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Satellitenschüsseln von a Radioteleskop in Cambridgeshire

Mobilfunkturm mit Schüssel- oder Richtantennen

Adapter - Split-Koax-Antennensignal auf UHF und UKW

EIN Antenne ist ein Gerät zum Senden und Empfangen Radiowellen. Eine Antenne stellt a Radiofrequenz (RF)-Feld, das zu a . wird Wechselstrom oder umgekehrt. Es gibt zwei Grundtypen:

• die Empfangsantenne, die HF-Energie empfängt und in Wechselstrom (AC) zur Abgabe an ein elektronisches Gerät umwandelt, und
• die Sendeantenne, die mit Wechselstrom gespeist wird und diesen in ein HF-Feld umwandelt.

In ihrer einfachsten Form besteht eine Antenne aus einem dünnen, leitfähigen Draht.

Die Antenne nutzt das Phänomen, dass Elektromagnetische Wellen im Dirigenten einen Wechselstrom erzeugen (beim Empfangen) und umgekehrt, dass Wechselstrom elektromagnetische Wellen erzeugt (sendet). Die Leiter können aus einem oder mehreren Drähten, einem Stab oder einer Peitsche bestehen, die dann über eine Leitung mit einem Empfänger verbunden werden. Bei Antennen, die speziell für einen bestimmten Frequenzbereich vorgesehen sind, besteht ein festes Verhältnis zwischen der Länge der Antenne und dem gewünschten Frequenzbereich. Bei einer einfachen Stabantenne zum Beispiel beträgt die Länge für den besten Wirkungsgrad ein Viertel des Wellenlänge des Mittelwerts erwünscht Frequenz.

Grundsätzlich gibt es keine Unterschiede zwischen Sende- und Empfangsantenne, in der Praxis bestimmen die Anforderungen die Konstruktion und Konstruktion. Allenfalls bei einer Hochleistungs-Sendeantenne muss die Dicke der Antenne berücksichtigt werden, um interne Verluste durch u.a. Hauteffekt zu vermeiden und möglich Ionisation der Luft um scharfe Punkte.

Geschichte

Patentiert im Jahr 1885 Thomas Alva Edison ein System mit elektrischen Leitern^[1] elektrische Signale drahtlos zu übertragen. Ebenfalls Heinrich Rudolf Hertz 1888 in seinen Experimenten verwendet, um die Existenz der James Clerk Maxwell vorhergesagte elektromagnetische Wellen, eine Antenne (der Hertzsche Dipol). Das Wort Antenne (lateinisch: Mast) wurde erstmals verwendet von Guglielmo Marconi verwendet als Bezeichnung für die Konstruktion mit an einem Mast aufgehängten Leitern, die er 1894 bei seinen Experimenten zur drahtlosen Telegrafie verwendete Nikola Tesla um 1890 verwendete Spulen zur induktiven Übertragung von Leistung auf Glühlampen wurde von einigen als eine der ersten Formen von Antennen angesehen, und Marconi-Patente wurden daher (möglicherweise zu Unrecht) in den USA für ungültig erklärt. Es ist klar, dass in den Anfangsjahren der drahtlosen Signalübertragung Techniken verwendet wurden, die auf Teslas Arbeiten basieren, insbesondere die Erzeugung hoher Frequenzen mit Funkensendern und der Einsatz von Induktionsspulen und mechanischen Generatoren zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Leistung aufwachen. Als in den 1920er Jahren die Erzeugung von Radiowellen mit a kurze Wellenlänge und viel höhere Frequenzen wurden möglich (Yagi bereits 1928 verwendet UHFRundfunkfrequenzen), kamen die abgestimmten (zB für halbe Wellenlänge) Antennen zum Einsatz und es wurden verschiedenste Antennentypen, oft mit Bündelungseffekt, entwickelt.

Die Niederlande haben 45.327 Mobiltelefon-, UMTS- und LTE-Antenneninstallationen.^[2]

Antennentypen

• Aktive Antenne
• Antennen-Array
• DASC - aktive Antenne (unter anderem) für DVB-T-Empfang
• Dipolantenne
• Disco-Antenne
• Drahtantenne
• Phasenregelantenne
• Ferritstabantenne
• Fraktale Antenne
• Frequenzunabhängige Antenne
• Gefaltet Dipolantenne
• Hohlleiterantenne
• Groundplane-Antenne
• Halbwellenantenne (Dipolantenne)
• Hornantenne
• Isotrope Antenne
• kurz Dipolantenne
• Kreuzantenne
• Linsenantenne
• Linienantenne
• Logarithmisch periodische (LP) Antenne
• Rahmenantenne
• Marconi-Antenne
• Patchantenne
• klingende Antenne
• Quad (Antenne)
• Fensterantenne
• Gitterantenne
• Richtantenne
• Rhombische Antenne (Fensterantenne)
• Satellitenschüssel
• Schlitzantennen
• Peitschenantenne
• vertikal Dipolantenne
• Schmetterlingsantenne
• Windo-Antenne
• Yagi-Antenne (Rake-Antenne)

