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1 PPS Antennas Mobilfunkantenne für Basisstation Sommer 2008.

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Präsentation zum Thema: "1 PPS Antennas Mobilfunkantenne für Basisstation Sommer 2008."—  Präsentation transkript:

1 1 PPS Antennas Mobilfunkantenne für Basisstation Sommer 2008

2 2 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Einführungsveranstaltung Antennengrundlagen Versuchsaufbau Simulation Ablauf des Seminars Allgemeine Informationen

3 3 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Antennas Grundlagen Antenne: Komponente die elektromagnetische Energie aus dem freien Raum aufnimmt und in eine Leitung abgibt - oder andersrum (Reziprozität) Antennas Leitung AntenneFreiraum E-feld Amplitude in der E-Ebene: Quelle E-plane

4 4 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Grundlagen - Antenne Antennas Fernfeldabstand Gewinn (Gain) Richtfaktor (Directivity) Eingangsimpedanz, Reflexionsfaktor

5 5 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Verschiedene Antennentypen 1) Drahtantennen Elektrisch klein:Resonant: Dipole SchleifenHelix << l ≈ l/2 - Geringe Direktivität - Geringer Wirkungsgrad - Kleiner Eingangswiderstand - Hohe Eingangsreaktanz -Reelle Eingangsimpedanz -Schmalbandig Breitband: - Bandbreite >2:1 - Beispiel: Log periodic dipole Array Einsatzgebiet: niedrige Frequenzen Antennas

6 6 SimulationVersuchsaufbauAblaufInfos 2) Aperture Antennen - Mikrowellen und Millimeterwellenfrequenzbereich - Gute Richtcharakteristik - Grösse: einige Wellenlängen - Mittlere Bandbreite - Kompatibel mit Hohlleitertechnik 3) Microstrip Antennen - Seit den 70ern - Mikrowellen und Millimeterwellenfrequenzbereich - Billig, flach - Kompatibel mit PCB Technik - Sehr praktisch - Resonierend (kleine Bandbreite) - Schlechter Wirkungsgrad Pyramidal horn Conical horn Rectangular waveguide Rectangular Patch Circular Patch Antennas

7 7 SimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Basisstation für Mobilfunk Antennas GSM MHz MHz max. Leistung: 2 W UMTS 1920 – 1980 MHz uplink 2110 – 2165 MHz downlink max. Leistung: 0.25 W Wlan 2412 – 2484 MHz max. Leistung: 0.1 W

8 8 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Simulationssoftware HFSS Ansoft – HFSS (High Frequency Structure Simulator) Finite Elemente (FEM) im Frequenzbereich CAD Oberfläche zur Eingabe der Geometrie Automatische Volumendiskretisierung mit Tetraedern Frequenzbereichssolver berechnet Felder im ganzen Raum Postprozessor stellt Felder, Klemmengrössen und Richtdiagramme dar. Simulation

9 9 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Simulationssoftware CST Microwave Studio Finite Integration Time Domain Finite Integration Frequency Domain Eigenmode solver Unterstützt verschiedene Meshtypen CAD Oberfläche zur Eingabe der Geometrie Automatische Diskretisierung des Volumens Simulation

10 10 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Yagi – Antenne Oberflächenströme Simulation

11 11 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Yagi – Antenne Elektrisches Feld Simulation

12 12 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Fernfeldberechnung – Anpassung Simulation

13 13 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Richtdiagramm Darstellung 3D Darstellung Kartesische Darstellung Simulation

14 14 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Simulationssoftware FEKO FEKO (Feldberechnung für Körper mit beliebiger Oberfläche) Method Of Moments (MoM) Eingabe mit Hilfe eines Cadprogramms (CadFeko) Automatische Diskretisierung der Oberfläche mit Hilfe von Segmenten und Dreiecken Solver berechnet Ströme auf diesen Elementen aus denen dann die Felder im gesamten Raum berechnet werden Simulation

15 15 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Versuchsaufbau

16 16 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Funktionsweise Versuchsaufbau

17 17 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Ziele Einarbeiten in Grundlagen der –Antennenkunde –Simulationssoftware –Hochfrequenzmesstechnik Erfolgreicher Vergleich von Simulation und Messung Optimierung der Antennengeometrie Ablauf

18 18 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Ablauf des Seminars Grundlagen erarbeiten SimulationMessung Optimierung Präsentation und Bericht Theorie Praxis Nachbearbeitung Ablauf

19 19 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Zeitplan 10. KW Grundlagen der Antennentechnik - EMF 1 Praktikum - Besuch der Messkammer 11. KW Kennenlernen von Simulationsoftware - Einführung in FEKO - Präsentation der Aufgabenstellung 12. / 13. KW Erste eigene Simulationen 15. KW Einführung in Antennenmesstechnik - Analyse des Messaufbau – Fehlerquellen - Messung der ersten Konfigurationen 16. – 20. KW Optimierung und Verifizierung des Antennendesigns 21. KW Präsentation der Ergebnisse - Präsentation der Ergebnisse - Abgabe des Berichts Ablauf

20 20 AntennasSimulationVersuchsaufbauAblaufInfos Allgemeine Informationen Homepage: Simulationssofware Feko: Literatur: „Antenna Theory, Analysis and Design”, Constantin A. Balanis, 1997 „Antennenbuch”, Karl Rothammel, 1984 Versuchsanleitung Fachpraktikum Antennen und Wellenausbreitung (AW, EMF1) Skript „Felder und Komponenten II“ Kontakt: Christian Beyer, x27625, ETZ-K87 Oliver Lauer, x23128, ETZ-K87 Infos


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