Hallo! Ich bin gerade dabei mich ein wenig mit Antennen auseinander zu setzen. Dazu habe ich mich bisher mit dem SWR bzw. dem Eingangsreflexionsfaktor S11 einer Antenne sowie ein wenig dem Gewinn gewidmet. Wenn ich es richtig verstanden habe, gibt das Stehwellenverhältnis an, wieviel der gesendeten Leistung abgestrahlt werden kann. Ich hatte dazu einige Bilder und Messungen gesehen, die mit einem Netzwerkanalysator durchgeführt wurden. Dort wurde S11 gemessen und für mich war das auch recht nachvollziehbar. Bei einem Wert von -15dB werden 93% der eingespeisten Leistung abgestrahlt. Das ist wiederum Frequenzabhängig, da sich der Eingangsreflexionsfaktor mit der Frequenz ändert. Der Gewinn hingegen lässt sich aus der maximalen Empfangsleistung im Verhältnis zu einem isotropen Strahler bestimmen. Für mich auch noch halbwegs nachvollziehbar. Aber nun meine Frage: ist der Gewinn nicht von der Frequenz und somit von der Anpassung abhängig? Angenommen ich habe eine Antenne, dessen SWR ich bei einer festen Frequenz bestimme. Somit kann ich doch auch eine Aussage über die maximale Empfangsleistung machen. Wenn ich die Antenne aber über ein großes Frequenzband betrachte, wo die Antenne meinetwegen mehrere Resonanzstellen aufweist, ändert sich doch jedes Mal das SWR und somit auch der Reflexionsfaktor usw.. kann ich dann immernoch konkrete Aussagen über den Gewinn machen? Auch gut möglich das ich irgendwas nicht ganz verstanden habe ;) Für Hilfe wär ich dankbar! Viele Grüße!
sigma schrieb: > ist der Gewinn nicht von der Frequenz und somit von der Anpassung > abhängig? Ist er.
Ich bin nicht sicher ob ich den Sinn Deiner Frage eigentlich verstehe. Leider machst Du nicht explizit, wo Du einen Widerspruch siehst. Aber ich lese das so, das Du einen inneren Zusammenhang zwischen SWR und Gewinn herstellst. >Angenommen ich habe eine Antenne, dessen SWR ich bei einer festen >Frequenz bestimme. Somit kann ich doch auch eine Aussage über die >maximale Empfangsleistung machen. Tatsächlich gibt es diesen Zusammenhang so nicht. Oder jedenfalls nicht direkt. Das eine, das SWR ist nämlich für den Sendefall beschrieben. Der Gewinn aber für den Empfangsfall. Im Sendefall will man eine Leistungsanpassung, im Empfangsfall (in der Regel) Spannungsanpassung (also sehr hochohmige Empfänger-Eingänge). Du kannst durchaus zwei verschiedene Antennen haben (nehmen wir mal an, es seien zwei verschiedene Bauformen mit dem selben Widerstand) die auf eine bestimmte Weise abgeschlossen (angepasst) sind so das sie denselben SWR haben. Dennoch können sie immer noch verschiedene Gewinne haben.
Super, danke, dass hilft mir weiter. Also ist der Gewinn tatsächlich nur für eine optimale Frequenz der jeweiligen Antenne definiert. Hab auch gerade gesehen, dass die maximale Strahlungsdichte (zur Berechnung des Gewinns) die Leistung beinhaltet. Diese sollte ja dann je nach Anpassung, also SWR, variieren. Nun habe ich gesehen, dass eine LPDA mehrere Resonanzstellen aufweist und recht breitbandig ist. Wie würde man denn dort den Gewinn angeben? Anscheinend ist die ja für mehrere Frequenzbereiche gut geeignet? Könnte man diese dann nicht mit auf die Packung der Antenne draufschreiben und den jeweiligen Gewinn angeben?
Oh, jetzt hast du gerade einen Text geschrieben, während ich mit meinem noch gar nicht fertig war. Das SWR für den Sendefall und Gewinn für den Empfang ist, habe ich soweit verstanden. Aber sollte die Antenne nicht auch für den Empfangsfall optimal angepasst sein um so viel wie möglich Leistung aufnehmen zu können? Dachte daher könnte man das SWR für beide Varianten nehmen?
Hallo sigma, für mich, als jemand mit Sendeerlaubnis, vermischst Du hier zwei Dinge. Da wir im Sendefall von Leistungsanpassung sprechen ist das SWR ein anderer Ausdruck für die Anpassung der Antenne an den Sender. "Wir" betrachten immer die Leistungsanpassung bei 50Ω Systemimpedanz. Der Gewinn einer Antenne ist sowohl im Sende- wie im Empfangsbetrieb vorhanden ! Und drückt - vereinfacht dargestellt - den Leistungsgewinn im vergl. zu einem Dipol (dBd) bezogen auf seine Resonanzfrequenz dar. Andererseits gibt es noch den Leistungsgewinn bezogen auf einen isotropen Kugelstrahler (dBi), das ist aber nur ein mathematisches Modell einer Antenne, und keine reale Antennenform. Vereinfacht gesprochen, wenn die Leistungsanpassung nicht bei s=1 liegt, dann kommt hat weniger Leistung an der Antenne an, der Systemgewinn/ Gain ist aber immer noch vorhanden und "verstärkt" - korrekterweise Bündelt das E-Feld in einer Hauptrichtung. Man stelle sich eine Glühbirne mit gleichmäßiger Lichtverteilung vor, nun nehmen wir einen Parabolspiegel und schon wir mehr Licht in die Hauptrichtung "gesendet". Andere Bereiche um die Glühbirne sind nun "dunkel". Klar ?
