Hallo, in einem senkrecht aufgestellten Viertelwellenstrahler fließen Elektronen. In einer HF-Halbwelle z.B. beginnend am Einspeisepunkt in Richtung Antennendrahtspitze. Die Elektronen laden auf ihrem Weg zur Spitze verteilt wirkende Kapazitäten. Deren Ladestrom fließt zurück zum Einspeisepunkt. Der Stromkreis ist geschlossen. Bekannt ist, dass die bewegten Elektronen im Draht ein Magnetfeld erzeugen. Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen. Im Antennendraht fließt der Elektronenstrom von unten nach oben. Und in den Streukapazitäten der "Verschiebungsstrom" von oben nach unten. Warum behindern sich die dadurch erzeugten gegensinnigen Magnetfelder nicht? Grüße vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes > zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl > zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen. Das wird wo genau (Literatur) wissenschaftlich erwähnt?
Verwirrter schrieb: > Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes > zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl > zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen. Über deine Formulierung mit Elektronen verwirrst du dich selbst. Das Magnetfeld wird durch den Strom erzeugt. Ein Strom fliesst auch durch den Kondensator. Was das Magnetfeld der Antenne angeht, so betrachte besser den tatsächlichen Strom im real vorhandenen Leiter, anstatt Ersatzschaltbilder zu strapazieren.
Hallo Stefan M. ich nannte doch "Verschiebungsstrom". https://de.wikipedia.org/wiki/Verschiebungsstrom VG Verwirrter
Volker M. schrieb: > Was das Magnetfeld der Antenne angeht, so betrachte besser den > tatsächlichen Strom im real vorhandenen Leiter, anstatt > Ersatzschaltbilder zu strapazieren. Hallo Volker M. eher hab ich Maxwell strapaziert, der ja nun mal behauptet, dass auch "nicht tatsächliche" Ströme (genauer Stromänderungen) Magnetfeldwirbel bewirken können. Das eigentlich Problem liegt dann aber darin, dass die "tatsächlichen" und die "nicht tatsächlichen" Ströme gegensinnige Magnetfelder bewirken. Wenn man diese Kröte erstmal geschluckt hat, könnte man nachdenken, wie man das Problem vermeidet. Man könnte zum Beispiel den Viertelwellenstab vom Kopf her speisen. Dann würden alle Stromarten in eine Richtung fließen und gleichermaßen das Magnetfeld verstärken. VG vom Verwirrten
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Verwirrter schrieb: > Maxwell strapaziert Überstrapaziert, befürchte ich. Wenn es zur Entwirrung beiträgt kann ich im Feldsimulator das Magnetfeld deiner Groundplane darstellen. Die numerische Berechnung basiert auf der vollständigen Lösung der Maxwell'schen Gleichungen. Dargestellt ist der Betrag des Feldes Hxyz, Skala 50dB log Und weil heute Montag ist auch das elektrische Feld als Bonus :-) Exyz, Skala 50dB log Viele Grüße Volker
Verwirrter schrieb: > Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes > zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl > zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen. Was ist daran "weniger bekannt"? Das ist direkt das erweiterte Durchflutungsgesetz in der makroskopischen Formulierung der Maxwell-Gleichungen. https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen#Makroskopische_Maxwell-Gleichungen
Stroeme im Leiter und Verschiebunsgstroeme sind gleichwertig fuer das Magnetfeld. Verschiebungsstroeme bedingen allerdings eine Spannungsaenderung ueber dem Dielektrikum, welches den Verschiebungsstrom beinhalten soll.
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Hallo Volker, hübsche Grafiken. Danke.Mich interessiert ja im Moment nur das Magnetfeld. Kannst Du den Einspeisepunkt nach oben verlagern und dann nochmal anwerfen? VG Verwirrter
Verwirrter schrieb: > Kannst Du den Einspeisepunkt nach oben verlagern und dann > nochmal anwerfen? Gegen WAS soll denn an der Spitze angeregt werden? So eine HF-Quelle wird zwischen zwei Leitern beschaltet, aber dort ist KEIN anderer Leiter, im Gegensatz zum Fußpunkt wo man unten die Massefläche hat. Daran scheitert das Experiment bereits. Mit deiner umgedrehten Anordnung hättest du auch das Maximum des elektrischen Feld unten - unmittelbar an der Masse. Ganz schlecht! Aus der Erfahrung mit ganz vielen professionellen Antennendesigns kann ich dir versichern, daß die Abstrahlung (Antennenwirkungsgrad) schlecht wird, wenn das E-Feld-Maximum zu nahe an die Masse kommt. Das "Umdrehen" ist in jeder Hinsicht komplett kontraproduktiv.
