Gedanken zur außermittigen Speisung symmetrischer Dipole

Zitat

Original von DL8UF
Hallo Reinhard,

Liegt hier nicht ein Denkfehler vor? Der Wellenwiderstand einer (Zweidraht-) Leitung wird durch die Geometrie der Leiter und das Epsilon des Dielektrikums zwischen den Leitern bestimmt. Wenn Du nun die beiden Leiter auseinander (und später wieder zusammen) laufen lässt, dann hast Du doch gar keinen einheitlichen Wellenwiderstand mehr. Dieser ändert sich dann doch fortlaufend entlang des Rhombus.

Oder sehe ich das falsch?

73 de Uwe, DL8UF

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Lbr Uwe und die anderen,

Uwe hat mit seinen Bedenken recht, solange es nur um Eindraht-Rhomben geht. Auf kommerziellen Funkstellen wie Elmshorn habe ich aber Rhomben gesehen, die dreidrähtig waren! Eben um das Problem des sich ändernden Wellenwiderstandes beim Auseinanderziehen der Leitung aufzufangen, waren diese drei Drähte an Anfang und Ende des Rhombus dicht beieinander, zur Mitte hin aber gespreizt! Damit wurde meines Erachtens der Wellenwiderstand trotz der Spreizung des Rhombus durch die größere wirksame Fläche in d er Mitte konstant gehalten.

Übrigens habe ich auch erlebt, daß eine am Ende richtig abgeschlossene Parallel-Leitung, erdfrei gespeist von einem Übertrager, bei bestimmten Frequenzen, die von der Gesamtlänge der Leitung abhingen, doch Gleichtaktwellen aufwies! Dadurch wurde die Entkopplung zweier solcher Leitungen, die über ca 600 m in ca 3 m Abstand in einer metallenen Haube parallel liefen, bei diesen Frequenzen deutlich verschlechtert.

Um das Problem zu lösen, hatte ich vorgeschlagen, den Wellenwiderstand jeder Leitung gegen die Metallwand auszurechnen und einen ohmschen Widerstand mit diesem Wert von der freien Mittelabzapfung des Speise-Übertragers an die Metallmasse zu legen. Erst danach war auch die asymmetrische Resonanz der Leitungen gegen Masse verschwunden, und die Entkopplung beider Parallel-Leitungen über die Frequenz war dann gleichmäßig gut.

HW?

73

Zitat

Eben, besonders wenn mit "praktischen" Büchern Bastelbücher a la "Rh" gemeint sind, bei Kraus, W8JK, sieht's da schon anders aus, nur findet man dessen Werke wohl kaum bei Funkamateuren.

Lese ich das das richtig, dass da eine gewisse Überheblichkeit des Wissenden gegenüber der Masse der Unwissenden durchschimmert?
Nein, nein, das kann, zumindestens in diesem Forum, gar nicht sein. Habe ich mich doch glatt getäuscht und bitte um Entschuldigung dafür.
Die Frage, warum die Werke des amerikanischen Autors kaum bei Funkamateuren zu finden sind, wird schon durch die Formulierung beantwortet. Weil wir Amateure sind. In diesem Wort steckt der Wortstamm "Liebe". Wir beschäftigen uns aus Liebhaberei mit der Funktechnik. Die Masse der Funkamateure ist nun mal nicht durch Studium und/oder Beruf mit fundierten Kenntnissen der Nachrichtentechnik vorbelastet. Ich glaube, dass für diesen Kreis ein Buch a la "Rh" schon der richtige Einstieg ist.
Ein zweiter Grund dürfte die Sprachbarriere sein. Wir dürfen nicht vergessen, dass Deutschland ein zweigeteiltes Land war und Englisch im östlichen Teil nicht unbedingt zur Standardausbildung gehörte.
Ich möchte einmal folgendes Szenario aufbauen: der "alte Maxwell" lebt noch und ist auch Funkamateur. Nun veröffentlicht er ein Werk, in dem er die Differentialgleichungen des elektromagnetischen Feldes herleitet. Dieses Werk, von Fachleuten als Leckerbissen gehandelt, wird bei den Funkamateuren eher ein Stiefmütterchendasein fristen, weil es ihrer Vorbildung nicht gerecht wird.
Nun gut, das eben geschriebene ist ja sowieso überflüssig, weil es, wie oben schon gesagt, auf einem Irrtum beruht.
Allen einen guten Start in die neue Woche.

Hallo Reinhard und alle Mitleser,

Zitat

Lese ich das das richtig, dass da eine gewisse Überheblichkeit des Wissenden gegenüber der Masse der Unwissenden durchschimmert?

ich glaube, dass man hier nicht unbedingt Überheblichkeit unterstellen muss. Diese Aussage präsentiert sozusagen genau den Spagat, mit dem wir in unserem Hobby permanent leben müssen. Zum einen resultierend dadurch, dass die "Nicht-Vorbelastenden" diese komplexe Materie auch ohne das Lösen von Differntialgleichungssystemen begreifen möchten. Vielleicht hilft für das "tiefere" Verständnis ja manchmal nur die Mathematik? Vielleicht auch nicht? Auf der anderen Seite kommt noch hinzu, dass man ja unabhängig von seinem persönlichen Einstiegsniveau sein Wissen über die Jahre erweitert und vertieft und da wir stets vom Einsteiger bis zum alten Hasen alles vertreten haben, ergibt sich eben eine sehr große Spannweite.

