Testmessungen mit Prototypantennen für den Nachweis von Radiosignalen aus Luftschauern

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1 Testmessungen mit Prototypantennen für den Nachweis von Radiosignalen aus Luftschauern von Tim Olschewski Bachelorarbeit in P H Y S I K vorgelegt der Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen im Juli 2012 angefertigt am III. Physikalischen Institut B Prof. Dr. Christopher Wiebusch

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3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung IceCube Radiosignale aus Luftschauern Kosmische Strahlung Teilchenschauer Nachweismethoden RASTA Messaufbau und Methodik Funktionsweise von Dipolantennen Messaufbau Messtechnik Messergebnisse Bodenmessungen Reflektion Transmission Kranmessungen Reflektion Transmission Fehlerquellen Zusammenfassung und Ausblick Ergebnisse Offene Punkte A Datenblatt zur Schwarzbeck Antenne 39 Literatur Bilderverzeichnis Danksagung Erklärung I III VII IX c

4 Inhaltsverzeichnis d

5 KAPITEL I Einleitung Obwohl wir schon seit Jahrhunderten den Sternenhimmel betrachten, ihn zur Navigation benutzen und den Kosmos mit Teleskopen erforschen, birgt selbiger immer noch Geheimnisse. So werden zum Beispiel die Quellen der kosmischen Strahlung bis heute mit Teleskopen erforscht. Die Herkunftsrichtung, Energie und Masse dieser Teilchen kann man mit verschiedenen Experimenten bestimmen und dient den Forschern für ein besseres Verständnis ihrer Herkunft. In dieser Arbeit dokumentiere ich den Bau eines Antennenprotoypen zur Messung von ausgedehnten Luftschauern. Luftschauer sind Teilchenkaskaden, die in der Atmosphäre durch hochenergetische Teilchen der kosmischen Strahlung entstehen. Die Arbeit ist eingebettet in die Arbeit des IceCube-Experimentes. Ziel ist es, ein Antennen-Design für den Luftschauernachweis zu erstellen und zu verbessern und so einen Beitrag zur Verbesserung der Luftschauerdetektion mittels Antennen zu liefern. Die Antennen werden dabei über ihr Reflektions- und Transmissionverhalten bewertet. Sie könnten IceCube [10] und IceTop zur Betreibung von Luftschauerphysik unterstützen. 1.1 IceCube Das IceCube-Experiment ist ein Neutrinodetektor am Südpol. Er besteht aus insgesamt 86 Strings mit jeweils 60 optischen Modulen (DOM) 1, die im Eis in einer Tiefe zwischen 1450 m und 2450 m installiert sind und ein Volumen von 1 km 3 ausfüllen [10]. Neutrinos wechselwirken mit anderen Teilchen nur mit ein sehr geringen Wahrscheinlichkeit, da sie einen sehr kleinen Wirkungsquerschnitt besitzen. Sollten sie trotzdem an Kollisionen beteiligt sein, können dabei geladene Leptonen entstehen. Falls diese Leptonen genug Energie besitzen, können sie schneller durch das Eis fliegen, als das Licht sich in diesem Medium ausbreitet. Dadurch wird Cherenkov-Licht emittiert, das von den Sensoren der optischen Module detektiert wird. IceCube ist sensitiv für Neutrinoenergien zwischen 100 GeV und 10 9 GeV [8]. Im Zentrum von IceCube in einer Tiefe von 2000 bis 2450 m ergänzen zusätzliche 8 Strings mit insgesamt 480 optischen Modulen den Neutrinodetektor. Mit 6 umliegenden regulären IceCube-Strings bilden die insgesamt 15 Strings einen dichten Detektorzusatz, der als DeepCore bezeichnet wird. DeepCore ist schon für Energien ab 10 GeV sensitiv. 1 steht für Digital Optical Modules 1

6 1 EINLEITUNG Abbildung 1.1: Schematische Darstellung des IceCubs-Experiments mit 5160 Photomultipliern an 86 Strings in einem Kubikkilometer Eis. An der Oberfläche oberhalb von IceCube ist IceTop zu sehen, ein Luftschauerdetektor mit 81 Stationen [1]. Neben dem IceCube Neutrino-Teleskop existiert oberhalb davon an der Oberfläche ein aus 81 Stationen bestehender Cherekovdetekor namens IceTop. Auch hier wird Eis als Detektormaterial verwendet und die optischen Module zur Detektion von Cherenkovlicht sind die gleichen wie in IceCube. Mit Koinzidenzmessungen zwischen IceCube und IceTop kann zum Einen Luftschauerphysik betrieben werden, indem aus der Beobachtung der Sekundärteilchen im Luftschauer auf die Eigenschaften der Primärteilchen aus der kosmischen Strahlung geschlossen werden kann. Zum Anderen dient IceTop als Vetodektor zur Reduktion von Untergrundereignissen in IceCube durch atmosphärische Myonen, die mit Myonen aus Neutrinoereignissen verwechselt werden können. 2

7 KAPITEL II Radiosignale aus Luftschauern 2.1 Kosmische Strahlung Noch bis Anfang des 20. Jahrhunderts dachte man, die ionisierende Hintergrundstrahlung, die man auf der Erde messen kann, sei terrestrischen Ursprungs. Je höher man auf ein Gebäude stieg, desto kleiner wurde die gemessene Ionisationsrate. Im Jahr 1912 entdeckte Viktor Hess auf mehreren Ballonflügen allerdings eine andere Abhängigkeit [11, 12]. Ab einer Höhe von 2000 m nahm die Ionisationsrate der Atmosphäre wieder erkennbar zu. Diese Rate wurde damals mit einem zur Erde hin gut isolierten Metallzylinder gemessen, der elektrisch aufgeladen wurde. Die Entladung konnte über ein Elektrometer angezeigt werden. Durch die andauernde Entladung des Zylinders trotz seiner guten Isolierung schloss man auf eine elektrische Leitfähigkeit der Luft. Hess vermutete, dass die gemessene Strahlung nicht nur aus Radioisotopen auf der Erde kommen kann. Es muss auch kosmische Quellen geben, von denen die Strahlung bis in die Erdatmosphäre dringen kann [13]. Er postulierte darauf hin die Höhenstrahlung und erhielt dafür 1936 den Nobelpreis für Physik. Die kosmische Strahlung besteht in erster Linie aus Protonen, ferner aus α-teilchen, freien Elektronen und schweren Elementen [7]. Abbildung 2.1 zeigt den Teilchenfluss der kosmischen Strahlung in Abhängigkeit der Energie. Der Teilchenfluss für Teilchen der Energie ev liegt bei rund 1 Teilchen /m 2 s. Bei höheren Energien von ev liegt der Fluss nur noch bei 1 Teilchen /m 2 Jahr, bei ev noch bei 1 Teilchen /km 2 Jahr. Das macht eine Detektion der hochenergetischen Teilchen besonders schwierig. Gegenstand der Forschung sind bis heute auch die Phänomene des Knies zwischen ev und ev und des Knöchels bei ca ev im Energiespektrum, bei denen sich die Abhängigkeit zwischen Teilchenenergie und Teilchenfluss ( dn de E γ ) schlagartig ändert. Ab dem Knie fällt der Fluss schneller ab und beim Knöchel flacht er wieder kurz ab. Strahlung mit niedriger Energie kommt von Sonnenwinden. Weitere Quellen sind die Milchstraße bis Teilchenenergien des Knies, aber gerade für hochenergetische Teilchen ab einer Energie von ev auch andere Galaxien oder Quasare. Wahrscheinlich entsteht diese hochenergetische Strahlung durch Supernovareste, Pulsare oder kosmische Jets von schwarzen Löchern [7, 13]. 3

