Antennenmesstechnik

Antennen stellen als unverzichtbarer Übergang der geführten elektromagnetischen Welle zum Freiraum ein Schlüsselelement für jedes Hochfrequenzsystem dar. Unabhängig davon, ob es hierbei um die mobile Kommunikation, die Sensoren eines Radar-Systems oder die Erzeugung hochfrequenter Felder z.B. in Kernspintomographen geht. Aus diesem Grund bildet die theoretische und praktische Untersuchung neuartiger Antennenkonzepte einen Arbeitsschwerpunkt des IHF. Zur Ermittlung der praktischen Eigenschaften von Antennen und Antennensysteme bedarf es einer speziellen Messtechnik, die in einem elektromagnetisch reflektionsfreien Raum die Bestimmung des Abstrahlverhaltens mit hoher Genauigkeit erlaubt. Deshalb bilden die Verfahren der Antennenmesstechnik an sich einen weiteren Forschungsschwerpunkt.

Fernfeldmesstechnik

Compact Antenna Test Range

Compact Ranges erzeugen sehr gute Fernfeldbedingungen (ebene Welle) für die Vermessung von Testantennen. Im Gegensatz zu Fernfeldmessstrecken ist der benötigte Abstand zwischen der Sende- und Empfangsantenne deutlich kleiner. Dies wird durch einen parabolischen Spiegel ermöglicht, der die Kugelwelle der Sendeantenne in eine ebene Welle im Messbereich der Testantenne (Ruhezone) transformiert.

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Nahfeldmesstechnik

Nahfeld­­­messsysteme stellen eine Alternative zu klassischen Fernfeldmesssystemen dar um die Strahlungseigenschaften einer Antenne zu vermessen. Dabei unterscheidet man ja nach Messgeometrie planare, zylindrische und sphärische Nahfeldsysteme. Dieses Messverfahren beruht auf dem Huygens-Prinzip: Aus den gemessenen tangentialen Feldkomponenten auf einer definierten Fläche im Nahfeld der Antenne wird das Fernfeld rechnerisch bestimmt. Das so bestimmte Nahfeld der Antenne wird bei der folgenden Datenverarbeitung zunächst in Moden im entsprechenden Koordinatensystem entwickelt. Aus dem Modenspektrum lassen sich dann verschiedene Antennenparameter, wie z.B. die Strahlungscharakteristik.

Planare Nahfeldmesstechnik

Bei der planaren Nahfeld­antennen­messtechnik wird das abgestrahlte Feld auf einer ebenen rechteckigen Fläche vor einer Antenne (AUT) gemessen. Diese Geometrie erlaubt eine einfache und kostengünstige Realisierung. Zudem sind die Transformationen mathematisch einfach zu beschreiben und gut zu implementieren. Sie liefert jedoch die Strahlungscharakteristik nur in einem eingeschränkten Raumwinkelbereich und eignet sich daher nur für Antennen mit hohem Gewinn.

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Spherical Near-Field

Sphärische Nahfeldmesstechnik

Sphärische Nahfeldmesssysteme messen die räumliche Verteilung des elektrischen Nahfeldes auf einer Kugeloberfläche um eine Testantenne. Numerische Nachbearbeitungsverfahren, auf Basis der Zerlegung in vektorielle Kugelwellen, werden verwendet um die Transformation ins Fernfeld durchzuführen. Der mechanische Aufwand ist bei der sphärischen Geometrie am größten, hat aber den Vorteil, dass eine geschlossene Fläche um die Testantenne herum gemessen wird. Damit liefert sie die komplette drei-dimensionale Strahlungscharakteristik.

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Flexiblere Messsysteme für Fern- und Nahfeldmesstechnik

Roboterbasierte Messtechnik

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