Beiträge von DC7GB

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 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

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 Ralf,

Zitat

Original von DL3BUS
[...]1. Erzeugt das Antennenfeld der gespeisten Antenne einen Strom auf der Antennenleitung? (Common Mode Betrachtung)[...]

Ich glaube die Kopplung kann man vergessen. Zuerst einmal ist die Koppeldämpfung der Hühnerleiter zwar nicht so hoch wie bei Koaxkabel, aber sicher liegt sie bei mindestens 20dB. Das aber auch nur dann, wenn man zwei Hühnerleitern parallel nebeneinander legt! Bei der Verwendung als Speiseleistung ist die Hühnerleiter aber eher rechtwinklig zur Antenne angeordnet. Das gibt noch mal mindestens 10dB zusätzliche Koppeldämpfung. Und dann kreuzt sich die Hühnerleiter und der Antennendraht auch nicht. Der mittlere Koppelabstand wird also mit länger werdender Hühnerleiter immer grösser. Das bringt auch noch zusätzliche Koppeldämpfung. Ich glaube, so kommt man nicht wirklich weiter oder verrennt sich in Annahmen, die man kaum noch nachprüfen kann.

Das E-Feld ändert sich in der Mitte der Lambda/2-Antenne bezogen auf ein gleich langes Streckenelement am stärksten und am Ende des Antennendrahts am geringsten. Wenn man dieses Feld nun über 10-20cm durch eine rechtwinklig zur Antenne weg laufende Hühnerleiter über Strahlung als Differenz und nicht gegen Masse abgreift, so ist der Feldstärkeunterschied in der Mitte des Antennendrahts am grössten und am Rand am geringsten. Überschlagsmässig kommt man auf folgende Koppelung: Auf 160m ist Lambda/2 = 80m. Das Verhältnis zwischen "abgreifender" Hühnerleiter und Antennenlänge wäre dann 10cm/80m = 0,0013 (oder -58dB, wenn man das als eine Spannungskopplung betrachtet). Das ist sehr wenig.

Das H-Feld induziert im Idelfall überhaupt nichts in die Hühnerleiter, wenn sie rechtwinklig zum Antennendraht weg geht. Die beste magnetische Kopplung hätte man bei parallel liegenden Leitungen. Hier fällt es mir schwer einen Faustwert abzuschätzen, weil man dazu eigentlich die genaue Geometrie der echten Antennen mit Hühnerleiter bräuchte. Mit Sicherheit kommt man aber auch in eine ähnliche Grössenordnung wie zuvor.

Zitat

[...]2. Wie erregt das Speisekabel die Antenne? (Differential Mode Betrachtung)[...]
Wo fließt der Strom eines, mit Zweidrahtleitung endgespeisten, Halbwellendipols hin?[...]

Die Antenne ist bei Speisung am Ende spannungsgekoppelt. Der fliessende Strom ist also sehr klein und es entsteht am Einspeisepunkt auch [fast]kein Magnetfeld. Wie oben beschrieben ist der Induktionseffekt zwischen Antennenleiter und Kabel zwar vorhanden, aber für die qualitative Betrachtung völlig vernachlässigbar. Das wäre erst anders, wenn die Kopplung im Bereich um -10dB wäre. Da sind wir aber hier endlos weit von weg. Der strahlungsgekoppelte Strom von dem du sprichst ist einfach viel zu gering. Wäre das nicht so, so würde die Hühnerleiter auch erheblich stärker strahlen müssen. Denn nur dann gäbe es ja die Möglichkeit einer Induktion.

Zitat

Im Buch von Rothammel ist die Zweidrahtleitung nicht ohne Grund eine Viertelwellenlänge lang. Es ist günstig für die Transformation der Impedanz (Differential Mode) und verlängert die Antenne auf dreivierten Lambda mit Einspeisung bei 1/3. Dabei strahlt die Zweidrahtleitung nicht nur ein "bischen" sondern mit voller Stärke.

Das haben wir weiter oben schon abgehandelt. Es ist eine simple Transformation die hier durchgeführt wird. Am Ende der Lambda/4-Speiseleitung ist Maximum der Spannung und das ist es auch am Ende der Lambda/2-Antennenleitung. Somit also eine lupenreine Spannungskopplung.

Die Antenne wird nicht durch die Speiseleitung auf 3/4 Lambda verlängert. Das geht schon deshalb nicht, weil in der Hühnerleiter durch die einzelnen Adern entgegengesetzte (im Idealfall gleich grosse) Ströne fliessen, die das äussere magnetische Feld um die Hühnerleiter herum nahezu aufheben. Was da dennoch ein ganz kleines bischen zur Strahlung der Hüherleiter beiträgt, ist im wesentlichen das unlösbare "Probleme", dass beide Adern einen Abstand zueinander haben müssen. Andernfalls wäre es keine Hühnerleiter mehr.

Zitat

Dabei strahlt die Zweidrahtleitung nicht nur ein "bischen" sondern mit voller Stärke.

Nein, mit Sicherheit ist das nicht so.

Bei dieser ganzen Betrachtung gibt es leider immer wieder folgendes Grundproblem: Das was die Theorie vorhersagt wird durch die Praxis relativiert. Das darf man aber nicht als Argument für oder gegen eine Anschauung verwenden. In praktischen Büchern steht viel Unsinn, wenn der Autor Unverständnis unter den Tisch kehren will. Wer das überliest und sich nicht über Ungereimtheiten wundert oder gar ärgert, der übernimmt leicht auch mal eine falsche Betrachtungsweise. Zum grossen Glück sind diese Dinge aber durch Überlegung und Diskussion in der Gruppe alle auszuräumen. Das ist der sehr grosse Vorteil der Naturwissenschaften gegenüber den Geisteswissenschaften

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DF7BL
[...] Kurz davor findet sich auf der zB 450 Ohm Hühnerleiter ein Punkt an dem die Inpedanz auch 450 Ohm real beträgt. [...]

Hallo Uwe,

ja, das ist unter bestimmten Voraussetzungen richtig:

Nehmen wir mal zunächst an, die Hühnerleitung sei an einem Ende offen. Dann wird das über Lambda/4 im Idelfall in einen Kurzschluss transformiert. Dazwischen findet man aber nur vom Ort abhängige Blindwiderstände und keinen Realanteil. Das heisst bei einer Reihenersatzschaltung: 0 Ohm Realanteil in Reihe mit einem endlichen Blindwiderstand, bzw. bei einer Parallelersatzschaltung: unendlich grosser Realanteil und parallel dazu den gleichen endlichen Blindwiderstand wie zuvor.

Nun ist die Antenne am Ende in der Praxis nicht unendlich hochohmig, sondern hat irgend einen rellen Widerstand im kOhm-Bereich plus einen Blindanteil. Dieser komplexe Widerstand wird nun nach Lambda/4 nicht auf 0 transformiert, sondern auf einen sehr kleinen Real- plus Blindanteil. Nur in diesem Fall findet man irgendwo auf der Hühnerleiter tatsächlich einen Punkt, dessen Realanteil 450 Ohm beträgt. Gleichzeitig ist da aber an der selben Stelle auch ein Blindanteil vorhanden.

Zitat

[...]Eine Verlängerung mit 450 Ohm Hühner-Leitung von diesem Punkt an bringt keine Transformation der Impedanz mit sich.[...]

Leider doch, wegen des nicht zu vernachlässigenden Blindanteils. Wenn man hier nun aber einen Stub (z.B. die gleiche Hühnerleitung, aber am Ende kurzgeschlossen oder weniger sinnvoll auch offen) mit der richtigen Länge parallel schaltet, so kann man den noch störenden Blindanteil vollständig kompensieren.

