Diskussion:Effektive Strahlungsleistung

message: Die gängige deutsche Bezeichnung ist effektive Strahlungsleistung. --80.128.161.245 19:50, 26. Feb. 2007 (CET)
replies: text: Abstrahlleistung gilt auch, nur WLAN sagt auch ganz of eSl--mik81 18:50, 28. Mär. 2007 (CEST)
replies: text:  Der Begriff "Abstrahlleistung" ist nicht ganz korrekt, denn es fehlt der Hinweis auf die Bezugsantenne für den Antennengewinn. Also entweder ERP (effektive Strahlungsleistung), EIRP (äquivaltente isotrope Strahlungsleistung) oder bei Mittel- und Langwelle auch EMRP. --Vhfuhf 23:58, 9. Nov. 2010 (CET)
thread_title:  (kein Beitragstitel) 

message: Auch wenn viele Menschen fehlerhaft von effektiver Strahlungsleistung sprechen, aber die äquivalente Strahlungsleistung meinen, muß hier eine gewisse Definitionsstrenge beachtet werden. Sonst wird jede Richtantenne wegen ihres Antennengewinns zum Perpetuum-Mobile. Die wunderbare Energievermehrung funktioniert jedoch auch bei Antennen nicht. Denn eine effektive Leistung - auch Strahlungsleistung - meint definitionsgemäß in der Elektrotechnik immer noch die Wirkleistung, die auch die ihrer Leistungsangabe in Watt entsprechende Wärmewirkung erzeugt. Die Strahlungsleistung darf also nicht mit der Wirkleistung gleichgesetzt werden. 1 Watt ERP (Equivalent Radiated Power) erzeugt eine geringere Wärmewirkgung als 1 Watt (Wirkleistung).
Franz Hornauer, Bruckmühl
-HF- (05:08, 9. Nov. 2010 (CET)
replies: text: Selbstverständlich gibt es auch eine äquivalente (isotrope) Strahlungsleistung EIRP, die sich zur effektiven Strahlungsleistung um den Gewinn eines Halbwellendipols (2,15 dB) unterscheidet. Was Du mit Deinen Ausführungen zur Wirkleistung klarstellen willst, wird mir leider auch nach mehrfachem Durchlesen nicht klar. Selbstverständlich strahlt jede Antenne Wirkleistung ab. Diese muss ihr natürlich auch zugeführt werden. Die unvermeidlichen Verluste der Antenne (z.B. ohmsche Verluste, die in der Antenne in Wärme umgesetzt werden) sind ja im Antennengewinn schon eingerechnet. Ein Perpetuum Mobile gibt es weder in der Antennentechnik noch sonstwo, egal ob man mit ERP, EIRP oder auch EMRP rechnet. Gruß, --Vhfuhf 23:54, 9. Nov. 2010 (CET)
thread_title:  Klarstellung 

message: "Die unvermeidlichen Verluste der Antenne (z.B. ohmsche Verluste, die in der Antenne in Wärme umgesetzt werden) sind ja im Antennengewinn schon eingerechnet."
Genau in dieser Aussage steckt der Fehler. Definitionsgemäß strahlt die in der Praxis eingesetzte Referenzantenne - der Lambda-Halbe-Dipol - dieselbe Leistung in ERP, was korrekt ausgeschrieben Equivalent Radiated Power und nicht "Effective Radiated Power" bedeutet, ab, die ihr an ihren Speisepunkt als Wirkleistung zugeführt wird. Kurz zur Wiederholung: 1 Watt (Wirkleistung) der Antenne zugeführt ergibt beim Halbwellendipol 1 Watt ERP (Equivalent Radiated Power). Da aber diese Antenne natürlich auch Wandlungsverluste hat, kann die abgestrahlte Leistung eben gerade NICHT mehr 1 Watt Effektivleistung, sondern nur kleiner als 1 Watt sein.
Daraus folgt: 1 W (Wirkleistung) ist ungleich 1 W ERP.
