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Richtcharakteristik

*** Shopping-Tipp: Richtcharakteristik

Die '''Richtcharakteristik''' beschreibt die Winkelabhängigkeit der Stärke empfangener oder gesendeter Wellen. Der Begriff ist geläufig in der Funktechnik (Sende- und Empfangsantennen), bei Lichtquellen (Leuchtdiode LEDs, Leuchten) und in der Akustik (Mikrofone, Lautsprecher) und wird üblicherweise als Polardiagramm dargestellt. Dessen radiale Skalierung ist entweder linear (z.B. in relativen Einheiten) oder auch logarithmisch (z.B. in Dezibel).

Mikrofone
In der Mikrofontechnik beschreibt die '''Richtcharakteristik''' im Polardiagramm die Empfindlichkeit eines Mikrofons als Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel. Man kann dabei zwischen den Verhältnissen im Direktfeld und im Diffusfeld differenzierenMichael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6. Auflage 1997, Band 1, Seite 160. Der Richtcharakter hängt ab von der Bauform der Mikrofonkapsel und von äußeren Formelementen (z. B. Richtrohrmikrofon). Die Stärke der Richtwirkung beschreibt man mit dem Bündelungsgrad bzw. dem BündelungsfaktorMichael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6. Auflage 1997, Band 1, Seite 159. Die Richtwirkung ist durch charakteristische Muster gekennzeichnet: *Kugel (Kugelcharakteristik = ungerichtet) *Acht (Achtercharakteristik = Dipol, vorne und hinten gegensätzliche Polarität) *Keule (Keulencharakteristik, Richtrohr) Mischformen sind: *Nierencharakteristik Niere (Mischung aus Kugel und Acht) *Breite Niere (Breite Nierencharakteristik) *Superniere (Supernierencharakteristik) *Hyperniere (Hypernierencharakteristik) {| class="prettytable" |align="center"|Bild:omnipattern.svg 100px |align="center"|Bild:600px-Subcardioidpattern.svg.png 100px |align="center"|Bild:cardioidpattern.svg 100px |align="center"|Bild:hypercardioidpattern.svg 100px |align="center"|Bild:bidirectionalpattern.svg 100px |align="center"|Bild:shotgunpattern.svg 100px |- !Kugel (engl. Omnidirectional) !Breite Niere (engl. Subcardioid) !Niere (engl. Cardioid,
unidirectional) !Hyperniere (engl. Hypercardioid) !Acht (engl. Figure Eight,
Bidirectional) !Keule (engl. Directional) |} [http://www.sengpielaudio.com/AlleMikrofonRichtcharakteristiken.pdf www.sengpielaudio.com Mikrofonrichtcharakteristiken und weitere Parameter - pdf] [http://www.sengpielaudio.com/UnterschiedHyperniereSuperniere.pdf www.sengpielaudio.com Unterschied zwischen Hyperniere und Superniere - pdf] Die Richtwirkung ist ausschließlich von der akustischen Bauform der Kapsel, nicht von dem zugrundeliegenden Wandlerprinzip abhängig. Ein reines Druckmikrofon (auch: Druckempfänger) besitzt keine Richtwirkung, also eine kugelförmige Richtcharakteristik (omnidirektional). Ein Druckgradientenmikrofon (auch: Druckgradientenempfänger) in seiner reinen Form (z.B. Bändchenmikrofon) liefert als Richtcharakteristik eine Acht (die richtungsabhängige Kraft auf die Membran verläuft cosinusförmig; der Cosinus im Polardiagramm hat die Form einer Acht) [http://www.sengpielaudio.com/ZusammenhangMikrofonRicht.pdf www.sengpielaudio.com Zusammenhang der Richtcharakteristiken - pdf]. Durch spezielle Konstruktion der Kapsel oder durch elektrische Mischung der Signale zweier dicht benachbarter Kapseln erhält man Richtcharakteristiken zwischen Kugel und Acht. Als standardisierte Zwischenformen zwischen Kugel- und Achtercharakteristik gibt es „breite Niere“, „Niere“, „Superniere“ und „Hyperniere“ Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6. Auflage 1997, Band 1, Seite 146, 161. Die Richtcharakteristik „Keule“ wird durch das Prinzip des Interferenzrohres gewonnen (Richtrohrmikrofon; Schallrichtungsabhängige Auslöschungen durch akustisch wirksame Laufzeitelemente). Die Keule nimmt nach vorne hin höhere Frequenzen nur in einem sehr engen Bereich auf. Diese Richtcharakteristik ist stark frequenzabhängig. Nach hinten ist die Aufnahmeempfindlichkeit geringer und diffus, d.h. „unbestimmbar“ Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6. Auflage 1997, Band 1, Seite 172. Bild:Schalltoter Raum TU Dresden.jpg thumb|200px|right|Schalltoter Raum TU Dresden Aufgrund von komplexeren Verhältnissen in der Praxis weicht der reale Richtcharakter, der zudem noch frequenzabhängig ist, fast immer von diesen theoretischen Mustern individuell ab Thomas Görne, Mikrofone in Theorie und Praxis, 2. Auflage 1996, Seite 167. Hersteller geben die gemessenen Werte daher oft in einem Polardiagramm an [http://www.sengpielaudio.com/EBS-AlleCharLinLog.xls www.sengpielaudio.com Polardiagramme als Excel-Darstellung - linear und im dB-Maßstab.]. Die Richtcharakteristik von Mikrofonen wird in Reflexionsarmer Raum reflexionsarmen Räumen im Direktfeld D gemessen, selbst wenn die Keulen-Mikrofonrichtcharakteristik, wie bei einem Richtrohrmikrofon nur im Raumfeld R oder Diffusfeld angewendet wird. Im Diffusfeld verliert jedes Richtmikrofon seine bündelnde Richtcharakteristik. Das heißt: Die Wirksamkeit der schallbündelnden Richtcharakteristiken, so wie sie uns die Mikrofonhersteller zeigen, gilt nur innerhalb des Hallradius, außerhalb davon wird die Richtwirkung mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle immer geringerMichael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6. Auflage 1997, Band 1, Seite 160. Bekannt ist auch die Herstellung der Richtcharakteristik „Breite Niere“ als „Straus-Paket“ aus der Verwendung von zwei Kleinmikrofonen ganz dicht beieinander. Verwendet wurde von Volker Straus ein KM 83 (Kugel) und ein KM 84 (Niere) der Firma Georg Neumann. Eine große Bedeutung bei der Erzeugung der Richtcharakteristik hat auch die Membranabstimmung, die häufig mit Mikrofonabstimmung bezeichnet wird.

