Wie berechne ich den Antennenverlust.

[df3bax]

Hallo an alle

Auf folgende Aufgabe finde ich keine Antwort: Man habe eine GP - ähnliche Antenne. Dank einer Spule im Strahler hat die Antenne bei 7MHz, 40m also, einen SWR ca. 1,5. Dabei ist dieser Strahler nur 1,2m lang. Die Frage ist: Wie viel Leistung muss man auf den Fußpunkt der Antenne geben, damit der Strahler ca. 10W EIRP ausstrahlt?

Ich habe mir sagen lassen, dass es eine Formel gibt, mit der man so etwas berechnen kann. Leider wusste der Mensch nicht, wie die Formel lautet.

Könnt ihr mir helfen? Für jeden Hinweis bin ich dankbar.

MfG und 73
Sergej

[1171917]

Man habe eine GP - ähnliche Antenne. Dank einer Spule im Strahler hat die Antenne bei 7MHz, 40m also, einen SWR ca. 1,5. Dabei ist dieser Strahler nur 1,2m lang. Die Frage ist: Wie viel Leistung muss man auf den Fußpunkt der Antenne geben, damit der Strahler ca. 10W EIRP ausstrahlt?

Hallo Sergej, eigentlich lautet die Frage doch: wie alt ist der Kapitän, der die GP auf seinem Schiffes betreibt (Du hast wohl einen echten Fachmann gefragt - es gibt für alles im Leben eine Formel . .).

Etwas seriöser: Eine Ground Plane mit diesen Maßen dürfte selbst isotrop kaum Gewinn machen -- ich würde überhaupt nicht rechnen und mit 10W TX output einspeisen ... Notfalls könnte man Speiseleitungsverluste und SWR noch umrechnen, aber auf 40m mit der Leistung und dem "nassen Finger" ?? Die Antwort ist etwas spontan, aber vielleicht rechnet es Dir noch jemand auf die Kommastelle aus ...

73 es 55 Peter

[dg1oj]

Hallo Sergey ,
Formeln und auch einige Nomogramme findest Du im Buch Kurze ANtennen von G.Janzen.
Kann ich Dir ausleihen wenn Du willst.
Aber am besten messen.

Gruss

Andreas

[df3bax]

Hallo Andreas

So trifft man sich.

Formeln und auch einige Nomogramme findest Du im Buch Kurze ANtennen von G.Janzen.
Kann ich Dir ausleihen wenn Du willst.
Aber am besten messen.

Das wäre schön mit dem Buch. Und wegen dem Messgerät wollte ich bei dem nächsten OV-Abend fragen. Wusste gar nicht, dass wir so was im OV haben.

Sergej

[dl8lbk]

Auf folgende Aufgabe finde ich keine Antwort: Man habe eine GP - ähnliche Antenne. Dank einer Spule im Strahler hat die Antenne bei 7MHz, 40m also, einen SWR ca. 1,5. Dabei ist dieser Strahler nur 1,2m lang. Die Frage ist: Wie viel Leistung muss man auf den Fußpunkt der Antenne geben, damit der Strahler ca. 10W EIRP ausstrahlt?

Hallo Sergej,

das SWR besagt, daß Du eine Fußpunktimpedanz von etwa 33 Ohm oder 75 Ohm hast. Bei einer schlechten HF-Erde und Spulengüte - davon gehe ich mal aus - also 75 Ohm.

Der Strahlungswiderstand einer kurzen GP von 1,2m Länge für 7 Mhz beträgt etwa 0,3 Ohm. Ergo 74,7 Ohm Verlustwiderstand.

Der Wirkungsgrad ist der Strahlungswiderstand durch die Summe aus Strahlungswiderstand und Verlustwidertstand. Also rund 0,3/75 = 0,4%.

Bei einer besseren Spulengüte und HF-Erde (also 33 Ohm Verlustwiderstand): 0,3/33 = 0,9%.