Mit der Definition, daß die Referenzantenne (Lambda-Halbe-Dipol) dieselbe Leistung als Strahlungsleistung abstrahlt, die ihr als Wirkleistung zugeführt wird, wurden die Wandlungsverluste komplett unbeachtet gelassen. Folglich ist 1 Watt ERP (Equivalent Radiated Power) nicht dasselbe wie 1 Watt Effective Radiated Power. Wird von Effektiver Strahlungsleistung gesprochen, kann damit ausschließlich nur der Wirkleistungsanteil der Strahlungsleistung gemeint sein. Und genau dieser abgestrahlte Wirkleistungsanteil kann eben niemals größer als die der Richtantenne zugeführte Wirkleistung sein. Am Empfangsort wird die empfangene Wirkleistung im Vergleich mit einer Sendeantenne mit 0 dBi um exact den Antennengewinn größer, weil die Richtantenne gegenüber der Vergleichsantenne ohne Antennengewinn die HF-Energie nicht gleichmäßig im Raum verteilt, sondern in Richtung Empfangsort entsprechend stark bündelt (wie ein Scheinwerfer bei optischer Strahlung). Die Strahlungsleistung einer Sendeantenne gibt daher lediglich an, mit welcher Wirkleistung z.B. der isotrope Strahler gespeist werden m ü s s t e, um am betrachteten Empfangsort dieselbe Strahlungsdichte erzielen zu können.
Aus genau diesem Grund, weil 1 Watt Equivalent Radiated Power eben das einer Speise(wirk)leistung entsprechende Äquivalent bei der Strahlungsleistung zur Folge hat, darf die Strahlungsleistung, welche sich aus einem Antennengewinn ergibt, nicht als effektive Strahlungsleistung bezeichnet werden. 
Wer das tut, behauptet automatisch, daß eine Richtantenne ein wundersamer Energievermehrer und damit ein Perpetuum-Mobile wäre. 
Die effektive Strahlungsleistung in Watt angegeben, bezeichnet wie allgemein üblich in der Elektrotechnik die reine Wirkleistung, die auch die entsprechende Wärmewirkung zur Folge hat. Das ist bei elektromagnetischen Wellen insbesondere im Hinblick auf möglicherweise gesundheitsgefährdende Aspekte wichtig.  
Ein Beispiel zum besseren Verständnis:
Gegeben sei eine GSM-Sektorantenne für 900 MHz mit einem Antennengewinn von 15,5 dBi. Diese wird an ihrem Speisepunkt mit 20 Watt Hochfrequenzleistung gespeist. Der Antennenwirkungsgrad sei 0,6.
1. Wie groß ist die Strahlungsleistung in ERP?
2. Wie groß ist die Strahlungsleistung in EIRP?
3. Wie groß ist die effektive Strahlungsleistung?
Meine Antwort zu 1: 432 Watt ERP
Meine Antwort zu 2: 709 Watt EIRP
Meine Antwort zu 3: 12 Watt
Sind jetzt die Feinheiten verständlicher geworden? Es wird hoffentlich niemand abstreiten, daß 432 Watt eine deutlichere Erwärmung zur Folge haben als  12 Watt. Wie mein Berechnungsbeispiel zeigt, haben in diesem Falle 432 W ERP nur die Wärmewirkung von 12 Watt.
Franz Hornauer, Bruckmühl
-HF
PS: Wann werden jetzt meine vor 2 Tagen eingebrachten Änderungen öffentlich sichtbar?
