Was ist in allgemeinem die Resonanzfrequenz in der Elektrotechnik?
4 Antworten
Hi, Resonanz ist ein Zustand bei dem viel Energie übertragen wird.
Alles hat irgendwo seine Eigenfrequenz und so zB. auch Atome und Molekühle. Werden Molekühle (zB. Wasser) mit ihrer Eigenfrequenz angeregt, schaukelt sich die Schwingung auf weil sich die Frequenzen genau überlagern.
Dieses Aufschaukeln wird zB. genutzt um Wasser zu erwärmen. Genau das passiert in einer Mikrowelle. Die Mikrowelle sendet Frequenzen aus, die mit Wasser in Resonanz treten und selbiges erwärmen.
Resonanzen gibt es auch in so genannten Schwingkreisen (el. Schaltungen). Spule und Kondensator haben eine Resonanzfrequenz bei der sie sich gegenseitig aufheben und der Widerstand 0 wird.
So baut man zB. Frequenzfilter
Energie muß nicht übertragen werden
Die Resonanzfrequenz von Wasser liegt bei weit über 20GHz und hängt von Druck und Temperatur ab. Die Mikrowelle hat 2,54GHz, einfach weil das eine schön hohe, handhabbare Frequenz ist die nicht von Radargeräten usw. benutzt wurde, heutzutage wird die von Schnurlostelefonen und WLAN benutzt, einfach weil die immer noch nicht kommerziell genutzt wird.
Der Widerstand eines Schwingkreises wird niemals 0, eine "Güte" (so nennt man den Widerstand von Schwingkreisen) von 0 ist in der Praxis unmöglich!
Allgemein ist das die Eigenfrequenz eines Systems. So wie z.B. ein Uhrenpendel immer mit einem bestimmten Takt schwingt, egal wie weit es dabei ausschlägt.
Die Resonanzfrequenz ist elektrisch und auch mechanisch die Frequenz mit der ein Gegenstand selbst schwingt. Wenn zB bei alten Autos so manches locker ist dann fangen bei bestimmten Drehzahlen verschiedene Teile zum scheppern an da sie mit der Motordrehzahl im Einklang stehen. Wen ein Kind auf einer Schaukel sitzt und im Einklang zur Resonanzfrequenz der Schaukel die Füße und den Oberkörper bewegt wird die Schaukelbewegung immer größer. Nicht im Einklang macht die Schaukel kaum eine Bewegung.
In der Elektronik ist es ähnlich. Bestimmte Induktionen, Kristalle und Kapazitäten haben ein bestimmtes Eigenschwingverhalten. Wenn man die nun ausnützt und schwingen lässt wie sie wollen dann kommen bei geringer Energiezufuhr große Schwingungen zustande. Wenn das dann noch mit der Resonanzfrequenz der Antenne zusammenpasst dann kann toll ausgestrahlt oder Empfangen werden.
Z.B. ein Sender benötigt eine Antenne, um die Senderenergie abzustrahlen. Für eine bestimmte Frequenz gibt es nur eine bestimmte Antennlänge, damit sie resonant ist und die größtmögliche Energie absenden kann.
Antennen können mit unterschiedlichen Frequenzen in Resonanz kommen.
Auch das, wenn die Antenne eine Wellenlänge lang ist, oder ein Vielfaches davon hat.
Z.B. eine W3DZZ ist eine Mehrbandantenne, die durch Spulen und Kondensatoren auf einen bestimmten Bandbereich angepasst wird, damit sie auf einigen Bändern resonant ist, aber es ist und bleibt ein Kompromis.
Der Verkürzungsaktor ist bei Langdrahtantennen so bei 0,98, ist der Antennendraht dicker, so wird der Verkürzungsfaktor größer!
Das ist leider falsch, oder Du zeigst mir mal dein Handy mit seiner 33cm langen Antenne!
Eine Handyantenne ist eine künstlich verlängerte Antenne, die nicht die gleiche Leistung erbringt, als wenn sie eine Viertelwellenlänge mal Verkürzungsfaktor hätte.
Mit der Resonanz hast Du insofern Recht, da diese verkürzte Antenne mit einer Verlängerungsspule in Resonanz gebracht wird.
Nehmen wir die Handyfrequenz mit 800 Mhz an, dann ist die Wellenlänge bei 37 cm, diese geteilt durch 4 = 9,25 cm x V, dann hat der Antennenstab eine Länge von ca. 9cm und dieser läßt sich im Handy noch gut unterbringen!
Auch falsch, Handys haben schon lange keine Stabantennen mehr. Die benutzen eine sogenannte "Stripline-Antennen", ein kleines wenige millimeter großes Quadrat auf der Leiterkarte umgeben und versorgt von Leitungen mit bestimmter Form und Länge und einer Massefläche darunter.
Guck Dir mal einen GPS tracker an, der passt in einen winzigen USB-Stick und der ist weit weniger als 9cm lang, hat aber exakt die gleiche Antenne wie ein modernes Handy drin.
Und es gibt auch einige nicht-smartphones die weniger als 8cm lang sind, sogar welche die als Headset ins Ohr passen!
Und das ist auch nicht falsch, die Entwickler sind ja dazu da, das sie immer weiter erfinden, aber der Wirkungsgrad entspricht nicht dem, was ein gestreckter Stab bringt, man kann ja auch eine Kurzwellensendeantenne, die ausgestreckt 20m lang ist, aufwickeln und als Wendelantenne per Auto funken, bloß der Wirkungsgrad ist entsprechend klein. Mit Gewalt geht alles.
Antennen können mit unterschiedlichen Frequenzen in Resonanz kommen. Die Mindestlänge ist Lamda/4 * Verkürzung(z.B. 0,8). Man kann aber auch bei ungeradzahligen Vielfachen dieser Länge in Resonanz sein. Siehe 4W3zz. Dann gibts auch Breitband-Yagi-Antennen, bei denen nur einzelne Elemente in Resonanz sind, aber über ein breites Spektrum verteilt.