Deshalb gilt mein besonderer Dank denjenigen unter uns, die sowohl einen großen Erfahrungsschatz, als auch ein tiefgehendes theoretisches Vertändnis der Materie haben und die viel Ihrer Zeit darauf verwenden, einen Teil ihres Wissens auf einem für sie vielleicht laienhaften Niveua denjenigen zu vermitteln, welche wirklich nur Hobbyisten und keine Profis sind.

Herausheben möchte ich hier (ohne evtl. Nichtgenannte damit zurückzustellen) einmal besonders Ha-Jo, DJ1ZB, Lebrecht, DJ4CT und Wolfgang, DG0SA. Leider ist uns Karl Fischer, DJ5IL in dieser Hinsicht "abhanden gekommen", er hätte gerade zu einer Diskussion wie dieser sicher sehr fruchtbare Beiträge leisten können.

73 de Uwe, DL8UF

Hallo Ha-Jo,

danke für Deine Antwort. Da Du Dich ja darin auch auf Großsendeanlagen beziehst, habe ich im folgenden etwas angefügt, das ich durch googeln gefunden habe.

[QUOTE]
Horizontale Antennen mit fortschreitenden Wellen
Aus Gründen des schlechten Wirkungsgrades kommen eindrähtige gegen Erde erregte Langdrahtantennen kaum in Frage. Häufiger sind horizontale V-Antennen, die im Gegensatz zu abgewinkelten Dipolen aber an den beiden Enden gegen Erde mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sind. Ein Ersatz der Erdung durch offene Leitungsstücke von einer Viertelwellenlänge ist für eine begrenzte Bandbreite möglich.

Die meistens verwendeten Anordnungen sind Rhombusantennen, die an dem einen spitzen Ende eingespeist werden und am gegenüberliegenden, in Strahlrichtung zeigenden Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen sind. Hinsichtlich der Fehlanpassung überstreicht eine Rhombusantenne ohne weiteres den ganzen Kurzwellenbereich, aber hinsichtlich der Aufspaltung der Strahlungskeule und der Abnahme von Strahlbreite und Abstrahlwinkel mit zunehmender Frequenz ist ein maximaler Frequenzumfang von 1:2 schlecht überschreitbar. Der Wirkungsgrad beträgt etwa 50%, da ungefähr die halbe Leistung im Abschlusswiderstand in Wärme umgesetzt werden muss, um ihre Reflexion und die damit verbundene zusätzliche unerwünschte Rückwärtsstrahlung zu verhindern. Die horizontale und vertikale Strahlungsverteilung einer Rhombusantenne bei einer niedrigen Betriebsfrequenz sind in Grafik 9 und 10 dargestellt.
Rhombusantennen werden vorwiegend für die Versorgung kleiner entfernter Gebiete verwendet, meist jedoch für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zur Übertragung von Sendeprogrammen von weit entfernten Studioanlagen auf Sender, für die keine Telefonleitung oder Richtfunkverbindung zur Verfügung steht. Diese Antennen werden für Sendeleistungen bis 0,5 MW gebaut. Da die Abschlusswiderstände somit bis 250 kW in Wärme umsetzen müssen, werden sie meist als ParalIeldrahtleitungen aus Reusen mit rostfreiem Stahldraht mittlerer Permeabilität (50) ausgeführt.
[QUOTE]

Hallo Uwe,

den beiden letzten Absätzen Deines Beitrags stimme ich uneingeschränkt zu.

Hallo DL3NRV (Name mir leider unbekannt) EDIT: Jetzt hatte ich mich auch noch verschrieben - sorry.

Zitat

Original von DL3NRV
Hi all,
eigentlich wollte ich mich nicht mehr zu Worte melden, aber...

Ich glaube die Kopplung kann man vergessen

Glaube, Hoffnung und ...
[...]

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Was soll das? Das geht in Richtung Polemik und ständig so weiter in deinem Beitrag. So einen Schreibstil haben wir wohl nicht nötig. Woanders fangen genau so Troll-Beiträge an, auf die man besser nicht eingeht. Ich appeliere an deinen HAM-Spirit und denke du hast es nicht so gemeint, wie es sich liest. Falls doch, so bitte ich um Entschuldigung, denn deine vielen Zitate zeigen mir, dass du beim Schreiben offenbar sehr erregt warst. Es ist mir persönlich egal was du denkst und glaubst, aber ich wollte, will und werde dich keinesfalls perönlich angreifen oder belehren.

@Ralf

Die gleichphasige Einkopplung in beide Adern der Hüherleiter habe ich bei meiner Abschätzung nicht gemeint. Daher die Überschlagsrechnung 10cm / 80m. Das E-Feld ist am Ende des Lambda/2-Antennendrahts zwar maximal gross, es ändert sich aber bezogen auf ein Delta s des Antennendrahts dort auch nur wenig. In der Mitte des Lambda/2-Antennendrahts wäre das Delte E und die differentielle Einkopplung am grössten. Alle angegebenen Koppelgrade sind Schätzungen, die in der Grössenordnung etwa hin kommen. Also bitte nicht um 10dB streiten.

Bei gleichphasiger Kopplung sieht es nicht viel anders aus. Die Feldkopplung bedarf beider Komponenten, um Energie zu übertragen! Das E-Feld ist zwar am Strahlerende hoch, das H-Feld aber gering. Das Produkt aus beiden ist die überkoppelte Energie.

