Groundplane-Antenne

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Eine Groundplane ist die obere Hälfte einer vertikalen Dipolantenne. Das Erdnetz muss den Strom aufnehmen können, der eigentlich in die untere Dipolhälfte fließen würde.
Groundplane-Sendeantenne für Mittelwelle mit Dachkapazität
Groundplane-Antenne für Ultrakurzwelle

Eine Groundplane-Antenne (GPA), verkürzt oft auch einfach nur Groundplane (GP), ist eine technische Verwirklichung einer Marconi-Antenne. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie unsymmetrisch aufgebaut ist und die zweite Hälfte der Antenne durch ein Erdnetz oder durch mindestens drei λ/4 lange Radials ersetzt wird. Mittelwellen-Rundfunksender benutzen z. B. 100 Radials aus verzinkten Stahlbändern, die etwa 60 cm im Boden vergraben werden.

Funktion[Bearbeiten]

Ein Dipol hat, bedingt durch seinen symmetrischen Aufbau, senkrecht zu seiner Mitte eine Potentialebene mit Nullpotential. Diese Potentialebene kann man durch eine ausgedehnte leitfähige Ebene ersetzen, ohne die Funktion der Antenne wesentlich zu ändern. Dabei fließt der Strom, der eigentlich in die fehlende Dipolhälfte fließen würde, in die leitfähige Ebene. Verschiedene Konstruktionsparameter erlauben, die Eigenschaften der Antenne zu beeinflussen:

  • Werden die Radials einer λ/4 langen Groundplane-Antenne um 45° nach unten geschwenkt, so lässt sich ein Fußpunktwiderstand von 50 Ω erreichen. Die Antenne kann dann direkt mit üblichem Koaxialkabel gespeist werden.
  • Die Strahler von Mittelwellen-Rundfunksendern werden gerne elektrisch 190° (etwas mehr als λ/2) lang gemacht, weil sich so die stärkste Bodenwelle erreichen lässt. Ein 5/8 λ langer Strahler liefert zwar noch mehr Gewinn, aber unter einem Erhebungswinkel von ca. 30°.
  • Über der Erde verspannte Radials müssen zwar exakt auf λ/4-Resonanz abgestimmt werden, dafür reichen schon 3-4 Radials pro Arbeitsfrequenz für einen akzeptablen Antennenwirkungsgrad und annähernde Rundstrahlung.
  • Ein paar cm im Boden vergrabene Radials müssen nicht unbedingt auf Resonanz abgestimmt werden, dafür müssen viel mehr davon eingesetzt werden. Mittelwellen-Rundfunksender benutzen gewöhnlich über 100 vergrabene Radials. [1] [2]

Beispiele[Bearbeiten]

Die leitende Ebene verwirklicht man bei Mobilantennen mit Hilfe des Karosserieblechs (z. B. auf dem Dach) oder mit einem anderen „Gegengewicht“. Das Gegengewicht muss die Ströme aufnehmen, die sonst der andere Dipolast aufnimmt. Es gibt Groundplanes mit drei (Triple-Leg) bis zu mehreren 100 Leitern. Diese werden Radiale genannt, da sie vom Speisepunkt der Antenne radial ausgehen.

Sie sind deshalb eine viel benutzte Antennenform vom Mobilfunk (Auto) bis zum Mittelwellen-Rundfunksender. Im UHF-Bereich (z. B. im 70-cm-Band) stellt das Karosserieblech eine mehrere Wellenlängen große Fläche dar und bildet so ein nahezu ideales Gegengewicht.

Eine Sonderform der Groundplane ist die T-Antenne, bei der die kapazitive Wirkung des obersten Drahtstückes (siehe Leitungstheorie) durch eine Dachkapazität aus horizontalen Drähten ersetzt wird. Auf diese Weise lässt sich die Bauhöhe von beispielsweise 500 m auf 150 m verringern.

Literatur[Bearbeiten]

  • Ulrich Freyer: Antennentechnik für Funkpraktiker. 1. Auflage, Franzis-Verlag, Poing 2000, ISBN 3-7723-4693-6

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.antennasbyn6lf.com/files/radial_system_design_and_efficiency_in_hf_verticals.pdf
  2. http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a244578.pdf