DE3840384C2 - Planare Antenne mit hängend befestigter Speiseleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich generell auf eine planare Mikrowellenantenne für die Verwendung beim Empfang beispielsweise einer Satellitensendung; die Erfindung betrifft insbesondere eine planare Antenne mit hängend befestigter Speiseleitung.

Es ist bereits eine planarte Antennenanordnung mit hängend befestigter Speiseleitung vorgeschlagen worden, bei der ein Substrat zwischen Metallplatten oder metallisierten Kunststoffplatten eingeschichtet ist, die eine Anzahl von in Abstand voneinander vorgesehenen Öffnungen aufweisen, welche einen Teil von Strahlungselementen bilden. Diese Antenne bildet eine planare Antennenanordnung für eine zirkular polarisierte Welle. Bei der betreffenden Antenne ist ein Paar von Erregerelementen vorgesehen, die rechtwinklig zueinander verlaufen und deren Anzahl der Anzahl der in Abstand voneinander vorgesehenen Öffnungen entspricht. Diese Erregerelemente sind in einer gemeinsamen Ebene gebildet. Die dem betreffenden Paar der Erregerelemente zugeführten Signale werden in Phase innerhalb der hängend befestigten Leitung gemischt (siehe hierzu die US-Patente US 48 27 276 und US 47 92 810).

Die zuvor erwähnte planare Antenne kann somit in der Dicke vermindert und in ihrer mechanischen Konstruktion vereinfacht werden. Obwohl ein billiges, auf dem Markt erhältliches Substrat für einen Hochfrequenzeinsatz verwendet wird, kann im übrigen ein Antennengewinn erzielt werden, der gleich der oder größer als der Antennengewinn ist, der mit der planaren Antenne erreicht wird, welche eine teure Mikrostreifenleitung verwendet.

Die hängend befestigte Leitung kann Vorteile insofern mit sich bringen, als sie eine Leitung geringen Verlustes bildet, und zwar für die Speisung der planaren Antenne. Außerdem kann sie auf einem billigen filmförmigen Substrat, o. dgl. gebildet werden. Da diese konventionelle planare Antenne ein kreisförmiges oder ein rechteckförmiges Wellenleiter-Öffnungselement als Strahlungselement verwendet, ist es möglich, eine derartige Antenne, auch als Array-Antenne aufzubauen, die eine geringe Gewinnabweichung über einen relativ weiten Frequenzbereich aufweist.

Im übrigen ist eine sogenannte Mikrostreifenleitungs-Antenne mit fleckenförmigen Strahlern vorgeschlagen worden, um die Dicke der planaren Array-Antenne zu vermindern. Auch diese Mikrostreifenleitungs-Antenne mit fleckenförmigen Strahlern kann einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und in einem weiten Bandbereich durch effektive Ausnutzung der Vorteile der hängend befestigten Leitung und unter Ausnutzung der dünnen Strahlungselemente betrieben werden. Außerdem kann ihre Dicke und ihr Gewicht zugleich vermindert werden, wie dies an anderer Stelle beschrieben ist (US-Patente, US 50 87 920 und US 49 90 926).

Bei der planaren Array-Antenne vom Typ mit hängend befestigter Speiseleitung, bei der ein Substrat zwischen einem Paar von Metallplatten oder metallisierten Kunststoffplatten eingeschichtet ist, sind gedruckte fleckenförmige Strahler vom Resonanztyp auf dem betreffenden Substrat an Stellen gebildet, die Schlitzen entsprechen, welche durch eine der Metall- oder metallisierten Kunststoff­ platten gebildet sind, wodurch die planare Antenne ge­ bildet ist.

Der so gebildete Antennenkörper ist von einer rückwärti­ gen Abdeckung und einer Wetterschutzhaube umschlossen, wie dies in der Perspektivansicht gemäß Fig. 1 veran­ schaulicht ist. Gemäß Fig. 1 ist eine untere Platte 2, die aus Metall oder metallisiertem Kunststoff besteht, auf einer rückwärtigen Abdeckung 1 angeordnet, und auf der betreffenden unteren Platte bzw. Bodenplatte 2 ist ein filmförmiges Substrat 3 vorgesehen, auf welchem eine Anzahl von gedruckten fleckenförmigen Strahlern vom Resonanztyp (Antennenelemente) gebildet ist. Dieses filmförmige Substrat 3 ist zwischen die untere Platte 2 und eine obere Platte 5 eingeschichtet, die aus Metall oder aus metallisiertem Kunststoff besteht und die eine Anzahl von in Abstand voneinander vorgesehenen Öffnungen 4 aufweist, welche den betreffenden Antennenelementen entsprechen. Die obere Platte 5, das filmförmige Substrat 3 und die untere Platte 2 sind an der rückwärtigen Abdeckung 1 mit­ tels einiger geeigneter Einrichtungen, wie Schrauben oder dergleichen, befestigt, welche nicht dargestellt sind. Ein Tragkissen 6 ist für die Abstützung der Wetter­ schutzhaube 7 auf der oberen Platte 5 vorgesehen, die sodann durch die Wetterschutzhaube 7 umschlossen ist.