Antennentheorie

Sowohl für eine Sende- als auch eine Empfangsantenne ist der Richtcharakteristik ein wichtiges Merkmal. Die Richtcharakteristik zeigt, in welche Richtung eine Sendeantenne die Strahlung fokussiert. Bei einer Empfangsantenne gibt die Richtcharakteristik die Empfindlichkeit der Antenne für die verschiedenen Richtungen an. Manche Empfangsantennen sind nur in einer Richtung empfindlich, sodass nur Signale aus dieser Richtung empfangen werden können und keine störenden reflektierten Signale auftreten. Dies war beispielsweise für den Empfang analoger Fernsehsignale wichtig.Bei Sendeantennen, beispielsweise für den öffentlich-rechtlichen Rundfunk und Fernsehen, da die Sendeantennen die Strahlung in der Horizontalen stark bündeln, eine große Reichweite (bis 100 km bei FM und FM TV-Frequenzen) erreicht werden, ohne dass dafür Sender mit extrem hoher Leistung benötigt werden.

Polarisationsrichtung

Das Polarisationsrichtung bezieht sich auf das abgestrahlte und empfangene elektrische Feld. Bei den meisten Antennen sind die Elemente (Draht, Dipol, Reflektor und Regie in einem Yagi-Antenne) liegen in der Ebene der Polarisationsrichtung. Das Asche von magnetischen Antennen, wie z Ferrit-Stabantennen, muss senkrecht zur Polarisationsrichtung des E-Feldes stehen.

• Horizontale Polarisation, E-Feld parallel zur Erdoberfläche
• Vertikale Polarisation, E-Feld senkrecht zur Erdoberfläche
• Zirkulare Polarisation. In diesem Fall werden zwei senkrechte Antennen verwendet, die ein um 90° verschobenes Signal aussenden.

Antennenverstärkung

Sowohl bei Sende- als auch bei Empfangsantennen der Antennengewinn (auch Antennengewinn genannt, englisch: Antennengewinn) eine wichtige Eigenschaft. Die Verstärkung wird in der Regel relativ zu sogenannten . angegeben isotroper Heizkörper. Das ist eine imaginäre (nicht vorhandene, theoretisch sogar unmögliche) Antenne, die in alle Richtungen gleich stark abstrahlt. Kugelstrahler). Wenn die Antenne als Sendeantenne verwendet wird und wir von verlustfreien Antennen ausgehen, ist der Gewinn definiert als:

${displaystyle G={frac { ext{Strahlungsdichte der Antenne}}{ ext{Strahlungsdichte eines isotropen Strahlers}}}}$

bei dem die Strahlungsdichte der Antenne, die sich in der Vorzugsrichtung befindet.

Die Strahlungsdichte wird in großer Entfernung gemessen (mindestens einige Wellenlängen von der Antenne entfernt) und kann z. B. ausgedrückt werden in Watt/sr.

Der Antennengewinn wird normalerweise in set eingestellt Dezibel (dB) ausgedrückt:

Antennengewinn (dB) = 10.Log(G).

Die so definierte Verstärkung wird als dB(i) bezeichnet. Daneben wird auch die Bezeichnung dB(d) verwendet. Das gibt den Antennengewinn relativ zu einer halben Wellenlänge (${Displaystil {Lambda}}$/2) Dipol an. Da der Antennengewinn von a ${Displaystil {Lambda}}$/2-Dipol beträgt 2,15 dB(i), dB(d)-Werte sind 2,15 dB höher als dB(i)-Werte.

Effektiver Antennenbereich

Eine Empfangsantenne extrahiert ein bestimmtes Leistung zum empfangenen elektromagnetischen Feld, wenn das Feld eine Strahlungsdichte von P_sp,field (W/m,²) vorhanden ist und die Antenne daraus eine Leistung P_Antenne, dann folgt die effektive Antennenfläche A._eff von:

${displaystyle A_{eff}={frac {P_{Antenne}}{P_{sp,field}}}}$

Es besteht eine Beziehung zwischen der Antennenfläche A_eff und der Antennengewinn G:

${displaystyle A_{eff}={frac {lambda ^{2}.G}{4.pi }}}$

Antennenimpedanz

Der Anschluss der Antenne hat eine gewisse elektrische Impedanz. Antennen werden in der Regel so konstruiert, dass diese Impedanz möglichst der Impedanz gängiger Antennenkabel entspricht, z. B. 50 Ohm oder 75 Ohm für Koaxialkabel, oder (früher) für die symmetrischen 240- oder 300-Ohm-Kabel. Viele handelsübliche Antennen haben einen eingebauten AdapterTransformator das ist zum Beispiel das symmetrische Signal von a Dipolantenne in das asymmetrische Signal umgewandelt, das zum Anschluss eines Koaxialkabels benötigt wird.

