Hallo,
ich habe mal wieder eine Frage. Und zwar hängt der Reflexionsfaktor ja
von
ab.
Z_L ist der Wellenwiderstand der Zuleitung. Dieser ist ja meist 50 Ohm
und hängt nur vom Kapazitäts- bzw Induktivitätsbelag ab (also keine
Abhängigkeit von der Leitungslänge). Jetzt hab ich aber gelesen, dass
die Leitungslänge entscheidet ob sich die Leitung als reiner ohmscher
Widerstand, Kapazität oder Induktivität verhält. Wenn also für eine
Leitung angegeben wird, dass sie in 50 Ohm-Technik ausgeführt ist, sagt
das noch lange nichts über den tatsächlichen Widerstand aus oder
(Frequenz berücksichtigen, dementsprechend Länge usw.)? Bzw. warum
rechnet man ausschließlich mit dem Wellenwiderstand?
Wenn ich die Leitung nun mit einer Antenne abschließe, die vom
Widerstand her 50 Ohm hat, also ich meine
dann ist der Reflexionsfaktor Null.
Wie verhält sich das nun mit dem Freiraumwiderstand von 120*pi Ohm ?
dieser ist ja sogesehen, nicht an die Schaltung angepasst. Warum spricht
man hier von die Antenne passt die Leitung an den Freiraumwiderstand an?
Weil die Antenne genau das macht! Der Eingangswiderstand der Antenne
ist, wie du gesagt hast, 50Ohm. Der Ausgangswiderstand 377Ohm um die
Anpassung an den Freiraum zu realisieren.
Das wird über die Antennengeometrie erreicht. Wie genau ist mir jetzt
etwas zu aufwendig um es zu erklären.
Schau dir doch einfach mal den wikipedia Artikel an. Als Literatur kann
ich "Antennen und Strahlungsfelder" von Klaus Kark empfehlen.
Alexander Haleer schrieb:> wie wird der ausgangswiderstand der antenne zu 377 ohm?
Die Antenne erzeugt elektrische und magnetische Felder, die durch die
geometrische Form der Antenne definiert werden. Diese Felder kann man in
Nah- und Fernfeld aufteilen.
Das Fernfeld besteht aus einem elektrischen und aus einem magnetischen
Feld, die zueinander in Phase sind und bei denen das Verhältnis von E/H
dem Freiraum-Wellenwiderstand entspricht. Die Feldstärke nimmt dort mit
1/r ab.
Im Nahfeld hat man Felder, die nicht abgestrahlt werden, sondern in
denen Energie gespeichert und wieder in die Antenne zurückgespeist wird
(reaktives Nahfeld), so wie in einem Kondensator bzw. in einer Spule.
Bei diesen Nahfelder nimmt die Feldstärke schneller ab (1/r^2, 1/r^3,
...)
Diese "Energiespeicher" bewirken die Anpassung vom
Leitungs-Wellenwiderstand an den Freiraum-Wellenwiderstand; das ist
analog zur Leistungsanpassung mit Hilfe von LC-Netzwerken.
Das ist eine ziemlich theoretische Erklärung, vielleicht hilft es dir
für's Verständnis etwas.
Hi, Haleer,
> wie wird der ausgangswiderstand der antenne zu 377 ohm?
Ganz simpel beispielsweise mit einer Art Trompete.
Angenommen, am Antenneneingang befindet sich eine Balun, der aus 50
asymmetrisch 50 Ohm symmetrisch macht.
Das eigentliche strahlende Gebildet beginnt dann mit einer
Zweidrahtleitung von 50 Ohm - deren Abstand immer größer wird,
vorzugsweise exponentiell.
Irgendwann ist der Abstand gerade richtig für die Impedenz des Freiraums
- dort wird die Leistung dann abgestrahlt.
Ciao
Wolfgang Horn
Hallo,
auch wenn ich nicht der Fragensteller bin, vielen dank für die
Antworten.
Trotz des erkennbaren Willen die Fakten und Vorgänge verständlich
darzustellen ist der ganze "Kram" ;-) immer noch sehr undurchsichtig.
Wo kann man das mal im Detail nachlesen - es darf (soll) auch ein
längerer Text sein - aber auf ein Niveau welches ein "normaler"
Funkamateur (also ohne Hochschulstudium und Abitur) auch vertehen kann.
