Stimmt das? 1. Ein empfänger "sieht" die beschleunigung von elekronen im antennendraht des senders. 2. Die menge an elektronen ist proportiaonal zum strom in der sendeantenne. 3. Sämtlicher gewinn ist von der einschränkung des strahlungsfeldes abhängig. Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere abstrahlung als eine lambda/4? Bitte keine dumm-kommentare.
Hadmut F. schrieb: > 1. Ein empfänger "sieht" die beschleunigung von elekronen im > antennendraht des senders. Eine Antenne erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Ein Empfänger detektiert mit seiner Antenne dieses EM-Feld.
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Auf dieser Schnittdarstellung kann man sehr schön erkennen, wie sich die einzelnen Feldlinien von der Stabantenne, im Zentrum der Darstellung, ablösen. Die so sichtbar gewordene Querschnittsfläche dieser Feldlinien könnte man als Sendeleistung betrachten, die sich mit zunehmendem Abstand zur Sendeantenne gerecht im Raum verteilt. Der Abstand zwischen den einzelnen Feldlinien entspricht dann der Wellenlänge Lambda und ist somit eine Funktion von der Sendefrequenz.
Hadmut F. schrieb: > Stimmt das? > 1. Ein empfänger "sieht" die beschleunigung von elekronen im > antennendraht des senders. Ein Empfänger verstärkt (in der Regel) den Stromfluss, der durch das EM Feld in der Empfangsantenne induziert wird. > 2. Die menge an elektronen ist proportiaonal zum strom in der > sendeantenne. Die Menge der Elektronen im Leiter ist immer gleich. Das gilt generell, von DC bis HF. > 3. Sämtlicher gewinn ist von der einschränkung des strahlungsfeldes > abhängig. Einschränkung ist missverständlich. Es ist eine Bündelung der zur Verfügung stehenden Leistung. Wie bei Licht im Autoscheinwerfer mit Reflektor. > > Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere > abstrahlung als eine lambda/4? Im Prinzip ja.
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Stefan M. schrieb: > Die Menge der Elektronen im Leiter ist immer gleich. Die menge beschleunigter elektronen, der gedanke dahinter sollte zu verstehen sein ohne dass man das ad nauseam ausschreibt. >> Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere >> abstrahlung als eine lambda/4? > Im Prinzip ja. TY. Das wollte ich wissen.
Hadmut F. schrieb: > Die menge beschleunigter elektronen, der gedanke dahinter sollte zu > verstehen sein ohne dass man das ad nauseam ausschreibt. Sich eine Antenne voll mit beschleunigten Elektronen vorzustellen ist einfach kein gutes Bild um die Realität zu verdeutlichen. Das will man dir damit sagen.
Hadmut F. schrieb: >>> Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere >>> abstrahlung als eine lambda/4? >> Im Prinzip ja. Was ist "kugelförmiger"? Entweder es ist kugelförmig oder nicht. Ist genauso wie die unsinnige Werbeaussage "Dash wäscht so weiß, weißer geht's nicht." Eine Antenne mit kugelförmiger Abstrahlung gibt es nicht. Das ist nur eine Annäherung des Isotropstrahlers, damit die Rechnung einfacher wird. Wenn eine Antenne in einer Richtung einen Gewinn hat, hat sie in einer anderen Richtung eine Dämpfung.
Wenn man sich in der Physik die Sachen näher anschaut, so kommt man (leider) immer mehr ins Grübeln und Zweifeln, so auch bei einer gewöhnlichen Stabantenne. Beschleunigte Ladungen strahlen ja Energie ab (vgl. Synchrotronstrahlung). Die emittierte Strahlungsleistung ist proportional zu a², soweit ich das noch richtig in Erinnerung habe. Angenommen die Elektronen vollführen im Stab eine Oszillation nach der Formel x(t) = x0 * sin(w*t). Dann ist die Beschleunigung a(t) = -x0*w²*sin(w*t), also proportional zu der Bewegungsamplitude x0 und zum Quadrat der Schwingungsfrequenz f². Soweit so gut... Wir wissen aber, dass sich Elektronen im Festkörper nur mit mm/s fortbewegen. Dies bedeutet, dass die Oszillation nur eine extrem kleine Amplitude besitzen kann. Das Bild, dass Elektronen von einem Antennenende zum anderen im MHz-Takt schwingen kann so überhaupt nicht stimmen. Die Frequenz f ist zwar sehr groß, aber x0 sehr, sehr klein. Dies führt mich zum Schluss, dass die EM-Abstrahlung nicht durch die Beschleunigung erfolgt. Es baut sich aber im MHz-Takt ein Ladungsüberschuss einmal an einem Antennenende und dann am anderen Ende auf. Dies führt zu einem E-Feld von Antennenspitze zu Spitze. Und wenn die Elektronen sich gerade bewegen, dann erzeugen sie ein B-Feld. Durch die sehr hohe Frequenz, können sich E- und B-Feld nicht mehr vollständig zurückbilden und strahlen ab... Ist dies alles so richtig oder habe ich einen Denkfehler?
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Hadmut F. schrieb: > Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere > abstrahlung als eine lambda/4? Eine Lambda/4 strahlt überhaupt nicht kugelförmig ab. Damit die überhaupt funktioniert, benötigt die eine Spiegelfläche. Damit sieht sie dann aus wie ein Lamda/2 Dipol und erzeugt ein Dipolfeld.
Christoph E. schrieb u.a.: > Und wenn die Elektronen sich gerade > bewegen, dann erzeugen sie ein B-Feld. > Durch die sehr hohe Frequenz, können sich E- und B-Feld > nicht mehr vollständig zurückbilden und strahlen ab... Das ist bei 'niedrigen' Frequenzen nicht anders. Bei 50 Hz z.B. "strahlt" jeder Transformator und jede Freileitung.
Hadmut F. schrieb: > Stimmt das? > 1. Ein empfänger "sieht" die beschleunigung von elekronen > im antennendraht des senders. Nein. Der Empfänger erhält elektrische Wirkleistung von der Empfangsantenne. Die Empfangsantenne entnimmt die Leistung dem elektro- magnetischen Feld. Wer das Feld ursprünglich erzeugt hat, ist irrelevant. Oder wie könnten wir sonst die Strahlung einer Supernova empfangen? Wenn die Strahlung bei uns ankommt, gibts den Sender schon nicht mehr... > 2. Die menge an elektronen ist proportiaonal zum strom > in der sendeantenne. Nein. (Wir sprechen schließlich nicht über Gleichstrom...) > 3. Sämtlicher gewinn ist von der einschränkung des > strahlungsfeldes abhängig. Ja.
Hadmut F. schrieb: > Stefan M. schrieb: >> Die Menge der Elektronen im Leiter ist immer gleich. > > Die menge beschleunigter elektronen, der gedanke > dahinter sollte zu verstehen sein ohne dass man das > ad nauseam ausschreibt. Der Gedanke ist natürlich zu verstehen -- aber der Gedanke ist m.E. FALSCH.
von Ralf L. schrieb: >Auf dieser Schnittdarstellung kann man sehr schön erkennen, wie sich die >einzelnen Feldlinien von der Stabantenne, im Zentrum der Darstellung, >ablösen. Rechtwinklig, also horizontal zu den elektrischen Feldlinien gibt es noch die magnetischen Feldlinien, im Bild nicht eingezeichnet. von Hadmut F. schrieb: >3. Sämtlicher gewinn ist von der einschränkung des strahlungsfeldes >abhängig. >Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere >abstrahlung als eine lambda/4? Bei kürzeren Antennen sieht das Strahlungsbild auch nicht anders aus. Der Strahlungswiderstand ist dann kleiner, deshalb ist der Wirkungsgrad dann schlechter.
Christoph E. schrieb: > Das Bild, dass Elektronen von einem > Antennenende zum anderen im MHz-Takt schwingen kann so überhaupt nicht > stimmen. Ich denke die summe der bewegungen machts aus. Da sind ganz viele elektronen die sich nur minim bewegen, aber alle im takt. Wegen der hohen frequenz ist die beschleunigung trotz geringem weg gewaltig. Christoph E. schrieb: > Es baut sich aber im MHz-Takt ein Ladungsüberschuss einmal an einem > Antennenende und dann am anderen Ende auf. > Durch die sehr hohe Frequenz, > können sich E- und B-Feld nicht mehr vollständig zurückbilden und > strahlen ab... Kann man das testen indem man solch einen oszillierenden ladungsüberschuss bastelt und die stromführenden leitungen dazu abschirmt oder durch geometrie unwirksam macht?
