Moin Leute, wenn man eine Magnetfeld-Antenne komplett aus Edelstahl anstatt aus Kupferdraht baut, dann nehme ich an, dass: 1) weniger Leistung abgestrahlt bzw. empfangen wird, wegen des höheren spez. Widerstands von Edelstahl. 2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material elektrisch anders verhält. Sind meine beiden Annahmen korrekt? Fallen euch noch weitere Punkte ein? Hat z.B. die magnetische Eigenschaft Kupfer vs. Edelstahl evtl. einen Einfluß auf die Antenneneigenschaften bzw. die Art der Antenne (wenn es z.b. eine H-Feld sonde ist!). PS. Hintergrund: Eine Kupfer-Antenne durch eine Edelstahl-Antenne zu ersetzen, weil die Kupfer-Antenne in einer nassen Umgebung ist und oft mit aggressiven Reinigungschemikalien in Kontakt kommt. Wäre für Hinweise & Tipps dankbar! Gruß Jens
Für den Empfang ist es wurscht. Für den Sendefall: Aufgrund der kleinen Abmessungen einer magn. Antenne gegenüber der Wellenlänge ist der Strahlungswiderstand sehr klein (µOhm-mOhm). Ein höherer ohmscher Widerstand reduziert den ohnehin geringen Wirkungsgrad einer magn. Sendeantenne weiter.
nicht "Gast" schrieb: > Für den Empfang ist es wurscht. Das ist eine neue, hochinteressante Aussage. Bisher ging man davon aus, daß sich alle Antennen bei Gewinn und Richtcharakteristk im Empfangs- und Sendefall gleich verhalten. Vielleicht kannst du deine neue Erkenntnis mal näher erläutern.
nicht "Gast" schrieb: > Für den Empfang ist es wurscht. Nach meinen Gleichungen kann das nicht sein. Diese sind seit 1865 unwidersprochen.
James Clerk Maxwell schrieb: > nicht "Gast" schrieb: >> Für den Empfang ist es wurscht. > > Nach meinen Gleichungen kann das nicht sein. > Diese sind seit 1865 unwidersprochen. nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen sie noch ein paar andere.
dumdi dum schrieb: > nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen > sie noch ein paar andere. Der unerwünschte ohmsche Widerstand einer Antenne wirkt sich hinsichtlich ihres Gewinnes bei gleicher Sender- wie Empfängerimpedanz beim Senden und Empfangen exakt gleich aus.
James Clerk Maxwell schrieb: > dumdi dum schrieb: >> nun, ihren Gleichungen ist aber auch ein 'Widerstand' fremd. Da brauchen >> sie noch ein paar andere. > > Der unerwünschte ohmsche Widerstand einer Antenne wirkt sich > hinsichtlich ihres Gewinnes bei gleicher Sender- wie Empfängerimpedanz > beim Senden und Empfangen exakt gleich aus. das habe ich auch nicht bestritten
Hallo Jens. > wenn man eine Magnetfeld-Antenne komplett aus Edelstahl anstatt aus > Kupferdraht baut, dann nehme ich an, dass: > > 1) weniger Leistung abgestrahlt bzw. empfangen wird, wegen des höheren > spez. Widerstands von Edelstahl. Richtig. Der höhere spezifische Widerstand von Edelstahl macht sich DEUTLICH durch Bedämpfung bemerkbar. Du hast breite, flache Resonanzen. > > 2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material > elektrisch anders verhält. Nein. Das mit den Feldern spielt sich alles nur im Umfeld ab. Du musst von den Abmessungen her die Antenne nicht umdeminsionieren. Durch die Bedämpfung hast Du zwar auch eine leichte Verschiebung von Resonanzen (Stichworte: Güte und Verstimmung), aber das ist in Bezug zur Bandbreite einer Antenne eher marginal. Sie werden durch das Bedämpfen flacher und breiter. Die geringe Verschiebung geht darin für praktische Zwecke unter. Was anderes ist, wenn Du die deutlich höhere Festigkeit von Edelstahl ausnutzt, um zu dünneren Elementen zu kommen....der Schlankheitsgrad von dünneren Elementen ist natürlich anders als der von dicken. Dann musst Du natürlich umdimensionieren. > Fallen euch noch weitere Punkte ein? > Eher mechanische. Edelstahl ist robust und recht bequem Hartzulöten. Kupfer ist sehr weich, und Messing neigt bei tiefen Temperaturen und Vibrationen zum brechen. > Hat z.B. die magnetische Eigenschaft Kupfer vs. Edelstahl evtl. einen > Einfluß auf die Antenneneigenschaften bzw. die Art der Antenne (wenn es > z.b. eine