Wie sich der Leitungswiderstand von 50 Ohm ergibt ist mir bekannt und
auch nicht sonderlich schwer zu verstehen - der Freiraumwiderstand ist
auch noch einigermaßen nachvollziehbar - aber warum wird im Nahfeld die
Energie gespeichert und warum wird sie nicht abgestrahlt (klingt
irgendwie seltsam und unlogisch wird wohl aber richtig sein) ?
Die Anpassung an den Freiraumwiderstand wird "... über die
Antennengeometrie erreicht."
Das ist mir ehrlich gesagt etwas zu oberflächlich - ich suche wie schon
oben erklärt -> verständliche <- (!) Erklärungen mit viel ->praxisbezug
<- (!).
Handelt es sich beim erwähnten Bauch "Antennen und Strahlungsfelder von
Klaus Kark" um Liteatur welche für den HF technisch vorgebildeten
"Normalfunkamateur Klasse A" verständlich ist, oder ist es
hochtheoretische Kost für studierende der HF Technik ?
mfg
Ham
Ham schrieb:> Handelt es sich beim erwähnten Bauch "Antennen und Strahlungsfelder von> Klaus Kark" um Liteatur welche für den HF technisch vorgebildeten> "Normalfunkamateur Klasse A" verständlich ist, oder ist es> hochtheoretische Kost für studierende der HF Technik ?
Für dich dürfte das zu harter Tobak sein. Meines erachtens nur für
Studierte.
Alternativen weiß ich aber auch nicht.
Wenn man sich ernsthaft mit HF und allem was dazu gehört beschäftigen
will muss man sich halt mit unter Umständen komplizierter Mathematik
befassen.
Hi, Ham,
> Trotz des erkennbaren Willen die Fakten und Vorgänge verständlich> darzustellen ist der ganze "Kram" ;-) immer noch sehr undurchsichtig.
Deine Schuldzuweisung "der Kram ist undurchsichtig, aber ich bin der
perfekte Richter, der urteilen darf!" geht in die falsche Richtung und
ist sogar unverschämt.
Treffender wäre die Schuldzuweisung: "...beim Lesen des Buches
'Antennentechnik' von Rothammel habe ich Kopfschmerzen bekommen und
Panik, wieso ein Dreikäsehoch so etwas verstehen kann, ich aber nicht!"
In diesem Lande wird sehr viel geheuchelt. Die Regierung nennt die
Bösewichter eben nicht beim Namen, sondern macht sich zu deren
Helfern und schwindelt uns was vor von "freien Kräften des
Finanzmarktes".
Aber in der Physik funktioniert das nicht - außer im esoterischen
Bereich der Quantenphysik - denn jeder kann das Fallexeriment des
Galileo Galilei selbst nachvollziehen.
Die Antenne mit der trompetenhaft auseinander gezogenen Zweidrahtleitung
ist der Stoff aus dem Jahre 18?? oder aus dem Fußballstadion:
http://de.wikipedia.org/wiki/Exponentialtrichter
Die zweidimensionale Variante des Exponentialtrichters habe ich
beschrieben.
Wer das heute noch für unverständlich erklärt, was jeder Holligan im
Stadion bedienen kann, der schürt Zweifel an seiner geistigen Gesundheit
- und darf sich gegen Gegenwehr nicht wundern.
Nun sie meinetwegen böse auf mich, aber besorg Dir den Rothammel und
dann lies die Kapitel mit den Grundlagen, darunter auch die
"Vivaldi-Antenne".