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Hadmut F. schrieb: >> Die Menge der Elektronen im Leiter ist immer gleich. > > Die menge beschleunigter elektronen, der gedanke dahinter sollte zu > verstehen sein Was sind "beschleunigte" Elektronen? Bewegung und Beschleunigung sind zwei Paar Schuhe. Bei Gleichstrom z. B. bewegen sich die Elektronen, werden aber nicht beschleunigt. Jedenfalls: In einem Leiter bewegen sich bei Stromfluss immer sämtliche freien Elektronen, deren Anzahl ändert sich nicht. Würde die Anzahl der bewegten/beschleunigten Elektronen proportional mit der Stromstärke wachsen, wo kämen die zusätzlichen Elektronen her? > der gedanke dahinter sollte zu verstehen sein ohne dass man das ad nauseam > ausschreibt. Benutzte Fremdwörter sollten zum Sinn zur jeweiligen Aussage passen.
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Überschlagen wir einmal die Beschleunigung in einer Stabantenne bei einer Frequenz von z.B. 400 MHz = 4 * 10^8 Hz. Nehmen wir weiter eine der Einfachheit halber konstante Driftgeschwindigkeit von 4 mm/s an. Dann kommt ein Elektron während einer halben Periode ca. s = v * t = v * Tau/2 = v / (2 * f) weit also 5 * 10^-12 m. Die Amplitude x0 würde demnach 1/2 5 10^-12 = 2.5 * 10^-12 m betragen. Für die Beschleunigungsamplitude gilt a_0 = x0 * w² = x0 4 Pi² * f^2 = 2.5 * 10^-12 4 Pi² 16 10^16 = ca. 1.5 * 10^7 m/s². Die abgestrahlte Leistung berechnet sich zu P = q² * a² / (6 Pi epsilon_0 * c³), konkret also ca. 10^-39 W. Eine Stabantenne der Länge 1 m und der Dicke 5 mm besitzt ca. 3 * 10^24 freie Elektronen (bei 2 freien Elektronen pro Eisenatom). Die abgestrahlte Leistung beträgt für die gesamte Antenne also P = 10^-39 * 3 *10^24 = 3 * 10^-15 W. Mmmmh, irgendwie nicht viel. Wer einen groben Fehler in meiner Fermi-Abschätzung gefunden haben, darf ihn behalten ;-) Die Synchrotronstrahlung bei z.B. Elektronen auf einer Kreisbahn wird primär tangential abgestrahlt. Diese Richtung ist also normal zur Beschleunigung (Zentripetalbeschleunigung). Im Draht werde die Elektronen in Antennenrichtung beschleunigt. Die Abstrahlung würde also primär normal dazu erfolgen, also senkrecht auf die Antenne. Das würde allerdings wieder passen... Kann uns niemand diesbezüglich aufklären? Wo sind denn nur die ganzen Funker wenn man sie braucht... ;-)
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Christoph E. schrieb: > Wo sind denn nur die ganzen Funker wenn man sie braucht... ;-) Sicher ist, dass sich ein Elektron bei einer Stromstärke von 1A DC in einem Kabel mit einem Querschnitt von 1qmm in einer Sekunde 74um weit bewegt. Bei 400MHz wechselt das Elektron also 400.000.000 mal pro Sekunde die Richtung. Das entspricht einer Strecke von nur 0,19 Picometer pro Periode. Aber das machen pro Sekunde bei einer Stromstärke von einem Ampere insgesamt 6,25 Trillionen Elektronen gleichzeitig. Oder waren es statt Sekunde doch Millimeter? Da muss ich mich wohl mit den Einheiten noch einmal beschäftigen!
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Hadmut F. schrieb: > 3. Sämtlicher gewinn ist von der einschränkung des strahlungsfeldes > abhängig. Oft ist es auch umgekehrt. Um viel Signal zu empfangen, vergrößert man die empfangende Fläche (Zusammenschalten vieler Antennen, Parabolantenne). Daraus ergibt sich dann eine Richtwirkung.
Christoph E. schrieb: > Kann uns niemand diesbezüglich aufklären? Wo sind denn nur die ganzen > Funker wenn man sie braucht... ;-) Die sind gerade funken ... ;-)
Jens G. schrieb: > Die sind gerade funken ... ;-) nachdem sie im Shack ihre Antenne, den "offenen Schwingkreis", auf Resonanz, sprich Anpassung getrimmt hatten.
Stefan M. schrieb: > Einschränkung ist missverständlich. > Es ist eine Bündelung der zur Verfügung stehenden Leistung. > Wie bei Licht im Autoscheinwerfer mit Reflektor. Radiowellen sind auch nur Licht. Deswegen verbreiten die sich ohne Medium, mit Lichtgeschwindigkeit.
Stefan M. schrieb: >> Das heisst eine lambda/10 antenne hat nur eine kugelförmigere >> abstrahlung als eine lambda/4? > > Im Prinzip ja. Weder eine Lambda/10 noch eine Lambda/4 Antenne strahlen isotrop ab.
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