Jetzt hast du Recht und man könnte vom gleichen Punkt aus eine beliebig lange Hühnerleitung zur Speisung anschliessen. Sie ist dann reflexionsfrei angeschlossen. Allerdings stimmt das dann alles nur bei einer Frequenz und das ganze Gebilde ist schmalbandig. Variiert man die Länge der Lambda/2-Antenne, so schafft man es für eine Frequenz natürlich auch den Blindanteil am hochohmigen Speisepunkt vollständig zu kompensieren. Aber dann ist da wo der Realteil die gewünschten 450 Ohm hat immer noch ein Blindanteil, allerdings mit einem anderen Betrag, vorhanden.

Je niederohmiger der Realteil am Anschlusspunkt des Antennenleiter wird, um so näher wandert der 450 Ohm-Punkt auf der abgehenden Hühnerleitung in Richtung des Lambda/4-Endes. Irgend ein Blindanteil bleibt aber immer vorhanden. Der verschwindet erst, wenn der Antennendraht selbst mit rein rellen 450 Ohm die Hühnerleitung im Ankoppelpunkt abschliesst. Rein reell 450 Ohm hat ein Lambda/2-Draht aber nirgendwo. Bestenfalls hat er in der Mitte reell ca. 100 Ohm in Resonanz.

Mir scheint daher, dass Hühnerleitern wohl immer so eingesetzt werden, dass eine leichte Fehlanpassung auftritt, die man dann mit dem obligatorischen Tuner einfach wegstimmt. Dann ist es auch eigentlich egal wo (Mitte oder asymmetrisch) man einspeist. Man dreht im Zweifel etwas nach. Das bischen eigene Abstrahlung der Hühnerleiter ist völlig wurscht und stört nícht.

Da Hühnerleiter hochohmiger als Koaxkabel sind, sind bei gleichem Leiterquerschnitt auch die ohmschen Verluste geringer. Die dielektrischen Verluste der Hühnerleiter sind ebenfalls geringer, als beim Koaxkabel, weil Luft besser als Plastik ist. Historisch gesehen war das ohnehin die einzige Möglichkeit für den HAM seine HF zur Antenne zu transportieren. Die Hühnerleiter ist ganz simpel selbstzubauen, Koaxkabel jedoch nicht. Warum verwendet man dann Koaxkabel? Na die sind mechanisch kleiner und einfacher zu handhaben. Im Idealfall schirmen sie auch Streufelder besser ab als parallel laufende Leitungen. "Zur Not" kann man ja RG214U nehmen. Das ist ein Koaxkabel mit doppelter Schirmung. Auf eine Mantelwellensperre direkt an der Antenne sollte man aber trotzdem nicht verzichten, wenn man unsymmetrisch einspeisen will oder muss.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von dj4az

Demnach ist die Zepp ein Gespenst, das also nicht strahlt (oder nur wenig).

Da wird doch der Hund in der Pfanne verrückt! So was habe ich noch nirgends gelesen oder gehört. Komisch, dass seit Jahrzehnten mit der Zepp dennoch DX-QSOs gelingen. Wie das wohl geht? Vielleicht gibt es ja doch so was wie den "Äther"? Oder laufen die Wellen dann einfach durch die Erdr hindurch ans Ziel (wäre ja u. U. wesentlich näher als über die Ionosphäre!).

Klär mich bitte auf - bin total verunsichert!

73
Hans/DJ4AZ

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Hallo Hans,

nee, der Hund wird nicht verrückt - hi. Ich hab mir den Rothammel noch mal vorgenommen und da ist natürlich etwas, was ich nicht berücksichtigt hatte. Ich ging von einer beliebig langen Hühnerleiter aus. Die Zepp nach Rothammel hat aber eine Lambda/4 (oder Vielfache davon) Speiseleitung. Da passiert eine Transformation vom Ausgangswiderstand am TX-Ende der Hühnerleiter theoretisch auf einen unendlich hohen Widerstand am Speisepunkt der Antenne. Die ist hier tendenziell ebenso hochohmig und dann passt es wieder!

Stehende Wellen gibt es aber auch jetzt auf der Hühnerleiter. Sie strahlt also immer noch. Allerdings wird der Antennendraht durch diesen Trick besser "angepasst" und wird deutlich mehr strahlen, als ich zuvor für den allgemeinen Fall einer beliebig langen Hühnerleiter angenommen hatte. - Sorry für den "kleinen Fehler".

Damit sollte die Welt hoffentlich wieder in Ordnung sein. Das ist aber dennoch eine ziemliche Krückenlösung. Ein Fuchskreis wird bestimmt sehr viel besser funktionieren, muss allerdings bei Bandwechsel auch nachgestimmt werden. Ich würde eine in dieser Form endgespeiste Antenne eigentlich nicht als Non-Plus-Ultra ansehen.

73 de Tom - DC7GB

Hallo OMs,

ich will mal nochmal was beitragen:

Ein mittengespeister Dipol, den man in Resonanz betreibt, hat am Speisepunkt einen reellen Strahlungswiderstand um 100 Ohm. Verschiebt man nun den Speisepunkt in Richtung Antennenende und lässt alles andere konstant, so wird der Strahlungswiderstand (das ist der Widerstand, den man im Speisepunkt messen kann) komplex. Im Idelfall ist er an beiden Enden des Lambda/2 Antennendrahts wieder reell und (unendlich) hochohmig. Dieser Fall ist nicht ganz so einfach abzuhandeln, aber man kann sich ihm nähern.

• Speist man zunächst also in der Mitte mit einer Hühnerleiter ein, deren Wellenwiderstand dem Strahlungswiderstand des Dipols entspricht, so hat man selbstverständlich keine Reflexion und keine stehenden Wellen auf der Speiseleitung.
  

  
  

  Schlussfolgerung: Es strahlt nur der Antennendraht.

  
  

  
  

• Verschiebt man nun den Einspeisepunkt zum Rand, so stimmen Strahlungswiderstand und Wellenwiderstand der Hüherleiter nicht mehr überein. Noch schlimmer: Der Strahlungswiderstand wird komplex (hat also je nach Ort einen kapazitiven oder auch einen induktiven Anteil).
  

  
  

  Schlussfolgerung: Es müssen zwangsläufig Reflexionen auf der Hühnerleiter auftreten. Die entgegengesetzten H-Felder der beiden Adern (der Strom fliesst ja in entgegengesetzter Richtung durch beide Adern durch) kompensieren sich nie ganz vollständig (daher wird hier auch nur ganz wenig abgestrahlt). Sie würden sich nur dann vollständig kompensieren, wenn sie ganz dicht zusammen miteinander verdrillt wären. (Wie "Ringkernbewickler" wissen, selbst dann nicht immer.) Eine Hühnerleiter muss aber zwischen den Adern einen Abstand so um die 10-20cm haben, andernfalls wäre es keine Hühnerleiter und sie hätte auch wieder einen ganz anderen, noch kleineren Wellenwiderstand.

  
  

  Alle Bedingungen für eine Abstrahlung sind auf der Hühnerleiter erfüllt: 1) Sie ist nicht unendlich kurz, hat also eine gewisse Länge. 2) Es gibt auf ihr stehende Wellen und 3) Die Maxima von Strom und Spannung liegen wegen der Reflexion am Einspeisepunkt des Antennendrahtes an verschiedenen Orten.

  
  

  ACHTUNG: Wir haben hier zwei parallele Adern mit entgegengesetzt fliessenden Strom und nicht nur eine wie beim Antennendraht selbst. Ihre beiden H-Felder kompensieren sich in der Praxis nie ganz vollständig. Das daraus resultierende sehr kleine Summenfeld (man nennt es auch Streufeld) hat Maxima, die sich örtlich von den (hier wesentlich stärkeren) Spannungsmaxima des E-Feldes unterscheiden. Punkt 3) ist also erfüllt.

