DE19800952A1

DE19800952A1 - Dipolantennenanordnung

Info

Publication number: DE19800952A1
Application number: DE19800952A
Authority: DE
Inventors: Seong-Chil Song; Igor Timofeeve
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Hanwha Systems Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1998-10-22
Also published as: GB2323970A; KR100207600B1; GB2323970B; JP3093715B2; KR19980075588A; GB9726480D0; FR2761532A1; JPH10303636A; FR2761532B1; US6087989A

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrostreifen-Dipolanten nenanordnung mit rückseitigem Hohlraum und insbesondere eine Flachprofil-Mikrostreifen-Dipolantennenanordnung mit rück seitigem Hohlraum, die einen genauen Strahl bilden und line ar polarisierte Wellen über ein relativ breites Band über tragen oder empfangen kann.

Eine Mikrostreifen-Antennenanordnung wird im allgemei nen wirksam auf Nachrichtenverbindungsgebieten wie bei spielsweise der Freund/Feindidentifikation (IFF), dem Gebiet der personenbezogenen Nachrichtenverbindungsdiensten (PCS) und der Satellitenkommunikation angewandt, deren Erforder nisse geringe Kosten, ein flaches Profil, ein geringes Ge wicht, eine genaue Form des Strahles und eine niedrige Ne benkeule sind.

Eine herkömmliche Mikrostreifen-Steckantennenanordnung mit Strahlern und Zuleitern, die auf eine einzige gedruckte Schaltungsplatte PCB geätzt sind, hat ein niedriges Profil und ist mit geringen Kosten verbunden. Eine Mikrostreifen- Steckantenne arbeitet jedoch gewöhnlich nur über eine schma le Bandbreite von 1%-5% der Mittenfrequenz.

Eine Umkehrsteckantennenanordnung in Streifen-Schlitz- Form und eine gestapelte Steckantennenanordnung, die in "Broad Band Patch Antenna" von J.F. Zurcher und F.E. Gardiol 1995, Artech House beschrieben sind, haben eine größere Bandbreite von 15%-20% der Mittenfrequenz. Da diese Antennen jedoch 2 oder 3 gedruckte Schaltungsplatten benötigen sind sie mit höheren Herstellungskosten verbunden und haben sie eine größere Dicke. Die gegenseitige Kopplung verhindert gleichfalls, daß die Anordnungen ein genaues Strahlungsmu ster synthetisieren beispielsweise eine Strahlsynthese mit niedriger Seitenkeule bilden oder eine Kosekanzstrahlensyn these ausführen und erzeugt gleichfalls eine Querpolarisa tion in den Gruppen oder Anordnungen der strahlenden Elemen te. Die obigen Probleme bestehen auch bei planaren Antennen anordnungen mit Fensterstrahlern, die in den US-PS 5,321,411, 4,761,654 und 4,922,263 beschrieben sind.

Ein herkömmlicher Strahler, der geeignet ist, die ge genseitige Kopplung zu unterdrücken, die Polarisationseigen schaften zu verbessern und Randeffekte und Rückstrahlungen zu verringern, ist ein Strahler mit rückseitigem Hohlraum, der in "Microwave cavity antennas" von A. Kumar und H.D. Hristov, 1989, Band 1 und IEEE Antenna and Propagation Maga zine, Band 38, Nr. 4, 1966, Seite 7-12 beschrieben ist.

Mikrostreifen-Dipolantennenanordnungen mit rückseitigem Hohlraum erfordern die Bildung eines Mehrfachstrahles und die Steuerung der Seitenkeule und werden in weitem Umfang auf Gebieten angewandt, die eine hohe Sorgfalt erfordern, wie es bei dem Kommunikationssatelliten Odyssey der Fall ist.