-- Franz Hornauer 14:09, 11. Nov. 2010 (CET)
replies: text: Hallo Franz Hornauer, ich empfehle, ein fundiertes Lehrbuch der Antennentechnik zu studieren. Beispielsweise hier ein Zitat aus Meinke, Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 4. Auflage, Seite H4: "Das Produkt Ps Gs [..] wird als EIRP (equivalent isotropically radiated power) bezeichnet und stellt die Leistung dar, die ein fiktiver Kugelstrahler (Gs = 1) abstrahlen müsste, um am Empfangsort die gleiche Leistungsflussdichte zu erzeugen. Mitunter wird die effektiv abgestrahlte Leistung ERP (Effective Radiated Power) verwendet, wobei der Gewinn nicht auf den des fiktiven Kugelstrahlers, sondern auf den des λ/2-Dipols (Gs = 1,64) bezogen wird." Das sind einfach Begriffe, die von der ITU so definiert wurden. Siehe bitte auch die Quellenangabe Nr. 1 im Artikel, die ich hier gerne nochmals wiederhole: ITU, Radio Regulations, ARTICLE 1 Terms and definitions, Section VI – Characteristics of emissions and radio equipment, 1.162: "effective radiated power (e.r.p.) (in a given direction): The product of the power supplied to the antenna and its gain relative to a half-wave dipole in a given direction." Und zu Ihrem Rechenbeispiel: Nr.1 stimmt. Nr.2 stimmt auch. Aber da der deutsche Begriff "effektive Strahlungsleistung" gleich dem englischen Begriff "effective radiated power" gleich "ERP" ist, stimmt Ihr Ergebnis Nr. 3 nicht, denn es ist identisch zu Nr.1, nämlich 432 Watt ERP. Mir ist nicht ganz klar, wo Ihr Problem liegt. Das Wörtchen "effektiv" in ERP ist vielleicht etwas unglücklich gewählt, denn es hat nichts mit irgendwelchen Effektivwerten von Spannung und Strom zu tun. Es ist einfach eine willkürliche Definition, sehr wahrscheinlich historisch bedingt. Und selbstverständlich hätte ein verlustfreier λ/2-Dipol mit 1 W am Antenneneingang gespeist (Leistungsanpassung vorausgesetzt) eine Strahlungsleistung von 1 W * 1 = 1 W ERP in seine Hauptstrahlrichtung, was einer Strahlungsleistung von 1 W * 1,64 = 1,64 W EIRP entspricht, da dieser verlustfreie Dipol einen Antennegewinn von 1,64 gegenüber dem isotropen Strahler besitzt (in Meinke Gundlach fiktiver Kugelstrahler genannt). Da aber schon der λ/2-Dipol eine Richtwirkung besitzt (sonst hätte er keinen Gewinn von 1,64) ist seine Strahlungsleistung in andere Richtungen beispielsweise geringer. Bei einem Winkel von 39° außerhalb der Hauptstrahlrichtung in der E-Ebene hat sein Gewinn bereits um den Faktor 0,5 gegenüber der Hauptstrahlrichtung abgenommen (-3 dB). In diese Richtung strahlt mein Beispieldipol nur noch 1 W * 1 * 0,5 = 0,5 W ERP oder 1 W * 1,64 * 0,5 = 0,82 W EIRP. Und in Richtung 90° in der E-Ebene wäre die abgestrahlte Leistung sogar 0 W ERP = 0 W EIRP. Würde man alle EIRP-Werte in alle Raumrichtungen integireren, so käme genau 1 W heraus, denn selbstverständlich kann keine Antenne nicht mehr abstrahlen als das was man ihr anliefert - sie bündelt nur. Ich hoffe, ich konnte etwas zum Verständis beitragen. Gruß --Vhfuhf 00:51, 12. Nov. 2010 (CET)
thread_title:  Klarstellung II 

message: Hallo Vhfuhf, ich ziehe mal kurz die wesentliche Essenz aus Ihrer letzten Erklärung: Sie behaupten also allen Ernstes, daß in meinem vorausgegangenen Berechnungsbeispiel die mit 20 Watt gespeiste Sektorantenne mit g=15,5 dBi = 13,3 dBd (unter Berücksichtigung des von mir angegeben Antennenwirkungsgrades von 0,6) anstatt 12 Watt Wirkleistung gleich 432 Watt Wirkleistung abstrahlt? Das halte ich - mit Verlaub - für ein Gerücht.
Dann erklären Sie mir mal bitte nachvollziehbar, wo die restlichen 402 Watt herkommen? Doch Perpetuum-Mobile??
