Forum: HF, Funk und Felder Schlitzantenne: Wellenimpedanz im Medium


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von Fabian Z. (fabi_z)


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Hallo alle zusammen,

Hohlleiter sind für mich hin und wieder absolutes Neuland :D. Zumindest 
was die einfache Bestimmung des Wellenwiderstands betrifft.

Ich möchte nämlich eine Schlitzantenne mit einem Rechteckhohlleiter 
aufbauen, welcher mit einem Dielektrikums gefüllt ist.

Also den Kennzahlen sind:

Hohlleiter mit Dielektrizitätskonstante von Er = 3 bei 30GHz. Den 
Schlitz bringe ich ca. lambda/4 vor einem Kurzschluss an. Damit bildet 
sich meiner Meinung nach, bei Resonantem Betrieb, eine stehende Welle 
aus.
Der eingefügte Schlitz mit Länge ca. lambda/2 auf der oberseite des
Rechteckhohlleiters unterbricht den Stromfluss des Hohlleiters

Bringt man nun einen Schlitz in den Hohlleiter ein, unterbricht dieser 
den Stromfluss bzw. zwingt diesen auf einen alternativen Weg. Dadurch 
wird in den Schlitzen ein elektrisches Feld induziert, welches wiederum 
dazu führt, dass Energie in den freien Raum abgestrahlt wird.

So viel mal zur Theorie.

Nun zur Mathematik.

Der Feldwiderstand in einem Medium lässt sich mittels für leitende 
Materialen mit
 und nicht Leitende (Dielektrikum)
bestimmen.

Damit ergibt sich:

Die Impedanz eines Schlitzes, ist die Gessamtimpedanz der Anzahl N aller 
Schlitze. Da ich nur einen möchte, ergibt sich:

Damit gilt für die H-Welle die Wellenimpedanz für den Hohlleiter bei 
lambda_c = 20GHz

Soweit so gut. Nun scheitert es bei mir bei der Berechnung der 
Schlitzimpedanz. Nach der angegangenen Dissertation
(Seite 39
https://www.uni-kassel.de/upress/online/frei/978-3-89958-148-5.volltext.frei.pdf 
)

kann ein Schlitz mit der Länge eines Dipols mit

berechnet werden.

Stimmt das alles soweit?

Für Z_dipol bekomme ich ja dann

heraus.

Ist das nun die Impedanz des Schlitzes?

Wenn ich nun mit dem Schlitz ein Patch anregen möchte, bedeutet das ich 
das Patch an der Stelle anregen sollte, wo dieses auch die 40.53 Ohm 
repräsentiert?

Vielen dank und beste Grüße

: Bearbeitet durch User
von blubb (Gast)


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http://w1ghz.org/antbook/contents.htm Chapter 7 schon gesehen?

von Tobias P. (hubertus)


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Fabian Z. schrieb:
> Der Feldwiderstand in einem Medium lässt sich mittels für leitende
> Materialen mitZ0=jωμσ+jωμ−−−−−−−√Z_0 = \sqrt{\frac{j \omega \mu}{\sigma
> + j \omega \mu}} und nicht Leitende (Dielektrikum)Z0=με−−√Z_0 =
> \sqrt{\frac{\mu}{\varepsilon}} bestimmen.

Gilt im freien Raum. Im Hohlleiter sieht das dann noch ein bisschen 
anders aus, da muss dessen Cutoff Wellenlänge noch berücksichtigt werden 
und ob man TE- oder TM-Moden will.

Das Z des Hohlleiters ist nicht konstant!

https://www.microwaves101.com/encyclopedias/waveguide-wave-impedance

von Fabian Z. (fabi_z)


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Tobias P. schrieb:
>Gilt im freien Raum. Im Hohlleiter sieht das dann noch ein bisschen
>anders aus, da muss dessen Cutoff Wellenlänge noch berücksichtigt werden
>und ob man TE- oder TM-Moden will.

Habe ich das nicht gemacht?

Fabian Z. schrieb:
>> und nicht Leitende (Dielektrikum)

>>

>>und Anschließend

>> Damit gilt für die H-Welle die Wellenimpedanz für den Hohlleiter bei
>> lambda_c = 20GHz

>>

: Bearbeitet durch User
von Tobias P. (hubertus)


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Fabian Z. schrieb:
> Habe ich das nicht gemacht?

ah ja stimmt, hab ich nicht gesehen. Alles OK :-)

von Fabian Z. (fabi_z)


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Eine Frage hab ich da noch.

Wenn ich nun mit diesem Schlitz eine Patch Antenne anregen möchte die 
sich in einem Abstand h = 0.5mm über dem Schlitz befindet. Repräsentiert 
mir dann meine berechnete Impedanz von Z_dipol = 40.53 Ohm aus der 
Bedingung des Babinetschen Prinzips die Impedanz meines Schlitzes?

Ich hab da wohl noch etwas nicht ganz verstanden.

Diese Information ist ja wichtig um den richtigen Punkt Ort auf dem 
Patch mit der gleichen Impedanz zu bestimmen für die best möglichste 
Anpassung.

: Bearbeitet durch User
von Fabian Z. (fabi_z)


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Betrachte ich hier etwas grundsätzlich falsch?

von Fabian Z. (fabi_z)


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Niemand hier der schon einmal eine Schlitzantenne gebaut hat mit welcher 
er ein Patch angeregt hat?

Mir wird einfach nicht klar auf welche Impedanz ich Anpasse. 
Repräsentiert mir der Schlitz dann die 40.53 Ohm da ich diesen 
umgerechnet habe?

Das wäre ja super, denn vom Patch kann ich ja sehr einfach die Stelle 
herausfinden an der diese auch 50Ohm besitzt.

Anschließend müsste ich nur die beiden Stellen übereinander legen und 
die Anpassung sollte theoretisch betrachtet passen.

Oder?

von HB9DJV (Gast)


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Ich habe vor etwa 25 Jahren Hohleiterschlitzantennen gebaut.
Da Du nicht alles berechnen kannst muss unbedingt eine 
Abstimmmöglichkeit vorgesehen werden. Bei Bedarf helfe ich gerne weiter, 
bitte über Mail melden.

Gruss Michael

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