Bei herkömmlichen Antennenanordnungen mit rückseitigem Hohlraum hat der Hohlraum jedoch eine Tiefe gleich dem 0,3-0,6fachen der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals und befindet sich der Hohlraum unter einem Zulei tungsnetzwerk, was die Dicke der Anordnung weiter erhöht. Für die Antennenanordnung einer Mikrostreifen-Dipolantenne mit rückseitigem Hohlraum, die in der US-PS 4,287,518 be schrieben ist, wird weiterhin eine weiterentwickelte ge druckte Schaltungstechnik mit Mikrostreifendipolen mit ge wisser Bandbreite und einem Streifenzuleitungsnetz verwandt. Der Hohlraum der oben beschriebenen Mikrostreifen-Dipolan tenne mit rückseitigem Hohlraum muß jedoch eine Tiefe von annähernd dem 0,3fachen der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals haben. Das hat zur Folge, daß die Antenne nicht sehr dünn oder flach ist.

Bei den obigen Antennenanordnungen werden gedruckte Schaltungsplatten für die Dipole und das Zuleitungsnetz d. h. mehrere gedruckte Schaltungsplatten verwandt, was die Kosten erhöht. Orthogonale Verbindungen zwischen dem Streifenzulei tungsnetz und den Streifenleitern der Dipole machen darüber hinaus Lötvorgänge und komplizierte Herstellungsvorgänge erforderlich, was die Kosten der Antennenanordnung weiter erhöht.

Durch die Erfindung soll daher eine Mikrostreifen-Dipo lantennenanordnung geschaffen werden, die einen genauen Strahl bilden kann und leistungsfähig linear polarisierte Wellen über eine relativ große Frequenzbandbreite übertragen oder empfangen kann, wobei die erfindungsgemäße Antennen anordnung mit niedrigen Kosten verbunden sein soll und ein dünnes Profil haben soll.

Die erfindungsgemäße Mikrostreifen-Dipolantennenanord nung mit rückseitigem Hohlraum umfaßt dazu eine Mikrostrei fenzuleitung, die auf einem oberen Substrat ausgebildet ist, mehrere Strahlungsbaueinheiten mit Strahlern, die symme trisch in einem bestimmten regelmäßigen Abstand auf einer Seite des oberen Substrats ausgebildet sind, und mit Dipo larmen, die in der Mitte jedes Strahlers ausgebildet sind, und die elektromagnetischen Wellen, die durch die Mikro streifenzuleitung angeregt werden, übertragen oder elektro magnetische Wellen empfangen, einen Massestreifen, der auf einer Seite des oberen Substrates zwischen zwei der Strahler ausgebildet ist, Schlitze, die jeweils zwischen zwei Strah lern angeordnet sind und auf der Unterseite des oberen Sub strats ausgebildet sind, um die Dipolarme gegenüber den elektromagnetischen Wellen zu isolieren, Verbindungseinrich tungen zum Verbinden des Massestreifens, des Mikrostreifen zuleiters und der Dipolarme miteinander, ein leitendes unte res Substrat, das an der Unterfläche des oberen Substrats angebracht ist, und Hohlräume, die so angeordnet sind, daß sie dem oberen Substrat dort zugewandt sind, wo die Strah lungsbaueinheit ausgebildet ist, wobei jeder Hohlraum eine Öffnung mit einer Form und Größe hat, die der Strahlungsbau einheit ähnlich sind, so daß die Unterfläche des oberen Sub strates kontaktiert wird.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Mikrostreifen- Dipolantennenanordnung mit rückseitigem Hohlraum,

Fig. 2 eine Strahlungsbaueinheit der in Fig. 1 darge stellten Dipolantennenanordnung,

Fig. 3-9 Strahlungsbaueinheiten bei anderen Aus führungsbeispielen der in Fig. 1 dargestellten Mikrostrei fen-Dipolantennenanordnung,

Fig. 10 in einer grafischen Darstellung die Beziehung zwischen der Dicke der Antenne von Fig. 1 und der Frequenz bandbreite,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer IFF-Antenne, die mit der in Fig. 1 dargestellten Antennenanordnung arbeitet,

Fig. 12A und 12B das vordere und rückseitige Muster der gedruckten Schaltungsplatte der IFF-Antenne von Fig. 11,

Fig. 13 Meßwerte der korrelierten Leistung bezüglich eines horizontalen Musters der Summen- und Differenzstrahlen Σ und Δ der IFF-Antenne von Fig. 11 und

Fig. 14 in einer grafischen Darstellung das Spannungs stehwellenverhältnis VSWR gemessen am Summensignaleingang der in Fig. 11 dargestellten IFF-Antenne.

