Antennen werden anhand von Band, Anpassung, Wirkungsgrad, Gewinn, Diagramm und Polarisation verglichen. Diese sechs Größen beantworten unterschiedliche Fragen. Ein VNA misst Portgrößen wie S11, bestimmt allein aber weder Antennengewinn noch Strahlungswirkungsgrad oder Versorgung.
1. Frequenz und nutzbare Bandbreite
Nennen Sie die untere und obere Frequenz, zwischen denen die Anforderungen gelten. Das gut angepasste Band kann größer sein als der Bereich mit geeigneter Polarisation oder geeignetem Diagramm.
Die relative Bandbreite ist (fhigh−flow)/fcenter mit definierter Mittenfrequenz. 2,40–2,50 GHz entsprechen 100 MHz oder etwa 4,08% bezogen auf die arithmetische Mitte 2,45 GHz. Das bedeutet nicht 100 Mbit/s Datenrate.
2. Eingangsimpedanz, S11 und VSWR
Die Eingangsimpedanz ist im Allgemeinen komplex und von Frequenz sowie Einbau abhängig. Die Anpassung wird relativ zu einer Referenz wie 50 oder 75 Ω beurteilt.
Für den Reflexionsfaktor Γ gilt VSWR = (1+|Γ|)/(1−|Γ|). Der reflektierte Leistungsanteil ist unter passenden Bezugsbedingungen |Γ|².
S11 in dB ist 20 log10|Γ| und normalerweise negativ. Die Rückflussdämpfung RL = −20 log10|Γ| wird positiv angegeben. Entsprechend unterscheiden sich Vorzeichen und Richtung der Grenzwertforderung.
| Bedingung | VSWR ungefähr | Reflektierte Leistung |
|---|---|---|
| S11 = −10 dB | 1,92. | 10%. |
| S11 = −20 dB | 1,22. | 1%. |
| VSWR = 2 | 2. | 11,1%. |
VSWR unter 2 ist keine allgemeine Gütegarantie. Ein angepasster Widerstand kann Leistung aufnehmen und in Wärme umsetzen, ohne wie gewünscht abzustrahlen.
3. Strahlungs- und Gesamtwirkungsgrad
Der Strahlungswirkungsgrad bezieht abgestrahlte auf aufgenommene Leistung. Für eine passive Einportantenne lässt sich der Gesamtwirkungsgrad einschließlich Fehlanpassung schreiben als ηtotal = ηrad(1−|Γ|²).
Mit ηrad = 80% und S11 = −10 dB ergeben sich 72%. Das ist ein Modell mit zusammenpassenden Referenzebenen. Die ursprünglichen 80% lassen sich nicht allein aus S11 ableiten.
4. Gewinn und Richtwirkung
Linear gilt G = ηrad D. D beschreibt die räumliche Bündelung; G berücksichtigt Strahlungsverluste. Realisierter Gewinn enthält zusätzlich die Fehlanpassung.
dBi bezieht sich auf einen isotropen Strahler, dBd auf den Halbwellendipol: 0 dBd entsprechen ungefähr 2,15 dBi. dBm ist eine Leistung relativ zu 1 mW. Beispielsweise sind 10 mW gleich 10 dBm, nicht 10 dBi.
Ein passiver Gewinn erzeugt keine zusätzliche Gesamtleistung. Geben Sie Richtung, Frequenz und Definition an, statt nur einen maximalen dBi-Wert zu vergleichen.
5. Diagramm, Strahlbreite und Nebenkeulen
Die Halbwertsbreite liegt zwischen den Punkten 3 dB unter dem Maximum der Hauptkeule. Betrachten Sie beide Hauptschnitte, Nebenkeulen, Rückwärtsantwort und Nullstellen.
Omnidirektional bedeutet meist annähernd gleichmäßige Antwort im Azimut, nicht über die ganze Kugel. Ein hoher Maximalgewinn kann mit schwachen Nutzrichtungen einhergehen. Messen Sie mehrere Frequenzen im endgültigen Einbau.
6. Polarisation
Bei linearer Polarisation müssen Orientierungen zusammenpassen. Bei zirkularer sind Drehsinn nach gleicher Konvention und Achsenverhältnis wichtig. Eine runde Öffnung allein erzeugt keine zirkulare Polarisation.
Polarisationsfehlanpassung, Kabelverlust und Eingangsreflexion sind verschiedene Effekte. Ein gutes S11 zeigt keine falsche Orientierung gegenüber der Gegenantenne.
Messung und Systemergebnis
Ports werden mit kalibriertem VNA gemessen. Gewinn, Diagramm und Polarisation benötigen einen geeigneten Strahlungsmessplatz, Wirkungsgrad eine passende Methode. Auch Nahfeldverfahren brauchen Kalibrierung und Verarbeitung.
Diese Größen ersetzen keine Untersuchung tatsächlicher Störsignale und des Empfängers. Die Grundlagen erklären Antennengewinn und Polarisation. Ergänzen Sie Band, Umgebung und Abnahmekriterien für die Auswahl.
