Jacke01 hat geschrieben: ↑Mo 10. Apr 2023, 16:07
Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand einige Seiten oder Bücher empfehlen könnte, wo von Grund auf alles über Antennenbau für Funk bzw. auch generell Funktechnik erklärt ist. Ich habe mir zwar schon etliche Videos zu Gemüte geführt, da sind die Grundlagen aber immer nicht wirklich erklärt.
Hallo,
als "allumfassendes" Werk zum Thema Funktechnik kann ich das "Radio Communication Handbook" der RSGB (Radio Society of Great Britain) empfehlen. Die RSGB ist der britische Amateurfunkverband und Zielgruppe des Buches sind primär Funkamateure bzw. Menschen, die Funkamateur werden möchten, aber ich kann es jedem ans Herz legen, der sich ernsthaft für Funktechnik interessiert. Das Buch fängt ganz vorne bei den elektrotechnischen Grundlagen an und deckt auf über 800 Seiten so ziemlich alles ab, was im Bereich Funktechnik relevant ist.
Damit das Buch Spaß macht, sollte man allerdings in technischem Englisch einigermaßen sattelfest sein und genug Zeit mitbringen; es ist eher nicht die kleine Lektüre für zwischendurch
. Auf dem deutschsprachigen Buchmarkt kenne ich leider nichts Vergleichbares.
Im stationären Buchhandel in Deutschland ist das Buch meiner Erfahrung nach nur schwierig zu bekommen, es ist aber im Online-Shop der Zeitschrift "Funkamateur" verfügbar. Hinweis: auf Amazon tauchen ab und an Gebrauchtangebote für das Buch auf, die dafür geforderten Preise liegen aber teilweise erheblich über dem aktuellen Neupreis, insofern sollte man da sehr aufpassen.
Des Weiteren hätte ich noch ein paar einzelne Fragen:
[...]
Das sind sicherlich alles Fragen, die sehr einfach beantwortet werden können, aber ich konnte nirgends wirklich eindeutige Antworten finden, die auch für Anfänger verständlich sind.
Das liegt zu einem gewissen Grad sicherlich auch daran, dass Antennen ein durchaus komplexes Thema sind, bei dem man sehr schnell "von Hölzchen auf Stöckchen" kommt, wenn man die Zusammenhänge alle korrekt darstellen möchte. Ich versuche mich mal an einer sehr vereinfachten Darstellung der Sachverhalte und hoffe, das hilft Dir weiter.
Warum wird ein Koaxialkabel nicht als Antenne erkannt? Letztendlich sind es ja auch "einfach" zwei Drähte.
Weil es zwei parallel geführte Drähte sind und nicht zwei Drähte, die voneinander weg zeigen. Solange die Drähte in engem Abstand parallel geführt werden, ist das Signal sozusagen zwischen den Drähten "gefangen" und wird nicht als elektromagnetische Welle abgestrahlt (zumindest in der Theorie, in der Praxis strahlt auch eine Paralleldrahtleitung ein ganz klein wenig ab). Erst wenn die Drähte voneinander weggebogen werden (im Idealfall zu einem gestreckten Dipol, d.h. der linke Draht wird 90 Grad nach links und und der rechte Draht um 90 Grad nach rechts abgeknickt) findet eine nennenswerte Abstrahlung statt.
Beim Koaxkabel kommt noch der Effekt dazu, dass der eine Draht in Form des Innenleiters vollständig vom zweiten "Draht" in Form des Außenleiters bzw. Schirmgeflechts umschlossen ist und dieser das Feld zwischen den Leitern nach außen hin abschirmt, so dass hier noch weniger Abstrahlung stattfindet als bei einer Paralleldrahtleitung.
Wodurch ergibt sich Lambda/4 als ideelle länge?
Streng genommen ist Lambda/4 gar nicht die ideale Länge, es ist die Hälfte der idealen Länge. Die Grundform einer (Sende-)Antenne ist ein Dipol mit einer Gesamtlänge von Lambda/2, bestehend aus zwei Dipolschenkeln zu jeweils Lambda/4. Ein Antennenstrahler mit einer Länge von Lambda/4 ist nur eine Hälfte der Antenne, die andere Hälfte der Antenne wird dabei von etwas Anderem gebildet - im Fall einer PKW-Mobilantenne beispielsweise von der PKW-Karosserie.
Warum nun Lambda/2? Ein sinusförmiger Wechselstrom besteht aus zwei punktsymmetrischen Teilen - einer positiven und einer negativen Halbwelle. Damit eine Antenne "perfekt" funktioniert, muss sie in Resonanz sein, und das ist sie, wenn genau eine solche Halbwelle auf die Länge der Antenne passt.
Weitere Informationen zum Thema Dipol und Lambda/4-Groundplane-Antenne findest Du im folgenden Posting:
viewtopic.php?p=621090#p621090
Warum hat ein Lambda/2 Draht nicht die erforderlichen 50 Ohm Impedanz?
Impedanz ist die Kombination aus Gleich- und Wechselstromwiderstand. Den Gleichstromwiderstand ignorieren wir für diese Betrachtung mal, weil er bei "normalen" Antennen (Lambda/2-Dipol, Lambda/4-Groundplane) im Verhältnis zum Wechselstromwiderstand sehr klein ist, und schauen nur auf den Wechselstromwiderstand.
Nach dem ohmschen Gesetz ist Widerstand = Spannung geteilt durch Stromstärke. Was erstmal nicht sonderlich intuitiv ist, ist dass Spannung und Stromstärke auf einer Antenne nicht überall gleich sind, sondern an jeder Stelle der Antenne unterschiedlich. Bei einem klassichen Lambda/2-Dipol ist in der Mitte die Stromstärke am höchsten und nimmt nach außen hin immer weiter ab. Bei der Spannung ist es genau umgekehrt - in der Mitte ist die Spannung am geringsten und steigt zu den Enden hin an.
In der Mitte des Lambda/2-Dipols ergibt sich also ein niedriger Wechselstromwiderstand (kleine Spannung durch große Stromstärke -> kleiner Widerstand) und an den Enden ergibt sich ein hoher Wechselstromwiderstand (große Spannung durch kleine Stromstärke -> großer Widerstand).
Klassischerweise speist man das Signal in der Mitte eines Lambda/2-Dipols ein. Wie oben beschrieben, ist der Fußpunkt einer Lambda/4-Groundplane-Antenne ja eigentlich auch der Mittelpunkt eines Lambda/2-Dipols, insofern haben eine Lambda/4-Groundplane und ein mittengespeister Dipol beide eine relativ niedrige Fußpunktimpedanz (irgendwo um die 50 Ohm herum - bei der Lambda/4-Groundplane etwas unter 50 Ohm, beim gestreckten Dipol etwas über 50 Ohm, wobei die konkrete Impedanz u.a. auch von der Höhe der Antenne über dem Boden und bei der Groundplane vom Winkel zwischen Radialen und Strahler abhängt).
Nun muss man einen Dipol aber nicht zwingend in der Mitte speisen, man kann den Speisepunkt auch in Richtung eines Endes verschieben, das ergibt dann einen sogenannten "OCF-Dipol" (OCF="off-center-fed"). Wie oben beschrieben, steigt die Impedanz aber immer weiter, je näher man an das äußere Ende des Dipols kommt. Wenn man den Einspeisepunkt bei etwa 1/3 der Länge des Lambda/2-Dipols setzt, erhält man eine sogenannte "Windom"-Antenne, deren Speisepunktimpedanz irgendwo zwischen 200 und 300 Ohm liegt. Treibt man das Verschieben des Speisepunktes "auf die Spitze" und speist ganz am Ende ein, hat man eine endgespeiste Halbwellenantenne (EFHW="end-fed-halfwave"). Deren Speisepunktimpedanz liegt dann irgendwo zwischen ca. 2500 und 3200 Ohm.
Wenn man eine Antenne mit einer Speisepunktimpedanz ungleich 50 Ohm an einem Funkgerät mit 50 Ohm Ausgangsimpedanz betreiben möchte, benötigt man ein Impedanztransformationsglied zwischen Funkgerät und Antenne. Generell sind solche Transformationsglieder immer mit gewissen Verlusten behaftet, dafür ist eine außermittige Einspeisung in mechanischer Hinsicht oft einfacher zu realisieren und sie eröffnet Möglichkeiten, eine Antenne auf zusätzlichen Frequenzbändern zu nutzen, die bei mittiger Einspeisung nicht zur Verfügung stehen (letzteres spielt im CB-Funk keine Rolle, im Amateurfunk allerdings schon).
Die weiter oben im Thread angesprochene T2LT ist übrigens keine endgespeiste Antenne, auch wenn sie auf den ersten Blick so aussieht. Elektrisch ist die T2LT ein ganz normaler mittengespeister Dipol mit zwei jeweils Lambda/4 langen Dipolästen und einer Speisepunktimpedanz im Bereich von 50 Ohm. Das wird mit einem trickreichen Antennendesign erreicht, das im folgenden Posting genauer beschrieben wird:
viewtopic.php?p=647441#p647441
Welche Auswirkungen haben Wicklungen auf die Antenne?
Stark vereinfacht: wenn die Antenne für die gewünschte Frequenz mechanisch zu kurz ist, kann man sie mit einer Spule elektrisch "verlängern". Ein typischer Anwendungsfall dafür sind Mobilantennen. Ein Lambda/4-Mobilstrahler für CB-Funk müsste knapp 2,7m lang sein - das ist auf einem fahrenden PKW aber eher unpraktisch
. Wenn man den Strahler nun mechanisch kürzer macht, ist er ja nicht mehr Lambda/4 lang und wäre damit nicht mehr in Resonanz. Durch das Einschleifen einer passend bemessenen Spule sorgt man dafür, dass sich der Strahler elektrisch so verhält, als wäre er Lambda/4 lang, obwohl er mechanisch kürzer ist als Lambda/4. Der "Ersetzen" der fehlenden mechanischen Länge durch eine Spule hat aber Nachteile - die Bandbreite der Antenne und der Wirkungsgrad der Antenne werden deutlich geringer, und zwar um so mehr, je kürzer die Antenne im Verhältnis zur eigentlich erforderlichen Länge ist, daher sind verkürzte Antennen immer nur ein Kompromiss.
.