8 2 RADIOSIGNALE AUS LUFTSCHAUERN Abbildung 2.1: Teilchenfluss der kosmischen Strahlung in Abhängigkeit der Energie, gemessen mit verschiedenen Luftschauerexperimenten. [6] 4

9 2.2 Teilchenschauer 2.2 Teilchenschauer Wenn ein Teilchen aus der kosmischen Strahlung auf Atome in der Erdatmosphäre trifft, entsteht ein Schauer aus vielen Sekundärteilchen, die wiederum bei Kollisionen mit Atomen aus der Luft weitere Schauer produzieren können [9]. Die Schauer bestehen aus einer hadronischen, einer elektromagnetischen und einer myonischen Komponente, wobei die elektromagnetische Komponente mit rund 90% aller Teilchen die mit Abstand größte ist. Die hadronische Kaskade geht zum großen Teil in die anderen Komponenten über. Geladene Pionen zerfallen zum Beispiel in Myonen und Myon-Neutrinos, neutrale Pionen in Photonen. Myonen erreichen aufgrund ihrer geringen Wechselwirkungswahrscheinlichkeit mit anderer Materie den Erdboden oder zerfallen in Elektronen bzw. Positronen und Neutrinos. Elektronen, Positronen und Photonen gehen durch Paarproduktion oder Elektron-Positron-Annihilation ständig ineinander über. Abbildung 2.2 zeigt schematisch einen Schauer, der durch ein hochenergetisches Proton ausgelöst wird. Schauer entstehen meist in rund 20 km Höhe. Während sich die hadronische Kompontente kaum von der Schauerachse entfernt, kann die elektromagnetische Komponente eines Schauers ein Gebiet von einigen km 2 am Boden abdecken. 2.3 Nachweismethoden Um Luftschauer zu detektieren, gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen hier drei kurz beschrieben werden sollen. In dieser Arbeit wurden Testmessungen mit Antennen- Prototypen durchgeführt, deshalb wird darauf im Besonderen eingegangen. Cherenkov-Detektoren Cherenkov-Detektoren zum Luftschauernachweis sind Tanks, die ein lichtdurchlässiges Medium beinhalten und mit Photomultipliern versehen sind. In dem Detektormaterial, meist Wasser oder Eis, können sich hochenergetische Teilchen schneller fortbewegen als das Licht in diesem Medium. Wenn das geschieht, entsteht ausgehend von der Flugbahn des Teilchens ein Lichtkegel, analog zum Schallkegel bei Überschallflügen. Den Cherenkov- Effekt [17] lösen nur geladene Teilchen aus. Die Photomultiplier können den kurzen Lichtblitz nachweisen. Mit einem großen Areal, bedeckt von diesen Tanks, kann die Ankunftsrichtung des Schauers sehr genau nachgebildet werden. Nachteil hierbei sind die hohen Kosten und der hohe Aufwand zum Bau von vielen dieser Detektoren um ein genügend großes Gebiet abzudecken. 5

10 2 RADIOSIGNALE AUS LUFTSCHAUERN Abbildung 2.2: Schematische Darstellung eines Luftschauers mit der elektromagnetischen (links), der hadronischen (mitte) und der myonischen (rechts) Komponente. Das observing level beschreibt den Punkt, an dem der Schauer beobachtet wird [2]. 6

11 2.4 RASTA Fluoreszenzteleskope Fluoreszenzteleskope detektieren UV-Licht, das von Stickstoffatomen in der Luft ausgesendet wird. Die Atome wurden durch die geladenen Teilchen des Schauers angeregt [17]. Diese Teleskope sind gut dafür geeignet die Ankunftsrichtung des Primärteilchens zu bestimmen, allerdings nur bei Nacht, da das Sonnenlicht keine Messung ermöglicht. Der Nachteil ist, dass Mondlicht oder zivilisatorische Lichtverschmutzung die Messung verfälschen können. Radioantennen Mittels Radioantennen kann die elektromagnetische Komponente der Luftschauer nachgewiesen werden [9]. Elektronen und Positronen werden im Magnetfeld der Erde durch die Lorentzkraft abgelenkt. Durch diesen Drift entsteht Geosynchrotronstrahlung, die mit den Antennen gemessen werden kann. Abbildung 2.3 zeigt diese Entstehung. Der Vorteil von Antennen ist hierbei, dass sie kleiner, leichter und handlicher sind als große Tanks zur Cherenkovlicht-Detektion. Sie sind zudem einfach in der Konstruktion. Das Spektrum der auswertbaren Frequenzen liegt dabei meist bei 30 bis ungefähr 200 MHz [18]. Die Antennen müssen also besonders in diesem Spektrum sensitiv sein. Zivilisatorische Radiosignale wie zum Beispiel UKW-Radio oder BOS-Funk 2 liegen auch in dem Bereich. 2.4 RASTA Das Radio Air Shower Test Array (RASTA) ist ein geplantes, bisher noch nicht realisiertes Antennenarray zur Detektion von Radiosignalen aus Luftschauern oberhalb des IceCube Detektors an der Eisoberfläche. Das Ziel ist einen kostengünstigen, aber dennoch effektiven Detektor zu verwirklichen, der mit vielen Einzelantennen ein flächenmäßig weites Feld abdeckt. Zusammen mit IceTop wäre RASTA eine weitere Oberflächendetektorkomponente des Neutrino-Teleskops IceCube. Durch Zusammenarbeit der drei Detektoren will man Luftschauerphysik betreiben. Besonders hochenergetische Teilchen sollen dabei erforscht werden. Neben der reinen Luftschauerphysik kann RASTA aber auch als Vetodetektor dienen. Wenn die elektromagnetische Komponente eines Luftschauers detektiert wird, kann darauf geschlossen werden, dass gleichzeig auch Myonen ankommen. Diese Myonen können IceCube erreichen, ohne vorher zu wechselwirken. Man kann sie 2 Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben 7