Hallo Volker, ich hab nicht gesagt, dass unten die höchste Spannung auftauchen soll. Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche Groundplane eingekoppelt. Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig. Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor. Nur das M-Feld sollte sich gleichmäßiger über den ganzen Stab verteilen und - hoffentlich - stärker abstrahlen. VG Verwirrter
Verwirrter schrieb: > ich hab nicht gesagt, dass unten die höchste Spannung auftauchen soll. Das ist aber nunmal das Verhalten einer Lambda/4 Antenne am offenen Ende. > Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche > Groundplane eingekoppelt. Denkfehler - das erfordert eine Leitung, die ihrerseits nennenswerte elektrische Länge hat (mindestens die lambda/4 des Strahlers) und damit ist es alles andere als eine ideale Verbindung, selbst wenn es nicht abstrahlt. Wenn diese Verbindung auch noch strahlt wird es entsprechend komplexer. > Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich > überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig. Kompletter Denkfehler. Du mischt Antennenkonzepte mit idealen (kurzen) Verbindungen und baust daraus Konzepte, die so nicht realsierbar sind- > Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor. Wie gesagt, das sind etliche Denkfehler drin. Du machst es dir zu einfach bei deiner Betrachtung. Bitte mal gründlich rechnen und bedenken, dass ideal Verbindungen (0V Potentialdifferenz) zwischen zwei entfernten Punkten in der HF-Technik nicht existieren.
Volker M. schrieb: > Gegen WAS soll denn an der Spitze angeregt werden? So eine HF-Quelle > wird zwischen zwei Leitern beschaltet, aber dort ist KEIN anderer > Leiter, im Gegensatz zum Fußpunkt wo man unten die Massefläche hat. An der Spitze ein batteriegespeister Sender, als Gegenpol eine kleine Fläche mit ein paar Picofarad gegen Masse. Bei ca. 10 MHz hätten Vertical und Gegenpol für den Sender etwa gleiche Impedanz.
Martin schrieb: > An der Spitze ein batteriegespeister Sender, als Gegenpol > eine kleine Fläche mit ein paar Picofarad gegen Masse. An der Spitze gibt's aber keine "Masse", gegen die man anregen kann. Ihr mischt hier HF-Konzepte (ausgedehnte Strahler) und ideale Verbindungen die es in der HF-Technik nicht gibt zwischen zwei Punkten an unterschiedlichen Orten. Ich bin raus, viel Erfolg bei euren Konstruktionen. Volker
Verwirrter schrieb: > Weniger bekannt ist, dass auch Änderungen des elektrischen Feldes > zwischen Kondensatorplatten magnetische Wirbelfelder bewirken, obwohl > zwischen den Platten keine Ladungsträger fließen. Das wird wo genau (Literatur) wissenschaftlich erwähnt? In jedem Lehrbuch der Physik, das auch die Maxwellgleichungen enthält.
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Volker M. schrieb: > An der Spitze gibt's aber keine "Masse", gegen die man anregen kann. Sorry, Du machst sonst einen sehr beschlagenen Eindruck. Da sollte es Dir nicht unbekannt sein, dass eine kleine Fläche von z.B. 10x10 cm oder ein Stab 1 m gegen die Umgebung eine Kapazität von Grössenordnung 10 pF hat. Das ist schliesslich das Prinzip der Aktiven Antenne > Ich bin raus, Drückst Du Dich, weil Du das nicht wahrhaben willst?
Martin schrieb: > Sorry, Du machst sonst einen sehr beschlagenen Eindruck. Gut möglich, ich habe nicht nur die AFU Lizenz sondern auch HF-Technik studiert und mache das seit fast 30 Jahren beruflich. > Da sollte es Dir nicht unbekannt sein, dass eine kleine > Fläche von z.B. 10x10 cm oder ein Stab 1 m gegen die Umgebung > eine Kapazität von Grössenordnung 10 pF hat. Solche kleinen Elemente sind als Gegengewicht/Masse einer Antenne aber untauglich. Das mag für Spezialfälle anders sein (Aktivantenne mit hochohmigen Eingang), aber hier hilft es nicht. Antennen mit kleiner Masse sind extremst empfindlich, was die Größe dieser Masse angeht. Die bestimmt dann maßgeblich die Resonanz. Ich habe das Thema ständig bei Antennendesigns, wo es an Platz fehlt. Die werden simuliert, gebaut und am Meßplatz nachgemessen. Mit richtiger HF-Meßtechnik, nicht mit Oszilloskopen ... So, jetzt bin ich wirklich raus Volker
Verwirrter schrieb: > Im Antennendraht fließt der Elektronenstrom von unten nach oben. Und in > den Streukapazitäten der "Verschiebungsstrom" von oben nach unten. Warum > behindern sich die dadurch erzeugten gegensinnigen Magnetfelder nicht? Der eingespeiste Wechselstrom bewegt sich nicht unendlich schnell, deshalb hat das vom Verschiebungsstrom erzeugte Magnetfeld eine Verzögerung gegenüber dem im Antennenleiter entstehenden. Die erzeugten Magnetfelder löschen sich nicht gegenseitig aus, sondern breiten sich im Raum aus...
