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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Antennen Bild 6:

Antennen Bild 6: Antennendiagramm Funkstick mit Desktop-Gehäuse Positionierung einer F-Antenne für 2,4 GHz Nun untersuchen wir eine mäandrierte 2,4-GHz-F-Antenne, deren Position entlang der Leiterplattenkante um 4 bzw. 8 mm nach links verschoben wird. Durch den geringen Abstand zwischen Strahler und Massefläche ist diese Antenne recht schmalbandig und ihre Abstimmung wird bereits bei kleinen Positionsänderungen beeinflusst, ebenso wie einige Einbrüche im Richtdiagramm. Es informieren genauer die Bilder 7 bis 9. Simulation oder Messung? Was ist also sinnvoll beim Entwurf von PCB-Antennen? Sollte man auf EM-Simulation setzen oder genügt ein Nachtrimmen der Resonanzfrequenz im Labor am Hardware-Prototypen? Für elektrisch kleine Antennen, bei denen jede zusätzliche Masse das Antennenverhalten ändert, ist eine rein messtechnische Optimierung schwierig: Schon ein angeschlossenes Koaxkabel ändert die Massesituation und hat deutlichem Einfluss auf alle Parameter. Eine Optimierung des HF-Moduls am Netzwerkanalysator führt also nicht zur optimalen Reichweite im Realbetrieb, wie das Beispiel des USB-Sticks zeigt. In solchen Fällen ist eine simulationsbasierte Antennenoptimierung zweckmässig, die zugleich Toleranzen von Materialien und Variationen der Einbausituationen abprüfen kann. Bild 8: SWR bei Verschiebung Bei einem 868/915-MHz-USB- Funkstick wurde so eine deutliche Reichweitensteigerung gegenüber früheren Designs möglich, und das bei reduzierten Fertigungskosten. Sinnvoll ist der Einsatz der EM-Simulation auch bei IoT- und Smarthome- Antennen, deren spätere Einbausituation nicht exakt definiert ist, weil sie etwa in einer Betonwandöffnung oder auch in einer Hohlwanddose im Trockenbau/Holzbau Verwendung finden können: Hier hilft die Simulation, ein gegenüber diesen Einflüssen robustes Antennen-Design zu entwerfen und eine Vielzahl von Szenarien bereits beim Entwurf zu berücksichtigen. Bei Antennen mit ausreichend großer Massefläche und gut definierten Einbaubedingungen, die nur eine Resonanzverschiebung erfahren, ist eine rein experimentelle Optimierung möglich. Eine Simulation kann jedoch auch hier hilfreich sein, um eine effiziente Abstimmstrategie festzulegen und das Antennendiagramm in der realen Umgebung zu überprüfen. Quellen [1] www.ti.com/lit/an/swra227e/ swra227e.pdf [2] http://muehlhaus.com/support/antenna/pcb-em Bild 7: Verschiebung der 2,4-GHz-Antenne entlang der Kante Bild 9: Antennendiagramm mit PCB und Gehäuse 22 hf-praxis 5/2019

Industry-Leading Design Capability CUSTOM FILTERS Cavity Filters Slab Line Suspended Substrate Microstrip Technologies to Fit Almost Any Need! Fast turnaround Support through the life of your system Lumped-Element Ceramic Resonator Waveguide Send Us Your Specs for a Fast Response MMIC Reflectionless Filters LTCC Low Temperature Cofired Ceramic www.minicircuits.com (718) 934-4500 sales@minicircuits.com 609 Rev Orig_P DISTRIBUTORS 609_CustomFilters.indd 1 3/14/19 4:34 PM

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