Theoretische Berechnung des Abstrahlwiderstandes

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,
wenn man eine Antenne beliebiger Bauform hat (zum Beispiel einen Dipol), wie kann man dann theoretisch den Strahlungswiderstand berechnen bzw. simulieren, was an Energie abgestrahlt wird und was wieder zurückschwingt?

Im Prinzip geht ja von jedem Punkt auf der Antenne zu jedem Zeitpunkt eine elektromagnetische Welle aus, die man mit den Maxwellgleichungen beschreiben kann.
Diese breitet sich dann außerhalb und innerhalb des Dipols aus und beeinflusst nun wieder überall anders die Änderung von Magnetfeld und elektrischem Feld, was ich ja dann noch zusätzlich zur Schwingung von E- und B- Feld, welches der Strom auf der Antenne auch ohne die Berücksichtigung der bereits ausgesandten Wellen machen würde.

Man hat also zu jedem Zeitpunkt die E- und B-Felder auf dem Dipol und könnte dann, sehen, dass, wenn man nicht speist, die E- und B-Felder immer kleiner werden und über die Einhüllende dann sozusagen den Strahlungswiderstand errechnen?

Wird eine theoretische Berechnung des Strahlungswiderstand so gemacht oder welches Konzept wird da verwendet?

Vielen Dank für eine kurze Erläuterung,
Tim

#2

Hallo,

dazu verwendet man Näherungsmethoden wie bei den Finite-Elemente-Verfahren in der Mechanik. In der Elektronik heisst das i.A. Field Solver. Es gibt für die Berechnung beliebiger Antennenstrukturen (z.B. auf Leiterplatten oder in Handys) fertige Programmpakete, die mit einem 3D-Modell gefüttert werden. Damit sollte man problemlos die Strahlungseigenschaften eines Fahrradlenkers berechnen können oder einer Kaffemaschine.

Gruss Reinhard

#3

Hallo,
und nach welchem Prinzip arbeiten diese Programme?
Welche Grundannahmen werden gemacht um dann das simulieren zu können?

Nehmen wir zum Beispiel einen idealen Schwingkreis aus Spule und Kondensator, hier würde doch nichts abgestrahlt?
Aber warum ist das so?
Weil man davon aussgeht, dass die Felder komplett in der Spule bzw. Kondensator bleiben?

Wenn man den Strahlungswiderstandes so eines Schwingkreises berechnen wollte, müsste man E- und B- Feld um diese Anordnung berechnen und schauen, wo diese Felder wieder Strom und Spannung in der Anordnung „Schwingkreis“ induzieren und so auf Blindleistung und Wirkleistung beim Strahlungwiderstand kommen?

Kann jemand das Prinzip etwas genauer erläutern anhand dieses Beispiels oder eines seiner Wahl?

Vielen Dank

#4

Poynting-Vektor
Also, ich vermute mal, dass man an jedem Punkt des Raumes mit den Maxwellgleichungen das Elektrische Feld bestimmt.

Wenn man dann um die Antenne alle Poyntinvektoren addiert, weiß man, wieviel Energie aus dem Raum geströmt ist.

Wenn man einen Idealen Kondensator zum Beispiel hat, dann ist das E-Feld 0 im Raum um den Kondensator.
S=E x B, also strömt auch keine Energie weg vom Kondensator, würde also passen.

Nun bleibt noch eine Frage, wie kann man sich herleiten, dass E x B (E kreuz B) wirklich Ein Energiestrom pro Fläche ist?

Ich hab im Demtröder geschaut, da steht das jetzt nicht expliziet.
Wie kann man das sich herleiten, dass das ein Energiestrom pro Fläche ist?