12 2 RADIOSIGNALE AUS LUFTSCHAUERN Abbildung 2.3: Synchrotronstrahlung, die durch den Drift geladener, relativistischer Teilchen im Erdmagnetfeld ensteht [3]. 8

13 2.4 RASTA mit Myonen, die bei Neutrinoereignissen gebildet werden, nicht unterscheiden. Aus diesem Grund ist der IceCube-Detektor auf die nördliche Hemisphäre sensitiver, da Myonen von der Erde abgeschirmt werden, während man bei abwärtslaufenden Myonen aus der südlichen Hemisphäre Selektionsaufwand betreiben muss. Im Gegensatz zu anderen antennenbasierten Detektorarrays hätte RASTA den Vorteil, dass am Südpol ein Minimum an zivilisatorischen Einflüssen im beobachteten Frequenzbereich herrscht. Maximal CB- Funk und Flugzeuge stören mit ihren Signalen die Detektion [18, 19]. 9

14 2 RADIOSIGNALE AUS LUFTSCHAUERN 10

15 KAPITEL III Messaufbau und Methodik 3.1 Funktionsweise von Dipolantennen Die in dieser Arbeit verwendeten Antennen sind allesamt Dipolantennen. Diese bestehen aus zwei gleichen elektrischen Leitern, die von der Mitte der Antenne, dem Fußpunkt, voneinander weg zeigen [15]. Elektromagnetische Signale können empfangen werden, indem sie in den Leitern eine Spannung induzieren. Die Antenne empfängt am besten, wenn die E-Feldlinien parallel und die B-Feldlinien senkrecht zu den Leitern stehen. Das Sendeverhalten ist dem Empfangsverhalten ähnlich. Sende- und Empfangsantenne haben die gleichen charakteristischen Eigenschaften und können immer für beide Funktionen verwendet werden. Am Fußpunkt kann also Spannung eingespeist oder abgegriffen werden, um zu senden bzw. zu empfangen [4]. 3.2 Messaufbau Ein Holzgerüst, angefertigt von der mechanischen Werkstatt des 3. Physikalischen Instituts B, wurde in unterschiedlichen Konfigurationen mit Maschendraht bespannt. Holz eignet sich, da es das Leitungsverhalten des eigentlichen Antennenmatrial nicht beeinflusst und es auch in der Kälte der Antarktis nicht spröde wird. Zwischen Fußpunkt und den Holzstreben ist der Draht der Einfachheit halber aber mit Kupferkabeln verbunden. Der Maschendraht besitzt verschiedene Vorteile. So sind bei optimaler Montage die Maschen des Drahtes so angeordnet, dass es viele Drahtstücke in Richtung der Antennenarme gibt. Außerdem ist Maschendraht in dem bei diesem Experiment benutzten Umfang sehr leicht, was einem möglichen Transport zum Südpol zu Gute käme. Dennoch ist es genügend leitend. Die Maschen der Drahtes sind so klein, dass der zu untersuchende Radiobereich (bis max. 300 MHz) mit Wellenlängen größer als 100 cm so groß ist, dass der Draht wie eine geschlossene Röhre auf die Radiosignale wirkt. Der Antennenprototyp wird im Folgenden als Rabbit 3 -Antenne bezeichnet. Im Rahmen dieser Arbeit sind zwei stark unterschiedliche Messreihen durchgeführt worden. Zum einen wurde die Prototypantenne im Freien auf einen Grasboden mit lehmigen 3 Der Antennenprototyp wurde Rabbit getauft, da der Maschendraht geläufig unter Kaninchendraht bekannt ist, da man mit ihm häufig Kaninchenkäfige baut. Das Innere der Antenne ähnelt auch einem Käfig. 11

16 3 MESSAUFBAU UND METHODIK Abbildung 3.1: Die Prototypantenne im Ganzen mit Abmessungen von 360 cm x 64 cm x 64 cm. Dieses Bild zeigt die Konfiguration, bei der der Draht um beide Antennenarme gewickelt wurde. 12

17 3.3 Messtechnik Untergrund gelegt, im Folgenden Bodenmessungen genannt. Dabei wurde die verwendete Sendeantenne für die Transmissionsmessungen in einem festdefinierten Abstand auf den gleichen Boden gelegt. Der Sender, zu sehen in Abbildung 3.2, war stets die 1-cm- ARA-Oberflächenantenne, die ebenfalls am Institut gebaut worden ist. Sie besteht auch aus einem Holzgerüst, die Antennenarme sind aber durch Kupferrohre mit einem Durchmesser von 1 cm (6 auf jeder Seite), welche bis zum Fußpunkt reichen, realisiert. Bei den Kranmessungen, der zweiten Testreihe, bei der die Empfangsantenne mittels eines Baukrans in die Höhe gezogen wurde, wurde als Sendeantenne ein kalibrierter Dipol der Firma Schwarzbeck [16] benutzt. Dieser wurde für den Versuch von der Auger- Arbeitsgruppe des III. Physikalischen Instituts A zur Verfügung gestellt. Durch die Messungen in der Luft sollen die störenden Effekte des Lehmbodens verringert werden. Dieser beeinflusst die Messungen enorm, wie in den nachfolgenden Abschnitten zu sehen ist. Um die Übersichtlichkeit zu bewahren, werden die Konfigurationen der getesteten Antenne mit Kürzel versehen: Modell A1: Die Arme der Rabbit-Antenne wurden mit dem Maschendraht umwickelt. Abbildung 3.1 zeigt das Modell auf Wiesenboden. Die Enden des Drahtes standen dabei über und wurden nur zurückgebogen, wie Abbildung 3.3 zeigt. Modell A2: Die überstehenden Enden von A1 wurden abgeschnitten. Modell A3: Modell A2 wurde mit Endkappen versehen, zu sehen in Abbildung 3.4. Modell B1: Hier wurden nicht beide Antennenarme umwickelt sondern nur die einzelnen Streben am Antennenarm; aber auch nur jede zweite, wie Abbildung 3.5 zeigt. An den äußeren Enden wurde der Draht verzwirbelt. Modell B2: Modell B1 wurde vervollständigt, indem der Rest der Streben auch mit Maschendraht umwickelt wurde. 3.3 Messtechnik Um zu überprüfen, wie gut eine Antenne empfängt ist es nützlich die Leistungstransmission zwischen der zu überprüfenden Antenne und einer bekannten Sendeantenne zu bestimmen. Um zu prüfen, wie groß der Signalverlust durch Reflektionen am Übergang zwischen Fußpunkt und Kabel ist, wird zudem die Reflektion bestimmt. Ferner wurde die Gruppenlaufzeit innerhalb einer Transmissionsmessung gemessen, da unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche Laufzeiten in der Antenne haben. Die Gruppenlaufzeit sollte möglichst klein - in der Größenordnung von einigen 10 ns - sein, da das Signal sonst zu stark verzerrt wird, was den Trigger der Daten beeinflusst. Zur Messung wurde immer der Spektrumanalysator FSH4 der Firma Rohde&Schwarz [14] 13

