[T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

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[T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon Kurt » Sa 10. Aug 2013, 22:28

[T] bedeutet: in sich geschlossenes Thema das nicht durch -Abschweife- gestört/zerstört werden soll.

Hallo Mitdenkende/Mitwirkende, ich fang einfach mal an, und zwar da wo das HF-Signal in die Leitung zur Antenne eingespeist wird, bei der Auskoppelspule der Sendeendstufe.

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--  S
    S    -----------------------------------
    S    S       zum Sendedipol >
    S    -----------------------------------
--  S 



Die linken S sind Windungen des Endstufenschwingkreises (ohne C gezeichnet),
das einzelne S ist die Auskoppelwindung zum Speisekabel zur Halbwellen-Dipolantenne.

Elektronen, ihre Bewegungsrichtung, soll die einzelnen Phasenlagen und Stromrichtungen auf der Speiseleitung und auch am Dipol zeigen.
Bei 90 Grad sind die Elektronen so bewegt:
Code: Alles auswählen
--  S
    S    -->>--------------------------------(zum Dipol gehend)
    S    S       zum Sendedipol
    S    --<<--------------------------------(vom Dipol kommend)
--  S



bei 270 Grad so:
Code: Alles auswählen
--  S
    S    --<<--------------------------------(vom Dipol kommend)
    S    S       zum Sendedipol
    S    -->>--------------------------------(zum Dipol gehend)
--  S



Unklarheiten?

Kurt
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon fallili » Sa 10. Aug 2013, 23:42

Bin mal gespannt wo das hinführt.
Bis jetzt steht ja nicht viel da wo man dagegen sein könnte ;-)

PS: das Bild von Harald, wo aus vielen kleinen Kugelwellen eine "gerade" Front entsteht ist schön und sicher richtig, erklärt aber nicht, warum eine um 90 ° verschobene Welle dann irgendwann diese 90° aufholt.
Also ich versteh es zumindest nicht.
fallili
 
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon Harald Maurer » So 11. Aug 2013, 09:01

fallili hat geschrieben:PS: das Bild von Harald, wo aus vielen kleinen Kugelwellen eine "gerade" Front entsteht ist schön und sicher richtig, erklärt aber nicht, warum eine um 90 ° verschobene Welle dann irgendwann diese 90° aufholt.
Also ich versteh es zumindest nicht.

Entfernungs- bzw. Laufzeitunterschiede zwischen den unterschiedlichen Ortspunkten des Quellbereichs verhindern eine kohärente Summation der Signale im Nahfeld. Vereinfachende Näherungen der Maxwell-Gleichungen sind daher erst im Fernfeld möglich, wo die Polynome erster Ordnung dominieren.
Vielleicht hilft dieser Link weiter:
http://www.mikomma.de/fh/eldy/hertz.html

Grüße
Harald Maurer
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon Kurt » So 11. Aug 2013, 09:14

fallili hat geschrieben:Bin mal gespannt wo das hinführt.
Bis jetzt steht ja nicht viel da wo man dagegen sein könnte ;-)


Ich möchte dass du/ihr einfach mitgeht und -bremst- wenn etwas unklar ist, bzw. bestätigt dass es klar ist.

Ich habe nichts weiter gemacht als das Sendesignal auf die Leitung, hier eine Symmetrische, gelegt, die Elektronen als Zeiger und Aktöre verwendet.

Wenns oben nach rechts geht geht's gleichzeitig unten nach links,
oben schnell nach rechts, unten schnell nach links, nach dem Stillstand wird umgedreht.
Sinusartig halt, immer rechts links, nie etwa anderes.
Im Mittel sind alle Bewegungen (unten + oben) immer ausgeglichen!!!

Dabei bleiben die Elektronen an ihrem Platz (ausser der Minbewegung beim hin/her) , es findet (im Prinzip) keine Verlagerung statt.
Die Bewegung der Elektronen auf der Leitung erfolgt auch nicht synchron, sondern immer Phasenverschoben zueinander, die Phasenlage wiederholt sich nach einer "Wellenlänge".
Die Bewegung ist identisch mit Schall im Medium, longitudinal und durch die beiden Leitungen immer in sich ausgeglichen, auf jedem nm der Leitungen.

Da wo die Leitung aufhört kommt nun ein Halbwellendipol hin.
Er dient uns als Antenne, als Wandler der die Bewegungen der Elektronen auf der Leitung in ein polarisiertes Funksignal umwandelt.
Die Darstellung was da abläuft versuche ich ebenfalls über die Bewegung der Elektronen am Dipol zu vermitteln.


