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Finite-Difference Time-Domain Modellierung von Ultrahochfrequenz-Antennen auf und in der Kohlefaserkarosserie eines solarbetriebenen Elektrofahrzeugs

Seit der ersten World Solar Challenge im Jahr 1987 haben Studentengruppen und andere Teilnehmer aus der ganzen Welt solarbetriebene Elektrofahrzeuge entworfen, gebaut und an Rennen teilgenommen. Diese Fahrzeuge, in erster Linie dreirädrige Ein-Personen-Fahrzeuge, sind so konzipiert, dass sie bei Tageslicht ein bis zwei Wochen lang 1.200 bis 2.400 Meilen zurücklegen können, während sie ihre Batterien ausschließlich über ihre Solaranlage aufladen. Während dieses Rennens wird das Solarfahrzeug vorne und hinten von Führungs- und Verfolgerfahrzeugen flankiert, um das Solarfahrzeug zu schützen.

Die Funkkommunikation, sowohl Audio- als auch Telemetriedaten, ist zwischen diesen Fahrzeugen erforderlich, um die Sicherheit und die Rennstrategie zu verbessern. Die Telemetrie-Empfangsantenne befindet sich normalerweise hinter dem Solarfahrzeug im Verfolgerfahrzeug.

In diesem Beitrag werden FDTD-Simulationen für eine Antenne im 900-MHz-Band innerhalb und außerhalb der Kohlefaserkarosserie eines solarbetriebenen Elektrofahrzeugs durchgeführt. Die Daten werden analysiert, um die optimale Antennenplatzierung für die Übertragung zu einer Empfangsantenne zu bestimmen, die sich am Heck des Solarfahrzeugs befindet. Die Modellierungsdaten werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik wird die Akzeptanz der Platzierung der Außenantenne ermittelt. Es wird festgestellt, dass sich die ideale Antenne innerhalb der Fahrzeugkarosserie befindet und vertikal ausgerichtet ist, dass aber der Teil der Karosserie, der die Antenne umgibt, aus einem nicht leitenden Material bestehen muss.