Verwirrter schrieb: > Natürlich wird am Kopfende eine hohe Spannung gegen die ursprüngliche > Groundplane eingekoppelt. Am Impedanzverlauf der Antenne hat sich > überhaupt nichts geändert. Oben hochohmig. Unten niederohmig. > > Das E-Feld verteilt sich also wie zuvor. Nur das M-Feld sollte sich > gleichmäßiger über den ganzen Stab verteilen und - hoffentlich - stärker > abstrahlen. Wie schon gesagt, gehört zum Einspeisen eines Stromes immer ein Gegenpol, (Masse). Wenn man die Groundplane "oben" einspeisen wollte, z.B. mit einer kapazitiven (also Spannungs-Kopplung), entsteht trotzdem am unteren Ende ein Strombauch... Also lassen wir diese albernen Gedankenspielchen!
Moin, Danke an alle Mitdiskutanten! Auch in diesem Thread bilden sich zwei Lager aus. Das Lager der Orthodoxen und das Lager der Neugierigen. In diesem Spannungsfeld können großartige Diskussionen gelingen, wenn man aus dem Thema keinen Glaubensstreit macht. Ich bin erstmal froh, dass der "Verschiebungsstrom" überwiegend bekannt ist und dass Ihr meine Verwirrung über seine mögliche Auswirkung nachvollziehen könnt. ----- Besonders verwirrte mich der Einwand, dass der Verschiebungsstrom die Ablösung der magnetischen HF-Welle nicht behindert sondern erst ermöglicht. Ein Buch hatte mich mal mit der Behauptung verwirrt, dass sich die magnetische Welle erst in mehreren Wellenlängen Abstand vom Antennenstab ausbilden würde. Aber noch ist es leicht, mich zu verwirren. ------- Zu meiner Entwirrung sollte ich mir mal das M-Feld einer "lebenden" Antenne genauer anschauen. Als ortsauflösende selektive Sensoren könnte ich mir kleine HF-Spulen, umgeben mit geschlitzter Schirmfolie, vorstellen. Ich bastel mal was... VG vom Verwirrten
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Hallo, anliegend fünf Pics: "M_Sonde": damit messe ich UKW-M-Felder (E-Schirm war nicht nötig). "Stab1": In gelb die Spannung am Generatorausgang. In blau das M-Feld um die Zuleitung des senkrechten Viertelwellenstabes. Spannung und Strom sind weitgehend in Phase. Die Antenne strahlt passabel. "Stab2": In blau das M-Feld um den Antennenstab nahe dem Speisepunkt. "Stab3": In blau das M-Feld auf halber Antennenstablänge. "Stab4": In blau das M-Feld am freien oberen Ende des Antennenstabes. -------- "Stab4" verwirrt mich! In Volkers vollständiger Maxwell-Simulation war da oben kein Magnetfeld mehr. Hab ich Mist gemessen? VG vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > "Stab4" verwirrt mich! In Volkers vollständiger Maxwell-Simulation war > da oben kein Magnetfeld mehr. > > Hab ich Mist gemessen? Deine Sonde an der Spitze der Antenne bewirkt eine kapazitive Belastung der Groundplane, und damit eine Verstimmung der Resonanzfrequenz zu niedrigeren Frequenzen hin. Wenn man die Generatorfrequenz ebenfalls absenkt, wird man ein Minimum finden...
Hallo Klarsteller, vielen Dank. Es war noch viel banaler. Je weiter ich an dem Antennenstab aufstieg, desto näher kam ich dem Oszi, dessen zweite Tastkopfzuleitung zum gelben Kanal dann zunehmend in die Sonde einkoppelte. Nach Beseitigung des Problems messe ich jetzt nach oben hin ein stetig fallendes Magnetfeld. Oben sehe ich tatsächlich ein "Minimum". Aber ich bin noch meilenweit von Volkers Simulation entfernt, die am Stabende nur noch Bruchteile eines Prozentes des Maximalwertes anzeigt. Egal. Zumindest stimmt die Tendenz. Unten um den Monopol ist das M-Feld am stärksten und oben am schwächsten. Und das erscheint mir nicht ideal. --------- Loop-Magnetfeld: Mit weiteren Stäben hab ich eine (eckige) "Loop" gebaut. Bzgl. des Magnetfelds ein Traum. Außerhalb der Loop an allen Stabpositionen gleiches Magnetfeld. Und innerhalb der Loop doppeltes Feld - praktisch homogen. Vorbildhaft. Verschiebungsstrom-Magnetfeld: noch heute will ich mit meiner Sonde das Magnetfeld zwischen zwei Kondensatorplatten messen. Das hab ich noch nie direkt beobachtet. VG vom Verwirrten
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Hier sieht man wie sich die elektromagnetische Welle langsam von der Antenne ablöst.