73
Karsten
DL8LBK

[df3bax]

Hallo Karsten

das SWR besagt, daß Du eine Fußpunktimpedanz von etwa 33 Ohm oder 75 Ohm hast. Bei einer schlechten HF-Erde und Spulengüte - davon gehe ich mal aus - also 75 Ohm.

Der Strahlungswiderstand einer kurzen GP von 1,2m Länge für 7 Mhz beträgt etwa 0,3 Ohm. Ergo 74,7 Ohm Verlustwiderstand.

Der Wirkungsgrad ist der Strahlungswiderstand durch die Summe aus Strahlungswiderstand und Verlustwidertstand. Also rund 0,3/75 = 0,4%.

Bei einer besseren Spulengüte und HF-Erde (also 33 Ohm Verlustwiderstand): 0,3/33 = 0,9%.

Die Berechnung ist soweit klar. Und wenn ich es richtig sehe, ist man im kW – Bereich um so ein „Aufbau“ mit 10W EIRP strahlen zu lassen.

MfG und 73
Sergej

P.S.:
Die Berechnung steht ja im "Rothammel" drin. Peinlich!

[1171917]

Die Berechnung "Verlust durch SWR" steht in unzähligen Fachheften und -büchern. Man sollte aber eins VORHER beachten: das SWR ist in der Regel eine Spannungsmessung und die vereinfachten Formeln gelten für reelle Abschlußwiderstände - und nicht mehr bei imaginären Anteilen = Phasenverschiebung U <-> I. Ich benutze gerne die aus den uralten ARRL Handbüchern:

Reflektionsfaktor (U oder I) = (SWR-1)/(SWR+1), bei reinen Ohmschen Verhältnissen Power(refl.) = Ref.faktor x Ref.faktor.

Bei 1.5 sind das dann 4% Verlust, bei 1:2 etwa 11% durch (ohmsche) Fehlanpassung. Also 1,5 bei rein Ohmscher Fehlanpassung kannst Du vergessen, das liegt unterhalb der Meßgenauigkeit des (normalen HAM-) SWR-Meters. Außerdem stimmen die Meßwerte oft nicht, weil nicht am Antenneneinspeisepunkt gemessen wird (bzw. werden kann) , und dann noch ein paar Nebenbedingungen auftreten. Für Deinen Fall -- vergiß es.

Das ist jetzt die reine SWR Betrachtung, die Wirkungsgradgeschichte kommt noch hinzu. Ich vermute, daß zwischen "Strahlungswiderstand" und Fußpunkt (bzw. SWR-Messung) angepaßt wurde, bei 0,3 Ohm zu 50 Ohm Einspeisung wäre das SWR "etwas" anders.

73 Peter

[1571017]

Reflektionsfaktor (U oder I) = (SWR-1)/(SWR+1), bei reinen Ohmschen Verhältnissen Power(refl.) = Ref.faktor x Ref.faktor.

Bei 1.5 sind das dann 4% Verlust, bei 1:2 etwa 11% durch (ohmsche) Fehlanpassung.

Von welchem Verlust sprichst Du denn da?

Also 1,5 bei rein Ohmscher Fehlanpassung kannst Du vergessen, das liegt unterhalb der Meßgenauigkeit des (normalen HAM-) SWR-Meters.

Bist Du sicher?

Ich vermute, daß zwischen "Strahlungswiderstand" und Fußpunkt (bzw. SWR-Messung) angepaßt wurde, bei 0,3 Ohm zu 50 Ohm Einspeisung wäre das SWR "etwas" anders.