>Das SWR für den Sendefall und Gewinn für den Empfang ist, habe ich >soweit verstanden. Das ist so nicht korrekt, wenn es auch oft (ich mache den Fehler auch immer wieder) so und nur so verstanden wird. Der Gewinn ist für den Sende- und Empfangsfall definiert. Siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Antennengewinn Das Stehwellenverhältnis aber ist für den Sendefall definiert und hängt fast ausschliesslich vom Widerstand der Antenne ab. Das Problem ist, das einige Faktoren sowohl das Senden als auch das Empfangen beeinflussen. Andererseits einige Faktoren nur jeweils das eine oder andere (als nicht ganz treffendes Beispiel: Es spielt beim Senden der Ausgangswiderstand der Endstufe eine Rolle, beim Empfangen hingegen nicht, weil der dann [hoffentlich] sehr hochohmig ist). Teilweise sind diese Faktoren gegenläufig. Wobei in der Regel gut empfängt, was auch gut sendet, aber nicht umgekehrt (und es dann immer noch bessere reine Empfangsantennen gibt). >Aber sollte die Antenne nicht auch für den Empfangsfall optimal angepasst >sein um so viel wie möglich Leistung aufnehmen zu können? Dachte daher >könnte man das SWR für beide Varianten >nehmen? Wie ich schon sagte, will man beim Senden eine Leistungsanpassung (das zeigt sich an niedrigem SWR). Beim empfangen hingegen, will man nicht unbedingt viel Leistung von der Antenne entnehmen (in der Regel bei Kommunikationsempfängern), weil das Maximum ohnehin sehr schmal ist. Eher will man Spannungsanpassung und macht die Leistung dann im Vorverstärker und kann damit breitbandiger empfangen. Du siehst auch, das der Gewinn im wesentlichen durch die Verringerung der Abstrahlweite (bzw. Empfangsweite) vergrössert werden kann. Der theoretisch maximale Gewinn ist durch diesen ominösen Strahler gegeben. Und zwar (wenn man die jeweils die optimale Länge für die Wellenlänge annimt). Das ist aber nur ein theoretischer Vergleich. Eine endlich große Antenne die die gesamte Leistung aufnehmen könnte, wäre kugelförmig um den Sender angeordnet.
Als kleine Einführung in dieses äusserst komplexe Thema, empfehle ich Dir Rothammels Antennenbuch.
Bitflüsterer schrieb: > Das eine, das SWR ist nämlich für den Sendefall beschrieben. Der Gewinn > aber für den Empfangsfall. Völliger Unfug! Der Gewinn gilt bei Antennen für den Empfangsfall genauso wie für den Sendefall. In der Vorstellung betrachtete man nur deshalb meistens den Sendefall, weil man sich das besser vorstellen kann. Das SWR hat mit all dem nichts zu tun. Es beschreibt nur, welchen Widerstand der Sender "sieht". Verschiedene Antennen mit gleichem SWR können ganz unterschiedliche Gewinne haben. Der Gewinn (in dB) ist ein Ausdruck der Verluste in der Antenne, kombiniert mit der Abstrahlcharakteristik im Vergleich zu einer Vergleichsantenne. Deshalb gilt die Gewinnanagabe nur für eine Richtung und es muss dazu gesagt werden, welche Vergleichsantenne gemeint ist. Nur die Angabe dB (was ein Vergleichsmaß ist) bringt daher nichts. In der theoretischen Literatur wird sich dabei oft auf den idealen Kugelstrahler bezogen, den es in der Praxis nicht gibt, aber mit dem man schön rechnen kann. In der Praxis bezieht man sich eher auf den Halbwellendipol, weil man das in der Praxis auch vergleichen kann. Im Marketing, in Werbebroschüren bezieht man sich auch auf den idealen Kugelstrahler weil so die dB-Werte größer werden und den ahnungslosen Kunden beeindrucken sollen. Dies nur mal alles vereinfacht dargestellt. Ich bin wiedermal erschüttert über die mangelde Sachkenntnis in einem Elektronikforum wo man eigendlich einen höhren Anteil technisch gebildeter Leute erwarten sollte. Der einzig sinnvolle Beitrag kam bisher von Uwe S. und von 1Bitflüsterer um 16:36.
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Vielen Dank erstmal für eure zahlreichen Antworten. Ist ja doch ein wenig komplizierter zu verstehen als ich gedacht habe. Ich denke das mit dem Stehwellenverhältnis habe ich verstanden und spielt für meine Überlegungen erstmal keine Rolle. Bei dem Gewinn stelle ich mir das jetzt in unkomplizierter Weise so vor: Ich messe die Leistungsdichte eines Dipols bei seiner Resonanzfrequenz in einem bestimmten Abstand. Anschließend nehme ich meine Testantenne, mache das gleiche und setzte beide Ergebnisse ins Verhältnis um den Gewinn zu ermitteln? (bezogen eben auf die Dipolantenne) Ich hoffe das ist soweit korrekt, sonst wirds langsam peinlich :D Dann währe der Gewinn der Testantenne doch trotzdem Frequenzabhängig? Das heist der Gewinn der Testantenne lässt sich nur bei einer Frequenz bestimmen und nicht über ein ganzes Band? Viele Grüße
Achso, dem währe noch hinzuzufügen, dass die Messung bei beiden Antennen mit gleicher zugeführter Leistung vorgenommen wird.
Naja, man kann die Bandbreite einer Antenne als 3-dB-Bandbreite - http://de.wikipedia.org/wiki/Bandbreite#3-dB-Bandbreite betrachten oder als Bandbreite mit s<=2.
Messungen: Und Du musst einen Abstand in Abhängigkeit der Sendefrequenz wählen um sicher im Fernfeld der Antenne zu sein.
sigma schrieb: > Dann währe der Gewinn der Testantenne doch trotzdem Frequenzabhängig? > Das heist der Gewinn der Testantenne lässt sich nur bei einer Frequenz > bestimmen und nicht über ein ganzes Band? Ja, der Gewinn jeder Antenne ist frequenzabhängig. Das siehst du z.B auch auf Datenblättern von Antennen: http://www.wimo.de/download/18760_datenblatt.pdf Aber wenn du z.B. einen Dipol für 868 MHz hast, wird der bei 866 MHz keinen wirklich anderen Gewinn haben - und z.B. 0,2 dB Unterschied interessieren in der Regel nicht wirklich. Was du in deiner Messung auch noch drin haben wirst, sind die unterschiedlichen Fehlanpassungsverluste der beiden Antennen. Auch wenn du mit einem Signalgenerator die gleiche Leistung in beide Antennen einspeist - wenn die beiden Antennen ein unterschiedliches SWR haben, nehmen sie nicht die gleiche Leistung auf (was aber bei niedrigen und relativ ähnlichen SWRs beider Antennen nicht wirklich ins Gewicht fällt)
Und noch ein zweiter Punkt: Uwe hat schon geschrieben, dass du im Fernfeld messen musst. Wenn du keinen reflexionsarmen Raum mit Absorbern zur Verfügung hast, kannst du Probleme mit Mehrwegeausbreitung bekommen - d.h. Reflexionen können dazu führen, dass dein Signal sich an manchen Stellen nahezu komplett auslöscht (der gleiche Effekt wie beim UKW-Radio an der Ampel - du hast schlechten Empfang, rollst einen Meter weiter, und plötzlich ist der Sender wieder perfekt da). Ohne reflexionsarmen Raum misst man sowas am besten im Freien mit möglichst viel Abstand der Antennen zu den Seiten und nach unten
Hallo Thomas, wissen wir schon, welche Fragestellung der TO bearbeitet ?
Hallo Thomas, vielen Dank für deine Antwort. Also messen möchte ich erstmal gar nix, war alles bisher nur ein wenig interessehalber für mich. Über die Tatsache mit dem Fernfeld bin ich mir bereits bewusst. Wenn ich mich recht erinnere hatte das was mit homogener ebener Welle zu tun. Ohjee.. auf die Idee mit den Datenblättern hätte ich aber auch mal selber kommen können! Aber dein vorletzter Beitrag führt doch im Grunde auf meine Frage direkt am Anfang hinaus. Das der Gewinn Frequenzabhängig ist, hast du mir bereits beantwortet. War ja im Prinzip meine Fragestellung. Des Weiteren habe ich daraus geschlossen, dass wenn ich eine Leistung in die Antenne einspeise, die ein ein SWR ungleich 1 aufweist, nicht die ganze Leistung abgestrahlt werden kann. D.h. dadurch nimmt der Gewinn ab weil die Strahlungsdichte geringer wird. Also auch wenn ich darauf hingewiesen wurde, dass ich SWR und Gewinn nicht vermischen sollte, würde ich jetzt daraus schließen, dass mit steigendem SWR der Gewinn abnimmt? Viele Grüße
Nein, der Gewinn ist Systembedingt immer gleich ! Vielleicht ist es über die einfachen Gleichungen einfacher zu verstehen. Pant = Gant * Pin Pin = Gswr * Ptrx P ist Leistung G ist Gain/ Gewinn - Leistungsfaktor -3dB = 1/2 Leistungsfaktor -10dB = 1/10 Leistungsfaktor 0dB = 1 Leistungsfaktor +3dB = 2 Leistungsfaktor +10dB = 10 Leistungsfaktor usw.
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sigma schrieb: > dass wenn ich eine Leistung in die Antenne einspeise, die > ein ein SWR ungleich 1 aufweist, nicht die ganze Leistung abgestrahlt > werden kann. Falsch ! Bei SWR=1 wird die Hälfte der Leistung als Abwärme im Sender verbraten. Erst bei Fehlanpassung, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%.
dieter schrieb: > Erst bei Fehlanpassung, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber > dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%. Das bedeutet also, daß man mit einer möglichst großen Fehlanpassung einen Wirkungsgrad von nahe 100% erreichen kann? Ich weiß nicht, wie es anderen geht, aber mir rollen sich gerade die Fußnägel auf...
ich schrieb: > Das bedeutet also, daß man mit einer möglichst großen Fehlanpassung > einen Wirkungsgrad von nahe 100% erreichen kann? > > Ich weiß nicht, wie es anderen geht, aber mir rollen sich gerade die > Fußnägel auf... Stimmt! Vielleicht kannst du ja ein bisschen Grundschul-Marthematik : abgegebene Leistung Ra Wirkungsgrad = ------------------------------------- = -------- abgegebene Leistung + Verlustleistung Ra + Ri nähert sich 1 fur Ra >> Ri. Also geh mal zur Fusspflege und nimm ein Lehrbuch der elementaren Elektrotechnik mit.