H-Feld sonde ist!). > Ein konstantes Magnetfeld würde, wenn es kräftig und weit genug verteilt ist, die Polarisationsebene drehen (Faraday-Drehung). Das ur von Edelstahl ist im allgemeinen viel kleiner als das von üblichen ferromagnetischen Materialien. Darum kann schon kein kräftiger magnetischer Fluß entstehen.....also eher nicht. Bei Funkanwendungen habe ich das noch nie beobachtet....alles andere hat zumindest mehr Einfluss. Natürlich dreht das Erdmagnetfeld Polarisationsebenen, aber die Antenne ist vermutlich klein im Vergleich zur Erde. > PS. Hintergrund: Eine Kupfer-Antenne durch eine Edelstahl-Antenne zu > ersetzen, weil die Kupfer-Antenne in einer nassen Umgebung ist und oft > mit aggressiven Reinigungschemikalien in Kontakt kommt. > > Wäre für Hinweise & Tipps dankbar! > Achte auf den Skin-Effekt. Der macht, das Du weniger effektiven Querschnitt zur Verfügung hast. Darum wirkt sich das mit dem miesen Leitwert ja auch so drastisch aus. Mach im Zweifel das Material darum dicker. Aber damit musst Du dann auch die Antenne Umdimensionieren. Bei sehr hohen Frequenzen spielt auch noch die Oberflächenbeschaffenheit mit Hinein. Rau oder mit einer Patina mit elektrisch ungünstigen Eigenschaften gibt gerade bei Skin-Effekt noch miesere Werte. Bei Funkanwendungen kannst Du vermutlich mit der Bedämpfung leben, solange Deine Signale stark genug bleiben. Kämpfst Du aber mit Signalen an der Grenze der Detektierbarkeit sieht das anders aus. Für Deine Messzwecke könnte man das vermutlich rausrechnen, und die Breitbandigkeit durch die Bedämpfung kommt Dir ja vermutlich auch entgegen, wenn Du breitbandige Messungen machst. Persönliche Erfahrung A) Ich hatte mir Kurzwellendipole aus Edelstahlwäscheleine gebastelt. Ich war froh, das ich auf Anhieb wenig Rücklauf hatte....bis ich merkte, dass die Teile grottig waren. ;O) Ein Aufbau aus gleich dickem 1,5mm² Kupferdraht funktionierte deutlich besser. Allerdings: Der Abgleich war auch fummeliger...und das Material längte sich bei Zug. Persönliche Erfahrung B) Ich habe mal eine 2m Yagi-Antenne mit einem Erreger aus 6 Edelstahldraht gesehen von jemandem, der gerne viel Leistung macht.....der Erreger war im Bereich der Einspeisung angelaufen. Nein, es kam nicht von einem schlechten Stecker. Ein 6mm Alustab zeigte keine Probleme....;O) Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.dl0dg.de
Die Flexa-Yagi-Antennen aus dünnen Edelstahlelementen sind bekannt als "Schönwetterantenne", da sie sich durch Regentropfen stark verstimmen sollen. http://www.flexayagi.de/
Christoph Kessler (db1uq) schrieb: > Die Flexa-Yagi-Antennen aus dünnen Edelstahlelementen sind bekannt als > "Schönwetterantenne", da sie sich durch Regentropfen stark verstimmen > sollen. Kann ich nicht bestätigen. Habe mehrere FX7056 als Gruppe, funktionieren auch bei Regen und Schnee problemlos. Der Erreger ist übrigens eine Schleife aus Alu.
Hallo Bernd, vielen Dank für die Erklärungen. Vor allem der Hinweis auf den Skineffekt ist für mich sehr hilfreich, da ich den Verlust so durch dickere Drähte ausgleichen kann. Bzw. ich kann es versuchen :-) >> 2) eine Antennenanpassung notwendig ist, weil sich das Material >> elektrisch anders verhält. > >Nein. Das mit den Feldern spielt sich alles nur im Umfeld ab. Du musst >von den Abmessungen her die Antenne nicht umdeminsionieren. [...] Ich meinte mit Antennenanpassung die Anpassschaltung, um die Antenne an 50 Ohm anzupassen. Die Impedanz verändert sich doch sicherlich, wenn man eine Antenne aus Edelstahl anstelle von Kupfer aufbaut, oder? Gruß Jens
Der http://de.wikipedia.org/wiki/Verk%C3%BCrzungsfaktor wird ein Anderer sein, sodass die Dimensionen deiner Antenne nicht für Rosnanz auf der selben Frequenz sorgen. Die Impedanz hängt glaube ich von der Geometrie deines Antennentyps ab. (Dipol, Groundplane, ...) Welche Anpasschaltung hast du denn vorliegen? Von wo nach wo transformiert sie denn bis jetzt? Welche Impedanz hat deine Speisekabel?