  
  

  
  

• Der Spezialfall der Einspeisung am Ende des Lambda/2 Antennendrahtes nähert sich einem singulären Punkt. Mit einem Fuchskreis wird das elegant umgangen und es würde bei richtiger Dimensionierung auch nur der Antennendraht strahlen.
  

  
  

  Speist man aber klassisch nach Rothammel nur mit einem Ende der Hühnerleiter und lässt das andere Ende frei in der Luft hängen, so "sieht" sie dort auch nicht mehr ihren Wellenwiderstand. Sie ist dort einfach offen. Es findet (Total-)Refexion statt.

  
  

  Schlussfolgerung: Theretisch strahlt gar nichts. Praktisch jedoch (mit der selben Begründung wie oben) zumindest die Hühnerleiter etwas. In der Realität nimmt auch der Antennendraht etwas Energie auf, weil er eben nicht unendlich hochohmig am Ende ist. Also strahlen in diesem Spezialfall sowohl Hühnerleiter etwas, als auch etwas der Antennendraht. Besonders sinnvoll ist das nicht.
  

Wie man nun die von der Theorie abweichenden real stattfindenden Vorgänge (endlicher Widerstand, endlicher Reflexionsfaktor, Dämpfung der Leitungen usw.) auf die Komponenten der ganzen Anordnung verteilt, ist eigentlich nur im Fall der Speisung am Ende des Antennendrahts wichtig. Je näher man zum Normalfall der mittigen Speisung kommt, um so geringer strahlt die Hühnerleiter. Der Effekt dürfte aber insgesamt relativ gering sein.

Der Einspeisepunkt sollte also nicht zu nahe am Ende des Antennendrahts sein. Die verbleibende Refexion stimmt man mit einem Tuner ab.

Bei Koaxkabelspeisung unsymmetrischer Antennen (FD4) ist eine Mantelwellensperre am Einspeisepunkt daher immer sinnvoll. Bei einem koaxgespeisten Dipol (auch ausserhalb seiner Resonanz) braucht man das trotz Reflexion auf der Speiseleiung nicht.

73 de Tom - DC7GB

Nachtrag:

Ich habe bei der obigen Betrachtung nicht berücksichtigt, dass die Speisehühnerleiter bei der Original-Zepp Lambda/4 (oder Vielfache davon) lang ist. Damit relativiert sich die Aussage des letzten Punkts aus folgenden Gründen:

Eine Lambda/4-Leitung (oder Vielfache davon) transformiert den am Eingang liegenden Widerstand auf (theoretisch) unendlich. Damit passt es auch bei Endspeisung der Labda/2-Antenne wieder, weil sich angenähert ähnlich hohe Widerstände am Einkoppelpunkt "sehen". Verbleibende Blindanteile am TX-Ausgang muss man sowieso mit einem Tuner kompensieren. Trotzdem gibt es eine Reflexion und stehende Wellen auf der Hühnerleiter. Andernfalls würde sie auch nicht den Widerstand hochhohmig transformieren. Sie strahlt also weiterhin, aber eben nur minimal. Das war wohl mit eine Frage dieses Threads.

Das Szenario oben ist bei Lambda/4 (oder Vielfache davon) langer Hühnerleitung (theoretisch!) also nicht so ungünstig wie beschrieben. Ich bitte um Entschuldigung für meinen Fehler. Ich habe aber trotzdem etwas "Bauchschmerzen" mit dieser Form der Endeinspeisung. Es wird in der Praxis bestimmt nicht so gut wie ein Fuchskreis funktionieren. Den muss man zwar bei Bandwechsel ändern und er muss bei dicken Leistungen (sorry, wie sind hier ja bei der DL-QRP-AG) auch aufwenidig gebaut werden, dafür kann die Zepp wegen der Transformation auf der Speiseleitung aber nur auf harmonischen Bändern und selbst dann auch nur bei einer einzigen Länge der Hühnerleitung funktionieren.

Wenn die Zepp z.B. auf allen zu 160m harmonischen KW-Bändern laufen soll, dann muss die Hühnerleitung ca. 40m lang sein! Ich ganz persönlich finde diese Einschränkung eher anachronistisch. Da gibt es bei gleichem oder sogar weniger Aufwand sinnvollere Lösungen. Aber das ist natürlich Ansichtssache

73 de Tom - DC7GB

Hallo Ken,

ich glaube der Power-User verwendet keine GP, sondern mindestens einen Beam oder eine Quad. Die GP hat auch einen ganz schlechten Angeber-Faktor. Ausserdem sind 3dB auf KW wirklich nicht gerade viel. (Auf UKW gibt man dafür alles!) Aber für den QRPler ist das bei guten Bodenbedingungen allemal ein Versuch wert. Ansonsten geht meiner Meinung nach für den QRPler nichts über einen Dipol ohne viel Mätzchen dran. Der geht auch bei schlechten Bodenbedingungen sehr gut.

Ich habe aber im letzten Urlaub ein QSO mit einem belgischen OM verfolgt, der hatte auf 40m 4x GP, die er über Phasenleitungen umschalten und damit elektrisch drehen konnte. Der Effekt war umwerfend! Die Antenne steht in seinem Garten und ist innerhalb von 10 Minuten komplett abbaubar. Sie hat keine bewegten Teile! Da kommt keine Quad mehr mit.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DL4KE
Ist die Annahme, die Antenne sei reziprok, nicht schon unrealistisch ?
Denn - wie bereits irgendwann zuvor ausgefuehrt - gehen wir dioch davon aus, dasz die Antenne zwar - im Idealfall - saemtl. zugefuehrte Energie abgeben kann, aber zwangslaeufig immer nur einen Anteil dem Feld entnehmen kann und genau dieser Anteil stark von den geometr. Abmessungen abhaengt...

Hallo Jürgen,

hab deine Frage erst nach einem Rückblättern jetzt bemerkt. Was soll reziprok heissen? Normalerweise bedeutet das für den Fall einer Antenne, dass man in einer Übertragungstrecke in beden Richtungen die gleichen Übertragungseigenschaften hat.

Das stimmt nur dann, wenn man eine freie, ungestörte Ausbreitung voraussetzt. In der Erdatmosphäre trifft das auf KW mit Raumwellen bestimmt nicht zu. Auf UKW unter Sichtbedingungen näherungsweise. Beugungen und Reflexionen dürfen also nicht auftreten.

Allerdings muss man aufpassen: Eine Lambda/4 Groundplane hat gegenüber einem Lambda/2 Dipol in Hauptstrahlrichtung beim Senden tatsächlich einen Gewinn (!) von 3dBd, obwohl sie nur halb so lang ist. Das liegt daran, dass die GP die ihr zugeführte Energie theoretisch auch nur im halben Raum verteilen muss, weil sie ja auf unendlich gut leitenden und auf einem unendlich grossen, ebenen Grund steht - wie gesagt, theoretisch.

Empfangsmässig hat die GP gegenüber dem Dipol aber einen Verlust von 3dBd, weil sie ein kleineres Feld abgreift. Da wundert man sich dann doch: Eine Antenne kann ja nicht im Sendefall 3dB Gewinn haben und bei Empfang plötzlich 3dB Verlust! Das spräche ja gegen die Reziprozität und man versteht die Welt nicht mehr. Das stimmt dann aber wieder, wenn man die Einschränkung des nur halb bestrahlten Raums im Fall des sendens bei der GP nicht vergisst. - Es geht nichts verloren.

