Isotropstrahler

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Ein Isotropstrahler sendet eine Kugelwelle aus
(zweidimensionale Darstellung)

Ein Isotropstrahler (engl. isotropic antenna), auch Kugelstrahler oder isotrope Antenne genannt, ist ein Modell bzw. die hypothetische Idealisierung eines Punktstrahlers, der isotrop (d. h. gleichmäßig in alle Raumrichtungen) und verlustlos sendet bzw. empfängt. Er sendet transversale Kugelwellen aus, die je nach Anwendungsfall unterschiedlich polarisiert sein können.

Beim Isotropstrahler verteilt sich die gesamte Sendeleistung P_{TX} gleichmäßig auf die Fläche A einer Kugel, die Leistungsdichte S_O im Abstand {r} beträgt daher:

S_O = \frac{P_{TX}}{A_\text{Kugel}} = \frac{P_{TX}}{4 \pi r^2}

als Referenzantenne[Bearbeiten]

Ein idealer Isotropstrahler ist in der Praxis nicht realisierbar, alle Antennen haben in der Realität eine mehr oder weniger ausgeprägte Richtwirkung. Zur Charakterisierung dieser Richtwirkung wird das Strahlungsdiagramm einer realen Antenne mit dem eines theoretischen Isotropstrahlers verglichen (Isotropstrahler als Referenzantenne). Für den Vergleich wird angenommen, dass der Kugelstrahler mit Ausnahme des Wirkungsgrades und der Richtwirkung die gleichen Eigenschaften wie die zu vergleichende Antenne hat.

Wegen der teilweise sehr großen Zahlenwerte des Vergleichs wird dieser fast ausschließlich in einem logarithmischen Maß angegeben, dem Dezibel (dB). Der dBi-Wert gibt den Antennengewinn einer Antenne bezogen auf den Isotropstrahler als Referenzantenne an. Beispielsweise beträgt er für eine λ/2-Dipolantenne in Richtung senkrecht zur Antennenachse 2,15 dBi, für einen Hertzschen Dipol 1,8 dBi.

als Empfangsantenne[Bearbeiten]

Rechnerisch kann ein Isotropstrahler auch als Empfangsantenne genutzt werden. Um Leistung aus einem Feld mit einer gegebenen Leistungsdichte (Leistung pro Flächeneinheit) entnehmen zu können, benötigt eine Empfangsantenne eine effektive Antennenfläche (AperturAW, die von der zu empfangenen Wellenlänge \lambda abhängt:

A_W = \frac{\lambda^2}{4 \pi}

Eine punktförmige Empfangsantenne dagegen hat keine Fläche, würde daher keine Leistung entnehmen können und würde nicht funktionieren.

Approximation[Bearbeiten]

In bestimmten Messverfahren für Antennen, etwa dem Sunstrobe-Recording, kann das breit gestreute Spektrum der Sonnenstrahlung als Annäherung an einen Punktstrahler verwendet werden. Die Sonne strahlt nicht nur das sichtbare Licht aus, sondern sendet in allen Frequenzbereichen mit Leistungen, die für den Zeitraum der Messung recht stabil sind. Die Annäherung Punktstrahler ist trotz der riesigen Ausmaße der Sonnenoberfläche zulässig, da die Sonne sehr weit von der Messantenne entfernt ist.

Literatur[Bearbeiten]

  • Jürgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlagen der Hochfrequenztechnik. 2., erweiterte Auflage. Oldenbourg, München/ Wien 2006, ISBN 3-486-57866-9.
  • Technik der Nachrichtenübertragung. Band 1: Grundlagen der Hochfrequenztechnik. Institut zur Entwicklung Moderner Unterrichtsmedien e. V., Bremen, 1980.
  • Edgar Voges: Hochfrequenztechnik. Band 2: Leistungsröhren, Antennen und Funkübertragung, Funk- und Radartechnik. Hüthig, Heidelberg 1987, ISBN 3-7785-1270-6, S. 134 ff.: Kapitel 17.2: Richtfaktor und Antennengewinn.
  • Beschreibung einer isotropen Empfangsantenne für Messzwecke (online)