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11.01.2005 1
Breitbandige Anpassung einer Patchantenne
Angefertigt von cand.-ing. Dinh Trung TranBei Prof. Dr.-Ing.K.Solbach
Fachgebiet Hochfrequenztechnik
An der Universität Duisburg-Essen
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11.01.2005 2
Einführung
� Unsere moderne Dienstleitungsgesellschaft braucht� Leistungsfähige Kommunikationssysteme.
Im Bereich der Hochfrequenztechnik für die Mobilkommunikation, Sattelitennavigation oder
Radarsensorik haben sich die planare Leitungstrukturen durchgesetzt.
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11.01.2005 3
Einführung
� Unsere moderne Dienstleitungsgesellschaft braucht� Leistungsfähige Kommunikationssysteme.
Im Bereich der Hochfrequenztechnik für die Mobilkommunikation, Sattelitennavigation oder
Radarsensorik haben sich die planare Leitungstrukturen durchgesetzt.
Der wichtigste Vertreter planarer Hochfrequenzleitungen
ist die Mikrostreifentechnik.
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11.01.2005 4
Einführung
� Unsere moderne Dienstleitungsgesellschaft braucht� Leistungsfähige Kommunikationssysteme.
Im Bereich der Hochfrequenztechnik für die Mobilkommunikation, Sattelitennavigation oder Radarsensorik haben sich die planare Leitungstrukturen durchgesetzt.
Der wichtigste Vertreter planarer Hochfrequenzleitungen ist die Mikrostreifentechnik.
In dieser Technik können auch planare
Antennenstrukturen, so genannte Patchantenne,hergestellt werden
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11.01.2005 5
Einführung
� Die Patchantenne als Leitungsresonator� Hat eine relative Bandbreite von typisch 5%
![Page 6: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/6.jpg)
11.01.2005 6
Einführung
� Die Patchantenne als Leitungsresonator� Hat eine relative Bandbreite von typisch 5%
� Mit der Kompensationsschaltung des dualen Resonators soll die Patchantenne breitbandig gemacht werden.
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11.01.2005 7
Einführung
Entwurf der Antenne vonFrequenz f = 1 GHzLänge L = Lamda / 2Breite w = Lamda / 4
Ein Modell wird erstellt durch:Messen und Simulieren
Anwendung der Kompensation,um die Bandbreite der Patchantenne zu erweitern
Messungen von dem Reflexionsfaktor undStrahlungsdiagramm
Aufgabenstellung
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11.01.2005 8
Hauptthemen
� Theorie � Praktische Durchführung� Zusammenfassung
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11.01.2005 9
Hauptthemen� Theorie
� Mikrostripantenne� Bandleitungsmodell � Leitungsersatzschaltbild� Kompensationstheorie� Abstrahlung� Stehwellenverhältnis und Bandbreite
� Praktische Durchführung � Zusammenfassung
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11.01.2005 10
TheorieMikrostripantenne
� Aufbau einer offenen Mikrostreifen-leitung:� Leiterbreite
w� Leiterdicke t� Dielektrikum
sdicke h
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11.01.2005 11
TheorieBandleitungsmodell
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11.01.2005 12
TheorieBandleitungsmodell
� Feldstärke-verteilung des Grundmodes:� H-Feld� E-Feld
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11.01.2005 13
TheorieBandleitungsmodell
� Strahlen-element an den Enden der
Länge L der Patchantenne
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11.01.2005 14
TheorieBandleitungsmodell
� Auftreten der Streufelder an den Rändern
� Vergleichbar mit einer streufeldlose Modellresonator mit den effektiven Kenngrößen:Leff, weff
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11.01.2005 15
TheorieBandleitungsmodell
� Auftreten der Streufelder an den Rändern
� Vergleichbar mit einer streufeldlosen Modellresonator mit den effektiven Kenngrößen:Leff , weff
![Page 16: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/16.jpg)
11.01.2005 16
TheorieBandleitungsmodell
� Es gibt die Näherungsformeln für Resonatorlänge L, Breite w, Dielektrikumhöhe h
� εreff
� ∆L� RStrahl
� Cstreuend
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11.01.2005 17
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Leitungsersatz-schaltbilddurch verschiedene parallele Schwingkreise
� Resonanz-frequezz fres(m,n)
![Page 18: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/18.jpg)
11.01.2005 18
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Parallele Grundschwingungen (C01,L01,R01) (C10,L10,R10)
� Höhere Resonanzfrequenzen liefern nur induktive Reaktanz Lunendlich
� Unterhalb des ersten Schwingungstypeszeigt die Anordnung rein kapazitives Verhalten C00
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11.01.2005 19
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Parallele Grundschwingungen (C01,L01,R01) (C10,L10,R10)
� Höhere Resonanzfrequenzen liefern nur induktive Reaktanz Lunendlich
� Unterhalb des ersten Schwingungstypeszeigt die Anordnung rein kapazitives Verhalten C00
![Page 20: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/20.jpg)
11.01.2005 20
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Der Speisepunkt wird gewählt, sodass die Grundschwingungfres (1,0)
(C10,L10,R10) stärker als fres(0,1) angeregt wird.
