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Optimierung von Antennen für Handfunktelefone


Project Details
Project duration: 01/199606/1998


Abstract
Wesentliches Werkzeug zur numerischen Simulation von Antennen für Handfunktelefone ohne und mit Berücksichtigung eines Nutzers (Kopf und Hand) war MAFIA. Zu Vergleichszwecken wurde punktuell auch NEC und IE3D sowie ein selbstentwickeltes MATLAB-Tool auf der Basis der Multipol-Entwicklung eingesetzt. Der Aufbau einiger Antennenentwürfe diente zur meßtechnischen Verifizierung. Bei den Berechnungen wurden neben Kugelschalenmodellen auch detailliertere Modelle auf der Basis von CT- und MRI-Daten verwendet, die teilweise selbst aufgestellt worden sind.

Zunächst wurden bekannte Antennentypen simuliert, wie Monopol und RCDLA auf leitender Box. Sind allein Fernfeldeigenschaften von Interesse, eignet sich durchaus ein einfacheres Nutzermodell (Kugelschalen und Hand). Eine Metallrandbrille führt auf eine Feldverstärkung im Nahbereich der Augen. Hier ist sicherlich eine Frequenz- und Brillenformabhängigkeit zu erwarten.

Zur Verifikation diverser Simulationen wurden zwei meßtechnische Ansätze verfolgt. Einerseits sind handelsübliche Handys, eins davon mit Datenausgang für interne Systemzustände, im praktischen Betrieb (in Kooperation mit Mannesmann Mobilfunk) systematisch getestet und dabei Empfangspegel, Sendeleistung und genutzer Kanal aufgezeichnet. Hierbei ergaben sich Rückschlüsse auf die Richtwirkung des Handys mit Nutzer, aber auch die Information, wie die Sendeleistung bei schlechter Funkverbindung hochgeregelt wird. Zum zweiten ist ein Testhandy zum Anschluß beliebiger Antennen gebaut worden, welches eine Meßeinrichtung für den Betrag des Fußpunktreflexionsfaktors enthält. Meßwerte für Frequenz und Reflexionsfaktor werden über Lichtwellenleiter abgeführt.

In Zusammenarbeit mit einem Industriepartner wurden integrierte Antennen auf der Basis einer abgeknickten PIFA entwickelt. Simulationstool war hier IE3D. Anhand praktischer Aufbauten der verschiedenen Entwicklungsstufen konnten die Antenneneigenschaften verifiziert und Einflüsse von Kunststoffen klassifiziert werden. Diese Antennenform zeichnet sich durch eine kleine Bauform aus und ist damit durch die Nutzerhand weniger zu beeinflussen.

Ein eigener Entwurf einer integrierten Antenne auf der Basis einer doppelt geknickten RCDLA ist vorgestellt worden, der sich ebenfalls durch eine kleine Bauform auszeichnet. Die Antenne auf der dem Nutzer abgewandten Seite des Handfunktelefons strahlt weniger in Richtung auf den Kopf und führt damit zu niedrigeren SAR-Werten im Kopf, als ein Monopol. Erste Ansätze ergaben sich durch Simulationen mit NEC. Mittels MAFIA sind detailliert und systematisch die Geometrieabhängigkeiten der Antenneneigenschaften untersucht worden, woraus sich eine Optimierungsstrategie ergab. Bis jetzt sind Bandbreiten von 170 MHz im 1800 MHz-Band erzielt worden. Weitere Untersuchungen, z. B. zum Einfluß von Kunststoffen in Antennennähe, sind erforderlich.


Publications

2000
1999
1997
1997
1996

Last updated on 2017-11-07 at 14:54