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Forum: HF, Funk und Felder Funktion einer Antenne


Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Hallo ihr,

mal eine Frage, welche mich im Moment besch$ftigt:

Kann mir jemand von euch einfach erklären, wie eine Antenne 
funktioniert? Ich habe ebreits auf Wikipedia nachgeschaut, aber nichts 
gefunden, was für einen nicht-HF-Profi wie mich verständlich wäre.
Also: Wenn man ein Signal in eine Antenne einspeist - wie kommt es 
schlussendlich dazu, dass eine Welle abgestrahlt wird?

Wenn ihr mir diese Frage beantworten könntet wäre ich froh ;)

Grüsse
 Tobias

Autor: Netbird (Gast)
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"Einfach-Erklärung" für einen Dipol:

Der Sender pumpt mit der Sendefrequenz während der positiven 
Halbschwingung Elektronen von einem Dipolzweig ab, zum anderen hin, bei 
der negativen Halbschwingung genau umgekehrt. Dadurch entsteht ein 
zeitlich veränderlicher Stromfluss, der um den Leiter ein veränderliches 
Magnetfeld erzeugt bzw. eine zeitlich veränderliche Ladungsverteilung 
auf dem Dipol, die ein veränderliches elektrisches Feld erzeugt. 
Insgesamt entsteht ein gekoppeltes elektro-magnetisches Feld. Dieses 
kann sich von der Antenne lösen und in den Raum ausbreiten, dabei 
transportiert es Energie mit in den Raum.

Die Länge der beiden Dipolzweige ist dabei wichtig, damit die Strom- und 
Ladungsverteilung bei diesem Vorgang zur Sendefequenz passt. Besonders 
gut ist das erfüllt, wenn die Dipollänge Lambda/2 beträgt.

Einfacher kann ich es nicht sagen, ohne auf Maxwellgelichungen zu kommen 
...

MfG

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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@Netbird:

Danke, das ist doch schon mal etwas.

Weisst du auch, wie der Typ von Antnne funktioniert, welcher einfach ein 
langer, gestreckter Draht ist mit der Länge Lambda Virtel?

Grüsse
 Tobias

Autor: Netbird (Gast)
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Hallo,
bei einer Lamda-Viertel- Antenne ist das "fehlende" Gegenstück manchmal 
eine große Massefläche (z.B. beim Auto), manchmal ein bis vier ebenfalls 
Lambda-Viertel lange "Beinchen", Radials genannt. Manchmal werden auch 
die zur Verfügung stehenden Masseflächen als "Gegengewicht" genommen. 
Die Funktion ist ähnlich wie beim 2. Dipolzweig, allerdings ändert sich 
die Abstrahl- und Empfangscharakteristik der Antenne dadurch.

Autor: Thomas B. (owz)
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Netbird hat das schon richtig erklärt. Die Massefläche kannst du dir wie 
einen Spiegel vorstellen, der Quasi die zweite Dipolhälfte "simuliert".

MfG Owz

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Also eine "normale" Antenne funktioniert genauso wie ein Dipol, und der 
zweite Dipolzweig wird durch die Masseflächen repräsentiert (bzw. durch 
Erde bei einem Empfänger, oder?)

Vielen dank auch für diese Erklärung. Das hilft mir sehr weiter!

Grüsse
  Tobias

Autor: 2918 (Gast)
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Man kann es einfacher erklaeren. Die Impedanz des freien Raumes ist 377 
Ohm fuer eine TEM Welle. Wie generiert man nun so eine TEM Welle ? Das 
geht so direkt nicht. Eine Antenne erreicht eine mehr oder weniger gute 
Approximation im Nahfeld. Die Nahfeld Strahlung ist einer Kombination 
aus TEM, TE und TM Wellen. Im Fernfeld breiten sich nur die TEM Anteile 
aus.
Um die Anpassung und Abstrahlung zu erreichen muss man die TEM 
Feldverteilung auf Oberflaechen oder in Volumina nachbilden.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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@2918:
> Man kann es einfacher erklaeren. Die Impedanz des freien Raumes ist 377
> Ohm fuer eine TEM Welle. Wie generiert man nun so eine TEM Welle ? Das
> geht so direkt nicht. Eine Antenne erreicht eine mehr oder weniger gute
> Approximation im Nahfeld. Die Nahfeld Strahlung ist einer Kombination
> aus TEM, TE und TM Wellen. Im Fernfeld breiten sich nur die TEM Anteile
> aus.
> Um die Anpassung und Abstrahlung zu erreichen muss man die TEM
> Feldverteilung auf Oberflaechen oder in Volumina nachbilden.

Ach, was du nicht sagst :D Das war einfacher?? ;)
(bitte nimm mir diesen Kommentar nicht übel, er ist nciht böse gemeint 
:))

--> Kann mir jemand von euch einfach erklären ...

Danke trotzdem für deine Auskunft ;)
und natürlich @alle anderen auch: herzlichen Dank dass ihr mir hier 
weitergeholfen habt. Als nicht-HF-und-Antennen-Experte findet man so 
schnell nichts in Wikipedia oder über Google, was einem das Zeug so 
einigermassen verständlich macht. Aber jetzt ists mehr oder weniger 
klar. Danke also ;)

Grüsse
     Tobias

Autor: daniel (Gast)
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also ich bin auch insofern kein experte, dass ich mich nie
mit antennen beschäftigt habe. allerdings hatte ich schon
mal mit maxwell gleichungen zu tun.
die erklärung von 2918 fand ich klasse
was mich speziell interessieren würde wie man diese
wellenarten visualisieren könnte. gibts dazu
vielleicht gängigäre programme oder damit erstellte
simulationsvideos zb als lernmaterial?

gruss, daniel

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Über Wikipedia
http://de.wikipedia.org/wiki/Hertzscher_Dipol
http://de.wikipedia.org/wiki/Dipolantenne

findet man zu dieser "Animation" von Antennenfeldern:
http://www.ikg.rt.bw.schule.de/fh/eldy/hertz.html
Zitat: "Es ist wunderbar, der Natur beim Stricken zuzusehen!"

von dort linkt man weiter zum Beispiel zum animierten Quantensprung
http://www.mikomma.de/fh/hydrod/h71.html

Mich wundert ja immer noch, dass eine stark verkürzte 
Streifenleitungsantenne (z.B. für 2,4 GHz in USB-WLAN-Sticks, auf 
Keramik mit hohem Epsilon) an die 377 Ohm des freien Raums so ohne 
weiteres angepasst ist. Normalerweise wird der Wirkungsgrad einer 
Antenne mit schrumpfender Größe (im Verhältnis zur Wellenlänge) immer 
schlechter.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ich meine z.B. diese SMD-Antennen für GPS, 2,4 GHz und 5,6 GHz:
http://www.murata.com/catalog/k99/k99e23_u0700.pdf
http://www.murata.com/nproduct/index.html
Die Größe eines 50 Ohm-Widerstands, aber angeblich strahlt sowas auch HF 
ab und versumpft sie nicht nur - ich finde nur keine Angaben in den 
Datenblättern dazu.

Autor: Michael Brenner (mik81) Benutzerseite
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Wie das So klein (4mm) geht kann ich auch nicht erklären. Aber ein 
kleines Zahlenbeispiel kann ich geben.Lambda ist bei 2,45 GHz 122 mm. 
Die Antennen sind assymetrisch gespeist. Also nimmt man mal 
Lambda-Viertel an, sprich 30mm. Jetzt hat man noch ein Dielektrikum mit 
epsilon = 4 dadurch halbiert sich die Wellenlänge und schon ist man bei 
15 mm.

Ich vermute allerding die Chipantennen sind irgend eine Art Rahmen- oder 
Ringantenne die sind noch kleiner wie man von der Mittelwelle weiß.

Autor: Tom (Gast)
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Man kann Antennen beliebig klein machen, wenn man in anderen 
(elektrischen) Parametern Kompromisse macht.

Diese SMD-Teile sind in der Tat seeehr klein. Da wird der Wirkungsgrad 
wohl saumässig sein. Aber manchmal ist das nicht so wichtig, dafür muss 
es halt klein sein.

Drin in dem SMD Teil ist wohl, wie Michael auch vermutet, ein 
Lambda-Viertel-Stäbchen, evtl. gefaltet oder gewickelt, evtl. auch 
elektrisch verlängert mit einem Spülchen und/oder Dielektrikum.

Autor: Dirk L. (thamare)
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Naja, man kann, soweit ich das verstanden habe, fast beliebig klein 
werden und im Wirkungsgrad nicht allzuschlecht werden, wenn man die 
Bandbreite einschränkt.

Allerdings ändert sich die Fußpunktimpedanz dann beim geringsten Furz 
(Änderung der Anordnung im reaktiven Nahfeld), was es nahezu unmöglich 
macht das Ding vernünftig anzupassen.

Autor: Kire. (Gast)
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Um Ihre Frage zu beantworten, ist es möglicherweise einfacher das 
Entgegengesetzte zu erklären, warum nicht alles ausstrahlt.

Jede Leitung strahlt. Die Tatsache, daß Stromkreise im allgemeinen nicht 
ausstrahlen, bezieht der Tatsache das damit ein Strom fließt, wir einen 
Rückweg benötigen. Dieser Rückweg strahlt außerdem aus, aber, da der 
Strom in eine entgegengesetzte Richtung fließt, annulliert er mit dem 
Vorwärtsstrom.

Was wir mit Antennen tun, ist der Leitungen weiter auseinander zu 
setzen, damit die Ströme nicht annullieren. Dieses kann nur für 
bestimmte Richtungen getan werden. Deshalb zeigen die Antennendiagramme 
Minimum und Maxima für bestimmte Winkel.

Entschuldigt mich bitte für mein schlechtes deutsches Schreiben, es ist 
nicht meine Muttersprache.

Kire.

Autor: Kire. (Gast)
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Ich beachtete einen Fehler in meiner letzter Beitrag. Die Ströme 
annullieren sich nicht. Die Felder erzeigt durcfh die Ströme annullieren 
sich.

Kire.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Diese Miniaturantennen sind vermutlich auf einem Dielektrikum mit einem 
Epsilon >100 als Lambda-Viertel aufgebracht. Vor vielen Jahren hat 
EMV-Guru Dirks das in der Funkschau mal für Trapezkondensatoren gezeigt.
http://www.stelco.de/pdf/0020_Trapezkond.pdf
Die haben nach seinen Messungen eine Lambda/4-Resonanz irgendwo im 
UHF-Gebiet, um 500 MHz, trotz ihrer kleinen Länge. Da die Metallisierung 
schmal und lang ist, ergibt das eine Microstrip mit großem 
Verkürzungsfaktor. Vermutlich könnte man so einen Trapez-C als Antenne 
benutzen.

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