Konforme Hochleistungsantennen
Zusätzlich zu den Integrationskosten machen konformen Antennen ebenfalls Designeinschränkungen zu schaffen, die der vordefinierten Flächenform, der diese entsprechen müssen, geschuldet ist. Die oftmals kontraproduktive Form einer nicht planaren 2D-Fläche wirkt sich nicht nur auf die Antennenleistung aus, sondern auch auf die Elementabstände und die relative Signalphase. Dies macht es erforderlich, komplexe Antennenformen zu untersuchen, um diese Einschränkungen auszugleichen. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts CONFORMAL (New theoretical developments with application in the area of cylindrical microstrip antennas) bestand darin, die problematischsten Aspekte hinsichtlich des Designs zylindrischer konformer Antennen zu adressieren. Vor diesem Hintergrund entwickelten Forscher ein nummerisches Modell für zylindrische Mikrostreifenantennen (cylindrical microstrip antennas, CMAs) mit Patches für unterschiedliche Flächen. Zur Analyse der Antenneneigenschaften wurde eine Methode für Momente im Spektralbereich implementiert. Das Modell umfasst weitere Innovationen wie die Verwendung stückweiser sinusoidaler Basisfunktionen. Es wurden mehrere Flächenformen berücksichtigt. Hierzu zählten unter anderem zylindrische rechteckige Patches mit einem horizontalen Schlitz oder einem Schlitzrahmen. Die Forscher analysierten gründlich den Eingangswiderstand und die CMA-Fernfeldstrahlungsmuster mit Patches zu allen unterschiedlichen Formen, die über eine Mikrostreifenleitung eingespeist worden waren. Die Ergebnisse ebneten den Weg für den Entwurf einer großen CMA-Vorrichtung. Die CMA-Vorrichtung besteht konkret aus fünf Paaren gekoppelter Patches mit Streifenrahmen und Schlitz, die über eine Mikrostreifenleitung mit ca. fünf Wellenlängen eingespeist werden. Mit dem neu entwickelten Modell, welches alle elektromagnetischen Kopplungen zwischen Patches und Einspeisleitungen berücksichtigt, waren die Forscher in der Lage, zum ersten Mal die Leistung einer solchen Vorrichtung in allen Details zu evaluieren. Die Vorteile dieser CMA-Vorrichtung beinhalten unter anderem eine effektive Patch-zu-Mikrostreifenleitung-Kopplung, die lediglich über den Zwischenabstand kontrolliert wird. Weder die Schlitzgröße noch die Patchform bedürfen einer Veränderung. Außerdem wird eine standardmäßige Stromverteilung für Elemente wie Kosinusformen unterstützt, die für das Design von Basisstationen für die Drahtlosnetz-Kommunikation von Bedeutung sind. Vor dem Ende von CONFORMAL wurden zwei Typen omnidirektionaler CMAs entworfen, die jeweils vertikal und horizontal polarisiert waren. Berechnungen zufolge könnte durch die Verwendung textiler Substratstoffe mit geringer Durchlässigkeit und Patches, welche aus leitenden Textilien bestehen, eine um 20 % höhere Bandbreite erreicht werden.
Schlüsselbegriffe
Konform, konforme Antennen, Software, zylindrischer Mikrostreifenantennen, Drahtlosnetz