Die Zepp ist angenähert vergleichbar mit einer 2-Element Yagi, bei der man den einzigen Direktor knapp um 90 Grad abwinkelt. Der trägt dann zur Gesamtstrahlung praktisch nichts mehr bei, obwohl er auch in Resonanz (etwa Lambda/2) ist. Er nimmt wegen seiner eigenen Polarisation einfach zu wenig aus dem Feld des Strahlers auf.

Wer nun mal nachmisst und feststellt die Hühnerleiter strahlt, der hat noch gar nichts gewonnen. Denn wenn sie einen Koppelfaktor für den Gleichtaktfall von (eine Annahme) -10dB hätte, dann strahlt sie auch nur 1/10 der Gesamtleistung ab. Dabei verbiegt sie auch das Strahlungsdiagramm des Lambda/2-Antennendrahts. So könnte man übrigens indirekt die Kopplung bei bekannter Geometrie auf einem Antennenmessplatz bestimmen. Alle betragsmässigen Einzelmessungen mit E- und H-Sonden im Nahfeld sagen nämlich sehr wenig über die Wirkung im Fernfeld aus.

Vielleicht sind wir da jetzt auf der gleichen Linie?

Zitat

Eine kleine Gegenfrage. Ich denke mir eine Doppelzepp mit einer Lambda/4 Speiseleitung als Transformationsglied für die "Spannungsspeisung". Dann lasse ich einen Antennenschenkel weg und erhalte die endgespeiste Zepp. Wo fließt nun der Strom, der vormals im abgeschnittenen Schenkel floß? Speiseleitung...?

Bei der Doppel-Zepp (2x Lambda/2 meist du sicher) ist der Strom im Speisepunkt wie bei der einfachen Zepp theoretisch Null und in der Praxis sehr klein. Theoretisch geht also kein Strom verloren, wenn man eine Hälfte weg nimmt. Allerdings strahlt jetzt eine kleinere Struktur. Hier ist die schon mal erwähnte Singularität, die es sehr schwer macht anschaulich zu argumentieren, denn es fliesst natürlich in der Praxis doch ein kleiner Strom und zwar nur in dem Teil an dem die Lambda/2-Antenne hängt. Es ist in der Tat am Speisepunkt in der Praxis eine kleine Unsymmetrie vorhanden, die als Differenz der beiden Ströme in den Einzeladern zur geringen Strahlung der Hühnerleiter beiträgt. Das hat aber nichts mit der zusätzlichen geringen Strahlungskopplung zu tun.

Tut mir leid, aber ich bleibe dabei, dass die Hühnerleiter nur ganz wenig strahlt und im wesentlichen nichts zum Fernfeld beiträgt.

Zitat

Original von DK1IO
[...]Magnetische Feldlinien haben ja keinen Anfang und kein Ende, während elektrische Feldlinien beim Dipol aus dem einen freien Ende herausstömen und am anderen Ende wieder hineinströmen. Nun frage ich mich, wo denn Anfang und Ende der elektrischen Feldlinien bei der MagLoop wohl zu finden sind?[...]

Hallo Reinhard,

die H-Feldlinien sind immer in sich geschlossen und liegen konzentrisch um dem Loopleiter. Sie nehmen ab, je näher man zum Kondensator der Mag-Loop kommt. In der Summe addieren sich alle Teilfelder so, dass es so aussieht, als ob das Maximum des gesamten H-Feldes etwas exzentrisch der Mitte der Mag-Loop kommt.

Das E-Feld bildet sich zwischen den beiden Enden des Loops am stärksten aus (da wo der Kondensator liegt). Es existiert auch auf dem Loop zwischen beiden Hälften des Loops, wird aber hier auch geringer, je weiter man vom Kondensator auf dem Loop entlang geht. Am zum Kondensator entgegegen gesetzten Ende treffen sich beide Loop-Hälften und sind natürlich miteinander elektrisch verbunden. Hier kann kein E-Feld mehr sein. Auch diese E-Teilfelder überlagern sich und haben ein Maximum entgegengesetzt exzentrisch zur Mitte des Loops, also mehr in Richtung Kondensator.

Bei der Rhombusantenne ändert man durch Aufspreizung der symmetrischen Speiseleitung quasi den Wellenwiderstand. Es kommt bezogen auf Lambda drauf an "wie abrupt" und "wie lange" man den Wellenwiderstand ändert. Erfolgt die Störung örtlich gegenüber der Wellenlänge "langsam genug", so "merkt" die Welle davon (nahezu) nichts. Bei der Rhombusantenne ist die Störung langsam (daher gibt es kaum Reflexion in die Speiseleitung zurück) aber örtlich ziemlich ausgedehnt, nämlich Lambda/2 lang. Das "kriegt die Welle mit" und es kommt zur erforderlichen Reflexion auf dem Rhombus selbst. Im SHF-Bereich macht ein Hornstrahler eigentlich nichts anderes. Man weitet den Hohlleiter auf und ändert damit bezogen auf Lambda langsam genug den Wellenwiderstand. Strahlen tut das Horn, wenn es gegenüber Lambda gross genug ist.