Möglicherweise erklären sich so auch die Fantasiegewinne einiger gestockter GP-Antennen. Zumal wenn der Hersteller das auch noch auf den isotropen Strahler bezieht und den kleinen Buchstaben "i" einfach wegfallen lässt. Dann ist "der beabsichtige Fehler" immerhin schon 5,15 dB gross! Bei unerklärlich hohen "Papier-Gewinnen" also ruhig erst mal bis zu 5dB abziehen. Was dann übrig bleibt, ist vielleicht etwas näher an der Wahrheit dran.

Messen wird man diese Unterschiede sicher auch noch auf KW können. Aber was sind da schon 3dB? Das kann der "normale OM" wohl vergessen. QRPler sehen die Welt aber völlig anders. Die bekommen beim Senden mit einer GP auf gutem Boden (genau das ist das Problem) 3dB "geschenkt" und das auch noch im Idealfall mit weniger Materialaufwand. Mangelnde Empfangsfeldstärken hat man auf KW auch nur im Extremfall. Jedenfalls hört ein QRPler immer mehr, als er je erreichen kann. Da ist man über diese kostenlose "PA" sehr erfreut! Das baut auch sicher jeden KW-Mobilisten auf, oder?

Zitat

Original von DK1IO
[...]Und wie sieht es bei einer MagLoop aus? Da habe ich doch gar keine freien Antennenenden. Die strahlt doch auch, primär zwar nur die magnetische Feldkomponente, aber durch die Verschiebespannung wird im Fernfeld ja die elektrische Komponente wieder zugefügt.[...]

Hallo Reinhard,

die Mag-Loop hat irgendwo einen Drehko zum Abgleich. Hier ist das Maximum des elektrischen Feldes. Das Maximum des magnetischen Feldes ist in der Nähe der Mitte des Loops. Beide Orte sind also unterschiedlich, was auch die Voraussetzung für eine Abstrahlung ist. Es führt auch etwas in die Irre zu meinen, die Mag-Loop strahlt "primär zwar nur" die magnetische Feldkomponente ab. Nein, es müssen immer beide Anteile abgestrahlt werden, andernfalls gäbe es kein elektromagnetisches Fernfeld. Das Verhältnis der beiden Felder ist aber durchaus bei jeder Antenne unterschiedlich, denn damit erfolgt - im Modell gesprochen - "die Anpassung" an den Strahlungswiderstand. Der ist von der Geometrie der Antenne abhängig und bei jeder Bauform anders.

73 de Tom - DC7GB

Günther

Der Strahlungswiderstand ist salopp geschrieben E/H und nur im Fernfeld reell. Das Feld "verbiegt" sich natürlich in der Nähe eines resonannten Gebildes. Man kann es sogar nachträglich durch einen passiven TX (hört sich komisch an, ist aber z.B. eine Antenne die man periodisch kurz schliesst ohne selbst HF einzuspeisen.) modulieren! Hier wird es aber extrem schwierig und aufwendig. Soweit ich weiss gibt es bis heute keine geschlossenen mathematischen Lösungen, sondern nur Näherungen dafür. Das bedeutet, man kann es numerisch berechnen, aber nur sehr schwer Schlussfolgerungen daraus ableiten. Für den Praktiker ist es auch völlig wurscht, was da genau passiert. Rein anschaulich kommt man zwar noch ein bischen weiter, aber zumindest mir bringt das wenig. Dennoch kann man das, was im Nahfeld passiert, anschaulich brauchbar erfassen.

Wenn man nicht weit genug vom Strahler weg ist, haben E und H an jedem Ort zueinander (!) eine andere Phasenlage, weil die Abstände gleicher Phasenlage auf der strahlenden Struktur in der gleichen Grössenordnung wie der Beobachtungsabstand zum Strahler selbst liegen. Im Fernfeld ist der Abstand zwischen gleichen Phasenlagen auf dem Strahler aber klein gegenüber der sehr viel grösseren Entfernung zum Strahler. Der Fehler geht mit wachsenden Abstand gegen Null. Im Nahfeld hat man aber komplexe, ortsabhängige Energiedichten. Die Energie steckt hier überwiegend in Blindleistungsdichten. An einigen Punkten im Nahfeld hat man "Glück", weil E und H gerade 90 Grad Phasenunterschied haben. Hier verhält sich alles lokal begrenzt annähernd wie im Fernfeld. Annähernd deshalb, weil man an diesem Ort kaum von Richtwirkung sprechen kann. Der Abstand ist einfach zu gering, damit dieser Begriff überhaupt Sinn macht. Überdies gibt es mehrere solcher Orte im Nahfeld. Die Antenne ist hier nämlich kein Punktstrahler, sondern in der Realität immer eine Fläche mit strahlenden Bereichen unterschiedlicher Stromdichte. Genau das macht es so schwierig, denn alle Bereiche zusammen mit allen Blindanteilen bilden durch Überlagerung das Fernfeld. In der Ferne (> 10 Lambda) nähert man die strahlende Struktur deshalb als Punktstrahler an, ohne einen grossen Fehler dabei zu machen. Hier ist die Welt immer mehr "in Ordnung" und man muss sich um die physikalischen Ursprünge <10 Lamda von der Antenne entfernt, als DX-Amateur keine grossen Gedanken machen.

Zum Anpassungsproblem: Ich glaube hier versagt das Modell teilweise. Beim Senden ist es ok, da ist es eine echte Leistungsanpassung an den fiktiven Strahlungswiderstand der Sendeantenne. Die Hälfte bleibt im Innenwiderstand des TX. Bei Empfang kann man - glaube ich - anschaulich so nicht vorgehen. Da hilft die Vorstellung der wirksamen Antennenfläche weiter. Die wird von der Sendeantenne in einem Abstand "bestrahlt" und nimmt die Energie entsprechend ihrer Antennenflche vollständig auf, wenn sie optimal ausgerichtet ist. Wenn das nicht so wäre, dann würden die Strahlungsgesetze nicht ganz richtig sein und Energie irgendwo verloren gehen. Das Modell mit dem Strahlungswiderstand ist mehr was für den Elektrotechniker, der sich um die reflexionsfreie Anpassung der Antenne an den TX oder RX kümmern muss. Es bleibt aber ein Modell, denn Niemand hat je einen Strahlungswiderstand in der Hand gehalten

Überhaupt darf man einen Fehler nicht machen: Eine einzige geschlossene anschauliche Erklärung für alles finden zu wollen. Daran beissen sich theoretische Physiker bis heute die Zähne aus. Eine Weltformel kann es meiner Meinung nach aus rein philosophischen Gründen gar nicht geben. Dazu sind wir Menschen einfach zu beschränkt.

Zu den in den Raum geschossenen Elektronen: Ich kenne den Artikel nicht und weiss daher nicht was W7TX da andeutet. Wenn sie aber nirgendwo reflektiert werden, verhalten sie sich als ob sie duch einen unendlich langen Leiter geführt werden. Und der strahlt nicht! Elektrisches und magnetisches Feld haben bei ein und dem selben Elektron das Maximum (im Gegensatz zu einer strahlenden Antenne) am gleichen Ort. Daher gibt es auch kein Fernfeld. Elektronen im freien Raum werden auch nicht langsamer und verschwinden auch nicht so einfach. Also verlieren sie auch keine Energie und es ist nichts da, was sie abstrahlen könnten. (Die Sache mit dem reflektierten Elektron bringt mich aber auf die Idee, dass man die Funktion eines Lasers möglicherwiese so sehr anschaulich erklären könnte. Das lassen wir hier aber mal genauso sein, wie die Frage was ein Elektron eigentlich ist.)

@ Rolf

Das Nahfeld ist wirklich nur was für Masochisten wie theoretische Physiker Aber oben steht ja ein bischen, mit dem man sich etwas ins Dickicht wagen kann. Allerdings merkt man sehr schnell, dass "das Gestüpp" ziemlich undurchdringlich ist. Der Amateur braucht das aber für sein Hobby zum Glück nicht.

