ist ein Maß, wie gut die Antenne Energie in eine bestimmte Richtung abstrahlt, im Vergleich zu einer idealen – isotropen – Antenne, die Energie gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt.
Der Antennengewinn bezieht sich immer auf das Fernfeld, also auf den Bereich, in dem die elektromagnetischen Wellen ebene Wellen sind, also weit genug von der Antenne. Das Fernfeld beginnt ab einer Entfernung von etwa 3 bis 4 Lambda und nicht im eigenen Garten, wie oft von YouTubern propagiert oder von den kostenlosen Antennen Berechnungs-Programmen berechnet wird.
Antennen mit Gewinn übertragen Signale über größere Entfernungen, ohne die Signalqualität zu verringern oder die Sendeleistung zu erhöhen und helfen Störungen zu minimieren, weil die empfangene Signalstärke erhöht wird.
Der absolute Gewinn in dBi wird im Vergleich zu einer isotropen Antenne berechnet, während der relative Gewinn – dBd – im Vergleich zu einer Dipolantenne erfolgt. Der Unterschied ist 2,15 dB und zugleich der Unterschied zwischen EIRP und ERP.
Das Nahfeld einer Antenne ist stark inhomogen und der Antennengewinn in diesem Bereich sinnlos. Stattdessen wird die Nahfeldkopplung betrachtet wie bei einem Bandfilter mit kapazitiver Kopplung. Daher sind auch Messungen in geringem Abstand von der Antenne für die SE Nonsens.
Der Wirkungsgrad einer Antenne bestimmt, wie gut die Antenne die zugeführte elektrische Leistung in elektromagnetische Energie wandelt. Er wird als Verhältnis der abgestrahlten zur zugeführten Leistung definiert und berechnet sich aus dem Realteil des Strahlungswiderstandes Rs und dem Verlustwiderstand Rv und ist unabhängig davon, wo die Antenne eingespeist wird. Er liegt in der Größenordnung von 70 bis 90 %, es sei denn, es wird den Empfehlungen der YouTube Jünger vertraut, die Feldkabel und Stahldraht als das Non Plus Ultra bezeichnen. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass die Antenne einen Großteil der zugeführten Wirkleistung abstrahlt und nur wenig Energie in Form von Wärme gewandelt wird.
Beispiel: Die zugeführte Leistung sei 100 Watt und strahlt davon EIRP 80 Watt ab. Der Wirkungsgrad ist 80 %. Ist der Strahlungs-Widerstand bekannt, kann daraus der Verlustwiderstand – bezogen auf den Strahlungswiderstand im Speisepunkt – berechnet werden. Ist bei einem endgespeisten Langdraht Rs = 1000 Ohm, dann ist der Verlustwiderstand Rv = 250 Ohm und bei einem Dipol mit einem Rs = 60 Ohm der Rv = 15 Ohm – berechnet mit 80 Prozent.
Der Wirkungsgrad wird durch Verluste im Antennen Material, der Bodenbeschaffenheit und auch den Skin Effekt verursacht, der den Stromfluss in einem Leiter so verteilt, dass die Stromdichte an der Oberfläche des Leiters am größten ist und mit zunehmender Tiefe im Leiter exponentiell abnimmt und so mit zunehmender Frequenz der effektive Querschnitt des Leiters reduziert wird und sich auch der Wirkwiderstand des Leiters erhöht.
Die Verwendung von HF-Litzen aus vielen dünnen voneinander isolierten Drähten ist nur sinnvoll bei tiefen Frequenzen um die Spulengüte zu erhöhen. Die obere Frequenzgrenze liegt in etwa im Bereich der Mittelwellen. Versilberung von massiven Kupferdrähten/Rohren erhöht die Leitfähigkeit und verringert die Rauheit und Beschaffenheit der Oberfläche, mit der Folge einer verbesserten Spulengüte.
Nicht nur bei Hochfrequenz, sondern schon bei Haushalts Wechselstrom tritt der Skin Effekt auf, daher werden hohle Leiter oder rechteckige Stromschienen eingesetzt, die 10 % weniger Verluste haben und in diesem Bereich von besonderer Bedeutung sind, wie auch bei Rollspulen in Anpassnetzwerken für größere Leistungen.
Wer mehr wissen will, sei auf den Beitrag: „Hauteffekt“ und „Alu im Antennenbau“ hingewiesen.
Dr. Walter Schau, DL3LH
