auch bei einer physikalisch kleinen Antenne eine Performance 
festgestellt wird, die all dem auf den ersten Blick widerspricht. Das 
liegt aber daran, dass die Umgebung um die Antenne die Ströme auf der 
Antenne signifikant beeinflusst ... das Verhalten ändert sich dann stark 
über der Platzierung der Antenne.


VG

: Bearbeitet durch User
Autor: Günter Lenz (Gast)
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G4st schrieb:
>Müssen effektive Antennenstrukturen immer in der Größenordnung der
>Wellenlänge sein?

Wenn es darum geht schwache Signale zu empfangen, eindeutig Ja.
Zu kurze oder kleine Antennen sind immer schlechter als Antennen
mit den "richtigen" Maßen. Wenn die kleinen Antennen trotzdem gut 
funktionieren, liegt daß an den hohen Sendeleistungen des Senders.
Beispiel: Ferritstabantennen in Radios, daß ging gut weil die
Sender mit mehreren 100kW gesendet haben. Wenn mann Antennen
vergleichen will muß man die Leistung, also Spannung mal Strom,
an den Klemmen (Speisepunkt) messen, und die ist garantiert
bei den kleinen Antennen schlechter. Je schwächer die Signale
sind die man empfangen will um so mehr Aufwand muß an der Antenne
getrieben werden. Deshalb sind Yagiantennen, Reflektor und
Parabolspiegel erfunden worden. Wenn man extrem schwache Signale
empfangen will werden die Antennen riesig. Beispiel, wenn
Funkamateure über Erde-Mond-Erde funken wollen. Oder die
Radioastronomen die schwächste Signale aus dem All empfangen
wollen, die stellen riesige Parabolspiegel in die Wüste.
Warum benutzen die keine MiniWhip-Wunderantenne?

Autor: Antennol (Gast)
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Günter Lenz schrieb:
> Wenn die kleinen Antennen trotzdem gut
> funktionieren, liegt daß an den hohen Sendeleistungen des Senders.

Unsinn

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Günter Lenz schrieb:
> Oder die
> Radioastronomen die schwächste Signale aus dem All empfangen
> wollen, die stellen riesige Parabolspiegel in die Wüste.
> Warum benutzen die keine MiniWhip-Wunderantenne?

Weil der Eingangsverstärker in einem bestimmten Maße rauscht und man das 
nicht beliebig verbessern kann. Rein für die Antenne gedacht, wäre die 
Größe egal.

Ein andere Begrenzung ist das Strahlungsbild der Antenne.

Autor: Robert M. (r0bm)
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eric schrieb:
> Das ist eine der weitverbreiteten Halbwahrheiten.
>
> Bei gleicher Empfangsleistung müsste nach N=U2/R
> die Signalspannung mit der Wurzel der Antennenimpedanz ansteigen,
> also für den Empfang gelten:je kürzer desto besser.
>
> Tatsächlich sinkt die Empfangsleistung umgekehrt proportional zur
> Antennenimpedanz, wenn die Signalspannung konstant bleibt.

Die Leerlaufspannung eines kurzen Monopols der Länge L ist das Produkt 
aus Feldstärke und effektiver Antennenhöhe:

U0 = E x L/2

Der Realteil Rs der Antennenimpedanz ist gering, der Blindanteil Cs ist 
kapazitiv. Möchte man die Antenne z.B. für den gesamten 
Kurzwellenbereich nutzen wird zur Anpassung an den Empfänger mit Z0 = 
50Ohm ein hochohmiger Pufferverstärker mit der Eingangskapazität Cv und 
Verstärkung V eingesetzt. Die verfügbare Ausgangsspannung beträgt dann:

Ua= V x E x L/2 x Cs/(Cs + Cv)

Die verfügbare Ausgangsleistung liegt bei:

Pv = Ua²/Z0

Wo liegt jetzt dein Problem?

Autor: eric (Gast)
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Robert M. schrieb:
> Wo liegt jetzt dein Problem?

Daran dass Deine "Ausgangsleistung" nicht von der Antenne stammt,
sondern von Deinem Pufferverstärker.

Mein Beitrag bezog sich jedoch auf die Eingangsleistung.

Autor: Antennol (Gast)
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eric schrieb:
> Daran dass Deine "Ausgangsleistung" nicht von der Antenne stammt,
> sondern von Deinem Pufferverstärker.
>
> Mein Beitrag bezog sich jedoch auf die Eingangsleistung.