Fig. 1 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Mikrostreifen-Dipolantennenanordnung mit rück seitigem Hohlraum und Fig. 2 zeigt eine gedruckte Strah lungsbaueinheit 23 der in Fig. 1 dargestellten Dipolanten nenanordnung.

Wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist die An tennenanordnung 10 ein unteres Substrat 20 aus einem lei tenden Material mit rechtwinkligen oder kreisförmigen Hohl räumen 11 bestimmter Tiefe, und eine gedruckte Schaltungs platte PCB 12 auf, die das obere Substrat bildet und durch Bedrucken von Polyphenoloxid, Teflon oder Fiberglas mit einem leitenden Material wie Kupfer, Aluminium oder Silber erhal ten wurde. Die Hohlraumseite des unteren Substrates 20 ist glatt an der Unterfläche der gedruckten Schaltungsplatte 12 angebracht. Eine Mikrostreifenzuleitung 13 und Strahler 141 und 142 sind auf die gedruckte Schaltungsplatte 12 geätzt und auf dieser ausgebildet.

Zwei π-förmige Strahler 141 und 142 sind jeweils da durch gebildet, daß ein Leiter auf die Unterfläche der ge druckten Schaltungsplatte 12 in Form eines Rechtecks geätzt ist, das teilweise in der Mitte durch einen Dipolarm 17 unterteilt ist. Die Mikrostreifenzuleitung 13 ist durch Ätzen der oberen Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte 12 gebildet, und es sind Schlitze 15 zum Isolieren der bei den Dipolarme 12 gegenüber Mikrowellen in der Mitte zwischen den Strahlern 141 und 142 und Massestreifen 16 auf der unte ren Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte 12 zwischen den zwei Strahlern 141 und 142 ausgebildet.

Die Länge der Schlitze 15 und eines Paares von Dipolar men 17 ist etwas kürzer als die halbe Wellenlänge des über tragenen oder empfangenen Signals und die Schlitze 15 und die Dipolarme 17 schneiden einander unter einem rechten Winkel in der Mitte der Strahlungsbaueinheit 23. Die Dipo larme 17 werden auf eine 50 Ω-Zuleitung 13 dadurch impedanz abgestimmt, daß die Länge der Dipolarme 17 und des Schlitzes 15 geändert wird.

Die Mikrostreifenzuleitung 13 die elementare Teiler 131 und 132, beispielsweise vom Wilkensentyp, und einen Hybrid ring enthält, kann als Netzzuleitung, serielle Zuleitung oder andere herkömmliche Gruppenzuleitung ausgebildet sein.

Die Strahlungsbaueinheit 23, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird dadurch vervollständigt, daß ein Anschluß 18 der Mikrostreifenzuleitung 13 über die Mitte des Schlitzes 15 verlängert und der Anschluß 18 mit dem Massestreifen 16 über ein Anschlußloch 181 verbunden wird. Das Mikrowellensignal wird über die unsymmetrische Mikrostreifenzuleitung 13 zu den Schlitzen 15, zum Zuleitungsanschluß 18 und zum Verbin dungsloch 181 geleitet, um den Dipolarmen 17 zugeführt zu werden.

Das Verbindungsloch 181 verbindet den Anschluß 18 mit dem Massestreifen 16, der eine Gleichspannungsmasse dar stellt, um dadurch die statische Elektrizität zu beseitigen, die während der Arbeit der Dipolantenne 10 erzeugt wird. Die offene Fläche des Hohlraumes 11 kontaktiert die gedruckte Schaltungsplatte 12 derart, daß der Rand der Strahler 141 und 142 mit dem Rand des Hohlraumes 11 zusammenfällt. Die Hohlräume 11 in Fig. 1 können dadurch gebildet sein, daß eine Metallplatte aus einem Material wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung aus diesen Metal len ausgestanzt wird.

Bei einer großformatigen Dipolantennenanordnung sind die Hohlräume 11 mit dielektrischen Materialien mit niedri gen Verlusten gefüllt, um die Größe der Strahler 141 und 142 herabzusetzen, so daß mehr Platz zur Ausbildung des Zulei tungsnetzwerkes bleibt. Die Hohlräume 11 können auch aus dielektrischen dünnen Platten oder Folien gebildet sein. Die Seiten des Hohlraumes 11 sind etwas länger als die Hälfte der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals und die Tiefe der Hohlräume 11 ist gleich dem 0,03 bis 0,2fachen der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals. Der Hohlraum 11 wechselwirkt mit dem Dipolarm 17 derart, daß die gegenseitige Kopplung der Strahler 141 und 142 blockiert wird, um Oberflächenwellenstrahlungseffekte zu unterdrücken und den rechten und den linken Anteil des hori zontalen und vertikalen Musters der übertragenen Welle sym metrisch zu halten, was das Strahlungsmuster des Dipolarmes 17 verbessert.

Fig. 3 zeigt die Strahlungsbaueinheit 23 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Dipolantennenanordnung.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine Mikrostrei fenzuleitung 132 auf der oberen Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte parallel zum Schlitz 15 zwischen den beiden Strahlern 141 und 142 ausgebildet derart, daß die Zuleitung 132 oben über den Schlitz 15 geht, bevor sie zum Verbin dungsloch 182 verläuft.

Das läßt mehr Raum für einen Impedanzansatz 21, der dazu dient, die Induktivität des Verbindungsloches 182 zu steuern.

Fig. 4 zeigt die Strahlungsbaueinheit 23 bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Dipolantennenanordnung 10 von Fig. 1.

Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, sind Strahler 143 und 144 der Strahlungsbaueinheit auf die untere Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte in rechtwinkliger Form geätzt. Die Dipolarme 171 und 172 und die Mikrostreifenzuleitung 133 sind auf die obere Außenfläche der gedruckten Schaltungs platte 12 geätzt und auf dieser ausgebildet. Das Zuleitungs netz 133 fällt mit der Achse des Schlitzes 15 zusammen und ist über zwei Verbindungslöcher 183, die symmetrisch um den Schlitz 15 angeordnet sind, mit einem Massestreifen 16 ver bunden. Der elektrische Abstand zwischen dem Boden des Hohl raumes 11 und den Dipolarmen 171 und 172 ist daher durch die Dicke der gedruckten Schaltungsplatte 12 von Fig. 1 erhöht, so daß auch die Frequenzbandbreite zunimmt.

Fig. 5 zeigt die Strahlungsbaueinheit 23 bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Dipolantennenanordnung 10.

Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, sind die Strahler 145 und 146 der Strahlungsbaueinheit 23 dadurch ausgebildet, daß die Unterfläche der gedruckten Schaltungsplatte 12 in recht winkliger Form teilweise durch die Dipolarme 17 und gleich falls durch parasitäre Elemente 173 geteilt, geätzt sind, die kürzer als die Dipolarme 17 sind und auf beiden Seiten jedes Dipolarms 17 ausgebildet sind.

Die Mikrostreifenzuleitung 134 verläuft parallel zum Schlitz 15 und ist auf der oberen Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte zwischen den beiden Strahlern 145 und 146 ausgebildet. Sie geht quer über die Mitte des Schlitzes 15 und verläuft zu einem Verbindungsloch 184. Aufgrund der oben beschriebenen parasitären Elemente hat die Kapazität der Dipolantenne zwei oder drei Resonanzfrequenzen, was die Betriebsfrequenzbandbreite vergrößert.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der die Strahlungsbaueinheit 23 der in Fig. 1 dargestellten Dipolantennenanordnung 10 parasitäre Elemente aufweist.

Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, sind Strahler 147 und 148 in die Unterfläche der gedruckten Schaltungsplatte in einfacher rechtwinkliger Form geätzt und sind Dipolarme 176 und 177 auf der oberen Außenfläche der gedruckten Schal tungsplatte über der Mitte der Strahler 147 und 148 ausge bildet. Ein erstes und ein zweites parasitäres Element 174 und 175 mit einer Länge, die von der Länge der Dipolarme 176 und 177 verschieden ist, sind parallel zu den Dipolarmen 176 und 177 und auf beiden Seiten der Dipolarme 176 und 177 ausgebildet. Die Mikrostreifenzuleitung 135 ist auf der oberen Außenfläche der gedruckten Schaltungsplatte 12 par allel zum Schlitz 15 zwischen den beiden Strahlern 147 und 148 ausgebildet und geht über die Oberseite des Schlitzes 15.

Das erste und das zweite parasitäre Element 174 und 175, die auf der gedruckten Schaltungsplatte 12 ausgebildet sind, können in einfacher Weise gesteuert werden. Das zweite parasitäre Element 175 ist durch die Mikrostreifenzuleitung 135 in zwei Teile unterteilt und ein Band 25 verbindet die beiden Hälften ähnlich wie eine Brücke. Die Länge der Dipo larme 176 und 177 ist von der Länge des ersten und des zwei ten parasitären Elementes 174 und 175 verschieden, was zu zwei Resonanzen führt, so daß die in Fig. 6 dargestellte Strahlungsbaueinheit über eine größere Bandbreite arbeitet.

Fig. 7 zeigt die Strahlungsbaueinheit 23 bei noch einem Ausführungsbeispiel der Dipolantennenanordnung 10 von Fig. 1.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, sind Strahler 149 und 150 in der Unterseite der gedruckten Schaltungsplatte 12 in der gleichen Form wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Aus führungsbeispiel und in einer bestimmten Größe ausgebildet, die kleiner als der Außenrand 111 des Hohlraumes ist, und sind Dipolarme 17 und ein Massestreifen 16 in derselben Ebene ausgebildet.

Der kleinste Flächenbereich innerhalb des Außenrandes 111 des Hohlraumes liegt bei (λ/2) ε^½, wobei ε eine dielek trische Konstante oder die Dielektrizitätskonstante ist und λ die Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals bezeichnet. Die kleinsten Werte der Seitenlängen a und b der Strahler 149 und 150 können um etwa 30% kleiner als die Längen a' und b' der Seiten des Außenrandes 111 des Hohlrau mes sein.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Raum zur Ausbildung eines ausreichenden Mikrostreifenzulei tungsnetzwerkes 136 für eine großformatige zweidimensionale Antennenanordnung vorgesehen.

Fig. 8 zeigt die Strahlungsbaueinheit 23 eines weiteren Ausführungsbeispiels der in Fig. 1 dargestellten Dipolanten nenanordnung 10.

Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, sind Strahler 141 und 142 in die Unterfläche der gedruckten Schaltungsplatte in derselben Form wie in Fig. 2 geätzt und sind Dipolarme 17 und ein Massestreifen 16 in derselben Ebene wie die Strahler 141 und 142 ausgebildet. Ein erster Schlitz 152 ist auf der rechten oder linken Seite der Dipolarme 17 zwischen den beiden Strahlern 141 und 142 ausgebildet und eine Hälfte eines zweiten Schlitzes 151 verläuft parallel zum ersten Schlitz 152, während die andere Hälfte, die breiter als der Dipolarm 17 ist, von der Mitte des Dipolarmes 17 ausgehend ausgebildet ist.

Eine Mikrostreifenzuleitung 137 ist zwischen dem ersten und zweiten Schlitz 152 und 151 und parallel dazu ausgebil det und mit einem der Dipolarme 17 von der Mitte des Dipo larmes 17 ausgehend verbunden. Verbindungslöcher 187 befin den sich zwischen dem ersten Schlitz 152 und dem Strahler 141 und zwischen dem zweiten Schlitz 151 und dem Strahler 142, um die Massestreifen 16, die auf beiden Oberflächen der gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sind, miteinander zu verbinden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Mikrostreifen zuleitung 137 und alle Hohlraumschaltungen der Antennenan ordnung 10 von Fig. 1 unter die gedruckte Schaltungsplatte 12 geätzt, so daß sie durch den Hohlraum 11 davor geschützt sind, nach außen frei zu liegen. Eine Antennenkuppel, die eine Abdeckung darstellt, ist daher nicht nötig, was es erlaubt, das Gewicht und die Herstellungskosten der Anten nenanordnung 10 herabzusetzen.

