Patch-Antennen werden in 5G-Netzen aufgrund ihrer kompakten Größe und der einfachen Integration häufig verwendet. Um die Netzwerkleistung und -abdeckung zu optimieren, ist es wichtig zu verstehen, wie ihre Verstärkung und Richtwirkung berechnet werden kann.

Verständnis von Gewinn und Direktivität

Die Richtwirkung misst, wie fokussiert das Strahlungsmuster der Antenne in eine bestimmte Richtung ist, während der Gewinn sowohl für die Richtwirkung als auch für die Effizienz verantwortlich ist.

Berechnung der Richtwirkung

Die Richtwirkung (D) einer Patch-Antenne kann anhand ihres Abstrahlmusters geschätzt werden, für einen typischen rechteckigen Patch beträgt die Richtwirkung etwa:

D ≈ 4π / Ω

Ω ist der Raumwinkel der Hauptkeule; aus praktischen Gründen kann die Richtwirkung aus Simulations- oder Messdaten unter Berücksichtigung der Strahlbreiten der Antenne abgeleitet werden.

Berechnung des Gewinns

Gain (G) ist mit der Direktivität (D) und Effizienz (η) durch die Formel verbunden:

G = η × D

Bei einer typischen Patch-Antenne kann der Wirkungsgrad zwischen 70 und 90 % liegen, so dass der Gewinn berechnet werden kann, sobald Richtwirkung und Effizienz bekannt sind.

Praktische Überlegungen

In 5G-Netzen verbessern hohe Verstärkung und Richtwirkung die Signalstärke und -abdeckung. Ingenieure verwenden häufig Simulationswerkzeuge, um diese Parameter unter Berücksichtigung von Faktoren wie Substratmaterial und Antennenabmessungen genau zu bestimmen.

  • Verwenden Sie Simulationssoftware für präzise Messungen
  • Berücksichtigen Sie wesentliche Verluste in Berechnungen
  • Optimieren der Antennenabmessungen für die gewünschte Richtwirkung
  • Wirtschaftlichkeit zur Schätzung des realen Gewinns