Bei der Entwicklung von Mikrowellenantennen muss ein optimales Verhältnis zwischen Leistung und Praktikabilität angestrebt werden. Eine hohe Verstärkung kann zwar die Signalstärke verbessern, führt aber zu Problemen wie größerem Platzbedarf, Schwierigkeiten bei der Wärmeableitung und höheren Kosten. Folgende Aspekte sind dabei besonders zu berücksichtigen:
1. Anpassung der Verstärkung an die Anwendung
5G-Basisstation (Millimeterwellen-AAU):24-28dBi, erfordertVakuumlötenWasserkühlplatte zur Gewährleistung eines langfristigen Hochleistungsbetriebs.
Satellitenkommunikation (Ka-Band):40-45dBi, wobei auf eine Wasserkühlung mit vergrabenen Kupferrohren gesetzt wird, um das Problem der Wärmeableitung von Antennen mit großer Apertur zu lösen.
Elektronische Kampfführung/Radar:20-30dBi, wobei Flüssigkeitskühlung beim Rührreibschweißen eingesetzt wird, um sich an die hohe dynamische Wärmebelastung anzupassen.
EMV-Prüfung:10-15dBiEin gewöhnlicher Schweißkühlkörper genügt den Anforderungen.
Cassegrain-Antenne (40 dBi)
Zirkular polarisierte Hornantenne (20 dBi)
2. Technische Grenzen hoher Verstärkung
Engpass bei der Wärmeabfuhr: Antennen mit einem Wirkungsgrad über 25 dBi benötigen üblicherweise eine Flüssigkeitskühlung (z. B. Vakuumlöten oder Rührreibschweißen einer Wasserkühlplatte), andernfalls ist die Leistungsfähigkeit begrenzt.
Größenbeschränkungen: Antennen mit einer Verstärkung von über 30 dBi können im Ka-Band größer als 1 Meter sein, und die Konstruktion muss optimiert werden.
Kostenfaktoren: Für jede 3dB Verstärkungssteigerung können die Kosten des Kühlsystems um 20-30% steigen.
Planarantenne (30 dBi)
Dual zirkular polarisierte Hornantenne (10dBi)
3. Optimierungsvorschläge
Priorisieren Sie die Erfüllung der Anwendungsanforderungen und vermeiden Sie ein übermäßiges Streben nach hohem Gewinn.
Die Kühllösung bestimmt die Leistungsfähigkeit, und Antennen mit hoher Verstärkung müssen mit einer effizienten Kühlung (z. B. Flüssigkeitskühlung) ausgestattet sein.
Bandbreite und Verstärkung in Einklang bringen. Schmalbandsysteme können eine höhere Verstärkung erzielen, Breitbandsysteme müssen entsprechende Kompromisse eingehen.
Fazit: Die optimale Verstärkung hängt von der jeweiligen Anwendung ab, liegt üblicherweise zwischen 20 und 35 dBi und muss mit fortschrittlicher Kühltechnologie (wie z. B. Vakuumlöten oder Rührreibschweißen mit Wasserkühlung) kombiniert werden, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
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Veröffentlichungsdatum: 12. Juni 2025