Hallo, der Nachweis von Magnetwirbeln in einem Kondensator ist schwierig. Zur Erzielung eines großen Verschiebestromes benötige ich große Platten mit geringen Abständen. Der Verschiebestrom verteilt sich gleichmäßig über die gesamte Fläche der Kondensatorplatten. Leider vergrößert sich auch der Magnetfeldwirbel mit der Plattengröße, so dass meine Sonde prozentual immer weniger vom Wirbel erfasst. Ich gewinne durch Vergrößerung der Platten nichts. Schiebe ich die Platten zusammen, so kommt meine Sonde schon in den Einzugsbereich der Elektronenleitung innerhalb der Platten und deren Zuleitungen. Zwar hab ich deren Magnetwirbel so ausgerichtet, dass sie um 90° gedreht sind, aber das ist Frickelkram. Hat jemand ne Idee? VG
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Mit einem Dielektrikum ist es gelungen. Der 200pF-Kondensator liegt parallel zum Generator. Das Gebilde aus Kondensator und Zuleitungen resoniert bei der gezeigten Frequenz. Kondi1: In gelb die Kondensatorspannung. In blau das Magnetfeld um die Zuleitung des Kondensators. Kondi2: In blau das Magnetfeld um das Dielektrikum. Kondi3: Messanordnung zu "Kondi2". Damit ist Maxwell bestätigt: "Jede zeitliche Änderung eines elektrischen Feldes bewirkt ein magnetisches Wirbelfeld". VG
Ein elektrischer Strom erzeugt ein magnetisches Feld, eine elektrische Spannung erzeugt ein elektrisches Feld. Bei deiner Versuchsanordnung "kondi3.JPG" glaubst du, daß Magnetfeld das dein Sensor detektiert, wird vom Kondensator erzeugt? Das Magnetfeld wird durch den Strom der durch die Zuleitungen fließt erzeugt. Du kannst den Kondensator kurzschließen und wenn der Strom sich nicht ändert, hast du immer noch die gleiche magnetische Feldstärke wie vorher.
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Hallo, @Günter: "Jede zeitliche Änderung eines elektrischen Feldes bewirkt ein magnetisches Wirbelfeld" --------- @Thema: Die Kombination einer kapazitiv belasteten Groundplane mit einer Loop führte mich zu anliegender Konstruktion. Die Konstruktion wirkt wie eine Loop, wobei die rechte Seite vom Verschiebungsstrom gebildet wird. Die drei übrigen Seiten sind Elektronenleiter. Die Magnetfelder von den Elektronen und vom Verschiebungsstrom behindern sich nicht mehr gegenseitig, wie das bei der einfachen Groundplane der Fall ist. Auch das elektrische Feld kommt nicht zu kurz und entsteht zwischen Martins Dachkapazität und Ground, die ich lediglich etwas vom Antennenstab weggerückt hab. Als Gimmick kann der Viertelwellenstab verkürzt werden. VG vom Verwirrten
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Hallo Günter, anliegend ein Bild aus meinem Physikbuch 12. Klasse. Du siehst, dass innerhalb des Kondensators ein M-Feld entsteht. Diese Einsicht ist eine der Grundlagen von Maxwells Theorie. Ich ahnte aber bei der Thread-Eröffnung, dass das nicht allseits bekannt ist. Meine Messung stimmt mit der Theorie überein. Es steht Dir frei, Maxwell - und damit auch meine Messung - zu wiederlegen. VG
Verwirrter schrieb: > Die Kombination einer kapazitiv belasteten Groundplane mit einer Loop > führte mich zu anliegender Konstruktion. Kann man so bauen, verkürzter Starhler mit Dachkapzität wird bei PCB-Antennen wo kein Platz für normale lambda/4 Strahler ist durchaus genutzt. Die Eingangsimpedanz ist dann eher ungünstig und erfordert noch ein Anpaßglied. Durch den geknickten Strahler ändert sich das Richtdiagramm. Also durchaus machbar, hat aber keinen Vorteil gegenüber dem gestreckten Strahler. Die Überlegungen, den Strom irgendwie gleichmässig zu verteilen, sind kein geeignetes Kriterium um eine "bessere" Antenne zu konstruieren.
Hallo Volker, zur Impedanzanpassung kann man den dann mit der Groundplane zu verbindenen Stab mit einer verschiebbaren Schelle versehen. Die Dachkapazität ist nicht neu. Ich verfolge auch nicht das Ziel, irgendwas Neuartiges zu erdenken. Ich will nur die mir fremde Materie ausreichend tief durchdenken, um ggfls. Sachverhalte zu erkennen, die so klar nicht in den Lehrbüchern stehen. Die Ausnutzung des vom Verschiebungsstrom bewirkten magnetischen Wirbelfeldes ist zum Beispiel so ein interessantes Thema. Der "Trick" meiner Konstruktion ist ja nicht die Dachkapazität, sondern das Schließen der Loop durch das Magnetfeld des Verschiebestromes. Das Ding sieht aus wie eine Antenne mit Dachkapazität. Aber es wirkt - hoffentlich - auch als Loop. Wie die Vorrichtung dann im Vergleich zu einer normalen Groundplane abschneidet, sollten wir per Simulation und Experiment klären. Du hast ne Simulationssoftware zur Verfügung. Das ist schon mal gut. Irgendwann wirds mir auch gelingen, Dich zum Teamwork zu motivieren... ;) Und ich bin mir nicht zu fein, mir noch geeignete Feldstärkeschätzgeräte zu basteln, sobald die Vorversuche günstige Hinweise ergaben. VG vom Verwirrten
Volker M. schrieb: > Die Eingangsimpedanz ist dann eher ungünstig und erfordert noch > ein Anpaßglied. Ich benutze für 80m einen verkürzten Dipol 10m lang zwischen 2 Dachgauben als Endkapazitäten. Mein VNA zeigt eine Resonanz 3660 kHz bei einer Impedanz von 17 Ohm, entsprechend einem SWR = 3, das mein Transceiver IC-7300 ohne extra Tuner klaglos akzeptiert. Leider habe ich keinen Erdungspunkt um den Versuch zu machen, aber ich meine, bei einer Vertical müsste es ähnlich funktionieren, bis auf die noch geringere Impedanz natürlich. Verwirrter schrieb: > Und ich bin mir nicht zu fein, mir noch geeignete > Feldstärkeschätzgeräte zu basteln, Lohnt nicht, guck Dir mal den Tecsun PL-365 an. Irgendwo habe ich kürzlich gelesen, dass sich das Gerät vorzüglich als Feldstärkenmesser verwenden lässt. Preis ca. 80 €.