Das sind natürlich alles fliessende Übergänge! Man findet keine Abmessungen, bei denen es gar nicht geht und bei einer minimalen Vergrösserung schlagartig sehr viel besser. Die Anpassung ist auch nicht unendlich gut. Dazu müsste man den Wellenwiderstand unendlich langsam ändern, was zu einer unendlich grossen Antenne führt und für die Praxis nichts bringt. Man braucht aber nie ein SWR von 1. Selbst bei einem SWR von 2 strahlt man immer noch 89% der erzeugten Energie ab. Den Unterschied zu 100% merkt der OM auf der anderen Seite bestimmt nicht. Das sind nur 0,5 dB weniger Strahlungsleistung! Das ärgert nur den Perfektionisten.

Es ist der gleiche Effekt wie beim PL-Stecker. Der hat keinen definierten Wellenwiderstand (von teuren Exemplaren mal abgesehen). Er hat eine Ausdehnung von ca 4cm. Das "merkt" eine darüber fliessende Welle noch nicht mal auf dem 10m-Band. Daher gibt es auch praktisch keine Reflexion (ja, ja ich weiss, man kann sie messen). Wenn es in den Bereich von vielleicht Lambda/10 kommt (Faustwert), dann macht es Sinn für den Praktiker darüber nachzudenken einen besseren Stecker zu verwenden. Merken wird er den Einfluss aber auch kaum, sofern er nicht überall Lüsterklemmen und Klingeldraht verwendet. - hi

@alle

Jetzt sind wir teilweise an dem Punkt angekommen, wo wir endlos weiter diskutieren können, bis jeder meint genug Recht bekommen zu haben. Wir können an der gesamten Geometrie der Antenne rumzerren und müssen die Annahmen immer weiter anpassen. Beispiel: Wie hochohmig ist denn nun der Strahlungswiderstand bei Endspeisung von Lambda/2 und ist er nun rein rell oder nicht? Oder: Ist der Koppelfaktor nicht doch anders als angenommen? Klar, das wird er sein, aber bestimmt nicht gegen 0dB. Ich meine (Entschuldigung, dass ich es nicht genau weiss) er ist sogar höher, eher bei -20dB. (Ich halte übrigens "den Lötkolben" auch nicht erst seit letzter Woche in der Hand oder hat jemand Probleme mit dem C in meinem Call - hi)

OMs, es geht (mir wenigstens) nicht darum Recht zu behalten! Es geht darum sachlich erklären zu können was da anschaulich passiert. Dazu braucht man irgend wann einmal praktische Annahmen, die man leicht in der Luft zerreissen kann. So kann es schlimmstenfalls im Gelaber oder sogar völlig überflüssigerweise im Streit enden, was ich nicht will. Wer es ganz genau wissen will, der sollte sich mit theoretischer Elektrotechnik befassen und sich durch Integralgleichungen und Funktionentheorie wühlen. Wer danach mehr verstanden hat und es dann auch noch anschaulich erklären kann, soll es bitte hier machen.

Ich muss nachreichen, dass mir der Verdacht gekommen ist, ich hätte irgend etwas gegen "den Rothammel " gesagt. Das habe ich nicht, wenn man weiter zurück nochmal nachliest! Allerdings ist er mir an vielen Stellen viel zu ungenau. Er erklärt auch nur sehr wenig, warum etwas so ist, wie es ist. Das erwarte ich aber von einem Standard-Antennenbuch und da wird man bei diversen englischsprachigen ARRL-Büchern besser bedient. Als Nachschlagewerk habe ich ihn trotzdem nicht in den Müll geworfen! Der Rothammel hat für den deutschsprachigen OM oder die YL selbstverständlich Bedeutung und auch seine Berechtigung. Allein unsere Diskussion zeigt doch, dass in der deutschsprachigen Amateurfunk-Antennenliteratur offenbar ganz grosse Lücken sind. - Alles nun klar?

Fehler macht jeder, auch ich. Sie auch zuzugeben und lieb gewordenen "Ballast" über Bord zu werfen, ist aber schon nicht mehr so einfach. Ich lerne gerne dazu und gebe auch gerne weiter was ich weiss. Meine Frustrationsgrenze ist dabei ziemlich hoch und ich werfe auch gerne Ballast ab, wenn er sich zu erkennen gibt. Also dann los...

73 de Tom - DC7GB

PS: Falls ich was vergessen habe anzusprechen, so war das keine Absicht. Ich hole es dann nach. (Man muss ja so vorsichtig sein

Hallo Tom,

ich danke Dir für die Mühe, die Du Dir bei der Beantwortung der mich betreffenden Fragen gemacht hast. Ich werde das alles erst einmal sacken lassen und mir in Ruhe Deine Meinung zu Gemüte führen.
Wahrscheinlich werde ich mich in gleicher Sache noch mal melden, aber das muss ja nicht mit einem Schnellschuss sein.
Ansonsten bin ich, was das nicht fachlich/sachliche betrifft, Deiner Meinung.

Hallo Reinhard,

ich hab mal eine Handskizze der Loop gemacht. Die vielen Worte sind dann vielleicht besser zu verstehen. (Ich hoffe das Hochladen des Bildes hat geklappt.)

Blau ist der Leiter der Mag-Loop. Rot das H-Feld, Grün das E-Feld. Grössere oder dichtere Feldlinien sollen eine höhere Feldstärke andeuten. In der Mitte der Loop ist ein schwarzes Plus-Zeichen. Zwischen "+" und dem Kondensator liegt irgendwo das Maximum des E-Feldes und zwischen "+" und dem senkrechten Verlauf des blauen Loop-Leiters liegt irgendwo das Maximum des H-Feldes.

