Isotroper Kugelstrahler

Die Strahlungsleistungsdichte des isotropen Kugelstrahlers im Abstand kann aus der zugeführten Leistung und der Kugeloberfläche , auf die sich die verteilt, berechnet werden und dient daher ideal als theoretische Bezugsgröße für die Abstrahlcharakteristik anderer Antenne.

Die Leistungsverteilung ist über die gesamte Kugeloberfläche Gleichmäßig. Die Strahlungsleistungsdichte ist daher unabhängig von den Winkeln und .

Isotroper Kugelstrahler als Bezugsgröße - Einheit dBi

Reale Antennen haben eine ungeleiche Leistungsdichteverteilung, und bündeln die Leistung abhängig von der Richtung (also und ). Um die Richtwirkung einer Beliebigen Antenne zu quantifizieren, vergleicht man die Strahlungsleistungsdichte zur normierten Strahlungsleistungsdichte des isotropen kugelstrahler.

Setzt man Diese größen in Beziehung, erhält man die Direktivität der Antenne in der Einheit

Ermittlung der Referenzleistungsdichte

Um die tatsächliche Leistungsdichte des isotropen Strahlers zu ermitteln, wird bei einer Beliebigen Antenne die Leistung von jeder richtung gemessen und gemittelt.

Antennenwirkfläche

Dieser Wert kann durch mehrere Methoden Hergeleitet werden.

Ermittlung mit der Radiansphäre eines Dipols

Die komplexe Scheinleistung für einen Dipol ist

• … Länge des Dipols
• … Amplitude der Stromquelle
• … Intrinsischer Wellenwiderstand des Freiraumes
• … Wellenzahl

Die Radiansphäre ist jener Radius , bei dem der Blindleistungsanteil gleich dem Wirkleistungsanteil ist.

(Unabhängig von , solange )

• Innerhalb der Radiansphäre tauscht die Antenne Leistung mit der Umgebung aus
• Trifft eine Ebenenwelle auf die Antenne, wird die Leistung im Querschnitt der Radiansphäre aufgesammelt
• Somit ist die Wirkfläche genau dieser Querschnitt

Dieser Fall gilt auch wann infinitesimal klein wird, also der Dipol zu einem Isotropen Empfänger wird.

Thermodynamisches Modell

#todo