Holdings: Antennen und Strahlungsfelder

Antennen und Strahlungsfelder: elektromagnetische Wellen auf Leitungen, im Freiraum und ihre Abstrahlung ; mit 71 Tabellen

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Bibliographic Details
Main Author:	Kark, Klaus W. 1961- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Vieweg 2004
Edition:	1. Aufl.
Series:	Studium Technik
Subjects:	Elektromagnetisches Feld Strahlungsfeld Elektromagnetische Welle Abstrahlung Antenne Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XIV, 391 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3528039612

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adam_text	KLAUS KARK ANTENNEN UND ST RA H I U NGSF E I DER ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN AUF LEITUNGEN, IM FREIRAUM UND IHRE ABSTRAHLUNG MIT 244 ABBILDUNGEN, 71 TABELLEN UND 65 UEBUNGSAUFGABEN STUDIUM TECHNIK VIEWEG INHALTSVERZEICHNIS VII INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG ............................................................................................................................ 1 1.1 FREQUENZBEREICHE ......................................................................................................... 1 1.2 ELEKTROMAGNETISCHE GRUNDGROESSEN ................................................................................ 2 1.3 ANTENNEN UND STRAHLUNGSFELDER IM UEBERBLICK .............................................................. 4 2 MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN ............................................................................................ 7 2.1 VEKTORRECHNUNG ............................................................................................................ 7 2.1.1 SKALARPRODUKT ..................................................................................................... 8 2.1.2 VEKTORPRODUKT .................................................................................................... 9 2.2 VEKTORANALYSIS ............................................................................................................ 12 2.2.1 DIFFERENTIATION VON SKALAREN FELDERN ................................................................ 12 2.2.2 DIFFERENTIATION VON VEKTORFELDERN .................................................................... 15 2.2.4 INTEGRALSAETZE DER VEKTORANALYSIS ...................................................................... 22 2.2.5 HELMHOLTZSCHES THEOREM ................................................................................. 25 2.1.3 SPATPRODUKT ...................................................................................................... 10 2.2.3 RECHNEN MIT DEM NABLA-OPERATOR .................................................................... 19 2.3 KOORDINATENSYSTEME ................................................................................................... 26 3 GRUNDLAGEN DER ELEKTRODYNAMIK ................................................................................ 28 3.1 ENERGIEERHALTUNGSSATZ ................................................................................................. 28 3.1.1 DARSTELLUNG IM ZEITBEREICH ............................................................................... 28 3.1.2 DARSTELLUNG IM FREQUENZBEREICH ...................................................................... 30 3.2 MAXWELLSCHE GLEICHUNGEN .............................................................................. ............ 31 3.2.1 GRUNDGLEICHUNGEN ............................................................................................ 31 3.2.2 EINTEILUNG DER ELEKTROMAGNETISCHEN FELDER ...................................................... 33 3.3 WELLENGLEICHUNG .............................................................................. ........................... 38 3.5 WELLENAUSBREITUNG IN ANISOTROPEN MEDIEN ................................................................. 41 3.6 RAND- UND STETIGKEITSBEDINGUNGEN ............................................................................. 42 3.7.1 LORENTZ-TRANSFORMATION ................................................................................... 45 3.8 STRAHLUNG BESCHLEUNIGTER ELEKTRONEN .......................................................................... 51 3.8.1 STRAHLUNGSLEISTUNG ............................................................................................ 53 3.8.2 LINEAR BESCHLEUNIGTE PUNKTLADUNG ................................................................... 54 3.2.3 PRINZIP VON DER LADUNGSERHALTUNG ................................................................... 34 3.2.4 QUELLEN DER VEKTORFELDER .................................................................................. 36 3.4 HELMHOLTZ-GLEICHUNG ................................................................................................. 39 3.7 RELATIVITAETSPRINZIP ...................................................................................................... 44 3.7.2 FELD EINER GLEICHFOERMIG BEWEGTEN LADUNG ....................................................... 49 3.8.3 KREISFOERMIG BESCHLEUNIGTE PUNKTLADUNG ........................................................... 55 4 EBENE WELLEN .................................................................................................................... 56 4.1 EBENE WELLEN IM DIELEKTRIKUM .................................................................................. 56 4.1.1 LOESUNG DER HELMHOLTZ-GLEICHUNG .................................................................... 56 4.1.2 GESCHWINDIGKEITSDEFINITIONEN .......................................................................... 60 4.2 EBENE WELLEN IM LEITER .............................................................................................. 65 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4.3 EBENE WELLEN IM SUPRALEITER ...................................................................................... 70 4.3.1 LONDONSCHE GLEICHUNGEN ................................................................................. 71 4.3.2 TELEGRAFEN- UND HEIMHOLTZ-GLEICHUNG ............................................................. 72 4.4 LEISTUNGSTRANSPORT ...................................................................................................... 76 5 AUSBREITUNGSEFFEKTE ........................................................................................................ 78 5.1 POLARISATION ................................................................................................................. 78 5.2 SENKRECHTER EINFALL AUF EINE EBENE TRENNFLAECHE ......................................................... 82 5.2.1 REFLEXIONS- UND DURCHLASSFAKTOREN .................................................................. 83 5.2.2 STEHENDE WELLEN ............................................................................................... 86 5.2.3 LEISTUNGSTRANSPORT ............................................................................................ 89 5.2.4 STRAHLUNGSDRUCK .............................................................................. .................. 90 5.3 RADARREFLEXION AN BEWEGTEN OBJEKTEN ........................................................................ 91 5.3.1 GLEICHFOERMIG BEWEGTER EBENER METALLSPIEGEL ................................................... 91 5.3.2 LONGITUDINALER DOPPLER-EFFEKT ......................................................................... 93 5.4 SCHIEFER EINFALL AUF EINE EBENE TRENNFLAECHE ............................................................... 96 5.4.1 BRECHUNGSGESETZ ............................................................................................... 96 5.4.2 FRESNELSCHE FORMELN ....................................................................................... 100 5.4.3 TOTALTRANSMISSION ........................................................................................... 104 5.4.4 TOTALREFLEXION ................................................................................................. 110 5.5 EBENES DREI- UND VIERSCHICHTENPROBLERN .................................................................. 113 5.6 BEUGUNG AN EINER METALLISCHEN SCHIRMKANTE ............................................................ 116 6 WELLENLEITER ..................................................................................................................... 118 6.1 SCHWINGUNGSFORMEN IN HOHLLEITERN .......................................................................... 119 6.2 RECHTECKHOHLLEITER .................................................................................................... 123 6.2.1 EIGENWELLEN .................................................................................................... 123 6.2.2 HOHLLEITERSCHALTUNGEN UND ORTHOGONALENTWICKLUNG ....................................... 132 6.3 RUNDHOHLLEITER .......................................................................................................... 137 6.3.1 EIGENWELLEN .................................................................................................... 137 6.3.2 FELDBILDER ....................................................................................................... 142 6.4 BESONDERE HOHLLEITERIYPEN ....................................................................................... 143 6.5 HOHLRAUMRESONATOREN ............................................................................................... 146 6.6 KOAXIALLEITUNG ........................................................................................................... 147 6.6.1 GRUNDWELLE ..................................................................................................... 147 6.6.2 OBERWELLEN ..................................................................................................... 149 7 GRUNDBEGRIFFE DER ANTENNENTECHNIK ........................................................................ 152 7.1 ISOTROPER KUGELSTRAHLER ............................................................................................. 152 7.2 HERTZSCHER DIPOL ....................................................................................................... 152 7.3 KENNGROESSEN VON ANTENNEN ....................................................................................... 154 7.3.1 RICHTDIAGRAMM ............................................................................................... 