Antennentechnik Flashcards
Erklären Sie den Aufbau einer Dipolantenne.
Ein Hertzscher Dipol ist im Wesentlichen aufgebaut wie ein Parallelschwingkreis. Allerdings reduzieren sich die Kondensatorplatten auf zwei Antennenstäbe. Und auch die Induktivität besteht nur aus den Drähten der Dipolantenne. Man spricht daher von einem entarteten Schwingkreis.
Was versteht man unter einem Lambda/4 - Strahler?
Wenn der Dipol senkrecht montiert wird und die Ankopplung des unteren Antennenteils an den Untergrund ausreichend leitfähig ist kann der Aufbau vereinfacht werden, zu Abstrahlung genügt dann die obere Dipolhälfte. Diese ist so lang wie 1/4 der Wellenlänge der auszustrahlenden Frequenz, daher spricht man von einem Lanbda/4 - Strahler.
Was bestimmt die Länge einer Antenne?
Die Antennenlänge wird von der Wellenlänge der zu sendenden oder alternativ der zu empfangenden Frequenz bestimmt. An den Enden des Hertzschen Dipols müssen zwei Wellenknoten liegen. Daher passt zu einem Dipol mit der Länge I eine Welle mit der Wellenlänge 2I, oder auch 1I, 1/2*I, etc.
Welche Wellenlänge sollte eine Antenne für den UKW-Einsatz haben (Frequenz 100 MHz)? Bitte dimensionieren Sie sie für den PKW Einsatz.
Hierfür muss als erstes die Wellenlänge ausgerechnet werden, die zu 100 MHz korrespondiert. Über Geschwindigkeit = Weg/Zeit bzw. v = s/t, dem Einsatz der Lichtgeschwindigkeit c an Stelle von v und der Beziehung Frequenz = 1/Periodendauer kann auf Lambda geschlossen werden. Wir erhalten:
Lambda = 300.000.000 (m/s) / 100.000.000 (1/s) = 3 m
Im Falle einer horizontal liegenden Dipolantenne kommen wir auf 1,5 m, bei einer vertikalen Ausrichtung wie beim PKW ist vom Lambda/4 - Strahler auszugehen, wir erhalten 75 cm.
Eine KFZ-Antenne hat eine gemessene Länge von 3,75 cm. Können Sie ermitteln, in welchem Frequenzbereich sie arbeitet?
Hier ist die Rechnung umzukehren. Ausgehend von einem Lambda/4 - Strahler liegt die Wellenlänge bei 15 cm, die optimale Frequenz für die Antenne liegt daher bei 2 GHz.
Welchen Nutzen haben zirkular polarisierte Wellen? Wie werden sie generiert?
Die Empfangsantenne muss i.d.R. parallel zur Sendeantenne ausgerichtet sein, um einen Empfang zu ermöglichen. Aber in vielen Fällen (wie z.B. Handy, Notebook mit seiner WLAN Antenne) kann das nicht gewährleistet werden. Die Lösung ist eine zirkular polarisierte Welle, bei der der elektrische Feldfaktor ständig um die Längsachse dreht.
Generiert werden die zirkular polarisierten Wellen mit einem Kreuzdipol.
Wie wird eine Parabolantenne aufgebaut? Warum weicht der Aufbau einer Sat-Antenne für den Heimeinsatz stark von dem idealen Aufbau ab?
Eine Parabolantenne beruht darauf, dass ein Paraboloid alle senkrecht einfallenden Strahlen in einem gemeinsamen Brennpunkt bündelt.
Damit wird die gesamte Energie, die auf die Fläche des Spiegels auftrifft in einem Punkt konzentriert. Eine Parabolantenne von 80 cm verstärkt so um rund 40 dB.
Die Satellitenantenne, die bei den Endverbrauchern üblicherweise zum Einsatz kommt, ist eine Sonderbauform der Parabolantenne. Es handelt sich um eine Offsetantenne, bei der nur ein Ausschnitt des Spiegels realisiert ist. Dieser steht senkrecht, damit bleibt die Fläche schneefrei.
Warum kommt das Signal, das von einer Senderantenne ausgestrahlt wurde, beim Empfänger gedämpft an?
Bei der Dämpfung der elektromagnetischen Wellen wird ein Teil ihrer Energie in Wärme umgesetzt. Hierfür muss das Medium geeignet sein, Nichtmetalle dämpfen wesentlich weniger als Metalle. Eine nennenswerte Dämpfung verursacht im Alltag die Luftfeuchtigkeit in der Atmosphäre. Weitere Gründe für den Verlust von Sendeleistung sind Streuung oder Beugung.
Die Atmosphäre dämpft die Sendeleistung um etwa 100 dB. Welche Auswirkung hat das auf die Spannung am Antenneneingang?
Wird die Sendeleistung um 100 dB gedämpft entspricht das einem Leistungsverlust um 10^10. Dies hat einen Spannungsverlust von 10^5 zur Folge.
