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2015/2016

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Antennen Bild 3: Der

Antennen Bild 3: Der Monopol findet sich oft in Zuleitungen versteckt. Eine Induktivität sorgt für die Trennung vom Audiobereich. Als „Gegengewicht“ dient die Massefläche der Platine im Gerät. besteht. Es wird keine elektrische Leistung in Wärme umgesetzt. Strom- und Spannungsverteilung erscheinen auch deshalb logisch, weil an den Antennenenden kein Strom mehr fließen kann und weil darum die größte Spannung zwischen den Antennenenden auftreten muss. Es muss an jedem Punkt der Antenne gelten U x I = P, wobei P die eingespeiste Sendeleistung bzw. die entnommene Empfangsleistung ist. Zum Strahlungswiderstand R S gesellt sich praktisch immer ein Verlustwiderstand R V . Nur wenn die Antenne in Resonanz ist, bleibt der Blindanteil jX null. Der Monopol Wenn man einen Schenkel eines Dipols durch eine große metallische Fläche ersetzt, wie in Bild 2 skizziert, bildet diese wie der ehemalige zweite Schenkel eine Kapazität mit dem verbliebenen Schenkel – und stellt daher einen brauchbaren „Gegenpol“ dar, wobei ein rein ohmscher Anschlusswiderstand möglich ist und die Verluste gering bleiben. Hierbei strahlt jedoch der „Gegenpol“ kaum. Der Eingangswiderstand halbiert sich nun, die Strom- und Spannungsverteilung auf dem strahlenden Schenkel bleibt jedoch grundsätzlich bestehen. Monopolantennen sind Rundstrahler. Bild 3 skizziert eine populäre Anwendung. Die Schleifenantenne Die Schleife (Loop) ist im Gegensatz zu den meisten Dipolen eine einteilige Antenne.Bis heute hat die Schleife ihre Popularität ihren geringen Platzansprüchen zu verdanken. Eine Schleife besitzt in der Regel (etwa) eine Wellenlänge Umfang. Wesentlich kleinere Schleifen sind ebenfalls möglich, wenn sie mit einem abstimmbaren Kondensator versehen werden. Diese nicht abstrahlende Kapazität ersetzt „offene“ und somit zur Abstrahlung fähige Kapazität. Somit ist bei kleinen Abmessungen eine geringe Betriebsfrequenz möglich. Man spricht von einer Magnetantenne. Typisches Anwendungsbeispiel sind RFID-Tags und -Reader. Elektrische und magnetische Antennen Bei einer solchen Magnetantenne baut sich erst mit zunehmendem Abstand von der Antenne ein elektromagnetisches Feld auf. Dipol und Monopol bezeichnet man hingegen als elektrische Antennen, da hier ein gegenüber dem Magnetfeld starkes elektrisches Feld sofort aufgebaut wird. Eine Spannung erzeugt bekanntlich ein elektrisches Feld, während jeder Stromfluss ein magnetisches Feld verursacht. Es kann aber nur dann ein Strom fließen, wenn eine Spannung vorhanden ist. Daraus folgt, dass zu einem magnetischen Feld immer ein elektrisches Feld gehört. Jeder Stromfluss erzeugt daher zwangsläufig ein elektromagnetisches Feld. Strahlungsverhalten Keine praktische Antenne ist in der Lage, die Leistung gleichmäßig in alle Richtungen zu verteilen. Man kennzeichnet das Abstrahlverhalten in einem vertikalen und einem horizontalen Diagramm oder noch besser in einer 3D-Darstellung. Die Umgebung beeinflusst es oft, da sie reflektieren und dämpfen kann. Das Strahlungsverhalten ist grundsätzlich von der elektrischen Länge und beim Dipol von der Lage des Anschlusses abhängig, wie in den Bild 4 und 5 beispielhaft dargestellt. Polarisation Die Lage der senkrecht aufeinanderstehenden elektrischen und magnetischen Feldlinien des elektromagnetischen Feldes in Bezug zur Erdoberfläche nennt man 16 HF-Einkaufsführer 2015/2016

Antennen Wir verstehen die Welle EMV-SYSTEMTECHNIK schlüsselfertige Komplett- Lösungen oder Einzelsysteme • Absorberkabinen/-hallen • Systemlösungen für - Störaussendung - Störfestigkeit Bild 4: Strahlungsdiagramme eines Halbwellendipols und eines Zwei-Wellen- Dipols, jeweils symmetrisch, im Vergleich EMV-MESSTECHNIK Referenzstrahlungsquellen ESD, Surge, Burst Messempfänger Feldsonden Antennen Software Bild 5: Strahlungsdiagramme von zwei Ganzwellendipolen, einmal mit symmetrischer, einmal mit unsymmetrischer Speisung Polarisation. Sie ist von der Antenne abhängig, durch die das Feld aufgebaut wurde, und natürlich durch die Lage der Antenne im Raum. Bei der Angabe der Polarisation des Feldes bezieht man sich nach Definition auf den Verlauf der elektrischen Feldlinien zur Erdoberfläche. Die elektrischen Feldlinien des elektromagnetischen Feldes einer gestreckten Antenne liegen parallel zur Antenne. Bei horizontaler Installation ist also auch die Polarisation horizontal, bei senkrechter Aufstellung vertikal. Magnetantennen haben stehend horizontale und liegend vertikale Polarisation. Allgemein spricht man bei horizontaler, vertikaler und auch schräger Polarisation von linearer Polarisation im Gegensatz zur zirkularen Polarisation, bei der sich das Feld rechts oder links um die Achse der Ausbreitungsrichtung dreht. Man erreicht dies durch entsprechend geformte Antennen, wie die Wendelantenne. Frank Sichla Warum strahlt eine Antenne? Das Geheimnis der Abstrahlungsfähigkeit einer Antenne ist die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit von Feldern (nahe Lichtgeschwindigkeit in der Luft). Mit der ersten Halbwelle der angelegten Spannung baut sich ein Feld um die Antenne auf. Je weiter weg die Feldlinien von der Antenne liegen, umso größer ist die zeitliche Verzögerung, mit der sie dem Spannungsverlauf folgen. Das führt dazu, dass neu entstehende Feldkomponenten in Antennennähe die früher entstandenen Feldkomponenten von der Antenne wegdrängen. Im Gegensatz zum Betrieb mit einem Impuls, nach dem das Feld zusammenbricht und Strom und Spannung in der Antenne induziert, kann die Leistung des Feldes nicht mehr durch Selbstinduktion zur Quelle zurückkehren. EMV-VERSTÄRKER Halbleiter-Leistungsverstärker TWT-Leistungsverstärker EMV-ZUBEHÖR LWL-Übertragungsstrecken Abschlusswiderstände Netznachbildungen Richtkoppler HF-Kabel Tel. 089-895 565 0 * Fax 089-895 90 376 Email: info@emco-elektronik.de Internet: www.emco-elektronik.de HF-Einkaufsführer 2015/2016 17 17

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel