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Analysis of Low-cost Original Holographic Antenna: Theoretical OveRvIew, NOtes, StudY, DesigN, and EasY Implementation

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Neue Designs und Anwendungsbereiche für holografische Antennen

Holografische Antennen wurden erstmals vor 40 Jahren erforscht. Angesichts der vielen Geräte, bei denen Hologramme eingesetzt werden, intensivieren sich die Forschungsbemühungen in diesem Bereich gegenwärtig wieder. EU-geförderte Forscher entwickelten neue Geräteprototypen auf der Basis der etablierten Technologie mit hervorragendem Vermarktungspotenzial.

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Hologramme sind zweidimensionale Bilder, die bei Betrachtung dreidimensional erscheinen. Der dreidimensionale Eindruck entsteht durch Interferenzen zweier elektromagnetischer Wellen. Holografische Antennen (HA) sind Antennen, bei denen die reflektierende Oberfläche (Blende) aus einer leitfähigen Metallstruktur besteht, die auf ein geerdetes, mehrschichtiges, dielektrisches Trägersubstrat aufgebracht wird. Die Oberflächenwellen breiten sich entlang des Trägersubstrats aus. Das Hologramm entsteht durch Interferenzen an der Grenze zwischen Luft und Substrat. Im Rahmen des ALOHA Torino-Sydney-Projekts untersuchten EU-geförderte Forscher Prototypen holografischer Antennen im Mikrowellen-Frequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Mikrostreifen-Technologie unterstützt die Ausbreitung der Oberflächenwellen entlang der Grenzfläche zweier verschiedener Medien. Dadurch entstehen Hologramme. Die Projektmitglieder beschäftigten sich mit einer breitenmodulierten Mikrostreifenleitung innerhalb einzelner, als Einheitszellen bezeichneten Strukturen. Den Wissenschaftlern gelang die Bildung eines Zylinders aus sich in verschiedenen Richtungen periodisch wiederholenden Einheitszellen. Die Kopplung von Oberflächenwellen und elektromagnetischen Wellen im freien Raum führte zu interessanten elektromagnetischen Phänomenen.L Zu den zahlreichen Prototypen und Designs, die entwickelt wurden, gehörte auch ein Geräteprototyp, der im Frequenzbereich des in der Satellitenkommunikation verwendeten Mikrowellen-K-Bandes des elektromagnetischen Spektrums (18 - 27 Gigahertz, GHz) betrieben wird. Ein weiterer Prototyp aus 24 aktiven, einzeln abstimmbaren Einheitszellen mit herausragenden Filterparametern ermöglichte enorme Einsparungen im Hinblick auf die Größe und könnte in intelligenten Geräten wie kognitiven Funkgeräten zum Einsatz kommen. Sie suchen permanent selbstständig die optimale Frequenz für die drahtlose Kommunikation. Die Forscher erarbeiteten auch zwei verschiedene periodische Konfigurationen eines mehrschichtigen Reflektorschirms zur Abdeckung des Ultrabreitbandbereichs (Frequenzen von 3,1 - 6 GHz) in Geräten zur Radarzielverfolgung und zur drahtlosen Kommunikation. Die verbesserten Eigenschaften sprechen für ein enormes industrielles Potenzial. Das Team des ALOHA Torino-Sydney-Projekts fertigte zahlreiche Prototypen an, in denen die neuen und besseren Eigenschaften der holografischen Antennen zum Tragen kamen. Daher könnten holografische Antennen in vielen etablierten und auch neu entstehenden Bereichen eingesetzt werden. Durch weitere Forschungsbemühungen sollte es möglich sein, die Prototypen zu optimieren und weitere Geräte zu entwickeln.

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