Könnten Sie mir vielleicht doch - wenn auch mit anfänglichem Unbehagen - zustimmen, daß auch in Fachbüchern zuweilen schlicht Falsches steht? Früher (vor 1992) war dieser Unterschied zwischen Equivalent Radiated Power und Effective Radiated Power auch mir selbst nicht aufgefallen; vielmehr hatte ich mir keine eigenen Gedanken hierzu gemacht und einfach ebenfalls selbst falsch ERP mit Effective Radiated Power interpretiert. Denn diese Definition war schlichtweg damals völlig egal und auch irrelevant. Aber seitdem die Bundesnetzagentur im Frequenznutzungsplan nicht mehr mit Wirkleistungen (Sendeleistungen) der Geräte arbeitet, sondern Strahlungsleistungen in ihrer Regulierung benennt, spielt dieser Definitionsunterschied eine entscheidende Rolle. Denn der Teufel steckt im Detail.
Haben Sie beispielsweise mal im Rothammel nach dieser Definition gesucht? Selbst wenn dieser Fehler bei der ITU selbst seinen Ursprung hat, ist es dennoch ein Fehler. Genaugenommen ein Definitionsfehler, denn es muß zwingend bei beiden Strahlungsleistungen - beim Lambda-Halbe-Strahler wie auch beim isotropen Strahler  >>> EQUIVALENT <<< und eben nicht in einem Fall EFFECTIVE und nur im anderen EQIVALENT Power heißen. Denn die von der Antenne abgestrahlte Leistung ist in beiden Fällen nur eine in etwa gleichwertige Entsprechung, solange die Antennen gegenüber der Referenzantenne, auf die sich bezogen wird, keinen Gewinn haben und damit keine schärferen Bündelungseigenschaften haben. Sobald aber eine stärkere Bündelungseigenschaft vorhanden ist, strahlt die dann verwendete Richtantenne nur wegen ihrer Bündelungseigenschaft noch keine größere Leistung ab, sie verteilt die zur Verfügung stehende Leistung vielmehr nur auf einen kleineren Raum (Bestrahlungfläche). Damit bleibt zwar die Entsprechung immer noch verhältnisgleich, daß bei höherer zugeführter Leistung auch die Strahlungsleistung steigt, aber das Verhältnis der Entsprechung bestimmt der Antennengewinn. So werden zwar wie in meinem Beispiel vorgerechnet, aus 20 Watt die berechneten 432 W Equivalent Radiated Power, also 432 Watt ERP, aber niemals 432 Watt. Wenn Sie nur 432 Watt schreiben, ist immer die Effektivleistung gemeint. Wenn Sie 432 Watt Effective Radiated Power ausformulieren, sind 432 Watt Strahlungswirkleistung benannt. Und das ist definitiv falsch. Denn im Beispiel kann auch der Wirkleistungsanteil der Strahlungsleistung nur kleiner als 20 Watt sein. 
Mit Äquivalenz ist nach meiner Erinnerung eine Gleichwertigkeit oder auch Entsprechung gemeint. Etwas einfacher ausgedrückt: Ist entsprechend verhältnisgleichwertig.
Im Falle des isotropen Strahlers also Equivalent Isotropically Radiated Power -> EIRP und im Falle des Halbwellenstrahlers Equivalent Radiated Power -> ERP.
Aber keinesfalls !Effective! Radiated Power !!! 
Hab ich mich jetzt klar genug ausgedrückt?
Viel Spaß beim Nachdenken. Fragen Sie ruhig auch einen Fachkollegen Ihres Vertrauens. Vom mehrfachen Abschreiben von Fehlern werden die Fehler niemals eliminiert.
