Was bedeutet negativer Antennengewinn?

Donut schrieb:

> "Die Angabe des Gewinns kann auch mit negativem Vorzeichen erfolgen
> (z.B. -1,5 dBi). Das heißt, dass die Bezugsantenne weniger Gewinn
> aufweist als die Referenzantenne."
>
> Könnte mir das jemand in einfacher Form erklären? Wird dadurch z.B. die
> Reichweite von Funkmodulen verringert?

Ja.
Antennengewinn ist eine relative Größe. je kleiner bzw negativer die dbi 
angabe der Antenne im vergleich zur dbi-Angabe der bisher eingesetzten 
ist, desto schlechter ist sie. Wenn du eine Wahl zwischen antennen mit 
unterschiedlichen dbi hast dann nimm die mit dem positivsten Wert für 
hohe Reichweite.

Donut schrieb:
>Könnte mir das jemand in einfacher Form erklären? Wird dadurch z.B. die
>Reichweite von Funkmodulen verringert?

Man stellt sich theoretisch einen Isotropstrahler vor,
den es Praktisch ja nicht geben kann, das "i" in dBi
kennzeichnet dies. Dieser Strahler hätte dann 0dBi Gewinn.
Ist die Antenne schlechter als dieser Isotropstrahler,
ist der Gewinn negativ, ist der Gewinn  besser,
ist der Gewinn positiv.

https://de.wikipedia.org/wiki/Isotropstrahler

Donut schrieb:
> Könnte mir das jemand in einfacher Form erklären?

Ganz klar: Wenn dein Konto vor dem Betrag ein Minus-Zeichen ausweist, 
dann ist dein Gewinn.....na was wohl?

Donut schrieb:
> Könnte mir das jemand in einfacher Form erklären? Wird dadurch z.B. die
> Reichweite von Funkmodulen verringert?

Bei einer Antenne mit einem Gewinn von -4dBi ist deine EIRP 
(https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84quivalente_isotrope_Strahlungsleistung) 
um einen Faktor 2.6 geringer als bei einer isotrop abstrahlenden 
Antenne.

Antennen-Anne schrieb:
> Antennengewinn ist eine relative Größe. je kleiner bzw negativer die dbi
> angabe der Antenne im vergleich zur dbi-Angabe der bisher eingesetzten
> ist, desto schlechter ist sie. Wenn du eine Wahl zwischen antennen mit
> unterschiedlichen dbi hast dann nimm die mit dem positivsten Wert für
> hohe Reichweite.

Das kann man natürlich nicht so pauschalisieren

Woher kommt der Antennengewinn - aus der Richtwirkung. Ein (theoretisch) 
isotroper Strahler strahlt seine Energie - gedacht - sphärisch in alle 
Richtungen gleichmäßig. Eine Antenne mit Richtwirkung, strahlt in die 
Vorzugsrichtung mehr von der ihr zugeführten Energie ab, als in ihre 
weniger bevorzugte Richtung. Da die Energie gleich bleibt, in 
Vorzugsrichtung aber mehr abgesgtrahlt wird, ist dies - von der 
Vorzugsrichtung aus gesehen - wie ein Energiegewinn. In Wirklichkeit ist 
es nur eine Umverteilung.

Nun ist eine Antenne mit Gewinn nicht immer besser. Wenn ich einen 
Strahler will, der in alle Richtungen gleichermaßen strahlen soll, ist 
eine Antenne mit Gewinn suboptimal. Wenn ich Rundstrahlcharakteristik 
benötige, ist eine Richtantenne mit hoher Richtwirkung und deswegen 
hohem Gewinn ungeeignet.

ein Gewinn <0dBi heisst ganz einfach, dass die Antenne nicht besonders 
effizient ist und ein Teil der eingespeisten Leistung in Wärme oder 
Reflexionsverlusten verloren geht.
Dies ist bei FR4 basierten und elektrisch kleinen Antennen schnell 
einmal der Fall

GHz-Nerd schrieb:

> ...  und ein Teil der eingespeisten Leistung in Wärme oder
> Reflexionsverlusten verloren geht.

Stimmt nicht ganz:
Reflexionsverluste gehen per Definition nicht in die Betrachtung des 
Antennen-Gewinns ein.


Der Antennengewinn G ist das Produkt aus dem Richtfaktor D und dem 
Wirkungsgrad η der Antenne.

Der Antennenwirkungsgrad η beinhaltet die elektrischen 
Verlustwiderstände der Antenne und wird ermittelt nach

η = Ps / Ps0

wobei (im Sendefall)
Ps = Strahlungsleistung in der Hauptkeule
Ps0 = elektrisch zugeführte Leistung

Marc Oni schrieb:
> Woher kommt der Antennengewinn - aus der Richtwirkung. Ein (theoretisch)
> isotroper Strahler strahlt seine Energie - gedacht - sphärisch in alle
> Richtungen gleichmäßig. Eine Antenne mit Richtwirkung, strahlt in die
> Vorzugsrichtung mehr von der ihr zugeführten Energie ab, als in ihre
> weniger bevorzugte Richtung. Da die Energie gleich bleibt, in
> Vorzugsrichtung aber mehr abgesgtrahlt wird, ist dies - von der
> Vorzugsrichtung aus gesehen - wie ein Energiegewinn. In Wirklichkeit ist
> es nur eine Umverteilung.