Das SWR kann man mit Anpassungen verbessern, der Gewinn ist durch die Geometire gegeben. Das heisst der SWR ist variable und die Geometrie ist fest.
dieter schrieb: > ich schrieb: >> Das bedeutet also, daß man mit einer möglichst großen Fehlanpassung >> einen Wirkungsgrad von nahe 100% erreichen kann? >> >> Ich weiß nicht, wie es anderen geht, aber mir rollen sich gerade die >> Fußnägel auf... > > Stimmt! > Vielleicht kannst du ja ein bisschen Grundschul-Marthematik : > > abgegebene Leistung Ra > Wirkungsgrad = ------------------------------------- = -------- > abgegebene Leistung + Verlustleistung Ra + Ri > > nähert sich 1 fur Ra >> Ri. > > Also geh mal zur Fusspflege und nimm ein Lehrbuch der elementaren > Elektrotechnik mit. Dann hat also jeder, der ein gutes SWR (Idealfall 1) und damit eine gute Anpassung der Antenne an den Sender bzw. Empfänger anstrebt (meist 50 Ohm), einen riesengroßen Fehler gemacht. Und alle Antennen-Tuner sind demnach Scharlatanerie. Nach deiner Meinung sollte eine Antenne möglichst schlecht angepaßt sein. Am Besten, man schließt gar keine Antenne an den Sender an, dann ist das doch der Idealfall (außen hochohmig, Sender=50 Ohm). Komisch, dann hat sich die Menschheit jahrzehntelang geirrt und du hast den Stein der Weisen entdeckt. Kleiner Tipp: Schon mal was von Leistungsanpassung gehört? Die wird gemacht, um eine möglichst große Leistung vom Sender auf die Antenne zu übertragen, und das ist bei Anpassung (R antenne = R Sender) der Fall.
Kleine Ergänzung noch: Die abgegebene Leistung die du in deiner obigen Formel ansprichst, wäre bei einer Fehlanpassung (Antenne hochohmig, Sender niederohmig) nahe Null. Der Sender kann bei einem hochohmigen Verbraucher (Antenne) logischerweise keinen Strom fließen lassen (hoher Widerstand -> kleiner Strom) oder im Extremfall unendlicher Widerstand -> kein Strom. Und die Leistung ist doch Spannung x Strom. Und die maximale Leistung kann nur abgegeben werden, wenn Quelle und Last den gleichen Widerstand aufweisen. Und schon sind wir wieder bei der Anpassung (Leistungsanpassung R_Sender = R_Antenne).
Das gute daran ist hier, dass man's nicht auswendig lernen muss. Einfach einen spannungsteiler als gleichung ansetzen, die Leistung als Funktion des einen Widerstandes rechnen. ableiten, null setzen, Aufloesen, plus die Raender pruefen.
Ob es euch nun gefällt oder nicht, aber es ist nun mal so, dass eine 1kW-PA zugleich eine prima Shackheizung ist.
Das Stehwellenverhältnis (englisch standing wave ratio, SWR) ist ein Maß
für die stehende Welle, die auf einem Wellenleiter durch Reflexion
entsteht. Mit den Amplituden V und R der vor- und rücklaufenden Welle
ist es als
SWR ={V+R}/{V-R}
definiert.
Also ein Amplitudenverhältnis!
Wenn R = 0 ist, dann ist SWR = 1 !
dieter schrieb: > Bei SWR=1 wird die Hälfte der Leistung als Abwärme im Sender verbraten. > Erst bei Fehlanpassung, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber > dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%. Das ist totaler Quatsch! In einem resonanten System erfolgt die Schwingung ohne eigene Verluste. Ist das System nicht optimal, so muss verlorene Energie zugeführt werden. Die Dämpfung einer HF-Endstufe erfolgt über das Kabel und die daran angeschlossene Antenne, die die zugeführte Energie als e.-m.-Strahlung abgibt. Dabei treten im Idealfall keine Verluste auf. => Wirkungsgrad=100% Ohm'sche Verluste reduzieren den Wirkungsgrad. Genau so arbeitet eine Endstufe im Idealfall auch mit einem Wirkungsgrad=100%. Treten keine Ohm'schen Verluste auf, so bleibt die Endstufe kalt. Dabei werden keine 50% durch die Endstufe verheizt! Nur Ohm'sche Verluste führen zur Wärmeentwicklung und zur Reduzierung des Wirkungsgrades. Joe
Joe schrieb: > Das ist totaler Quatsch! Das gilt leider fur deinen Beitrag, der das typische Amateur-Halbwissen darstellt. Guck mal in ein beliebiges Lehrbuch nach Anpassung und Wirkungsgrad.
@Dieter Da hast du wohl weder den Schwingkreis noch HF richtig verstanden! Genau so wenig wie den Unterschied zwischen SWR und Wirkungsgrad.