Hier der Halbwellendipol mit niederohmiger Mittigspeisung.
Die Bewegungsrichtung der E ist mit den Pfeilen angedeutet,
im oberem Arm geht's, kommend von der Leitung, im Dipolarm nach oben, im unterem kommts von unten und geht in die Leitung rein.

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Ich brauche die Rückmeldung ob das verstanden ist.



fallili hat geschrieben:
PS: das Bild von Harald, wo aus vielen kleinen Kugelwellen eine "gerade" Front entsteht ist schön und sicher richtig, erklärt aber nicht, warum eine um 90 ° verschobene Welle dann irgendwann diese 90° aufholt.
Also ich versteh es zumindest nicht.


Macht nichts, ist nicht notwendig.
Denn es existiert weder ein verschobens noch ein nichtverschobenes Feld.

Zwei unterschiedliche Kennfrequenzen, eine fürs -elektrische-, eine fürs -magnetische-, das reicht.


Kurt
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon Kurt » So 11. Aug 2013, 09:48

Lübecker hat geschrieben:
Erklärt es recht einfach.


Vergiss es einfach, ist nichts weiter als naives Zeugs.

Kurt


Kondensator auseinander gezogen, auf sowas kann auch nur jemand reinfallen der keine Ahnung davon hat wie sich eine Kapazität verhält wenn deren Platten ihren Abstand zueinander ändern.
Der Dipol ist kein Kondensator, der Dipol nutzt die Laufzeit des Signals aus, darum hat er auch entsprechende Armlängen.

Nix mehr Schwingkreis, sondern Lauzeitausnutzungseinrichtung!!

An dieser Einrichtung müssen ganz bestimmte Umstände herrschen damits zu einer -Raumausstrahlung- kommt.
Sie müssen so gestaltet sein dass sich Polarisiertheit beim Empfangsdipol einstellt/ergibt.


(Harald, dein Bild mit den beiden Erregern auf der Wasseroberfäche brauch ich noch)
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon fallili » So 11. Aug 2013, 09:59

Kurt hat geschrieben:Ich möchte dass du/ihr einfach mitgeht und -bremst- wenn etwas unklar ist, bzw. bestätigt dass es klar ist.

Ich habe nichts weiter gemacht als das Sendesignal auf die Leitung, hier eine Symmetrische, gelegt, die Elektronen als Zeiger und Aktöre verwendet.

Wenns oben nach rechts geht geht's gleichzeitig unten nach links,
oben schnell nach rechts, unten schnell nach links, nach dem Stillstand wird umgedreht.
Sinusartig halt, immer rechts links, nie etwa anderes.
Im Mittel sind alle Bewegungen (unten + oben) immer ausgeglichen!!!

Dabei bleiben die Elektronen an ihrem Platz (ausser der Minbewegung beim hin/her) , es findet (im Prinzip) keine Verlagerung statt.
Die Bewegung der Elektronen auf der Leitung erfolgt auch nicht synchron, sondern immer Phasenverschoben zueinander, die Phasenlage wiederholt sich nach einer "Wellenlänge".
Die Bewegung ist identisch mit Schall im Medium, longitudinal und durch die beiden Leitungen immer in sich ausgeglichen, auf jedem nm der Leitungen.

Da wo die Leitung aufhört kommt nun ein Halbwellendipol hin.
Er dient uns als Antenne, als Wandler der die Bewegungen der Elektronen auf der Leitung in ein polarisiertes Funksignal umwandelt.
Die Darstellung was da abläuft versuche ich ebenfalls über die Bewegung der Elektronen am Dipol zu vermitteln.


Hier der Halbwellendipol mit niederohmiger Mittigspeisung.
Die Bewegungsrichtung der E ist mit den Pfeilen angedeutet,
im oberem Arm geht's, kommend von der Leitung, im Dipolarm nach oben, im unterem kommts von unten und geht in die Leitung rein.

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Ich brauche die Rückmeldung ob das verstanden ist.



fallili hat geschrieben:
PS: das Bild von Harald, wo aus vielen kleinen Kugelwellen eine "gerade" Front entsteht ist schön und sicher richtig, erklärt aber nicht, warum eine um 90 ° verschobene Welle dann irgendwann diese 90° aufholt.
Also ich versteh es zumindest nicht.


Macht nichts, ist nicht notwendig.
Denn es existiert weder ein verschobens noch ein nichtverschobenes Feld.

Zwei unterschiedliche Kennfrequenzen, eine fürs -elektrische-, eine fürs -magnetische-, das reicht.


Kurt


Prinzipiell schon noch mit allem einverstanden - Deine Erklärung es ist aber leider nicht mehr ganz vollständig.
Jeden Arm der Antenne ist Lambda/4 lang. Die Wirkung auf die Elektronen breitet sich mit c aus - was dann eben bedeutet, dass man nicht einfach sagen kann:
"Wenn es oben nach rechts geht geht's gleichzeitig unten nach links"

Die Aussage stimmt zwar - aber für einen bestimmten Zeitpunkt geht's am Beginn des einen Antennenarmes sozusagen "schnell" nach rechts, in der Mitte "langsamer" nach rechts und am Antennenende bewegen sich die Elektronen gar nicht (so wie halt dieses 4tel der Sinuswelle aussieht).
Am anderen Antennenarm sieht es spiegelbildlich aus.
Das Ganze ist ja nicht nur ein zeitlich dynamischer Vorgang, sondern auch räumlich dynamisch - also an jeder Stelle der Antenne passiert "etwas anderes".

Also ich möchte das nicht zeichnen müssen - auf Dauer wird es kompliziert, noch lässt es sich aber darstellen und Dein Bild müsste eigentlich so aussehen:
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Die "Pfeile" geben die Stärke bzw. Geschwindigkeit an mit der die Elektronen sich bewegen und müssten in dem Bild eigentlich nach "oben" bzw. nach "unten" zeigen. Sollte aber auch so verständlich sein was ich meine - es ist sogar fast die Form als halbe Sinuswelle erkennbar.

Ich könnte nun damit weitermachen was diese Bewegung der Elektronen bewirkt - möchte Dir aber nicht vorgreifen.

Zusatz: hab die unteren Pfeile erst falsch gezeichnet - nun aber richtig gestellt
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon fallili » So 11. Aug 2013, 10:46

Harald Maurer hat geschrieben:
fallili hat geschrieben:PS: das Bild von Harald, wo aus vielen kleinen Kugelwellen eine "gerade" Front entsteht ist schön und sicher richtig, erklärt aber nicht, warum eine um 90 ° verschobene Welle dann irgendwann diese 90° aufholt.
Also ich versteh es zumindest nicht.

Entfernungs- bzw. Laufzeitunterschiede zwischen den unterschiedlichen Ortspunkten des Quellbereichs verhindern eine kohärente Summation der Signale im Nahfeld. Vereinfachende Näherungen der Maxwell-Gleichungen sind daher erst im Fernfeld möglich, wo die Polynome erster Ordnung dominieren.
Vielleicht hilft dieser Link weiter:
http://www.mikomma.de/fh/eldy/hertz.html

Grüße
Harald Maurer

Schade das die Animationen dort etwas schnell gehen - aber die Erklärung ist zumindest nachvollziehbar.
Wie ich schon dachte ist es eine Sache der "Mathematik" (Summanden 1/r2 und 1/r3 die "verschwinden).
Wahrscheinlich ist es gedanklich wirklich nur schwer nachvollziehbar - ich schaff es nicht und muss da darauf vertrauen, dass die Wissenschaft (bzw. Mathematik) mich nicht anlügen wird ;-)
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon fallili » So 11. Aug 2013, 11:00

Lübecker hat geschrieben:
............
Die Entstehung elektromagnetischer Wellen erklärt sich aus den Maxwellgleichungen:

Die zeitliche Änderung des elektrischen Feldes ist stets mit einer räumlichen Änderung des magnetischen Feldes verknüpft. Ebenso ist wiederum die zeitliche Änderung des magnetischen Feldes mit einer räumlichen Änderung des elektrischen Feldes verknüpft. Für periodisch wechselnde Felder ergeben diese Effekte zusammen eine fortschreitende Welle, deren E- und B-Feld senkrecht zueinander stehen.

Quelle: http://www.elsenbruch.info/ph12_dipol.htm

Erklärt es recht einfach.