18 3 MESSAUFBAU UND METHODIK Abbildung 3.2: Die 1-cm-ARA-Oberflächenantenne -Antenne wurde bei den Messungen der Rabbit-Antenne am Boden als Sendeantenne benutzt. Sie besteht aus 6 Kupferrohren pro Antennenarm. 14

19 3.3 Messtechnik Abbildung 3.3: Als der Draht ganz um die Antennenarme gewickelt wurde, wurden die Enden zuerst nur umgebogen anstatt abgeschnitten. Abbildung 3.4: Mit Endkappen wurden weitere Änderungen erprobt. Eine Verbesserung ergab dies jedoch nicht. 15

20 3 MESSAUFBAU UND METHODIK Abbildung 3.5: Anstatt den ganzen Antennarm zu umwickeln wurden nur die einzelnen Streben des Arms mit Maschendraht umwickelt. Verbesserungen im Empfang gab es hierdurch nicht. Ein Vorteil dieses Modells ist, dass man die Streben schon so vorbereitet verschicken kann und man beim Aufbau am Südpol nicht auch den Draht wickeln müsste. 16

21 3.3 Messtechnik verwendet. Jede Analyse ist eine Mittelung aus 20 einzelnen Messungen. Das Messgerät kann ein Frequenzspektrum zwischen 100 khz und 3,6 GHz aufnehmen. Über ein Koaxialkabel wird das Signal zum Spektrumanalysator weiter geleitet. Transmission ist hier der Quotient aus angekommener Leistung der Empfangsantenne und eingespeister Leistung einer anderen Antenne (Sender). Das Leistungsreflektionsverhalten des Senders gibt Aufschluss darüber, wie hoch der Anteil der Leistung ist, die in der Antenne wieder zurück zur Spannungsquelle reflektiert wird und so nicht gesendet wird. Hier wird der Quotient aus zurück erhaltene Leistung gegenüber der eingespeisten Leistung angegeben. Genauso sagt die Leistungsreflektion des Empfängers aus, wie viel vom ankommenden Signal nicht bis zu Messgerät kommt, sondern reflektiert wird. Transmission und Reflektion werden in der Pseudoeinheit Dezibel [db] angegeben. Das ist eine logarithmische Einheit, die mit bzw. T = 10 T/10 (3.1) R = 10 R/10 (3.2) umgerechnet wird, sodass der eigentliche Wert einheitenlos ist. T bezeichnet die Transmission und R die Reflektion. Die Transmission wird im Folgenden zur Übersicht weiter in [db] angezeigt, da Veränderungen klein aber nicht unrelevant sein können und man sie ohne logarithmische Auftragung nicht erkennen könnte. Die Transmission kann bei einem Antennenabstand R > 2D2 [4], theoretisch auch über die Friis-Formel berechnet werden: λ P E P S = G E G S ( λ 4πR )2 (1 R E )(1 R S ) (3.3) Die Länge D ist die größte Dimension aus beiden Antennen und λ die Wellenlänge des gesendeten Radiosignals. P E und P S bezeichnen die empfangene und gesendete Leistung, G E und G S die Antennengewinne 4 und R E und R S die leistungsabhängigen Reflektionskoeffizienten der Sende- und Empfangsantenne [4]. Die Friisformel ist vereinfacht für parallel angeordnete Antennen und für ein verlustloses Medium zwischen den Antennen dargestellt und gilt nur im Freiraum. Ansonsten verringert sich die Transmission. 4 auch als Gain bezeichnet, gibt an wie gut die Antenne in einer bestimmten Richtung im Vergleich zu einem verlustlosen, isotropen Strahler sendet bzw. empfängt. 17

22 3 MESSAUFBAU UND METHODIK 18

23 KAPITEL IV Messergebnisse Zur Überprüfung der Qualität der Antennen wurden, wie im Absatz Messtechnik beschrieben, die Leistungsreflektion der Antennen bestimmt wie auch eine Transmission und die Gruppenlaufzeiten. 4.1 Bodenmessungen Empfangsantenne Sendeantenne Grasboden mit Lehmuntergrund Abstand: 17 m Abbildung 4.1: Skizze der Versuchsanordnung für die Bodenmessungen von der Seite der Antennen Bei den Bodenmessungen lagen Sende- und Empfangsantenne stets auf Rasen, stets parallel zueinander, um eine größtmögliche Transmission zu erzeugen und stets 17,0 m ± 0,2 m voneinander entfernt. Abbildung 4.1 zeigt den schematischen Aufbau. Zur Verfügung standen ein etwa 20 m und ein etwa 5 m langes Koaxkabel, um die Antennen mit dem Spektrumanalysator zu verbinden. Um die Empfangseignung von Modell A2 zu demonstrieren, ist in Abbildung 4.2 ein Spektrum der empfangenen Radiosignale aus der Umgebung bis zu 1 GHz aufgetragen. Man erkennt deutlich den Bereich, in dem die FM-Radiosender senden (um die 100 MHz). Desweiteren sind klar die DVB-T Frequenzen bei rund 500, 600 und 700 MHz sichtbar. Auch 19