Wirkungsgrad ist eine Funktion der Anpassung, überall nachzulesen. Aber wenn du bildungsresistent bist, kann ich dir leider auch nicht helfen, ausser indem ich dir im Examen eine 5 gebe.
dieter schrieb: > Guck mal in ein beliebiges Lehrbuch nach Anpassung und Wirkungsgrad. Das hatte ich dir schon mal empfohlen. Stichwort Leistungsanpassung. Du kannst ja gern mal erklären, wie du eine maximale Leistung zustande bringen willst, wenn der Lastwiderstand extrem hochohmig ist. Dann fließt fast kein Strom, das ist schon mal ein Ausschluß für maximale Leistung. Andersherum ist es genauso, wenn die Last Null Ohm hat, also Kurzschluß. Dann ist keine Spannung vorhanden (eben wegen dem Kurzschluß), also auch keine Leistung. Die maximale Leistung kann nur bei exakter Anpassung übertragen werden, also bei R_Quelle = R_Last. Aber abgesehen davon vermute ich, daß du hier nur trollen willst und dich über die Reaktion der anderen User nur totlachst. Also hör auf zu trollen oder beschäftige dich mit der Materie. Gerade habe ich noch was gesehen: >> abgegebene Leistung Ra >> Wirkungsgrad = ------------------------------------- = -------- >> abgegebene Leistung + Verlustleistung Ra + Ri Die abgegebene Leistung heißt bei dir Ra. Die Verlustleistung heißt Ri. Kommt dir das nicht komisch vor? Ich denke nicht...
ich schrieb: > kommt dir das nicht komisch vor? Nein, aber wenn du nicht mitdenken kannst, dann erweitere mit i-quadrat. Der Strom ist derselbe in Quelle und Last. Alle handelsüblichen PAs haben grosse Kühler und Ventilatoren (ausser deiner natürlich!). Der miserable Wirkungsgrad mit 50%ige Abwärme ist eben der Nachteil der 50Ohm-Anpassung. Und nichts anderes rede ich von Anfang an und jetzt zum letzten Mal. Lass dir deine Halbbildung von anderen Leuten austreiben. Ich geb's auf.
dieter schrieb: > ich schrieb: >> kommt dir das nicht komisch vor? > > Nein, aber wenn du nicht mitdenken kannst, dann erweitere mit i-quadrat. > Der Strom ist derselbe in Quelle und Last. Richtig, und in einer hochohmigen Last fließt kein großer Strom. (Ohmsches Gesetz) Wo soll dann eine Leistung herkommen? > > Alle handelsüblichen PAs haben grosse Kühler und Ventilatoren (ausser > deiner natürlich!). Der miserable Wirkungsgrad mit 50%ige Abwärme ist > eben der Nachteil der 50Ohm-Anpassung. Und nichts anderes rede ich von > Anfang an und jetzt zum letzten Mal. Auch durch Wiederholung wird es nicht richtig. > > Lass dir deine Halbbildung von anderen Leuten austreiben. Ich geb's auf. Ist auch gut so, wenn du nichts mehr von deinem "Wissen" preisgibst. Hältst du alle HF-Entwickler auf dieser Welt für bescheuert, und nur du weißt, wie es besser geht? Wozu gibt es dann Anpaßgeräte, wenn eine totale Fehlanpassung deiner Meinung nach doch viel besser ist?
Ok, ich bin lernfähig und werfe das, was ich vor 40 Jahren gerechnet habe über Bord. Wenn ich das übernehme, was @Dieter sagt, dann hat z.B. eine L-C-Filterkette aus drei Bandfiltern, die über einen Kondensator gekoppelt sind und jeweils (für eine bestimmte Frequenz) einen Ausgangs- und Eingangswiderstand von 1000 Ohm haben, jeweils einen Leistungsverlust von 50%. Wenn ich das, was oben steht, ernst nehme, dann kommen am Schluss nur (1/2)^3 = 1/8 der Leistung heraus. Gemessen und gerechnet habe ich im Resonanzfall rund 95% bzw. 99%. Ein abgestimmter Ausgangskreis einer PA und eine Antenne stellen seit Heinrich Hertz die gleichen elektrischen Verhältnisse dar. Die Ohm'sche Anpassung, auf der Dieter rumreitet, ist hier fehl am Platz. Aber bezüglich dem Ohm'schen Fall stimme ich Dieter zu.
ich schrieb: > Du kannst ja gern mal erklären, wie du eine maximale Leistung zustande > bringen willst, wenn der Lastwiderstand extrem hochohmig ist. "100% Wirkungsgrad" heißt nicht "maximale Leistung". "100% Wirkungsgrad" heißt nur "es geht nichts verloren". Das ist nunmal auch dann der Fall, wenn der Lastwiderstand unendlich groß ist. Dann geht zwar keine Leistung in die Last, aber es geht auch keine verloren. Das führt auf die 100% Wirkungsgrad (die Verlustleistung im Generatorinnenwiderstand und die Leistung an die Last gehen beide mit erster Ordnung gegen Null, daher geht der Quotient gegen 1). Das mag ein Ergebnis sein, das keine praktische Bedeutung hat, weil es auf einen unsinnigen Betriebszustand führt. Aber falsch ist es nicht.
ich schrieb: > Wozu gibt es dann Anpaßgeräte, wenn eine > totale Fehlanpassung deiner Meinung nach doch viel besser ist? Das hat er nicht gesagt. Das hast du ihm in den Mund gelegt. Er hat gesagt, dass bei einem Leerlauf der Wirkungsgrad gegen 100% geht. Das stimmt, siehe mein Vorposting. Er hat nicht gesagt, dass das der beste Betriebszustand ist.
