Roomcap -THEORIE-Bemerkungen 1                                                                             
7.Juli 2014 : UPD: 5.Juli 15                                                                               
Felix Meyer HB9ABX                                                                                    

Berechnungen und Erklärungen zum
Strahlungswiderstand / Wirkungsgrad


Der Strahlungswiderstand wird oft falsch verstanden mit der Meinung, dass eine
gute Antenne mit höherem Strahlungswiderstand
(seriell) einen höheren Wirkungsgrad
bedeutet.
Aus der Antennenliteratur und in vielen Lehrbücher wird gesagt, dass ein grösserer
Strahlungswiderstand
Rs = Rrad (seriell) zu bessere Antenne führt.

Dazu die Formel:   Rrad  =  Strahlungswiderstand (seriell)
(je nach Art des Dipols, Halbwelle, oder  Fitzgeraldschen Dipol)

und gilt bei Resonant: Xl = Xc
  

Und: Ps = Strahlungsleistung   (Rs = Rrad)

Diese Formel führt zum falschen Schluss: grösserer Rrad = grösser die abgestrahlte Leistung.
Dies würde nur gelten, wenn man immer den gleichen Strom I hätte ...
deshalb werden oft des Rs gesucht mit Konstruktionen, wo der Rs maximal wird!
Dabei der Wirkungsgrad abnehmen kann!
Diesem falschen Schluss ist auch ON4UN (Low Band DX) verfallen, und dann entstehen von
super grossen Antennen, die keine besseren Lösungen bieten.

(Hier gilt das serielle Ersatzschaltungsbild, wo Rrad und Rv in Serie liegen,
StrahlRrad = Rs, Verlustwiderstand Rv, X = induktiver oder kapazitiver Blindwiderstand)

   

Die bestem Lösung mit dem grössten WIRKUNGSGRAD
(eta)A  suchen.
Entsprechen dieser Formel:                       (Rv = gesamter Verlustwiderstand)


Das Wichtigste ist: Das grösste Verhältnis von Rs zu Rv  muss man erreichen!

Also: Der Wert des Rs allein sagt über
den Wirkungsgrad einer Antenne gar nichts aus.
Dieshalb ist bei der Roomcap der Wirkungsgrad so hoch ist, weil wir haben
ein hohes Verhältnis Rs/Rv.
Damit der Wirkungsgrad gross ist, muss man schauen, damit Rv klein ist.

Der Verlustwiderstand Rv = Summe von Erdwiderstand und Verlustwiderstand der Antenne. 
Der Erdwiderstand Rg sieht man hier:


Das Meiste bei einer traditionellen Antenne geht in der Erde verloren, denn vom
Antennenstrom geht viel auf dem Rückweg zur Antenne in der Erde verloren.
Deshalb wird geraten viele Radiale auszulegen, damit der Widerstand in der Erde
kleiner wird.      
                                         Rg = Widerstand in der Erde

Hier sieht man, wie gross Rg als Funktion von Anzahl der Radials und der Länge der Radiale.

Die räumliche Ausbreitung des Wegs hängt von der Länge der Antenne ab.
Die meisten Erdstrom-Feldern kommen innerhalb von 1.5 Länge des Strahlers zur Erde
zurück.
Folglich: Wie kleiner die Antenne, um so kürzer Weg gehen die Erdströme.

Deshalb brauchen wir bei der Roomcap eine "Gegenfläche" von der Erde getrennt.
Die "Gegenfläche" gibt für den Rückweg der "Erdstrom-Feldern" einen fast widerstand-
losen Weg.
Unserer Stahler hat eine gesamte Länge von 1,5m hat, dann genüge eine
"Gegenfläche"
von eine Länge von ca. 2.25m.
Bei einer "klassischen" Antenne mit vielen Radials beträgt der Rg von 5 bis 30 Ohm.
Bei der RoomCap erhalten wir einen Rg unter 1 Ohm!  <<<

Nächster Schritt:
Hier der Rs Strahlungswiderstand
Die oben angegeben Formeln
gelten für "Strom im Draht",  welche aus der
Ableitung der Maxwell-Gleichungen entstehen.
Die Tabellen von Prof. D.Jefferies  (University of Surrey) hier (Link):
http://hb9abx.no-ip.biz/jefferies
wo man sieht, dass der Rrad kleiner als 0.5 Ohm sind für eine Antennelänge/Wellenlänge
von 1/20 der Wellenlänge, dies nach der Betrachtung "Strom im Draht".

Mit der Methode "Strom über Fläche" erhalte ich mit einer Fläche 1m x 1m
erhalte ich einen (seriellen) Strahlungswiderstand Rs von ca.  5 Ohm (bei 7 MHz) erhalte.
Als mehr als 10 mal  !

Und dazu die obige Formel für den Wirkungsgrad eta(A).

Das Resultat, warum dieses gute Resultat im Funk mit der Roomcap entsteht!
- - -
Siehe zu W8JI, dem bekannten Antennen-Expertevon ARRL, welcher  über
kurze Vertikal-Antennen publiziert hat
(auf Englisch,als PDF) hier (Link):
http://hb9abx.no-ip.biz/w8ji
Er erhält Rg 11 Ohm Erde-Widerstand, zum studieren. Und bester Wirkungsgrad,
den er nach seinen Berechnungen erhält!
Gilt natürlich für "Strom im Draht".

Dies zeigt, dass heute ein Fortschritt nötig ist, nachdem man über 110 Jahre
mit der Methode "Strom im Draht" verwendet.
Seit Heinrich Hertz und Guglielmo Marconi.

NEU: 9.Juli 2014
Hier zum zur genauen Berechnung des Wirkungsgrads:  RoomCap
Diese Antenne arbeitet arbeitet als parallele Schaltung, weshalb muss jeder
lernen, wie er hier mit einem parallelen Ersatzschaltung arbeitet.
Hier arbeiten wir mit parallelem Strahlungswiderstand.
Hier ein Auszug aus der Analyse :
Und beachten: Die wichtig ist das richige SWR von 2.62 für F1 und F2!



Ich bitte hier mit sein elektrisches und mathematisches Verständnis zur Rechnung auffrischen,
und studieren, um die Zusammenhänge zu begreifen.
Dazu braucht man auch die Referenz 1 (
VE2AZX-Q-factor.pdf ) studieren.
PS: Die ganze Analyse hier zu lesen: http://hb9abx.no-ip.biz/analyse  

Doch dann lernt man eine Menge.
Ich bitte mir zu schreiben, wo man dazu Fragen hat !!!

Klingt es ? >> Ich hoffe!
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