Hallo Peter,

Der Verlustwiderstand befindet sich in Serie mit dem Strahlungswiderstand, da wird nichts "angepasst"

73
Peter

[1171917]

@"Vorredner": Ich habe nur darauf hinweisen mögen wollen können dürfen, das SWR Messungen etwas problematisch sind. Die 4% sind "Leistungs Anpassungs Verlust" bei einem SWR von 1,5 (Spannungsmessung, also VSWR, gehe ich mal von aus) und rein ohmschen (reellen) Verhältnissen (im ARRL Handbuch als "reflekted Power" bezeichnet). D.h. so wie Karsten es bereits vorgerechnet hat, ideale Speiseleitung und "Quelle" von je 50 Ohm und "Verbraucher" von 33 bzw. 75 Ohm werden durch Fehlanpassung 4% Leistung "verbraten".

Spielen wir es weiter: der OM schafft per Antennenoptimierung einen "Einspeise Widerstand" ich meine jetzt Antenne mit Match (oder ohne = "Fußpunktwiderstand im Original") von genau 50 Ohm, dann hat er ein SWR von 1:1,0, aber immer noch den besch.....eidenen Wirkungsgrad wegen einem Strahlungswiderstand von 0,3 Ohm. Bei Karstens zweiten Fall von 33 Ohm könnte er per Anpassung auf 50 Ohm Einspeisung kommen, dann hat er SWR 1:1 ((zwischen Anpassund und tx gemessen) und spart 4% Anpassungsverlust. Bei idealer Leitung und Anpassung ist der Wirkungsgrad trotzdem ........

Die Genauigkeit: preiswerte Meßgeräte haben oft nur 5% Genauigkeit, beim SWR, welches nicht am Fußpunkt gemessen wird, gibt es noch "Nebenbedingungen". Bei Digitalgeräten wird oft die Ablesegenauigkeit mit der Meßgenauigkeit verwechselt .... Die Rechnerei hier gilt außerdem nur im Resonanzpunkt ... Also, solange ich keine "heiliges Gerichtsgutachten" abgeben muß, reichen mir für diese Messung 5% locker.

Meine Schlußvermutung war etwas schneller geschrieben als nachgedacht, sorry. In der Regel werden diese Antennen (als Mobilantenne) "angepaßt", weil ich bei niedrigem Verlustwiderstand sonst mein SWR (zu 50 Ohm Koax/TX gerechnet) wieder per Fehlanpassung verhunze und je nach SWR Leistung verliere.

73 Peter

[1571017]

Die 4% sind "Leistungs Anpassungs Verlust" bei einem SWR von 1,5 (Spannungsmessung, also VSWR, gehe ich mal von aus) und rein ohmschen (reellen) Verhältnissen (im ARRL Handbuch als "reflekted Power" bezeichnet). D.h. so wie Karsten es bereits vorgerechnet hat, ideale Speiseleitung und "Quelle" von je 50 Ohm und "Verbraucher" von 33 bzw. 75 Ohm werden durch Fehlanpassung 4% Leistung "verbraten".

Nein, da wird überhaupt nichts "verbraten".
Wenn der Lastwiderstand vom Generatorwiderstand abweicht, egal ob nach oben oder unten, haben wir keine Leistungsanpassung mehr.
Das heisst der Sender liefert gar nicht erst die Leistung.

Spielen wir es weiter: der OM schafft per Antennenoptimierung einen "Einspeise Widerstand" ich meine jetzt Antenne mit Match (oder ohne = "Fußpunktwiderstand im Original") von genau 50 Ohm,

Das ist eher das Gegenteil einer Optimierung.
Optimal ist Einspeisewiderstand=Strahlungswiderstand, dann ist der Wirkungsgrad nämlich 100%

dann hat er ein SWR von 1:1,0, aber immer noch den besch.....eidenen Wirkungsgrad wegen einem Strahlungswiderstand von 0,3 Ohm.

Bei Karstens zweiten Fall von 33 Ohm könnte er per Anpassung auf 50 Ohm Einspeisung kommen, dann hat er SWR 1:1 ((zwischen Anpassund und tx gemessen) und spart 4% Anpassungsverlust.


Die 4% Anpassungsverlust sind Fiktion.


Die Genauigkeit: preiswerte Meßgeräte haben oft nur 5% Genauigkeit, beim SWR, welches nicht am Fußpunkt gemessen wird, gibt es noch "Nebenbedingungen".

