Bitte wählen Sie ihr Lieferland und ihre Kundengruppe
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Konzepten frequenzunabhängiger Mehrarmantennen zur Realisierung mehrerer, voneinander unabhängiger Übertragungsmodi. Im Vordergrund stehen bei dieser Untersuchung vierarmige logarithmisch-periodische Planarantennen, die aufgrund ihres polarisations-invarianten Übertragungsverhaltens für Applikation mit dualer Polarisation geeignet sind. Zusätzlich bieten sie die Möglichkeit zur Integration in mobile Endgeräte mit attraktiven Formfaktoren. Zur Reduktion der Baugröße werden geeignete Geometrievariationen in numerischen Feldsimulationen betrachtet und bewertet. Durch Anwendung neuartiger, geometrischer Miniaturisierungsverfahren wird das Potential aufgezeigt, inwieweit die erforderlichen Grundfläche der Antennenstrukturen weiter reduziert werden kann. Die Evaluation der synthetisierten Strahler erfolgt messtechnisch durch Charakterisierung der Impedanz- und Richteigenschaften. Zusätzlich werden planare Leitungsstrukturen zur Speisung der symmetrischen Mehrarmantennen sowie planare und periodische Raumfilterstrukturen untersucht und messtechnisch betrachtet. Systemsimulationen werden zur Bewertung der Eignung von symmetrischen Mehrarmantennen hinsichtlich ihrer Diversity-Effizienz bei Multimode-Diversity Anwendungen herangezogen und gegenüber konventionellen Diversity-Anordnungen bewertet. Zusätzlich wird die Möglichkeit zum Einsatz der Strahler für die Verwendung in Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Systemen evaluiert und bewertet. Zur Reduktion des Berechnungsaufwands für systembasierte Studien des Übertragungsverhaltens von Kommunikationssystemen unter dem Einfluss realer Antennenelemente wird auf die Charakterisierung des Abstrahlungsverhaltens über das System der sphärischen Eigenwellen zurückgegriffen. Basierend auf Konvergenzuntersuchungen mit konventionellen Berechnungsverfahren wird demonstriert, dass sich dieser orthonormale Feldansatz sehr gut zur effizienten Analyse von Diversity- und MIMO-Systemen eignet. Als großer Vorteil erweist sich hierbei die erreichte Separation zwischen den Kenngrößen zur Beschreibung des Übertragungskanals und den Strahlungsparametern der analysierten Antennen. Diese ermöglicht eine unabhängige Betrachtung von Antennen- und Kanaleigenschaften.
This work covers the investigation of frequency-independent multiarm antennas that are subject to multimode radiation. Logarithmically-periodic four-arm antennas mark the initial point for the investigation due to their ability of simultaneously supporting radiation modes with orthogonal polarization.Thus, they are well suited to be adopted in wireless transmission systems with dual linear polarization. Novel antenna shapes will be introduced in order to drive miniaturization to its limits. Furthermore, dedicated miniaturization techniques will be applied that are based on a geometrical modification of the antenna arm contours. At this stage, antenna analysis and optimization is performed by using commercial field simulation tools. The evaluation of the synthesized antenna concepts is conducted by methods of measurement of the relevant impedance- and radiation behavior. Antenna related work will be completed by investigations regarding the application and realization of suitable modeforming networks in microwave stripline technology. In order to improve the antenna's efficiency and to furthermore reduce sensitivity to parasitic coupling effects, planar and periodic filter structures are researched in addition. An evaluation of the diversity efficiency that can be obtained by introducing such symmetrical multi-arm antennas is subject to dedicated link analysis on a systems level. In this context, the applicability of the investigated mulimode antenna technology is also qualified for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) transmission schemes. The application of spherical mode analysis for the characterization of the radiation behavior is applied to effectively reduce the computational complexity for system-based analysis of the transmission behavior in diversity- and MIMO-applications. Convergency studies demonstrate the applicability of this orthonormal field approach for an efficient system analysis accounting for the impact of realistic antenna radiation behavior. A key benefit is related to the mathematical separation between antenna- and channel related quantities. This property enables an autonomous investigation of the antenna- and channel behavior.