Abstrahlcharakteristik

Die Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen und von Schall kann durch technische und konstruktive Maßnahmen richtungsmäßig beeinflusst werden. Solche Maßnahmen werden bei der Antennenkonstruktion aber auch bei der Schallabstrahlung von Lautsprechern eingesetzt.


  1. Die Abstrahlcharkaterisitk von Antennen

    Die Abstrahlcharakteristik, Radiation Diagram, von Antennen zeigt an, wie sich elektromagnetische Wellen von der Antenne aus in alle Richtungen ausbreiten und dabei abschwächen, in vertikaler und horizontaler Richtung. Neben der Abstrahlung und der damit in Zusammenhang stehenden Feldstärke von Sendeantennen verdeutlicht die Strahlungscharakteristik auch die Empfangsempfindlichkeit für Empfangsantennen.

    Die Abstrahlcharakteristik hängt von der Antennenbauweise ab und kann gleichmäßig rundum sein, wie bei der Stabantenne, es kann aber auch richtungsabhängig oder auf unterschiedliche Polarisationsebenen ausgerichtet sein, wie bei der Dipolantenne, der Yagi-Antenne oder der Parabolantenne. Da die Abstrahlcharakteristik häufig keulenförmig ausgeprägt ist, spricht man auch von Haupt- und Nebenkeulen.

    Antennendiagramm 
   mit Haupt-, Neben- und Rückkeule

    Antennendiagramm mit Haupt-, Neben- und Rückkeule

    Bei Antennen mit starker Bündelung, wie bei Richtfunkantennen, ist der Öffnungswinkel der Strahlungscharakteristik nur wenige Grade breit, in anderen Fällen, wie bei Autoantennen oder Stabantennen für WLANs, ist sie kreisförmig ausgebildet. Neben dem Öffnungswinkel können aus dem Antennendiagramm weitere wichtige Merkmale ermittelt werden, so die Nebenkeulendämpfung und die Rückdämpfung.

    In den Antennendiagrammen erkennt man außer der Hauptkeule, der Main Lobe oder Major Lobe, auch mehrere Nebenkeulen, die Minor Lobes, und eine Rückkeule, die Back Lobe. Die Neben- und Rückkeule beeinträchtigen den Richteffekt, da sie der Hauptkeule Energie entziehen. Zur Charakterisierung einer Antenne werden daher auch die Nebenkeulendämpfung, das Minor Lobe Ratio, und die Rückdämpfung angegeben. Die Nebenkeulendämpfung entspricht der Differenz der dB-Werte der Hauptkeule und der Nebenkeule. Hat die Hauptkeule einen 0 dB-Wert und liegt die Nebenkeule bei -40 dB, dann beträgt die Nebenkeulendämpfung 40 dB. Gleiches gilt für die Rückdämpfung, die sich aus dem dB-Wert der Hauptkeule und der der Rückkeule errechnet.

  2. Optimierte Abstrahlcharakteristiken

    Neben der festen Strahlungscharakteristik gibt es Entwicklungen für eine intelligente Strahlformung zur Optimierung der Feldstärke im Empfangsgebiet, dem Beamforming. Bei dieser Technik werden einzelne Antennenelemente eines Antennen-Arrays, das aus vielen Antennenelementen besteht, elektronisch zu einem Antennenarray kombiniert. Durch die Kombination verschiedenster Antennenelemente können der Einfalls- und der Öffnungswinkel bei stationären Antennensystemen verändert werden. Daneben gibt es Techniken mit einer festen Strahlungscharakteristik, deren Formung den Empfangsbedingungen angepasst ist. Andere arbeiten mit einer dynamischen Strahlungskeule, die über den Empfangsbereich bewegt wird. Man spricht bei diesen Techniken von Beamforming.

  3. Die Richtcharakteristik von Schallwellen

    Bei Schallwellen ist die Richtungsempfindlichkeit abhängig von dem Verhältnis der konusförmigen Lautsprechermembran zur Wellenlänge. Sind die Wellenlängen kurz gegenüber der Schallquelle, dann wird der Schall ungerichtet abgestrahlt. Dagegen haben langwellige Schallquellen eine Richtwirkung und bündeln den Schall. Bezogen auf Lautsprecher lässt sich allgemein feststellen, dass hohe Schallfrequenzen richtungsabhängig, tiefere hingegen ungerichtet abgestrahlt werden. Ein Maß für die Richtungsempfindlichkeit ist der Bündelungsgrad.

    In der Praxis ist die frequenzabhängige Richtcharakteristik von Lautsprechern wichtig für die Erzeugung von Raumklang und die damit verbundene Aufstellung der Lautsprecher. Es gibt bestimmte Lautsprechertypen wie die Trichter- und Druckkammerlautsprecher bei denen die Abstrahlcharakteristik äußerst richtungsgebunden ist.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Abstrahlcharakteristik
Englisch: radiation diagram
Veröffentlicht: 25.04.2016
Wörter: 535
Tags: #Kenngrößen der Nachrichtentechnik
Links: Antenne, Antennenarray, Beamforming, Bündelung, Bündelungsgrad