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Forum: HF, Funk und Felder planare Monopolantenne


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von Sawyer M. (sawyer_ma)


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Hallo alle zusammen,

ich habe bezüglich der Dimensionierung einer omnidirektionalen planaren 
Monopolantenne meine Schwierigkeiten.

Ich habe vor in Mikrostreifenleitungstechnik einen Monopol aufzubauen 
bei 5 GHz. Leider gibt es im Internet hunderte von verschiedenen 
Ausführungen aber keine mathematische Beschreibung dazu.

Was ich bis jetzt verstanden habe ist das die leitende Grundfläche des 
Monopols eine Kurzschlussebene ist. Dies Bedeutet, das Dipol und Monopol 
im oberen Halbraum exakt die gleichen Wellen anregen. Unterhalb der 
Grundfläche erzeugt der Monopol natürlich keine Wellen.
Die abgestrahle Leistung des Monopols ist bei gleichem Strom genau halb 
so groß. Damit ist auch die Eingangsleistung und folglich auch die 
Eingangsspannung und der Strahlungswiderstand RS des Monopols nur halb 
so groß.

Doch wie Dimensioniere ich das Patch, einfach nur das lambda durch 4 
teilen in der Breite? Wie berechne ich die Höhe und den Abstand zur 
Massefläche auf der Rückseite?

Kennt Ihr Literatur in der die Monopolantenne genau beschrieben wird in 
planarer Ausführung?

Des Weiteren möchte ich diese gerne zirkulare polarisieren. Dies 
erreiche ich, indem ich die Ecken abschneide auf den gegenüberliegenden 
Seiten (Corner Truncated Microstrip Patch). Jedoch wieviel ich davon 
abschneide ist nirgends mathematisch beschrieben.

Ich bin um jeden Tip und Literaturhinweise dankbar.

Beste Grüße und vielen Dank euch

von Joggel E. (jetztnicht)


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Ohne etwas mehr Wissen kannst du leider nur den gefundenen Beschrieb 
durchfuehren. Mit exakt denselben Daten.

Was soll das Ganze denn ?

von Sawyer M. (sawyer_ma)


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Joggel E. schrieb:
> Ohne etwas mehr Wissen kannst du leider nur den gefundenen Beschrieb
> durchfuehren. Mit exakt denselben Daten.
>
> Was soll das Ganze denn ?

Ich verstehe deine Frage nicht ganz. Eine Monopolantenne strahlt 
omnidirektional ab. Genau das möchte ich.

Mir geht es darum Literatur zu finden, oder anderes Material, Wissen 
eines Mitglieds von hier, um die oben genannten Fragen zu verstehen.

: Bearbeitet durch User
von Naja (Gast)


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Ich wuerd's mal simulieren.

von Sawyer M. (sawyer_ma)


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Über konstruktive Hilfestellung würde ich mich sehr freuen.

von HF-Werkler (Gast)


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Ich denke, was vielen Lesern nicht klar ist, was bei deiner Antenne 
herauskommen soll.

Du schreibst 5Ghz, Omnidirektional, Monopol, planar und gekappte Ecken 
für zirkulare Polarisation, aber benutzt wiederum eine nicht 
Rotationssymmetrische Anordnung (flaches Patch ohne Massefläche 
dahinter). Irgendwie hab ich das Gefühl, da passt was nicht zusammen 
oder du mischt einfach irgendwelche Designs zusammen in der Hoffnung, 
dass das schon geht.

Beschreibe bitte genauer, wie du dir das Antennendiagramm am Ende 
vorstellst.

von Sawyer M. (sawyer_ma)


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HF-Werkler schrieb:
> Ich denke, was vielen Lesern nicht klar ist, was bei deiner Antenne
> herauskommen soll.
>
> Du schreibst 5Ghz, Omnidirektional, Monopol, planar und gekappte Ecken
> für zirkulare Polarisation, aber benutzt wiederum eine nicht
> Rotationssymmetrische Anordnung (flaches Patch ohne Massefläche
> dahinter). Irgendwie hab ich das Gefühl, da passt was nicht zusammen
> oder du mischt einfach irgendwelche Designs zusammen in der Hoffnung,
> dass das schon geht.
>
> Beschreibe bitte genauer, wie du dir das Antennendiagramm am Ende
> vorstellst.


Ich möchte wie im angehangenen Bild ein Strahlungsdiagramm. Dies ist ja 
charakteristisch für einen Lambda/4 langen Monopol. Gewünscht ist eine 
kugelförmig abgestrahlte elektromagnetische Welle.

Dies möchte ich in Mikrostreifenleitungstechnik umsetzten. Das geht ja 
wie folgt, das man das Patch mit einer auf der gegenüberliegenden Seite 
darunter liegende Massefläche platziert.

Die Hauptfrage wäre wie ich das Patch, die Masseflache und der Abstand 
zu beiden dimensionieren muss.

: Bearbeitet durch User
von HF-Werkler (Gast)


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Und wie soll das mit dem Patch gehen? Das Teil ist nicht 
Rotationssymmetrisch gegenüber der Vertikalachse.