Ciao
Wolfgang Horn
Johannes E. schrieb:> Alexander Haleer schrieb:>> wie wird der ausgangswiderstand der antenne zu 377 ohm?>> Die Antenne erzeugt elektrische und magnetische Felder, die durch die> geometrische Form der Antenne definiert werden. Diese Felder kann man in> Nah- und Fernfeld aufteilen.>> Das Fernfeld besteht aus einem elektrischen und aus einem magnetischen> Feld, die zueinander in Phase sind und bei denen das Verhältnis von E/H> dem Freiraum-Wellenwiderstand entspricht. Die Feldstärke nimmt dort mit> 1/r ab.>> Im Nahfeld hat man Felder, die nicht abgestrahlt werden, sondern in> denen Energie gespeichert und wieder in die Antenne zurückgespeist wird> (reaktives Nahfeld), so wie in einem Kondensator bzw. in einer Spule.> Bei diesen Nahfelder nimmt die Feldstärke schneller ab (1/r^2, 1/r^3,> ...)>> Diese "Energiespeicher" bewirken die Anpassung vom> Leitungs-Wellenwiderstand an den Freiraum-Wellenwiderstand; das ist> analog zur Leistungsanpassung mit Hilfe von LC-Netzwerken.>> Das ist eine ziemlich theoretische Erklärung, vielleicht hilft es dir> für's Verständnis etwas.
GEIL, Danke!
und abgerundet durch den beitrag von wolfgang hab ich das auf jeden fall
gecheckt =)
das mit der eingangs erwähnten frage, hat sich mehr oder weniger
geklärt, ich habe den wii artikel
http://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand nochmal gelesen. es wird.
HF-Technik ist nicht gerade einfach, aber sich durchwinden und mit dem
guten gefühl des verstehens belohnt werden reicht =)
Ham schrieb:> Wo kann man das mal im Detail nachlesen - es darf (soll) auch ein> längerer Text sein - aber auf ein Niveau welches ein "normaler"> Funkamateur (also ohne Hochschulstudium und Abitur) auch vertehen kann.
Das geht nach meiner Einschätzung eher nicht. Selbst im Studium, wo
einem das alles ausführlich vorgerechnet wird und man anhand der Formeln
sieht, dass es so funktioniert, habe ich es nicht wirklich vollständig
"verstanden".
Ham schrieb:> aber warum wird im Nahfeld die> Energie gespeichert und warum wird sie nicht abgestrahlt (klingt> irgendwie seltsam und unlogisch wird wohl aber richtig sein) ?
Das Nahfeld ist genau wie das Feld in einem Kondensator oder in einer
Spule. Wenn man an einen Kondensator eine Spannung anlegt, dann bildet
sich ein Feld und wann man dann einen Widerstand anschließt, baut sich
das Feld wieder ab und die Energie, die im Feld gespeichert war, wird im
Widerstand in Wärme umgewandelt. Beim Magnetfeld ist es analog.
Deine Frage ist eigentlich falsch. Du solltest eher fragen, warum wird
an einer Antenne überhaupt etwas abgestrahlt und nicht alles wieder in
die Antenne zurückgespeist. ;-}
Das Nahfeld, in dem Energie zwischengespeichert wird, ist eigentlich der
Normalfall; das gibt es in jedem Leiter, der von einem Strom
durchflossen wird oder an dem eine Spannung anliegt.
Durch die spezielle geometrie einer Antenne wird erreicht, dass ein
bestimmter Anteil dieser Energie abgestrahlt wird bzw. dass der Anteil
der abgestrahlten Energie möglichst groß ist.
Ham schrieb:> bgestrahlt (klingt> irgendwie seltsam und unlogisch wird wohl aber richtig sein) ?> Die Anpassung an den Freiraumwiderstand wird "... über die> Antennengeometrie erreicht."> Das ist mir ehrlich gesagt etwas zu oberflächlich - ich suche wie schon> oben erklärt -> verständliche <- (!) ErklärungenJohannes E. schrieb:> Alexander Haleer schrieb:>> wie wird der ausgangswiderstand der antenne zu 377 ohm?>> Die Antenne erzeugt elektrische und magnetische Felder, die durch die> geometrische Form der Antenne definiert werden. Diese Felder kann man in> Nah- und Fernfeld aufteilen.>> Das Fernfeld besteht aus einem elektrischen und aus einem magnetischen> Feld, die zueinander in Phase sind und bei denen das Verhältnis von E/H> dem Freiraum-Wellenwiderstand entspricht. Die Feldstärke nimmt dort mit> 1/r ab.>> Im Nahfeld hat man Felder, die nicht abgestrahlt werden, sondern in> denen Energie gespeichert und wieder in die Antenne zurückgespeist wird> (reaktives Nahfeld), so wie in einem Kondensator bzw. in einer Spule.> Bei diesen Nahfelder nimmt die Feldstärke schneller ab (1/r^2, 1/r^3,> ...)>> Diese "Energiespeicher" bewirken die Anpassung vom> Leitungs-Wellenwiderstand an den Freiraum-Wellenwiderstand; das ist> analog zur Leistungsanpassung mit Hilfe von LC-Netzwerken.>> Das ist eine ziemlich theoretische Erklärung, vielleicht hilft es dir> für's Verständnis etwas.
