Patchantenne

Patches in einer Panelantenne für TV-Satellitenempfang: Anordnung in einem Array und Speisung über Streifenleitungen (abgedeckt durch ein Lochblech, hier entfernt)

Bei der Patchantenne handelt sich um eine Antennenvariante, die besonders gut zur Integration auf Leiterplatten geeignet ist. Die Patchantenne besteht häufig aus einer rechteckigen Metallfläche, deren Längsseite einer Länge von λ/2 entspricht. Damit wirkt die Metallfläche als Resonator, ähnlich wie bei Dipolantennen.

Die Patchantenne kann eine Richtwirkung aufweisen, insbesondere wenn sie mit einer dahinter liegenden, als Reflektor dienenden Metallfläche kombiniert ist. Ein Einzelelement kann dann einen Gewinn von annähernd 10 dBi erreichen.

Die Breitbandigkeit einer Patchantenne ist stark von dem Verhältnis aus Substratdicke und Wellenlänge abhängig, sowie von der effektiven Dielektrizitätskonstante des Systems. Die Breite des Patches beeinflusst die Bandbreite ebenfalls.

Weitere Verfeinerungen, wie die Verwendung von parasitären Patches in verschiedenen Substratlagen, können die Breitbandigkeit und die Richtwirkung der Antenne verbessern.

Sind mehrere Patches in einem Array vor einer Metallfläche angeordnet, erhöhen sich Gewinn und Richtwirkung weiter (Panelantenne).

Eine Patchantenne kann auf verschiedene Arten gespeist werden, z.B. mittels einer Mikrostreifenleitung oder Schlitzkopplung. Die Art der Speisung beeinflusst maßgeblich die Breitbandigkeit und die Fußpunktimpedanz der Antenne.

Für sehr hohe Frequenzbänder wird eine Patchantenne oft als Schichtstruktur auf einen Keramikträger aufgebracht. Keramik ist ein sehr guter Isolator und gegenüber Feuchtigkeit unempfindlich. Außerdem hat sie einen geringen dielektrischen Verlustwinkel.

Die Antennenbauart wird auch in Mobiltelefonen und WLAN-Baugruppen verwendet.

Literatur

• H. Meinke, F. W. Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik. Vierte Auflage, Springer-Verlag, Berlin 1986, S. N55ff. ISBN 3-540-15393-4
• Kumar, Girish (2003): Broadband microstrip antennas. Boston Mass. u.a.: Artech House (Artech House antennas and propagation library).