Physik III, Optik

Ein Sender mit einem zeitlich sinusförmigen Signal der Kreisfrequenz ω erzeugt in
den Antennen eine Schwingung mit gleicher Frequenz in allen Antennen. Zusätzlich
wird elektronisch eine zeitlichen Verzögerung ∆t eingeführten die Phasenverschiebung
zwischen benachbarten Antennen bewirkt:
¯ϕ = ω · ∆t.
Gesucht ist das elektrische Feld in einem großem Abstand im Vergleich zur Länge der
Antennenreihe.
• Abstrahlrichtung qualitativ
Im großen Abstand überlagern sich die Kugelwellen näherungsweise zu ebenen Wellenfronten,
die unter einem bestimmten Winkel zur Basislinie abgestrahlt werden. Von
oben sieht das dann so aus:
Der Abstrahlwinkel, den die Wellenfronten mit der Basislinie bilden, ist durch die
Phasenverzögerung einstellbar. Umgekehrt ist auch richtungsempfindlicher Empfang
möglich. Es entsteht ein Radioteleskop, dessen Beobachtungsrichtung man einfach
durch Einstellen der Relativphase ¯ϕ zwischen den Antennen verändern kann, ohne
etwas mechanisch bewegen zu müssen.
• Abstrahlrichtung quantitativ.
Wie ist der Zusammenhang aus Abstrahl/Beobachtungsrichtung und Relativphase?
Wenn die erste Antenne synchron mit dem Sender schwingt, ist die Phasenverschiebung
der zweiten Antenne
ϕ 2 = ϕ +¯ϕ.
Sie enthält den elektronischen Anteil ¯ϕ, der frei eingestellt werden kann und den
geometrischen Anteil ϕ, der von der Abstrahlrichtung abhängt und damit vom Winkel
θ zwischen den Phasenfronten und der Basislinie
θ
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