Elsenbruch schreibt aber auch:
------------------
Um der Beschreibung elektromagnetischen Welle etwas Komplexität (E- und B-Feld sind Phasen verschoben) zu nehmen, wird die Ausbreitung der Welle meistens erst ab einer gewissen Distanz von der Sendeantenne betrachtet. Man betrachtet das Fernfeld der elektromagnetischen Welle. Das Fernfeld beginnt etwa ab der vierfachen Wellenlänge der abgestrahlten Funkwelle vom Funksender entfernt. Das Fernfeld hat nämlich den Vorteil, dass die elektromagnetische Welle als eine TEM-Welle vereinfacht angesehen werden darf. TEM bedeutet dabei Transversal ElektromMagnetisch, womit gemeint ist, dass das elektrische und das magnetische Feld in Phase und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle stehen.
-------------------

und das versteh ich eben nicht wirklich.
Zum einen ist es widersprüchlich zu anderen Angaben wo das Fernfeld schon nach ca. einer Wellenlänge beginnt.
Und wieso die Phasenverschiebung sich da ändert wird eigentlich nicht "erklärt".
Man nimmt halt ab der vierfachen (oder sonst ein Wert 1 - 2 - 3 fach) Wellenlänge die Welle als TEM an.
Und die Aussage "womit gemeint ist, dass das elektrische und das magnetische Feld in Phase und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle stehen" ist ja eigentlich eine Tautologie.

Ich möchte also wissen WARUM die Felder im Fernfeld in Phase sind und die Antwort lautet " weil man es im Fernfeld als TEM annimmt WO die Felder in Phase sind"

Und wie auch Haralds Link zeigt - dort fallen eben Terme weg (1 / r2 usw.) und daher ergibt sich aus den BERECHNUNGEN, dass die Felder in Phase sind.
Sicher alles richtig - aber so im "Hirn nachvollziehbar / vorstellbar / verstehbar" find ich das nicht.
Zuletzt geändert von fallili am So 11. Aug 2013, 11:17, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon fallili » So 11. Aug 2013, 11:12

@Lübecker:
Können wir EINMAL damit aufhören, schon gleich zu Beginn wieder über Begriffe zu streiten und dem Andern wieder jede Qualifikation abzusprechen.
Ob ein zum Dipol auseinandergezogener Kondensator noch "Kondensator" heißen darf ist mir sche...egal. Und wenn Kurt dies als "Laufzeitausnutzungseinrichtung" bezeichnet soll es mir auch recht sein.
Wichtig ist mir, wie diese dann funktioniert - bzw. welche Vorstellung er da hat WAS passiert.
Sollte dies dann im Widerspruch zu etwas "beweisbaren" stehen kann man DANN immer noch darauf hinweisen.

Also hoffe ich, dass Kurt nicht auch in "streiten" gerät und mal mit seinen Erklärungen weiter macht.
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Re: [T] Dipolstrahlung (Funk/Licht)

Beitragvon Kurt » So 11. Aug 2013, 12:13

fallili hat geschrieben:Prinzipiell schon noch mit allem einverstanden - Deine Erklärung es ist aber leider nicht mehr ganz vollständig.
Jeden Arm der Antenne ist Lambda/4 lang. Die Wirkung auf die Elektronen breitet sich mit c aus - was dann eben bedeutet, dass man nicht einfach sagen kann:
"Wenn es oben nach rechts geht geht's gleichzeitig unten nach links"


fallili, ich bin begeitert!

Du bist der erste der mitdenkt (logisch argumentiert und denkt!)
Ich habe absichtlich bei den Fusspunkten der beiden Dipolarme aufgehört die Richtung zu zeigen.

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(hier war übrigens ein Fehler drin)
berichtigt:
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Nun bauen wir gedanklich an den Enden der beiden Arme eine Elektronenbremse ein sie können nicht weiter und auch nicht weg, ebenso gut können wir auch einen Ganzwellendipol betrachten und einfach die Bewegungsrichtungen mit der Laufzeit verknüpfen.-
Nochmal, du bist der einzige den klar wurde dass ja c auch noch existiert! deswegen die Bewegung nicht überall gleich schnell und auch nicht (immer) in gleicher Richtung sein kann!

Damit eine Funk/Lichtwelle, die im allgemeinem Polarisation zeigt, ensteht/detektiert werden kann, ist diese Konstellation notwendig.

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    <|> Stau/Überdruck!
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     |^^
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    >|<  Auseinanderziehung/Unterdruck!
     |v





Halbe Schwingperiode später:

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    >|<  Auseinanderziehung/Unterdruck!
     |
     |vv
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     |v
     |vv
    <|> Stau/Überdruck!
     | ^




Es liegen also immer zwei gegensätzliche Umstände, Über/Unterdruck und Unter/Überdruck vor.
Das ganze wechselt sich periodenmässig und Sinusentsprechend ab.

Wichtig, die beiden Differenzzustände liegen an unterschiedlichen Orten vor!!

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