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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

DISTRIBUTORS 596 Rev

DISTRIBUTORS 596 Rev Orig.indd 1 9/12/18 4:41 PM

Editorial Antennen-Design für Jedermann Autor: Dirk Müller, FlowCAD In der Vergangenheit waren Antennen mehr ein Spezialthema für Experten. In einem System wurden zuerst Vorgaben definiert und der Rest des Designs musste sich unterordnen. Doch mittlerweile finden wir Antennen für Bluetooth, WiFi oder Biosensoren in immer mehr Produkten, wobei Designer vor neuen Herausforderungen stehen. Beispielsweise richtet sich das Design eines Fitness-Armbands nur zu einem geringen Teil nach den HF-Anforderungen. In erster Linie geht es um Tragekomfort und schickes Design. Diese Forderungen bestimmen die Materialien der Oberflächen und Formen. Wenn jetzt eine Antenne erforderlich ist, dann hat diese dazu zu passen, kann also nicht unter optimalen Bedingungen arbeiten. So wird die Antenne in den flexiblen Bereich des Kunststoff-Armbands integriert und daher beim Anlegen gebogen und kommt je nach Armdurchmesser in unterschiedlichen Radien zum Einsatz. Es ist schnell zu erkennen, dass hier eine Anpassung der Antenne nicht mehr durch Trimmen erfolgen kann. Doch die Funktion der Antenne lässt sich heute zum Glück zusammen mit den Materialeigenschaften des Kunststoffs simulieren! Die heutigen Tools unterstützen die Ingenieure beim Design von Antennen mit Expertenwissen, wie zum Beispiel bei Parametrisierung, mit Templates und Verifikationsszenarien usw. In einer Multiphysik-Simulation geht man mehrere Wege im Design- Prozess gleichzeitig. So können die unterschiedlichen Materialien mit ihren elektromagnetischen Eigenschaften verglichen werden und gleichzeitig für die Fertigung die Kosten und anderen Materialeigenschaften wie Biegsamkeit untersucht werden. Hier ist der koordinierte Austausch von Simulationsparametern erforderlich, um zielgerichtet, schnell und effizient geeignete Lösungen zu finden. Bei einem Wearable Device ist eventuell die Kommunikation zu einem Smartphone und zu weiteren Sensoren über eine weitere Antenne umzusetzen. Dann sind auch gegenseitige Störungen der beiden Antennen zu berücksichtigen. Moderne Tools leisten das und können auch die Funktion der Elektronik simulieren, um die Ansteuerung der Antenne zu variieren. Und deren Geometrie lässt sich tool-unterstützt anpassen auf unterschiedliche Platzierungen. Es ist außerdem möglich, die Kombinationen der Antennen zu simulieren, beispielsweise wenn das Fitness-Armband zusätzlich drahtlos in einer Induktionsschale geladen werden soll. Die Funktion der Antenne und die Feldverteilungen lassen sich sehr gut visualisieren, damit Vor- und Nachteile eines virtuellen Versuchsaufbaus dargestellen werden können. Aber auch wenn keine eigenen Antennenstrukturen optimiert, sondern nur Funkmodule auf Leiterplatten zum Einbau in Geräte mit etwas mehr Bauraum verwendet werden sollen, kann es durch den Einbau zu Abschirmungen kommen. Wenn der Induktionsherd neben einer Mikrowelle per Internet zu steuern sein soll, spielt die Platzierung der IoT-Module eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Multiphysik-Simulationen unterstützen die Ingenieure bei der Entwicklung von Antennen und erleichtern das Design des Produkts auch in stärker vernetzten Einsatzbedingungen hinsichtlich Signalqualität und Funktionalität. Kurz gesagt: Sie ermöglichen das Antennen-Design für Jedermann. Dirk Müller Technische Beratung und Distribution Ihr Experte für: Kabel, Adapter, Buchsen, Antennen (Patch, Chip, GPS, Glass Mount) low PIM Kopplerpler municom GmbH Fuchsgrube 4 83278 Traunstein info@municom.de Tel. +49 86116677-99 Bauelemente für die Hochfrequenztechnik, Opto- und Industrieelektronik sowie Hochfrequenzmessgeräte www.municom.de EN ISO 9001:2008 Photo by NASA on Unsplash hf-praxis 5/2019 3

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© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel