Kleinstmögliche Wellenlänge mit einer Antenne erzeugen?
Was ist die kleinste Wellenlänge/höchste Frequenz die mit einer Antenne erzeugte elektromagnetische Wellen haben können?
6 Antworten
Die kleinste Wellenlänge/höchste Frequenz, die mit einer Antenne erzeugte elektromagnetische Wellen haben können, hängt von der Art der Antenne und ihrer Größe ab. Im Allgemeinen können Antennen, die für höhere Frequenzen ausgelegt sind, kürzere Wellenlängen erzeugen. Ein Beispiel für eine Antenne, die kürzere Wellenlängen erzeugen kann, ist eine sogenannte "Zick-Zack-Antenne", die für den Einsatz in der Mikrowellenkommunikation verwendet wird.
Tja ... da gibt es ein kleines Problem:
Antennen können de facto keine elektromagnetische Wellen erzeugen.
Dazu bedarf es eines Senders. Nur dieser kann eine elektromagnetische Welle erzeugen - egal in welcher Frequenz.
Die Antenne ist das Hilfsmittel, um die vom Sender erzeugten Wellen ABZUSTRAHLEN!
Wenn Du das gemeint haben solltest:
JEDE Antenne kann JEDE elektromagnetische Welle abstrahlen.
Nur: Die elektrische Länge der Antenne bestimmt, wie gut sie diese abstrahlen kann.
Das ergibt sich aus folgendem:
Dies ist eine vollständige elektromagnetische Welle (1 Lambda). Die Kurve zeigt den Stromverlauf an.
Baut man nun eine Dipol-Antenne (die einfachste Antennenform, von Heinrich Hertz erfunden) in der Länge der Welle (also 1 Lambda) dann sieht das SO aus:
Die blauen Striche sind die Antennendrähte aus Metall und die schwarzen Striche die Zuleitung zum Sender. Nun fällt auf, dass der Stromverlauf der elektromagnetischen Schwingung genau in der Mitte - also dort wo die Zuleitungen zum Sender sich befinden, gleich NULL ist. Sprich: Es wird KEINE Energie empfangen oder abgestrahlt.
Daher muss man die Antenne verkürzen:
Die Antenne ist nun insgesamt 1/2 Lambda lang. Und man kann sehen, dass das Maximum des Stromes (hier also 1 Ampere) genau dort liegt, wo die Zuleitungen vom Sender her auf die Antenne treffen
Und wie lang muss nun eine passende Antenne sein? Nehmen wir das 11 Meter Band (CB-Funk in Deutschland) als Beispiel an. Das umgedrehte Ypsilon ist der griechische Buchstabe LAMBDA. Zunächst müssen wir eine Frequenz in eine Wellenlänge umrechnen:
Nehmen wir nun die errechnete Länge und schauen, wie lange unsere Dipol-Antenne nun sein muss, damit wir das Maximum an elektromagnetischer Energie senden und empfangen können:
Alle Werte sind rein rechnerisch und dienen immer als Grundlage. In der Praxis hängt die Länge dieser Antenne natürlich noch von der Umgebung und den baulichen Gegebenheiten ab.
Bitte nicht vergessen, dass die Frequenz immer noch von einem Sender erzeugt wird. Aber rein rechnerisch ist nun eine Antenne, welche auf dem CB-Funk Kanal 20 die maximal mögliche Energie abstrahlt, nun insgesamt, 5,24 Meter lang.
Wenn die Antenne kürzer oder länger ist, kann sich nicht mehr das Maximum der Sendeenergie abstrahlen. Diese geht dann "verloren".
Nein - natürlich nicht ;-) Die "verlorene" Energie wandelt sich durch Reibung in Wärmeenergie um, gemäß dem Energieerhaltungssatz. Sprich: Die Antenne, Kabel und Stecker erwärmen sich - und die "verlorene" Energie wird zum Sender reflektiert und kann diesen unter Umständen zerstören.
In der Atomphysik sind die Übergänge in der Elektronenhülle elektronische Dipolübergänge - zählt das auch als Antenne? Die Strahlung ist im optischen Bereich und darüber.
Na klar, Hertz'scher Dipol. Wobei nicht jeder Übergang erlaubt ist (-> dipolverboten, s. Matrixelemente des Dipoloperators).
Rein theoretisch kann eine Antenne so klein wie die Planck-Länge sein. Aber das ist weit weniger als Atome, also minimal ein paar Atome lang. Daraus kann man sich die Frequenz errechnen.
Theoretisch unendlich.
Es geht hier nicht nur um die Antenne sondern auch um die Signalerzeugung. Aber das geht schon in den zweistelligen GHz- Bereich.
Und praktisch? Wo ist da die Grenze der technischen Möglichkeiten