Linear polarisierte Patchantennen:

Sie bestehen aus einem Stück Leiterplattenmaterial (= „PCB“) das beidseitig mit Kupfer kaschiert ist. DieUnterseite bildet eine durchgehende Massefläche und  auf der Oberseite der Platine finden wir in der einfachsten Form ein Quadrat oder Rechteck aus Kupfer (= „Patch“). Dabei muss die Platine für eine korrekte Arbeitsweise deutlich größer sein als der Patch (Richtwert für den Überstand: wenigstens 3.... 5 mal Platinendicke -- und noch mehr ist noch besser.Dieser Patch wird nun so ausgelegt, dass er eine elektrische Länge von etwa λ/2 aufweist. Der genauere Wert ist etwa Strahlerlänge = 0,49 x λ.

Speist man diese Leitung am Eingang (= linke, senkrechte Patchkante) mit einem Sinussignal,dessen Frequenz genau der Resonanzfrequenzentspricht, dann erhält man die untenstehende Strom- und Spannungsverteilung. Am Leitungsende ist die Spannung gleich groß, aber gegenphasig (λ/2 bedeutet nämlich180 Grad Phasenverschiebung). Genau in Patchmitte ist die Spannung Null und man betrachtet den Patch deshalb als leer laufende Microstrip-Leitung.Beim Strom ist es umgekehrt: bei einer reinenverlustlosen Leitung ist er am Leitungsanfang und am Leitungsende Null, hat aber in Leitungsmitte sein Maximum (Siehe Bild).Zur Repräsentation der Abstrahlung müssen wir uns am Leitungsanfang sowie am Leitungsende noch je einen gleich großen Strahlungswiderstand denken (im Diagrammsind typisch 200 Ω als Gesamtwiderstand eingetragen). Also sind es an jeder Patchkante 400 Ω, denn die beiden Lastwiderstände sind von der Leistungsaufnahme her parallel zu denken. Genau in Patchmitte geht die Spannung durch Null und damit ist dort der Eingangswiderstand ebenfalls Null.

 

 

 

 

 

Somit gibt es irgendwo zwischen der Mitte und der Patchkante einen Punkt, bei dem der Eingangswiderstand genau 50Ω betragen wird -- das ist der markierte „Feed point“. Die Patchbreite (= Leitungsbreite) beeinflusst bei dieser Bauweise die Eigenresonanzfrequenz nur wenig. Man geht in der Praxis dabei immer vom quadratischen Patch aus und dann gilt: wird sie erhöht (= der Patch breiter als länger gemacht), dann steigt die Bandbreite und der Strahlungswiderstand wird kleiner. Der Entwurf solcher Antennen erfolgt in der Praxis stets mit passender Software.