Fig. 9 zeigt einen Teil einer Strahlungsbaueinheit bei noch einem Ausführungsbeispiel der in Fig. 1 dargestellten Dipolantennenanordnung 10. In Fig. 9 kann der Umriß 112 eines kreisförmigen Hohlraumes noch einfacher an einer ge druckten Schaltungsplatte ausgebildet werden, als es bei einem rechtwinkeligen Hohlraum 11 der Fall ist.

Fig. 10 zeigt in einer grafischen Darstellung die Be ziehung zwischen der Dicke des Hohlraumes in der Antenne von Fig. 1 und der Frequenzbandbreite. Wie es in Fig. 10 darge stellt ist, hat eine Antennenanordnung 10 eine Dicke von 0,005-0,2 λ und empfängt oder überträgt die Antennenanord nung 10 Wellen mit einer relativen breiten Frequenzbandbrei te von 10-40% der Mittenfrequenz. h bezeichnet dabei die Tiefe des Hohlraumes, ε bezeichnet die Dielektrizitätskon stante des den Hohlraum füllenden Mediums und λ ist die Wellenlänge des empfangenen oder übertragenen Signals.

Fig. 11 zeigt die Seitenansicht einer IFF-Antenne mit einer Hohlraumtiefe gleich dem 0,1fachen der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals, die auf der in Fig. 1 dargestellten Antennenanordnung basiert.

Fig. 12A und 12B zeigen das vordere und das hintere Muster der gedruckten Schaltungsplatte der in Fig. 11 darge stellten IFF-Antenne. Es sind jeweils eine Zuleitung 13, ein Strahler 14, ein Schlitz 15 und Elemente eines Teilers 132 dargestellt.

Fig. 13 zeigt die Meßwerte der korrelierten Leistung bezüglich eines horizontalen Musters der Summen- und Diffe renzstrahlen der in Fig. 11 dargestellten IFF-Antenne. Es ist ein gewünschtes Muster mit Abfrageseitenkeulenunterdrückung dargestellt.

Fig. 14 zeigt in einer grafischen Darstellung das Span nungsstehwellenverhältnis VSWR gemessen am Summensignalein gang der IFF-Antenne von Fig. 11. Es zeigt sich ein niedri ges Verhältnis VSWR.

Im Vergleich mit einer Antenne, die von der Firma Eric sson hergestellt wird, in den Unterlagen der 18. Europäi schen Mikrowellenkonferenz vom 12.-16. September 1988 in Stockholm beschrieben ist und einen Antennengewinn von 12 dB aus 12 Elementen hat, liefert die erfindungsgemäße Antenne einen Antennengewinn von 14 dB aus nur 4 Elementen.

Wie es oben beschrieben wurde, sind bei der erfindungs gemäßen Mikrostreifen-Dipolantennenanordnung ein Mikrostrei fenzuleitungsnetz und mehrere Dipole auf eine gedruckte Schaltungsplatte geätzt und darauf ausgebildet, so daß die Antennenanordnung einfach und mit niedrigen Kosten herge stellt werden kann. Die Antennenanordnung kann weiterhin über ein breiteres Frequenzband arbeiten, da ein Hohlraum vorgesehen ist, und kann in einer Stärke gleich dem 0,1fachen der Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals hergestellt werden.

