Antennen- und Streufeldmesssystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Implementierung des Antennen- und Streufeldmesssystems in der Antennenmesskammer der Universität Stuttgart hat Forschungsarbeiten auf den nachfolgen detaillierten drei Forschungsgebieten initiiert bzw. nachhaltig unterstützt: (i) Untersuchungen zu Gating-Verfahren für die Echounterdrückung: Zur Untersuchung des Strahlungsverhaltens werden mit Absorbern ausgestattete Antennenmessräume verwendet, dennoch sind gewisse Störbeiträge der Messumgebung nicht zu verhindern. Es besteht großes Interesse an Verfahren, die eine Eliminierung von Störbeiträgen aus den Messergebnissen erlauben. Bei Messungen mit einer gewissen Bandbreite können sogenannte Zeitbereichs-Gating-Verfahren dazu genutzt werden, Störbeiträge mit einer gewissen Umweglänge zu eliminieren. Dies kann rechnerisch erfolgen oder durch die Nutzung spezieller Hardware, die das Gating durch schnelle Schalter realisiert. In den Forschungsarbeiten wurden unterschiedliche Verfahren untersucht und es wurde insbesondere ein neuartige Hardware-Gating- Verfahren entworfen und implementiert, das besonders robuste Trennung von Nutz- und Störsignalen erlaubt. (ii) Entwurf und Realisierung von ultrabreitbandigen Antennen: Mit dem zunehmenden Interesse an ultrabreitbandigen Kommunikations- und Sensorsystemen wird es immer wichtiger, auch speziell ausgelegte ultrabreitbandige Antennen zur Verfügung zu haben und diese entsprechend charakterisieren zu können. Es wurden unterschiedliche ultrabreitbandige Antennen entworfen, realisiert und unter Verwendung des Antennen-Messsystems der Universität Stuttgart charakterisiert. (iii) Untersuchung von Algorithmen zur Nahfeld-Fernfeld-Tansformation: Klassische Algorithmen zur Nahfeld-Fernfeld-Transformation beruhen meist auf Orthogonal-Reihenentwicklungen in sphärischen, zylindrischen oder planaren Eigenlösungen der Maxwell’schen Gleichungen und sind somit mit erheblichen Einschränkungen bei der Flexibilität und vor allem auch in ihren Möglichkeiten zur Kompensation der Fehler der Messsonde versehen. Es wurden völlig neuartige Algorithmen zur Nahfeld-Fernfeld-Transformation entworfen und realisiert, die auf den Prinzipien der sogenannten Multilevel Fast Multipole Methode (MLFMM) beruhen und seit einigen Jahren sehr erfolgreich in der numerischen Feldberechnung eingesetzt werden. Die entstandenen Algorithmen sind bei optimaler numerischer Komplexität in der Lage, Nahfeld- Messungen auf beliebigen Messflächen und mit nahezu beliebig unregelmäßiger Abtastung zu verarbeiten und dabei beliebige Messsonden zu korrigieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Analysis and design of a composite left-/right-handed leaky wave antenna based on the H10 rectangular waveguide mode” Advances in Radio Science, vol. 6, 2008, pp. 49-54
Y. Weitsch, T.F. Eibert
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“A two octave bandwidth dielectric loaded biconical antenna with high sidelobe suppression” 3rd Europ. Conf. Antennas Propagation (EuCAP), Berlin, Mar. 2009, pp. 1006-1010
M.D. Blech, A.T. Ott, T.F. Eibert
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“Multilevel fast multipole accelerated inverse equivalent current method employing Rao-Wilton-Glisson discretization of electric and magnetic surface currents” IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. 57, no. 4, April 2009, pp. 1178-1185
T.F. Eibert, C.H. Schmidt
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„Hybrid multilevel plane wave based near-field far-field transformation utilizing combined near- and far-field translations” Advances in Radio Science, vol. 7, 2009, pp. 17-22
C.H. Schmidt, T.F. Eibert
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„Multilevel plane wave based near-field far-field transformation for electrically large antennas in free-space or above material halfspace” IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. 57, no. 5, May 2009, pp. 1382-1390
C.H. Schmidt, T.F. Eibert
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„A time domain spherical near-field measurement facility for UWB antennas employing a hardware gating technique” Advances in Radio Science, vol. 8, 2010, pp. 243-250
M.D. Blech, M.M. Leibfritz, R. Hellinger, D. Geier, F. Maier, A. Pietsch, T.F. Eibert
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„Time-domain spherical near-field antenna measurement system employing a switched continuous-wave hardware gating technique” IEEE Trans. Instrumentation Meas., vol. 59, no. 2, Feb. 2010, pp. 387-395
M.D. Blech, M.M. Leibfritz, R. Hellinger, D. Geier, F.A. Maier, A. Pietsch, T.F. Eibert
