Elektromagnetische Felder sind unsichtbar – und dennoch die Grundlage von Mobilfunk, WLAN und drahtlosen Sensoren. Der hochfrequente Wechselstrom erzeugt an der Antenne elektrische und magnetische Wechselfelder. Der grösste Teil der Energie wird als elektromagnetische Welle in den dreidimensionalen Raum abgestrahlt. Wie stark sie in welche Richtung strahlt, beschreibt die Richtcharakteristik.
Die Umgebung bestimmt mit
Im fertigen Produkt arbeitet die Antenne nicht isoliert. Leiterplatten, Batterien, Metallteile und Gehäusematerialien verändern ihre elektromagnetische Umgebung. Auch menschliches oder tierisches Gewebe kann die Abstrahlung beeinflussen, etwa bei einem am Körper getragenen Gerät. Deshalb kann dieselbe Antenne im Produkt und in der praktischen Anwendung ganz anders abstrahlen als im freien Raum.
Integration und Koexistenz
Antennen sollen sich möglichst unauffällig in kompakte Geräte einfügen. Begrenzter Bauraum und vorgegebene Positionen erzwingen oft Kompromisse. Zudem enthalten viele Produkte mehrere Antennen, deren gegenseitige Kopplung die Funktion beeinträchtigen kann.
Auch die Koexistenz verschiedener Funksysteme ist entscheidend: Ein starkes Sendesignal kann in den Empfangspfad eines anderen Systems einstrahlen und dessen rauscharmen Verstärker in die Kompression treiben – selbst bei unterschiedlichen Frequenzbändern. Geeignete Antennenanordnung, Entkopplung und Filter helfen, dies zu vermeiden.
Die tatsächliche Abstrahlung sichtbar machen
Als Ausgangspunkt liefern Simulationen und Antennendaten wichtige Anhaltspunkte. Wie das komplett montierte Produkt wirklich abstrahlt, zeigt eine dreidimensionale Messung der Richtcharakteristik. Dazu wird es entlang der Kugeloberfläche aus allen Raumrichtungen vermessen; die Ergebnisse werden als 3D-Bild dargestellt.
Ausbuchtungen zeigen bevorzugte Abstrahlrichtungen, Einschnürungen und Einbrüche Bereiche mit schwacher Abstrahlung. Besonders aufschlussreich sind Vergleiche: Was verändert das Gehäuse? Wie wirkt sich eine andere Antennenposition aus? Was geschieht bei Betrieb in Körpernähe? Und ergänzen sich die Abstrahlcharakteristiken mehrerer Antennen oder entstehen ungünstige Pegeleinbrüche?
Das Bild allein beinhaltet noch nicht alle Informationen. Erst zusammen mit Messgrössen wie realisiertem Antennengewinn, gesamter abgestrahlter Leistung und Effizienz lässt sich beurteilen, wie wirksam das Produkt seine Sendeenergie abstrahlt.
Was Sie nicht sehen, können wir sichtbar machen
Eine gut angepasste Antenne garantiert noch keine gute Funkverbindung. Entscheidend ist das Zusammenspiel von Antenne, Elektronik, Gehäuse und Einsatzumgebung. Die 3D-Messung zeigt, in welche Richtungen das fertige Produkt tatsächlich abstrahlt – und wo mögliche Schwachstellen liegen. So werden konstruktive Entscheidungen nach-vollziehbar und unterschiedliche Varianten objektiv vergleichbar.
Haben Sie Fragen oder wollen Sie mehr über die Optimierung von Hochfrequenzdesigns wissen, die Experten von WaveLab Engineering helfen Ihnen gerne weiter.