@alle

Wichtig ist, dass man sich gegeseitig weiter helfen kann. Ich glaube in diesem Thread ist ne Menge klarer geworden.

73 de Tom - DC7GB

Hallo Reinhard,

nun, Peter ist ja Moderator und könnte das völlig problemlos in einen anderen Thread verschieben. Frustriert kann ich mir bei ihm schon gar nicht vorstellen. Aber dennoch hast du Recht damit, dass das Thema etwas ausgeufert ist. Ich bin auch der Meinung, dass das eigentliche Thema geklärt ist. So gesehen müsste man diesen Thread eigentlich schliessen.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DL4AC
[...]
Sind die Aussagen korrekt?
- Habe ich einen idealen Lambda/halbe-Dipol mit unendlich hohem Eingangswiderstand, so kann ich kein Feld erzeugen.
- Real kann es den o.g. Strahler nicht geben. Der Strahler kann nicht unendlich hochohmig sein und es wird ein Strom im Speisepunkt fließen, der einen Feldaufbau ermöglicht. Dieser Strom kann aber nur fließen, wenn der "Stromkreis" geschlossen ist. Es wird also ein Ausgleichsstrom fließen.

Für die Antwort, lieber Tom vielen Dank im Voraus.

Hallo Uwe

du beantwortest es ja schon selbst. Wenn man einen verlustlosen Strahler im Vakuum weit weg von irgend einer Materie ohne Störung des Nahfeldes aufbauen könnte, so kann man ihn wie einen Schwingkreis unendlich hoher Güte betrachten. Der nimmt keine Energie auf, vernichtet keine Energie und strahlt auch keine ab. Er wäre zudem unendlich schmal; so auch die fiktive Antenne.

Die Antenne hätte allerdings im Nahfeld durchaus ein elektrisches- und magnetisches Feld, wie es auch ein Schwingkreis oder eine Leitung hat. Die Felder würden sich aber in der Ferne nicht zu einem reellen elektromagnetischen Feld überlagern, so dass keine Energie abgestrahlt wird. Was in diesem Fall real auf den Antennenleitern passiert, ist mir momentan nicht ganz klar. Eine Reflexion am Antennenende findet mit Sicherheit statt. Vermutlich ist eine Phasenbedingung dann aber nicht erfüllt und E- und H-Anteil wandeln sich wie bei einem Schwingkreis ineinander ohne Verluste um.

Bei einem simplen Elektromagneten würde das etwas anders funktionieren. Wäre er supraleitend und würde man das wie oben bei der Antenne aufbauen, dann würde das magnetische Feld auch ohne Stromzufuhr unendlich lange existieren. Sobald man aber dem Feld Energie entnimmt, indem man z.B. ein Metallstück einbringt, schwächt man das Feld. Diese Verluste muss man natürlich ausgleichen, wenn man die Ausgangsfeldstärke konstant halten möchte.

Ein elektromagnetisches Strahlungsfeld braucht aber immer Energiezufuhr, um existieren zu können. Hier unterscheiden sich beide Fälle ganz deutlich voneinander. Die oben beschriebene "Antenne" kann daher nichts abstrahlen. Zum Glück gibt es sie nicht

Zitat

Original von DL4AC
[...]Dieser Strom kann aber nur fließen, wenn der "Stromkreis" geschlossen ist. Es wird also ein Ausgleichsstrom fließen.[...]

Wenn ein HF-Strom von der Speiseleitung in die Antenne fliesst, dann strahlt sie auch die Energie ab, sofern sie am Strahlerende nicht in einen anderen Verbraucher (weiterführendes Kabel, unendlicher Antennenleiter, Abschlusswiderstand, etc) fliesst. Es muss also zu einer Reflexion kommen, sonst können sich keine Strom-/Spannungsbäuche ausbilden. Das sind aber die (unterschiedlichen) Orte der maximalen H- bzw E-Strahlung. Der Aufbau dieses reellen Strahlungsfeldes kostet Energie, die über das Speisekabel nachgeliefert wird. Wenn du das als Ausgleichsstrom bezeichnest, dann ist es ok.

Man kann es sich auch so vorstellen, dass die vom Feld aufgenommene Energie in einem Strahlungswiderstand abgegeben (verbraucht) wird. Die Antenne ist dann nichts weiter als eine Art von Transformator die elektrische HF-Energie auf dem Speisekabel mit Wellenwiderstand Z durch eine geeignete "Anordnung von Drähten" über den Strahlungswiderstand Rs nicht im Wärme, sondern in elektromagnetische Feldenergie des freien Raums umwandelt. Wenn man so will, dann fliesst über diesen Strahlungswiderstand ein "Strom". Man betrachte dann die Antenne selbst schon als zugehörig zum Strahlungswiderstand. Andernfalls würde es noch komplexer werden. Das sind aber Ersatzmodelle, die man nur dazu braucht, um die elektrische Leistungsanpassung zwischen Kabel und Antenne berechnen zu können. Dazu hat der Praktiker dann seinen Antennentuner.

Rolf DL6MBI

Hmm, ich kann nicht ganz folgen. r->0 bedeutet r<>0. Damit fliesst immer ein Strom. Es würde mich auch sehr wundern, denn die Summe (das Linienintegral) über alle Punkte muss wieder dem Gesamtstrom entsprechen. Ich glaube jetzt wirds aber zu theoretisch. Ich möchte doch lieber bei anschaulichen Erklärungen bleiben.

Mathematik erklärt nämlich rein gar nichts. Sie bescheibt lediglich Modelle. Wenn die stimmen, dann kann man daraus rein formell neue Dinge folgern. Diese Art von Schlussfolgerungen liegt mir persönlich aber gar nicht. Ggf. kommt Unsinn raus und der Mathematiker hat nicht die geringste Chance es zu merken. Nur der Experimentator kann das erkennen und muss das Modell abändern. Das liegt mir dann schon eher.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DL6MBI
Hallo Uwe.

Wenn man einen Draht simuliert, der lediglich ein Länge/Lambda von 1/100 hat, also extrem kurz ist, und der an seinem Ende auch noch mit einem Widerstand abgeschlossen ist, der dem Generatorinnenwiderstand entspricht, dann hat diese Antenne immer noch einen Gewinn von -23 dBi über idealer Erde. Sagt NEC-2.
(Bem.: Die ideale Erde ist der Rückleiter für den Abschlußwiderstand.)

Der Strom ist in Betrag und Phase wegen der sehr kurzen, abgeschlossenen Antenne frequenz- und ortsunabhängig, also näherungsweise konstant. [...]

Genau das ist der Punkt. "näherungsweise konstant". Er kann nicht konstant sein, sonst fliesst kein Strom in der Antenne und sie strahlt auch nichts ab. man kann beliebig keine Ausschnitte auf der Antennenstruktur betrachten. Es gibt immer ein deta i(t) über dem betrachteten Teilausschnitt.

Zitat

Original von DL6MBI
[...]
Und trotzdem strahlt das Gebilde ganz einwandfrei. Das widerspricht ganz eindeutig der These, auf einem Antennendraht müssten irgendwie geartete Strom- / Spannungsverteilungen vorhanden sein, damit das Gebilde strahlen kann.[...]

Nein, das stimmt nicht. Ohne ortsabhängige Stromverteilung, die sich von der Spannungsverteilung unterscheidet, kann die Antenne nichts abstrahlen, weil sich sonst die Felder in der Ferne zu Null kompensieren würden. Da gibt es keine Lücke für Interpretationen.

Zitat

Original von DL7LA
wenn man die Betrachtungen auf die Magnetantennen erweitert, die ja auch , wenn genügend klein, relativ konstante Stromverteilung haben, merkt man, dass das nicht allein das Kriterium sein kann.

