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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 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-plane:
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: niedgrige Frequenzene
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
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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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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
Aufbau
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Ablauf des Seminars
Grundlagen erarbeiten
Simulation Messung
Optimierung
Präsentation und Bericht
Theorie
Praxis
Nachbearbeitung
Aufbau
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Richtlinien: Bericht
• Durchgehender Text, deutsch oder englisch
• Rechtschreibprüfung verwenden
• Axenbeschriftung anbringen
• Schrift in Grafiken nicht zu klein
Aufbau
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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
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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Antennas Simulation Versuchsaufbau Ablauf Infos
Aufgabenstellung für nächste Woche
• Erarbeitung der Grundlagen von (Draht-) Antennen
• Feko Manual auf Homepage durchlesen