Ich habe eine Frage, die ich aufgrund meiner fast völligen Ahnungslosigkeit im HF-Bereich nicht beantworten kann: ist es möglich den Gain einer Antenne unabhängig von der Directivity zu erhöhen, indem man z.B. mehrere Antennen miteinander kombiniert bzw. "parallel/seriell" schaltet? Eine Solarplatte wird mehr Energie sammeln, wenn sie größer ist, aber bei Antennen scheint dieses Prinzip nicht zu gelten. Ist das so korrekt? Ein konkretes Beispiel wäre eine Slot-Antenne in einem runden waveguide: mehr Slots entlang der Hauptachse erhöhen den Gain nur um den Betrag den die Antenne durch ihre höhere Directivity wieder verliert, oder?
Jemin K. schrieb: > Eine Solarplatte wird mehr Energie sammeln, wenn sie größer > ist, aber bei Antennen scheint dieses Prinzip nicht zu gelten. Doch, aber wegen der größeren Abmessungen explodiert dabei der technische Aufwand. Jemin K. schrieb: > ist es möglich > den Gain einer Antenne unabhängig von der Directivity zu erhöhen, indem > man z.B. mehrere Antennen miteinander kombiniert bzw. "parallel/seriell" > schaltet? Das macht man sogar, indem man die Antennen vertikal stockt. Dann kann man das horizontale Diagramm beibehalten, aber weniger in die Höhe strahlen, wo sich meist kein Empfänger befindet. Geschenkt gibt es allerdings auch dabei nichts.
Hp M. schrieb: > Doch, aber wegen der größeren Abmessungen explodiert dabei der > technische Aufwand. Hast Du ein Beispiel? Alles was ich finde ist: no free lunch. Beispiel wären die gängigen 2.4 GHz WLAN Patch Arrays: 4 Empfänger aber am Ende nur höherer Gain in einer Richtung und weniger in alle anderen.
Jemin K. schrieb: >> Doch, aber wegen der größeren Abmessungen explodiert dabei der >> technische Aufwand. > > Hast Du ein Beispiel? Dieser Trumm https://de.wikipedia.org/wiki/Radioteleskop_Effelsberg#/media/File:Effelsberg_total2.jpg kommt bei der genannten Frequenz mal gerade an das optische Auflösungsvermögen des menschlichen Auges heran. Sieha auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Freiraumd%C3%A4mpfung
Das Teleskop ist aber extrem gerichtet. Das ist ja gerade mein Punkt! Es ist völlig unempfindlich gegen Signale aus anderen Richtungen. Aber meine Frage ist eher: kann ich 10 von den Dingern nebeneinander stellen und ein höheres Signal einer Quelle außerhalb der Hauptachse bekommen?
Jemin K. schrieb: > Das Teleskop ist aber extrem gerichtet. Das ist ja > gerade mein Punkt! Es ist völlig unempfindlich gegen > Signale aus anderen Richtungen. Und das ist bei Solarzellen anders? Bestrahle die mal 90° von der Seite...
Vierfache Fläche gibt Dir trotzdem vierfache Leistung
'Eine Antenne mit erhöhtem Gewinn führt unvermeidlich zu einer Verringerung ihrer Halbwertsbreite, da die zur Verfügung stehende Energie auf einen engeren Bereich „fokussiert“, also nur umverteilt wird.' https://de.wikipedia.org/wiki/Antennengewinn Jemin K. schrieb: > Eine Solarplatte wird mehr Energie sammeln, wenn sie größer > ist, aber bei Antennen scheint dieses Prinzip nicht zu gelten. Ist das > so korrekt? Nein. Bei einem Parabolspiegel steigt der Gewinn mit der Fläche.