Wenn man vom SWR einer Antenne spricht kann das ja nur für die Messung im Speisepunkt gelten

In der Regel werden diese Antennen (als Mobilantenne) "angepaßt", weil ich bei niedrigem Verlustwiderstand sonst mein SWR (zu 50 Ohm Koax/TX gerechnet) wieder per Fehlanpassung verhunze und je nach SWR Leistung verliere.

Hallo Peter,

Wie gesagt, durch SWR geht keine Leistung verloren, ausser es befindet sich eine verlustbehaftete Leitung zwischen Senderausgang und Antenne.

Die Aussage bezüglich der SWR Messung verstehe ich trotzdem nicht.

1,5 bei rein Ohmscher Fehlanpassung kannst Du vergessen, das liegt unterhalb der Meßgenauigkeit des (normalen HAM-) SWR-Meters

Willst Du sagen, bei 5% Messgenauigkeit sei ein SWR von 1,5 nicht messbar?

73
Peter

[1171917]

@df3kv: Peter, jetzt kommen wir genau in die Philosopieecke, in die ich nicht wollte. Wenn das SWR 1:1,0 ist, habe ich optimale Leistungsanpassung, habe ich 1:1,5 liege ich 4% daneben, egal wieso und warum - da behaupten wir beide nichts anderes (Rückfluß, Lieferung, Abnahme, ist mir dabei schnurzepiepe egal). Weil das ein relativ geringer Betrag ist (aber komm jetzt bitte nicht mit einem 800kW Sender Argument), und im allgemeinen, mit normalen billigen OM Waldheini Geräten selten genauer als 5% gemessen wird, kann ich mit dem SWR zwar Minimum-Suche betreiben, muß mich aber unterhalb von 1,5 (VSWR) nicht mehr wegen der absoluten Höhe = "Fehlanpassung" naß machen. (Du kannst ja mal die ±1dB in % umrechnen, die auf vielen HF Meßgeräten angegeben wird).

"Optimal ist Einspeisewiderstand=Strahlungswiderstand, dann ist der Wirkungsgrad nämlich 100% ", Ich sehe/habe keinen Widerspruch, nur Verlustwiderstand 0 muß eben dann auch noch sein. Ich habe das Beispiel wegen Karsten's Beispiel zur Verminderung des Verlustwiderstandes gebracht. Angenommen er schafft den ganz weg, dann hat er 0,3 Ohm = Einspeisewiderstand = Strahlungswiderstand = Wirkungsgrad 100%. An einer idealen 50 Ohm Leitung mit 50 Ohm PA-Ausgang bleibt der Antenne ohne (Leistungs-)Anpassung (0,3 Ohm zu 50 Ohm) nicht mehr viel übrig. Es gehört schon beides dazu, mit Augenmaß, d.h. Aufwand vs. Nutzen.

Reicht das jetzt ?? 73 Peter

[dl8lbk]

Angenommen er schafft den ganz weg, dann hat er 0,3 Ohm = Einspeisewiderstand = Strahlungswiderstand = Wirkungsgrad 100%. An einer idealen 50 Ohm Leitung mit 50 Ohm PA-Ausgang bleibt der Antenne ohne (Leistungs-)Anpassung (0,3 Ohm zu 50 Ohm) nicht mehr viel übrig. Es gehört schon beides dazu, mit Augenmaß, d.h. Aufwand vs. Nutzen.

Hallo Peter,

die Sache ist schon interessant, denn wir räumen hier gerade mit einem häufigen Mißverständnis auf (und das ist nicht nur rein philosophisch interessant ): "Gutes SWR = gute Antenne".

