Dieser Artikel präsentiert eine Fallstudie zum Entwurf einer Patch-Antenne für 5G-Anwendungen, die die praktischen Berechnungen des Entwurfsprozesses behandelt und sich auf die wichtigsten Parameter und ihre Auswirkungen auf die Antennenleistung konzentriert.

Einführung in Patch Antennen

Patchantennen werden in der drahtlosen Kommunikation aufgrund ihres geringen Profils, ihrer einfachen Herstellung und ihrer guten Leistung bei hohen Frequenzen häufig verwendet.

Designparameter und Berechnungen

Die wichtigsten Parameter bei der Gestaltung einer Patch-Antenne sind die Resonanzfrequenz, die Substratdielektrikumskonstante und die Patch-Abmessungen. Berechnungen helfen, die Länge und Breite des Patches zu bestimmen, um die gewünschte Frequenz zu erreichen.

Resonanzfrequenz

Die Resonanzfrequenz (fr) ist die Zielfrequenz für 5G, typischerweise etwa 28 GHz oder 39 GHz. Sie wird zur Berechnung der Patch-Abmessungen verwendet.

Patchbreitenberechnung

Die Breite (W) des Patches wird durch folgende Werte angegeben:

W = c / (2fr ) * √(2 / (ε[r + 1))

wobei c die Lichtgeschwindigkeit und εr die Dielektrizitätskonstante des Substrats ist.

Praktisches Beispiel

Für eine 5G-Antenne mit 28 GHz und einer Substratdielektrikumskonstante von 4,4 ergeben die Berechnungen spezifische Abmessungen für den Patch, die sicherstellen, dass die Antenne mit der gewünschten Frequenz resoniert.

Schlussfolgerung

Die Gestaltung einer Patch-Antenne für 5G beinhaltet genaue Berechnungen der Patch-Abmessungen auf der Grundlage der Zielfrequenz und der Substrateigenschaften. Praktische Berechnungen sind unerlässlich, um eine optimale Leistung in Hochfrequenzanwendungen zu erreichen.