Projektseminar Antennas

Einführungsveranstaltung Antennas Grundlagen Versuchsaufbau Simulation Ablauf des Seminars Allgemeine Informationen

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

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

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

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

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.

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 Yagi – Antenne Oberflächenströme

Simulation Yagi – Antenne Elektrisches Feld

Fernfeldberechnung – Anpassung Simulation Fernfeldberechnung – Anpassung

Richtdiagramm Darstellung Simulation Richtdiagramm Darstellung 3D Darstellung Kartesische Darstellung

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

Versuchsaufbau Versuchsaufbau

Versuchsaufbau Funktionsweise

Einarbeiten in Grundlagen der Aufbau Ziele Einarbeiten in Grundlagen der Antennenkunde Simulationssoftware Hochfrequenzmesstechnik Erfolgreicher Vergleich von Simulation und Messung Optimierung der Antennengeometrie

Ablauf des Seminars Aufbau Grundlagen erarbeiten Theorie Simulation Messung Optimierung Praxis Präsentation und Bericht Nachbearbeitung

Durchgehender Text, deutsch oder englisch Aufbau Richtlinien: Bericht Durchgehender Text, deutsch oder englisch Rechtschreibprüfung verwenden Axenbeschriftung anbringen Schrift in Grafiken nicht zu klein

Vortragssprache Englisch, elektronische Präsentation (Power Point) Aufbau Richtlinien: Vortrag Vortragssprache Englisch, elektronische Präsentation (Power Point) Vortragsfolien sollten mit Betreuer vor dem Vortrag besprochen werden. Lesbare Schriften in Text und Grafiken Vorsicht mit Gelb und Grün auf Folien Keine Elemente der Folien unkommentiert lassen Vortrag üben Themen zwischen Vortragenden geeignet aufteilen

Allgemeine Informationen Infos Allgemeine Informationen Homepage: http://www.ifh.ee.ethz.ch/~fieldcom/pps-smartantenna/ Simulationssofware Feko: http://www.feko.info 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: Johannes Hoffman, (hoffmanj at ifh.ee.ethz.ch), x25733, ETZ-K64.2 Matthew Mishrikey, (matthewm at ifh.ee.ethz.ch), x28431, ETZ-K97

Aufgabenstellung für nächste Woche Erarbeitung der Grundlagen von (Draht-) Antennen Feko Manual auf Homepage durchlesen