Gleiches wie oben: "relativ konstante Stromverteilung" bedeutet, sie ändert sich. Das muss sie auch. Je kleiner die Antennenstruktur ist, um so weniger Unterschiede in der Stromverteilung gibt es. Die Antenne strahlt dann auch immer schlechter ab. Im wesentlichen aber deshalb, weil der Strom in den Loops durch deren endlichen ohmschen Widerstand begrenzt wird. Es treten dann immer mehr Verluste auf.

Das Optimierungsproblem lautet daher: Wie baue ich eine möglichst kleine Antenne mit geringen ohmschen Verlusten und möglichst grosser Strom- bzw. Spannungsverteilung. Die richtigen Lösungsansätze dazu haben wir schon alle hier gesammelt. Mehr gibts da eigentlich nicht. Alles andere ist Kaffesatzleserei (siehe EH-Antenne). Wen es Spass macht, der kann ja bei einer KW-Antenne um ein paar dB kämpfen. Sinn macht das aber nicht. Auf UKW und höher sieht das völlig anders aus, weil die wirksamen Antennenflächen sehr viel geringer bzw. das Rauschen und die Kabeldämpfungen erheblich grösser sind.

Im übrigen sind magnetische Antennen nur das andere Extrem zu elektrischen Antennen, wie es die meisten kurzen KW-Monilantennen (Microvert, etc) sind. Sie lassen einen hohen Strom in einer geometrisch "ausgedehnten" (soll heissen: nicht beliebig kleinen) Struktur fliessen. Dabei gibt es einen ortsabhängigen Strombelag und einen dazu nicht in Phase liegenden Spannungsbelag. Wegen der meist geringen mechanischen Ausdehnung liegen die zwar dicht beieinander, aber definitiv an verschiedenen Orten. Nur deshalb bildet sich ein Fernfeld aus und Energie wird abgestrahlt. Wegen der hohen Ströme und der daraus resultierenden ohmschen Verluste allerdings mit geringerem Wirkungsgrad gegenüber einem resonannten Dipol.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DL6MBI
Warum strahlt dann eine abgeschlossene Antenne, z.B. eine Beverage oder eine Rhombe? Auf diesen Antennenformen bilden sich keine stehenden Wellen aus. Denn diese Antennen sind abgeschlossen. Am Ende des Drahtes wird nicht reflektiert, sondern "geschluckt". Das führt dann dazu, daß die Antenne eine ausgeprägte Richtwirkung auszeichnet, denn der rückfließende Strom unterbleibt ja - wo kein Strom, da kein Feld.

Das ist sicher eine interessante Frage...

73 de Rolf
DL6MBI

Hallo Rolf,

doch, der Draht strahlt und auch "die Rückleitung". Das ist bei einer Beverage die Erde. Die ist aber keineswegs homogen wie eine Metallplatte. Hier ergeben sich zwangsläufig Strombeläge, die sich im Ort und sogar in der Zeit unterscheiden. Ausserdem ist es ziemlich unwahrscheinlich, dass der Schluckwiderstand am Ende der Antenne auch wirklich konjugiert-komplex zum Antennengebilde einschliesslich Rückleitung ist. Die zeitliche Abhängigkeit kommt im wesentlichen von den Umweltbedingungen (Wetter) her (ein nasser Boden hat einen anderen Widerstand als ein trockner Boden). Keine Beverage-Antenne wird ausserdem mit einem Wetter-Radom versehen

Wenn sich bei der Beverage-Antenne tatsächlich die Felder von Draht und Rückleitung aufheben würden, dann würde sie nichts abstrahlen und auch als Empfangsantenne nichts aufnehmen. Sie hat ja auch einen Gewinn, der selbst im Idealfall -6dB gegenüber einer gleichlangen aber hoch hängenden Langdrahtantenne wäre. Der Gewinn ist bei gut leitendem Boden wie man erwartet geringer. Kein Wunder, denn dann heben sich die Felder des Drahtes und des Bodens auch besser gegeneinander auf. Vergössert man den Abstand vom Boden (normalerweise im einstelligen m-Bereich), so steigt der Gewinn, weil sich die beiden Felder der Antenne und des Bodens immer weniger kompensieren können. Trotzdem bleibt mindestens die Hälfte der Energie im Schluckwiderstand, so dass man selbst den "Idealfall" von -6dB nie erreichen wird.

Selbst ein verdrillter und abgeschlossender Draht (hat ca 100 Ohm Wellenwiderstand) strahlt etwas ab, obwohl sich die Felder schon ziemlich gut kompensieren. Das kennt jeder, der mal Ringkerne bewickelt hat. Man muss auch bei diesen kleinen Abständen sehr sorgfältig vorgehen.

Die Beverage-Antenne ist ohnehin für den Amateurfunk ziemlich uninteressant. Man brauchte sie früher zur U-Boot-Kommunikation im kHz-Bereich. Da spielten die Verluste beim Senden (Richtung U-Boot) keine Rolle. Man brauchte im kHz-Bereich aber Breitbandigkeit. Genau das hat sie.

Nachtrag zur abgeschlossenen Rhombusantenne: Ich musste mir das Teil erst mal ansehen, da ich es nicht kannte. Man sieht aber, dass der Rhombus dazu dient, die beiden Arme auseinander zu halten. Damit kompensieren sich die Strom-/Spannungsverteilungen auf beiden Armen nicht mehr vollständig und die Antenne strahlt. Man kann es auch so betrachten, dass sich der Wellenwiderstand auf dem Rhombus ortsabhängig ändert, weil sich der Abstand der Arme vergrössert. Damit treten auch die zur Abstrahlung erforderlichen Reflexionen auf.

Zitat

Original von DC4LO
DC7GB, in der Schwerelosigkeit rollt sich eine Schleppantenne irgendwo hin.

Hallo Gerhard,
vermutlich meintest du "nirgendwo" hin? Das wäre ein Irrtum, denn beim Start musste der Satellit selbst noch ausserhalb der Atmosphäre beschleunigt werden. Eine "Schleppantenne" hätte sich durchaus auf Grund ihrer trägen Masse ausgerollt. Sie hätte allerdings auch reichlich zum Trudeln des Satelliten beigetragen. Sowas macht man besser mit Federdrähten. Der Begiff war auch eigentlich anschaulich-bildlich und nicht wissenschaftlich-korrekt gedacht.

Zitat

Original von DC4UZ
[...]
So ganz will mir die Tatsache, dass- wie von Tom angesprochen - ein langer, am Ende offener Draht strahlt, nicht in den Kopf. Wenn dem so wäre, dürfte eine Goubau Leitung nicht solch geringe Dämpfunswerte aufweisen.

Hallo Wolfgang,
Bei der sog. G-Line ist das Ende nicht offen! Es findet am Ende eine möglichst optimale Anpassung an den Wellenwiderstand der weiter gehenden Leitung statt. Damit gibt es theoretisch keine Reflexion und damit auch keine Abstrahlung. Praktisch ist das aber kaum realisierbar, weil sich der Wellenwiderstand der G-Line ständig ändert. Daher strahlt sie eben doch was ab.

73 de Tom - DC7GB

Zitat

Original von DC4LO
[...]
@zusammen, eine Zeppelinantenne funktioniert auch in 4000m Höhe ohne Erde
[...]

Selbstverständlich ist das so. Man braucht nur einen Draht, in dem ein HF-Strom fliesst und streng genommen darf die Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht unendlich hoch sein (c ist ja endlich und v auf dem Draht sogar noch geringer). Nur dann gibt es ortsabhängige Minima und Maxima für Ströme und Spannungen. Wenn dann auch noch eine Reflexion auf dem Draht stattfindet (er ist ja schliesslich am Ende offen), dann ergeben sich stehende Wellen und der Draht strahlt.

