Fußpunktimpedanz I

Bei mittengespeisten Dipolen im Freiraum liegt die Speiseimpedanz bei $\qty{73,1}{\ohm}$, also in der Größenordnung von $\qty{50}{\ohm}$ – aber eben nicht exakt! Dies gilt auch bei einer Aufbauhöhe von einer Wellenlänge oder darüber hinaus.

Kurzbeschreibung: Liniendiagramm mit einer orangefarbenen, wellenförmigen Kurve über die gesamte Länge in Wellenlängen bis 2,0λ, einem markierten Punkt bei 0,15λ und einer grauen Referenzlinie mit der Aufschrift „73Ω“.

DAusführliche Beschreibung: Rechteckiges Diagramm mit schwarzem Rahmen und feinem grauen Raster. Die x‑Achse beginnt bei einem nicht beschrifteten Wert 0 und zeigt Markierungen „0.4λ“, „0.8λ“, „1.2λ“, „1.6λ“, „2.0λ“. Die y‑Achse ist in Zehnerschritten von „20“ bis „90“ beschriftet und geht bis zu einem nicht beschrifteten Wert 100 (keine Einheit angegeben). Eine dicke orange Linie beginnt links bei 20 bzw. 0,1λ, steigt steil zu einem Maximum knapp unter 95 bei etwa 0,3λ, fällt auf etwa 60 bei etwa 0,6λ, steigt wieder auf ungefähr 83 bei etwa 0,85λ, fällt auf rund 65 bei etwa 1,1λ, steigt auf etwa 79 bei etwa 1,5λ, fällt auf ungefähr 68 bei etwa 1,7λ und endet rechts bei x=2,0λ bei etwa 77. Bei x≈0,15λ liegt auf der Kurve ein schwarzer Punkt auf y≈50 mit der danebenstehenden Beschriftung „0.15λ“. In Höhe y≈73 verläuft eine horizontale graue Linien, mittig die Aufschrift „73Ω“ trägt.
Abbildung E-14.5.1: Fußpolimpedanz eines Dipols in Abhängigkeit von der Aufbauhöhe (Simuliert mit NECPP)

EG207: Die Fußpunktimpedanz eines mittengespeisten Halbwellendipols in einer Höhe von mindestens einer Wellenlänge über dem Boden beträgt ungefähr ...

Bei Wechselwirkung mit dem Boden aufgrund geringerer Aufbauhöhe bewegt sich die Speiseimpedanz eines mittengespeisten Dipols im Bereich von $\qty{40}{\ohm}$ bis $\qty{90}{\ohm}$ wie in der Abbildung E-14.5.1 dargestellt.

EG208: Der Fußpunktwiderstand in der Mitte eines Halbwellendipols beträgt je nach Aufbauhöhe ungefähr ...
EG209: Welchen Eingangswiderstand hat ein gestreckter mittengespeister Halbwellendipol?

Führt man einen Dipol als Faltdipol aus, dann verdoppelt sich aufgrund der in Reihe geschalteten jedoch teilweise parallel geführten Antennenabschnitte die anliegende Spannung und der benötigte Strom halbiert sich. Dies entspricht einer Vervierfachung der Speiseimpedanz. Deshalb hat ein Faltdipol eine Fußpunktimpedanz von $\qtyrange{240}{300}{\ohm}$.

EG210: Welchen Eingangs- bzw. Fußpunktwiderstand hat ein Faltdipol?

Bei einer Groundplane-Antenne hingegen entfällt der eine Dipolschenkel und wird durch eine Erde mit möglichst geringem Widerstand ersetzt. Hier kommt man also auf einen Speisewiderstand von $\frac{73,1 Ω}{2} \approx 37 Ω$, was der Hälfte des Speisewiderstands eines Dipols im Freiraum entspricht. Bei Groundplaneantennen mit um 45° nach unten abgewinkelten Radialen ergibt sich durch zusätzliche Abstrahlung durch die Radiale ein Speisewiderstand von genau 50 Ω, so dass keine weitere Anpassung an übliche Koaxialkabel notwendig wird. Deshalb liegt die Fußpunktimpedanz einer Groundplane zwischen $\qtyrange{30}{50}{\ohm}$.

Bei schlechter Erdung oder Wechselwirkung mit dem Erdboden kann sich für eine Groundplane-Antenne auch bei horizontal verlegten Radialen (z. B. auf der Erdoberfläche) ein Speisewiderstand von über 37 Ω ergeben. Der zusätzliche Widerstand ergibt sich dann durch Bodenverluste.

EG211: Welchen Eingangswiderstand hat eine Groundplane-Antenne?

Weiter zum nächsten Abschnitt: Yagi-Uda Antenne II