Patch Antennen Entwurf

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Hallo alle zusammen,

ich habe hier ein kleines Mathematisches Problem welches mir erheblichen 
Simulationsaufwand beschert.

Ich habe eine Aufgabe bekommen eine Patch Antenne zu entwerfen mit der 
Größe 10x16cm siehe (Bild_1). Die Daten sind folgende:

• board thickness: H = 0.5 mm

• relative permittivity: εr = 4.2
• metal conductivity: σ = 5.8 · 107 S m

• metal thickness: T = 35 μm (top- and bottomside metal layers)

• loss tangent: tan δ = 0.015

Die Entwurfsfrequenz sollte exakt bei 2452MHz liegen.

Mein Vorgehen:

Zuerst habe ich die größe der Patch Antennen berechnet: (siehe Bild_2)


Dann für die Zuleitung für die Patch Antenne. Dies habe ich ADS LineCalc 
überlassen. (Bild_3).

Soweit so gut. Anschließend habe ich ADS das Layout begonnen und alle 
Parameter eingegeben.  Das Resultat meiner Antenne ist in Bild_4 und 5 
zu erkennen. Leider hat sich eine Frequenz von 2472MHz eingestellt 
anstatt die gewünschten 2452MHz. Die Anpassung ist auch nicht gerade das 
wahre wie auch der Eingangsreflexionsfaktor.

Nun habe ich meinen Prof gefragt ob ich das nicht besser berechnen 
könnte oder in ADS Schematic aufbauen und eine Parametrische Analyse 
machen könnte. Er meinte nein dazu. Nun die Frage an euch:


1.)
Wie kann ich eine Patch Antenne genau nach meinen Wünschen berechnen mit 
der Geometrie

2.)
Wie könnte ich das in ADS als Schemata aufbauen und mit einer 
Parametrischen Analyse besser und vor allem schneller Simulieren als mit 
dem Layout?

3.)
Wie bekomme ich eine bessere Anpassung einer 50 Ohm 
Micorstreifen-Zuleitung zu einer Patch Antenne hin? Mein Prof meinte ich 
sollte die Zuleitung weiter in die Patch Antenne hineinragen lassen da 
diese im inneren niederohmiger ist als an den Außenkanten.

4.)
Warum ist eine Quadrat in der Mitte niederohmiger als an den 
Außenkanten??


Vielen Dank für eure Hilfe.

Grüße

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Das Tutorial von Gunthard Kraus kennst Du ?
http://www.gunthard-kraus.de/inhalt_de.htm

"Vortrag auf der 56. UKW-Tagung 2011 in Bensheim:  Entwicklung einer 
zirkular polarisierten Patchantenne für 2,45GHz mit Sonnet Lite"

[Markus (Gast)]

Mit ca. 16 dB liegst Du schonmal nicht so schlecht.

Die parametrische Analyse bzw. Optimierung führst Du in Momentum selbst 
durch. Du definierst die geometrische Größe, die das Programm verändern 
darf und dann führt er in vorgegebenen Schritten die Simulation durch. 
Bei einer solch einfachen Struktur ist die Simulationsdauer doch nahezu 
vernachlässigbar.

Ansonsten hat Gunthard Kraus dazu einen Artikel verfaßt, ist hier auf µC 
irgendwo verlinkt, ansonsten Google fragen.

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Nein kannte ich noch nicht :) Super vielen Dank, dann mach ich das 
gleich mal.