154 7.3.2 RICHTFAKTOR UND GEWINN ................................................................................. 159 7.3.3 AEQUIVALENTER RAUMWINKEL .............................................................................. 161 7.3.4 ANTENNENWIRKFLAECHE ....................................................................................... 163 7.3.5 POLARISATION ..................................................................................................... 167 8 GRUNDBEGRIFFE VON STRAHLUNGSFELDERN ...................................................................... 169 8.1 GRUNDGLEICHUNGEN .................................................................................................... 169 INHALTSVERZEICHNIS IX 8.2 POTENTIALLOESUNG DER FELDGLEICHUNGEN ........................................................................ 171 8.2.1 MAGNETISCHES VEKTORPOTENTIAL ........................................................................ 172 8.2.2 ELEKTRISCHES VEKTORPOTENTIAL .......................................................................... 178 8.2.3 DARSTELLUNG DER FELDSTAERKEN ........................................................................... 179 8.3 FERNFELDNAEHERUNGEN .............................................................................. .................... 182 8.3.1 FRESNEL-NAEHERUNG ........................................................................................... 184 8.3.2 FRAUNHOFER-NAEHERUNG .............................................................................. ....... 185 8.3.3 FEMFELDABSTAND UND ANTENNENGEWINN ........................................................... 188 8.3.4 FERNFELDER UND FOURIER-TRANSFORMATION ......................................................... 190 8.5 KANTENBEDINGUNG .............................................................................. ........................ 194 8.6 HUYGENSSCHES PRINZIP ............................................................................................... 196 8.4 AUSSTRAHLUNGSBEDINGUNG .............................................................................. ............. 193 8.6.1 VEKTORIELLE FORMULIERUNG ............................................................................... 196 8.6.2 SKALARE FORMULIERUNG ..................................................................................... 199 8.7 KOPOLARISATION UND KREUZPOLARISATION ...................................................................... 204 9 ELEMENTARDIPOLE UND RAHMENANTENNEN .................................................................. 207 9.1 ELEKTRISCHER ELEMENTARSTRAHLER ................................................................................. 207 9.1.1 STRAHLUNGSFELDER ............................................................................................. 208 9.1.2 WELLENGESCHWINDIGKEITEN UND NAHFELDABLOESUNG ............................................ 214 9.2 MAGNETISCHER ELEMENTARSTRAHLER ............................................................................... 218 9.3 KREISFOERMIGE RAHMENANTENNE BELIEBIGEN UMFANGS ................................................. 220 9.3.1 VEKTORPOTENTIAL EINES KREISFOERMIGEN RINGSTROMS ........................................... 221 9.3.2 KREISFOERMIGE RAHMENANTENNE MIT UMFANG U N ..................................... 224 9.3.3 ERWEITERUNG AUF BELIEBIGEN UMFANG ............................................................... 226 10 LINEARE ANTENNEN ........................................................................................................ 232 10.1 ZYLINDERANTENNE ...................................................................................................... 233 10.2 DUENNE LINEARANTENNE .............................................................................. ................ 234 10.2.1 STRAHLUNGSFELDER ........................................................................................... 234 10.2.2 WANDERWELLENANTENNE (LANGDRAHTANTENNE) .................................................. 243 10.2.3 STRAHLUNGSWIDERSTAND ................................................................................... 246 10.2.4 VERKUERZUNGSFAKTOR .............................................................................. .......... 253 10.2.5 ANTENNENGEWINN ........................................................................................... 256 11 GRUPPENANTENNEN ....................................................................................................... 259 11.2 LINEARE GRUPPEN ..................................................................................................... 262 11.2.1 GRUPPENCHARAKTERISTIK .................................................................................. 262 11.2.2 QUERSTRAHLER .................................................................................................. 267 11.2.3 LAENGSSTRAHLER ................................................................................................ 269 11.2.5 KREUZDIPOL ................................................................................................... 276 11.2.6 YAGI-UDA-ANTENNE ....................................................................................... 