Hier muss ich mich auch mal einklinken, vielen Dank für diese Antwort.
Ich hänge schon eine ganze Weile an der Frage wie das Nahfeld in das
Fernfeld übergeht. Deine Erklärung hat mir buchstäblich das Brett vorm
Kopf entfernt :)
Jedoch ist noch eine Frage geblieben. Wenn das Fernfeld genauso wie das
Nahfeld an der Antenne entsteht und nicht durch einen Übergang von Nah-
auf Fernfeld, wie kann ich mir dann die Entstehung des Fernfeldes
vorstellen? Beim Nahfeld mit Phasenverschiebung ist das sehr leicht
durch den Strom- und Spannungsverlauf zu verstehen. aber beim Fernfeld
ohne Phasenverschiebung fehlt mir einen passende Vorstellung.
hey, vielleicht hilft das hier zum verständnis:
http://www.radartutorial.eu/18.explanations/ex48.de.html
ich zitiere mal eben:
Die Begriffe Nahfeld und Fernfeld beschreiben Bereiche um eine Quelle
einer elektromagnetischen Welle, in unserem Fall also um eine Antenne
herum. Im Nahfeld einer Antenne werden durch Entfernungs- *bzw*
Laufzeitunterschiede zwischen den unterschiedlichen Ortspunkten des
Quellbereichs eine *kohärente* Summation der Signale verhindert.
Anstatt wie in dem Link gezeigten Antennenarray, kann man sich den Dipol
dann aus einzelnen kleineren Strahlungspunkten zusammengefügt vorstellen
(Stichwort Hertzscher Dipol) , welche abstrahlen und ab einer gewissen
Länge ins Fernfeld übergehen. So ist zumindes meine Überlegung.
Hi, Alexander,
> HF-Technik ist nicht gerade einfach, aber sich durchwinden und mit dem> guten gefühl des verstehens belohnt werden reicht =)
Immer.In welcher Wissenschaft auch immer.
Aber zum "nicht gerade einfach" - die HF-Technik ähnelt dem Fahren auf
dem Zweirad - was der eine erst in vielen Semestern studieren müßte an
Physik, Gravitation, Fliehkräfte, Kreiselkräfte, Sensorik, Motorik und
die Regelungstechnik, das lernt der Bub schon auf den Tretroller und
dann auf dem Kinderfahrrad.
Den theoretischen Zugang zur HF-Technik hätte ich vielleicht nie
geschafft, aber unter der Obhut von Papa einen Diodendetektor bauen mit
einer Wurfantenne, dann einen mit Vor- und Endverstärker, das hat von
Anfang an Spass gemacht. In der Uni habe ich dann die öden Vorlesungen
geschwänzt und die Klausuren und Prüfungen fast "mit links" gemacht.
Weil ich schon begriffen hatte, bevor die Rechnerei kam.
Deshalb empfehle ich diesen Weg, den jeder hervorragend gehen kann, wenn
er den nächsten Abend des Bezirksvereins des DARC erkundet und dort
Weggefährten sucht. Da finden sich sogar Leute mit Messequipment im
Shack.
Jede Berufsrichtung hat ihre Leistungen auf ihrem speziellen Weg. Mir
beispielsweise ist heute noch recht unklar, wie Muttern aus ihren
Schnittmusterbögen lesen konnte, wie nachher ein Kostüm draus wird.
Aber die Schnittmusterbögen waren nicht unverständlich - ich habe mir
nur nie die Mühe gemacht, ihre Symbolik zu verstehen.