![Page 21: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/21.jpg)
11.01.2005 21
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Darstellung als Leitungsresonatormit Berücksichtigung des Speisepunktes in Umgebung der Grundschwingung (C01,L01,R01) (C10,L10,R10)
![Page 22: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/22.jpg)
11.01.2005 22
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Vollständiges Ersatzschaltbild mit der Zuleitung� Transformierte
Eingangsimpedanz Zpatch
� Verlust R_Kabel von Zuleitung und Patchantenne
� Induktivität L_kabel� Kapazität der
Anschlußstecker Cp
![Page 23: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/23.jpg)
11.01.2005 23
TheorieLeitungsersatzschaltbild
� Vollständiges Ersatzschaltbild mit der Zuleitung bei der Resonanz fres
� Die Resonanz wird durch die Induktivität L_Kabel und die Streukapazität Cp in f*res verschoben
![Page 24: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/24.jpg)
11.01.2005 24
TheorieKompensationsschaltung Prinzip
� 1.Prinzip: Resonanz-Kompensation
Durch Ergänzung der Schaltung mit einem negativen, gleichgroßen Blindwiderstand
![Page 25: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/25.jpg)
11.01.2005 25
TheorieKompensationsschaltungPrinzip
� 2.Prinzip: Breitband-kompensation
Serienblind-widerstände können nur durch einen Parallelblindleit-wert kompensiert werden und umgekehrt .
![Page 26: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/26.jpg)
11.01.2005 26
TheorieKompensationsschaltungPrinzip
� 2.Prinzip: Breitband-
kompensation 1. Für einen
beschränkten Frequenzbereich
2. Impedanz innerhalb eines vorgegeben Bereich (Fehlerkreis)
![Page 27: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/27.jpg)
11.01.2005 27
TheorieKompensationsschaltungder Patchantenne
� Unter Anwendung der zwei genannten Prinzipien
� Eine Kapazität wird in Reihe geschaltet.
![Page 28: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/28.jpg)
11.01.2005 28
TheorieKompensationsschaltungder Patchantenne
� Unter Anwendung der zwei genannten Prinzipien
� Eine Kapazität wird in Reihe geschaltet.
� Bei der Resonanz
![Page 29: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/29.jpg)
11.01.2005 29
TheorieKompensationsschaltungder Patchantenne
![Page 30: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/30.jpg)
11.01.2005 30
TheorieAbstrahlung der Patchantenne
� Qualitativ mit Näherungs-formel � E-Ebene φ°=0
90°<θ<90°
![Page 31: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/31.jpg)
11.01.2005 31
TheorieAbstrahlung der Patchantenne
� Qualitativ mit Näherungs-formel � H-Ebene φ=90°
90°<θ<90°
![Page 32: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/32.jpg)
11.01.2005 32
TheorieStehwellenverhälnis s VSWR (Voltage standing wave ratio)
� Definition
![Page 33: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/33.jpg)
11.01.2005 33
TheorieStehwellenverhälnis s VSWR (Voltage standing wave ratio)
� Definition
![Page 34: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/34.jpg)
11.01.2005 34
TheorieBandbreite BW
DefinitionFür ein häufiges Stehwellenverhältnis s=2 (|S11|=-10 dB)
![Page 35: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/35.jpg)
11.01.2005 35
Hauptthemen
� Theorie
� Praktische Durchführung � Modellerstellung� Aufbau der Kompensationsschaltung� Vergleich der praktischen Messergebnissen
� Zusammenfassung
![Page 36: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/36.jpg)
11.01.2005 36
Hauptthemen
� Theorie
� Praktische Durchführung � Modellerstellung
4 Schriten:� 1.Simulation� Optimierung� 2.Simulation mit den Korrekturenwerten� Aufbau der Patchantenne� Kontrollmessung
� Aufbau der Kompensationsschaltung� Vergleich der praktischen Messergebnissen
� Zusammenfassung
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11.01.2005 37
Praktische DurchführungModellerstellung, 1.Simulation
� Vorgegeben:
Frequenz 1GHzBreite = 73.85 mm
� Modellerstellung durch die berechneten Werten C_streuend, R_Strahl, mit Näherungsformeln
� Simulation der Patchantenne mit ADS
� Die Länge L und die Speisepunkt x werden ermittelt.
