Der Wellenwiderstand einer Antenne ist einer der Schlüsselparameter, der die Effizienz eines Antennensystems bestimmt. Wenn Sie den Wellenwiderstand kennen, können Sie die Antenne richtig entwerfen und mögliche Probleme im Antennensystem vorhersagen und lösen.
Der Wellenwiderstand ist ein Maß dafür, wie gut die Antenne mit der Impedanz eines Sende- oder Empfangssystems übereinstimmt. Es ist definiert als das Verhältnis von Spannungs- und Stromamplituden am Antenneneingang oder -ausgang und wird in Ohm gemessen.
Um den Wellenwiderstand einer Antenne zu berechnen, müssen Sie die geometrischen Abmessungen, das Herstellungsmaterial sowie die Umgebungsparameter kennen. Es gibt verschiedene Berechnungsmethoden, einschließlich analytischer und numerischer Ansätze. Die Auswahl der Methode hängt von der Komplexität des Antennensystems und der erforderlichen Berechnungsgenauigkeit ab.
Wichtig: Bei der Berechnung des Wellenwiderstands einer Antenne müssen Faktoren wie Verluste im Antennenmaterial, Abschirmungseffekte, angewandte elektrische und magnetische Felder und andere Faktoren berücksichtigt werden, die die Ergebnisse verzerren können.
In diesem Handbuch betrachten wir die grundlegende Methode zur Berechnung des Wellenwiderstands einer Antenne am Beispiel eines Dipols. Diese Methode ist ziemlich einfach und ermöglicht es Ihnen, den ungefähren Wert des Wellenwiderstands zu erhalten.
Definition des Wellenwiderstands
Der Wellenwiderstand wird normalerweise durch das Symbol Z gekennzeichnet und in Ohm gemessen. Es hängt von der Geometrie der Antenne und ihrem Material ab. Der Wellenwiderstand kann für verschiedene Antennentypen unterschiedlich sein und wird verwendet, um die Effizienz und elektrischen Eigenschaften eines Antennensystems zu berechnen.
Die Berechnung des Wellenwiderstands einer Antenne erfordert Kenntnisse der geometrischen Parameter der Antenne wie Länge, Radius und Material. Nachdem Sie diese Parameter definiert haben, können Sie spezielle Formeln oder Programme verwenden, um den Wellenwiderstand zu berechnen. Der resultierende Wellenwiderstand kann die Effizienz des Antennensystems vorhersagen und die entsprechende Einstellung und Optimierung durchführen.
Schritt 1: Messen der physikalischen Parameter der Antenne
Bevor Sie den Wellenwiderstand einer Antenne berechnen können, müssen Sie die physikalischen Parameter der Antenne selbst messen. Diese Parameter werden in nachfolgenden Berechnungen verwendet.
Messen Sie zunächst die Länge der Antenne (L) mit einem Band oder einem Lineal. Es ist wichtig zu beachten, dass die Länge in Metern angegeben werden muss.
Messen Sie dann den Radius des Drahtes, aus dem die Antenne besteht. Dadurch wird der Drahtdurchmesser (d) bestimmt, der ebenfalls in Metern angegeben werden muss.
Sie müssen auch die Anzahl der Windungen (N) der Antenne messen. Zählen Sie einfach die Anzahl der Windungen entlang der gesamten Antennenlänge.
Messen Sie schließlich den Abstand zwischen den Windungen (D) der Antenne. Dieser Abstand muss in Metern gemessen und als Ergebnis der Messungen angegeben werden.
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Antennenlänge (L) | m |
| Drahtdurchmesser (D) | m |
| Anzahl der Windungen (N) | stück |
| Abstand zwischen den Windungen (D) | m |
Nachdem alle erforderlichen Messungen durchgeführt wurden, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren - der Berechnung des Wellenwiderstands der Antenne.
Schritt 2: Berechnen des elektrischen Widerstands
Der elektrische Widerstand (Z_e) wird anhand der Formel berechnet:
Z_e = Z_0 * ((1 + Γ) / (1 - Γ))
- Z_e - elektrischer Widerstand;
- Z_0 - charakteristischer Widerstand;
- Γ - reflexionsfaktor (berechnet im vorherigen Schritt).
Ersetzen Sie bekannte Werte in eine Formel und führen Sie die erforderlichen Berechnungen durch. Der resultierende elektrische Widerstandswert (Z_e) stellt das Ergebnis dieses Schritts dar.
Die Berechnung des elektrischen Widerstands (Z_e) ist ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung des vollen Wellenwiderstands einer Antenne und ermöglicht eine genauere Berücksichtigung der Eigenschaften des Antennensystems, wie z. B. Verluste in Transformatoren, Antennenmaterialien und andere Einflüsse.
Schritt 3: Berechnen des magnetischen Widerstands
Um den magnetischen Widerstand zu berechnen, müssen Sie die folgenden Parameter kennen:
- Die Länge der Antenne. Dies ist die Länge des physischen Teils der Antenne, gemessen in Metern.
- Querschnittsfläche. Dies ist die Querschnittsfläche der Antenne, gemessen in Quadratmetern.
- Spezifische magnetische Leitfähigkeit des Mediums. Dies ist ein Merkmal des Mediums, in dem sich die Antenne befindet, und bestimmt ihre Fähigkeit, Magnetfelder zu leiten.
Der magnetische Antennenwiderstand, der mit dem Symbol Zm gekennzeichnet ist, kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:
Zm = (l * sqrt(mu)) / S
wobei l die Länge der Antenne ist, mu die spezifische magnetische Leitfähigkeit des Mediums ist, S die Querschnittsfläche ist.
Nach der Berechnung des magnetischen Widerstands können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren – der Bestimmung des gesamten Wellenwiderstands der Antenne.