73 de Tom - DC7GB

Ja, Tom, die Skizze ist gut zu sehen. Danke.

Hallo Tom,
wie ich sehe, konnte ich Dich noch nicht überzeugen.

Deshalb habe ich einige grundlegende Simulationsbildchen mit EZNEC gemacht.
Diese sollen veranschaulichen, daß die Abschätzungen, die Du zur Kopplung von benachbarten Leitungen gemacht hast, zu ungenau sind und Dich aufs Glatteis führen.
Bild1_Mitte.jpg: zeigt einen mittengespeisten Lambda/2 Dipol in Resonanz und einen senkrechten zweiten Dipol gleicher Länge, der nur strahlungsgekoppelt ist
Ergebnis: keinerlei Stromfluß auf dem senkrechten Diopol

Bild2_2mOffset.jpg: zeigt eine ähnliche Anordnung wie Bild 1, nur der senkrechte Dipol ist nun um 2m (20%) außermittig
Ergebnis: ein kleiner Strom beginnt auf dem strahlungsgekoppelten Dipol zu fließen

Bild3_schraeg.jpg: zeigt die Anordnung mit mittig beginnenden 2. Dipol, der dann schräg wegläuft
Ergebnis: auch hier beginnt ein kleiner Strom zu fließen

Bild4_Ecke.jpg: zeigt die zwei Dipole, die sich an den Enden nahe kommen und in einem Winkel von 90° zueinander verlaufen
Ergebnis: eine starke Kopplung, bei der der Strom auf dem strahlungsgekoppelten Dipol ca. 50% der Erregerstroms auf dem gespeisten Dipol beträgt

Nur das direkte parallele Führen von zwei Dipolen (Leitungen) gibt eine noch festere Kopplung.

>

Zitat

> Eine kleine Gegenfrage. Ich denke mir eine Doppelzepp mit einer Lambda/4
> Speiseleitung als Transformationsglied für die "Spannungsspeisung". Dann
> lasse ich einen Antennenschenkel weg und erhalte die endgespeiste Zepp.
> Wo fließt nun der Strom, der vormals im abgeschnittenen Schenkel floß?
> Speiseleitung...?
>

Alles anzeigen

> Bei der Doppel-Zepp (2x Lambda/2 meist du sicher) ist der Strom im
> Speisepunkt wie bei der einfachen Zepp theoretisch Null und in der
> Praxis sehr klein. Theoretisch geht also kein Strom verloren, wenn man
> eine Hälfte weg nimmt. Allerdings strahlt jetzt eine kleinere Struktur.
> Hier ist die schon mal erwähnte Singularität, die es sehr schwer macht
> anschaulich zu argumentieren, denn es fliesst natürlich in der Praxis
> ein kleiner Strom und zwar nur in dem Teil an dem die Lambda/2-Antenne
> hängt. Es ist in der Tat am Speisepunkt in der Praxis eine kleine
> Unsymmetrie vorhanden, die als Differenz der beiden Ströme in den
> Einzeladern zur geringen Strahlung der Hüherleiter beiträgt. Das hat
> aber nichts mit der zusätzlichen geringen Strahlungskopplung zu tun.

Ich überlege die ganze Zeit, wieso Du denkst, daß eine Antenne, die nachweislich Leistung in den Raum abstrahlt, leistungslos (ohne Stromfluß) erregt werden könnte.
Vielleicht, weil der Stromfluß ist in der Tat bei hochohmiger Speisung relativ klein aber keineswegs vernachlässigbar (1000W sind 0,4A mit 2500V an 6250Ohm) oder gar Null ist. Da darf nichts ungestraft weggelassen werden.
Wenn Du eine Singularität annimmst, bei der die Speisespannung unendlich ist und der Speisestrom Null, dann ist dies nicht von dieser Welt.
Ein technisch sinnvoller Wert, der auch praktisch bestätigt und in der Simulation nachgewiesen ist, ist um 6000Ohm für die Doppel-Zepp.

Wie sieht es aus, kannst Du Dich meiner Auffassung anschließen, bevor wir zur strahlenden (oder nicht strahlenden) Speiseleitung kommen?

Viele Grüße,
Ralf, DL3BUS

Lbr Reinhard,

es wäre gut zu wissen, aus welcher Zeit deine Info über die Rhomben im kommerziellen Funk stammt. Meine Beobachtung stammt aus dem Jahre 1955, als die Geschichte der logarithmisch-periodische Antenne gerade begann.

Denn Rhomben sind seit dem Aufkommen der logarithmisch-periodischen Antennen im kommerziellen Funk mehr und mehr verschwunden, weil diese Antenne wesentlich weniger Platzbedarf hat und ferner eine weit höhere Bandbreite, und zudem in jede Richtung gedreht werden kann.

Und selbst die logarithmisch-periodische Antenne leidet heute darunter, daß immer mehr Nachrichten heute über Satelliten gehen und nicht mehr über die Kurzwelle.

Aber für diese Diskussion war die Rhombusantenne halt interessant als ein deutliches Beispiel, daß auch Antennen mit fortschreitenden Wellen bzw gleichmäßigem Strombelag durchaus effektiv strahlen können.

