Patchantennen werden in Satellitensystemen häufig verwendet, da sie ein geringes Profil aufweisen und einfach herzustellen sind. Die Berechnung ihres Verstärkungs- und Richtwertes ist für die Gestaltung effektiver Kommunikationsverbindungen unerlässlich. Dieser Artikel bietet einen einfachen Überblick über die für diese Berechnungen verwendeten Methoden.

Direktion verstehen

Die Richtwirkung misst die Fokussierung der Antennenstrahlung in einer bestimmten Richtung. Sie ist ein theoretischer Wert, der den maximal möglichen Gewinn einer Antenne ohne Verluste anzeigt. Bei Patch-Antennen hängt die Richtwirkung von der Form, Größe und Betriebsfrequenz der Antenne ab.

Die Richtwirkung (D) kann mit der Formel geschätzt werden:

D ≈ 4π / Ω

Für eine typische Patch-Antenne mit einem bekannten Strahlungsmuster kann Ω auf der Grundlage der Halbwertsstrahlbreiten in den Hauptebenen berechnet werden.

Berechnung des Gewinns

Gain (G) bezieht sich auf die Richtwirkung, berücksichtigt aber auch die Effizienzverluste und wird berechnet als:

G = η × D

Dabei ist η der Wirkungsgrad der Antenne, typischerweise zwischen 0,6 und 0,9 bei Patch-Antennen, um den Verstärkungsgrad genau zu bestimmen, messen oder schätzen Sie den Wirkungsgrad und die Richtwirkung.

Praktische Berechnungsschritte

  • Bestimmen Sie die Betriebsfrequenz und die physikalischen Abmessungen des Patches.
  • Die Strahlbreiten in den Hauptebenen werden aus den Strahlungsmustern oder Simulationsdaten berechnet.
  • Berechnen Sie den Raumwinkel Ω unter Verwendung der Strahlbreiten.
  • Die Richtwirkung wird mit D ≈ 4π / Ω berechnet.
  • Geschätzte Effizienz η auf der Grundlage von Fertigungs- und Materialeigenschaften.
  • Die Verstärkung wird als G = η × D berechnet.