DE68919323T2

DE68919323T2 - Mikrostreifenantenne.

Info

Publication number: DE68919323T2
Application number: DE68919323T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Toriyama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2009-09-30
Also published as: EP0362079B1; AU623437B2; EP0362079A3; AU4243589A; EP0362079A2; DE68919323D1; US5121127A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Mikrostreifenantennen, und insbesondere eine Mikrostreifenantenne mit einem kreisförmigen Strahlungselement.
Es wurde vorgeschlagen, daß ein drahtloses Kommunikationssystem zwischen einer Basisstation und einer Anzahl von mobilen Stationen über einen geostationären Satelliten (vergleiche Japanische Patentanmeldung Nr. 63-331494) eingerichtet wird.
Fig. 1 zeigt ein solches vorgeschlagenes drahtloses Kommunikationssystem, in dem ein Abwärtskanal zwischen einer Basisstation CS und mehreren mobilen Stationen M über einen geostationären Satelliten STd eingerichtet wird, wahrend ein Aufwärtskanal zwischen den mobilen Stationen M und der Basisstation CS über einen geostationären Satelliten Stu eingerichtet wird. Die Frequenzen des Aufwärtskanals und des Abwärtskanals werden beispielsweise als 1,6 GHz bzw. 4,2 GHz ausgewahlt. In diesem drahtlosen Kommunikationssystem wird ein Benutzer HQ, beispielsweise ein Transportunternehmen, mit der Basisstation CS über eine weitere Kommunikationsnetzwerkleitung L verbunden.
In dem zuvor beschriebenen drahtlosen Kommunikatiossystem benutzt die mobile Station M eine Mikrostreifenantenne, da sie hinsichtlich ihres Aufbaus einfach ist und ein niederes körperliches Profil aufweist.
Die Mikrostreifenantenne nach dem Stand der Technik wird mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, wird ein kreisförmiges Strahlungselement 3 auf ein rechteckiges flaches Leitungselement 1 über ein dielektrisches Element 2 auflaminiert (beispielsweise aufgesetzt), wobei das dielektrische Element aus einem Material wie beispielsweise Fluorkunststoff mit einem niederen dielektrischen Verlust hergestellt ist. Ein Zuführungspunkt 3f befindet sich an einer Position, die von der Mitte des kreisförmigen Strahlungselements 3 versetzt ist, und ist mit einem inneren Leiter 5 einer koaxialen Zuführungsleitung 4 verbunden. Die Bezugsziffer 6 bezeichnet einen äußeren Leiter, der die koaxiale Zuführungsleitung 4 bildet.
Falls das kreisförmige Strahlungselement 3 in dieser Mikrostreifenantenne im TM&sub1;&sub1; Modus in Resonanz schwingt (beispielsweise im Wellenleiterdominanzmodus), verteilt sich ein Oberflächenstrom wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 gezeigt, und eine Richtungswirkung wird einseitig, wobei sich eine maximale Verstärkung in vorderer Richtung ergibt.
In dem mobilen drahtlosen Kommunikationssystem, das einen geostationären Satelliten oder ahnliches benutzt, fällt die geographische Höhe des geostationären Satelliten aus der Sicht einer mobilen Station in einen Bereich von 250 bis 650 im Bereich mittlerer Breitengrade.
Falls die zuvor beschriebene Mikrostreifenantenne nach dem Stand der Technik auf der Mobilstationsseite eingesetzt wird, fallen die maximale Verstärkungsrichtung der Antenne und die geographische Höhe des geostationären Satelliten nicht aufeinander, was zu einer Verschlechterung der Antennenverstärkung führt.
Um eine gewünschte Richtwirkung zu erzielen, die mit der geographischen Höhe des geostationären Satelliten übereinstimmt, wird allgemein vorgeschlagen, ein Mikrostreifenantennenfeld zu verwenden, in dem mehrere Mikrostreifenantennen geeignet verbunden sind, um die Strahlungselemente mit unterschiedlichen Phasen zu versorgen.
Dieser Mikrostreifenfeldantennentyp hat jedoch vergrößerte Abmessungen und einen komplizierteren Aufbau.
Die Mobilstationsseite in dem zuvor beschriebenen drahtlosen Kommunikationssystem benötigt unabhängige Antennen, die jeweils dem Aufwärtskanal und dem Abwärtskanal entsprechen.
IEEE Transactions on Antennas and Propagation (Band 27, Nr. 3, Seiten 270-273, veröffentlicht im März 1978) berichtet beispielsweise über eine Zweifrequenzantenne, in der ein nichtgespeistes kreisförmiges Leitungselement koaxial auf das Strahlungselement 3 der Mikrostreifenantenne nach dem Stand der Technik (wie in Fig. 2 und 3 gezeigt) über das dielektrische Element aufgesetzt ist, beispielsweise laminiert.
Diese Zweifrequenzantenne kann nicht zwei Frequenzen (1,6 GHz und 4,2 GHz) abdecken, deren Frequenzverhältnis sehr groß ist, beispielsweise etwa 1 : 2,6, für den Fall, bei dem sie in dem zuvor genannten drahtlosen Kommunikationssystem eingesetzt wird.
Für eine umfassende Beschreibung von Mikrowellenantennen, und insbesondere Mikrostreifenantennen, wird auf "Mikrostrip Antennas", von I.J. Bahl, P. Bhartia, Artech House, 1982, Seiten 86-96 verwiesen. Die darin offenbarten Mikrostreifenantennen umfassen eine dielektrische Schicht mit einem geringen Verlust, die zwischen einem geerdeten Planarelement und einem darüber liegenden kreisförmigen Strahlungselement eingebracht ist. Verschiedene Anregungsmodi sind diskutiert.
Ein Beispiel einer Mikrostreifenantenne, auf die sich der Oberbegriff des Anspruchs 4 bezieht, ist beispielhaft in der EP-A-0 188 087 enthalten.
Schließlich offenbart die US-A-4 651159 eine kreisförmig polarisierte Mikrostreifenantenne, in der ein kreisförmiges Strahlungselement auf einer dielektrischen Basis ruht, die vom Antennensubstrat durch einen Luftspalt getrennt ist, wobei die dielektrische Basis von Abstandsblöcken getragen wird. Mit dem Luftspalt wird beabsichtigt, eine zusätzliche dielektrische Schicht auszubilden.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Mikrostreifenantenne vorzusehen, mit der die Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden können.
Es ist eine weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einzelne Mikrostreifenantenne vorzusehen, die ein Richtwirkung in einer vertikalen Ebene innerhalb eines bestimmten geographischen Höhebereichs aufweist und die ein ungerichtetes Strahlungsmuster in einer horizontalen Ebene besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach aufgebaute Mikrostreifenantenne vorzusehen, die eine Richtwirkung in einer vertikalen Ebene innerhalb eines bestimmten geographischen Höhenbereichs in mehreren voneinander getrennten Frequenzbändern aufweist und die ein ungerichtetes Strahlungsmuster in einer horizontalen Ebene besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrostreifenantenne vorzusehen, in der auf ein Lötvorgang zum Verbinden des Abschnitts mit großer Fläche verzichtet werden kann, und bei der eine Antenne und ein Zuführsystem sehr leicht mechanisch oder elektrisch mit einem einfachen Aufbau verbunden werden können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrostreifenantenne vorzusehen, die einen dünnen Aufbau besitzt und bei der auf die Verwendung einer koaxialen Zuführungsleitung und den Lötvorgang zur Verbindung eines großflächigen Gebiets verzichtet werden kann, und bei der eine Antenne, eine Zuführungsschaltung und einen koaxialen Verbinder sehr leicht mechanisch und elektrisch verbunden werden können. Die zuvor genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Mikrostreifenantenne, wie sie in Anspruch 1 oder 4 definiert ist, gelöst.