Jemin K. schrieb: > Ein konkretes Beispiel wäre eine Slot-Antenne in einem runden waveguide: > mehr Slots entlang der Hauptachse erhöhen den Gain nur um den Betrag den > die Antenne durch ihre höhere Directivity wieder verliert, oder? Wie soll eine Antenne mehr Gewinn erreichen können, ohne die Direktivität zu erhöhen. Antennen funktionieren prinzipiell für Senden und Empfangen gleich. Stelle dir als einfachstes den Sendeweg vor. Vom Sender steht eine bestimmte Sendeleistung zur Verfügung. Wenn du die über einen bestimmten Raumwinkelbereich verteilst, kommt eine bestimmte Leistung beim Empfänger an. Es ist egal, wie die Antenne aussieht, solange sie die Energie über den Winkelbereich verteilt. Und durch eine größere Antennenfläche steht nicht mehr Energie zum Verteilen zur Verfügung. Mario M. schrieb: > Nein. Bei einem Parabolspiegel steigt der Gewinn mit der Fläche. ... und die Richtwirkung steigt mit dem Durchmesser. Sonnenlicht ist nicht kohärent.
Ein Punkt darf nicht vergessen werden: Wann bzw wo findet die Detektion des Signals statt? bei solarzellen findet die Detektion bzw "demodulierung" der EM Welle am Ort des Eintreffens statt. Bei Antennenarrays werden die Beiträge der Elemente aber zuerst kombiniert und erst dann dem Empfänger zur Demodulation gegeben. Die Richtwirkung kommt bei diesem Kombinieren zustande weil es dann je nach Phase der einzelnen Beiträge zu Abschwächung oder Verstärkung kommt. Würde man das Signal der einzelnen Elemente einzeln detektieren und erst danach kombinieren (zb im audio Bereich) würde man den von dir erwünschten Effekt erreichen.
Der Unterschied zwischen Gewinn und Direktivität sind lediglich Verluste durch schlechte Anpassung (also im Quellwiderstand) und Verluste in der Antenne (Wirkungsgrad). Du kannst also demnach den Gewinn Verbessern bei gleicher Direktivität, wenn du die Antenne besser anpasst und die Verluste in der Antenne senkst. Da beides aber ein hartes Limit hat, geht das nicht unbegrenzt.
GHz-Nerd schrieb: > Ein Punkt darf nicht vergessen werden: > Wann bzw wo findet die Detektion des Signals statt? Ich denke, das ist genau der Punkt. Die Erklärung darunter halte ich auch für korrekt, außer: > Bei Antennenarrays werden die Beiträge der > Elemente aber zuerst kombiniert und erst dann dem Empfänger zur > Demodulation gegeben. Das muss nicht so sein. Bei einem Digitalinterferometer (z.B. LOFAR, eine der Stationen ist direkt neben dem bereits erwähnten Effelsberg-Teleskop ;)) kann man digital kombinieren und die Richtung bzw. den Gain-Pattern "nachträglich" auswählen. Das ermöglicht es natürlich auch, mehrere Gain-Pattern gleichzeitig anzuschauen. > Würde man das Signal der einzelnen Elemente einzeln detektieren und erst > danach kombinieren (zb im audio Bereich) würde man den von dir > erwünschten Effekt erreichen. Wie gesagt, das macht man auch im HF-Bereich bis 100 GHz oder mehr schon so. Der Trick ist lediglich, dass mit phasengleichen Lokaloszillatoren runtergemischt werden muss, was sich aber auch bei voneinander entfernten Stationen durch hinreichend synchronisierte Atomuhren erreichen lässt. Ebenso ist es möglich (wenn auch m.W. nicht gängig) einen Takt auch über große Distanzen über ein Glasfasernetz zu verteilen. Lokal ist das ohnehin kein Problem.
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Bearbeitet durch User
Simon K. schrieb: > Der Unterschied zwischen Gewinn und Direktivität sind lediglich Verluste > durch schlechte Anpassung (also im Quellwiderstand) und Verluste in der > Antenne (Wirkungsgrad). Anpassungsverluste sind im "Gain" nicht enthalten. Diese sind im "Realized Gain" berücksichtigt.
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