1 pps antennas mobilfunkantenne für basisstation sommer 2008
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PPS AntennasMobilfunkantenne für Basisstation
Sommer 2008
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Einführungsveranstaltung
• Antennengrundlagen• Versuchsaufbau• Simulation• Ablauf des Seminars• Allgemeine Informationen
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Antennas Grundlagen
Antenne:Komponente die elektromagnetische Energie aus dem freien Raum aufnimmt und in eine Leitung abgibt - oder andersrum (Reziprozität)
Antennas
Leitung Antenne Freiraum
E-feld Amplitudein der E-Ebene:
Quelle
E-plane
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Grundlagen - Antenne
Antennas
Fernfeldabstand
Gewinn (Gain)
Richtfaktor (Directivity)
Eingangsimpedanz, Reflexionsfaktor
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Verschiedene Antennentypen
1) Drahtantennen
Elektrisch klein: Resonant:
Dipole Schleifen Helix
<< <<≈ /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
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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
Pyramidalhorn
Conicalhorn
Rectangular
waveguide
RectangularPatch
CircularPatch
Antennas
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Basisstation für Mobilfunk
Antennas
GSM
880 - 960 MHz
1710 - 1880 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
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Yagi – Antenne
Oberflächenströme
Simulation
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Yagi – Antenne
Elektrisches Feld
Simulation
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Fernfeldberechnung – Anpassung
Simulation
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Richtdiagramm Darstellung
3D Darstellung Kartesische Darstellung
Simulation
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Versuchsaufbau
Versuchsaufbau
Absorber Drehtisch mit Antenne Empfangsantenne mit Leistungsmessgerät
Generator f = 820 MHz
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Funktionsweise
Versuchsaufbau
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Ziele
• Einarbeiten in Grundlagen der– Antennenkunde– Simulationssoftware– Hochfrequenzmesstechnik
• Erfolgreicher Vergleich von Simulation und Messung
• Optimierung der Antennengeometrie
Ablauf
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Ablauf des Seminars
Grundlagen erarbeiten
Simulation Messung
Optimierung
Präsentation und Bericht
Theorie
Praxis
Nachbearbeitung
Ablauf
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Allgemeine Informationen
• Homepage:http://www.ifh.ee.ethz.ch/~fieldcom/pps-antenna/
• Simulationssofware Feko:http://www.feko.info
• Literatur:„Antenna Theory, Analysis and Design”, Constantin A. Balanis, 1997„Antennenbuch”, Karl Rothammel, 1984Versuchsanleitung Fachpraktikum Antennen und Wellenausbreitung (AW, EMF1)Skript „Felder und Komponenten II“
• Kontakt:Christian Beyer, ([email protected]), x27625, ETZ-K87 Oliver Lauer, ([email protected]), x23128, ETZ-K87
Infos