Senden mit Ferritantenne?

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ID: 201907
Senden mit Ferritantenne? 
08.Oct.09 16:39
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Konrad Birkner † 12.08.2014 (D)
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Konrad Birkner † 12.08.2014

m.W. verhält es sich so, dass sowohl das magnetische Hochfrequenzfeld (H) als auch das elektrische Feld (E) im Quadrat zur Entfernung abnehmen (einige Terme sogar in der 4.Potenz).

Erst wenn eine gegenseitige Ablösung erfolgt (im Fernfeld), entsteht eine (exakte, kohärente) elektromagnetische Welle (wo dann die Felder senkrecht zueinander stehen, H 90° zu E).

Und dazu bedarf es beider Felder. Ist eines davon nicht vorhanden oder extrem schwach, so kommt es kaum zu einer echten kohärenten E-H-Welle. Je nach relativer Antennenabmessung (Verhältnis der Antennendimension zur Wellenlänge) kommt es dazu erst in einer Entfernung von mehr als der doppelten Wellenlänge.

Ist in dieser Entfernung eine der Feldkomponenten praktisch nicht mehr vorhanden, dann entsteht auch kein Fernfeld, das allein über größere Entfernungen sich fortpflanzen kann.

Sehr kurze Antennen brauchen im Empfangsbetrieb nur eine Komponente: die induktive (Rahmen- oder Ferrit-) Antenne nimmt das H-Feld auf, die kapazitive (z.B.Stab-) Antenne das E-Feld.

Im Sendebetrieb ist die kapazitive Draht- oder Stabantenne im Vorteil, weil in der Praxis ihre relative Abmessung grösser ist als bei der Spulenantenne.
Somit erlaubt die räumliche Stromverteilung in einer kurzen kapazitiven Antenne den Aufbau eines (schwachen) H-Feldes, das zumindest in räumlicher Nähe auch eine induktive Kopplung ermöglicht.
Beispiel: Heimsenderlein an Drahtantenne lässt auch Empfang mit induktiver Antenne zu.

Die Rahmenantenne kann im Sendebetrieb umgekehrt auch mit einer Stabantenne empfangen werden, vorausgesetzt, die Spule erzeugt auch ein E-Feld. Bei größerer Spulenabmessung ist das der Fall, weil sich räumliche Potentialunterschiede bilden. 
Die Spule der Ferritantenne ist aber so kurz, dass kaum ein nennenswertes E-Feld vorhanden ist.

Fazit: Natürlich sind die Funktionen Senden/Empfangen reversibel. Aber die geometrische "Entartung" einer Antenne führt zu unterschiedlicher Entartung der Energiekopplung.
Nicht das Prinzip wird verletzt sondern die Bedingungen sind verändert.

Praxis: eine Ferritantenne, gepeist von einem Sender, der gut geschirmt ist, wo auch keine Zuleitungen strahlen, auch die Röhren nicht offen stehen, kann nur ein brauchbares H-Feld erzeugen. E ist nicht vorhanden, somit auch keine Elektromagnetische Strahlung.

Sollte ein Kollege willens und in der Lage sein, meine Ausführungen mit entsprechender Anwendung der Maxwell'schen Gleichungen in verständlicher Form mathematisch zu untermauern (oder auch zu widerlegen), wäre ich sehr dankbar.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

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08.Oct.09 16:52

Hans M. Knoll (D)
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Hans M. Knoll

Hallo Herr Birkner.

 

Genauso ist es. Besonders das hier:

Praxis: eine Ferritantenne, gepeist von einem Sender, der gut geschirmt ist, wo auch keine Zuleitungen strahlen, auch die Röhren nicht offen stehen, kann nur ein brauchbares H-Feld erzeugen. E ist nicht vorhanden, somit auch keine Elektromagnetische Strahlung.


Mehr auch hier aber in englisch  Post #2

 

Gruss Knoll

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

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Rahmenantenne zum Senden 
09.Feb.12 09:46
3197 from 12026

Dietmar Rudolph † 6.1.22 (D)
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Dietmar Rudolph † 6.1.22

Herr Dipl.-Phys. Jochen Bauer hat den Wunsch von Herrn Birkner aufgegriffen:

"Sollte ein Kollege willens und in der Lage sein, meine Ausführungen mit entsprechender Anwendung der Maxwell'schen Gleichungen in verständlicher Form mathematisch zu untermauern (oder auch zu widerlegen), wäre ich sehr dankbar."

Inhaltsangabe:

Von einem Wechselstrom durchflossene Leiterschleifen bzw. Rahmenantennen erzeugen analog zu
einem elektrischen Dipol elektromagnetische Wellen, deren Feldstärke im Fernfeld ebenfalls mit 1/r abfällt. In der Praxis zeigt sich aber, dass die Stromstärken in der Leiterschleife bzw. Rahmenantenne relativ hoch sein müssen um die selben Fernfeldstärken wie ein vergleichbarer elektrischer Dipol zu erreichen. Da Aufgrund des Skin- und Proximity-Effektes Drähte als Leiter für HF-Wechselströme einen deutlich erhöhten ohmschen Widerstand aufweisen, sind Leiterschleifen und Rahmenantennen vom Verlustverhalten her sehr ungünstig, weshalb sie in der Praxis als Sendeantennen fast nicht anzutreffen sind. Für Ferritantennen liegen die Verlustverhältnisse meist noch ungünstiger.

Leiterschleifen und Rahmenantennen als Sendeantennen.pdf

Leiterschleifen als Antennen spielen bei Handys und Smartphones eine Rolle, bei denen man (von außen) keine Antenne mehr erkennen kann.

Besonders bei der modernen “Near Field Communication” (NFC) finden Rahmenantennen Verwendung. Gefunkt wird hier im 13.56 MHz Bereich mit einer Übertragungsrate von bis zu 424Kbits. Damit ist eine einfache und sichere Kommunikation zwischen kompatiblen Geräten möglich.

Von "Kalinko" aus de.wikipedia.org stammt das Bild einer entsprechenden Rahmenantenne, hier zusammen mit einem HF Schaltkreis als RFID (radio frequency identification).

MfG DR

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