Lautsprecher
Die Abstrahlcharakteristik von Lautsprechern ist wichtig für die Beschallung von Räumen, Bahnhöfen und Veranstaltungen.
Während Tieftonlautsprecher (geschlossene Boxen und auch sog. Subwoofer mit Bassreflex-Rohr) - bis auf wenige Ausnahmen - eine Rundstrahlcharakteristik aufweisen, verhalten sich Mittel- und Hochtöner sehr komplex und unterschiedlich: *Kalottenhochtöner habe eine breite Abstrahlung über einen weiten Frequenzbereich und sind daher gut für Wohnräume geeignet. *Hochtöner mit Trichter haben einen geringen Abstrahlungswinkel und werden - erhöht angebracht - zur Beschallung großer Flächen eingesetzt *Mitteltöner oder Breitbandlautsprecher mit kegeliger Membran weisen stark frequenzabhängige Abstrahlcharakteristiken auf *durch vertikale Stapelung lassen sich horizontal weite und vertikal begrenzte Abstrahlwinkel erreichen ("Fächer")

Antennen
Die Richtcharakteristik von Antenne (Technik) Antennen wird auch als Antennendiagramm oder '''Richtdiagramm''' bezeichnet und bestimmt (unabhängig, ob gesendet oder empfangen wird) deren winkelabhängigen Antennengewinn Gewinn sowie das VRV (Vor-/Rück-Verhältnis).
Wie oben bei Mikrofonen beschrieben, gibt es Rundstrahl-, Nieren- oder Achtercharakteristiken sowie (bei stark bündelnden Antennen) Keulencharakteristiken mit mehreren oder wenigen sog. „Nebenzipfeln“.
Die Richtcharakteristik von Antennen wird in einem '''Richtdiagramm''' oder Antennendiagramm horizontal und vertikal in Polarkoordinaten dargestellt. Sie gibt den winkelabhängigen Antennengewinn relativ zum maximalen Gewinn an. Die Richtcharakteristik ist auch zur Vermeidung unerwünschter Empfangssignale von Bedeutung (z.B. Vermeidung von „Geisterbildern“ beim analogen Fernsehempfang). Durch vertikale Antennen-Arrays lassen sich horizontal ausgerichtete, fächerförmige Charakteristiken erzeugen, um möglichst große Flächen abzudecken.
Beispiele sind: *Funktelefon-Basisstationen *Rundfunksender (UKW und TV auf Fernsehtürmen und Umsetzern) Ebenso lassen sich waagerechte Arrays zur Verringerung des waagerechten Abstrahlwinkels einsetzen, z.B. bei Schiffs-Radar-Antennen.
Ein- oder zweidimensionale Antennenarrays können zur elektronischen Beeinflussung der Richtcharakteristik mit unterschiedlichen Phasenlagen der Signale für die einzelnen Antennen gespeist werden (Radar-Anlagen ohne bewegte Antenne, Phased-Array-Antenne).
Große Antennenarrays werden in der Radioastronomie verwendet, um unter Auswertung der Phasenlage der einzelnen Signale mit extrem hoher Winkelauflösung den Himmel oder sogar benachbarte Planetenoberflächen zu untersuchen.

Lichtquellen
Die Richtcharakteristik von Lichtquellen (Leuchtmittel und Leuchten) beschreibt deren winkelabhängige Lichtstärke.
Das ist wichtig zur Charakterisierung von Lichtquellen, zur möglichst gleichmäßigen Ausleuchtung von Flächen oder dem Vermeiden einer Blendung.
Der Abstrahlwinkel beschreibt bei gerichteten Lichtquellen (z.B. bei Leuchtdioden oder Reflektorlampen, Kaltlichtspiegellampen) den Winkel, der von den seitlichen Punkten mit halber Maximal-Lichtstärke eingeschlossen wird. Er kann bei Leuchten in verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich sein. Zur Ausleuchtung von Straßen oder bei Hintergrundbeleuchtungen (engl. „''backlight''“) von Displays werden oft schmetterlingsförmige Abstrahlcharakteristiken (zwei seitlich gerichtete Keulen) verwendet.

Siehe auch
* Polardiagramm .html">Dipolantenne _Antennengewinn | Druckmikrofon .html">Druckgradientenmikrofon _Mikrofon | Stereofonie .html">Tontechnik _Freifeld | Direktfeld .html">Schalldruckpegel _Schallpegel | Schalldruck .html">Nachhall _Hall | Echo .html">Hallradius _Nahbesprechungseffekt | Mikrofonrichtcharakteristik .html">Dynamisches Mikrofon Schallschnelle | Abstandsgesetz .html">Musik _Empfindlichkeit (Technik) | Übertragungsfaktor .html">Ton _Klang

Weblinks

- Alle linearen Richtcharakteristiken von idealen Mikrofonen
- Alle logarithmischen Richtcharakteristiken (dB) von idealen Mikrofonen
- Mikrofon-Richtcharakteristiken - Vom reinen Druck-Empfänger zum reinen Druckgradienten-Empfänger
- Alle Mikrofon-Richtcharakteristiken und weitere Parameter
- Unterschied zwischen Hyperniere und Superniere
- Mikrofonrichtcharakteristik Breite Niere usw.

Quellen
Kategorie:Mikrofon Kategorie:Tontechnik Kategorie:Akustisches Messgerät Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Schallwandlung Kategorie:Messtechnik

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[Der Artikel zu Richtcharakteristik stammt aus dem Nachschlagewerk Wikipedia, der freien Enzyklopädie. Dort findet sich neben einer Übersicht der Autoren die Möglichkeit, den Original-Text des Artikels Richtcharakteristik zu editieren.
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