Ist der Draht aber unendlich lang, so tritt auch keine Reflexion auf und damit strahlt er auch nicht. Das ist zwar nur eine theoretische Betrachtung, relativiert aber den Nutzen von extremen Langdrahtantennen oder erklärt zumindest, warum man bei Langdrahtantennen einen dicken Leiter
verwenden sollte. Damit werden die Stromverluste nämlich minimiert und die Reflexion am Ende maximiert.

Strahlen würde eine Zepp auch dann, wenn die Voyager-Sonden eine "Schleppantenne" mitgenommen hätten. Allerdings wäre der Antennengewinn viel zu gering, um bei der aktuellen Entfernung jetzt noch ein Signal auf der Erde aus dem Rauschen herausfischen zu können. Die Höhe und der Abstand von der Erde ist völlig egal.

DL4AC
Wenn man eine Antenne an einer beliebigen Stelle aufschneidet, so hat man auf beiden Seiten nicht die gleiche Impedanz gegen Masse. Es fragt sich also: Wogegen misst man? Gegen die beiden Enden gemessen hat man irgend eine Impedanz Z, auf die man die Speiseleitung i.d.R. anpasst. Misst man ein Antennenende gegen Masse, so hat man Z1 und beim anderen Ende Z2. Die Summe Z1+Z2 muss wieder Z ergeben. Beide Widerstände können aber durchaus unterschiedlich gross sein. Damit fliessen auch unterschiedliche Ströme in den Leitern. Von komplexen Anteilen mal ganz abgesehen.

73 de Tom - DC7GB

Hallo Uwe,

ich denke das ist wieder der Unterschied zwischen Theorie und Praxis. Die klassische "Rothammel-Zepp" arbeitet mit abgestimmter Hühnerleiter. Die ist im Antennenspeisepunkt einseitig offen. Das andere Ende ist mit einem Lambda/2-Draht verbunden. Was man daraus erkennt ist doch folgendes: Der Antennenspeisepunkt ist hier hochohmig. In Näherung fliesst kein Strom im Antennenspeisepunkt (praktisch natürlich Unsinn). Daher ist auf beiden Seiten der Hühnerleiter auch die gleiche Strom-/Spannungsbelegung und daher strahlt die Speiseleitung auch theoretisch nicht.

In der Praxis kann das aber nicht sein. Die Hühnerleiter der endgespeisten Zepp strahlt theroretisch geringfügig, weil sie einseitig keinen Strom zu fliessen hat, am anderen Hühnerleiterdraht aber ein - wenn auch geringer - Strom in die Antenne fliessen muss. Andernfalls würde die Antenne ja keine Energie abstrahlen. Mit einem Koaxkabel wäre das nicht anders.

Allerdings wird dieser Effekt deutlich abnehmen, wenn man den Speisepunkt in Richtung Mitte verschiebt, weil ja jetzt - gegenüber dem Extremfall der Original-Zepp - immerhin auch im anderen Speiseleiter ein Strom zu fliessen beginnt. Bei Speisung in der Mitte der Antenne herrscht Symmetrie und beide Ströme im Speisekabel müssen zwangsläufig gleich gross sein.

Ohne es praktisch ausprobiert zu haben meine ich, dass man ohne Mantelwellensperre am unsymmetrischen Speisepunkt der Antenne immer eine strahlende Speiseleitung hat. Der Effekt dürfte aber in der Praxis relativ gering sein, wenn man eine abgestimmte Speiseleitung verwendet.

Heute verwendet man Abstimmgeräte und passt die Länge der Speiseleitung nicht unbedingt an die Arbeitsfrequenz an. Das führt zu ganz anderen Strom-/Spannungsbelägen auf der Leitung, was durchaus zu mehr parasitäter Strahlung der Speiseleitung führen kann. Jedenfalls habe ich schon oft "eine gewischt" bekommen, wenn ich keine Mantelwellensperre an einer unsymmertsichen Antenne verwendet hatte.

Bei der FD4 - als Beispiel einer unsymmetrischen Antenne - wird der Balun die leichte Unsymmetrie etwas angleichen. Das dürfte eigentlich gar nicht sein. Doch auch hier handelt es sich um eine Kompromiss-Lösung. Wie oben bei der Original-Zepp strahlt hier das Koaxkabel in der Praxis sicher ganz geringfüging auch etwas ab. Das macht sich aber kaum bemerkbar. Aber auch an einer FD4 habe ich schon mal "HF gespürt", als ich nur den Stecker angefasst habe.

73 d Tom - DC7GB

Hallo OMs,

ich möchte mal zu diesem Thema hier im Forum debütieren und kann hoffentlich einige Denkanregungen geben.

Warum "strahlt" eine Antenne überhaupt Energie ab?

Das tut sie nur dann, wenn sie 1) eine mechanische Ausdehung hat und auf dieser geometrischen Anordnung 2) der Antennenstrom und die Antennenspannung an verschiedenen Orten unterschiedliche Amplituden hat und 3) Antennenstrom und Antennenspannung nicht in Phase sind (also die Maxima und Minima ebenfalls an verschiedenen Orten auftreten.).

Sind diese drei Bedingungen alle erfüllt, so spricht man von "Wellenablösung" (der eingespeisten Energie). Wie man diese Bedingungen möglichst mit wenig Aufwand erzeugt, das ist Thema unzähliger Konstruktionen und in vielen Diskussionsforen. Warum einige Konstruktionen besser und andere schlechter arbeiten, erklärt sich wie folgt:

Bei der folgenden Betrachtung berücksichtige ich die Richtwirkung von realen Antennen nicht und betrachte zunächst nur Sendeantennen! Legt man eine Kugelfläche in einem beliebigen Abstand um die Antenne, so durchfliesst diese Kugelfäche unabhängig vom Abstand immer die gesamte abgestrahlte Energie! Das ist auch noch bei einem fiktiven Abstand von einem Lichtjahr so Man stellt zunächst schon mal also fest, dass es gar keine Strecken- oder Funkfelddämpfung gibt! Die kommt nur dadurch zustande (bzw. wird so konstruiert), weil man mit einer Empfangsantenne natürlich nur noch einen Teil der abgestrahlten Energie aufnehmen kann. Das ist natürlich zwangsläufig um so weniger, je weiter man von der Sendeantenne entfernt ist. Insbesondere ist die sog. Streckendämpfung auch nicht von der Wellenlänge sondern nur von der Grösse der Empfangsantenne abhängig. Andernfalls würden wir unsere Sonne gar nicht sehen können! Das weicht aber vom Thema ab; daher wieder zurück zur Sendeantenne.

Man braucht also stehende Wellen auf einer Sendeantenne, damit sie überhaupt etwas abstrahlen kann. In der Tat kann man HF auch über eine einzelne Leitung in einem beliebigen Abstand gegen Erde transportieren, ohne dass Energie abgestrahlt wird! Je freier dieser Draht läuft, um so schwieriger ist es allerdings ihn am Ende mit seinem Wellenwiderstand abzuschliessen. Denn nur dann enstehen auf ihm keine stehenden Wellen, die zur Abstrahlung führen.

Wie man diese Strom-/Spannungsbelegung auf einer abstrahlenden Antenne nun erzeugt, ist völlig egal. Allerdings gibt es in der Praxis Probleme sie an bestimmten Stellen zu erzeugen, weil die realen Bauelemente nicht ideal sind. Speist man im Spannungsbauch ein, so kämpft man mit hohen Feldstärken und Überschlägen. Speist am im Strombauch ein, so kämpft man gegen ohmsche Verluste an. Letzterer Fall ist meist einfacher zu handhaben, sofern man nicht elektrisch zu kurze Antennen verwendet (dazu gleich mehr). Speist man die Energie in eine Antennenstruktur an einem mechanisch unsymmetrischen Punkt ein, so führt es ohne Mantelwellensperre zu mehr oder weniger stark strahlenden Speiseleitungen. Dabei ist es auch egal, ob man niederohmiger oder hochohmiger als das Speisekabel einspeist. Das ist nur ein Problem der Anpassung an den TX-Ausgang.

