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[befindet sich noch im Aufbau... kann und wird 'noch' Fehler und Fehlfunktionen enthalten! Start 07.2023, Stand: 12.2025]

Inhalt

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Resonanz (Elektrophysik)

Mit Resonanz wird das Verschwinden des Blindwiderstands X (Reaktanz) in einer stromgespeisten Antenne bezeichnet.

Ersatzschaltbild: Antenne (Widerstände)

Ersatzschaltbild: Antenne (Verlustwiderstand, Strahlungswinderstand, Blindwiderstand)

RV = Verlustwiderstand [Ω]
RS = Strahlungswiderstand [Ω]
X = Blindwiderstand [Ω]
i = imaginäre Einheit [1]

Blindwiderstand X:

X = XL + XC     [ Ω ]

X = Blindwiderstand [Ω]
XL = induktiver Blindwiderstand [Ω]
XC = kapazitiver Blindwiderstand [Ω]

Ersatzschaltbild: Antenne - System

Ersatzschaltbild: Antenne (Verlustwiderstand, Strahlungswinderstand, Blindwiderstand)

Ri = Innenwiderstand [Ω]
RV = Verlustwiderstand [Ω]
RS = Strahlungswiderstand [Ω]
j = imaginäre Einheit [1]
X = Blindwiderstand [Ω]
XL = induktiver Blindwiderstand [Ω]
XC = kapazitiver Blindwiderstand [Ω]
C = Kapazität [F]
L = Induktivität [H]

Bei Resonanz einer Antenne...

... ist der induktive Blindwiderstand XL positiv und der kapazitive Blindwiderstand XC negativ, d.h. sie sind entgegengesetzt gerichtet.

Induktiver und kapazitiver Blindwiderstand bei Resonanz

ZL = induktive Impedanz [ Ω]
ZC = kapazitive Impedanz [ Ω]
XL = induktiver Blindwiderstand [ Ω]
XC = kapazitiver Blindwiderstand [ Ω]
RL = ohmscher, induktiver Widerstand [ Ω]
RC = ohmscher, kapazitiver Widerstand [ Ω]
φ = Phasenwinkel [ rad]

... sind der induktive Blindwiderstand XL und der kapazitive Blindwiderstand XC gleich groß und heben sich auf.

XL = |XC| → XL + XC = 0
Induktiver und kapazitiver Blindwiderstand bei Resonanz; reihenschwingkreis

X = Blindwiderstand [ Ω]
XL = induktiver Blindwiderstand [ Ω]
XC = kapazitiver Blindwiderstand [ Ω]
L = Induktivität [ H]
C = Kapazität [ F]
ω = Kreisfrequenz [ s-1]

... sinkt der Außenwiderstand Ra auf den Strahlungswiderstand RS herab (der Verlustwiderstand RV ist vernachlässigbar klein).

Ra = RS

(Ra = RS + RV)

Ra = Außenwiderstand [ Ω]
RS = Strahlungswiderstand [ Ω]
RV = Verlustwiderstand [ Ω]

Ist die Längenausdehnung der Antenne für die eingespeiste Frequenz f zu lang überwiegt die Induktivität L, bei einer zu kurzen Antenne die Kapazität C.

Induktiver und kapazitiver Blindwiderstand bei Resonanz

Hat die Antenne (Halbwellendipol) eine Längenausdehnung, die in etwa der halben Wellenlänge λ/2 entspricht, befindet sich der Dipol in Resonanz mit der Wellenlänge.

Unterhalb der Resonanzfrequenz f0 ist die Impedanz Z der Antenne kapazitiv:

f < f0    <=>    ZL < ZC

Oberhalb der Resonanzfrequenz f0 ist die Impedanz Z einer Antenne induktiv:

f > f0    <=>    ZL > ZC

Impedanz induktiv, kapazitiv

ZL = induktive Impedanz [Ω]
ZC = kapazitive Impedanz [Ω]
R = ohmscher Widerstand [Ω]
Ra = Außenwiderstand [Ω]
RV = Verlustwiderstand [Ω]
RS = Strahlungswiderstand [Ω]
XL = induktiver Blindwiderstand [Ω]
XC = kapazitiver Blindwiderstand [Ω]
f0 = Resonanzfrequenz [Hz]

Bei Resonanz wirken keine kapazitiven oder induktiven Komponenten, sondern nur der rein ohmsche Strahlungswiderstand RS.

Die Herleitung einer Dipol-Antenne aus einem LC-Schwingkreis zeigt, dass eine Antenne einen reaktiven Anteil (Schwingkreis) aufweist.

Herleitung einer Dipol-Antenne aus einem LC-Schwingkreis

Hinzu kommt ein resistiver Anteil, der rein ohmsche Antennenwiderstand RA, der sich wiederum aus Verlustwiderstand RV und Strahlungswiderstand RS zusammensetzt.

Ersatzschaltbild: Halbwellen-Dipol

Ersatzschaltbild: Halbwellen-Dipol

Im Resonanzfall ist die komplexe Antennenimpedanz ZA reell:

ZA = RA + jXA     [ Ω ]

ZA = Antennenimpedanz [Ω]
RA = Antennenwiderstand [Ω]
j = imaginäre Einheit [1]
XA = Antennen-Blindwiderstand [Ω]

D.h. der Blindwiderstand X ist duch Anpassung weggestimmt und gleich Null.
Die Abstimmung erfolgt durch die Längenänderung der Antenne oder durch Kompensationsmaßnahmen in den Blindwiderständen (XC, XL).

Ersatzschaltbild: Antenne

...

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Quellen

J
O
U
X
Y