Hallo
nach meinen bescheidenen Kenntnissen ist eine Antenne immer
gleichermaßen zum Senden und zum Empfangen geeignet, was als das Prinzip
der Reziprozität bezeichnet wird.
Bei Funkamateuren und hier im Forum wird jedoch teilweise behauptet,
dass dies im Kurzwellenbereich bei Loop-Antennen nicht der Fall sein
soll. Hier wird behauptet, dass zum Senden eine einzelne Schleife
bestehend aus dickem Metallrohr besser wäre als eine Antenne mit
mehreren Windungen. Es wird argumentiert, dass beim Senden die ohmschen
Verluste mehr zum Tragen kommen, was ich allerdings nicht verstehe. Als
Empfangsantenne verwendet man dann oft mehrere Windungen, meist sogar
mit dünnem Draht. Wie wäre es, wenn man zum Senden und zum Empfangen die
gleiche Schleifenantenne mit mehreren Windungen bestehend aus Metallrohr
bauen würde? Wird das nur wegen des mechanischen Aufwandes nicht
gemacht? Oder warum soll beim Empfang der Widerstand des Metalls weniger
relevant sein?
roman schrieb:> nach meinen bescheidenen Kenntnissen ist eine Antenne immer> gleichermaßen zum Senden und zum Empfangen geeignet, was als das Prinzip> der Reziprozität bezeichnet wird.
Reziprozität oder Umkehrbarkeit ist gegeben, wenn in einer Anordnung die
Position von Ursache und Wirkung miteinander vertauscht werden können,
ohne dass die Verknüpfung zwischen Ursache und Wirkung sich ändert.
Reziprozität bedeutet dass eine Antenne gleiche Sende- und
Empfangseigenschaften aufweist. Reziprozität bedeutet nicht, dass eine
Antenne grundsätzlich gleichermaßen zum Senden und zum Empfangen
geeignet ist.
Antennen sind zwar reziprok. In der praktischen Ausführung gilt das nur
begrenzt. Eine Antenne, die für den Empfang ausgelegt ist, wird ggf
beschädigt, wenn sie die hohen elektrischen Leistungen einer Sendeanlage
abstrahlen soll. Aktivantennen sind auch nicht reziprok, nur deren
Antennenelement verhält sich reziprok.
Die Grenze der Reziprozität erkennst du ganz schnell bei einer
Ferritstab-Antenne. Die taugt nur sehr beschränkt (für geringe
Leistungen) als Sendeantenne.
Jörg W. schrieb:> Die Grenze der Reziprozität erkennst du ganz schnell bei einer> Ferritstab-Antenne. Die taugt nur sehr beschränkt (für geringe> Leistungen) als Sendeantenne.
Ja weil das Ferritmaterial in Sättigung geht. Das trifft aber nicht bei
einer Loop mit einer oder mehreren Windungen und Luftkondensator zu.
roman schrieb:> Ja weil das Ferritmaterial in Sättigung geht. Das trifft aber nicht bei> einer Loop mit einer oder mehreren Windungen und Luftkondensator zu
Auch eine Loop verhält sich reziprok, egal ob aus einer oder mehreren
Widungen. Strahlungswiderstand, Richtdiagramm, Antennengewinn,
Wirkungsgrad, Abstrahlverhalten und Nahfeld-Fernfeld Übergang etc. sind
reziprok.
Was du ansprichst ist nicht die Reziprozität der Antenne. Du sprichst
über die Frage der praktische Ankoppelung einer Antenne an einen
Empfänger oder einen Sender mit definierter Systemimpedanz, z.b. 50 Ohm.
Das hat aber mit Reziproziät nichts zu tun, sondern mit der praktischen
Realisiserbarkeit einer Anpassung eines Senders an die Fußpunktimpedanz
einer Antenne.
Martin L. schrieb:> Wenn jedoch mit einer Antenne mit der gleichen Leistung gesendet wird,> wie mit ihr am Anschluss empfangen wird
Was hättest du davon, ein paar Nano- oder Pikowatt auszusenden?
Das Problem einer ordentlichen Anpassung löst du natürlich damit auch
nicht.
Jörg W. schrieb:> Die Grenze der Reziprozität erkennst du ganz schnell bei einer> Ferritstab-Antenne. Die taugt nur sehr beschränkt (für geringe> Leistungen) als Sendeantenne.
