Hertzscher Dipol

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Richtcharakteristik eines Hertzschen Dipols (rote Linie).

Der Hertz'sche Dipol (nach Heinrich Rudolf Hertz), auch Elementardipol genannt, ist ein verlustarmer, angepasster elektrischer Strahler mit homogener Stromverteilung. Er ist ein Linearstrahler mit einer Länge L deutlich kleiner als die Wellenlänge λ, worin er sich von einem Dipolstrahler unterscheidet. Gegenüber einem Kugelstrahler hat er bereits eine Richtwirkung (rote Kurve in der Zeichnung) und eine Polarisation. Demgegenüber ist die Richtcharakteristik eines Dipolstrahlers mit L =λ/2 etwas ausgeprägter (gelbe Kurve).

Der Hertzsche Dipol ist eine Bezugsantenne, wird aber zum Vergleich selten herangezogen. Gegenüber dem Kugelstrahler hat er wegen seiner Richtwirkung bereits einen Gewinn von 1,5 (oder 1,76 dB. Zum Vergleich: λ/2-Dipol: 2,2 dB). Praktisch realisiert werden kann der Hertz'sche Dipol als verkürzter Halbwellendipol (l<<λ/4) mit Dachkapazitäten, welcher über ein Anpassungsglied gespeist wird.

Im Vakuum strahlt der Hertz'sche Dipol die Leistung

$P = \frac{p^2 \omega^4}{12 \pi \epsilon_0 c^3}$

ab, mit:

$P$ : abgestrahlte Leistung
$p$ : elektrisches Dipolmoment
$ω$ : Kreisfrequenz der Oszillation
$ε 0$ : Dielektrizitätskonstante des Vakuums
$c$ : Vakuumlichtgeschwindigkeit.

Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeiten eines Hertzschen Dipols in Abhängigkeit vom Abstand zur Antenne.

Für den Strahlungswiderstand R_S gilt (Z₀: Freiraumwellenwiderstand, λ: Wellenlänge, L: Antennenlänge):

$R_S = \frac{2 \cdot \pi}{3} \cdot Z_0 \cdot \frac {L}{\lambda^2}$

$\approx 780 \Omega \cdot \frac {L}{\lambda^2}$

Die Wirkfläche A_W hat die Größe:

$A_W = \frac{3}{8 \cdot \pi} \cdot \lambda^2$

Die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Wellenfronten eines Hertzschen Dipols lassen sich, im Gegensatz zu allen anderen Antennentypen, analytisch berechnen. Das Diagramm rechts zeigt die Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeit v_p, der Gruppengeschwindigkeit v_g und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Energie v_e in Einheiten der Lichtgeschwindigkeit c von der Entfernung zur Antenne in Einheiten von k=2π/λ. Für große Abstände nähern sich v_g und v_e der Lichtgeschwindigkeit. Im Nahfeld gibt nur v_e die Geschwindigkeit der Signalausbreitung richtig wieder.