> Welche Anpasschaltung hast du denn vorliegen?
[50-Ohm-Anschluss]---+------[Cs ca. 2nF]----+----[Antenne]
| |
[Cp ca. 1nF] [Poti]
| |
| |
[GROUND] [GROUND]
Ich weiss nicht genau welche Impedanz die Antenne selbst hat. Es ist
eine dicke Kupferdrahtspule mit nur einer Windung. Die Anpassschaltung
sorgt jedenfalls dafür, dass bei 13,56 MHz eine Impedanz von 50 Ohm
erreicht wird bzw. das SWR fast 1:1 ist.
Mein eigentliches Problem ist, dass ich die Güte nicht sehr hoch kriege.
Man sieht schon worauf ich hinaus will: eine RFID-Antenne und ich bin
gerade bei der Optimierung der Reichweite. Mit einem Poti zwischen
Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler
machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300
Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester
Widerstand.
Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine
Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers
geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem
Edelstahl wohl lieber lassen :-) Jetzt wird weiter an Antenne und
Anpassschaltung experimentiert.
Danke für Eure Tipps
Jens
Hallo Jens. > vielen Dank für die Erklärungen. Vor allem der Hinweis auf den > Skineffekt ist für mich sehr hilfreich, da ich den Verlust so durch > dickere Drähte ausgleichen kann. Bzw. ich kann es versuchen :-) > Aber wenn Du dickeres Material nimmst, must Du die Antenne wieder umdimensionieren, weil anderer Schlankheitsgrad. > Ich meinte mit Antennenanpassung die Anpassschaltung, um die Antenne an > 50 Ohm anzupassen. Die Impedanz verändert sich doch sicherlich, wenn > man eine Antenne aus Edelstahl anstelle von Kupfer aufbaut, oder? Natürlich. Im Ersatzschaltbild der Antenne würde ein deutlich höherer ohmscher Widerstand auftreten. Das schon. Auf der anderen Seite ist das erfahrungsgemäß für die Anpassung Kleinkram. Wird aber erfahrungsgemäß kritischer, je höher die Frequenz wird. Bandbreitenmäßig wird es eher unkritischer, vorausgesetzt, die Anpassung ist ok. > Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine > Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers > geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem > Edelstahl wohl lieber lassen :-) Ich würde das trozdem einmal in der Praxis ausprobieren wollen. Ich weiss nicht, wie kritisch das in Deinem Falle mit der Reichweite ist, aber wenn Du so eine aggresive Umgebung hast, mag Kupfer möglicherweise zwar zuerst besser, aber nach kurzer Zeit gar nicht mehr gehen. Mit RFID bist Du oft räumlich sehr nah ran. Könnte gut sein, das praktisch mit Edelstahl kein Problem auftritt.... > Jetzt wird weiter an Antenne und > Anpassschaltung experimentiert. Viel Erfolg. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.dl0dg.de
Jens schrieb: > Mit einem Poti zwischen > Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler > machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300 > Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester > Widerstand. Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall. Magnetische Antennen haben einen sehr hohen Resonanzwiederstand. Der liegt meistens irgendwo im kOhm bereich. Wenn du diese Antenne mit 50 Ohm Antennenkabel speisen willst, muß eine Transformation statfinden.