Claims

1. Mikrostreifendipolantennenanordnung mit rückseitigem Hohlraum gekennzeichnet durch
eine Mikrostreifenzuleitung (13, 131-137), die auf einem oberen Substrat (12) ausgebildet ist,
mehrere Strahlungsbaueinheiten (23) mit Strahlern (141-150), die symmetrisch in einem bestimmten regelmäßigen Abstand auf einer Seite des oberen Substrates (12) ausgebildet sind, und mit Dipolarmen (17, 171, 172, 176, 177), die in der Mitte jedes Strahlers (141-150) ausgebildet sind, welche Strahlungsbaueinheiten (23) elektromagnetische Wellen, die von der Mikrostreifenzu leitung (13, 131-137) angeregt werden, übertragen und elektromagnetische Wellen empfangen,
einen Massestreifen (16), der auf einer Seite des obe ren Substrats (12) zwischen zwei der Strahler (141-150) ausgebildet ist,
Schlitze (15, 151, 152), die jeweils zwischen den bei den Strahlern (141-150) angeordnet und unter dem oberen Substrat (12) ausgebildet sind, um die Dipolarme (17, 171, 172, 176, 177) gegenüber den elektromagnetischen Wellen zu isolieren,
Verbindungseinrichtungen zum Verbinden des Massestrei fens (16), der Mikrostreifenzuleitung (13, 131-137) und der Dipolarme (17, 171, 172, 176, 177) miteinander,
ein leitendes unteres Substrat (20), das an der Unter fläche des oberen Substrats (12) angebracht ist, und
Hohlräume (11), die so angeordnet sind, daß sie dem oberen Substrat (12) dort zugewandt sind, wo die Strah lungsbaueinheit (23) ausgebildet ist, wobei jeder Hohl raum (11) eine Öffnung mit einer Form und einer Größe hat, die ähnlich der Form und Größe der Strah lungsbaueinheit (23) sind, so daß die Unterfläche des oberen Substrates (12) kontaktiert ist.

2. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (141, 142) der Strahlungs baueinheiten (23) dadurch gebildet ist, daß die Unter fläche des oberen Substrates (12) in der Form eines Rechtecks geätzt ist, das teilweise durch jeden Dipo larm (17) geteilt ist, die Dipolarme (17) und der Mas sestreifen (16) in derselben Ebene ausgebildet sind und die Mikrostreifenzuleitung (131) parallel zum Schlitz (15) auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates (12) zwischen zwei der Strahlern (141, 142) ausgebildet ist, über den Schlitz (15) geht und sich zur Verbin dungseinrichtung erstreckt.

3. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 2 dadurch gekenn zeichnet, daß die Mikrostreifenzuleitung (132) einen Ansatz (21) aufweist, der an einer bestimmten Stelle ausgebildet ist.

4. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (143, 144, 145, 146) der Strahlungsbaueinheit (23) dadurch gebildet ist, daß die Unterfläche des oberen Substrats (12) in einer recht winkligen Form geätzt ist, die Dipolarme (17, 171, 172) auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates (12) in der Mitte jedes Strahlers (143, 144, 145, 146) aus gebildet sind und die Mikrostreifenzuleitung (133, 134) auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates (12) parallel zum Schlitz (15) zwischen den beiden Strahlern (143, 144, 145, 146) ausgebildet ist, über den Schlitz (15) geht und sich zur Verbindungseinrichtung er streckt.

5. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (147, 148) der Strahlungs baueinheit (23) dadurch gebildet ist, daß die Unter fläche des oberen Substrates (12) in einem π-förmigen Muster geätzt ist, die Dipolarme (176, 177) und parasi täre Elemente (174, 175) mit einer Länge, die von der der Dipolarme (176, 177) verschieden ist, auf der rech ten und der linken Seite jedes Dipolarmes (176, 177) durch Ätzen ausgebildet sind und die Mikrostreifenzu leitung (135) auf dem oberen Substrat (12) zwischen zwei Strahlern (147, 148) parallel zum Schlitz (15) ausgebildet ist, über den Schlitz (15) geht und sich zur Verbindungseinrichtung erstreckt.

6. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (147, 148) der Strahlungs baueinheit (23) dadurch gebildet ist, daß die Unter fläche des oberen Substrates (12) in einem rechtwink ligen Muster geätzt ist, die Dipolarme (176, 177) auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates (12) in der Mitte jedes Strahlers (147, 148) ausgebildet sind, ein erstes und ein zweites parasitäres Element (174, 175) mit einer Länge, die von der der Dipolarme (176, 177) verschieden ist, auf der rechten und der linken Seite jedes Dipolarmes (176, 177) und parallel zu den Dipolarmen (176, 177) ausgebildet sind und die Mikro streifenzuleitung (135) auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates (12) zwischen den beiden Strahlern (147, 148) parallel zum Schlitz (15) ausgebildet ist, über den Schlitz (15) geht und sich zu der Verbindungs einrichtung erstreckt.

7. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 6 dadurch gekenn zeichnet, daß das erste parasitäre Element (174) in Form eines einzelnen Armes ausgebildet ist und das zweite parasitäre Element (175) in Form von zwei Stücken ausgebildet ist, die durch die Mikrostreifenzulei tung (135) geteilt sind, wobei die beiden Teile des zweiten parasitären Elementes (175) über ein Band (25) miteinander verbunden sind.

8. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (149, 150) der Strahlungs baueinheit in Form eines Rechtecks geätzt ist, das teilweise durch einen Dipolarm (17) geteilt ist und kleiner als der Umfangsrand (11) der Öffnung des Hohl raumes ist, die Dipolarme (17) und der Massestreifen (16) auf der oberen Außenfläche in derselben Ebene ausgebildet sind und die Mikrostreifenzuleitung (136) auf dem oberen Substrat (12) zwischen den beiden Strah lern (149, 150) parallel zum Schlitz (15) ausgebildet ist, über den Schlitz (15) geht und sich zur Verbin dungseinrichtung erstreckt.

9. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß der kleinste Flächenbereich der Hohlraum öffnung (λ/2) ε^½ beträgt, wobei λ die Wellenlänge des übertragenen oder empfangenen Signals ist und ε eine Dielektrizitätskonstante bezeichnet und die kleinsten Werte der Seitenlängen der Strahler (149, 150) um etwa 30% kleiner als die entsprechenden Längen jeder Seite der Hohlraumöffnung (11) sind.

10. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler (141, 142) der Strahlungs baueinheit (23) dadurch gebildet ist, daß die Unter fläche des oberen Substrates (12) in Form eines Recht ecks geätzt ist, das teilweise durch einen Dipolarm (17) geteilt ist, der Dipolarm (17) und der Massestrei fen (16) auf derselben Ebene ausgebildet sind, ein erster Schlitz (152) auf der rechten und der linken Seite jedes Dipolarms (17) zwischen den beiden Strah lern (141, 142) ausgebildet ist und ein zweiter Schlitz parallel zum ersten Schlitz (152) ausgebildet ist, wobei die Mikrostreifenzuleitung (137) in der Ebene ausgebildet ist, in der der erste und der zweite Schlitz (151, 152) ausgebildet sind, vom Mittelpunkt zwischen zwei Dipolarmen (17) parallel zum Schlitz (152) verläuft, um mit einem der Dipolarme (17) in Verbindung zu stehen und die Verbindungseinrichtung zwischen dem ersten Schlitz (152) und dem Strahler und zwischen dem zweiten Schlitz (151) und dem gegenüber liegenden Strahler angeordnet ist, um elektrisch die obere und die untere Außenfläche des oberen Substrates (12) zu verbinden.

11. Dipolantennenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Strahler der Strahlungsbaueinheit so gebildet ist, daß sein äußerer Rand (112) ein Kreis ist, der Dipolarm so ausgebildet ist, daß er in den Strahler um eine bestimmte Strecke vorsteht, der Dipo larm und der Massestreifen in derselben Ebene ausge bildet sind und die Mikrostreifenzuleitung auf der oberen Außenfläche des oberen Substrates zwischen den zwei Strahlern parallel zum Schlitz ausgebildet ist, über den Schlitz verläuft und sich zur Verbindungsein richtung erstreckt.