Ciao
Wolfgang Horn
Alexander Haleer schrieb:> hey, vielleicht hilft das hier zum verständnis:> http://www.radartutorial.eu/18.explanations/ex48.de.html>> ich zitiere mal eben:>> Die Begriffe Nahfeld und Fernfeld beschreiben Bereiche um eine Quelle> einer elektromagnetischen Welle, in unserem Fall also um eine Antenne> herum. Im Nahfeld einer Antenne werden durch Entfernungs- *bzw*> Laufzeitunterschiede zwischen den unterschiedlichen Ortspunkten des> Quellbereichs eine kohärente Summation der Signale verhindert.>> Anstatt wie in dem Link gezeigten Antennenarray, kann man sich den Dipol> dann aus einzelnen kleineren Strahlungspunkten zusammengefügt vorstellen> (Stichwort Hertzscher Dipol) , welche abstrahlen und ab einer gewissen> Länge ins Fernfeld übergehen. So ist zumindes meine Überlegung.
Das ist die Erklärung, dich ich bereits kenne, und die mMn keinen Sinn
macht. (btw ist sie schahmlos aus der Wikipedia kopiert, oder andersrum)
Die Zeichnung stellt das positive und negative max der Elektrischen
Welle dar. Wenn du dir in diese Zeichnung einmal die magnetischen pos
und neg Maxima einzeichnest, dann wirst du feststellen, dass diese
selbst bei x-facher verlängerung des Bildes immer noch eine
Phasenverschiebung zur elektrischen Welle haben. Und genau das, ist
nicht der Fall bei einer Elektromagnetischen Welle.
Hi, RIP,
> Das ist die Erklärung, dich ich bereits kenne, und die mMn keinen Sinn> macht. (btw ist sie schahmlos aus der Wikipedia kopiert, oder andersrum)
Wikipedia hat seine Schwächen, ist aber allgemein gut zum schnellen
Nachschlagen.
Hier: Die eingezeichneten Feldlinien sind immer nur Hilfvorstellungen
wie dauf dem Plastikglobus das blaue Band mit der Aufschrift "Äquator".
Im Ozean gibt es kein solches erdumspannendes Band, aber seine
Vorstellung ist hilfreich.
Sondern, wenn Du eine Feldsonde in die Nähe einer Antenne hältst, die
den Vektor des Feldes misst, dann misst die immer die Überlagerung der
Abstrahlung von der Antenne und dem, was die "fortgeschrittene"
Wellenfront abstrahlt (Huyghens).
(Die notwendige elektrische Neutralität der Feldsonde ist nie perfekt
herzustellen.)
In der Nähe der Antenne dominiert deren Strahlung - je weiter Du Deine
Feldsonde von der Antenne entfernst, desto eher misst Du den
Fernfeldzustand.
Folge: Die Grenze zwischen Nah- und Fernfeld ist Definitionssache, die
Realität kennt keine Grenzmarkierungen.
Ciao
Wolfgang Horn
Wolfgang Horn schrieb:>> Folge: Die Grenze zwischen Nah- und Fernfeld ist Definitionssache, die> Realität kennt keine Grenzmarkierungen.>
Die Realität hat auch mit dem Gezeigtem nichts zu tun.
Kurt
@TO:
Halt dich fern von diesem Forum. Die meisten hier sind nur Schwätzer,
Wolfgang Horn ist einer der größten hier im Forum.
Jetzt ist auch noch der Crank Kurt Bindl da, bald ist der ganz Thread
zugemüllt.
Es hängt halt von der Abstraktionsebene ab. Die wahre Realität bleibt
für uns eh größtenteils unsichtbar, daher darf man <beschränkte> Modelle
verwenden.
Das geht dann so:
In der Lehre wurde mir beigebracht, daß ab einer gewissen Grenze die
Strahlung nicht mehr schnell genug zur Antenne zurück kann für den
Resonanzfall (Also das was den Schwingkreis ausmacht). Dieser 'Rest'
wird dann abgestrahlt. So wie jemand an einer zu langen Schnur im Kreis
laufend ganz sicher im Gras landen wird.
Hm. Ich glaub das hatte ich vorher schon in einem Hobby-Heft gelesen.
Sei es drum.
Eine Stufe höher:
Aufgrund des Dualismus zwischen Teilchen und Welle ergibt sich eine
'Ortsfront'-Energie des stationären Teilchens an seinem
Aufenthaltspunkt, der links (mir wegen weg von der Antenne) und rechts
(zur Antenne hin) davon exponentiell abnimmt. Die Wellenzüge überlagern
sich linear und damit nach dem Superpositionsprinzip. Auch hier begrenzt
die Lichtgeschwindigkeit die Fähigkeit dieser Wellenzüge sich sauber zu
überlagern. Was sich nicht überlagert, kann diesen 'Käfig' verlassen...