24 4 MESSERGEBNISSE kann man Handyanbieter mit ihrer Funkfrequenz (950 MHz) erkennen. In Abbildung 4.3 ist nochmal deutlich zu erkennen, wo welche Funkfrequenz liegt. Dieses Vergleichsspektrum wurde auch in Aachen aufgenommen. In den Abbildungen 4.4 und 4.5 sind exemplarisch eine Reflektionskurve und eine Transmissionskurve aus den Messungen von Modell B1 aufgetragen. Je geringer die Reflektion ist, desto größer ist der Anteil des eingespeisten Signals, der die Antenne nach außen verlässt und nicht wieder reflektiert wird. Eine geringe Reflektion ist deshalb wünschenswert, genauso wie eine möglichst hohe Transmission, da die Summe aus Transmissionkoeffizient und Reflektionskoeffizient gleich 1 ist. Bei den Gruppenlaufzeit Messungen, exemplarisch für Modell B1 in Abbildung 4.6, wird die Laufzeit zwischen Einspeisung und Empfang des Signals gemessen. Die Laufzeit des Signals in der Luft muss also abgezogen werden, um beurteilen zu können, wie sich das Signal in den Antennen verhält. Durch den Vergleich der Messungen untereinander kann man erkennen, welches Antennenmodell viel oder wenig verzögert, da stets die selbe Sendeantenne pro Messreihe verwendet wurde Reflektion Abbildung 4.7 zeigt 3 Kurven für die Reflektionen der Antenne mit umwickelten Antennenarmen (Modelle A1, A2, A3). Die Minima zeigen, wo sich die Impedanz des Kabels an die Impedanz der Antenne annähert. Der Peak bei ca. 13 MHz zeigt die erste Resonanzfrequenz des System aus einem Antennenarm und verbundenem Kabelmantel [18]. Weitere Ordnungen davon gehen im Rauschen unter. Für Signale mit Frequenzen im einstelligen MHz-Bereich oder kleiner scheint die Prototypantenne nicht geeignet. Man sieht durch die vielen Störungen, dass abgeschnittene Enden des Drahtes den überlappenden zu bevorzugen sind. Die Montage einer Endkappe scheint keine Veränderung zu bewirken, stattdessen ist das Anbringen nur zusätzlicher Aufwand. Modell A2 wird deshalb im Folgenden mit weiteren Modellen verglichen. Im weiteren Verlauf werden die Messpunkte nur bis 300 MHz geplottet, da wie bereits erwähnt der relevante Teil des Frequenzspektrums zwischen 0 und ca. 200 MHz liegt. Im Graph 4.8 ist zu erkennen, dass es bei der Konfiguration mit 2 dicken Antennenarmen weniger Reflektionen gibt über den gesamten Frequenzbereich als bei dem Modell mit jeder zweiten umwickelten Strebe. Beim Modell B2 ist die Reflektionskurve ähnlich hoch wie bei Modell A1, hat aber einen nicht so flachen Verlauf. Ein flacher Verlauf scheint aber von Vorteil, da das Empfangssignal nicht so stark verzerrt wird wie bei kurvigen Verläufen. Außerdem ist die Reflektionskurve des Modells APE zu sehen, das von Philipp Heimann am selben Institut konstruiert wurde. Dabei wurde das selbe Holzgerüst verwendet wie bei der Rabbit-Antenne. Die Streben wurden bei APE aber mit langen Kupferdrähten bespannt, anstatt mit Maschendraht. Dieses Modell hat aber die vergleichsweise schlechteste Reflektionskurve. 20

25 4.1 Bodenmessungen magnitude [dbm/mhz] Frequenz [MHz] Abbildung 4.2: Spektrum der Radiountergrundstrahlung. Man erkennt deutlich die zivilisatorischen Störungen, die aus dem Rauschniveau herausragen (Peaks). Abbildung 4.3: Spektrum der Radiountergrundstrahlung, gemessen in Aachen. Die herausstehenden Spitzen wurden den einzelnen Sendern von Markus Vehring zugeordnet [19]. 21

26 4 MESSERGEBNISSE Leistungsreflektion Frequenz [MHz] Abbildung 4.4: Reflektionskurve von Modell B1 Transmission [db] Frequenz [MHz] Abbildung 4.5: Transmissionskurve von Modell B1 Gruppenlaufzeit [ns] Frequenz [MHz] Abbildung 4.6: Gruppenlaufzeit für Modell B1 22

27 4.1 Bodenmessungen Leistungsreflektion Modell A1 Modell A2 Modell A Frequenz [MHz] Abbildung 4.7: Reflektionskurven für 3 unterschiedliche Konfigurationen der Rabbit-Antenne. Die Antennenmodelle mit abgeschnittenen Enden haben störungsfreiere Reflektionskurven Die Frequenzen, bei denen der Reflektionswert klein wird und gegen 0 geht sind die Resonanzfrequenzen der Antenne. Dass die Reflektion bei einigen Messungen über 1 beginnt ist wahrscheinlich ein Fehler in der Messtechnik, da nicht mehr reflektiert werden kann als in die Antenne eingespeist wird. Mit dem Vergleich der Reflektionskurve der 1-cm-ARA-Oberflächenantenne an jedem Messtag der Bodenmessreihe, zu sehen in Abbildung 4.9, wird eine Messunsicherheit durch die äußeren Bedingungen deutlich, die nur bei den Minima und Maxima deutlich werden und bei ± 0,05 bis 100 MHz liegen und ab 100 MHz bei ± 0, Transmission Bei der Tranmissionsmessungen in Abbildung 4.11 und 4.12 sind einige Störsignale, verursacht zum Beispiel durch FM-Radio, noch erkennbar. Die Transmissionsmessung geben allerdings keinen Aufschluss über einen Antennenprototyp, der zu bevorzugen wäre. Sie zeigen auch nicht den erwarteten Verlauf in Abbildung Aus diesem Grund wurde eine Messung der Antenne im Freiraum veranlasst, um bessere Bedingungen und somit genauere Messungen zu erzielen. Im Gegensatz zu den Kranmessungen, bei denen die Prototypantenne in die Luft gehoben wurde, wurde bei den Bodenmessungen keine Rausch-Messungen aufgenommen. Rauschen 23

28 4 MESSERGEBNISSE Leistungsreflektion Modell A2 Modell B1 Modell B2 Simulation der Rabbit-Antenne Modell A3 mit 1mm Abstand zum Boden Modell APE Frequenz [MHz] Abbildung 4.8: Reflektionskurven für 3 unterschiedliche Konfigurationen der Rabbit-Antenne und für APE. Die Rabbit-Antenne ohne Endkappen und mit abgeschnittenen Enden hat die geringsten Reflektionen. Außderdem ist eine durch Markus Vehring simulierte Reflektionskurve zu sehen, bei der eine Maschendraht- Dipolantenne ähnlich Modell A2 im Abstand von 4 mm zum Boden mit NEC4 simuliert wurde. 24

