Strahlungswiderstand

Der Strahlungswiderstand ist der Anteil am Fußpunktwiderstand einer Antenne, der durch die Abstrahlung elektromagnetischer Energie verursacht wird. Er wird – ähnlich wie der Wellenwiderstand eines Kabels – durch geometrische Faktoren bestimmt und erlaubt eine Rechenvereinfachung, weil die komplizierten Felder im Raum auf den Speisepunkt zurückgerechnet werden. Er ist materialunabhängig und enthält keine Anteile wie den ohmschen Widerstand der Antennendrähte.

Grundlagen

Vom Standpunkt des Energielieferanten (Generator, Oszillator, Verstärker usw.) gesehen interessiert für den Energiefluss nur der Strahlungswiderstand an diesem Punkt. Zum anderen erlaubt der Begriff eine Separierung der Effekte von Abstrahlung, sowie weiteren Verlusten oder Energiespeichervorgängen. Im Frequenzbereich ist der Strahlungswiderstand eine komplexe Größe, es gibt also einen Wirkanteil und einen Blindanteil.

Der Wirkanteil beschreibt den nutzbringenden Effekt der Energieabstrahlung. Er ist also nicht als Verlust zu interpretieren, wie zum Beispiel bei einem ohmschen Widerstand. Im Zeitbereich wird daraus ein Dämpfungsterm.
Der Blindanteil beschreibt Energiependelungen, die nur im Nahfeld sichtbar sind.

Beispiele

Bekannte Beispiele treten bei elektromagnetischen Wellen in der Antennentechnik auf sowie bei den mechanischen Wellen in der Akustik (akustischer Strahlungswiderstand).

Der Strahlungswiderstand einer Antenne ist an deren Anschlusspunkt zu denken. Die Belastung des Senders besteht dann aus der Zuleitung, die mit diesem Widerstand abgeschlossen ist. Die komplizierte räumliche Abhängigkeit des Strahlungsfeldes ist in diesen hineingerechnet und nicht mehr direkt sichtbar.

Der Strahlungswiderstand einer T-Antenne mit sehr großer Dachkapazität ist meist sehr gering und beträgt[1]

R_{S}=80\pi ^{2}\left({\frac {h}{\lambda }}\right)^{2}\,

Der Strahlungswiderstand eines dynamischen Lautsprechers wirkt als Gegenkraft auf die Membran des Chassis. Im Vergleich zu den anderen mechanischen Kräften sowie den elektromagnetischen Motorkräften ist dieser Anteil meist völlig vernachlässigbar.

Der Strahlungswiderstand ermöglicht also, durch exakte Rechnung eine begründete und wohlfundierte Näherung einzuführen, welche die Zusammenhänge besser nachvollziehbar macht als die vollständige Lösung der Feldgleichungen zusätzlich zu den mechanischen und elektrischen Gleichungen. Trotzdem ist der Strahlungswiderstand nicht nur eine reine Rechengröße. Fehlt dieser Anteil zum Beispiel im Chassismodell, so ist die Impedanzkurve nicht mit den Messungen übereinstimmend, es kann daher durch Variation der anderen Parameter kein überzeugender Fit von Messkurve und theoretischer Kurve erzielt werden.

Literatur

Huang, Yi; Kevin Boyle (2008). Antennas: from theory to practice. John Wiley & Sons. pp. 299–301. ISBN 0-470-51028-5

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[1] Huang, Yi; Kevin Boyle (2008). Antennas: from theory to practice. John Wiley & Sons. pp. 299–301. ISBN 0-470-51028-5