Klausur WS07/08 - Ing. H. Heuermann

4 K6 KLAUSUR HF, 05.02.2008, NAME/MATR.: 8
4 Aufg. IV: Auslegung von TEM-Wellenleitern und
Empfängern
UWB (Ultra Wide Band) - Systeme erfordern den Einsatz von dispersionsarmen
Antennen. Bild 4.1 zeigt die am häufsten eingesetzte dispersionsarme
UWB-Antenne. Diese so genannte TEM-Antenne kann genähert als sich
aufweitenden Bandleitung betrachtet werden. Der Wellenwiderstand der Leitungszuführung
beträgt 100 Ω. Am Ende der Antenne weist die Bandleitung
den Wellenwiderstand des Freiraums von 377 Ω auf. Die Verluste über der sich
aufweitenden Bandleitung können genähert aus dem Mittelwert der Verluste
am Anfang und am Ende berechnet werden. Als Dielektrikum dient Luft.
Folgende Daten weist die Antenne auf:
Bild 4.1: Links: Draufsicht; Rechts: Seitenansicht
Mittenfrequenz fm
Plattenabstand a1
Plattenabstand a2
Länge l1
Länge l2
Spezifischer Widerstand ρ
4 GHz
5 mm
40 mm
100 mm
300 mm
0.060 μ Ω
(a) Wie groß sind die dielektrischen und metallischen Verluste des Zuführungsleitungsbereiches
(Länge l1) in dB/m bei fm?
(b) Wie groß sind die dielektrischen und metallischen Verluste des Aufweitungsbereiches
(Länge l2) in dB/m bei fm?
(c) Wie groß ist die Rauschzahl F dB der Antenne bei fm?
(d) Der Antennenwirkungsgrad η wird aus dem Verhältnis der abgestrahlten
zur zugeführten Leistung berechnet. Wie groß ist η für fm,
wenn man die Antenne als perfekt angepasst betrachtet.