29 4.2 Kranmessungen Leistungsreflektion Reflektionen der 1-cm-ARA-Antenne am 1.Messtag Reflektionen der 1-cm-ARA-Antenne am 2.Messtag Reflektionen der 1-cm-ARA-Antenne am 3.Messtag Reflektionen der 1-cm-ARA-Antenne am 5.Messtag Reflektionen der 1-cm-ARA-Antenne am 6.Messtag Frequenz [MHz] Abbildung 4.9: Der Vergleich der Reflektionen der Sendeantenne aus jedem Messtag zeigt, dass nur wenig Schwankung existiert. Allein zwischen 50 und 100 MHz gab es am 5. Messtag eine deutliche Schwankung. bezeichnet den Empfang einer Transmissionsmessung, ohne dass eine Sendeantenne am Spektrumanalysator angeschlossen ist und deshalb nichts gesendet wird. Die Auftragung der Laufzeiten für die unterschiedlichen Frequenzen ist in Abbildung 4.13 zu sehen. Die vielen großen Sprünge zwischen unterschiedlichen Laufzeiten kann an der Bauart der Modelle oder an den Störungen durch Bodenreflektionen liegen. Ohne Vergleich zu einem Modell A aus den Bodenmessungen kann das abschließend nicht geklärt werden. 4.2 Kranmessungen Bei den Kranmessungen, skizziert in Abbildung 4.14, wurde die Empfangsantenne zur besseren Überprüfung ihrer Eigenschaften im Freiraum von einem Baukran 9,8 m ± 0,2 m in die Luft gehoben, zu sehen in Abbildung Die Sendeantenne wurde mittels aneindergebundenen Holzstangen in einer Höhe von 4,3 m ± 0,2 m über den Erdboden gehalten, wie man in Abbildung 4.16 sieht. Die Empfangsantenne hatte dabei die ganze Zeit über den gleichen Aufbau, nämlich den, der sich aufgrund der Bodenmessungen als der beste ergeben hat. Der Maschendraht wurde also ganz um beide Antennenarme gewickelt, die Drahtenden waren nicht überlappend und es gab keine Endkappen (Modell A2). Auch konnte durch Benutzung eines rund 60 m 25

30 4 MESSERGEBNISSE Antennengewinn [dbi] Frequenz [MHz] Abbildung 4.10: Das ist der simulierte, totale Antennengewinn der Rabbit-Antenne im Freiraum in Richtung senkrecht zur Antennenachse. Die Minima zeigen die Modenwechsel der Antenne. Koaxialkabels eine größere Distanz zwischen beiden Antennen realisiert werden, umso Nahfeldeffekte zu minimieren. Im Gegensatz zu den Messungen am Boden wurden bei dieser Messreihe immer mehrere Male gemessen Reflektion Die Reflektionsmessungen in Abbildung 4.17 zeigen gegenüber den gleichen Messungen am Boden einen großen Unterschied im Rauschniveau. Das starke Rauschen kommt wahrscheinlich durch Signalstörungen im langen Kabel zu Stande. Bei den Bodenmessungen waren die Kabel wesentlich kürzer. Eine Mittelung der Daten, zu sehen in Abbildung 4.18 dämmt die Störung ein wenig ein. Der Trend ist dennoch erkennbar. Man sieht im Vergleich der Messungen am Boden mit diesem Antennentyp einen generellen Zuwachs der Reflektion. Der Boden hatte die Messdaten also schon merklich verfälscht. Die dazugezeichnete Simulation der Rabbit-Antenne im Freiraum zeigt, dass wir uns näherungsweise auch mit der echten Antenne im Freiraum befunden haben. Bei größer werdenen Frequenzen stimmen die Kurven zwar nicht mehr gut überein, die Simulation dieses Antennentyps ist aber auch nur grob vorgenommen worden. Die Segmentierung der Drähte, aus denen die engen Maschen des Drahtes gebaut sind, wurde nicht so fein rekonstruiert, und auch das Polyethylen, was als Isolation im Fußpunkt fungierte, konnte nicht mit simuliert werden. 26

31 4.2 Kranmessungen Transmission [db] Modell A1 Modell A2 Modell A Frequenz [MHz] Abbildung 4.11: Der Vergleich der Transmissionen gibt keinen Aufschluss darüber, welcher Prototyp geeigneter ist um Radiosignale zu empfangen. Die Kurve entspricht nicht einer Überlagerungen der Antennengewinne von Sende- und Empfangsantenne. Transmission [db] -20 Modell A Modell B1 Modell B Frequenz [MHz] Abbildung 4.12: Der Transmissionsvergleich zwischen den Modellen A2, B1 und B2 bringt wie der Vergleich in Abbildung 4.11 keine weiteren Erkenntnisse. 27

32 4 MESSERGEBNISSE Gruppenlaufzeit [ns] Gruppenlaufzeit des Modells B1 Gruppenlaufzeit des Modells B Frequenz [MHz] Abbildung 4.13: Die Auftragung der Laufzeiten gegenüber den Frequenzen zeigt, dass die Modelle B1 und B2 zu große Verzögerungen aufweisen. Für die Modelle A1, A2 und A3 wurde diese Messung nicht gemacht, weswegen sie hier nicht verglichen werden können. Die Laufstrecke des Signals in der Luft wurde herausgerechnet. Die häufig großen Sprünge zu unterschiedlichen Laufzeiten können wegen des fehlenden Vergleichs zu Modell A entweder an den Modellen selbst oder an den Störungen durch Bodenreflektionen liegen. Das kann abschließend nicht beurteilt werden. 9,8 m Empfangsantenne Sendeantenne 4,3 m Maximaler Abstand: 70 m Abbildung 4.14: Skizze der Versuchsanordnung für die Kranmessungen von der Seite der Antennen. Die Empfangsantenne hängt mit Gurten am Kranhaken. 28

33 4.2 Kranmessungen Abbildung 4.15: Die Rabbit-Antenne wurde mit einem Kran rund 9.8 Meter in die Luft gehoben. Mit zwei Seilen wurde sie in Position gehalten. 29

34 4 MESSERGEBNISSE Abbildung 4.16: Die Sendeantenne wurde an lange Holzstreben befestigt und senkrecht zum Boden aufgestellt. 30