Verwirrter schrieb: > sondern das > Schließen der Loop durch das Magnetfeld des Verschiebestromes. Das Ding > sieht aus wie eine Antenne mit Dachkapazität. Aber es wirkt - > hoffentlich - auch als Loop. Der Verschiebungsstrom ist dem Erregerstrom in der Vertical entgegen gesetzt, verringert demnach das Magnetfeld.
martin schrieb: > Der Verschiebungsstrom ist dem Erregerstrom in der Vertical > entgegen gesetzt, verringert demnach das Magnetfeld. Hallo Martin, es kommt auf den Abstand an. Loop hatte ich schon erfolgreich probiert. Eigenzitat von 26.01.2021 16:15: "Loop-Magnetfeld: Mit weiteren Stäben hab ich eine (eckige) "Loop" gebaut. Bzgl. des Magnetfelds ein Traum. Außerhalb der Loop an allen Stabpositionen gleiches Magnetfeld. Und innerhalb der Loop doppeltes Feld - praktisch homogen. Vorbildhaft." Damit waren alle Elemente beisammen: 1. Deine Dachkapazität 2. normale Loop mit vier Seiten 3. Ersatz einer Seite durch den Verschiebungsstrom Ich setz gerade das Labormuster zusammen. Feldstärkemessgerät bastel ich mir lieber selbst. Das macht mehr Spaß als fertig kaufen. VG vom Verwirrten
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Hallo, ich hab die EM-Antenne auf einen Drehteller gestellt und in 1,60 Entfernung das E- und M-Feld gleichzeitig gescreent. Die anliegenden Tabelle zeigt lediglich beim E-Feld ein Minimum, wenn der Antennenstab Richtung Sensorik zeigt. -------- Weiterhin war das Stab-Magnetfeld (gemessen direkt am Stab) in vertikaler Richtung gleichmäßiger als beim Groundplane-Stab und schwächte sich nach oben hin kaum ab. Im Verschiebungsstrombereich war das Magnetfeld schwach, was aber nach den Vorversuchen mit Luftkondensatoren ja auch zu erwarten war. Innerhalb der Loop war ich etwas enttäuscht. Ich hatte ein doppelt so starkes Magnetfeld wie außerhalb der Loop erhofft. Der Wirbelstromrichtungswechsel zwischen Außen- und Innenbereich war einwandfrei. Dennoch hatte ich kaum mehr Magnetfeld als außerhalb der Loop. -------- Mehr kann ich noch nicht sagen. Ich will heute noch nachrechnen, ob die Spannungswerte überhaupt hinhauen können. Ich hatte Millivolt erwartet und wurde da mit fast nem halben Volt regelrecht umgehauen. Ist in jedem Fall sehr motivierend. VG
Verwirrter schrieb: > ich hab die EM-Antenne auf einen Drehteller gestellt und in 1,60 > Entfernung das E- und M-Feld gleichzeitig gescreent. Mit welcher Frequenz? Wie groß ist deine Antennenkonstruktion? Und wie sieht die Messantenne aus? Wie sehen die Werte aus, wenn die vertikale Position veränderst? Antennenmessungen sind aufwändig: https://de.wikipedia.org/wiki/Antennendiagramm#Messungen_unter_Laborbedingungen
Hallo Bernd, ich hab kein HF-Labor. Von mir kannst Du keine Präzisionsmessungen erwarten. Das ist auch gar nicht mein Thema. Mich interessiert lediglich Frage, ob man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft nutzen kann. Als Messergebnis reicht mir ein "ja" oder "nein". VG vom Verwirrten
Ich erwarte auch keine Präzisionsmessungen. Aber die Beantwortung der Fragen könnte helfen herauszufinden, ob du auf dem richtigen Dampfer bist: https://de.wikipedia.org/wiki/Nahfeld_und_Fernfeld_(Antennen)
Verwirrter schrieb: > Mich interessiert lediglich Frage, ob > man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft > nutzen kann. Wie denn nutzen, was soll dabei herauskommen? Daß die Stromverteilung auf einem Strahler mit der Wellenlänge variiert ist kein Nachteil, sondern Physik. Am offenen Ende ist der Strom Null und in Lambda/4 davon maximal. Konstante Stromamplitude über die gesamte Länge hätte man bei einer mit 50 Ohm terminierten Leitung, da wird dann gar nix abgestrahlt. Der Antennenwirkungsgrad einer Groundplane ist nahe 100%, nur begrenzt durch die (hier minimalen) Verluste in der Antenne. Mehr als 100% werden wir nicht abstrahlen können, was also soll da noch optimiert werden? Wenn eine Antennen einen schlechten Antennenwirkungsgrad hat, so ist das durch Verluste in der Antennen bedingt, die groß sind gegenüber dem Strahlungswiderstand. Also Strahlungswiderstand optimieren und/oder Verluste senken. Eine Loop mit sehr kleinem Durchmesser ist ein Beispiel für eine Antenne, wo der Strom in der Antennen sehr konstant (homogen) ist. Der Strom ist konstant weil die Antenne so klein ist - und zugleich ist daduch der Strahlungswiderstand ungünstig in Relation zu den Verlusten in der Antennen. Also homogener Strom und schlechter Antennenwirkungsgrad. Kurzfassung: dein Optimierungsziel/Kriterium ist ungeeignet.