Gemäß dem in Anspruch 1 definierten Aufbau überdeckt der Hauptstrahl eine vertikal-polarisierte Welle in einer vertikalen Ebene in einem bestimmten Bereich einer geographischen Höhe, und die erfindungsgemäße Mikrostreifenantenne besitzt keine Richtwirkung in horizontaler Ebene.
Gemäß dem Aufbau entsprechend Anspruch 4 arbeitet das kreisförmige Leiterelement mit dem kleinsten Durchmesser als Abstrahlungselement für das höchste Frequenzband und die anderen kreisförmigen Leiterelemente als Abtrahlungselemente für niedere Frequenzbänder sowie als geerdete ebene Leiterelemente für die benachbarten kreisförmigen Leiterelemente mit kleinerem Durchmesser, wobei die erfindungsgemäße Mikrostreifenantenne klein hergestellt und mit einfachem Aufbau werden kann und eine gewünschte kegelförmige Richtwirkung über mehrere Frequenzbänder besitzt.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Zusamenhang mit den begleitenden Zeichnungen verdeutlicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in unterschiedlichen Ansichten bezeichnen.
Fig. 1 ist eine bildliche und schematische Darstellung eines mobilen drahtlosen Kommunikationssystems nach dem Stand der Technik, das geostationäre Satelliten einsetzt;
Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Mikrostreifenantenne nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Schnitts der Mikrostreifenantenne nach dem Stand der Technik, der entlang der Linie III-III der Fig. 2 gemacht wurde;
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die eine Mikrostreifenantenne nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Schnitts der Mikrostreifenantenne, der entlang der Linie V-V der Fig. 4 gemacht wurde;
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, das im Querschnitt eine Hauptkomponente der Mikrostreifenantenne nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm, auf das Bezug genommen wird zur Erläuterung, wie die Impedanz der Mikrostreifenantenne der Erfindung mit Ansteuerungsfrequenzen geändert wird;
Fig. 8 zeigt ein typisches H-Ebenen-Strahlungsmuster für die Mikrostreifenantenne der Erfindung, bei der der Durchmesser des Grundleiters 160 mm ist;
Fig. 9 zeigt ein typisches H-Ebenen-Strahlungsmuster für die Mikrostreifenantenne der Erfindung, bei der der Durchmesser des Grundleiters 130 mm ist;
Fig. 10 zeigt ein typisches H-Ebenen-Strahlungsmuster für die Mikrostreifenantenne der Erfindung, bei der der Durchmesser des Grundleiters 200 mm ist;
Fig. 11 ist eine Draufsicht, die mit die Mikrostreifenantenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht eines Querschnitts der Mikrostreifenantenne, der entlang der Linie XII-XII der Fig. 11 gemacht wurde;
Fig. 13 zeigt ein typisches H-Ebenen-Strahlungsmuster für die Mikrostreifenantenne des zweiten Ausführungsbeispiels, bei der das Strahlungselement bei einer Frequenz von 4,2 GHz in Resonanz schwingt;
Fig. 14 zeigt ein typisches H-Ebenen-Strahlungsmuster für die Mikrostreifenantenne des zweiten Ausführungsbeispiels, bei der das Strahlungselement bei einer Frequenz von 1,6 GHz in Resonanz schwingt;
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Hybridschaltung zeigt, die im zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrostreifenantenne eingesetzt wird;
Fig. 16 ist eine schematische Ansicht eines Querschnitts, der eine Mikrostreifenantenne nach einem dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist eine Draufsicht eines Hauptbereichs der Mikrostreifenantenne, der entlang der Linie XVI-XVI der Fig. 16 genommen wurde;
Fig. 18 ist eine Draufsicht, die die Mikrostreifenantenne nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 19 ist eine schematische Ansicht eines Schnitts der Mikrostreifenantenne, der entlang der Linie XVIII-XVIII der Fig. 18 genommen wurde;
Fig. 20 ist eine schematische Ansicht eines Schnitts, der die Mikrostreifenantenne nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 21 ist eine Explosionszeichnung, die eine in der Mikrostreifenantenne der Fig. 20 eingesetzte Hybridschaltung zeigt.