� L= 124.44 mm� X= 0.67L
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11.01.2005 38
Praktische DurchführungModellerstellung, 1.Simulation
� Ergebnis ohne Zuleitung .
� Streuparameter S11
![Page 39: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/39.jpg)
11.01.2005 39
Praktische DurchführungModellerstellung, Optimierung
�.
![Page 40: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/40.jpg)
11.01.2005 40
Praktische DurchführungModellerstellung, Optimierung
� Die Patchantenne wurde mit dem Ergebnis von Simulation aufgebaut
� Die Messung des Parameter S11
� Um die Patchantenne zu verbessern wird die Simulationskurve an die gemessenen Kurve angepaßt.
![Page 41: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/41.jpg)
11.01.2005 41
Praktische DurchführungModellerstellung, Optimierung
� Resonanzfrequenz f wurde verschoben
� Induktivität des KabelsL_Kabel=16 nH
� Streukapazität amKoaxialanschluß C_Stecker=0.68 pH
� Physikalische Länge L=117.35 mm
� Phys.Breite w=73.85 mm
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11.01.2005 42
Praktische DurchführungModellerstellung, Optimierung
� Der Vergleichstabelle der Parameter
� Die Abweichung von den Näherungsformeln durch den unberücksichtigten effektiven Dielektrizitäts-
konstanten εreff und die effektive Breite w
![Page 43: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/43.jpg)
11.01.2005 43
Praktische DurchführungModellerstellung, 2.Simulation
� Schaltung des Modell der Patchantenne ohne Zuleitung
� Dabei wird die Impedanz Z_patch ermittelt und Bandbreite BW
Real(Z_patch)=54.36 Ohm
Imag (Z_patch)= -3.115 Ohm
BW = 4.7 %(Stehwellen-verhältnis s=2 )
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11.01.2005 44
Praktische DurchführungModellerstellung, 2.Simulation
![Page 45: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/45.jpg)
11.01.2005 45
Praktische DurchführungModellerstellung, 2.Simulation
![Page 46: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/46.jpg)
11.01.2005 46
Praktische DurchführungModellerstellung, Aufbau
� Schaltung des Modell der Patch-antenne mit Zuleitung
� Mit korrigierten Werten für C_Streu, R_Strahl
� Die ermittelten Werte des Zuleitungs-kabelsL_Kabel, C_Stecker, und Verlust R_Kabel
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11.01.2005 47
Praktische DurchführungModellerstellung, Aufbau der Patchantenne
� Ansicht der Patchantenne� Abmessung:
L=117.35 mm, w=73,85 mm, Höhe h=25 mm
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11.01.2005 48
Praktische DurchführungModellerstellung, Kontrollmessung
� Vergleich zwischen Simulationsergebnis und Messung der Patchantenne ohne Kompensation
![Page 49: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/49.jpg)
11.01.2005 49
Praktische DurchführungModellerstellung, Kontrollmessung
![Page 50: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/50.jpg)
11.01.2005 50
Praktische DurchführungModellerstellung, Richtcharakteristik
� Richtcharakteristik der Patchantenne ohne Kompensation
� In E-Ebene und
H-Ebebe
![Page 51: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/51.jpg)
11.01.2005 51
Hauptthemen
� Theorie
� Praktische Durchführung � Modellerstellung� Aufbau der Kompensationsschaltung� Vergleich der praktischen
Messergebnissen
� Zusammenfassung
![Page 52: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/52.jpg)
11.01.2005 52
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Die vorherigen Abschnitte erläutern das links abgebildete Kompensation-Schaltungsbild
� Die Kompensation wird mit einem Kondensator C_Komp geschaltet.
![Page 53: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/53.jpg)
11.01.2005 53
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Die vorherigen Abschnitte erläutern das links abgebildete Kompensation-Schaltungsbild
� Die Kompensation wird mit einem Kondensator C_Komp geschaltet.