Da gehen zwei Themen durcheinander. Was du beschreibst sind nichtlineare
Verluste, die bei hohen Sendeleistungen auftreten würden.
Martin L. schrieb:> Wenn jedoch mit einer Antenne mit der gleichen Leistung gesendet> wird,> wie mit ihr am Anschluss empfangen wird, ist dann die Reziprokität> gegeben?
Ja
HF-Ingenieur schrieb:> Was du beschreibst sind nichtlineare Verluste, die bei hohen> Sendeleistungen auftreten würden.
Sie zeigen trotzdem die praktische Grenze der Reziprozität. Dass man mit
einem Ferritstab sendet, ist daher eher eine theoretische Option, auch
wenn er an sich erstmal reziprok ist.
Martin L. schrieb:> Wenn jedoch mit einer Antenne mit der gleichen Leistung gesendet> wird,> wie mit ihr am Anschluss empfangen wird, ist dann die Reziprokität> gegeben?
Nicht ganz, denn da ist ja noch das Übertragungsmedium dazwischen. Es
kommt ja nur ein Bruchteil der von Antenne A abgestrahlten Energie bei
Antenne B an. Aber man könnte (theoretisch, abstrakt) Sender und
Empfänger an Antenne A und B vertauschen und die Übertragungssymmetrie
bleibt gegeben.
Reziprozität bedeutet in dem Falle, die Empfangscharakteristik einer
Antenne ist gleich ihrer Sendecharakteristik und das Übertragungsmedium
dazwischen ist isotrop.
Jörg W. schrieb:> HF-Ingenieur schrieb:>> Was du beschreibst sind nichtlineare Verluste, die bei hohen>> Sendeleistungen auftreten würden.>> Sie zeigen trotzdem die praktische Grenze der Reziprozität.
Klar, aber darum geht es doch gar nicht. Der Thread entstand doch aus
der Fragestellung einer Funkverbindung zwischen zwei Stationen, die
beidseits taugliche Sendenantenne verwenden. Da wurde über Reziprozität
argumentiert, die dort zweifelsfrei gegeben ist.
Den Begriff nicht-reziprok kennt man vor allem von Zirkulatoren und
Richtungsleitungen, darum geht es hier aber nicht.
Für eine Empfangsantenne kann aber z.B. die Ausblendung von Störern oder
Rauschen aus bestimmten Richtungen wichtig sein, die beim Senden
uninteressant ist.
Christoph db1uq K. schrieb:> Für eine Empfangsantenne kann aber z.B. die Ausblendung von Störern oder> Rauschen aus bestimmten Richtungen wichtig sein, die beim Senden> uninteressant ist.
Das hat aber wiederum nichts mit Reziprozität zu tun. Das ist die
praktische Ausnutzung der Richtcharakteristik um in einer
Vorzugsrichtung zu Senden oder zu empfangen. Die Reziprozität wird
dadurch nicht beeinträchtigt.
Heiner schrieb:> Das hat aber wiederum nichts mit Reziprozität zu tun.
Eine Erklärung, warum man zwar oft mit nur einer Windung sendet aber
durchaus auch mit vielen empfängt, hast du aber auch bislang noch nicht
versucht.
Das war ja die eigentliche Frage.
Heiner schrieb:> Das hat aber wiederum nichts mit Reziprozität zu tun.
Richtig. Die meisten Funkamateure die hier rumhängen sind reine
Praktiker, die haben keine Vorlesung zu Grundlagen der HF-Technik gehört
und entsprechend schreibt man bestenfalls aneinander vorbei. Manches
scheint leider auch bewusst destruktives Missverstehen-Wollen zu sein.
Jörg W. schrieb:> Eine Erklärung, warum man zwar oft mit nur einer Windung sendet aber> durchaus auch mit vielen empfängt, hast du aber auch bislang noch nicht> versucht.
Doch das hat man versucht, aber du hast das noch wahrgenommen. Das ist
rein eine praktische Frage, wie man die Sendeleistung möglichst
verlustarm auf die Loop koppelt. Mit Reziprozität hat das nur am Rande
zu tun.
