fractus: Fraktal-Antenne

Ich bin durch die n-tv Dokumentation Folge: 'Geniale Erfindungen' auf die Fraktal-Antenne aufmerksam gemacht worden. Wiederholungen gibt es am 22.6.2014 um 1:40 und 12:10 und am 24.6. um 16:10.

Informationen über die neue Technik habe ich in Wikipedia in Englisch und Deutsch  und beim Hersteller gefunden.
Das Europäische Patentamt hat Informationen in Deutsch.und eine Link zu einem Video in Deutsch
Hier wird das Patent US6452553  von 2002 beschrieben.

Die Technik ist für "Handys" unverzichtbar aber es gibt auch Antennen für FM und VHF.

 

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Hallo Herr Jung,

danke für diesen hochinteresannten Beitrag.

Verfolgt man diese Erfindung weiter und transfomiert sie in die Radio Frequenzbereiche (150 kHz - 30 MHz) könnte man ja praktisch alle Antennenprobleme für unser geliebtes Steckenpferd lösen. Eine Antenne für Alles und das auch noch platzsparend.

Meinungen von den Kollegen im Radiomuseum dazu wären interessant.

Mit besten Grüßen D. Grötzer

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Lieber Herr Grötzer.

"Meinungen von den Kollegen im Radiomuseum dazu wären interessant" .

Von LW bis 30 oder gar 108Mhz wird es das wohl nie geben.

Längst im Einsatz die logarithmisch periodische antenne

Speziell hier:  oder hier:

Gruss      Knoll

 

Bild aus Wikipedia

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Sehr geehrter Herr Knoll,

Sie haben natürlich vollkommen recht, dass eine Antenne von LW bis UKW unrealistisch ist.

Die genannte logarithmisch-periodische Antenne ist mir wohl bekannt, allerdings sind die Abmessungen im Vergleich zu einer Fraktalantenne von 78 - 108 Mhz mit 32 x 11 mm um ein Vielfaches größer.

Gedanklich diese Abmessungen auf den Mittelwellenbereich übertragen hätte eine solche Antenne lediglich eine Abmessung von etwa 3 x 1 m und wäre eventuell als "Kunstwerk" im Garten oder Dachboden unterzubringen. Nur soviel zu meiner Gedankenspielerei.

Mit allerbesten Grüßen Dietrich Grötzer

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Zunächst einmal generell zur Fraktalantenne:

Fraktalantennen besitzen als herausragende Eigenschaft eine breites Resonanzband anstelle
von diskreten Resonanzfrequenzen (z.B. 1/2 lambda, 3/2 lambda, usw...) wie sie von
konventionellen Antennen bekannt sind. Weiterhin sind die Abmessungen, die für ein gegebenes
unteres Ende des Resonanzbandes erforderlich sind kleiner als bei konventionellen Antennen.
Für den Empfangsbetrieb bedeutetet eine auf der Resonanzfrequenz bzw. im Resonanzband betriebene Antenne eine Aufgrund der Resonanzüberhöhung erhöhte Ausgangsspannung. Für den Sendebetrieb hat eine auf der Resonanzfrequenz bzw. im Resonanzband betriebene Antenne einen hohen Strahlungswiderstand und damit einen guten Wirkungsgrad. Fraktalantennen lassen sich daher
über einen ganzes Frequenzband hinweg als gute Sendeantennen verwenden, wohingegen
konventionelle Drahtantennen nur auf einzelnen Frequenzen (Grundschwingung und Harmonische)
gute Sendeeigenschaften zeigen.

Nun aber zur Problematik des LMK Empfangs:

Entscheidend für die Empfangsqualität, bzw. überhaupt für die Möglichkeit einen bestimmten
Sender zu empfangen ist das Signal zu Rauschen Verhältnis (engl. SNR = Signal To Noise Ratio).
Bei spezifischen Störquellen kommt natürlich noch das Verhältnis der Nutzsignalstärke zur
Störsignalstärke hinzu.

Betrachten wir zunächst das Rauschen: Hier ist zu unterscheiden zwischen dem Umgebungsrauschen, das von der Antenne neben den Nutzsignal mit aufgenommen wird und dem Eigenrauschen des Empfängers, das hauptsächlich durch das Rauschen der ersten Stufe bestimmt wird.

Störquellen sind dagegen (bei einem fehlerfreien Empfänger) immer außerhalb zu suchen und
werden konsequenterweise über die Antenne aufgenommen (auch eine Aufnahme über die
Stromversorgung ist denkbar, soll aber hier nicht betrachtet werden). Im LMK Bereich dominant
sind Nahfeldstörungen, deren Quellen in einer relativ zur Wellenlänge kurzen Entfernung von der
Antenne sitzen und kapazitiv in die Antenne einkoppeln. Als Beispiel hierfür seien
Schaltnetzteile, Dimmer und Powerline LAN genannt.

Man sieht nun sofort, dass die absolute Ausgangsspannung der Antenne nur dann von Interesse
ist, wenn das Eigenrauschen des Empfängers stärker ist als das Umgebungsrauschen. Dies ist
im UKW Bereich und darüber der Fall, d.h. hier verbessert eine in Resonanz betriebene Antenne
(Fraktal oder konventionell) das Signal zu Rauschen Verhältnis.

Im LMK Bereich hingegen dominiert das Umgebungsrauschen und dieses erfährt durch eine in
Resonanz betriebene Antenne (Fraktal oder konventionell) genau so eine Resonanzüberhöhung wie
das Nutzsignal, d.h. das Signal zu Rauschen Verhältnis wird hier nicht verbessert.

Nun zu den spezifischen Störquellen: Fraktalantennen sind gegenüber einer kapazitiven Störeinkopplung genauso anfällig wie konventionelle (Draht)Antennen, bringen also keine Vorteile. Hier liefert nach wie vor die Rahmen- oder Ferritantenne die besseren Ergebnisse. Auch eine Resonanzüberhöhung hebt hier Störsignal und Nutzsignal gleich stark an.

Man sieht, Fraktalantennen sind auch keine Antennen die das Problem des LMK Empfangs in
zunehmend verrauschten und mit Störquellen gespickten Umgebungen lösen könnten.

Nochmal zurück zur Bandbreitenproblematik von Antennen. Um eine Empfangsantenne zu
konstruieren, die eine von der Empfangsfrequenz unabhängige Ausgangsspannung liefert braucht
es keine fraktalen Antennen. Das leistet auch ein Stück Draht mit einer Länge von maximal
lambda/10. Und für solche kurzen Antennen die deutlich unter ihrer (ersten) Resonanzfrequenz
betrieben werden, sich also wie ein kapazitiver Blindwiderstand am Empfängereingang verhalten,
sind die meisten Empfänger für LMK auch ausgelegt. Im Gegensatz zur fraktalen Antenne fehlt
nun zwar die Resonanzüberhöhung im Empfangsfrequenzbereich, diese leistet wie oben
dargelegt aber praktisch keinen Beitrag zur Empfangsverbesserung.

Gruß Jochen Bauer

 

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Hallo Herr Bauer,

besten Dank für Ihren fundierten, aufklärenden Beitrag.

MfG D. Grötzer

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