Plasmon schrieb: > "100% Wirkungsgrad" heißt nicht "maximale Leistung". "100% Wirkungsgrad" > heißt nur "es geht nichts verloren". Nein, 100% Wirkungsgrad bedeutet, daß genausoviel herauskommt, wie hineingeht. Zitat Wikipedia:
1 | ...beschreibt das Verhältnis der Nutzleistung P_ab zur |
2 | zugeführten Leistung P_zu |
Und beim Sender ist die Nutzleistung die Sendeleistung. Wenn die Null ist (mangels Last), ist auch der Wirkungsgrad Null. > Das ist nunmal auch dann der Fall, > wenn der Lastwiderstand unendlich groß ist. Dann geht zwar keine > Leistung in die Last, aber es geht auch keine verloren. Damit bin ich auch nicht einverstanden. In den Sender (oder auch die PA) wird Energie zugeführt. Aber mangels Last kann er keine Leistung abgeben. Das heißt, alles, was an Energie reingesteckt wird, kann vom Sender nur in Wärme umgesetzt werden (Sendeenergie geht ja nicht). Damit meine ich Röhrenheizung, Trafoverluste, Wärme im Netzteil usw. Damit hat der Sender, wenn man ihn als Heizung betrachtet, wirklich einen Wirkungsgrad von 100%. Wenn man ihn aber als Sender betrachtet (und das ist ja seine eigentliche Aufgabe), hat er in diesem Moment einen Wirkungsgrad von 0%, denn er bekommt Leistung zugeführt, kann sie aber nicht als Sendeleistung abgeben.
sigma schrieb: > Das der Gewinn Frequenzabhängig ist, hast du mir bereits beantwortet. > War ja im Prinzip meine Fragestellung. Des Weiteren habe ich daraus > geschlossen, dass wenn ich eine Leistung in die Antenne einspeise, die > ein ein SWR ungleich 1 aufweist, nicht die ganze Leistung abgestrahlt > werden kann. D.h. dadurch nimmt der Gewinn ab weil die Strahlungsdichte > geringer wird. Also auch wenn ich darauf hingewiesen wurde, dass ich SWR > und Gewinn nicht vermischen sollte, würde ich jetzt daraus schließen, > dass mit steigendem SWR der Gewinn abnimmt? Um nochmal auf die eigentliche Frage vom TO zurückzukommen und als Ergänzung zum Beitrag von Uwe S. hier noch ein hilfreicher Link, der das Ganze grafisch veranschaulicht: http://ww2.nearfield.com/FAQ/images/Gain_Directivity.pdf Das SWR hat nichts mit dem Antennengewinn zu tun. Das SWR sorgt quasi für Verluste vor der Antenne. Stell dir eine Antenne vor, die ein perfektes SWR = 1 hat. Bei eben dieser Antenne sorgst du jetzt direkt am Antennenport für eine Fehlanpassung - die Antenne bleibt also die gleiche (und damit auch der Gewinn). Die Reichweite vom Gesamtsystem nimmt aber trotzdem ab. Warum? Weil die Antenne durch die Fehlanpassung mit SWR > 1 jetzt weniger Leistung aufnehmen kann. SWR und Antennengewinn sind also zwei unterschiedliche Effekte / Dinge, die aber natürlich im praktischen Aufbau immer im Zusammenspiel auftreten.
Joe schrieb: > Die Ohm'sche Anpassung, auf der Dieter rumreitet, ist hier fehl am > Platz. 1) Der Resonanzwiderstand eines Schwingkreises ist ein rein ohmscher Widerstand. 2) Ich habe von Fehlanpassung gesprochen, nicht von einem grossen Lastwiderstand. OMG, muss deutsches Sprak schwer sein !
dieter schrieb: > 2) Ich habe von Fehlanpassung gesprochen, nicht von einem grossen > Lastwiderstand. dieter schrieb: > wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber > dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%.
Wenn schon ein Zitat, dann alles (sonst ist es unfair): dieter schrieb: > Bei SWR=1 wird die Hälfte der Leistung als Abwärme im Sender verbraten. > Erst bei Fehlanpassung, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber > dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%. Allerdings heißt doch, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenüber dem Lastwiderstand ist, im Umkehrschluß, daß der Lastwiderstand größer als der Senderwiderstand ist. Und jetzt kommt das zweite Zitat: dieter schrieb: > Ich habe von Fehlanpassung gesprochen, nicht von einem grossen > Lastwiderstand. Dieter hat von beidem gesprochen. Und wenn ein großer Lastwiderstand am Sender hängt ("Senderwiderstand klein gegenüber Last"), dann kann der Sender weniger oder keine Leistung mehr abgeben. Also sinkt der Wirkungsgrad (Definition: abgegebene Leistung im Verhältnis zu aufgenommener Leistung) in Richtung Null...
dieter schrieb: > OMG, muss deutsches Sprak schwer sein ! und Logik auch ! Ich versuche, euch zu einer eigenständigen Lösung anzuregen, ohne eine Vorlesung draus zu machen, aber festgelegte geistige Trampelpfade zu verlassen, ist scheinbar zuviel verlangt. Darum als geistigen Holzhammer in Form einer Ubungsaufgabe : Gegeben ein Sender, der an einen 50Ohm-Wellenleiter mit SWR=1 optimal angepasst ist und 50W HF-Leistung an die Antenne abgibt. Wie hoch ist der Wirkungsgrad dieser Anordnung ? Was muss an dieser Konfiguration verändert werden, um einen Wirkungsgrad von 67% und 80W abgegebene Leistung zu erhalten ?