Heiner schrieb:> roman schrieb:>> Ja weil das Ferritmaterial in Sättigung geht. Das trifft aber nicht bei>> einer Loop mit einer oder mehreren Windungen und Luftkondensator zu>> Auch eine Loop verhält sich reziprok, egal ob aus einer oder mehreren> Widungen. Strahlungswiderstand, Richtdiagramm, Antennengewinn,> Wirkungsgrad, Abstrahlverhalten und Nahfeld-Fernfeld Übergang etc. sind> reziprok.>> Was du ansprichst ist nicht die Reziprozität der Antenne. Du sprichst> über die Frage der praktische Ankoppelung einer Antenne an einen> Empfänger oder einen Sender mit definierter Systemimpedanz, z.b. 50 Ohm.> Das hat aber mit Reziproziät nichts zu tun, sondern mit der praktischen> Realisiserbarkeit einer Anpassung eines Senders an die Fußpunktimpedanz> einer Antenne.
Danke, diesen Aspekt hatte ich nicht bedacht. Ich ging auch davon aus,
dass die Empfangsgeräte genauso wie die Sendegeräte (oder die
Funkgeräte, die ja beides sind) immer einen Innenwiderstand von 50Ohm
haben und man deshalb auch immer Antennen mit 50Ohm Fußpunktwiderstand
haben will.
Heiner schrieb:> Das ist rein eine praktische Frage, wie man die Sendeleistung möglichst> verlustarm auf die Loop koppelt.
Ja, und warum sollte das nun nicht auch mit mehreren Windungen Draht
gehen und insbesondere warum hat man nicht das gleiche Problem beim
Auskoppeln des Signals in Richtung Empfänger (mal in der Annahme, dass
der auch mit 50 Ω Eingangsimpedanz arbeitet)?
Genau das war doch letztlich die ursprüngliche Frage.
Klar, wenn ich bei 100 W Sendeleistung 3 dB Einkoppelverluste habe, dann
heißt das, dass da irgendwo 50 W verheizt werden. Das könnte ein paar
Windungen dünnen Kupferlackdrahts schnell in magischen Rauch umwandeln.
Aber ich will doch auch beim Empfang keine 3 dB Verluste haben, auch
wenn diese nicht zu Rauch führen.
Jörg W. schrieb:> warum hat man nicht das gleiche Problem beim Auskoppeln des Signals in> Richtung Empfänger (mal in der Annahme, dass der auch mit 50 Ω> Eingangsimpedanz arbeitet)?
Klar hat man das gleiche Verlust-Problem genauso auch in Richtung
Empfänger. Aber niemand (außer den EMV Leuten) schließt eine "small
Loop" an 50 Ohm an. Man betreibt sie beim Empfang aktiv aperiodisch mit
Stromanpassung im Quasikurzschluss an einem Transimpedanzverstärker oder
ergänzt sie mit einem C zu einem Schwingkreis, den man an einem
hochohmigen Verstärker mit Spannungsanpassung betreibt.
Nur beim Senden arbeitet man mit Leistungsanpassung und transformiert
die 50 Ohm irgendwie (z. B. Mit kleiner Koppelwindung) auf die Loop
Impedanz, um die Sendeleistung mit vertretbarem Wirkungsgrad abstrahlen
zu können.
swl schrieb:> Man betreibt sie beim Empfang aktiv aperiodisch mit Stromanpassung im> Quasikurzschluss an einem Transimpedanzverstärker
Gut, dann hat man aber die beschriebene aktive Antenne.
> oder ergänzt sie mit> einem C zu einem Schwingkreis, den man an einem hochohmigen Verstärker> mit Spannungsanpassung betreibt.
Wobei es bei Kurzwelle mit "hochohmig" schnell vorbei ist.
Wenn ich bei einer EME-Verbindung eine Antenne habe, die nur den "kalten
Himmel" sieht, und die andere über einen Seitenzipfel die warme Erde,
dann sind Sender und Empfänger nicht einfach vertauschbar. Ob man das
reziprok nennt ist eine andere Frage.
Nicht im Sinne eine nicht-reziproken Vierpols, das sind nur Zirkulatoren
und ähnliches. Wenn das Nutzsignal in einer Richtung von Störungen
überlagert ist, drückt sich das nicht in irgendwelchen Vierpolparametern
aus.
Christoph db1uq K. schrieb:> Wenn das Nutzsignal in einer Richtung von Störungen> überlagert ist, drückt sich das nicht in irgendwelchen Vierpolparametern> aus.
Die Überlagerung von Störungen ist doch ein örtliches Phänomen und kein
Paramater der Antenne. Die bleibt reziprok.