35 4.2 Kranmessungen Leistungsreflektion Frequenz [MHz] Abbildung 4.17: Die übereinandergelegten Reflektionskurven zeigen alle einen ähnlichen Trend aber große Schwankungen, was an Verlusten im langen Kabel liegt. Deswegen wurden sie gemittelt, um einen besseren Vergleich mit der Simulation zu bewerkstelligen Transmission Auch hier existiert das durch das Kabel eingebrachte Rauschen der Daten. Die Rausch- Messung wird gemittelt und im gleichen Graphen, Abbildung 4.19, wie die Transmissionsmessung gezeigt. Man sieht, bei welchen Frequenzen ein Radiountergrund die Messung beeinflusst. Im Gegensatz zur Transmissionsmessung der Antennen am Boden, ist bei der Freiraummessung ein Verlauf mit weniger Störungen sichtbar. Alle 120 MHz ist ein lokales Minimum in der Transmission zu sehen. Das liegt am Wechsel zu höheren Moden der Empfangsantenne. Bei den Bodenmessungen konnte das noch nicht beobachtet werden. Man kann also davon ausgehen, dass Bodenreflektionen die Messung stark verfälschen. Man sieht sehr gut, dass der Graph eine Überlagerung aus den Moden der Sende- und Empfangsantenne ist. Für die Sendeantenne ist die Kurve für den Antennengewinn im Datenblatt im Anhang zu sehen. Zwar ist dort nur der Gewinn für Antennenabstände von 1 bzw. 3 m gezeigt. Der Trend der Kurve ändert sich aber bei größeren Abständen nicht. Hier erkennt man, dass die Antenne erst zwischen 60 und 80 MHz volle Sendeleistung erreicht, wie auch die gemessene Antenne in Graph Die Simulation der Empfangsantenne zeigt in Abbildung 4.10 ein Gewinn-Minimum bei 120 MHz; der Graph ebenfalls. Die Transmission bei der Kranmessung hat ihr höchstes Maxima bei -45 db. Bei der Bo- 31

36 4 MESSERGEBNISSE Leistungsreflektion gemittelte Reflektionen Simulation der Rabbit-Antenne im Freiraum Frequenz [MHz] Abbildung 4.18: 4 Refkletionskurven wurden gemittelt. Die Simulation passt im niedrigen 3 stelligen Frequenzbereich sehr gut an die Kurve, weswegen davon auszugehen ist, dass nahezu eine Freiraummessung erriecht worden ist. Bei höheren Frequenzen kommen die Detailunterschiede zwischen Simulation und echter Antenne stärker zum Tragen. denmessung schwankt es zwischen -50 und -80 db. Die Gruppenlaufzeit ist in Abbildung 4.20 gezeigt. Man sieht deutlich, dass externe Signale die Messung stören. Der Bereich zwischen 30 und 90 MHz und zwischen 115 und ca. 200 MHz in Abbildung 4.21 zeigt aber, dass die Laufzeiten im akzeptablen 2-stelligen Nanosekundenbereich schwanken. Im ersten Bereich schwanken sie um 10 ns und im zweiten um 0 ns. Die Obergrenze für die Laufzeitverzögerung liegt bei ca. 15 ns, wenn man eine Antennenarmlänge von ca. 2 m bei Rabbit und 0,66 m bei der Sendeantenne und eine Übertragungsgeschwindigkeit im Draht von ca. 0,6 c vorraussetzt. Neben den Transmissionmessungen im Abstand von 70 Metern sind weitere Messungen in kürzeren Abständen aufgenommen worden. In Abbildung 4.22 ist gut zu erkennen, dass die Transmission stärker wird, je näher sich die Antennen zueinander befinden. Ab einer Frequenz von ca 40 MHz ist diese Ordnung allerdings nicht mehr gegeben. Hier kommen Störungen durch Reflektionen am Boden dazu, die eine reine Transmission durch die Luft verfälschen. 32

37 4.3 Fehlerquellen 4.3 Fehlerquellen Es gibt einige systematische Fehlerquellen, die beachtet werden müssen. Die Abstandsmessung zwischen den Antennen für die Transmissionsmessungen hat eine abgeschätzte Unsicherheit von 2%. Die Signalübertragung durch die Antennenarme und die Kabel bis zum Messgerät hat ebenso Ungenauigkeiten. Auch ist zu beachten, dass die Messungen an unterschiedlichen Tagen mit unterschiedlichem Wetter gemacht wurden. Der Boden ändert seine Permittivität bei Nässe. Durch die Nähe zum Boden ändert sich damit auch die Impedanz des Fußpunktes. Dazu stehen in der Nähe der Messflächen Gebäude, Laternen, Bäume, Autos, etc., die keine Freiraummessung zulassen. Qualitativ wurden diese Effekte zwar verglichen. Den quantitativen Effekt dieser Störungen vom Boden und der Umgebung zu bestimmen ist für den Umfang dieser Arbeit aber zu aufwendig. 33

38 4 MESSERGEBNISSE Noise/Transmission [db] -20 Transmission mit 70 m Antennenabstand Radiountergrund Frequenz [MHz] Abbildung 4.19: Die Rauschmessungen wurden mit der gemittelten Messung der Transmission aufgetragen. Man erkennt deutlich die Modenwechsel der Empfangsantenne bei 120 und 240 MHz. Vor 40 MHz und nach 240 MHz wird die Messung durch zu viele Störungen unbrauchbar. Die Leistung der Sendeantenne ist auch nur zwischen diesen Bereichen gut. Davor und danach fällt sie stark ab (siehe Anhang). An der Rauschmessung kann man erkennen, dass selbst ohne Sender trotzdem noch viel empfangen wird (besonders um 100 MHz), was am zivilisatorischen Radiountergrund liegt. Siehe auch Abbildung 4.2. Im Bereich zwischen 25 MHz und 230 MHz ist ein deutlicher Unterschied zwischen dem Rauschniveau des Spektrumanalysators und der empfangenen Transmission sichtbar. 34

39 4.3 Fehlerquellen Gruppenlaufzeit [ns] Frequenz [MHz] Abbildung 4.20: Um zu überprüfen, ob sich die Laufzeiten in der Antenne unterschiedlich verhalten, ist hier die Gruppenlaufzeit geplottet. Die Zeit, die das Signal in der Luft zurücklegt, ist schon herausgerechnet. Hier wurde aus 4 Messungen gemittelt. Gruppenlaufzeit [ns] Frequenz [MHz] Abbildung 4.21: Die Vergrößerung von Abbildung 4.20 zeigt Schwankungen um 15 bzw 0 ns im Bereich zwischen 30 und 90 MHz und zwischen 115 und ca. 200 MHz. Im Bereich anderer Frequenzen ist die Messung durch externe Radiosignale gestört. 35