Bedenke, daß im Kreis um die Antenne innerhalb eines Radius die Laufzeit
zwischen den Aufenthaltspunkten der Teilchen immer größer wird. (Eine
Beobachtung der Teilchen zum Beweis ist aber nicht machbar, da der
Dualismus grundsätzlich bei Beobachtung dazu führt, daß man IMMER gerade
die unangenehme Seite (je nachdem Teilchen oder Welle) erwischt und es
dann nicht auswerten kann)
Nächste Stufe:
Und falls du zu den vermutlich wenigen Menschen (ich nicht) gehörst, die
die Maxwell-Gleichungen intuitiv begriffen haben, dann ist es eh kein
Problem mehr ;-)
(Kleinstkinder müssen übrigens sogar lernen, wo oben und unten ist. Daß
ein Apfel nach unten fällt, ist einem Neugeborenen völlig unklar!)
Interessant wäre noch der Fall was passiert beim Empfang. Da gibt es
viele Leute, die die Eigenresonanz der Antenne als eine Art
'Dämpfungsauflage' auf die ankommende Welle begreifen. Vor allem wenn es
um Ferritantennen geht.
Wolfgang sag nix, ich kann es nicht besser.
Abdul K. schrieb:> Es hängt halt von der Abstraktionsebene ab. Die wahre Realität bleibt> für uns eh größtenteils unsichtbar, daher darf man <beschränkte> Modelle> verwenden.>> Das geht dann so:> In der Lehre wurde mir beigebracht, daß ab einer gewissen Grenze die> Strahlung nicht mehr schnell genug zur Antenne zurück kann für den> Resonanzfall (Also das was den Schwingkreis ausmacht).
Was ist denn die Strahlung?
Ist es nicht die Bezeichnung für die Wirkungen die die Antenne
verlassen?
Was also soll da zur Antenne zurückgehen?
Die Antenne ist auch kein Schwingkreis im Sinne von
"auseinandergezogener Kondensator + Spule".
Die Antenne ist ein Resonanzkörper bei dem die Resonanzfrequenz primär
durch die Laufzeit auf den Armen bestimmt wird.
Die endliche Laufzeit bestimmt auch die Phasenlagen auf den einzelnen
Streckenabschnitten.
Dieser Schwingkörper produziert, vermittelt durch Elektronen
("elektrischer" Teil) und Protonen ("magnetischer" Teil),
(Druck)Wirkungen im Trägermedium welche sich longitudinal ausbreiten.
Kurt
Ich schrieb mehr oder weniger das Gleiche. Die beschriebene Antenne habe
ich extra zur allgemein bekanntesten Form vereinfacht. Mathematisch noch
einfacher wäre sicherlich ein Punktstrahler - was sich aber der normalen
Vorstellungswelt entgegenstellt.
Stimmt das mit den Protonen? Ist mir neu, daß die an dieser Art
Strahlung beteiligt sind.
Abdul K. schrieb:> Ich schrieb mehr oder weniger das Gleiche. Die beschriebene Antenne habe> ich extra zur allgemein bekanntesten Form vereinfacht. Mathematisch noch> einfacher wäre sicherlich ein Punktstrahler - was sich aber der normalen> Vorstellungswelt entgegenstellt.>
Den Punktstrahler, oder auch isotoper Rundstrahler genannt, gibts in der
Realität nicht.
Der taugt wirklich nur zum rechnen (da ist er sogar unentbehrlich).
>> Stimmt das mit den Protonen? Ist mir neu, daß die an dieser Art> Strahlung beteiligt sind.
Bei den Protonen bin ich mir nicht sicher, jedoch wird der -magnetische-
Teil nicht von den Elektronen verursacht/gehändelt.
Protonen liegen da halt gedanklich am nächsten.
Bei Materialien die keine freien Elektonen haben, also keine Metalle
sind, muss etwas anderes diese "Freiheit" übernehmen.
Vielleicht weiss jemand der sich mit der Atomerei auskennt welche
Bausteine das sein könnten.
Kurt
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