Strahlungsdiagramm

Strahlungsdiagramm und Öffnungswinkel einer Richtantenne. Abgestrahlte oder empfangene Leistung als Funktion des Winkels

Ein Strahlungsdiagramm zeigt, wie eine Antenne die Strahlung bündelt (sendet) oder wie die Antenne auf Signale aus verschiedenen Richtungen reagiert (empfängt). Antennen sind reziprok; eine Sendeantenne hat, wenn sie als Empfangsantenne verwendet wird, die gleiche Richtwirkung.

In dem in der Abbildung dargestellten Strahlungsdiagramm ist die Strahlungsleistung bei einem Sendewinkel von 25° in Richtung der Hauptachse halb so groß wie das Maximum. Weicht die Hauptachse dagegen um 25° von der Senderrichtung ab, ist die an einen Empfänger abgegebene Leistung bei exakter Ausrichtung auf den Sender die Hälfte des Maximums. Yagi-Antennen das Strahlungsdiagramm ist für die Ebene durch die Längsrichtung des Dipols und die Ebene senkrecht dazu unterschiedlich. Für ein Satellitenschüssel das Strahlungsmuster ist in alle Richtungen fast gleich.

Grob gesagt werden Antennen nach ihrem Strahlungsmuster in drei Kategorien eingeteilt:

• die Rundstrahlantenne; es strahlt oder empfängt rundum
• die Sektorantenne; es strahlt oder empfängt in einem Winkel von 60°.
• die Richtantenne; es strahlt oder empfängt mit dem kleinstmöglichen Winkel (< 20°) auf einen bestimmten Punkt gerichtet.

Öffnungswinkel

Der Öffnungswinkel ist der Winkel zwischen den Richtungen, bei dem der Antennengewinn um 3 dB abgenommen hat. Ein großer Antennengewinn G geht immer mit einem kleinen Öffnungswinkel einher: Der Antennengewinn resultiert aus einer stärkeren Bündelung der Energie, was zu einem kleineren Öffnungswinkel in einer oder beiden Ebenen (horizontal und/oder vertikal) führt. Mobilfunk-Basisstationen verwenden Antennen, bei denen der vertikale Öffnungswinkel sehr klein ist (sehr zum Horizont ausgerichtet) und der horizontale Öffnungswinkel etwas mehr als 90 oder 120 Grad beträgt. Dadurch kann der gesamte Perimeter mit drei oder vier Antennen mit GSM-Verkehr versorgt werden.

Bandbreite

Die Bandbreite gibt an, für welche Frequenzen eine Antenne verwendet werden kann. Die meisten UHF-Antennen sind für das gesamte TV-UHF-Rundfunkband IV/V (470 MHz bis 860 MHz), allerdings oft zu Lasten der Antenneneigenschaften.Das beste Ergebnis erzielt man mit einer Schmalbandantenne, die somit optimal auf einer Frequenz arbeitet. Anwendungen erfordern oft einen größeren Frequenzbereich, wodurch Zugeständnisse gemacht werden müssen. Durch die Dicke der Strahler (Umfang der strahlenden Fläche) kann die Antenne für eine größere Bandbreite geeignet gemacht werden.

Für sehr große Bandbreiten wurden logarithmisch-periodische Antennen entwickelt: Diese Antennen haben eine abgestufte Größe. Mit diesem Prinzip können Antennen hergestellt werden, die beispielsweise von 100 MHz bis 1300 MHz verwendet werden können.

Vorne/Hinten-Verhältnis

Dieses Verhältnis gibt die Empfindlichkeit der Antenne in Hauptrichtung (maximale Empfindlichkeit bzw. maximale Strahlungsleistung) zur Empfindlichkeit (Strahlungsleistung) hinten (d. h. um 180° zur Hauptrichtung gedreht) an.

Missbrauch des Begriffs Antenne

Das Wort „Antenne“ wird immer häufiger verwendet, um einen Sender oder Empfänger mit einer Antenne zu bezeichnen. Beispiel: ein Modem mit mehreren Antennen. Gemeint ist ein Modem mit mehreren Sende-/Empfangsmodulen (mit eigener Antenne).

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