Wirkfläche
Die Antennenwirkfläche AW ist eine Kenngröße von Empfangsantennen und stellt eine fiktive Fläche A dar, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle steht.
Die Flächenausdehnung der Antennenwirkfläche AW ist abhängig von der Wellenlänge λ der Resonanzfrequenz f0 und der Richtwirkung (Richtfaktor D, Antennengewinnfaktor G) der Empfangsantenne ist.
Antennenwirkfläche (isotrop):
AW0 = Antennenwirkfläche (Isotropantenne) [m2]
λ = Wellenlänge [m]
π = Kreiszahl (Pi) [1]
Die Antennenwirkfläche AW stellt das Verhältnis aus der maximal empfangbaren Empfangsleistung Pe zur Strahlungsleistungsdichte S einer einfallenden elektromagentischen Welle bei Leistungsanpassung Ri = Ra dar.
Dabei wird in Abhängigkeit von ihrer Richtwirkung zwischen zwei Wirkflächen unterschieden:
Theoretische Antennenwirkfläche AW0
≙ Antennenwirkfläche (Isotropantenne) AW0
AW0 = theoretische Antennenwirkfläche [m2]
λ = Wellenlänge [m]
π = Kreiszahl (Pi) [1]
D = Richtfaktor [1]
Effektive Antennenwirkfläche AWeff
AWeff = effektive Antennenwirkfläche [m2]
λ = Wellenlänge [m]
π = Kreiszahl (Pi) [1]
Pmax = Empfangsleistung [W]
Pi = Bezugsleistung (Isotropstrahler) [W]
D = Richtfaktor [1]
η = Antennenwirkungsgrad [1]
Smax(φ,γ) = Strahlungsleistungsdichte (Richtantenne; Hauptkeule) [Wm-2]
Si = Strahlungsleistungsdichte (Isotropantenne) [Wm-2]
G = Antennengewinnfaktor [1]
Die Antennenwirkfläche AW ist direkt proportional zur Richtwirkung der Empfangsantenne.
Im Allgemeinen wird unter Antennenwirkfläche die effektive Antennenwirkfläche AWeff verstanden und kann auch als Verhältnis aus maximal empfangbarer Empfangsleistung Pe und Strahlungsleistungsdichte S dargestellt werden.
AWeff = effektive Antennenwirkfläche [m2]
Pe = Empfangsleistung [W]
S = Strahlungsleistungsdichte [Wm-2]
G = Antennengewinnfaktor [1]
Durch Umformung dieser Gleichung kann bei bekannter effektiver Antennenwirkfläche AWeff und Strahlungsleistungsdichte S an der Empfangsantenne die maximale Empfangsleistung Pe.
Mit steigender Frequenz f wird die Antennenwirkfläche AW kleiner und somit auch die Empfangsleistung P.
| Antennenform | Wirkfläche | (500 MHz) | (800 MHz) | (1800 MHz) |
|---|---|---|---|---|
| Isotropstrahler | 0.08 λ2 | 0.0286 m2 | 0.0112 m2 | 0.0022 m2 |
| λ/2-Dipol | 0.13 λ2 | 0.047 m2 | 0.0184 m2 | 0.0036 m2 |
Eine Empfangsantenne gibt nicht die ganze aus dem Strahlungsfeld entnommene theoretische Empfangsleistung Pe an den Empfänger (Verbraucher) ab, sondern bei Leistungsanpassung Ri = Ra nur die Hälfte.
Sie gibt damit somit genausoviel Leistung P in Form von Strahlungsleistung PS wieder in den Raum zurück, wie sie an den Abschlußwiderstand liefert.
⇒ Antenne
⇒ Antennengewinn
⇒ Antennengewinn [ ⇒Antennengewinnfaktor ]
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⇒ Leistung
⇒ Strahlungsleistungsdichte
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