HW?

An Tom hätte ich noch eine Bitte:

Als vierte Darstellung der Kopplung zwischen zwei Antennen wären noch das Verhalten zweier gleicher Dipole interessant, die "in einer Zeile", also beide in gleicher Zugrichtung, aufgehängt sind.

Das wäre zudem, wenn beide Dipole nach unten hängen, auch der historische Ursprung der Zeppelinantenne. Die hing ja vom Zeppelin senkrecht nach unten.

HW?

73

Hallo Tom.

Mal eine Frage zur Loop: warum ändert sich das Magnetfeld abhängig vom Ort auf der gegen die Wellenlänge kleinen, abgestimmten Leiterschleife, wenn doch die Stromverteilung entlang des Leiters in erster Näherung konform ist (auch im Kondensator fließt ja ein hoher Strom) ?

Denn da stellt sich mir einfach dann noch eine zweite Frage, die ich mir nicht beantworten kann: wenn die Stromverteilung konform ist, dann sollte auch kein elektrisches Feld außerhalb des Kondensators vorhanden sein, sondern dieses ausschließlich im Kondensator gespeichert sein... hm

73 de Rolf
DL6MBI

Hallo,

Zitat

warum ändert sich das Magnetfeld abhängig vom Ort auf der gegen die Wellenlänge kleinen, abgestimmten Leiterschleife, wenn doch die Stromverteilung entlang des Leiters in erster Näherung konform ist

genau diese Frage hat mich auch beschäftigt...

Uwe, DL8UF

Hallo Ha-Jo,

das Beste ist wohl, Du schaust Dir das selber an:

http://members.aon.at/wabweb/radio/antenne2.htm

So richtig geht daraus aber auch nicht hervor, wann der eigentliche Aufsatz verfasst wurde.

Hallo liebe Mitleser,

als geschundener theoretischer Physiker würde ich mich jetzt doch ganz gerne mal zur Wort melden.

Ich habe diesen Thread jetzt mehrfach durchgelesen und was mir dabei aufgefallen ist, war dass die einfache Frage von Peter eine große Reihe von Antworten und weitere Fragen aufgeworfen hat. Dies zeigt mir, dass die Materie für uns alle sehr spannend, aber nur von wenigen wirklich durchdrungen ist. In dem Thread werden meines Erachtens viele Dinge miteinander vermischt, wie zum Beispiel E-Feld, H/B-Feld, Nahfeld, Speiseleitung, EZNEC, Fußunktwiderstand und vieles andere. Das macht die Sache nicht einfacher. Leider ist die Theorie reichlich kompliziert und wird durch Beobachtungen, die wir als Funkamateure machen noch verwirrender, da wir an den Grenzen der Modelle operieren und da es uns Theoretikern zumeist nicht gelungen ist ordentliche und eindeutige Modelle für die Praktiker zu erzeugen. Hier haben wir dringenden Nachholbedarf! Im QRP Report haben wir vor einiger Zeit etwas Ähnliches für die Theorie der MicroVerts gemacht.

Ich schlage daher vor, dass wir unter der Rubrik "Antennentheorie" eine Reihe von Threads eröffnen, um uns zu dem speziellen Thema über die Theorie und die praktischen Belange Gedanken zu machen. Wenn ich diesen Thread noch mal Revue passieren lasse, fallen mir folgende Themen eine:

- warum strahlt eine Antenne
- Speiseleitung
- Anpassung
- SWR
- der Dipol
- die Simulation und ihre Grenzen
- ...

Steinigt mich dafür, aber ich habe das Gefühl, dass wir uns diesem Thema nur schrittweise nähern können!

73 de dl6uq - Alexander

PS: Meiner Einschätzung nach hat Peter mit seiner ursprünglichen Frage und Antwort Recht und ich konnte das an meiner eigenen Antenne (asymmetrisch gespeister Dipol mit 450Ohm Wiremann) auch nachvollziehen

Lbr Reinhard,

nun, am Ende steht zwar ein Vermerk "Letzte Änderungen 2002", aber ganz zu Anfang ist vermerkt, daß der Artikel für die Funkschau von 1975 ist.

Ich war einmal 1983 bei der Inbetriebnahme einer größeren Sendestelle in Argentinien dabei, und da gab es keine Rhomben mehr, nur logarithmisch-periodische Antennen, neben Reusenantennen. Alle diese Antennen stammten sogar von der argentinischen Firma Cavarjal, das know-how ist also genügend verbreitet.

Trotzdem, ich habe mir diesen Link mal gespeichert, vielen Dank!

Zitat

Original von DL3BUS
[...]
Bild4_Ecke.jpg: zeigt die zwei Dipole, die sich an den Enden nahe kommen und in einem Winkel von 90° zueinander verlaufen
Ergebnis: eine starke Kopplung, bei der der Strom auf dem strahlungsgekoppelten Dipol ca. 50% der Erregerstroms auf dem gespeisten Dipol beträgt[..]

Hallo Ralf,

gehen wir mal von 50% Stromunterschied aus. Das wäre ein Koppelfaktor von -6dB. 25% der Leistung würde dann von der Hühnerleiter abgestrahlt.

Zunächst mal ist eine Simulation keine Erklärung. Damit testet man ja nur was das Modell des Simulators her gibt. Das stimmt sicher nicht ganz mit der Realität überein, aber der Fehler ist wahrscheinlich zu vernachlässigen. Ob aber diese Aussage stimmt, das kann ich nicht endgültig klären. Ich möchte nur Vorsicht empfehlen und kein blindes Vertrauen darin setzen. Ich habe versucht es anschaulich zu erklären und war mir immer bewusst, dass ich dabei Fehler machen muss. Wen das stört (ich meine jetzt nicht dich), der soll nachrechnen. Verstanden hat er das dann aber auch nicht besser.

Zurück zur Simulation. Vielleicht kannst du wirklich mal die Höhe des Stromes etwas genauer bestimmen. Die -6dB Koppelfaktor nehme ich mal so lange als Maximalwert an. Die Hühnerleiter einer endgespeisten Antenne wird aber in fast allen Fällen in einem grösseren Winkel als 90 Grad vom Antennendraht weg gehen. Eigentlich ist das ein Bogen, aber nehmen wir doch mal 100 oder 110 Grad an. Vielleicht kannst du das auch mal simulieren. Das hat schon einen Einfluss auf den Koppelfaktor und dann kommen wir bestimmt in Bereiche grösser als -10dB. So viel fehlt da doch gar nicht mehr.

Meine beiden Abschätzungen von -58dB und -20dB einige Tage zurück, waren Annahmen, deren Grundlage ich mit angegeben hatte. Der hohe Wert von -58dB widerspricht dem was dein Bild1 sagt auch gar nicht. Deine Simulation bestätigt meine Schätzung. Allerdings geht die Diskussion ja um die Endspeisung und nicht um die Mittenspeisung.

Die -20dB als meine zweite Näherung für den Allgemeinbetrieb sind ein Erfahrungswert für Koppeldämpfungen von parallel liegendem RG58U (ist besser als 40dB, zur Not kann ich eine Messkurve hier ablegen) plus einen Zuschlag. Diese Schätzung wird durch Erfahrungswerte für Dämpfungen zwischen verschiedenen Polarisationsebenen gestützt. Beide Werte sind also nicht völlig aus der Luft gegriffen.

Ich halte mal fest, dass es jetzt darum geht, ob Dein Simulatorwert von -6dB oder mein Schätzwert für Endspeisung von -20dB näher an der Realität sind. Wir sind uns also nur noch nicht ganz in der Höhe einig. Ob der Koppelfaktor dann -10dB oder -19,6523dB sind, ist mir im Prinzip egal. Und dass die Hühnerleiter strahlt, hatte ich nie bezweifelt. Ich hatte nur bezweifelt, dass dieser Anteil entscheidend ist. Man kann meiner Meinung nach nicht wirklich behaupten, dass die Antenne dadurch 3/4 Lambda lang ist. Das ist eine ziemliche Verwaschung dessen was da wirklich passiert.

Zitat

Ich überlege die ganze Zeit, wieso Du denkst, daß eine Antenne, die nachweislich Leistung in den Raum abstrahlt, leistungslos (ohne Stromfluß) erregt werden könnte.

Das habe ich nie gesagt. Ich habe immer davon gesprochen, dass die Lambda/2-Antenne eben nicht unendlich hochohmig ist, sondern bei Endspeisung ein ganz kleiner Strom in sie hinein fliesst. Ich sprach von Strahlungswiderständen im kOhm Bereich. Wir sind uns hier also einig!

In meinem vorletzten Beitrag hatte ich sogar von der dadurch zusätzlich auftretenden leichten Unsymmetrie am Speisepunkt gesprochen, der neben der Kopplung auch noch was zur Eigenstrahlung der Hühnerleiter beiträgt. Bei dieser Vereinfachung habe ich sogar einen "grossen Fehler" gemacht: Ich habe nämlich einfach so getan, als ob sich beide Effekte gleichphasig addieren. Es ist ganz unwahrscheinlich, wenn das zufällig so wäre. Aber die paar dB Einfluss, die es am Gesamtergebnis ändern würde, "schenkte ich mir" in der weiteren Betrachtung. Es macht einfach keinen Sinn sich um Koppelfaktoren von -10dB oder -13dB (eine Annahme) zu streiten.

Beispiel: +3dB (+100%) mehr Geld zu haben kann eine Menge sein. Ob man aber bei gleicher Ausgangslage -10dB (-10%) oder -13dB (-20%) Abzüge hat macht in absuten Werten wesentlich weniger aus

Zitat

Wie sieht es aus, kannst Du Dich meiner Auffassung anschließen, bevor wir zur strahlenden (oder nicht strahlenden) Speiseleitung kommen?

Wir nähern uns. Mach doch bitte mal die oben angegeben Simulation.

Zitat

Original von DL6MBI
Mal eine Frage zur Loop: warum ändert sich das Magnetfeld abhängig vom Ort auf der gegen die Wellenlänge kleinen, abgestimmten Leiterschleife, wenn doch die Stromverteilung entlang des Leiters in erster Näherung konform ist (auch im Kondensator fließt ja ein hoher Strom) ?

Hallo Rolf,

schöne Frage! Im Kondensator fliesst ein Strom, der um 180 Grad entgegengesetzt zu dem Maximalstrom auf der linken Seite der Loop (in meiner Skizze) ist. Die beiden Ströme heben sich am anderen Ende der Loop (rechts) ausserhalb des Kondensators auf. In ihm gibt es örtliche Stromdichten (tut mir leid, es wird etwas schwierig). Die Verschiebestromdichte ist in der Mitte zwischen den Kondensatorplatten im Dielektrikum da am grössten, wo man am weitesten vom Rand der Kondensatorplatten entfernt ist. Da ist auch die elektrische Feldstärke am grössten.

