5-2019

Editorial
Antennen-Design für Jedermann
Autor:
Dirk Müller, FlowCAD
In der Vergangenheit waren
Antennen mehr ein Spezialthema
für Experten. In einem System
wurden zuerst Vorgaben definiert
und der Rest des Designs
musste sich unterordnen. Doch
mittlerweile finden wir Antennen
für Bluetooth, WiFi oder Biosensoren
in immer mehr Produkten,
wobei Designer vor neuen Herausforderungen
stehen.
Beispielsweise richtet sich das
Design eines Fitness-Armbands
nur zu einem geringen Teil nach
den HF-Anforderungen. In
erster Linie geht es um Tragekomfort
und schickes Design.
Diese Forderungen bestimmen
die Materialien der Oberflächen
und Formen. Wenn jetzt
eine Antenne erforderlich ist,
dann hat diese dazu zu passen,
kann also nicht unter optimalen
Bedingungen arbeiten. So wird
die Antenne in den flexiblen
Bereich des Kunststoff-Armbands
integriert und daher beim
Anlegen gebogen und kommt je
nach Armdurchmesser in unterschiedlichen
Radien zum Einsatz.
Es ist schnell zu erkennen,
dass hier eine Anpassung
der Antenne nicht mehr durch
Trimmen erfolgen kann. Doch
die Funktion der Antenne lässt
sich heute zum Glück zusammen
mit den Materialeigenschaften
des Kunststoffs simulieren!
Die heutigen Tools unterstützen
die Ingenieure beim Design von
Antennen mit Expertenwissen,
wie zum Beispiel bei Parametrisierung,
mit Templates und Verifikationsszenarien
usw. In einer
Multiphysik-Simulation geht
man mehrere Wege im Design-
Prozess gleichzeitig. So können
die unterschiedlichen Materialien
mit ihren elektromagnetischen
Eigenschaften verglichen
werden und gleichzeitig für die
Fertigung die Kosten und anderen
Materialeigenschaften wie
Biegsamkeit untersucht werden.
Hier ist der koordinierte
Austausch von Simulationsparametern
erforderlich, um zielgerichtet,
schnell und effizient
geeignete Lösungen zu finden.
Bei einem Wearable Device ist
eventuell die Kommunikation zu
einem Smartphone und zu weiteren
Sensoren über eine weitere
Antenne umzusetzen. Dann sind
auch gegenseitige Störungen der
beiden Antennen zu berücksichtigen.
Moderne Tools leisten das
und können auch die Funktion
der Elektronik simulieren, um
die Ansteuerung der Antenne zu
variieren. Und deren Geometrie
lässt sich tool-unterstützt anpassen
auf unterschiedliche Platzierungen.
Es ist außerdem möglich,
die Kombinationen der Antennen
zu simulieren, beispielsweise
wenn das Fitness-Armband
zusätzlich drahtlos in einer
Induktionsschale geladen werden
soll. Die Funktion der Antenne
und die Feldverteilungen lassen
sich sehr gut visualisieren,
damit Vor- und Nachteile eines
virtuellen Versuchsaufbaus dargestellen
werden können.
Aber auch wenn keine eigenen
Antennenstrukturen optimiert,
sondern nur Funkmodule auf
Leiterplatten zum Einbau in
Geräte mit etwas mehr Bauraum
verwendet werden sollen,
kann es durch den Einbau zu
Abschirmungen kommen. Wenn
der Induktionsherd neben einer
Mikrowelle per Internet zu steuern
sein soll, spielt die Platzierung
der IoT-Module eine nicht
zu vernachlässigende Rolle.
Multiphysik-Simulationen unterstützen
die Ingenieure bei der
Entwicklung von Antennen und
erleichtern das Design des Produkts
auch in stärker vernetzten
Einsatzbedingungen hinsichtlich
Signalqualität und Funktionalität.
Kurz gesagt: Sie ermöglichen
das Antennen-Design für
Jedermann.
Dirk Müller
Technische Beratung und Distribution
Ihr Experte für:
Kabel, Adapter, Buchsen, Antennen
(Patch, Chip, GPS, Glass Mount)
low PIM Kopplerpler
municom GmbH
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