Cuvillier, E Ultrabreitbandige Antennen für Kommunikation und Sensorik in der Medizintechnik

Diese Arbeit behandelt ultrabreitbandige Antennen für impulsbasierte Systeme und deren Anwendung in der Medizintechnik. Potentielle Einsatzgebiete im medizinischen Umfeld erstrecken sich dabei von der Kommunikationstechnik bis zur Sensorik, weshalb sowohl Antennen mit omnidirektionalem Strahlungsverhalten als auch mit hoher Richtwirkung betrachtet werden. Als allgemeines Konzept zur Entwicklung der Antennen werden bekannte Strukturen mit breitbandigem Verhalten kombiniert und damit neuartige UWB-Antennen mit besseren Eigenschaften im Vergleich zu den Basisstrukturen geschaffen. Als genereller Grundsatz wird dabei eine symmetrische Speisung der Antennen zur Unterdrückung von parasitären Effekten durch Mantelwellen und planare Strukturen für eine einfache Herstellbarkeit verknüpft mit geringen Fertigungskosten verfolgt. Aus einem Dipolelement zusammen mit einer kreisförmigen Schlitzantenne lässt sich eine Antenne mit guter Impedanzanpassung und äusserst gleichmässigem Strahlungsverhalten im FCC-Frequenzbereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz realisieren. Diese Antenne weist eine geringe Dispersion auf, was bei impulsbasierten Systemen zu einer geringen Impulsverbreiterung führt. Durch den Einsatz von zwei Dipolelementen, die orthogonal zueinander im kreisförmigen Schlitzstrahler angeordnet sind, kann die dipolgespeiste Schlitzantenne auf eine dual polarisierte Variante mit einer besseren Omnidirektionalität erweitert werden. Eine Antenne dagegen mit hoher Richtwirkung wird durch die Kombination der dipolgespeisten Schlitzantenne mit einem dielektrischen Stabstrahler erzielt. Dabei wird das inhärent breitbandige Verhalten des Stabstrahlers ausgenutzt und die planare Antenne zur effektiven Speisung eingesetzt. Diese Antenne besticht im Vergleich zu UWB-Richtantennen aus der Literatur durch ihre Kompaktheit und die einfache Herstellbarkeit bei gleichzeitig hohem Antennengewinn. Ein flaches Antennenprofil auf Kosten einer geringeren Richtwirkung und Bandbreite bietet die vorgest