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Hallo Bernd, hab Geduld mit mir. Freitag ist es immer stressig im Büro. Da komm ich kaum in meine Bastelecke. Aber ein paar erste Impressionen kann ich schon mal liefern. m_feld1: Im Vordergrund die Antenne auf Rolltisch und Drehteller. Im Hintergrund die Sensorik. Die Antenne besteht aus drei Teilen. Der auf dem Drehteller stehende Ground-Laborständerfuß, den ich den Chemikern entwendet hab. Einem C-förmigen Cu-Draht mit 50cm Höhe und 30cm Schenkeln. Und einer Alufolie als Dachkapazität, die mit einer Krokidilklemme am Draht fixiert ist. Die Sendeenergie wird direkt auf dem Tisch erzeugt, wozu das kleine selbstgebaute Kästchen dient. In dem Kästchen befindet sich eine 8-fach-PLL, damit ich das Kästchen auch aus sehr vielen Metern ansteuern (und wobbeln kann). Der Steuersender befindet sich auf dem hinteren Labortisch. Sobald vom Steuersender HF kommt, schaltet die Akkuversorgung im Kästchen ein. m_feld2: Vorne die PLL und im Hintergrund die Einspeisung der Sendeenergie in den Parallelschwingkreis der Antenne. Per oberer Klemme wird die Impedanz angepasst. m_feld3: Ich hab Resonanzfrequenz und Impedanzabgriff einfach auf maximalen Empfangspegel abgeglichen. Da die Antenne heute schon drei Meter entfernt steht, fallen die Empfangsspannungen geringer als gestern aus. Aber sie sind stimmig. Im Oszillogramm siehst Du auch die Resonanzfrequenz. -------- Nächster Schritt: Ich will die Hauruck-"Impedanzanpassung" noch verbessern. Die typischen Funkerimpedanzmessbrücken finde ich langweilig. Meine BNC-Kabel messe ich immer per TDR (time domain reflectometry). An sich sollte die Methode auch für meine Antennenimpedanzmessungen geeignet sein. Ich hab schon alles vorbereitet. Mal gucken, ob das hinhaut. VG vom Verwirrten ******************* Hallo Volker, wenn ich genug Gefühl für meine EM-Antenne hab, vergleiche ich die Konstruktion mit einer normalen Groundplane. Hab Geduld. Ich hab kein Problem damit, zum Schluss festzustellen, dass meine Antennenidee Schrott und womöglich schlechter als ein Monopol ist. Ich hab halt nicht Deine Expertise, um alles schon im Vorhinein aus dem Bauch heraus zu wissen.... ;) VG vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > Meine BNC-Kabel messe ich immer per TDR (time domain reflectometry). An > sich sollte die Methode auch für meine Antennenimpedanzmessungen > geeignet sein. Deine Kabel sind breitbandig, da funktioniert TDR wunderbar. Bei einer schmalbandigen Antenne ist das TDR-Ergebnis schwer zu interpretieren, weil du frequenzabhängige Reflektionen bekommst. Wenn du eine bemasste Skizze von deiner Konstruktion hochlädst kann ich das mal simulieren und die Felder darstellen.