Günter Lenz schrieb: > Jens schrieb: >> Mit einem Poti zwischen >> Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler >> machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300 >> Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester >> Widerstand. > > Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis > kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall. Woran könnte es denn liegen, dass es sich so Verhält wie ich beschreibe? Ich habe es so bei s11-Messungen beobachtet. Es war ein 500 Ohm Poti und irgendwo mittig zwischen den Anschlägen des Potis gab es einen Punkt mit maximaler Güte. Habe ich vielleicht mit dem Poti die Impedanzanpassung optimiert? Oder sonst irgendeine Art der Lei(s)tungsanpassung erreicht, weswegen die Güte ihren Höhepunkt hatte? Gruß Jens PS. Hmm, Funktechnik macht Spaß, man entdeckt immer etwas interessantes Neues woran man überhaupt nicht gedacht hat :-)
Hallo Jens. >> >> Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis >> kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall. > Richtig. Er bedämpft. > Habe ich vielleicht mit dem Poti die Impedanzanpassung optimiert? Oder > sonst irgendeine Art der Lei(s)tungsanpassung erreicht, weswegen die > Güte ihren Höhepunkt hatte? > Rechne damit, das Dein Poti nicht nur ohmscher Widerstand, sondern auch gleichzeitig Drossel und Kondensator in Personalunion ist. Obwohl, bei 13MHz hält sich das noch in Grenzen, sofern Du ein Poti mit einfacher Kohle- oder Plastikschleifbahn nimmst. Was anderes ist mit den Drahtgewickelten..... Wie sieht Deins denn aus? > > PS. Hmm, Funktechnik macht Spaß, man entdeckt immer etwas interessantes > Neues woran man überhaupt nicht gedacht hat :-) Ohja. ;O) Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.dl0dg.de
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Magnetische_Antenne.GIF
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Hier ist mal ein Beispiel einer Magnetischen Antenne für CB-Funk. Diese Antenne habe ich aufgebaut, und funktioniert Einwandfrei. C1 und C2 bilden den Schwingkreiskondensator, und dienen gleichzeitig zur Transformation. Das Funkgerät liefert etwa 20V HF-Spannung an der Antennenbuchse, und wird dann durch C1 C2 auf einige 100V hochtransformiert. La1 ist eine Glimmlampe, und dient als Resonanzindikator. Resonanz wird mit C2 eingestellt, Helligkeitmaximum der Glimmlampe. C1 etwa 10*C2, größer oder kleiner probieren. Bei Optimum hat dann die Antenne die größte HF-Spannung. Bei 13,56 MHz müßte dann der Ring und die Kondensatoren entsprechend größer sein.
Günter Lenz schrieb: > Jens schrieb: >> Mit einem Poti zwischen >> Antenne und Ground kann ich die Güte erhöhen bzw. die Resonanz schmaler >> machen. Ab einem bestimmten Wert am Poti (irgendwo zwischen 200 und 300 >> Ohm) wird die Resonanz aber wieder flacher. Egal ob Poti oder fester >> Widerstand. > > Das kann nicht sein. Ein Widerstand parallel zu einem Schwingkreis > kann die Resonanz nicht schmaler machen, das Gegenteil ist der Fall. Hallo Günter, jetzt konnte ich es durch eine Simulation nachstellen. Was ich beobachtete war der Spitzenwert der Resonanz. Bei einem bestimmten R habe ich eine Anpassung von 50 Ohm erreicht und deswegen war es das von mir beobachtete Verhalten nur eine Dämpfung der Resonanz. Diese Dämpfung sieht für mich 'breiter' aus als der 'schmale', spitze Peak. Ich habe hier wohl unbewusst einen Fachbegriff falsch verwendet :-) Gruß Jens
Jens schrieb: > sieht für mich 'breiter' aus als der 'schmale', spitze Peak. Ich habe > hier wohl unbewusst einen Fachbegriff falsch verwendet :-) Jetzt sehe ich auch gerade, dass ich u.A. von Güte Sprach. Das war auch Käse. Ich habe mich vom spitzen Verlauf der Resonanz täuschen lassen. Die Güte hat das nicht so wie beschrieben geändert.
Bernd Wiebus schrieb: >> Der Grund für den Thread war zu fragen, ob Edelstahl meine >> Empfangsleistung reduziert und so die Lesereichweite des RFID-Readers >> geschwächt wird. Das habe ich nun rausgefunden und werde das mit dem >> Edelstahl wohl lieber lassen :-) > > Ich würde das trozdem einmal in der Praxis ausprobieren wollen. Ich > weiss nicht, wie kritisch das in Deinem Falle mit der Reichweite ist, > aber wenn Du so eine aggresive Umgebung hast, mag Kupfer möglicherweise > zwar zuerst besser, aber nach kurzer Zeit gar nicht mehr gehen. Mit RFID > bist Du oft räumlich sehr nah ran. Könnte gut sein, das praktisch mit > Edelstahl kein Problem auftritt.... > > >> Jetzt wird weiter an Antenne und >> Anpassschaltung experimentiert. > > Viel Erfolg. > Es hat klappt :-) Die Edelstahl-Antenne ist etwas dicker als der Kupferdraht um ggf. Verluste zu vermeiden. Funktionieren tut sie aber problemlos. Beim direkten Vergleich zwischen Edelstahl und Kupfer gewinnt bei mir die Edelstahlantenne. Das ist aber kein fairer Vergleich, da wie schon gesagt, die Edelstahlantenne dicker ist. Danke für Eure Tipps & Unterstützung und alen eine frohe Weihnachtszeit Jens
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