PPS Antennas Mobilfunkantenne für Basisstation Sommer 2008

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

1 PPS Antennas Mobilfunkantenne für Basisstation Sommer 2008

2 Einführungsveranstaltung
Antennengrundlagen Versuchsaufbau Simulation Ablauf des Seminars Allgemeine Informationen

3 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-Ebene: Quelle E-plane

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

5 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: niedrige Frequenzen

6 - 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

7 Basisstation für Mobilfunk
Antennas Basisstation für Mobilfunk 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 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.

9 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

10 Simulation Yagi – Antenne Oberflächenströme

11 Simulation Yagi – Antenne Elektrisches Feld

12 Fernfeldberechnung – Anpassung
Simulation Fernfeldberechnung – Anpassung

13 Richtdiagramm Darstellung
Simulation Richtdiagramm Darstellung 3D Darstellung Kartesische Darstellung

14 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

15 Versuchsaufbau Versuchsaufbau

16 Versuchsaufbau Funktionsweise

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

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

19 Zeitplan Ablauf 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

20 Allgemeine Informationen
Infos 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