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Kroes, Ingo-GL, boina, Natrium, audion, Rolf, der Frequenzenfänger, Bernhard W

Richtstrahlung (D ND) bei Rundfunksendern

Startbeitrag von boina am 30.12.2006 13:10

Hallo
Ich hab mal eine Grundsätzliche Frage:
Der Gaisberg eignet sich gut als Beispiel:

Es heißt also z.B. nun beim Gaisberg in Richtung 320° gehen ca. 50 kW raus. In anderen Richtungen 80 kW.

Wie aber kommt die Gesamtsendeleistung von 80 kW zustande?
Wenn der Sender nur 80 kW Gesamtleistung hat, wie kommt es dann dass es Keulen mit 80 kW gibt? Wo kommt dann die Leistung für die anderen Richtungen her?

Was wäre wenn der Sender 80 kW Rundstrahlung hätte?
Hätte er dann in alle Richtungen 80 kW?

Ich hoffe ihr versteht meine Frage... Danke

Antworten:

Wenn du dich z.B. auf die BNetzA-Daten beziehst: da ist nicht die Gesamt-Leistung angegeben, sondern die Maximalleistung in der/den Hauptsenderichtung(en).

> Was wäre wenn der Sender 80 kW Rundstrahlung hätte?
Hätte er dann in alle Richtungen 80 kW?


Ja! ;)

von Rolf, der Frequenzenfänger - am 30.12.2006 13:32
Die 80 kW sind das Maximum aller Leistungsangaben in jegliche Richtungen. Nur durch die Angabe 80 kW weiß man also, dass _irgendwo_ hin 80 kW rausgehen und woanders möglicherweise weniger, aber garantiert nirgendwo mehr. In den Sender selbst gehen dann vielleicht 8 oder 10 kW rein - den Rest machen die Antennen durch Bündelung, indem nach oben und unten weniger abgestrahlt wird.
Erich Hoinicke hat das auf einem Jahrestreffen mal sehr schön anschaulich erklärt: Stell dir vor, du bläst einen Luftballon auf - dann hast du da ja Energie (Atemluft) reingesteckt. Das ist dann eben genau die Eingangsleistung des Senders. Wenn du jetzt oben und unten zusammendrückst, dann dehnt der Ballon sich in der Horizontalen aus - genau das machen die Antennen mit der Senderleistung. Die insgesamt verfügbare Energie (ich habe jetzt Energie und Leistung als Synonyme verwendet, auch wenn es physikalisch nicht ganz korrekt ist) ändert sich dadurch nicht. In Richtung der maximalen Ausdehnung verhält sich der Ballon aber eben wie ein runder, nicht zusammengepresster Ballon, in dem wesentlich mehr Luft drin ist - genau das ist die ERP-Angabe. Die gibt nämlich an, wie eine Leistung im Vergleich zu einem theoretischen (weil in der Praxis nicht möglichen) Isotrop-Strahler (gleiche Sendeleistung in _alle_ Richtungen, also auch nach oben und unten) "aussieht".
Wenn man jetzt einzelne Antennen unterschiedlich ansteuert - also im übertragenen Beispiel den Ballon an manchen Stellen fester zusammendrückt und anderen weniger fest - dann entstehen natürlich stellenweise größere Ausdehnungen und woanders nicht ganz so große. So bekommt man dann eben in eine Richtung "gefühlte" (siehe Erklärung oben) 80 kW, in eine andere Richtung 50 kW. Bei Rundstrahlung hat man in der Horizontalen dann wirklich in alle Richtungen 80 kW, muss aber natürlich auch mehr in den Sender reingeben, als bei 50 kW in manche Richtungen und 80 kW nur in wenige Richtungen (man muss ja beim Luftballon überall die gleiche Ausdehnung hinbekommen - und das geht nur mit mehr Luft, als wenn man nur in eine Richtung die Ausdehnung haben möchte). In der Praxis letztlich hat man bei horizontal polarisierten Sendern dann aber eigentlich keine 80 kW, sondern "natürliche" Einzüge von 1 bis 2 dB (entsprechend also nur noch 63 oder 50 kW), da die Antennen in horizontaler Polarisation nichts anderes hergeben - absolute Rundstrahlung bei Horizontal-Antennen ist physikalisch nicht möglich. Bei Vertikalstrahlern sieht es anders aus - hier hat man schon mit nur einem Dipol (ohne Reflektor usw) eine vollständige Rundstrahlung in der Ebene. Auch das kann man am Ballon sehen: Ein Dipol hat die selbe Auswirkung, wie ein Zusammendrücken des Ballons an den Seiten. Dadurch erhält man ja bei horizontaler Ausrichtung genau an diesen Seiten (also im 90°-Winkel zur Antenne) eine Nullstelle. Dreht man jetzt den Ballon einmal zur Vertikalen - wechselt also auf vertikale Polarisation - dann sind die Nullstellen plötzlich nach oben und unten gerichtet, in der Ebene aber ist der Ballon überall gleich stark aufgepumpt.

von Kroes - am 30.12.2006 13:37
Versuch einer Kurzantwort (eine "wissenschaftliche" Antwort würde den Rahmen hier sprengen):

Zitat

...gehen ca. 50 kW raus. In anderen Richtungen 80 kW.