Es ist ja nicht gottgegeben, dass eine Antenne mit 50 Ohm belastet wird. 
Wenn es gelänge, die extreme Impedanz eines elektrisch kurzen Strahlers 
mit realen Bauteilen konjugiert komplex verlustlos an 50 Ohm anzupassen, 
wäre zwischen Eingangs- und Ausgangsleistung kein Unterschied und auch 
kein Impedanzwandler/Pufferverstärker notwendig.

Die von Robert M geposteten Formeln geben jedenfalls die richtigen 
Zusammenhäng wieder.

Autor: eric (Gast)
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Antennol schrieb:
> Die von Robert M geposteten Formeln geben jedenfalls die richtigen
> Zusammenhäng wieder.

Ja, bei einen Impedanzwandler-Pufferverstärker.

Bei einem verlustlosen Trafo gelten meine.

Autor: Antennol (Gast)
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eric schrieb:
> Die wenigen Quadratzentimeter reichen nicht, wenn nicht unten zum
> Empfänger ein paar Meter Kabel angeschlossen sind, die die eigentliche
> Antenne darstellen. Ohne dieses Kabel oder mit einer
> Glasfaserübertragung ist der Empfang gleich Null.

Das sehe ich etwas differenzierter. Eine kurze Impedanzwandler Antenne 
braucht einen Bezugspegel, im Idealfall "Erde". Und Erde muss man halt 
zur Aktivantenne hinbringen. Sei es über den Mantel des Kabels oder über 
einen geerdeten Metallmast (dann ginge das Teil auch über 
Glasfaseranschluss).

So lange die Kabel-Strecke oder die Metallmastlänge zwischen 
Aktivelektronik und Erde klein ist gegenüber der empfangenen 
Wellenlänge, wirkt das Kabel nicht als Antenne. Denn dann kann von einer 
uniformen Spannungsverteilung auf dem Kabelmantel ausgehen. Erst bei 
Kabellängen über 1/10 Lambda treten die Effekte auf, dass das Kabel Teil 
der Antenne wird. DArum bringen die Dinger - je nach Kabel- /Mastlänge - 
auch ihr Bestes bei Frequenzen unter etwa 10 MHz.

Würde man so eine Impedanzwandlerantenne direkt über einer ausgedehnten 
Metallfläche als Ersatzerde anbringen, wäre der Kabeleinfluss nahezu 
vollständig eliminiert. Der Frequenzgang wäre flach. Gut nachzuprüfen 
beim Web SDR in Twente. Dort steht die MiniWhip wenige cm. über dem 
Blechdach eines Hochhauses.

http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/

Autor: eric (Gast)
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Robert M. schrieb:
> Die Leerlaufspannung eines kurzen Monopols der Länge L ist das Produkt
> aus Feldstärke und effektiver Antennenhöhe:
>
> U0 = E x L/2

Richtig, und von Wellenlänge steht da nichts.
Aber da es Dir besser in den Kram passt, ist auf einmal

Antennol schrieb:
> So lange die Kabel-Strecke oder die Metallmastlänge zwischen
> Aktivelektronik und Erde klein ist gegenüber der empfangenen
> Wellenlänge, wirkt das Kabel nicht als Antenne.

Sorry, über so'nen Sch.... braucht man gar nicht zu diskutieren.
Logik scheint nicht Deine Stärke

Lies mal ein gutes Lehrbuch über Antennen.

Autor: eric (Gast)
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P.S.

Antennol schrieb:
> Erst bei Kabellängen über 1/10 Lambda treten die Effekte auf,
> dass das Kabel Teil der Antenne wird.

Also würden selbst 1 km Kabellänge (= Antennenhöhe) beim Empfang von SAQ 
wirkungslos sein.

Mannomann !!!

Enthält Dein Rufzeichen eine "4" ?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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eric schrieb:
> Mannomann !!!

Bitte bleib sachlich.  Emotionale Ausfälle ob der vermeintlichen
Dummheit anderer helfen keinem und lassen dich bestenfalls als arrogant
erscheinen.

Autor: eric (Gast)
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Jörg W. schrieb:
> Bitte bleib sachlich.

> Mannomann !!!

