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 [ 35 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: antennen untersuchung, Dipol, nahfeld
Hi,

Ich bin hier sehr neu und möchte mein Wissen über Antennen erweitern. Ich habe mir bisher das Buch "Antennen u. Strahlungsfelder" besorgt, was einen jedoch sehr erschlägt mit gleichungen und Vektoranalysis.

Für alljene die schon mehr erfahrungen haben, hätte ich eine frage. Bei niedriegen Frequenzen so um die 2Mhz was habe ich für Probleme wenn ich die antenne im nahfeld untersuche. Es heist immer das Nahfeld wäre sehr schwer zu berechnen. Dies wäre sehr tricky. Warum? Und wie berechne ich es dann? Bzw was tut man um eine nahfeld charakteristik zu erstellen. Wo liegen probleme in der höhe über grund?

Und eine grundlegende Frage hätte ich auch noch. Manchmal spricht man in der Antennentechnik von einer Richtcharakteristik. Angenommen ich habe jetzt einen dipol zwei lange metalröhren die diesen darstellen. Horizontal angeracht. Nun habe ich doch nicht wirklich eine richtcharakterristik oder? Er strehlt eben quasi in einem ring um die metalröhren ab?


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hi .
Zuerst mal zum Nahfeld :
Ich habe zugegebenermaßen keine Ahnung davon .
Im Nahfeld gehen von deiner Antenne magnetische und elektrische
Felder aus , die von der Antenne erzeugt werden.
Diese Felder sind im Nahbereich relativ unabhängig voneinander.
Dort liegt auch das Berechnungsproblem :
Im Fernfeld kennst du die Beziehung zwischen E und B Feld, kannst
sie recht einfach berechnen .
Im Nahfeld hast du keine feste beziehung zwischen E und B Feld -->
Doof zu berechnen .
Das Problem mit dem Nahfeld hast du prinzipiell bei jeder Antenne und
jeder Frequenz. Nur reicht das Nahfeld bei 2 MHz etwa 600 Meter (4*lambda) weit!
Und exakt berechnen , damit hätte wohl auch ein Mathematiker große
Probleme.Läuft alles auf ganz doofe DGL´s hinaus. Sowas löst man
numerisch, mit entsprechenden Programmen!
Zu der Problematik mit dem Boden :
Der Boden hat eine andere "elektromagnetische Dichte" als die Luft ,
also kommt es zu Beugung bzw Reflektion , zweiteres ist relevant .
Dadurch bekommst du Interferenzen zwischen "Antennenwelle" mit
"Bodenwelle" , und dann wirds berechnen besonders blöd :-)
Zu deinen Metallrohren :
Sie haben auch eine Richtcharakteristik , eine zylinderförmige eben !
MfG


  
 
 Betreff des Beitrags:
hallo


[quote]Hi .

Ich habe zugegebenermaßen keine Ahnung davon .

MfG[/quote]

na dafür ist das dann aber beeindruckend.

mfg


  
 
 Betreff des Beitrags:
DiGn1TaS, nicht schlecht der Beitrag!

zu Exitus:
Welche Vorbildung hast Du, Thema Maxwellsche Gleichungen?


73 de DL2JAS


  
 
 Betreff des Beitrags:
Durch das studium ist die vorbildung eigentltich recht gut (nehem ich doch mal an). Die maxwellschen Gleichungen sind mir bekannt.
Durchflutungsgesetzt, Induktionsgesetzt, Ladungen/quellen, quellenfrei.

Allerdings gebe ich zu das ich selbst noch nichts dazu gerechnet habe, da mir daszu ein bischen die vektoranalysis fehlt und "rot" eine sache für sich zu sein scheint.

Und was bedeutet eine Antenne oberwellig / unterwellig zu betreiben?