Dem ist nämlich gar nicht so, wie die Diskussion zeigt. 100% Wirkungsgrad, trotz 1,2m langem Strahler auf 7 MHz, wenn, ja wenn die Verluste nicht wären. Und OM Waldheini "stimmt" seine Antenne eben nicht selten mit den Erd- und Spulenverlusten ab. So baut man sich ganz fix eine luftgekühlte Dummy Load und wundert sich, warum nicht viel geht, obwohl das SWR doch so toll ist.

Und bei einem Strahlungswiderstand von 0,3 Ohm wird auch schnell klar, daß alleine für 50% Wirkungsgrad die Verluste auch nur 0,3 Ohm betragen dürfen. Und dann wird klar, warum man bei verkürzten Antennen Spulen höchster Güte benötigt und nahezu ideale Erdnetze (mit dem entsprechenden Aufwand).

73
Karsten
DL8LBK

[1571017]

@df3kv: Peter, jetzt kommen wir genau in die Philosopieecke, in die ich nicht wollte.

Bis jetzt ist das immer noch nackte Physik

Wenn das SWR 1:1,0 ist, habe ich optimale Leistungsanpassung, habe ich 1:1,5 liege ich 4% daneben, egal wieso und warum - da behaupten wir beide nichts anderes (Rückfluß, Lieferung, Abnahme, ist mir dabei schnurzepiepe egal).


Das 4% "verbraten" werden, also weg sind behauptet Du, sprichst von 4% respektive 11%"Anpassverlust und das ist natürlich Unsinn.
Das SWR kann ausserdem nie geringer als 1 werden.
Seit wann hat das SWR etwas mit Leistungsanpassung zu tun?
Das kann sonstwie sein und trotzdem Leistungsanpassung herrschen.
Das SWR einer Antenne ist mit das uninteressanteste überhaupt und interessiert mich auch an meinen herzlich wenig.


Reicht das jetzt ?? 73 Peter

Ja, es reicht mir.
Macht offenbar wenig Sinn über Antennen etc. mit Dir zu diskuttieren

73
Peter

[1171917]

@Karsten: ja, die Mißverständnisse, deshalb antworte ich doch noch. Deine Berechung ist ok, Deine Aussage ist im Grunde auch meine, vielleicht drücke ich mich nicht "deutsch" aus. Es ist nur immer ein Problem, die Leistungsanpassung bzw. SWR anschaulich zu erklären -- und da sind wir teilweise schon im Philosophischen Bereich, weil oft Annahmen anschaulich beschrieben werden und dann zu falschen Schlüssen führen.
@df3kv: Peter, vielleicht trennen wir jetzt endlich einmal den Energietransport und die Antenne, und außerdem kommst Du mit Sätzen, zu denen ich keinen Anlaß gegeben habe. Ich scanne nachher noch einmal meine Posts - habe ich irgendwo behauptet, das SWR wäre kleiner als 1 ?? Ich hoffe, Du fängst jetzt nicht an meiner Schreibweise 1:1,5 an herum zu kritteln, für Divisionen würde ich 1/1,5 schreiben. 1:1,5 (1 zu 1,5) ist eine verständliche Schreibweise, bei 1,5:1 weiß auch jeder, wie es gemeint ist. Es ist mir auch wurscht, wie Du es schreibst - ich sitze hier nicht auf der Schulbank. Die Schreibweise ist wohl das letzte, was zu Irrtümern führt.

Und jetzt zum eigentlichen Problem, das Du anscheinend nicht verstehen willst, bzw. wir offensichtlich zwei Sprachen sprechen: Eine Antenne hat kein SWR, sondern (siehe Karstens Post) Rs und Rv und aus diesen berechnet den Wirkungsgrad. Ich habe auch nicht vor, mit Dir über Antennen "zu streiten", ein Highlander ist ausreichend.