Fig. 2 veranschaulicht in einer ausschnittweisen Schnitt­ ansicht die konventionelle planare Antenne, die unter Bildung einer Mehrschichtstruktur so zusammengesetzt ist.

Bei der oben erwähnten konventionellen planaren Antenne sind die rückwärtige Abdeckung 1 und die untere Platte 2 unabhängig gebildet, und ferner sind die Wetterschutz­ haube 7 und die obere Platte 5 unabhängig voneinander gebildet, so daß die Anzahl der Montageeinzelteile damit erhöht ist. Ferner wird die Konstruktion bzw. Struktur der betreffenden Antenne kompliziert, und der Montagevorgang der betreffenden Teile wird derart hinreichend kompliziert, daß die Produktivität verschlechtert ist. Die Herstellkosten steigen damit und das Gewicht der betreffenden Antenne ist erhöht, und so weiter. Ferner müssen die oberen und unteren Platten 2 und 5 sowie das Substrat 3 an der rückwärtigen Abdeckung 1 unter Heranziehung vieler Schrauben befestigt werden, wodurch der Montagevorgang aufwendig und die Produktivität verschlechtert werden.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine planare Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die einfach herstellbar, einfach montierbar und gegen Wettereinflüsse geschützt ist. Diese Aufgabe wird durch eine planare Antenne mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente und Einzelteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine konventionelle planare Antenne.

Fig. 2 zeigt in einer ausschnittsweisen Schnittansicht die konventionelle planare Array-Antenne.

Fig. 3 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform einer planaren Array-Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 veranschaulicht in einer vergrößerten Schnittansicht einen Hauptteil der planaren Array-Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nunmehr wird eine Ausführungsform einer planaren Array- Antennenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert werden. Die Fig. 3 veranschaulicht dabei eine Ausführungs­ form gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 3 veranschaulicht, umfaßt die planare Array- Antenne gemäß der Erfindung eine rückwärtige Kunststoff­ abdeckung 10, eine Kunststoff-Wetterschutzhaube 11 und ein filmförmiges Substrat 12, das zwischen die rückwärtige Abdeckung 10 und die Wetterschutzhaube 11 eingeschichtet ist. Eine Anzahl von gedruckten fleckenförmigen Strahlern 13 vom Resonanztyp ist auf dem betreffenden Substrat 12 als gedruckte Elemente gebildet (siehe hierzu die US 50 87 920).

Eine Vielzahl von Vorsprüngen 14, die das Substrat 12 tragen, ist auf der Vorderseite (Innenseite) der rück­ wärtigen Abdeckung 10 derart ausgebildet, daß vermieden ist, daß sie die aufgedruckten fleckenförmigen Strahler 13 vom Resonanztyp und die hängend befestigten Leitungen berühren. In entsprechender Weise ist eine Vielzahl von Vorsprüngen 15 vorgesehen, die das Substrat 12 tragen und die auf der Rückseite (Innenseite) der Wetterschutzhaube 11 in gegenüberliegender Beziehung zu den Vorsprüngen 14 der rückwärtigen Abdeckung 10 gebildet sind.

Eine Metallüberzugsschicht oder eine leitende Fläche 16 ist auf der gesamten Vorderseite (Innenfläche) der rückwärtigen Abdeckung 10 gebildet, so daß die betreffende rückwärtige Abdeckung 10 als untere Platte wirkt, das heißt weitgehend als Unterplatte dient. Die leitende Oberfläche 16 und die aufgedruckten fleckenförmigen Strahler 13 stellen Strahler dar. Ferner ist eine Metallüberzugsschicht oder leitende Fläche 17 auf der rückwärtigen Oberfläche (Innenseite) der Wetterschutzhaube 11 vorgesehen, allerdings mit Ausnahme des Bereiches (der durch den Pfeil 1 in Fig. 3 bezeichnete Bereich) der weitgehend den gedruckten Flecken-Strahlen entspricht. Demgemäß wirkt die Wetterschutzhaube 11 als obere Platte, und sie dient weitgehend als die obere Platte.

Die leitende Oberfläche 17 und die gedruckten Flecken- Strahler 13 stellen Strahler dar.

Fig. 4 veranschaulicht einen Teil der Vorsprünge 14 und 15 in einem vergrößerten Maßstab. Gemäß Fig. 4 ist ein konvexer Teil 18 auf der Oberseite jedes der Vorsprünge 14 gebildet, und ein konkaver Teil bzw. Bereich 19 ist von dem vorstehenden Teil des jeweiligen Vorsprungs 15 entsprechend dem konvexen Teil 18 gebildet. Das Substrat 12 weist ein Durchgangsloch 20 auf, durch das der konvexe Teil 18 hindurchpaßt. Wenn die betreffende Anordnung zusammengebaut wird, ist der konvexe Teil 18 in dem konkaven Teil 19 dadurch aufgenommen, daß die rückwärtige Abdeckung 10, das Substrat 12 und die Wetter­ schutzhaube 11 zusammengedrückt werden. Die Anordnung kann dabei an der rückwärtigen Abdeckung 10 durch einen ein­ fachen Greifvorgang befestigt werden, wodurch das film­ bildende Substrat 12 zwischen den Vorsprüngen 14 und 15 getragen wird.

Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist die Metallüberzugsschicht auf der Innen­ fläche der rückwärtigen Abdeckung 10 gebildet, und die Innenfläche der betreffenden rückwärtigen Abdeckung 10 ist als leitende Schicht ausgebildet. Ferner ist die Metallüberzugsschicht auf der Innenfläche der Wetter­ schutzhaube 11 gebildet, und die betreffende Innenfläche der Wetterschutzhaube 11 besteht aus der leitenden Schicht. Demgemäß können gesonderte obere und untere Platten, die für die Bildung von Strahlern bisher ver­ wendet worden sind, beseitigt bzw. weggelassen werden, und das Tragkissen, welches die Wetterschutzhaube 11 trägt, kann ebenfalls weggelassen werden. Demgemäß kann die Anzahl der Montageteile vermindert werden, und der Aufbau der Antenne kann vereinfacht werden. Die Antenne kann einfach bzw. mit Leichtigkeit zusammengebaut werden.

Ferner können die Kosten der gesamten Montageteile ver­ mindert werden, und die betreffende Antenne kann in der Dicke und im Gewicht vermindert werden. Darüber hinaus wird die Antenne gemäß der Erfindung attraktiver vom Produktionsstandpunkt aus betrachtet, und die Anzahl der Montageteile der betreffenden Antenne ist gering, womit die Zuverlässigkeit erhöht ist.

Während bisher die Platten oder dergleichen an der rück­ wärtigen Abdeckung durch Verwendung einer Anzahl von Schrauben befestigt worden sind, können bei dieser Aus­ führungsform die rückwärtige Abdeckung und die Wetter­ schutzhaube in einem einzigen Greif- oder Einschnappvor­ gang befestigt werden, indem die konvexen und konkaven Teile miteinander in Eingriff gebracht werden. Demgemäß kann der Montagevorgang reduziert werden, und die Produktivität der Antenne gemäß der Erfindung kann ge­ steigert werden. Ferner kann der Eingriff zwischen den konvexen und konkaven Teilen zur Positionierung des Substrats dienen.

Obwohl die leitenden Oberflächen auf den Innenseiten der Wetterschutzhaube und der rückwärtigen Abdeckung gemäß Fig. 3 und 4 gebildet sind, kann die leitende Oberfläche auf der einen Innenfläche gebildet werden, und die andere Innenfläche weist dieselbe Struktur auf wie die konven­ tionelle Antenne, die in Fig. 1 gezeigt ist, womit die­ selben Wirkungen erzielt werden, die mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl der Montageteile der Antenne vermindert werden, ferner kann die Struktur der Antenne vereinfacht werden, die Her­ stellkosten der betreffenden Antenne können reduziert werden, die betreffende Antenne kann in der Dicke und im Gewicht vermindert werden, und die Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der betreffenden Antenne gemäß der Erfindung kann verbessert werden, und zwar mit Rücksicht darauf, daß die leitende Oberfläche auf der gesamten rück­ wärtigen (inneren) Oberfläche der Wetterschutzhaube ge­ bildet ist, allerdings mit Ausnahme der Bereiche, die den Antennenelementen entsprechen, und/oder daß die leitende Oberfläche auf der gesamten vorderen (inne­ ren) Oberfläche der rückwärtigen Abdeckung gebildet ist und daß diese leitenden Oberflächen und die Antennen­ elemente die Strahler bilden.

Claims (3)

1. Planare Antenne, mit
einem Substrat (12), das zwischen einer ersten und einer zweiten Schicht (11, 10) angeordnet ist,
einer ersten und einer zweiten leitenden Fläche (17, 16), die als metallisierte Oberflächen jeweils auf der dem Substrat (12) zugewandten Seite der ersten bzw. zweiten Schicht (11) bzw. (10) ausgebildet sind, wobei die erste leitende Fläche (17) eine Vielzahl von Öffnungen aufweist,
einer Vielzahl von Strahlern (13), die jeweils in Ausrichtung zu den Öffnungen auf dem Substrat (12) angeordnet sind, und
hängend befestigten Speiseleitungen, die auf dem Substrat (12) vorgesehen sind und die Strahler (13) verbinden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Schicht (11) als Wetterschutzhaube, auf deren Innenseite die erste leitende Fläche (17) vorgesehen ist, und die zweite Schicht (10) als rückwärtige Abdeckung ausgebildet ist, auf deren Innenseite die zweite leitende Fläche vorgesehen ist, wobei die erste Schicht (11) und die zweite Schicht (10) korrespondierende Befestigungsmittel (18 bzw. 19) aufweisen, durch die sie in einem einzigen Einschnappvorgang aneinander befestigbar sind.

2. Planare Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (18 bzw. 19) konvexe und konkave Teile sind, die an einander entsprechenden Vorsprüngen (14, 15) der ersten und zweiten Schicht (10, 11) ausgebildet sind.

3. Planare Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) Durchgangslöcher (20) aufweist, durch die die konvexen und konkaven Teile (18, 19) in Eingriff gebracht werden.