Mikrostreifenantennen

Mikrostreifenantennen, auch Patchantennen genannt, sind planare Antennen, bei denen eine metallische Strahlungsfläche (Patch) auf einem dielektrischen Substrat liegt und von einer dahinterliegenden Groundplane gestützt wird. Die Antenne wird typischerweise über eine Mikroschichtleitung (microstrip) gespeist; alternative Kopplungsmethoden umfassen Koaxialproben, proximitäts- oder Aperturkopplung. Aufgrund ihres geringen Profils und der guten Integration in Leiterplatten finden Mikrostreifenantennen breite Anwendung in Mobil-, WLAN-, Satelliten- und Funkgeräten.

Konstruktion und Funktionsprinzip: Patchformen umfassen rechteckige, kreisförmige und weitere Geometrien. Die Resonanzfrequenz hängt von Patchgröße, Substratdicke und der effektiven Dielektrizitätskonstante ab. In der Regel strahlt der Patch broadside in Richtung des Substrats. Die Bandbreite ist relativ gering, typischerweise einige Prozent; sie lässt sich durch Mehrschicht-Stacking, Apertur- oder Kopplungsverfahren sowie Substratwahl erhöhen. Die Polarisation ist meist linear; durch Anordnung mehrerer Patchs oder Rotation kann auch Circularpolarisation erreicht werden.

Ansteuerung und Bandbreitenverbesserung: Mögliche Feed-Techniken sind Mikrostreifenleitung, Koaxialprobe, proximität (nah gekoppeltes) Feeding oder Aperturkopplung. Zur Bandbreitenverbesserung dienen Verfahren wie gestapelte Patchs, Apertur- oder Kopplungskonstruktionen sowie spezialisierte Randformen.

Vorteile und Einschränkungen: Vorteile sind flaches Profil, geringes Gewicht, einfache Fertigung auf Leiterplatten, geringe Kosten und gute Systemintegration. Einschränkungen umfassen relativ enge Bandbreiten, Empfindlichkeit gegenüber Substratparametern, Verlustleistungen und Umgebungsabhängigkeiten.

Anwendungen und Materialien: Einsatzgebiete reichen von GPS, WLAN (2,4/5 GHz) und Mobilfunk bis zu Satellitenkommunikation, oft in Mobilgeräten, Fahrzeugen oder Satelliten. Typische Substrate sind FR-4, Rogers RT/duroid und ähnliche laminierte Materialien; Leiterbahnen bestehen aus Kupfer.