Das SWR beschreibt ausschließlich die Verhältnisse min und max der stehenden Wellen, die beim HF-Transport (Energie-/Leistungs- oder wie auch immer) bei der Übertragung zwischen Sender und Antenne entstehen, wenn die Impedanzen TX, Kabel und Antennen nicht übereinstimmen. SWR=Vmax/Vmin bei Spannungsmessung, ..... Es sagt weder etwas über den Sender noch über die Antenne aus, sondern lediglich über das Verhältnis der Impedanzen "rechts" und "links" vom Meßgerät. Damit beschreibt es zwangsläufig die Leistungsanpassung im Resonanzfall, d.h. im rein Ohmschen Fall -- was ich bereits erwähnt hatte. Bei einem SWR 1,5 in (theoretischer) reeller "Umgebung" bedeutet das eine Fehlanpassung der Leistung um 4%, ein SWR 2,0 bedeutet 11% Fehlanpassung. Nenne es von mir aus Wirkungsgrad 96% oder 89%, es ist ein "Verlust" (fiktiver oder such Dir ein Wort aus), den Du per Matching (ideal = verlustfrei angenommen) optimieren kannst. Damit schaffst Du 1:1 und optimale Übertragung, Deine Antenne ist genauso wie vorher.

Ich habe nur als Gegenbeispiel die verlustfreie Antenne mit 0,3 Ohm RS gebracht, weil die ohne Match an (idealen) 50 Ohm Koax und (idealem) 50 Ohm TX per Fehlanpassung nur einen Bruchteil der Senderleistung bekommt. Es geht nicht ohne Anpassung, aber das SWR beschreibt NICHT die Qualität der Antenne, sondern nur der Übertragung.

Ich denke ausreichend zwischen Antenne und SWR getrennt zu haben und das SWR als ein Maß für die (Leistungs) Anpassung zwischen Eingang und Ausgang einer Übertragungsstrecke. (Auch wenn es zwischen uns beiden wohl 180:1 oder umgekehrt ist).

73 Peter

[dl5ym]

Bei einem SWR 1,5 in (theoretischer) reeller "Umgebung" bedeutet das eine Fehlanpassung der Leistung um 4%, ein SWR 2,0 bedeutet 11% Fehlanpassung.

[/quote ]
aha .. es gibt also eine "neue" Physik, die von der althergebrachten abweicht....
bisher hatte die erzeugte und übertragene Leistung nix mit der Anpassung zu tun. Einzig die maximal mögliche lieferbare Leistung der Quelle war bei Anpassung am höchsten.. und selbst das hatte mit der Leitung kaum etwas zu tun...

Nenne es von mir aus Wirkungsgrad 96% oder 89%, es ist ein "Verlust" (fiktiver oder such Dir ein Wort aus), den Du per Matching (ideal = verlustfrei angenommen) optimieren kannst. Damit schaffst Du 1:1 und optimale Übertragung, Deine Antenne ist genauso wie vorher.

Wirkungsgrad war wieder etwas anderes... zugeführt zu abnehmbar/umgewandelt.. der Rest war Wärme...

Ich habe nur als Gegenbeispiel die verlustfreie Antenne mit 0,3 Ohm RS gebracht, weil die ohne Match an (idealen) 50 Ohm Koax und (idealem) 50 Ohm TX per Fehlanpassung nur einen Bruchteil der Senderleistung bekommt. Es geht nicht ohne Anpassung, aber das SWR beschreibt NICHT die Qualität der Antenne, sondern nur der Übertragung.

wo bleibt dann der Rest ????

Ich denke ausreichend zwischen Antenne und SWR getrennt zu haben und das SWR als ein Maß für die (Leistungs) Anpassung zwischen Eingang und Ausgang einer Übertragungsstrecke. (Auch wenn es zwischen uns beiden wohl 180:1 oder umgekehrt ist).

73 Peter

Das Problem ist... dass die Anpassungsproblematik auch bei Gleichstrom auftritt.. aber wie willst du ein Gleichstrom SWR messen ??
oder anders rum... was zum Fuchs sucht das SWR-Gefasel in der Anpassungsproblematik. Das wird doch erst beim Wechselstrom erst möglich, dass sich Wellen ausbilden...

73
Fred