Aber vielen herzilchen dank bisher für die antworten

Liebe grüsse moi


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hm .. Also die Sache selber von Hand zu rechnen ist im Fernfeld bei
bekannter Feldstärke nicht besonders schwer, allerdings verstehe ich
den sinn davon nicht so ganz :-)
Im Nahfeld ohne Beeinflussung des Bodens o.ä. solltest du mit den
Feldgleichungen rechnen können . Zumindest im extremen Nahfeld.
Also aus bekannter Spannung und Stromfluss in der Antenne die entstehenden
E bzw B-Felder bestimmen , direkt aus den Feldgleichungen .
Was dannach passier , da musst du einen Antennentechniker fragen.
Im Fernfeld kannst du wieder die Maxwellschen Gleichungen benutzten ,
um einen Zusammenhang zw. B und E Feld herzustellen , ist zur Anwendung
recht simpel , zum verstehen , kp, ich studier Ingenieurswissenschaften :-)
Und was dazwischen passiert , kein Plan . Alles wird sich irgendwie überlagern.
Dein Ober-Unterwellig bezieht sich wohl auf die Anregungsfrequenz in
abhängigkeit der Resonanzfrequenz der Antenne.
Wenn du mit einer zu niedrigen Frequenz anregst , dann ist die Phasen-
differenz zw Strom und Spannung verschoben , der Wellenwiderstand der
Antenne ändert sich , und die Phasenbeziehung im Nahfeld wird auch
verbogen , im Falle eines Dipols hast du dann nicht mehr diese Zylinder-
förmige Charakteristik , sondern irgendwas anderes , afaik ein kleeblattähnliches
Konstrukt .
Desweiteren bekommst du einen gewissen Blindwiderstand der Antenne,
was man als Funker gemeinhin als VSWR bezeichnet .
Alles in allem zu kompliziert und blöd , entweder man baut Antennen
auf gut Glück oder nimmt berechnungsprogramme wie EZNEC .
Google mal dannach , gibt ne demo , aber ich raff es nicht die zu bedienen.
MfG


  
 
 Betreff des Beitrags:
Hab noch was gefunden .
So kompliziert ist die sache , wenn man den Boden vernachlässigt , wohl
doch nicht .
http://www.ikg.rt.bw.schule.de/fh/eldy/hertz.html#hertz
MfG


  
 
 Betreff des Beitrags: nachlässigkeit
hallo

bei ukw-antennen kann man den boden in der regel vernachlässigen, nachlässig wäre es aber dieses auch bei 2mhz anzuwenden.
ich erinere mich dunkel solch eine angabe im eingangspost gelesen zu haben.....

rein experimentell können alle antennen in einer x-beliebigen vervielfachung "empirisch ermittelt" werden. ganz wissenschaftlich.
allerdings ist der faktor erde eine wahrhaft kritische masse, da bei kleinen antennnen die exakte maßstäbliche annäherung an die erde nicht die exakten ergebisse bringt.

rechnen ist dann ungenauer als messen, da die verhältnisse vor ort niemals konstant und mathematisch erfassbar sind.
kommerzielle installationen sind auch immer eine grobe voraborientierung, vor ort wird zwangsangepasst. täglich.

frag mal in zehlendorf nach, dort wird auf 177khz gesendet, ersatzweise im rundfunkmuseum königs wusterhausen, falls ein techniker dort dienst haben sollte (eher unwarscheinlich)
die sender in berlin britz sind sicherlich auch mit kompetenten leuten besetzt, nur finden...
als geheimtip ist voa in ismaning zu empfehlen, der technische leiter ist sehr kooperativ und funkamateur.

auch könntest du hier nachfragen: http://www.waniewski.de/

[quote]Hi,


Und eine grundlegende Frage hätte ich auch noch. Manchmal spricht man in der Antennentechnik von einer Richtcharakteristik. Angenommen ich habe jetzt einen dipol zwei lange metalröhren die diesen darstellen. Horizontal angeracht. Nun habe ich doch nicht wirklich eine richtcharakterristik oder? Er strehlt eben quasi in einem ring um die metalröhren ab?[/quote]


gegenfrage, wie lang und dick zur wellenlänge stellst du dir 2 rohre bei 600m wellenlänge vor??

gut soll rein theoretisch sein, dann sind wir mal ganz daneben und formulieren 2 rohre die sehr dick und lang sind.
das verhältniss von strahlerlänge zu durchmesser definiert im weitesten sinne die bandbreite des strahlers. dazu ist es nicht notwendig eine homogene masse zu haben, eine skelettstruktur mit elementabständen wesentlich kleiner als 1/4lambda reicht aus. das wird bei sog breitbanddipolen oder reusenantennen genutzt.
wenn die länge, ungeachtet des durchmessers, ein halb lambda ist verhält sich dieser strahler im freiraum wie ein dipol. er ist aufgrund seiner dicke sehr kapazitiv, also kürzer als 1/2lambda.
je näher er der erde kommt dasto kapazitiver wird er belastet, er verändert seine resonanzfrequenz und damit verändert sich auch der speisepunktwiderstand :-((
dazu kommt die reflexion an der erde, das verändert das strahlungsdiagramm.
bei bestimmten abständen zur erde addieren sich die strahlungsdiagramme des strahlers und der reflexion, phasenbeziehung, dadurch strahlt bei 1/4lambda über grund eine horizontale antennne etwas flacher als bei anderen abständen. insgesammt aber immer noch relativ steil.
bei vertikalen antennen ist das geringfügig anders, bei dipolen ist der kapazitive einfluß bei dem unteren element größer als bei dem oberen.
bei marconiantennen sollte bei richtiger hf-erde mit genügend metall in beliebiger höhe kein unterschied sein. sollte.

soweit zu richtcharakteristiken.


73


  
 
 Betreff des Beitrags:
erstmal vielen dank an alle poster.
und herzlichen dank wellenreiter für deine genaueren ausführungen.

Da ich mich die letzen Wochen etwas besser eingearbeitet habe glaube ich jetzt mein problem genauer beschreiben zu können.

Das Problem ist folgendes, die Antenne hat eine länge von 15m (und einen Rohrdurchmesser von im durchschnitt 2,8cm) damit ist Lambda also 30m in folgedessen hat diese Antenne eine Resonanzfrequenz von ca 10Mhz. Allerdings soll diese Antenne im bereich von 2-20Mhz betrieben werden.

Im Prinziep geht es um Messungen des E und H feldes. Bei verschiedenen Wellenlängen. Der kleinste Abstand ist ca 8 Meter zur Antenne, d.h bei den Niedriegen Frequenzen befinde ich mich bei der Messung also meist im Nahfeld!

Dazu kommt noch das die Antenne in ca 2,95Meter höhe angebracht ist und später wohl auf ca 1,50Meter. Es gibt also nun noch den Grund und die damit verbundenen Reflexionen.

Von der Antennentheorie habe ich mich bisher nur mit dem Elementardipol beschäftigt und die Formeln mal nachgerechnet. Allerdings denke ich ist mir diese Ansatz hier wenig hilfreich da ich eben KEINEN ELEMENTARDIPOL und schon gar KEINE KONSTANTE STROMVERTEILUNG habe!! Das ist also mein erstes Problem!

Das zweite sind die Reflexionen im Buch "Balanis, Antenna Theory" gibt es hinweise wie eine reflexion zu anhaben ist, über eine gedachte spiegelung des dipols und dann die überlagerung der Feldstärken am jeweiligen ort. Aber dazu bräuchte ich eine geeignete Ausgangsformel und nichts was mit dem Elementardipol zu tun hat sondern eher etwas wie einen lineardipol oder gar lambda/2 dipol. Am besten noch für Kugel/zylinder/kartesisches koordinaten system.....

Auf simulationsprogramme kann und darf ich mich leider nicht stüzen die vereinfachte rechnung sollte ersteinmal analytisch durchgeführt werden. Hat dies vielleicht schonmal jemand vor mir versucht? oder kennt sich jemand hiermit besonders gut aus?

@wellenreiter
Leider habe ich auf http://www.waniewski.de/ nichts zum "nachfragen" gefunden ich werde mal ins gästebuch schreiben.
Und der tipp mit ismaning werde ich mal ausprobieren. VIelen dank


  
 
 Betreff des Beitrags:
Wie gesagt , auskennen nein :-(
Zuerst solltest du die Strom/Spannungsverteilung über dein Gebilde
kennen. Ist sicherlich machbar.
Aber dann kommt der Boden hinzu , Interferenzen blabla .
Und dadurch verschiebt sich die Spannungs/Stromverteilung.
Klingt also nach einem iterativen Verfahren.
Analytisch ist sowas doch viel zu viel Stress ?!
Was hast du eigentlich vor , willst du nur ne Antenne bauen oder was ?
Allerdings klingt ein horizontaler , nicht resonanter und in 1.5 Meter
montierter Stab irgenwie sonderbar .
Eine Frage noch , du willst also das Nahfeld messen. Aber bei deiner Ausgangssituation wirst du unendlich viele verschiedene Messwerte haben ,
Sinn ?


  
 
 Betreff des Beitrags:
Warum sollte ich unendlich verschiedene messwerte haben?
Das verstehe ich nicht ganz. Mit E und H feldsonden sollte ich doch an einem raumpunkt für E bzw H je einen messwert kriegen das ganze werde ich in einem Grid von ca 36Messpunkten durchführen ;)
und in verschiedenen abstand zur Antenne

Nein klingt nicht sonderbar hat mit Störfestigkeitsprüfung zu tun. Und da ist genau dieser dipol recht sinnvoll. Aber um geeignete Resulate zu erzielen muss erstmal das Nahfeld berechnet werden umd gute aussagen treffen zu können und da ist das problem, den dies wird in der Literartur nicht ausreichend behandelt (wie ich finde... :( )


  
 
 Betreff des Beitrags:
Nein , du bekommst natürlich nur endlich viele werte , in deinem fall 36 !
Was ich damit meinte ist folgendes :
In deinem Nahfeld hast du viele unterschiedliche Feldstärken , sie können
sich von ort zu ort stark ändern. 36 messpunkte erscheinen mir recht wenig.
Aber so langsam glaube ich hinter dein Problem zu kommen :
Du willst gerade dieses extrem komische Strahlungsfeld , um viele
unterschiedliche feldstärken zum messen zu haben , verstehe ich das
richtig ?

Aber dann ist dein vorhaben von experimenteller natur , und dann kannst du
die feldstärken auch einfach messen und musst sie nicht berechnen!
Mach einfach genügend viele (etwa 1000 ) Messungen , trag sie in ein
Diagramm ein und lass es plotten , feddisch!


  
 
 Betreff des Beitrags:
Kleine Simulation mit EZNEC. :)

Der Dipol ist 15 m lang und geht von Y = -7,5 bis 7,5. X = 0 und Z = 3, Höhe über realem Boden. Die Tabelle zeigt die Feldstärke in 8 m Entfernung zum Dipol bei 10 MHz und 100 Watt. Das als Vorgeschmack, was herauskommen sollte.

73 de DL2JAS



--------------- NEAR-FIELD PATTERN DATA ---------------

Frequency = 10 MHz
Power = 101,79 watts
Max field = 6,26654 V/m RMS
at X,Y,Z = 8, -6,5, 3 m

Electric (E) Field (V/m RMS)

X (m) Y (m) Z (m) Ex Mag Ey Mag Ez Mag Etot
8 -7,5 3 4,25236 5,42466 1,09118 6,16775
8 -6,5 3 4,38452 5,59175 1,09996 6,26654
8 -5,5 3 4,2973 5,7176 1,05962 6,23796
8 -4,5 3 3,96204 5,81413 0,965433 6,13847
8 -3,5 3 3,38051 5,89055 0,817797 6,05056
8 -2,5 3 2,58251 5,95048 0,622371 6,01361
8 -1,5 3 1,61849 5,99295 0,389396 6,01123
8 -0,5 3 0,551146 6,01519 0,13253 6,01699
8 0,5 3 0,551147 6,01519 0,13253 6,01699
8 1,5 3 1,61849 5,99295 0,389397 6,01123
8 2,5 3 2,58251 5,95048 0,622371 6,01361
8 3,5 3 3,38051 5,89055 0,817797 6,05056
8 4,5 3 3,96204 5,81413 0,965433 6,13847
8 5,5 3 4,2973 5,7176 1,05962 6,23796
8 6,5 3 4,38452 5,59175 1,09996 6,26654
8 7,5 3 4,25236 5,42466 1,09118 6,16775


  
 
 Betreff des Beitrags:
Irgendwas passt mir an deinen Daten nicht ...
Der Dipol ist symmetrisch . Also dürfte das Maximum nicht nur an deinen gegebnene Koordinaten auftreten , sonden an 3 weiteren Punkten ...
MFG


  
 
 Betreff des Beitrags:
Die Symmetrie ist voll gegeben.

Du wanderst den Dipol bei 3 m Höhe im Abstand x von 8 m ab. Die Werte für negatives und positives y sind gleich. Wegen mir kannst Du auch links die Antenne abwandern bei x = -8, es kommen die gleichen Werte heraus. Somit bekommst Du vier gleiche Werte, wie schon von Dir richtig vermutet. :wink:

73 de DL2JAS


  
 

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