Prinzip der Antenne

Antennen wandeln geführte Wellen, die sich auf Übertragungsleitungen ausbreiten, in elektromagnetische Wellen um, die sich im freien Raum ausbreiten, oder führen entgegengesetzte Transformationen durch. Geführte Wellen sind elektromagnetische Wellen, bei denen die gesamte oder der Großteil der elektromagnetischen Energie darauf beschränkt ist, sich innerhalb eines endlichen Querschnitts in eine bestimmte Richtung auszubreiten.

Als Analogie verwenden wir Zugreisen, bei denen Passagiere wie elektromagnetische Wellen und Übertragungsleitungen wie Züge sind.

Nachdem die Fahrgäste in den Zug eingestiegen sind, können sie sich nur noch innerhalb des Zuges bewegen. Die Fahrgäste bewegen sich in Richtung des Zuges, der wie eine geführte Welle auf einen endlichen Querschnitt beschränkt und in eine bestimmte Richtung übertragen wird.

Nach dem Verlassen des Bahnhofs können sich die Passagiere frei bewegen, ähnlich wie elektromagnetische Wellen, die sich im freien Raum ausbreiten. Die Zugtür ähnelt hier einer Antenne.

Zugtüren können sowohl zum Einsteigen als auch zum Aussteigen von Passagieren verwendet werden.

In ähnlicher Weise können Antennen verwendet werden, um geführte Wellen in elektromagnetische Freiraumwellen sowie elektromagnetische Freiraumwellen in geführte Wellen umzuwandeln, was dem Reziprozitätsprinzip von Antennen entspricht.

Wie wandelt eine Antenne im freien Raum geführte Wellen in elektromagnetische Wellen um?

Im Jahr 1894 entdeckte der Wissenschaftler Popov in einem Experiment, dass die Entfernung, in der der Empfänger Radiowellen erfasste, im Vergleich zur üblichen Entfernung deutlich zunahm. Nach einiger Erkundung entdeckte Popov, dass ein Draht einen Metallsplitterdetektor getroffen hatte. Es ist dieser Draht, der die experimentelle Distanz erheblich vergrößert. Dieser Draht gilt als die erste Antenne der Welt.

Im Popov-Experiment traf der Draht versehentlich auf einen Metallsplitterdetektor und veränderte unsichtbar die Form der Übertragungsleitung.

In Anlehnung an Popovs experimentellen Ansatz haben Wissenschaftler herausgefunden, dass mit zunehmendem Winkel der Übertragungsleitung die abgestrahlten elektromagnetischen Wellen stärker werden. Später wurde die Theorie der symmetrischen Dipolantennen vorgeschlagen und verschiedene Antennen entwickelt.