Deshalb gibt es den Begriff EIRP

> Was bedeutet negativer Antennengewinn?

Dasselbe, wie positive Antennenverluste.    ;-)

GHz-Nerd schrieb:
> ein Gewinn <0dBi heisst ganz einfach, dass die Antenne nicht besonders
> effizient ist und ein Teil der eingespeisten Leistung in Wärme oder
> Reflexionsverlusten verloren geht.

Das ist Blödsinn.

Wieviel die Antenne in Wärme umsetzt wird durch den Antennengewinn 
überhaupt nicht betrachtet.

Beispiel: Es gibt SMD-Chipantennen die recht hohe Antennengewinne haben 
und manch einer sollte sich fragen wodurch das erkauft wird, gibt es 
doch Antennen die den gleichen Frequenzbereich haben aber eben deutlich 
größer sind. Eben weil physikalisch bedingt kleine Antennenstrukturen 
einen schlechteren Wirkungsgrad haben.

Aber zurück zum Thema. Ich kann mir auch nicht erklären wieso der 
Antennengewinn negativ sein kann.

Den Gewinn kann man ja im Richtdiagramm an der Hauptkeule ablesen 
richtig?

Der Gewinnt charakterisiert auch immer nur eine gewisse Richtwirkung. 
Wie gut oder schlecht die räumlichen Eigenschaften prinzipiell sind 
drückt der Gewinn nicht aus.

Der Gewinn ist auch immer der größte erreichte Wert aus dem 
Keulendiagram richtig?

Wenn der Gewinn nun negativ ist, muss es dann nicht Stellen im 
Richtdiagramm geben die widerrum einen positiven Gewinn haben, da die 
Antenne ja ansonsten an allen Winkeln schlechter wäre als der isotrope 
Kugelstrahler?

Msd schrieb:
> weil physikalisch bedingt kleine Antennenstrukturen
> einen schlechteren Wirkungsgrad haben.

"schlechterer Wirkungsgrad" = ? ...nicht etwa Wärmeverluste? :)

kleine Antennen können zwar unter Umständen auch effizient sein, aber 
dies geht auf Kosten der Bandbreite, da starke Resonanzüberhöhungen 
nötig sind, um halbwegs anständig etwas abstrahlen zu können. Resonante 
Strukturen neigen andererseits aber auch dazu recht gut Energie zu 
schlucken... und in Wärme umzusetzen

Wenn der Gewinn einer Antenne in keinem Raumwinkel 0 dBi übersteigt, 
muss zwangsweise ein teil der Energie in Wärme umgesetzt werden (sofern 
wie weiter oben gesagt, Anpassungsverluste nicht einbezogen werden)

Msd schrieb:
> Wenn der Gewinn nun negativ ist, muss es dann nicht Stellen im
> Richtdiagramm geben die widerrum einen positiven Gewinn haben, da die
> Antenne ja ansonsten an allen Winkeln schlechter wäre als der isotrope
> Kugelstrahler?

nein.

Msd schrieb:
>
> Wenn der Gewinn nun negativ ist, muss es dann nicht Stellen im
> Richtdiagramm geben die widerrum einen positiven Gewinn haben, da die
> Antenne ja ansonsten an allen Winkeln schlechter wäre als der isotrope
> Kugelstrahler?

Es gibt auch den Begriff: "wirksame Antennenfläche".

Ist die Wirkfläche einer Antenne gegenüber einer Bezugsantenne geringer 
dann ergibt sich ein negativer Gewinn.
Der nicht wirksame Leistungsanteil wird einfach zu Wärme.

 Kurt

Msd schrieb:
> Aber zurück zum Thema. Ich kann mir auch nicht erklären wieso der
> Antennengewinn negativ sein kann.
>
> Den Gewinn kann man ja im Richtdiagramm an der Hauptkeule ablesen
> richtig?

Da steht nicht -4dB, sondern -4dBi

Einen Antennengewinn kann man nur durch Vergleich mit irgendetwas 
anderem bestimmen. Und bei dBi ist dies eine Antenne, die die 
Sendeleistung isotrop, also gleichmäßig in alle Richtungen, abstrahlt. 
Eine Antenne, die demgegenüber -4dB Gewinn hat (i.e. -4dBi), erzeugt im 
Maximum ihrer Hauptkeule ein Signal, das um einen Faktor 2.5 schwächer 
ist, als das einer Isotrop-Antenne bei gleicher Sendeleistung.