Mikrowellenantennen wandeln elektrische Signale mithilfe präzisionsgefertigter Strukturen in elektromagnetische Wellen um (und umgekehrt). Ihre Funktionsweise beruht auf drei Kernprinzipien:
1. Umwandlung elektromagnetischer Wellen
Sendemodus:
Hochfrequenzsignale eines Senders werden über Antennenanschlüsse (z. B. SMA, N-Stecker) zum Speisepunkt geleitet. Die leitfähigen Elemente der Antenne (Hörner/Dipole) formen die Wellen zu gerichteten Strahlen.
Empfangsmodus:
Einfallende elektromagnetische Wellen induzieren Ströme in der Antenne, die wieder in elektrische Signale für den Empfänger umgewandelt werden.
2. Richtwirkung und Strahlungskontrolle
Die Richtwirkung einer Antenne quantifiziert die Fokussierung des Strahls. Eine Antenne mit hoher Richtwirkung (z. B. eine Hornantenne) konzentriert die Energie in schmalen Keulen, die durch Folgendes bestimmt werden:
Richtwirkung (dBi) ≈ 10 log₁₀(4πA/λ²)
Wobei A = Aperturfläche, λ = Wellenlänge.
Mikrowellenantennenprodukte wie Parabolantennen erreichen eine Richtwirkung von >30 dBi für Satellitenverbindungen.
3. Schlüsselkomponenten und ihre Funktionen
| Komponente | Funktion | Beispiel |
|---|---|---|
| Strahlungselement | Wandelt elektrische und elektromagnetische Energie um. | Patch, Dipol, Schlitz |
| Feed-Netzwerk | Leitet Wellen mit minimalem Verlust | Wellenleiter, Mikrostreifenleitung |
| Passive Bauelemente | Verbesserung der Signalintegrität | Phasenschieber, Polarisatoren |
| Steckverbinder | Schnittstelle zu Übertragungsleitungen | 2,92 mm (40 GHz), 7/16 (Hohe Leistung) |
4. Frequenzspezifisches Design
< 6 GHz: Mikrostreifenantennen dominieren aufgrund ihrer kompakten Bauweise.
> 18 GHz: Wellenleiterhörner zeichnen sich durch geringe Verluste aus.
Kritischer Faktor: Impedanzanpassung an den Antennenanschlüssen verhindert Reflexionen (VSWR <1,5).
Anwendungsbeispiele aus der Praxis:
5G Massive MIMO: Mikrostreifen-Arrays mit passiven Komponenten zur Strahlsteuerung.
Radarsysteme: Die hohe Richtwirkung der Antenne gewährleistet eine präzise Zielverfolgung.
Satellitenkommunikation: Parabolreflektoren erreichen einen Aperturwirkungsgrad von 99 %.
Fazit: Mikrowellenantennen nutzen elektromagnetische Resonanz, präzise Antennenanschlüsse und eine optimierte Richtwirkung zur Signalübertragung und zum Signalempfang. Moderne Mikrowellenantennen integrieren passive Komponenten, um Verluste zu minimieren und die Reichweite zu maximieren.
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Veröffentlichungsdatum: 15. August 2025