Die Stromverteilung auf der Loop ist ebenso wie die Spannungsverteilung nicht homogen, sondern in erster Näherung sinusförmig. Am Rand beim Kondensator gibt es kleine Abweichungen, die aber nichts zum Verständnis beitragen. Wenn die Loop immer kleiner wird, kann man beide Verteilungen linear annähern. Mathematisch nähert man also: sin(x)=x (Vorsicht beim Ausprobieren mit dem Taschenrechner. Das gilt für Bogenmass eher als für Grad). Die Grösse des Stromes ist also bei kleinen Loops angenähert nur vom Abstand auf der Loop zum Loop-Kondensator anhängig.

Der Verlauf der Spannungsverteilung ist einfacher einzusehen, weil am linken Ende der Loop ja prakisch Kurzschluss ist. Da kann keine Spannung mehr sein. Am rechten Ende ist die Loop "offen". Hier ist die Spannung am grössten. Strom- und Spannungsverteilung sind um 90 Grad gegeneinander phasenverschoben. Bei kleinen Loops merkt man von der eigentlich sinusförmigen Verteilung nichts mehr.

Das ist bei einer Loop alles etwas schwieriger vorstellbar, als bei einem gestreckten Draht. Man kann sich behelfen, wenn man die Loop in Gedanken "gerade biegt" und der Kondensator dadurch einen grösseren Plattenabstand bekommt. Im Extremfall ist man dann wieder bei einer Lambda/2-Drahtantenne. Bei diesem Gedankenexperiment muss man eigentlich die Kapazität vergrössern, wenn man die ehemalige Drahtlänge der jetzt gestreckten Loop nicht verändert, um weiterhin bei gleicher Frequenz Resonanz zu haben. Der 90 Grad Unterschied bleibt aber auch ausserhalb der Resonanz immer erhalten.

Zitat

Original von DL6UQ
[...]Ich schlage daher vor, dass wir unter der Rubrik "Antennentheorie" eine Reihe von Threads eröffnen, um uns zu dem speziellen Thema über die Theorie und die praktischen Belange Gedanken zu machen.
[...]
Steinigt mich dafür, aber ich habe das Gefühl, dass wir uns diesem Thema nur schrittweise nähern können![...]

Hallo Alexander,

ein neuer Thread ist die richtige Idee und ich werde dich nur dann "steinigen" (resp. den neuen Thread ignorieren), wenn es dort nicht mehr anschaulich zu geht. Mathematik erklärt nichts. Sie beschreibt Modelle, die man zuvor durch Beobachtung der realen Welt entwickelt hat. Ein Modell muss man daher auch so verstehen können. Leider wird die Umkehrung als Fehler immer wieder gemacht.

Nachtrag:

Nach einer 1/4-Stunde Nachdenken ist mir aber noch was besseres eingefallen. Warum können wir kein DL-QRP-AG-Wiki aufmachen? Das hätte nämlich den Vorteil, dass man alle Information kompakt an einer Stelle hätte und jeder was dran ändern kann. Ein Thread komplett durchzulesen ist sehr zeitaufwendig und man liest zwischendurch auch vieles, was sich später dann relativiert oder überholt hat.

73 de Tom - DC7GB

Hallo Tom!

Vielen Dank für Deine Mühe und die Erläuterungen. Das ist sehr hilfreich.

Ich hätte noch eine Frage: die Loop zeigt in einer Simulation mit einem NEC-2 Core eine kaum erkennbare Stromverteilung von der magnetisch gekoppelten Einspeisung hin zum Kondensator. Anhand eines Beispiels möchte ich mein Problem kurz erläutern:

NEC-File:

CM MagLoop 20m 50 ohm Feed
CE
GW 1 15 -.5 -.5 0.0 -.5 .5 0.0 .01
GW 2 15 -.5 -.5 0.0 .5 -.5 0.0 .01
GW 3 15 .5 -.5 0.0 .5 .5 0.0 .01
GW 4 15 .5 .5 0.0 -.5 .5 0.0 .01
GW 5 3 -.459 -.059 0.0 -.459 .059 0.0 .005
GW 6 3 -.459 -.059 0.0 -.341 -.059 0.0 .005
GW 7 3 -.341 -.059 0.0 -.341 .059 0.0 .005
GW 8 3 -.341 .059 0.0 -.459 .059 0.0 .005
GE 0
EK
SY C=36.6pF
LD 0 3 8 8 0 0 C
LD 5 0 0 0 57471264
EX 0 5 2 0 1.0 0.0
FR 0 1 0 0 14.05 1
EN

100 Watt Eingangsleistung (Info wegen des Stromes auf der Schleife), 1m Kantenlänge, Geometrie siehe Bild. Dort ist auch die Stromverteilung zu sehen. Diese Loop ist gegenüber der Wellenlänge nicht mehr "sehr klein". Ist die Stromverteilung, die zu sehen ist, nun durch die geometrisch nicht mehr kleinen Abmessungen verursacht, oder durch die von Dir beschriebene sinusförmige Stromverteilung?

73 de Rolf
DL6MBI