Studienarbeit / Bachelorarbeit Fachgebiet Hochfrequenztechnik

Fachgebiet
Hochfrequenztechnik
Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Abteilung Elektro- und Informationstechnik
Institut für Nachrichten und Kommunikationstechnik
Prof. Dr.-Ing. K. Solbach
Prof. Dr.-Ing. A. Beyer
Studienarbeit / Bachelorarbeit
Drei Themen:
a) Angepaßte T-Verzweigung
b) Angepaßter Leistungsteiler
c) Angepaßter Koaxial-Microstrip-Leitungsübergang
Beschreibung:
Elektronische Schaltungen für Sende-/Empfangsteile in Kommunikationsgeräten, z.B. Mobilfunk-Handy oder TV-SatReceiver, werden üblicherweise mit Streifenleitungen (Microstrip) auf dielektrischen Sub-straten (Leiterplatte, Printed
Circuit Board) realisiert. Viele praktisch eingesetzte Schaltungen und Lei-tungsdiskontinuitäten, wie Leitungsknicke
und Verzweigungen), sind seit langem bekannt und als Modelle (S-Parameter als Funktion von Frequenz und
Geometrie) in modernen CAD-Tools implementiert. Bei der Entwicklung von planaren Microstrip-Antennen treten
allerdings einige Komponenten auf, für die bisher keine Optimierungen bzw. Modelle bekannt sind.
Aufgabe a):
Für Speisenetzwerke mit Baumstruktur (Corporate Feed) in Gruppenantennen werden Leitungsverzwei-gungen mit TForm verwendet. Die Arbeit soll untersuchen, wie die übliche glatte Leitungsstruktur mit Hilfe einer Einkerbung so
verbessert werden kann, daß die Leitungsverzweigung einseitig angepaßt ist. Die Untersuchung soll mit Hilfe eines im
Fachgebiet eingesetzten feldtheoretischen Simulationsverfahrens (High-Frequency-Strusture-Simulator (HFSS))
durchgeführt werden und anhand einer praktisch aufgebau-ten Teststruktur experimentell überprüft werden.
Aufgabe b):
In einer vorliegenden Studienarbeit wurde ein Leistungsteiler nach Wilkinson aufgebaut und untersucht. Dabei stellte
sich heraus, daß gerade die Verwendung von elektrisch dickem Substrat, wie für Microstrip-Antennen nötig, zu
unbefriedigenden Eigenschaften bzgl. Anpassung und Entkopplung der Tore führt. In der Arbeit soll ein neuer
angepaßter Leistungsteiler untersucht werden, der aus einer geschlitzten Leitungs-T-Verzweigung mit anschließenden
Stufen-Transformatoren in den abgehenden Leitungen besteht. Der Entwurf der Schaltung soll auf bekannte Modelle für
die Impedanz von gekoppelten Leitungen und für Wellenwiderstands-Sprünge zurückgreifen und eine feldtheoretische
Überprüfung mit Hilfe des im Fachgebiet eingeführten High-Frequency-Structure-Simulators (HFSS) vornehmen. Die
Ergebnisse des Entwurfs sollen anhand einer praktisch aufgebauten Teststruktur experimentell überprüft werden.
Aufgabe c):
Zur Speisung von Mikrowellenschaltungen werden häufig koaxiale Leitungen verwendet, die durch einen KoaxialMicrostrip-Leitungsübergang mit der Microstrip-Leitung verbunden werden. Eine gerade bei pla-naren MicrostripAntennen bevorzugte Ausführung benutzt eine senkrechte Durchführung des Koaxialleitungsinnenleiters durch das
Substrat (Leiterkarte) bis zum anzukoppelnden Leiterstreifen der Microstrip-Leitung (Vertical Launcher). In zwei
vorliegenden Studienarbeiten wurde festgestellt, daß die Eigenschaften des Überganges gerade bei elektrisch dicken
Substraten und bei hohen Frequenzen nicht ideal sind und durch entsprechende Modifikationen in der MicrostripLeitung und der Koaxial-Leitung optimiert werden können bzw. mindestens durch ein passendes Ersatzschaltbild
modelliert werden müs-sen. In der Arbeit sollen die Streuparameter der Leitungsstruktur bestimmt werden mit Hilfe des
im Fach-gebiet eingeführten High-Frequency-Structure-Simulators (HFSS). Dabei sollen angepaßte Übergänge (50
auf 50 -Wellenwiderstand) und Übergänge von 50 (Koaxialleitung) auf breite Microstrip-Leitungen mit niedrigem
Wellenwiderstand betrachtet werden; aus den Simulationsergebnissen sollen dann die passenden
Ersatzschaltungselemente (Serieninduktivität und Parallelkapazität) bestimmt werden.
Aus der Analyse der Ergebnisse sollen darüber hinaus einfache Geometrieänderungen in der Leiter-streifenform
und/oder dem Koaxialleitungsteil abgeleitet werden, die zu einer Verbesserung der Anpas-sungsübergänge führen
können.
Über das Thema ist am Ende der Diplomarbeit im Fachgebiet ein Vortrag zu halten.
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