Da habe ich hier aber schon Schlimmeres gelesen.
Aber ok, ich werde mich bremsen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Du könntest zum Beispiel ja mal recherchieren, welchen Wirkungsgrad
die Antenne von SAQ tatsächlich hat.  Ich würde ihn auf weniger als 5 %
schätzen, aus dem Bauch raus – trotz eines aufwändigen Erdungsnetzes
(um dem geringen Strahlungswiderstand gerecht zu werden) und der
riesigen Verlängerungsspulen in den Strahlern.

Für den Empfang diente meines Wissens eine Art Beverage-Antenne.

Autor: Antennol (Gast)
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eric schrieb:
> Enthält Dein Rufzeichen eine "4" ?

nein, eine "7"

Autor: Antennol (Gast)
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eric schrieb:
> Also würden selbst 1 km Kabellänge (= Antennenhöhe) beim Empfang von SAQ
> wirkungslos sein.

Ganz wirkungslos nicht, aber ziemlich wirkungslos. Das kannst du gerne 
im Garten probieren. Es müssen ja nicht gleich 17kHz und 1km Leitung 
sein. Es lässt sich äquivalent auch bei 1700kHz und 10m Leitung 
verifizieren.

Darum braucht der Hauselelektriker für unser 50Hz Netz sich beim 
Verlegen von Leitungen nicht um Leitungstheorie zu kümmern. Die 
Wellenlängen der Netzfrequenz sind einfach zu lang um bei den 
Kabellängen im Haus stehende Wellen mit Minima und Maxima zu erzeugen. 
Anders bei den Netzbetreibern der Überlandleitungen. Die müssen sich 
damit beschäftigen.

aber ich lasse mich gerne von dir eines Besseren belehren. Dann aber 
bitte schlüssig begründet und mit Quellen belegt. Nicht nur mit 
"Mannomann". Das ist mir etwas zu dünnbrettig.

Autor: Robert M. (r0bm)
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eric schrieb:
> Daran dass Deine "Ausgangsleistung" nicht von der Antenne stammt,
> sondern von Deinem Pufferverstärker.

Darum ging es ja. Nächstes Mal vielleicht etwas aufmerksamer lesen?

eric schrieb:
> Mein Beitrag bezog sich jedoch auf die Eingangsleistung.

eric schrieb:
> Ja, bei einen Impedanzwandler-Pufferverstärker.
>
> Bei einem verlustlosen Trafo gelten meine.

[A.] Lambda/4 Vertikalantenne für 80m. Die effektive Antennehöhe liegt 
bei 0,16*Lambda. Antennenwiderstand Rs liegt bei rund 37Ohm. Die 
Feldstärke nehme ich zu E=1V/m an. Leerlaufspannung (Urspannung) liegt 
bei:

U0 = E *  0,16 * 80m = 12,8V

Als Last dient ein Widerstand von Ra=Rs=37Ohm. Die Ausgangsspannung ist 
U0/2, die Ausgangsleistung beträgt:

Pa = (U0/2)²/Ra = 1,1W


[B.] Jetzt nehme ich einen CB-Funk Spargel mit L=2,5m als kurze 
Vertikalantenne für 80m. Die effektive Antennehöhe für kurze Antennen 
liegt bei L/2. Für ein identische Feldstärke von E = 1V/m beträgt die 
Leerlaufspannung:

U0 = E * L/2 = 1,25V

Der reelle Anteil Rs der Antennenimpedanz liegt diesmal nur bei ca. 
0,39Ohm. Der kapazitiven Blindwiderstand wird mit einer passenden, 
verlustlosen Spule kompensiert. Als Lastwiderstand dient Ra=Rs=0,39Ohm. 
Die Ausgangsspannung ist damit wieder halb so groß wie U0 und die 
Ausgangsleistung Pa liegt dann bei:

Pa = (U0/2)²/Ra = 1W

[C.] Dem L=2,5m CB-Spargel von vorhin verpasse ich nun eine passende 
Dachkapazität um die effektive Antennehöhe auf der vollen Länge L zu 
bringen. Die Leerlaufspannung U0 steigt für E=1V/m auf 2,5V.
Der reelle Anteil der Antennenimpedanz vervierfacht sich im Vergleich zu 
Bsp. [B.] und liegt nun bei Rs=1,56Ohm.
Nach Kompensation des Blindwiderstandes steht an einem Lastwiderstand 
von Ra=Rs=1,56Ohm folgende Ausgangsleistung an:

Pa = (E*L)²/(4*Ra) = 1W

Da in der Realität Verlustwiderstände vorhanden sind und deren Summe den 
Antennenwiderstand Rs, insbesondere bei kurzen Antennen, deutlich 
übersteigt, fällt der Wirkungsgrad einer kurzen Antenne in der Praxis 
tatsächlich sehr klein aus. Für Empfangszwecke ist eine aktive 
Ausführung, insbesondere wenn auch noch breitbandig empfangen werden 
soll, meist von Vorteil.

eric schrieb:
> Robert M. schrieb:
>> Die Leerlaufspannung eines kurzen Monopols der Länge L ist das Produkt
>> aus Feldstärke und effektiver Antennenhöhe:
>>
>> U0 = E x L/2
>
> Richtig, und von Wellenlänge steht da nichts.
> Aber da es Dir besser in den Kram passt, ist auf einmal

Geht der Satz noch weiter? Muss ich das verstehen oder mir zuerst etwas 
zurechtlegen das mir in den Kram passt?

Autor: eric (Gast)
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Jörg W. schrieb:
> Du könntest zum Beispiel ja mal recherchieren, welchen Wirkungsgrad
> die Antenne von SAQ tatsächlich hat.

Hab ich:
"we estimate that the power to the antenna is about 70 – 80 kW and the 
effectively radiated power from the antenna is about 8 kW."

Aber der Vergleich Alexanderson-Antenne und Mini-Whip ist sicherlich zu 
weit hergeholt.

Induktion und Influenz, das sind die Wirkung magnetischer und 
elektrischer Felder, gelten grundsätzlich für jedes Stückchen Draht, 
unabhängig von der Länge und der Form.

Eine Drahtlänge von 1m ist bei ca. 15 kHz = 20 000 m  Wellenlänge 
sicherlich sehr wenig, trotzdem empfange ich SAQ und die russischen 
Navigationssender prima mit einer Loop dieser Seitenlänge auf einen 
50-Ohm Empfängereingang.

Autor: Antennol (Gast)
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eric schrieb:
> Also würden selbst 1 km Kabellänge (= Antennenhöhe) beim Empfang von SAQ
> wirkungslos sein.

Nochmal zur Klarstellung, damit kein falscher Zungenschlag aufkommt:
Es geht hier nicht darum, ob eine kurze Impedanzwandlerantenne für SAQ 
(17kHZ) 1km hoch aufgestellt sein soll.

Es geht um die Aussage, der Mantel des Koaxkabels wirke als ein Teil der 
Antenne und meine Erwiderung, dass dies vernachlässigbar ist, so lange 
diese  Leitungslänge sehr klein ist gegen die Empfangswellenlänge.

Ein  hypothetische Experimentalaufbau sähe z.B so aus:

Empfangsfrequenz 1,5 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 200m

a) Aktivantenne in 1m Höhe über Grund über 1m Koaxkabel an dem geerdeten 
Messempfänger angeschlossen

im Vergleich zu

b) Aktivantenne in 1m Höhe über Grund über 20m Koaxkabel an den 
geerdeten EMpfänger angeschlossen.

Ich behaupte: Am Messempfänger wird der gleiche Pegel messbar sein.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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eric schrieb:

> Hab ich:
> "we estimate that the power to the antenna is about 70 – 80 kW and the
> effectively radiated power from the antenna is about 8 kW."

Also 10 %.

> Aber der Vergleich Alexanderson-Antenne und Mini-Whip ist sicherlich zu
> weit hergeholt.

Finde ich gar nicht so sehr.

Die Antennentürme der Alexanderson-Antenne sind 127 m hoch, relativ
zur Wellenlänge sind das 0,73 %.  Auf die Mini-Whip bezogen kommt
man irgendwo im mittleren Kurzwellenbereich bei gleichen Verhältnissen
an.

> Induktion und Influenz, das sind die Wirkung magnetischer und
> elektrischer Felder, gelten grundsätzlich für jedes Stückchen Draht,
> unabhängig von der Länge und der Form.

Das hat wohl auch niemand bestritten.  Dennoch sind für die
praktische Nutzung zuweilen technische Grenzen gesetzt, die vor allem
an der Nicht-Idealität unserer Bauelemente festgemacht werden müssen.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Eine praktische Abhandlung zur Mini-Whip gibt's hier:

http://www.dl4zao.de/_downloads/Miniwhip_reloaded.pdf

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