Strahlung ist ein Begriff, der die Intensität der von einer Antenne ausgesendeten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen beschreibt. In jeder Antennenabbildung wird das Diagramm, das die Strahlungseigenschaften der Antenne darstellt, als Strahlungsdiagramm bezeichnet. Durch die Betrachtung des Strahlungsdiagramms lassen sich die Funktionsweise und die Richtwirkung der Antenne intuitiv verstehen. Die von der Antenne abgestrahlte Leistung beeinflusst sowohl den Nah- als auch den Fernfeldbereich.
Grafisch lässt sich die Strahlung als Funktion der Winkelposition und des radialen Abstands der Antenne darstellen. Diese mathematische Funktion beschreibt die Strahlungseigenschaften der Antenne, typischerweise repräsentiert durch das elektrische Feld E(θ,ϕ) und das magnetische Feld H(θ,ϕ) in Kugelkoordinaten.
Strahlungsmuster
Die von einer Antenne abgestrahlte Energie wird durch ihr Strahlungsdiagramm charakterisiert. Ein Strahlungsdiagramm ist eine grafische Darstellung der räumlichen Verteilung der abgestrahlten Energie in Abhängigkeit von der Richtung. Betrachten wir nun die typischen Strahlungsdiagramme.
Die obige Abbildung zeigt das Strahlungsdiagramm einer Dipolantenne. Die abgestrahlte Energie wird durch das Diagramm entlang bestimmter Richtungen dargestellt, wobei Pfeile die Strahlungsrichtung angeben. Strahlungsdiagramme lassen sich in Felddiagramme und Leistungsdiagramme unterteilen.
•Das Feldmuster ist eine Funktion der elektrischen und magnetischen Felder und wird typischerweise auf einer logarithmischen Skala dargestellt.
•Das Leistungsdiagramm ist eine Funktion des Quadrats der elektrischen und magnetischen Feldstärken und wird typischerweise auf einer logarithmischen Skala, d.h. in dB, dargestellt.
3D-Strahlungsmuster
Ein 3D-Strahlungsdiagramm ist ein dreidimensionales Diagramm, das in Kugelkoordinaten (r, θ, ϕ) dargestellt wird und dessen Ursprung im Zentrum des Koordinatensystems liegt. Es sieht aus wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Die Abbildung zeigt ein dreidimensionales Strahlungsmuster einer omnidirektionalen Antenne, wobei die drei Koordinatenachsen (x, y, z) deutlich dargestellt werden.
2D-Strahlungsmuster
Ein zweidimensionales Strahlungsmuster lässt sich durch Aufteilung des dreidimensionalen Musters in horizontale und vertikale Ebenen gewinnen. Die resultierenden zwei Muster werden als horizontales bzw. vertikales Strahlungsmuster bezeichnet.
Wie bereits erwähnt, zeigt die Abbildung das Strahlungsdiagramm einer Rundstrahlantenne in der H-Ebene und der V-Ebene. Die H-Ebene stellt das horizontale, die V-Ebene das vertikale Strahlungsdiagramm dar.
Lobusbildung
Bei der Darstellung von Strahlungsdiagrammen treten häufig verschiedene Formen auf, die die Haupt- und Nebenstrahlungsbereiche kennzeichnen. Diese Bereiche helfen bei der Beurteilung des Strahlungswirkungsgrades der Antenne. Zur besseren Veranschaulichung betrachten Sie bitte die folgende Abbildung, die das Strahlungsdiagramm einer Dipolantenne zeigt.
Ein Strahlungsmuster besteht typischerweise aus einem Hauptlappen, Seitenlappen und einem Rücklappen.
Der Hauptteil des abgestrahlten Feldes, der eine große Fläche abdeckt, wird als Hauptkeule oder Hauptstrahl bezeichnet. Hier ist die maximale abgestrahlte Energie konzentriert, und ihre Richtung gibt die Richtwirkung der Antenne an.
Die übrigen, seitlich verteilten Teile des Strahlungsmusters werden als Nebenkeulen oder kleinere Nebenkeulen bezeichnet. In diesen Bereichen geht Energie verloren.
•Zusätzlich gibt es einen Lappen, der genau gegenüber dem Hauptlappen liegt und als hinterer Lappen bezeichnet wird. Auch er zählt zu den Seitenlappen. Hier geht ebenfalls ein erheblicher Teil der Energie verloren.
Beispiel
Erzeugt eine in einem Radarsystem verwendete Antenne Nebenkeulen, wird die Zielverfolgung extrem schwierig. Dies liegt daran, dass diese Nebenkeulen zu Fehlzielen führen. Die Unterscheidung zwischen echten und falschen Zielen ist sehr aufwendig. Um die Leistung zu verbessern und Energie zu sparen, müssen diese Nebenkeulen daher unterdrückt oder eliminiert werden.
Abhilfemaßnahme
Die dabei ungenutzte Strahlungsenergie muss verwendet werden. Können diese Nebenkeulen eliminiert und die Energie in eine Richtung – nämlich zur Hauptkeule – gelenkt werden, erhöht sich die Richtwirkung der Antenne und damit ihre Leistung.
Arten von Strahlungsmustern
Zu den gängigen Strahlungsmustern gehören:
• Omnidirektionales Muster (auch nichtdirektionales Muster genannt): Dieses Muster erscheint typischerweise in einer 3D-Ansicht als Donut-Form, während es in einer 2D-Ansicht ein Achter-Muster bildet.
•Bleistiftstrahlmuster: Der Strahl weist eine scharfe, gerichtete, bleistiftartige Form auf.
• Fächerförmiges Strahlmuster: Der Strahl nimmt ein fächerförmiges Muster an.
•Geformtes Strahlmuster: Ein ungleichmäßiger Strahl ohne regelmäßiges Muster wird als geformtes Strahlmuster bezeichnet.
Der Bezugspunkt für all diese Strahlungsarten ist die isotrope Strahlung. Auch wenn isotrope Strahlung physikalisch nicht realisierbar ist, bleibt sie ein wichtiger Bezugspunkt.
Um mehr über Antennen zu erfahren, besuchen Sie bitte:
Veröffentlichungsdatum: 10. April 2026