Nah- und Fernfeld:

Wegen der örtlich unterschiedlichen Strom-/Spannungsmaxima gibt es auch an verschiedenen Stellen der Antenne unterschiedliche H- und E-Felder. Im Fernfeld (grösser 10 Lambda) überlagern sich beide Felder und stehen senkrecht aufeinander. Man spricht hier erst von einer elektromagnetischen Welle, die reele Energie transportiert. E- und H-Feld gibt es nur im "Doppelpack". Auch magnetische Antennen erzeugen daher ein elektrisches Feld. Man kann aber selbstverständlich nur eine Komponente empfangen (messen). Ein simpler Ferritstab entnimmt z.B. nur die magnetische (H-) Komponente.

Im Nahfeld ist jedoch alles anders. Hier sind die mathematischen Verhältnisse so komplex, dass man nur nit Näherungsverfahren arbeiten kann. Anschaulich kann man sich leicht vorstellen, dass sich je nach geometrischen Aufbau an verschiedenen Orten bei sonst gleichem Anstand zur Antenne unterschiedliche Überlagungen ergeben müssen. Die räumliche Energieverteilung ist hier komplex (hat Real- und Imaginäranteil) und die beiden Komponenten können auch einen beliebigen Winkel zueinander haben. Bei der EH-Antenne versucht man daran "zu drehen", erreicht aber im eigentlich wichtigen Fernfeld nichts messbares.

Man kann Sendeantennen also nur sinnvoll im Fernfeld beurteilen (messen). Hier spielen die geometrischen Details und Anordungen von Lade- und Phasenspulen aber überhaupt keine Rolle mehr.

Einige Sonderfälle:

Es ist nun klar, dass man möglichst grosse Unterschiede in der Strom-/Spannungsverteilung auf einer Antenne braucht, damit sie abstrahlen kann. Bei sehr kurzen Antennen (z.B. Mobilantennen auf KW) ist das kaum gegeben. Mangels mechanischer Ausdehnung (Bedingung 1 oben) sind die Unterschiede in den Belägen jedoch sehr gering. Um dennoch einen Abstrahlung zu erhalten, muss entweder der Strom oder die Spannung im Speisepunkt der endgespeisten Mobilantenne möglichst hoch sein. Da der Strom am Antennende aber definitiv Null ist, bleiben nur hohe Spannungen im Speisepunkt übrig. Dazu braucht man ein Transformationsnetzwerk (die Ladespule), in dem die meiste Energie überwiegend durch ohmsche Verluste vernichtet wird. Kurze Mobilantennen (auch Microvert und EH-Antennen) haben daher zwangsläufig immer einen schlechteren Wirkungsgrad als Antennen ohne viel Transformationsglieder (Dipole). Das könnte man nur vermeiden, wenn man als Antennendraht und im Transformationsglied supraleitende Materialien verwendet und sie auch entsprechend kühlen würde.

Dies führt zu einer weiteren erstaunlichen Schlussfolgerung: Wenn man eine Sendeantenne ohne ohmsche und ohne elektrische Verluste aufbauen könnte, so würde sie die gesamte ihr zugeführte Energie auch abstrahlen. Das bedeutet aber nichts anderes, dass eine kurze Sendeantenne genauso gut wie eine lange ist! Die Unterschiede, die man jedoch in der Praxis beobachtet, lassen sich auf nur zwei Erklärungen reduzieren: 1) Jede reale Antenne hat (überwiegend) ohmsche Verluste und zwar je kürzer sie ist und je mehr Transformationsmittel verwendet werden. 2) Reale Antennen haben Richtwirkungen, die durchaus zu erheblichen Bevorzugungen oder auch Abschattungen führen und zu Fehlinterpreatationen verleiten können. Dazu kommen im Fernfeld noch Effekte der Ionosphäre (Beugung und Streuung) in Abhängigkeit vom Einstrahlungswinkel.

Um nun endlich auf Peters Gedankenexperiment zu kommen:

Es ist völlig richtig was du dir überlegt hast! Wo du einspeist ist eigentlich egal. Die Praxis drängt einem aber bestimmte Orte quasi auf: Wer speist schon eine Molilantenne in der Mitte ein und wer liebäugelt nicht mit einer endgespeisten Zepp, wenn er an einem Antennenaufhängepunkt seinen Shack hat? Für die Praxis sollte man aber möglichst immer versuchen ohne viel Transformationsglieder und Mantelwellensperren auszukommen. Damit dürfte auch klar sein, was man von sog. EH-Antennen erwarten kann (siehe FA 11/06).

Es bietet sich insbesondere für QRP eine symmetrisch gespeiste Doppel-Zepp (als inverted V) und eine simple LC-Anpassung förmlich an, wenn man auf verschiedenen Bändern mit der gleichen Antenne QRV sein will. Die beste Lösung bleibt aber immer noch der Dipol. Und wenn man auch noch das letzte dB sparen will (was auf KW aber kaum Sinn macht), dann speist man mit einer Hühnerleiter ein. Das gewonnene dB geht dann aber wieder im Anpassgerät verloren, weil moderne TXe 50 Ohm-Ausgänge haben.

Und was ist mit Empfangsantennen?

Nun, die greifen lediglich Energie aus dem Feld heraus. Für ein hohes Antennensignal braucht man daher eine Empfangsantenne mit möglichst grosser mechanischer Ausdehnung. Bei KW ist es nahezu egal, ob die Empfangsantenne 10m oder 40m lang ist. Das macht je nach Band (Vorsicht: Beim praktischen Vergleich die unterschiedliche Richtwirkung nicht vergessen!) vielleicht eine S-Stufe aus. Ob sie 10m oder 1m lang ist, ist dagegen schon deutlicher zu merken. Aber auch hier hört man auf KW immer noch was.

Um das besser begreifen zu können, spricht man auch von "wirksamer Antennenfläche". Auch eine Drahtantenne hat eine Antennenfläche, die man in Standardwerken nachlesen kann. Die Vorstellung der Antennenfläche ist besonders anschaulich: Betrachtet man noch einmal eine Kugeloberfläche in beliebigen Abstand von der Sendeantenne, so wirkt eine Empfangsantenne mit ihrer Antennenfläche wie ein Absorberschrim, der Energie aus der durchströmten Kugeloberfläche aufnimmt. Man sieht dann auch ganz leicht ein, dass bei einer grösseren Kugeloberflache (also bei einem grösseren Abstand vom Sender) das Verhältnis von Antennenfläche und Kugeloberfläche kleiner wird. Die Antenne nimmt zwangsläufig einfach weniger Energie auf! Hier wird die sog. Funkfelddämpfung - leider ziemlich irreführend - abgeleitet. Tatsächlich geht im freien Raum aber keine Energie verloren. Man sieht also, dass die Empfangsenergie bei gleicher Antennenfläche am RX mit dem Quadrat der Entfernung abnehmen muss. Das ist der gleiche Effekt wie beim Licht!

Und schliesslich noch zu allerletzt ein Gedankenexperiment: Welchen Gewinn hat das menschliche Auge, bezogen auf einen Dipol bei 800nm Wellenlänge (sichtbarem Licht). Man staunt über das Ergebnis und versteht dann den Unsinn mit der sog. Funkfelddämpfung besser.

73 de Tom - DC7GB

PS: Sorry, dass der Text etwas sehr lang geworden ist