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Projektseminar Antennas

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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos

Einführungsveranstaltung

• Antennas Grundlagen

• Versuchsaufbau

• Simulation

• Ablauf des Seminars

• Allgemeine Informationen

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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-plane:

Quelle

E-plane

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Grundlagen - Antenne

Antennas

Fernfeldabstand

Gewinn (Gain)

Richtfaktor (Directivity)

Eingangsimpedanz, Reflexionsfaktor

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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: niedgrige Frequenzene

Antennas

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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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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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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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Yagi – Antenne

Oberflächenströme

Simulation

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Yagi – Antenne

Elektrisches Feld

Simulation

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Fernfeldberechnung – Anpassung

Simulation

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Richtdiagramm Darstellung

3D Darstellung Kartesische Darstellung

Simulation

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Versuchsaufbau

Versuchsaufbau

Absorber Drehtisch mit Antenne Empfangsantenne mit Leistungsmessgerät

Generator f = 820 MHz

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Funktionsweise

Versuchsaufbau

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Ziele

• Einarbeiten in Grundlagen der– Antennenkunde– Simulationssoftware– Hochfrequenzmesstechnik

• Erfolgreicher Vergleich von Simulation und Messung

• Optimierung der Antennengeometrie

Aufbau

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Ablauf des Seminars

Grundlagen erarbeiten

Simulation Messung

Optimierung

Präsentation und Bericht

Theorie

Praxis

Nachbearbeitung

Aufbau

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Richtlinien: Bericht

• Durchgehender Text, deutsch oder englisch

• Rechtschreibprüfung verwenden

• Axenbeschriftung anbringen

• Schrift in Grafiken nicht zu klein

Aufbau

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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

Aufbau

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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, 1984Versuchsanleitung 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

Infos

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Aufgabenstellung für nächste Woche

• Erarbeitung der Grundlagen von (Draht-) Antennen

• Feko Manual auf Homepage durchlesen