Deine "leitende Fläche" ist von der Seite betrachtet nur ein Strich. Da 
wird das Diagramm auch nicht rotationssymmetrisch.


Das abgebildete Diagram bekommst du mit einem Lambda/4 Monopol ("dünner 
Draht") über einer horizontalen leitenden Fläche.

von HF-Werkler (Gast)


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Und die Polarisation wird auch eher linear sein.

von Sawyer M. (sawyer_ma)


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HF-Werkler schrieb:
> Und wie soll das mit dem Patch gehen? Das Teil ist nicht
> Rotationssymmetrisch gegenüber der Vertikalachse.
>
> Deine "leitende Fläche" ist von der Seite betrachtet nur ein Strich. Da
> wird das Diagramm auch nicht rotationssymmetrisch.
>
>
> Das abgebildete Diagram bekommst du mit einem Lambda/4 Monopol ("dünner
> Draht") über einer horizontalen leitenden Fläche.


Vielen Dank dir für deine Hilfe. Jedoch bin ich ein wenig verwirrt. Zum 
Beispiel unter folgendem Link:

https://www.semanticscholar.org/paper/Design-of-wideband-printed-rectangular-monopole-Chopde-Joshi/ddc5b36e1f952303de128e1d35ab20a9f80f9936

wird ein Monopol Patch vorgestellt, welches bei 2.41 GHz ziemlich das 
gewünschte Strahlungsdiagramm bereitstellt (Unter IEEE kann man das 
gesamte Paper lesen).

Jedoch fehlen die Herleitungen usw. . Genau diese suche ich. Sind das 
die gleichen wie für ein Lanbda/2 Patch nur durch 4 geteilt? Aber dann 
wieder wie oben erwähnt das Problem der Massefläche und dessen 
Dimension.

von Naja (Gast)


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Wenn du den Aufbau fuer 2.4GHz hast kannst du ihn bei gleichbleibendem 
Material einfach skalieren.
Fuer erhoehte Anforderungen simuliert man das Ganze, mit dem Gehaeuse 
gleich mit.

von Sawyer M. (sawyer_ma)


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Naja schrieb:
> Wenn du den Aufbau fuer 2.4GHz hast kannst du ihn bei gleichbleibendem
> Material einfach skalieren.
> Fuer erhoehte Anforderungen simuliert man das Ganze, mit dem Gehaeuse
> gleich mit.

Mir geht es eben um das Verstehen und daher suche ich Literatur oder 
jemanden von Mikrocontroller der mir eins zwei Dinge erzählen kann beim 
Vorgehen usw.

von Nautilus (Gast)


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Im Netz gibt es Mitschnitte von Vorlesungen von Prof. Dr. Gerald 
Oberschmidt,
die sich mit deinem Problem beschäftigen.

von Naja (Gast)


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Ich koennte zB

David M Pozar - Microwave Engineering - ISBN 978-0-470-63155-3

Empfehlen. Nicht wirklich guenstig & Funktional Analysis sollte man 
drauf haben, sonst bringt's wenig. Es ist nicht wirklich ein Bastelbuch.

von Tobias P. (hubertus)


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Omnidirektional ist sowieso nicht möglich. Ein Kugelstrahler kann nicht 
existieren. Fun fact: die Begründung heisst "Theorem vom haarigen Ball" 
oder "Igel kann man nicht kämmen" :-)

Sawyer M. schrieb:
> Ich möchte wie im angehangenen Bild ein Strahlungsdiagramm. Dies ist ja
> charakteristisch für einen Lambda/4 langen Monopol. Gewünscht ist eine
> kugelförmig abgestrahlte elektromagnetische Welle.

das ist nicht wirklich omnidirektional, da ja oben über der Antenne eine 
Nullstelle ist.

Aber ein normaler Patch erfüllt deine Anforderungen an ein nahezu 
kugelförmiges Richtdiagramm. Hier

https://hb9fsx.ch/wordpress/wp-content/plugins/download-attachments/includes/download.php?id=252

ab S. 37 sind ein par Simulationen und Messungen von Patches, sowie 
Berechnungsformeln und ein Matlabskript. Ein Richtdiagramm ist auf S. 
45. Rechne damit, dass die Resonanzfrequenz sehr ungenau sein wird, wenn 
du FR4 verwendest.

von Wolfgang (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> Omnidirektional ist sowieso nicht möglich.

Wenn man zu Grunde legt, dass die Erde eine Scheibe ist, geht das schon 
ganz gut. ;-)

von Hp M. (nachtmix)


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Sawyer M. schrieb:
> Ich möchte wie im angehangenen Bild ein Strahlungsdiagramm. Dies ist ja
> charakteristisch für einen Lambda/4 langen Monopol. Gewünscht ist eine
> kugelförmig abgestrahlte elektromagnetische Welle.

Warte bis Weihnachten, dann kannst du dir anschauen wie eine Kugel 
aussieht.

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