277 1 1.1 GRUPPENFAKTOR BEI RAEUMLICHER ANORDNUNG ............................................................. 261 11.2.4 DIREKTIVITAET LINEARER GRUPPEN ....................................................................... 273 1 1.2.7 PHASENGESTEUERTE GRUPPENANTENNEN ............................................................. 279 1 1.2.8 INHOMOGENE AMPLITUDENBELEGUNG ............................................................... 281 11.3 EBENE GRUPPEN ....................................................................................................... 288 11.2.9 VERDUENNTE GRUPPEN ...................................................................................... 285 X INHALTSVERZEICHNIS 11.4 ANTENNEN UEBER ERDE ................................................................................................ 289 1 1.5 STRAHLUNGSKOPPLUNG IN EBENEN DIPOLGRUPPEN ......................................................... 296 11 BREITBANDANTENNEN .............................................................................. ........................ 298 12.1 DOPPEKONUSANTENNE .............................................................................................. 298 12.1.1 UNENDLICH LANGE SYMMETRISCHE DOPPELKONUSLEITUNG .................................... 299 12.1.2 SYMMETRISCHE DOPPEKONUSANTENNE ENDLICHER LAENGE .................................. 301 12.1.3 NAEHERUNGSLOESUNG BEI KLEINEM REFLEXIONSFAKTOR ........................................... 307 12.1.4 DOPPELKONUSANTENNE MIT OPTIMIERTEM GEWINN ............................................ 312 12.2 LOGARITHMISCH-PERIODISCHE ANTENNE ....................................................................... 314 12.3 SPIRAL- UND FRAKTALANTENNEN .................................................................................... 317 13 APERTURSTRAHLER I (HOHLLEITERANTENNEN) ................................................................. 318 13.1 PRINZIPIEN DER APERTURSTRAHLER ................................................................................ 318 13.2 EBENE APERTUR IM FREIEN RAUM ............................................................................... 320 13.3 EBENE APERTUR MIT UNENDLICHEM EBENEM SCHIRM ................................................... 326 13.3.1 HOHLLEITERSTRAHLER .............................................................................. ............ 327 13.3.2 DIREKTIVITAET UND FLAECHENWIRKUNGSGRAD ......................................................... 332 14 APERTURSTRAHLER I1 (HOMANTENNEN) ........................................................................ 334 14.1 BAUFORMEN .............................................................................. ................................ 334 14.2 SEKTORHORN .............................................................................................................. 334 14.3 PYRAMIDENHORN .............................................................................. ......................... 338 14.4 KEGELHOM ............................................................................................................... 344 15 APERTURSTRAHLER I11 (LINSENANTENNEN) .................................................................... 345 15.1 KONVEXE VERZOEGERUNGSLINSE ................................................................................... 345 15.2 KONKAVE BESCHLEUNIGUNGSLINSE .............................................................................. 348 16 APERTURSTRAHLER IV (REFLEKTORANTENNEN) ............................................................... 349 16.1 BAUFORMEN .............................................................................................................. 349 16.2 MEHRSPIEGELANTENNEN .............................................................................. ................ 352 16.3 DESIGN EINER CASSEGRAIN-ANTENNE ........................................................................... 353 16.4 GEWINN VON REFLEKTORANTENNEN .............................................................................. 357 16.5 FEHLER DER OBERFLAECHENKONTUR .............................................................................. ... 358 16.6 AMPLITUDENBELEGUNG EINER KREISFLOERMIGEN APERTUR ................................................. 362 17 SPEZIELLE ANTENNENFORMEN ......................................................................................... 365 17.1 STREIFENLEITUNGSANTENNE .............................................................................. ............. 365 17.1.1 GRUNDLEGENDES DESIGN ................................................................................. 365 17.1.2 STRAHLUNGSFELDER ........................................................................................... 368 17.1.3 GRUPPENANTENNEN IN STREIFENLEITUNGSTECHNIK ................................................ 372 17.2 SCHLITZANTENNE .............................................................................. ........................... 374 17.3 WENDEL- ODER HELIXANTENNE .................................................................................... 378 LITERATURVERZEICHNIS 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