So langsam wirds kindisch.
von swl schrieb:
>Aber niemand (außer den EMV Leuten) schließt eine "small>Loop" an 50 Ohm an.
Das stimmt so nicht, ein Empfänger kann auch 50 Ohm
Eingangsimpedanz haben, je nach dem wie sich der
Konstrukteur von dem Gerät so ausgedacht hat.
> Man betreibt sie beim Empfang aktiv aperiodisch mit>Stromanpassung im Quasikurzschluss an einem Transimpedanzverstärker oder>ergänzt sie mit einem C zu einem Schwingkreis, den man an einem>hochohmigen Verstärker mit Spannungsanpassung betreibt.
Kann man so machen, muß man aber nicht.
Bei Funkgeräte ist es meistens so, daß der Sender 50 Ohm
sehen möchte und der Empfänger auch eine Eingangsimpedanz
von 50 Ohm hat. Und das ist ja auch sinnvoll so, weil
man meistens ein 50 Ohm Koaxialkabel zwischen Antenne
und Funkgerät benutzt.
>Nur beim Senden arbeitet man mit Leistungsanpassung und transformiert>die 50 Ohm irgendwie (z. B. Mit kleiner Koppelwindung) auf die Loop>Impedanz, um die Sendeleistung mit vertretbarem Wirkungsgrad abstrahlen>zu können.
Nein, es ist auch beim Empfang sinnvoll Leistungsanpassung
herzustellen, um maximale Empfindlichkeit zu erreichen,
wenn man auch sehr schwache Signale noch empfangen möchte.
Es ist auch Leistungsanpassung wenn die die Antenne
hochohmig ist und der Empfängereingang auch hochohmig
ist. Das ist aber nur sinnvoll wenn die Antenne direkt
ohne Kabel am Empfängereingang angeschlossen wird.
Leistungsanpassung bedeutet algemein, das beide Impedanzen
gleich sind, Quelle wie Empfänger, egal wieviel Ohm.
Günter Lenz schrieb:> Nein, es ist auch beim Empfang sinnvoll Leistungsanpassung> herzustellen, um maximale Empfindlichkeit zu erreichen,> wenn man auch sehr schwache Signale noch empfangen möchte.
Nö, gerade in dieser Situation wählt man Rauschanpassung.
Hat aber mit der Frage des Threads nichts mehr zu tun.
Günter Lenz schrieb:> Nein, es ist auch beim Empfang sinnvoll Leistungsanpassung> herzustellen, um maximale Empfindlichkeit zu erreichen,> wenn man auch sehr schwache Signale noch empfangen möchte
Das wird auch durch ständige Wiederholung nicht richtiger. Löse dich
endlch von deinem Leistungsanpassungsfetisch. Leistungsanpassung hat mit
der Empfindlichkeit nichts zu tun, nur mit der optimalen
Leistungsübertragung.
Wie du eine Loopimpedanz aus wenigen Milliohm in Serie zu einem
frequenzabhängigen XL breitbandig Leistungs-anpassen willst, würde ich
von dir auch mal gerne erfahren.
Nichtverzweifelter schrieb:> Nö, gerade in dieser Situation wählt man Rauschanpassung.
Wobei der Unterschied zwischen beiden nun nicht so groß ist.
Heiner schrieb:> Leistungsanpassung hat mit der Empfindlichkeit nichts zu tun, nur mit> der optimalen Leistungsübertragung.
Wobei natürlich auch die Empfangsantenne ihre Leistung an den
Empfängereingang bringen muss.
> Wie du eine Loopimpedanz aus wenigen Milliohm in Serie zu einem> frequenzabhängigen XL breitbandig
Von breitbandig war im Thread bislang nicht die Rede.
Jörg W. schrieb:> Nichtverzweifelter schrieb:>> Nö, gerade in dieser Situation wählt man Rauschanpassung.>> Wobei der Unterschied zwischen beiden nun nicht so groß ist.
Naja.
Hier beispielhaft der berühmte VLNA-144 von HA8ET mit Rauschanpassung,
dabei S11=-2.74 dB also VSWR > 6
http://www.ha8et.hu/VLNA-144/index.htm
Jörg W. schrieb:>> Wie du eine Loopimpedanz aus wenigen Milliohm in Serie zu einem>> frequenzabhängigen XL breitbandig>> Von breitbandig war im Thread bislang nicht die Rede.