dieter schrieb: > dieter schrieb: > > Gegeben ein Sender, der an einen 50Ohm-Wellenleiter mit SWR=1 optimal > angepasst ist und 50W HF-Leistung an die Antenne abgibt. Wie hoch ist > der Wirkungsgrad dieser Anordnung ? > Was muss an dieser Konfiguration verändert werden, um einen Wirkungsgrad > von 67% und 80W abgegebene Leistung zu erhalten ? Was du ändern kannst, um mehr Leistung und einen größeren Wirkungsgrad zu erzielen, ist eine Veränderung des Arbeitspunktes der PA. Und zwar von AB-Betrieb auf C-Betrieb. Das ist allerdings nur bei FM oder CW möglich, weil die Verzerrungen durch die Nichtlinearität den C-Betrieb für SSB unmöglich machen. Und im C-Betrieb kannst du einen Wirkungsgrad von bis zu 80..85% erzielen. Das heißt, daß von deiner reingesteckten Leistung (vom Netzteil oder Batterie) bis zu 85% in Sendeenergie verwandelt werden, die zur Antenne rausgehen. Dann heizt die PA natürlich dementsprechend auch nur mit ca. 15% das Shack. Aber wie gesagt nur für FM oder CW möglich. Und bei einem SWR von 1. Sobald das SWR abweicht (die Antenne hochohmiger wird oder niederohmiger) oder auch induktive oder kapazitve Anteile (dabei kann R auch 50 Ohm sein und trotzdem eine Fehlanpassung existieren, z.B. 50-j10 Ohm bei kapazitivem Anteil), dann sinkt die vom Sender an die Antenne abgegebene Leistung.
Sorry, ich hatte noch eine Antwort unterschlagen. Du hattest gefragt: dieter schrieb: > Gegeben ein Sender, der an einen 50Ohm-Wellenleiter mit SWR=1 optimal > angepasst ist und 50W HF-Leistung an die Antenne abgibt. Wie hoch ist > der Wirkungsgrad dieser Anordnung ? Der Wirkungsgrad kann NUR angegeben werden, wenn man auch weiß, wieviel Leistung man reinsteckt. Man kann doch auch nicht sagen: "Mein Motor im Auto kann 100PS an die Räder abgeben. Wie hoch ist sein Wirkungsgrad?". Dafür braucht man noch den Verbrauch. Im Beispiel für den Sender bedeutet das, man muß auch die hineingesteckte Energie wissen und dann den Quotienten aus Sendeleistung und zugeführter Leistung bilden. Das ergibt den Wirkungsgrad.
Ich würde ja an Eurer Stelle garnicht weiter auf diesen Dieter eingehen. Er ist meiner Meinung nach ein Troll, der die Gelegenheit genutzt hat, diesen Satz des TO: > Des Weiteren habe ich daraus geschlossen, dass wenn ich eine Leistung > in die Antenne einspeise, die ein ein SWR ungleich 1 aufweist, nicht > die ganze Leistung abgestrahlt > werden kann. nicht etwa wegen seiner Mehrdeutigkeit des Begriffes Leistung in Bezug auf den Punkt der ganzen Anordnung und die Änderung der Leistung bei Variation von Lastwiderstand und SWR richtigzustellen und angemessen zu differenzieren, sondern eine der möglichen Deutungen als falsch zu bezeichnen. Seine Formel dazu ist zwar grundsätzlich richtig, aber beschreibt auch nur einen Aspekt der Frage, denn sie unterschlägt, welche Parameter er bei der Veränderung von
festhält und welche nicht. Es ist doch sicher unstreitig, das die insgesamt umgesetzte Leistung sich verändert, wenn
sich verändert. Insbesondere wird sie oberhalb der Leistungsanpassung insgesamt geringer. Es stellt sich dann die Frage was mir bei einem Sender der 50W leisten kann, es aber nicht tut, weil er extrem fehlangepasst ist, die verbleibenden paar Microwatt nutzen obwohl sie mit nahezu 100% Wirkungsgrad abgegeben werden. Im übrigen zeigt die verbale Herablassung, die beleidigende Ausdrucksweise des Dieter doch, wes Geistes Kind er ist.