Volker M. schrieb: > Wenn du eine bemasste Skizze von deiner Konstruktion hochlädst kann ich > das mal simulieren und die Felder darstellen. Hallo Volker, "50x30cm" hatte ich ja geschrieben. Aber umgekehrt wird eher ein Schuh draus. Sag Du mir die Maße, bei denen Deine Simulation beste Ergebnisse zeigt. Sollte nur irgendwo unter 200 Mhz resonieren, damit ich da noch gut messtechnisch dran komme. Vielen Dank und VG vom Verwirrten
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Hallo, ich mach mal kurz die "time domain reflectometry" (TDR = "Kabelradar") vor. Vielleicht kennt das der eine oder andere noch nicht. Untersucht hab ich das Zuleitungskabel zwischen PLL-Ausgang und den Krokodilklemmen der Antenne. Gemessen hatte ich das Kabel noch nie, weil ich das so selten brauch. Die Messung geht blitzschnell. dtr1: Steller zu weit nach rechts dtr2: Steller zu weit nach links dtr3: Steller genau richtig. dtr4: "Messplatz". Der freie BNC-Stecker wird in einen Generator mit Rechteckausgang gesteckt. Es genügt eine Messfrequenz von 1 MHz. Das zu prüfende Kabel kommt links aus dem T-Stück und endet in dem Abschlussspoti. Das Scope kommt rechts aus dem T-Stück und zeigt die vorigen Bilder. dtr5: das 250 Ohm-Poti wird mit einem Ohmmeter gemessen. 43 Ohm. Naja. Wird wohl ne 50 Ohm Leitung sein. dtr6: mit dem 100pF-Zwischenstück differenziere ich das Rechtecksignal in oben gezeigter Weise. Dieser kleine Zusatz hat sich bei der Ablesung als vorteilhaft erwiesen. Zur Not kann man aber auch drauf verzichten, was aber andere Schirmbilder bewirkt. Viele Grüße vom Verwirrten
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Verwirrter schrieb: > "50x30cm" hatte ich ja geschrieben. Stimmt, hatte ich übersehen und nun nachgebaut in der Simulation. Einspeisung bei mir unten am Fußpunkt des vertikalen Drahtes gegen die Massefläche. Deine Konstruktion mit den langen Leitungen bei der Einspeisung ist für HF untauglich, das sind bei deinen 10cm Verdrahtung schnell mal 100nH Serien-L von der Einspeisung. Also bitte sauber und kurz einspeisen. > Aber umgekehrt wird eher ein Schuh draus. Sag Du mir die Maße, bei denen > Deine Simulation beste Ergebnisse zeigt. Sollte nur irgendwo unter 200 > Mhz resonieren, damit ich da noch gut messtechnisch dran komme. Mit deinen Abmessungen liegt das Minimum im VSWR bei ca. 200 MHz. Schaut man auf die Impedanzen, so findet man zwei Resonanzen wo Imag{Z}=0 ist: die erste Resonanz bei 100MHz ist mit 4kOhm Realteil sehr hochohmig, die zweite ist mit 100 Ohm Realteil besser nutzbar. Die Felder bei 100 MHZ und 200MHz sind ebenfalls angehängt. Viel Erfolg bei der Interpretation! Volker
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Und weil du so auf das Magnetfeld schaust nochmal eine Magnetfelddarstellung auf halber Höhe
Hallo Volker, grandiose Arbeit. Bevor ich mir Dein Werk zusammen mit einem Kaffee einverleibe, bring ich aber erstmal meine Impedanzanpassung zum Ende. --------- Gestern hatte ich ja per TDR überprüft, ob mit meinem Equipment bis zu den Krokoklemmen alles ok ist. Es fehlt noch die Impedanzanpassung per Krokoklemme. Vier Bilder im Anhang. imp1: beide Oszi-Tastkopfspitzen parallel an dem mit Kabel und Dummy belasteten PLL-Ausgang. Es gibt einen 1.5 ns Versatz, weil die eine Tastkopfzuleitung (durch einen reparierten Kabelbruch) etwas kürzer ist. imp2: gelber Kanal am PLL-Ausgang und blau am Ende des Kabels parallel zum 50-Ohm-Dummy (die zusätzliche Laufzeit entsteht durch die Kabellänge). Exakt dieses Bild (Spannungsverhältnis und Phasenlage) muss auch mit Antenne entstehen, wenn die Antenne als 50-Ohm-Wirkwiderstand arbeitet. imp3: Dummy weg und Antenne ran. Hier hab ich die Klemme zu nah ans Ground geschoben. imp4: hier hab ich die Klemme zu weit weg vom Ground angeklemmt. Bei dieser Einstellung wurde die Antenne stärker belastet und ich musste die Resonanz nachjustieren. Das Optimum liegt zwischen imp3 und imp4 und ist auch genau die Stelle, an der ich gestern die stärkste Abstrahlung feststellte. VG