Auch wenn man nicht breitbandig anpassen will, wird das schwerfallen.
Ein L-C Anpassnetzwerk, das eine Impedanz von angenommen Z = R + jXL =
0,2 Ohm + j3000 Ohm verlustarm an einen üblichen 50 Ohm Sender anpasst
ist ziemlich unrealistisch.
Darum findet man zum Senden fast ausschließlich Schwingkreis-Loops, die
mit einer kleinen Koppelschleife 50 Ohm in den Schwingkreis der
Hauptschleife eintransformieren. Der Wirkungsgrad ist dabei nicht gerade
berauschend.
HF-Ingenieur schrieb:> Richtig. Die meisten Funkamateure die hier rumhängen sind reine> Praktiker, die haben keine Vorlesung zu Grundlagen der HF-Technik gehört> und entsprechend schreibt man bestenfalls aneinander vorbei. Manches> scheint leider auch bewusst destruktives Missverstehen-Wollen zu sein.
Da hat wohl einer die FA-Prüfung nicht bestanden und zieht jetzt über
Funkamateure her.
Sich selbst zu erheben, indem man andere kleiner macht, hat noch nie
funktioniert.
Wenn du sonst nichts zum Thema beitragen kannst, pack ein.
von swl schrieb:
>Darum findet man zum Senden fast ausschließlich Schwingkreis-Loops, die>mit einer kleinen Koppelschleife 50 Ohm in den Schwingkreis der>Hauptschleife eintransformieren. Der Wirkungsgrad ist dabei nicht gerade>berauschend.
Und die funktioniert ohne Probleme auch umgekeht zum Empfang
an einen 50 Ohm Empfängereingang. Man hat dann damit Anpassung
in beiden Richtungen.
Auch wenn du der Meinung bist, daß man das nicht macht.
Günter Lenz schrieb:> Auch wenn du der Meinung bist, daß man das nicht macht.
Es ging ja eher um den Unterschied, dass man zum Empfang (zumindest
auch) Loops mit mehreren Windungen dünnen Drahts benutzt, diese aber zum
Senden nicht genommen werden.
Dass sich die Loop mit nur einer Windung umkehren lässt, dürfte
unstrittig sein.
Günter Lenz schrieb:> Und die funktioniert ohne Probleme auch umgekeht zum Empfang> an einen 50 Ohm Empfängereingang. Man hat dann damit Anpassung> in beiden Richtungen.> Auch wenn du der Meinung bist, daß man das nicht macht.
Wenn du mit dem wenige KHz breiten Empfangsbereich, der zudem mühselig
von Hand abgestimmt werden muss, zufrieden bist, dann mach das so. Ich
wäre nicht zufrieden.
von Jörg W. (dl8dtl) schrieb:
>Es ging ja eher um den Unterschied, dass man zum Empfang (zumindest>auch) Loops mit mehreren Windungen dünnen Drahts benutzt, diese aber zum>Senden nicht genommen werden.
Dünner Draht bedeutet schlechter Wirkungsgrad, also
die Güte ist dann schlechter. Und mehrere Windungen
bedeutet extrem hoher Resonanzwiderstand. Beim Senden
braucht man dann sehr hohe Spannungen um da dann noch
einigermaßen Leistung hineinzubekommen.
Bei nur einer Windung hat man ja schon mehrere kV.
Aber auf Langwelle 135,7 - 137,8 kHz würde ich
mehrere Windungen beim Senden benutzen, da macht daß
wieder Sinn.
von swl schrieb:
>Wenn du mit dem wenige KHz breiten Empfangsbereich, der zudem mühselig>von Hand abgestimmt werden muss, zufrieden bist, dann mach das so. Ich>wäre nicht zufrieden.
Es gibt Kurzwellenradios wo sich die Hersteller nicht besonders
viel Mühe mit gemacht haben, die haben jede Menge Pfeifstellen
und Spiegelfrequenzempfang, da wirkt so eine schmalbandige
Antenne Wunder. Der Empfang wird dann deutlich sauberer.
Aber es muß jeder selber wissen wie er es gerne möchte.
Günter Lenz schrieb:> Dünner Draht bedeutet schlechter Wirkungsgrad, also> die Güte ist dann schlechter. Und mehrere Windungen> bedeutet extrem hoher
Und das gilt beim Senden und beim Empfangen gleichermaßen.