Hallo, der Gewinn einer Antenne drückt aus, wieviel Energie diese dem elektrischen und magnetischen Feld entnehmen kann (Empfangsfall). Zunächst haben alle Antennen unabhängig von der Bauform ihre maximale Energieentnahme im Resonanzfall. Der sog. isotrope Kugelstrahler 'schaut' dabei in alle Richtungen entsprechend einer Kugeloberfläche und ist dem entsprechend diejenige Antenne mit dem geringsten Gewinn, da die Energiedichte sich auf die gesamte Kugeloberfläche verteilt. Wiill man jetzt größern Gewinn erzielen, so muss diese Oberfläche verkleinern. Den Extremfall stellen Parabolantennen (z.b. Sat-Schüssel) dar, die nur auf ein kleines Segment mit hoher Energiedichte schauen. Das SWR kommt nun beim Transport dieser von der Antenne empfangenen Energie zum Empfänger ins Spiel. Wenn bei SWR 1:1 die Transportleitung an die Resonanzfrequenz angepasst ist, kann die maximale an der Antenne vorhandene Energie transportiert werden und bei Fehlanpassung entsprechend weniger. Da für Antennen das Reziprozitätsgesetz gilt, ist im Sendefall die umgekehrte Reihenfolge der o.a. Schilderung aktiv. Gewinn hängt also zunächst von der Bauform der Antenne ab, aber auch von vielen anderen Parametern wie Höhe über Grund, Bodenleitfähigkeit etc. Gruß Horst
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Um das Ganze also mal der trolligen Mysterien zu entkleiden und dem TO weiterzuhelfen, hier eine Simulation. Ich beschränke mich dabei auf Gleichstromverhältnisse. Für HF sind die Verhältnisse prinzipiell gleich, auch wenn die Betrachtung durch die komplexen Widerstände ein wenig aufwendiger ist. Es wird gezeigt, wie sich Wirkungsgrad, Gesamtleistung und Leistung am Lastwiderstand R1 verhalten, wenn letzterer immer grösser wird (wobei der Innenwiderstand der Quelle konstant bleibt). In den Anhängen sieht man die Schaltung, den Verlauf von Wirkungsgrad (blau), Leistung am Lastwiderstand (grün) und die Gesamtleistung des Generators (violett). Man sieht zunächst, dass die vom Generator abgegebene Leistung links am höchsten (20mW) ist und immer weiter bis auf 1mW (bei R2 = 1kOhm) absinkt. Weiter ist zu erkennen, dass die am Lastwiderstand R2 umgesetzte Leistung (grün) zunächst von 0 ansteigt (Stromanpassung), bis sie bei 50Ohm und 5mW ein Maximum erreicht (Leistungsanpassung) um dann wieder (bei R2 = 1kOhm) bis auf 1mW abzusinken (Spannungsanpassung). Bei der Kurve des Wirkungsgrades (blau) sieht man nun das er kontinuierlich (in einer e-Funktion) von 0 an, ansteigt um bei beim Maximum der Leistung an R2, die bekannten 50% zu erreichen und am Endpunkt (bei R2 = 1kOhm) ca. 97% zu erreichen. Gleichzeitig aber ist die Gesamtleistung des Systems auf 1mW abgesunken. ----------------------------------------------- Sehen wir uns daraufhin nochmal den Wortwechsel zwischen Sigma (dem TO) und Dieter an. sigma schrieb: > ... dass wenn ich eine Leistung in die Antenne einspeise, die > ein ein SWR ungleich 1 aufweist, nicht die ganze Leistung abgestrahlt > werden kann. Dieter schrieb: >Falsch ! >Bei SWR=1 wird die Hälfte der Leistung als Abwärme im Sender verbraten. >Erst bei Fehlanpassung, wenn der Sender-Innenwiderstand klein gegenuber >dem Lastwiderstand ist, nähert sich der Wirkungsgrad 100%. Von welcher Leistung spricht Sigma eigentlich? Welche beiden Leistungen vergleicht er? Offensichtlich ist die eine die abgestrahlte Leistung, aber welche meint er mit der "ganzen Leistung"? Die vom Generator an seinem Ausgang (also hinter seinem Innenwiderstand) abgegebene Leistung? Oder die vom Generator insgesamt, also sowohl an die Last als auch seinen Innenwiderstand abgegebene Leistung? Spricht er überhaupt von Wirkungsgrad? Was aber meint nun dieser Dieter mit seinem "Falsch!"? Er fängt seine Erklärung mit "Bei SWR=1..." an. Also die Umkehrung der Voraussetzung von Sigmas Frage. Kehrt man sie tatsächlich um, dann würde die Frage lauten: "... dass, wenn ich eine Leistung in die Antenne einspeise, die ein SWR gleich 1 aufweist, die ganze Leistung abgestrahlt werden kann." Diese Frage wird üblicherweise mit "Ja" beantwortet. Denn ebenso üblich wird die vom Generator an seinen Anschlüssen, hinter seinem Innenwiderstand, abgegebene Leistung mit der von der Antenne aufgenommen (oder, unter Einbezug des Antennenwirkungsgrades, der abgestrahlten Leistung) verglichen. Betrachtet man aber die Quell-Leistung des Generators müsste man die Frage generell mit Nein beantworten, denn immer geht ein Teil der Leistung am Innenwiderstand verloren. Tatsächlich ist es aber sogar so, das völlig unabhängig vom SWR ein Teil der Leistung am Innenwiderstand des Generators umgesetzt wird. Der SWR spielt dabei keine Rolle. Sigma (der TO) hat aber ganz offensichtlich nach dem Einfluss des SWR gefragt und nicht danach ob es ein SWR gibt, bei dem keine Leistung verloren geht. Während also der TO nach der Wirkung des SWR fragt und eine These in diesem Zusammenhang aufstellt, verneint dieser Dieter die These mit einer Begründung die erst im weiteren Sinn, bei Hinzuziehung von Faktoren, die mit dem tieferen Sinn der Fragestellung nichts zu tun haben, relevant wären. Das nenne ich Irreführung! Das nenne ich trollen.
Bitflüsterer schrieb: > Das nenne ich Irreführung! Das nenne ich trollen. Sorry, dich zu enttäuschen, aber ich bin KEIN Troll. Die simple (und physikalisch korrekte) Antwort zu meiner Aufgabe/Behauptung werde ich euch gern in Kürze geben. Aber vielleicht habt ihr ja inzwischen nachgedacht oder euch kundig gemacht. Dann habt ihr jetzt noch einmal Gelegenheit.
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