Franz Hornauer, Bruckmühl
-HF-
-- Franz Hornauer 05:05, 12. Nov. 2010 (CET)
replies: text: Hallo Franz Hornauer, ich weiß nicht, wen Sie mit Ihren teilweise verwirrend formulierten Gedanken beglücken wollen. Jedenfalls gibt es das Problem nicht, für das Sie hier eine Lösung suchen. Akzeptieren Sie einfach, dass ERP die Abkürzung von "effective radiated power" ist und EIRP die Abkürzung von "equivalent isotropically radiated power" ist. Das ist einfach so, siehe Definition der ITU, Punkt, aus. Selbstverständlich hätte man auch andere Begriffe wählen können, z.B. hätte man die ERP vielleicht auch EDRP nennen können, was dann "equivalent dipol radiated power" hieße, analog zu EMRP ("equivalent monopole radiated power") und eben EIRP ("equivalent isotropically radiated power"). So ist es aber nicht. Die Welt und vor allem die Menschen sind nicht immer logisch. Und ja: Ich behaupte allen Ernstes, dass sowohl Nr. 1 als auch Nr. 3 in Ihrem obigen Zahlenbeispiel 432 W ERP sind. Und zwar trotz Ihres Antennenwirkungsgrades von 0,6. Im Antennengewinn sind nämlich die Antennenverluste bereits enthalten. Deshalb gehe ich auch bei Ihrer Antenne mit 15,5 dBi Gewinn (inklusive Wirkungsgrad) davon aus. Der Wirkungsgrad braucht deshalb nicht nocheinmal berücksichtigt zu werden. Sie verwechseln vielleicht den Richtfaktor mit dem Antennengewinn. Der Richtfaktor ist die (maximale Strahlungsintensität der Antenne) / (mittlere Strahlungsintensität der Antenne). Der Antennengewinn ist der Richtfaktor mal dem Antennenwirkungsgrad. Das steht z.B. auch schon in Meinke,Gundlach: 2.Auflage von 1955, nur falls Sie behaupten wollten, da habe nur der eine vom anderen abgeschrieben. Übrigens gibt es die ERP, EIRP und EMRP schon viel länger als erst seit 1992 und ist auch keine Erfindung der heutigen Bundesnetzagentur. Es gibt unzählige Veröffentlichungen und internationale Abkommen, die nicht ALLE falsch sein können, auch wenn man generell alle Literatur mit den nötigen Zweifeln hinterfragen muss. Es können immer auch mal Fehler passieren, Fachbücher sind da nicht ausgenommen. Apropos Rothammel: Ich habe hier die 8. Auflage von 1984. Dort ist der Unterschied von ERP und EIRP auf Seite 65 vollkommen richtig erklärt. Und auch dort heißt ERP "effective radiated power" und EIRP "equivalent isotropically radiated power". So, und damit schließe ich diese sich im Kreis drehende Diskussion für mich ab. Ich empfehle Ihnen nochmals, entsprechend seriöse Fachliteratur zu studieren. Falls Sie weiterhin meinen, die Definitionen der ITU seien unlogisch oder falsch und sollten dringend korrigiert werden, so steht es Ihnen frei, sich dort an das Coordination Committee for Vocabulary (CCV) des Radiocommunication Sector (ITU-R) zu wenden: www.itu.int > ITU-R > Study Groups > Coordination Committee for Vocabulary. Es ist durchaus möglich, dass man Ihren Ausführungen dort mit größtem Interesse folgen wird. Abschließende Grüße, --Vhfuhf 00:01, 13. Nov. 2010 (CET)
thread_title:  Klarstellung III 

message: Hallo Vhfuhf, leider haben Sie meine vorausgegangene Frage danach, wo denn die restlichen 402 Watt Wirkleistung bei angeblich 432 Watt von der Sektorantenne abgestrahlter, aber bei nur 20 Watt zugeführter Wirkleistung derselben betrachteten Antenne herkommen sollen, überhaupt nicht beantwortet. Sie tragen nichts zur Klärung des streitgegenständlichen Begriffes ERP bei, solange Sie es strikt vermeiden, in der gesamten Elektrotechnik allgemein klar definierte physikalische Begriffe wie z. B. denjenigen der Wirkleistung auch in Zusammenhang mit elektromagnetischen Feldern und der mit ihnen transportierten Wirkleistung den Wirkleistungsanteil der Strahlungsleistung auch isoliert zu betrachten. 
