Patchantenne

[nerd (Gast)]

Hallo zusammen,

wisst ihr was es für mögliche Nachteile bei folgender Herstellung geben 
könnte?

Siehe Bild b) Einspeisung von unten durch die Grundplatte....

eine andere Frage hätte ich noch...bei der Aufnahme von Richtdiagrammen 
und Reflexionen von meinem Patcharray sieht man deutlich, dass die 
beiden äußeren Patches schlechter sind, als die in der Mitte....Leider 
finde ich in der Literatur keine Begründung dafür..

Sie wirken ja anscheinend als Resonator..habt ihr Literaturtipps oder 
generell Hinweise woran das liegt?

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Die Patchantennentexte von Gunthard Kraus kennst Du ?
http://www.gunthard-kraus.de/Vortrag_Weinheim/Bensheim_2011.pdf
http://www.gunthard-kraus.de/Tutorial_Sonnet/pdf_Deutsch/Tutorial_V15.53.pdf
http://www.gunthard-kraus.de/FEKO-pdf/FEKO%20Tutorial_2019.pdf

[nerd (Gast)]

vielen Dank, das kannte ich noch nicht. Ich habe mal reingeschaut, finde 
aber die Antwort zu meiner Frage leider nicht...

Zudem finde ich auch keine Quelle, die mir bestätigt, dass Patchantennen 
ab einem Reflexionsfaktor von -10 dB arbeiten können...

[nerd (Gast)]

hat keine Begründunen dafür oder Literaturvorschläge?

[Fabian Z. (fabi_z)]

nerd schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> wisst ihr was es für mögliche Nachteile bei folgender Herstellung geben
> könnte?


Du meinst die Herstellung von Patches in Mikrostreifenleitungstechnik? 
Da gibts durchaus Vorteile/Nachteile. Wie zum Beispiel

+ Einfache/kostengünstige Herstellung
+leichte reproduzierbarkeit
-Mikrostreifenleitungstechnik (vorallem Patchantennen) sind „eher“ 
Schmalbandig

usw. (Google ist dein Freund)

>
> Siehe Bild b) Einspeisung von unten durch die Grundplatte....

Mach dir doch mal Gedanken warum man von unten speist. Warum genau an 
dem Ort und wo könnte welche Impedanz liegen?!

>
> eine andere Frage hätte ich noch...bei der Aufnahme von Richtdiagrammen
> und Reflexionen von meinem Patcharray sieht man deutlich, dass die
> beiden äußeren Patches schlechter sind, als die in der Mitte....Leider
> finde ich in der Literatur keine Begründung dafür..

Du hast ein Array gebaut? Wenn ja, kann es zu Verkopplungen kommen. 
Wichtig sind die Abstände zwischen den Elementen.

> Sie wirken ja anscheinend als Resonator..habt ihr Literaturtipps oder
> generell Hinweise woran das liegt?

Beste Quellen:

Antenna Theory: Analysis and Design von Constantine A. Balanis

http://www.hft.tu-berlin.de/fileadmin/fg154/HFT/Skript/HFTI/Skript_HFT1_2012.pdf

[Fabian Z. (fabi_z)]

nerd schrieb:
> hat keine Begründunen dafür oder Literaturvorschläge?

Bemühe dich doch um eine Google suche. Das Netz ist voll von Literatur 
bezüglich Antennen!

[nerd (Gast)]

vielen Dank. Vielleicht habe ich mich ungenau ausgderückt. Ich habe in 
der Tat die gewöhnlichen Berechnungen durchgeführt für die Breiten, 
Längen, den Elementabstand und den Einspeisepunkt.

Mich wundert es nur, dass die Patches an einem Array am Rand einen 
geringeren Reflexionswert haben als die Patches in der Mitte (welche 
umgeben sind von anderes Patches)

[Fabian Z. (fabi_z)]

nerd schrieb:
> vielen Dank. Vielleicht habe ich mich ungenau ausgderückt. Ich habe in
> der Tat die gewöhnlichen Berechnungen durchgeführt für die Breiten,
> Längen, den Elementabstand und den Einspeisepunkt.
>
> Mich wundert es nur, dass die Patches an einem Array am Rand einen
> geringeren Reflexionswert haben als die Patches in der Mitte (welche
> umgeben sind von anderes Patches)

Ich vermute mal, ohne deinen Aufbau zu kennen, das es sich hierbei um 
Verkopplungen handelt.

Zur kleinen Erläuterung:

Ist die räumliche Anordnung der Einzelelemente in einem Array mit dem 
Abstand zwischen den Patches zu gering gewählt, entstehen 
elektromagnetische Wechselwirkungen sowie parasitäre Oberflächenwellen, 
welche sich zwischen dem Substrat und Luft ausbreiten. Dieser 
unerwünschte Effekt wird in der Literatur ”Mutual Coupling” genannt. 
Durch die Wechselwirkung der Einzelelemente entstehen Stromverteilungs-, 
Impedanz- und Richtdiagramm-Veränderungen.

[nerd (Gast)]

danke! Nun kenne ich den Begriff, wonach ich genauer suchen kann...

Der Elementabstand sollte ja kleiner oder gleich Lambda/2 sein. Mein 
Abstand beträgt genau gleich Lambda/2...Daher habe ich mich gewundert, 
anscheinend wirken äußere Patches am Array (die keinen Nachbar haben) 
als Resonator.

Ich habe mich auch gewundert, dass meine Messungen eine ziemlich 
breitbandiges S11 gezeigt haben. In meiner Simulation waren die nämlich 
schmalbandig, wie erwartet..

[Fabian Z. (fabi_z)]

nerd schrieb:
> danke! Nun kenne ich den Begriff, wonach ich genauer suchen kann...
>
> Der Elementabstand sollte ja kleiner oder gleich Lambda/2 sein. Mein
> Abstand beträgt genau gleich Lambda/2...Daher habe ich mich gewundert,
> anscheinend wirken äußere Patches am Array (die keinen Nachbar haben)
> als Resonator.

Das Einzelpatch, das du behandelt, ist eine rechteckige Metallfläche, 
die durch ein Substrat von einer Massefläche getrennt ist. Bei der 
Anregung der Metallfläche bei Resonanzfrequenz ergibt sich ein Strom und 
Spannungsverlauf auf dem resonierenden Patch mit lambda/2 Länge, die 
konträr zueinander sind.

> Ich habe mich auch gewundert, dass meine Messungen eine ziemlich
> breitbandiges S11 gezeigt haben. In meiner Simulation waren die nämlich
> schmalbandig, wie erwartet..

Du musst darauf achten das du alle Patches mit der gleichen Phase 
ansteuerst! Das Schlüsselwort hierzu ist „Beamforming“. Durch einen 
Phasenversatz von Element zu Element (hab dir schnell in Matlab die 
Berechnung aufgeschrieben)kannst du eine elektronisch geschwenkte 
Richtcharakteristik der Antennenzeile erreichen. Jedoch musst du 
gewährleisten, dass die Phase deines Signals bei ungeschwenkter 
Charakteristik gleich ist.

Des Weiteren kannst du dich noch mit der Nebenkeulenunterdrückung 
beschäftigen wie zum Beispiel Homogen, Binomial usw. (siehe Bild)

[nerd (Gast)]

danke. Das Beamforming bzw. das Schwenken der Hauptkeule hat 
funktioniert und auch die Richtdiagramme sahen gut aus.
Ich hatte davor nur mal S11 der Patches mit dem NWA angeschaut und mich 
über die schlechten Ergebnisse im Vergleich zur Simulation gewundert...