Volker M. schrieb: > Einspeisung bei mir unten am Fußpunkt des vertikalen Drahtes gegen die > Massefläche. Hallo Volker, dieses Detail sollten wir bitte vorab besprechen. Meine Konstruktion ist ein vollständiger Resonanzkreis ohne Unterbrechung. Die Einspeisung geschieht mit einer (halbierten) Delta-Anpassung parallel zu einem Teil der Loop. Der Generator liegt also nicht in Reihe mit einem Serienkreis sondern parallel zu einem angezapften Parallelkreis. https://www.mikrocontroller.net/attachment/491073/m_feld2.JPG Konntest Du das in Deine Simulation einarbeiten? Ich kann den Übergang zwischen Ground und unterem Ende des 50cm-Stabes in Deiner Simulation nicht erkennen, weil Dein Schirmfoto gerade da abgeschnitten ist. > Deine Konstruktion mit den langen Leitungen bei der Einspeisung ist für > HF untauglich, das sind bei deinen 10cm Verdrahtung schnell mal 100nH > Serien-L von der Einspeisung. Also bitte sauber und kurz einspeisen. Die Zuleitungsinduktivität liegt der angezapten Loop-Induktivität parallel. Beide sind von gleicher Größenordnung. Die Zuleitungsinduktivitäten beeinflussen lediglich die Resonanzfrequenz, den Einspeisepunkt und den Wirkungsgrad. Die ersten beiden Effekte sind kompensierbar und der Wirkungsgrad ist bei meinen Sendeversuchen untergeordnet. Aber ich will das Massekabel gerne kürzen. VG
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genesis.JPG
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Hallo Volker, ich hab in der angelegten Skizze den bisherigen Werdegang der Ausgestaltungsidee zusammengefasst. 1. eine normale Loop mit Impedanzanpassung. 2. gleichwertige Ausgestaltung 3. Drehung um 90° 4. Aufweitung des Kondensators zum fertigen Testobjekt. Vom Prinzip her muss Deine Simulation also bei -4- und -1- identische Ergebnisse zeigen, wenn Du die Looplänge und Kapazität gleich hälst. Ich erwarte bei -4- ein (etwas) geringeres M-Feld als bei einer normalen Loop. Und ein stärkeres E-Feld als bei einer normalen Loop. VG vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > dieses Detail sollten wir bitte vorab besprechen. Meine Konstruktion ist > ein vollständiger Resonanzkreis ohne Unterbrechung. Die Einspeisung > geschieht mit einer (halbierten) Delta-Anpassung parallel zu einem Teil > der Loop. Ja, mit Kabel um die Platte gewickelt und so. Den Murks modelliere ich nicht. Die Einspeisung am Fußpunkt ist gültig und liefert die Impedanz des Strahler. Der Anzapf ist nur Impedanztransformation. Wenn du es mal schaffst, das HF-technisch ordentlich zu bauen kann man es modellieren. Aber nicht so einen NF-Technik-Krokoklemmenmurks. Wenn du es dann noch schafft, mit geeigneter (!) Meßtechnik ein brauchbares (!) Meßergebnis zu ermitteln wäre ein Vergleich möglich.
Hallo Volker, wie ich schon schrieb, interessiert mich das physikalische Detail mit dem Magnetwirbelfeld durch den Verschiebestrom. Ich hielt es vor wenigen Tagen für eine gute Idee, dieses Detail mit Funkern zu diskutieren, weil ich mir vorstellen konnte, dass man im Antennenbau Nutzen daraus ziehen kann. Wie Du schon festgestellt hast, bin ich selbst weder Funker noch hab ich geeignetes Equipment. Ich halte es auch für etwas viel verlangt, wenn ich die Idee liefere und dann auch noch obendrauf zum Funker werden muss, damit ich Euch die Idee überhaupt nahebringen kann. -------- Mein Sendungsbewusstsein ist erschöpft. Es war offensichtlich eine unsinnige Idee, mit Funkern Magnetwirbelfelder aus Verschiebeströmen zu diskutieren. Vielleicht wär ich in einem Elektronik- oder Physikforum damit besser aufgehoben. Muss ich mal gucken. Ich wünsch Euch noch viel Spaß mit Eurer Funkerei VG vom Verwirrten
Verwirrter schrieb: > ich hab kein HF-Labor. Aber ein sehr aufgeräumtes Labor :-) Deine Frequenz von 138 MHz passt zum λ/4-Strahler mit 55 cm: https://www.entwicklertools.de/tools/technik-tools/antennen-rechner/ In diesem Fall beginnt das Fernfeld bei 2λ = 4,44 m. Im Nahfeld beeinflussen sich die Antennen noch gegenseitig. Dazu kommen die Einflüsse der Kabel die am Kabelkamm hängen und die metallischen Unterkonstruktion der Labortische, sowie die möglicherweise Reflektionen an Wänden und Fußboden. Trotzdem passen m.E. die Ergebnisse einigermaßen zu Volkers Simulation. > Mich interessiert lediglich Frage, ob > man den vom Verschiebungsstrom erzeugten Magnetfeldwirbel vorteilhaft > nutzen kann. Ja, sicher. Wird ja hier auch gemacht: https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetantenne
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Verwirrter schrieb: > wie ich schon schrieb, interessiert mich das physikalische Detail mit > dem Magnetwirbelfeld durch den Verschiebestrom. Und ich habe dir - auf der Basis von vollständigen Feldberechnung (vollständige Lösung der Maxwell'schen Gleichungen) Ergebnisse geliefert, die du erst erbittest und dann ignorierst. Stattdessen kommen völlig ungeeignete dilletantische Messungen, ohne jedes Verständnis wie man so etwas bei diesen Frequenzen macht, und Verdrehungen der Theorie. > Vielleicht wär ich in einem Elektronik- oder Physikforum > damit besser aufgehoben. Muss ich mal gucken. Bitte nicht. Nebenbei finde ich den Kommentar eine Unverschämtheit. Grüße vom Dr.-Ing Elektrotechnik der genervt ist von so viel ignoranter Inkompetenz
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