Wie mein Rechenbeispiel zeigt, ist diese Betrachtung nicht ganz trivial. Sie ist im Zusammenhang mit der erstmaligen Benennung von Strahlungsleistungen anstatt wie früher der Sendeleistungen der Geräte an gleicher Stelle im Frequenznutzungsplan ab 2003 besonders relevant, weil durch diese Änderung zusätzliche und nicht nötige Begrenzungen durch die Hintertüre eingeführt worden sind. So wird z.B. beim WLan eher eine wirklich sinnvolle Nutzung von Richtantennen im Frequenzband bei 2,4 GHz für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ohne tatsächlichen Grund legal letztlich verhindert und gleichzeitig die ungewollte Störung und damit Behinderung anderer Nutzer in der Nähe amtlich vorgeschrieben, nur weil man dabei leicht über die völlig sinnfreie 100 mW EIRP - Begrenzung kommt, ohne überhaupt 100 mW Wirkleistung abgestrahlt zu haben. Nur die Wirkleistung kann einen thermischen Effekt beim Menschen bewirken und athermische Effekte sind bis heute nicht bezüglich negativer Gesundheitsbeeinflussung nachgewiesen und dieser Nachweis wird nach meiner Einschätzung auch die nächsten Jahrzehnte nicht gelingen. Grundsätzlich wird mit Begrenzungen, welche mit Strahlungsleistungen einhergehen, immer die generell sinnvolle Verwendung von Richtantennen erschwert. 
Man kann niemals ein physikalisches Problem lösen, indem man die dabei problemrelevanten physikalischen Fakten ignoriert.
Ich behaupte weiterhin, daß auch bei Bezug auf die in der Praxis verwendete Referenzantenne, dem Lamda-Halbe-Dipol, die Bezeichnung ERP für Equivalent Radiated Power stehen muß und eben gerade nicht für Effective Radiated Power stehen kann und darf.
Eine Äquivalenz ist nicht nur bei Bezug auf die virtuelle Rechenbezugsantenne (isotroper Strahler) gegeben, sondern genauso beim Lambda-Halbe-Dipol und folglich auch bei allen anderen, in der Praxis benutzten Antennen. Beim isotropen Strahler wird ja bisher auch schon die Strahlungsleistung korrekt mit Equivalent Isotropic Radiated Power benannt. Ob da nun Isotropically oder Isotropic steht, ist mir persönlich egal. Denn das ändert nichts am physikalischen Sachverhalt. Ich kann kein Argument entdecken, weshalb man beim Lambda-Halbe-Dipol nicht auch korrekt ERP mit Equivalent Radiated Power bezeichnen sollte.
Sie lassen es weiterhin zu, daß Wikipedia seine Leser nach wie vor durch die falsche Darstellung eines einfachen technischen Sachverhalts mehr verwirrt als korrekt informiert. Da kann ich auch nicht die von Ihnen versuchte Ablenkung auf ansonsten seriöse Informationsquellen und Ihre eigene Fehlinterpretation des im Antennengewinn angeblich bereis eingerechneten und damit berücksichtigten Antennenwirkungsgrades akzeptieren, nur weil Ihren Recherchen zufolge dieser DEFINITIONSFEHLER möglicherweise schon seit den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts besteht und bis heute nicht ausgemerzt worden ist. Fehler werden üblicherweise erst dann beseitigt, wenn sie entdeckt und aufgezeigt worden sind. Das habe ich hiermit getan.
Daß Sie sich Ihrer Sache aber im Gegensatz zu mir nicht sicher sind, gibt die an mich ausgedrückte Empfehlung im letzten Teil Ihrer Stellungnahme, für die ich Ihnen ausdrücklich danke, zu erkennen. 
Ich nehme zur Kenntnis, daß sich Wikipedia nur eingeschränkt als seriöse, aber allgemein zugängliche Informationsquelle eignet. Einen Versuch war es mir wert, diesen Definitionsfehler bezüglich der "Effektiven Strahlungsleistung" bei Wikipedia durch einige erklärende Sätze und Abänderung des Wortes "Effective" in "Aqivalente" zu beseitigen.
Ich danke für die Aufmerksamkeit und wünsche allen Wissbegierigen viel Erfolg beim Erkenntnisgewinn.
Allerdings werde ich im Funk-Mitsprache-Forum diese Thematik weiterhin kommentierend begleiten. Möglicherweise muß ja auch erst ein Dr. Dr. Dr. Dr. Prof. Prof. auf diesen Fehler hinweisen, ehe man bereit ist, ihn zu beseitigen bzw. überhaupt erst zur Kenntnis zu nehmen.
Franz Hornauer,  Bruckmühl
-HF-
-- Franz Hornauer 01:52, 16. Nov. 2010 (CET)
thread_title:  Bewertung