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3 Untersuchung von Antennenmodulen in Ziegelarchitektur
In Abbildung 3.17a sind die Beträge der simulierten Streuparameter zu sehen. Ein in Tor 1 oder 4
0
120
|S| [dB]
a)
−10
−20
−30
S 11
S 21
S 31
S 41
28 30 32 34
Frequenz [GHz]
∠(S 31
)−∠(S 21
) [°]
b)
110
100
90
80
28 30 32 34
Frequenz [GHz]
Abbildung 3.17: Simulationsergebnis des SIW-Polarisators B in a) Betrag und b) Phase.
eingespeistes Signal erfährt eine Einfügedämpfung zwischen 3,6 dB und 3,35 dB und wird daher zu
nahezu gleichen Teilen auf die Tore 2 und 3 verteilt. Die Rückflussdämpfung wie auch die Isolation
der Tore 1 und 4 sind größer als 20 dB im interessierenden Frequenzbereich und verbessern sich mit
zunehmendem Abstand zur Grenzfrequenz. Dasselbe Verhalten findet sich auch bei der Phasendifferenz
wieder, wie in Abbildung 3.17b zu sehen ist. Der angestrebte Wert von 90 ◦ wird erst über
30 GHz, also außerhalb des gewünschten Bandes, erreicht. Dieses nichtoptimale Verhalten des Polarisators
wird toleriert, um den SIW kompakter ausführen zu können. Dadurch steht mehr Platz für
die aktiven Komponenten, die auf dem SIW platziert werden sollen, und deren Kühlung zur Verfügung.
Des Weiteren wird ein komplett umlaufender choke für jeden SIW ermöglicht, ohne dass vom
λ/2-Raster der Elemente des Gruppenstrahlers abgewichen werden muss. Das Simulationsmodell
des neuen chokes ist in Abbildung 3.18a dargestellt.
Die äußeren vias der Apertur haben einen Abstand von 5 mm zueinander, was der Hälfte der Freiraumwellenlänge
bei 30 GHz entspricht. Die Höhe des unteren und oberen chokes beträgt abermals
0,81 mm (ohne Metallisierung). In Abbildung 3.18b sind die Beträge der Streuparameter für beide
Moden dargestellt. Die Rückflussdämpfung kann mit Hilfe des chokes von ungefähr 7 dB auf mehr
als 13 dB im interessierenden Frequenzbereich verbessert werden. Man erkennt, dass der optimale
Arbeitspunkt nicht genau getroffen wird, eine Rückflussdämpfung von 20 dB und besser wird
für Frequenzen unterhalb von 29 GHz erreicht. Auch dieses Verhalten ergibt sich durch die vorgeschriebenen
Abmessungen. Allerdings zeigt dieser choke ein nahezu symmetrisches Verhalten. Der
Unterschied zwischen dem horizontal und dem vertikal linear polarisierten Signal ist kleiner als
0,3 dB und 2 ◦ im Fernfeld.
In Abbildung 3.19 ist das Simulationsmodell des kompletten passiven Einzelstrahlers abgebildet.
Die Gesamtlänge der Antenne konnte im Vergleich zur SIW-Antenne A um 19 % auf 15,4 mm verkleinert
werden. Mit der oberen CPW wird eine LHCP-Welle angeregt, während die untere CPW
(hier nicht zu sehen), eine RHCP-Welle anregt. Eine detaillierte Übersicht des Mehrlagenaufbaus
der Platinen ist im Anhang C zu finden. Der SIW wird dabei in einem Schritt als Mehrlagenplatine
hergestellt, die chokes werden erst im Anschluss angebracht.
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