Antennenfaktor- und Antennengewinn-Rechner
Führen Sie eine schnelle bidirektionale Umrechnung zwischen Antennengewinn (dBi) und Antennenfaktor (AF) für 50-Ω-Systeme durch. Enthält ein Zusatzprogramm zur Berechnung der elektrischen Feldstärke aus den Spannungsmesswerten des EMV-Messempfängers.
Formel: AF (dB/m) = 20 * log10(f_MHz) - G_dBi - 29,78
*Diese Umrechnungsformel setzt voraus, dass der Antenneneingang perfekt an ein 50-Ω-HF-System angepasst ist, Reflexionsverluste sind ausgeschlossen.
Zusatzprogramm: Berechnung der elektrischen Feldstärke (E)
Messeingangsdaten
Berechnete Feldstärke (E)
Grundkonzepte: Antennengewinn vs. Antennenfaktor
Antennengewinn (dBi)
Die Sprache der Nachrichtentechniker. Er misst die Fähigkeit der Antenne, die Strahlungsleistung in eine bestimmte Richtung zu bündeln. Ein höherer Wert bedeutet eine stärkere Richtwirkung bzw. höhere Richtempfindlichkeit.
Antennenfaktor (AF, dB/m)
Die Sprache der EMV-Messtechniker. Er misst die Effizienz der Antenne als Sensor und beschreibt das logarithmische Verhältnis zwischen der einfallenden elektrischen Feldstärke (E) und der am Antennenanschluss anliegenden Spannung (V). Ein niedrigerer Antennenfaktor (AF) bedeutet eine höhere Empfangsempfindlichkeit.
Deep Dive: Warum die Frequenz eine entscheidende Rolle spielt
Selbst wenn der Gewinn einer Antenne konstant bleibt, schrumpft ihre physikalische Fähigkeit zur Erfassung räumlicher Energie (effektive Antennenfläche) mit steigender Frequenz drastisch. Dies liegt daran, dass höhere Frequenzen eine kürzere Wellenlänge besitzen, was zu einer kleineren physikalischen Wirkfläche führt. Daher ist der Kompensationsterm 20*log10(f) erforderlich, der den Kern der logarithmischen Umrechnungsformel bildet.
Messtechnik-Trivia: Warum is der Gewinn einer Bikonusantenne nicht flach?
Eine typische Bikonusantenne für 30 bis 300 MHz hat bei 30 MHz einen sehr geringen Gewinn (bis zu -15 dBi), steigt jedoch bei 200 MHz auf etwa +2 dBi an. Dies liegt daran, dass die Antenne aufgrund der räumlichen Einschränkungen in Absorberhallen bei niedrigen Frequenzen als extrem ineffizienter „elektrisch kurzer“ Dipol arbeitet.
Hierdurch ergibt sich jedoch ein genialer messtechnischer Zufall! Da gilt AF ∝ 20*log(f) - Gewinn, wächst der Term 20*log(f) mit steigender Frequenz, gleichzeitig steigt jedoch auch der Gewinn. Durch die Subtraktion der beiden Terme gleicht sich diese enorme Varianz aus, wodurch ein wesentlich flacherer, flach U-förmiger Antennenfaktor (AF) über das Frequenzband resultiert. Dieser flache Verlauf ist in der Praxis äußerst erwünscht, da er die Anforderungen an den Dynamikbereich des EMV-Messempfängers stabilisiert.
Verständnis der Feldstärke-Zusatzberechnung
Bei Messungen der gestrahlten Störaussendung erfassen EMV-Messempfänger und Spektrumanalysatoren die HF-Spannung an ihren Eingangsbuchsen. Die Grenzwerte in EMV-Normen (wie FCC Part 15 oder CISPR 32) sind jedoch als tatsächliche elektrische Feldstärke in der Luft definiert.
- Empfängerspannung (V): Der Rohmesswert des Instruments in dBµV.
- Antennenfaktor (AF): Vom Antennenhersteller kalibriert geliefert. Er beschreibt, wie effizient die Antenne die einfallende Feldstärke in eine Spannung umwandelt, und ist frequenzabhängig.
- Kabeldämpfung: Hochfrequente Signale werden in Koaxialkabeln gedämpft. Diese Dämpfung muss addiert werden.
- Vorverstärker-Verstärkung: Wird ein externer rauscharmer Vorverstärker (LNA) zur Signalverbesserung eingesetzt, muss dessen Verstärkung vom Gesamtwert abgezogen werden.