40 4 MESSERGEBNISSE Transmission [db] m Abstand 20 m Abstand 30 m Abstand 40 m Abstand 50 m Abstand 60 m Abstand 70 m Abstand Frequenz [MHz] Abbildung 4.22: An der Auftragung aller Transmissionskurven zu den horizontalen Antennenabständen kann man gut erkennen, wie die Transmission anwächst, je näher sich die Antennen kommen. Zumindest am Anfang; danach ändert sich die Ordnung durch Bodenreflektionen und andere Störungen. 36

41 KAPITEL V Zusammenfassung und Ausblick 5.1 Ergebnisse Wie schon im vorigen Kapitel beschrieben, scheint eine Dipolantenne mit Maschendraht, der um beide Antennenarme gewickelt wurde (Modell A2 und A3), die effektivste Bauart meiner Modelle zu sein um ausgedehnte Luftschauer zu detektieren. Die Antennenreflektionen bleiben im Intervall von 10 bis 300 MHz unter einem Wert von 0,5, sowohl in den Boden- als auch den Freiraummessungen. Außerdem existieren weniger Zacken in der Kurve, die noch zu sehen waren, als nicht abgeschnittene Enden des Maschendrahtes überstanden (Modell A1). An der Reflektion zeigt sich auch, dass Modell B1 und B2 schlechtere Voraussetzungen für einen Prototypen zeigen. Die Transmissionsmessung der Freiraummessung hat den erwarteten, simulierten Verlauf bestätigt. Es ist die Überlagerung aus den Antenngewinnen der Sende- und Empfangsantenne. Die Gruppenlaufzeitverzögerungen lagen bei den Freiraummessungen im vertretbaren Bereich von einigen 10 ns. An der Freiraummessung konnte man außerdem erkennen, wie viel die Umgebung, besonders der Boden mit seinen Reflektionen, die Messungen verfälscht. Darauf ist bei künftigen Messungen zu achten. Neben den guten physikalischen Eigenschaften bietet der Prototyp durch seine Leichtigkeit und Einfachheit im Auf- und Abbau den Vorteil kostengünstig transportiert zu werden. 5.2 Offene Punkte Für zukünftige Prototypen ist darauf zu achten einen einfachen Aufbau zu gewährleisten, der wegen der Kälte am Südpol auch mit Handschuhen zu bewerkstelligen ist. Die Antennen müssen stabil im Eis liegen können und dürfen nicht durch Schneefahrzeuge, die über das Eis oberhalb der Antennen fahren, kaputt gehen. Außerdem muss überlegt werden, welche Elektronik für die Antennen zum Einsatz kommen soll, gerade was die Impedanzanpassung zwischen Leitung und Antenne angeht. Aus dem ARA 5 -Projekt [5] kann hier Hilfeleistung gestellt werden, denn es ist besonders auf die tiefe Temperatur zu 5 Das Askaryan Radio Array (ARA) ist ein am Südpol installierter Detektor zum Nachweis von hochenergetischen Neutrinos mittels Radiosignalen 37

42 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK achten, die in der Antarktis herrscht. Es könnten außerdem weitere Materialien anstelle von Maschendraht getestet werden. Die Verbindungen zwischen Fußpunkt und Antennenarme, die bei in diesem Experiment noch mit einzelnen Kupferdrähten realisiert wurden, könnten ebenfalls überdacht und verändert werden. Sie sollten am besten durch das gleiche Material, das für die Arme verwendet wird, ersetzt werden. 38

43 ANHANG A Datenblatt zur Schwarzbeck Antenne 39

44 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL 9136 Frequenz Abstand Wellenlänge Dämpfung Isotropgewinn Gewinn üb. Dipol Antennen- Faktor Frequency Distance lambda Attenuat. Gain Gain, Ant.-Fctr. (Isotr) dipole MHz m m db dbi dbd db/m Technische Daten: VHBB 9124 Specifications: BBAL 9136 Frequenzbereich: MHz Frequency range: Anschluss: 50 Ω N Connector: Elementlänge LE mit BBAL 9136: 1.94 m Element length LE with BBAL 9136: Länge / Durchmesser der Halterung: 0.58 m / 22 mm Holder length / diameter: Elementaufnahme: 10 mm Element fixture: Gewicht des Halters / Balun: 0.9 kg Holder / balun weight: Gewicht eines Elements: 0.75 kg Weight of one element:

45 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL Isotropgewinn [dbi] VHBB BBAL Isotropic Gain [dbi] Frequency [MHz] 25 Antennenfaktor [db/m] VHBB BBAL Antenna Factor [db/m] Frequency [MHz]

46 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL 9136 Frequency Distance Wavelength Attenuation Gain(Isotr.) Gain(Dipole) Ant.-Factor Frequenz Abstand Wellenlänge Dämpfung Isotropgewinn Gewinn über Dipol Ant.-Wandlungsmaß MHz m m db dbi dbd db/m

47 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL 9136 Frequency Distance Wavelength Attenuation Gain(Isotr.) Gain(Dipole) Ant.-Factor Frequenz Abstand Wellenlänge Dämpfung Isotropgewinn Gewinn über Dipol Ant.-Wandlungsmaß MHz m m db dbi dbd db/m VHBB BBAL 9136 Isotropic Gain [dbi] Messentfernung: 1 m Distance: 1 m Frequency [MHz] 20 VHBB BBAL 9136 Antenna Factor [db/m] Messentfernung: 1 m Distance: 1 m Frequency [MHz]

48 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL 9136 Frequency Distance Wavelength Attenuation Gain(Isotr.) Gain(Dipole) Ant.-Factor Frequenz Abstand Wellenlänge Dämpfung Isotropgewinn Gewinn über Dipol Ant.-Wandlungsmaß MHz m m db dbi dbd db/m

49 SCHWARZBECK MESS - ELEKTRONIK An der Klinge 29 D Schönau Tel.: 06228/1001 Fax.: (49)6228/1003 VHBB :1 Balun mit Bikonus-Elementen BBAL 9136 VHBB :1 Balun with Biconical Elements BBAL 9136 Frequency Distance Wavelength Attenuation Gain(Isotr.) Gain(Dipole) Ant.-Factor Frequenz Abstand Wellenlänge Dämpfung Isotropgewinn Gewinn über Dipol Ant.-Wandlungsmaß MHz m m db dbi dbd db/m VHBB BBAL Isotropic Gain [dbi] Messentfernung: 3 m Distance: 3 m Frequency [MHz] 20 VHBB BBAL Messentfernung: 3 m Distance: 3 m Antenna Factor [db/m] Frequency [MHz]