Die gehen nicht raus, sondern die Empfangsantenne in jener Richtung "sieht" den Sender "so stark", als gingen an einem Rundstrahler total 80 kW raus. Der Sender selber hat weit weniger als 80 kW totale HF-Ausgangsleistung. Er liefert zum Beispiel 10 kW an das Koaxialkabel. Durch Zusammenschalten von Antennen können über Phasenbeziehungen "scheinbare" Leistungen erzeugt werden, indem gewisse Richtungen unterdrückt werden (z.B. nach oben/unten und in bestimmte Himmelrichtungen). Es sind diese kW-Angaben also immer Leistungen, die der Empfänger sieht, als würde der Sender mit 80 kW rundstrahlen und diese Leistungen werden "effektive" Leistungen (also wirksame Leistungen) genannt, die aber mit der Senderausgangsleistung wenig zu tun haben.

Beispiel: Ich habe einen Amateur-2m-Sender mit 15 Watt über die Koaxbuchse an eine Yagi angeschlossen. Die Yagi bündelt die Leistung besonders in eine Hauptrichtung und "täuscht" dem Empfänger in jener Richtung einen Rundstrahler mit 100 kW vor. Beim Antennendiagramm spricht man dann von 100 kW effektiver Leistung, obwohl der Sender nur 15 Watt hergibt.

von audion - am 30.12.2006 13:39
Hallo boina,

EIRP = 80 kW
Darin bedeutet EIRP = effective isotropic radiated power = scheinbar richtungsgleich abgestrahlte Leistung.

Wenn der Sender eine "kugelrund" ("isotrop") strahlende Antenne hätte müsste er 50 kW bzw. 80 kW zur Antenne liefern, um die beobachtete Feldstärke zu erzeugen, je nach Richtung.

In der Praxis liefern die starken UKW-Senderendstufen um 10 kW. Die Antennen bündeln die Leistung dann so, dass die Feldstärke in der horizontalen Ebene steigt ("kreisrund", "Rundstrahler", "non directed", "ND"), dafür sinkt sie dann nach oben und unten. Und manchmal ist die Leistung auch horizontal richtungsabhängig, so wie in deinem Beispiel, dann spricht man von Richtstrahlung ("directed", "D").

Insgesamt strahlt die Antenne immer die Leistung ab, die sie vom Sender erhält. Sie verteilt sie nur ungleichmäßig im Raum.

Gruß Bernhard


von Bernhard W - am 30.12.2006 13:42
Völlig berechtigt die Frage. Wenn jemand sich auf die Sektorangaben der Senderdaten der BNetzA oder ITU bezieht und dann sagt, in eine bestimmte Richtung gingen aufgrund dieser Daten 80 kW heraus, so ist das völlig falsch. In diesen Sektor werden nicht 80 kW abgestrahlt, sondern es wird in dieser Richtung eine Strahlungsleistungsdichte erzeugt, die ein Dipol in seiner Hauptrichtung erzeugen würde, wenn er mit den genannten 80 kW gespeist würde.

von Ingo-GL - am 30.12.2006 13:43
Wenn es bei der Ausgangsfrage nicht nur um das Diagramm, sondern auch um die "Definition" der Ausgangleistung geht, gab es dazu schon mal einen ausführlichen Thread: http://forum.mysnip.de/read.php?8773,6581

von Natrium - am 30.12.2006 13:43
Oh
Vielen Dank
Ich glaube ich habs kapiert.
Die 80 kW sind also quasi nur eine "fiktive Leistung" die ein fiktiver kugelrunder Sender abstrahlen/aufnehmen müsste um am Empfänger die gleiche Feldstärke zu erlangen wie der o.g. Richtsender.

von boina - am 30.12.2006 13:55
ERP oder EIRP?
Die BNetzA sagt ERP. Den Wert EIRP für einen Kugelstrahler erhält man, in dem man zu den Tabellenwerten der BNetzA noch 2,14 dB addiert. Denn ein Dipol erzeugt in seiner Hauptstrahlungsrichtung eine um 2,14 dB höhere Strahlungsleistungsdichte als der Kugelstrahler. Ich weiß nicht, warum BNetzA und ITU von ERP-Werten ausgehen. Das macht die Betrachtung bloß komplizierter, bringt jedoch keinen Nutzen. Ich bin früher bei der Interpretation der BNetzA-Daten stillschweigend von EIRP ausgegangen.

von Ingo-GL - am 30.12.2006 14:16
Leistungsangaben in den bekannten Listen sind alle ERP - erklärt haben wir oben EIRP. Das sind zwar eben wirklich 2,14 dB Unterschied, aber für das Grundverständnis geht es ja auch erstmal so. Warum man aber ERP und nicht EIRP in den Listen nimmt, ist mir auch nicht so 100% klar. Eine Vermutung könnte sein, dass es einen Isotrop-Strahler in der Realität nicht geben kann und man deswegen den Vergleich mit der kleinstmöglichen realen Einheit, also dem Dipol, angibt.

von Kroes - am 30.12.2006 14:29
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