� Bei der Resonanz
![Page 54: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/54.jpg)
11.01.2005 54
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Aufbau der Kompensations-schaltung mit verschiedenen Möglichkeiten
� Mit einem Drehkondensator, der Kapazität des Koaxialkabels, oder einem
Flächen-kondensator
![Page 55: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/55.jpg)
11.01.2005 55
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Aufbau der Kompensations-schaltung mit verschiedenen Möglichkeiten
� Mit einem Drehkondensator, der Kapazität des Koaxialkabels, oder einem
Flächen-kondensator
![Page 56: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/56.jpg)
11.01.2005 56
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Aufbau der Kompensations-schaltung mit verschiedenen Möglichkeiten
� Mit einem Drehkondensator, der Kapazität des Koaxialkabels, oder einem
Flächen-kondensator
![Page 57: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/57.jpg)
11.01.2005 57
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Ansicht der Patchantenne mit dem Kompensation durch den Drehkondensator
![Page 58: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/58.jpg)
11.01.2005 58
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Ansicht der Patchantenne mit dem Kompensation durch die Kapazität des Koaxialkabels
![Page 59: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/59.jpg)
11.01.2005 59
Praktische DurchführungAufbau der Kompensationsschaltung
� Ansicht der Patchantenne mit dem Kompensation durch die Kapazität des Platten-kondensators
![Page 60: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/60.jpg)
11.01.2005 60
Praktische DurchführungVergleich der S11-Parameter
Bandbreit Breite BW� Ohne Kompensation:: kann nicht angegeben werden� Die Bandbreiten mit den verschiedenen Kompensationen werden in der
nächsten Tabelle gezeigt.
![Page 61: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/61.jpg)
11.01.2005 61
Praktische DurchführungDie Bandbreite BW
![Page 62: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/62.jpg)
11.01.2005 62
Praktische DurchführungKompensationskondensator, Verlustwiderstand
� Ersatzschaltbild des Kompensations-kondensators
![Page 63: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/63.jpg)
11.01.2005 63
Praktische DurchführungKompensationskondensator, Verlustwiderstand
� Vergrößerung des kompensierten Kondensators
![Page 64: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/64.jpg)
11.01.2005 64
Praktische DurchführungKompensationskondensator, Verlustwiderstand
� Verlustwiderstand besteht aus dem Zuleitungs-widerstand
![Page 65: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/65.jpg)
11.01.2005 65
Praktische DurchführungKompensationskondensator, Verlustwiderstand
und
![Page 66: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/66.jpg)
11.01.2005 66
Praktische DurchführungImpedanz der Patchantenne
![Page 67: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/67.jpg)
11.01.2005 67
Praktische DurchführungImpedanz der Patchantenne
![Page 68: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/68.jpg)
11.01.2005 68
Praktische DurchführungImpedanz der Patchantenne
![Page 69: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/69.jpg)
11.01.2005 69
Praktische DurchführungImpedanz der Patchantenne
![Page 70: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/70.jpg)
11.01.2005 70
Praktische DurchführungRichtcharakteristik , H-Ebene
![Page 71: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/71.jpg)
11.01.2005 71
Praktische DurchführungRichtcharakteristik , E-Ebene
![Page 72: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/72.jpg)
11.01.2005 72
Praktische DurchführungRichtcharakteristik
Qualitative Kurven in
H-EbeneIn Polardarstellung mit
� Koaxialkabel� Plattenkondensator� Drehkondensator
� Ohne Kompensation
![Page 73: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/73.jpg)
11.01.2005 73
Praktische DurchführungRichtcharakteristik
Qualitative Kurven in
E-EbeneIn Polardarstellung mit
� Koaxialkabel� Plattenkondensator� Drehkondensator
� Ohne Kompensation
![Page 74: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/74.jpg)
11.01.2005 74
Hauptthemen
� Theorie
� Praktische Durchführung � Modellerstellung� Aufbau der Kompensationsschaltung� Vergleich der praktischen
Messergebnissen
� Zusammenfassung
![Page 75: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/75.jpg)
11.01.2005 75
Zusammenfassung
� Die normale Bandbreite einer Patchantenne beträgt nur ca 5%
![Page 76: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/76.jpg)
11.01.2005 76
Zusammenfassung
� Die normale Bandbreite einer Patchantenne beträgt nur ca 5%
� Mit Kompensation des passiven dualen Resonators wurde die Bandbreite auf 17% erhöht.
![Page 77: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/77.jpg)
11.01.2005 77
Ausblick
� Mit zwei symmetrischen Speisepunkten könnte die Bandbreite noch weiter erhöht werden.
� Diese Patchantenne eignen sich besonders gut für die Radar-Anwendung.
![Page 78: BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne - …hft.uni-duisburg-essen.de/arbeiten/Vortrag_Tran_Dinh_Trung.pdf · 11.01.2005 1 BreitbandigeAnpassung einer Patchantenne Angefertigt von](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022011723/5a79f1f47f8b9a99188d9ec8/html5/thumbnails/78.jpg)
11.01.2005 78
Literatur