Massebezug
Erdung, Gegengewicht, Groundplane
Mit Massebezug, Groundplane, Erdung oder Gegengewicht wird die Ergänzung einer Monopol-Antenne durch eine elektrisch leitfähige Fläche bezeichnet.
Der Massebezug (≙ HF-Erde) einer λ/4-Monopol-Antenne entsteht, wenn sich im Nahfeld (am Fußpunkt) der Antenne eine "ideal leitende" Fläche befindet.
Am Beispiel einer λ/4-Antenne (Monopol-Antenne) führt eine zu ihr senkrecht stehende, leitende Fläche zur virtuellen Spiegelung der Antenne.
Durch die Spiegelebene entsteht eine theoretische λ/2-Dipol-Antenne.
Dadurch erlangt die Marconi-Antenne auch die physikalischen Eigenschaften einer λ/2-Antenne (Dipol-Antenne).
Je besser die elektrische Leitfähigkeit der Fläche, desto besser die Antenneneigenschaften.
Masse ⏚:
Mit Masse ⏚ wird die Verbindung einer Schaltung mit der Erde (Erdung) bezeichnet, dessen elektisches Potential definitionsgemäß an jedem Punkt gleich Null ist.
Erde ⏚:
Mit Erde ⏚ wird das leitfähige Erdreich (Erdboden allgemein: organisches und mineralisches Material wie Humus, Sand, Lehm, poröses Gestein, usw.) bezeichnet, dessen elektisches Potential definitionsgemäß an jedem Punkt gleich Null ist.
Blitzschutzerdung ⏚:
Mit Blitzschutzerdung ⏚ werden die im Erdreich eingebettete Metallteile (z.B. Tiefenerder, Fundamenterder, Ringerder, uvm.) bezeichnet, die der Ableitung des Blitzstrom ins Erdreich dienen.
Dabei wird der über eine Fangvorrichtung "eingefangene" Strom I des Blitzeinschlags von einem niederohmigen Ableitungssystem (≙ Blitzschutzanlage) an dem zu schützenden Objekt vorbeigeführt.
HF-Erde:
Mit HF-Erde (≙ Nahfeld-Erde) wird eine theoretisch ideal leitende Fläche A im Nahfeld einer unsymmetrischen Antenne (Monopol-Antenne) bezeichnet, d.h. in der Nähe des Speisepunkts (i.d.R. der sogenannte Fußpunkt).
Bei der Abstrahlung bilden sich Verschiebungsströme IV die beim Auftreffen auf die leitende Fläche als Konvektionsströme IK wieder zum Speisepunkt und der Hochfrequenzquelle zurückfließen.
Mittengespeiste Dipol-Antennen benötigen theoretisch keine HF-Erde.
Es gibt aber Publikationen die einen Einfluß der Bodenbeschaffenheit u.a. auf Antennengewinn und Abstrahlwinkel (Halbwertsbreite φ) eines Vertikaldipols nahelegen.
Bodenleitfähigkeit:
Die elektrische Leitfähigkeit σ der die Antenne umgebenden (leitende) Fläche hat direkten Einfluß auf Antennengewinn und Abstrahlwinkel einer Monopol-Antenne.
Ein Einfluß auf die Antenneneigenschaften von Dipol-Antennen ist zumindest nicht gänzlich auszuschliessen.
G = elektrischer Leitwert [S]
εr = Relative Permittivität [1]
j = imaginäre Einheit [1]
σ = elektrische Leitfähigkeit [Sm-1]
λ = Wellenlänge [m]
| Fläche | εr [1] | σ [Sm-1] |
|---|---|---|
| Meerwasser* | 80 | 5,0 |
| Süßwasser* | 80 | 0,005 |
| Feuchter Boden | 30 | 0,010 |
| Trockener Boden | 10 | 0,005 |
| Eis | 3 | 0,00003 |
*20°C, 0-3GHz
Gegengewicht:
Mit Gegengewicht (≙ Groundplane, Radials, Counterpoise) wird eine theoretisch ideal leitende und von der Erde abgesetzte Fläche A oder ein System von Leitern (sog. Radials) im Nahfeld einer unsymmetrischen Antenne (Monopol-Antenne) bezeichnet, die am Speisepunkt (i.d.R. der sogenannte Fußpunkt) gegenphasig zur Antenne erregt wird.
Das Gegengewicht kann also eine leitfähige Fläche am Speisepunkt der Antenne sein oder auch durch mehrere sogenannte Radials rund um eine Monopol-Antenne gebildet werden.