Eine Mikrostreifenantenne nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 4 bis 10 beschrieben.
Der Aufbau des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird in den Fig. 4 und 5 dargestellt. In Fig. 4 und 5 sind diejenigen Teile, die jenen der Fig. 2 und 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen daher nicht ausführlich beschrieben werden.
Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, daß zwischen einem kreisförmigen ebenen Grundleiterelement 1 und einem kreisförmigen Strahlungselement 2 ein dielektrisches Substrat 3 liegt, das den gleichen Durchmesser wie das Strahlungselement 2 aufweist, und das aus einem Material mit einem niederen dielektrischen Verlust, beispielsweise Fluorkunststoffe, hergestellt ist. Beispielsweise besitzt das ebene Grundleiterelement 1 einen Durchmesser d&sub1; von 160 mm und das Strahlungsleement 2 einen Durchmesser d&sub2; von 53 mm. Eine Dicke t&sub3; des dielektrischen Substrats 3 beträgt beispielsweise 1,6 mm und die Dielektrizitätskonstante &epsi;r des dielektrischen Substrats 3 ist etwa 2,6.
In dem in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Zuführungspunkt 2f in der Mitte des Strahlungselements 2 vorgesehen, und eine Impedanzanpassungsvorrichtung 10 ist zwischen dem Zuführungspunkt 2 f und einem koaxialen Verbinder 4 angeordnet.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Impedanzanpassungsvorrichtung 10 so ausgebildet, daß innere Leiter 311 und 312, die eine bestimmte Länge und unterschiedliche Durchmesser besitzen, innerhalb eines gemeinsamen äußeren Leiters 313 koaxial vorgesehen sind.
Eined Impedanz Z&sub0; der Mikrostreifenantenne wird in diesem Beispiel, wie später noch beschrieben, wie folgt ausgedrückt, sofern die Ansteuerungsfrequenz 4,185 HGz ist.
Z0a = 52,207X -j68, 215X
In Verbindung mit der zuvor genannten Impedanz Z&sub0; betragen die Durchmesser d&sub1;&sub1; und d&sub1;&sub2; der inneren Leiter311 und 312 1mm bzw. 1,5 mm und deren Länge I&sub1;&sub1; und I&sub1;&sub2; 12mm bzw. 18 mm. Des weiteren ist der innere Durchmesser des äußeren Leiters 313 beispielsweise mit 2,3 mm gewahlt.
Ein elektrisches Fernfeld der kreisförmigen Mikrostreifenantenne wird allgemein durch die folgende Gleichung (1) in einem Polarkoordinatensystem ausgedrückt, indem die Mitte des Strahlungselements als Ursprungspunkt angenommen wird.
mit
V&sub0; = tE&sub0;Jn(ka)
Bp(x) = Jn-1(x) = 2n/x Jn (x)
BM(x) = Jn-1(x) - Jn+1(x) = 2 d/dx Jn (x)
k&sub0; = 2π/λ, k = k&sub0; (&epsi;r)
In der Gleichung (1) stellt Jn(x) eine Bessel-Funktion n-ter Ordnung dar a den Radius des Strahlungselements, t die Dicke des dielektrischen Substrats und λ die Wellenlänge. Des weiteren ist E&sub0; eine Konstante.
In der Gleichung (1) stellen nur die Therme von θ und φ das Richtwirkungs-Strahlungsmuster der Antenne dar, so daß sich, falls sie als Dθ und Dφ dargestellt werden, folgende Gleichung (2) ergibt.
Dθ = -BM(k&sub0;a sinθ) cos φ
Dφ = Bp(k&sub0;a sinθ) cos θ sin nφ) ..... (2)
Falls die kreisförmige Mikrostreifenantenne im TM&sub0;&sub1; Modus in Resonanz schwingt, wird in der Gleichung (1) n = 0 und entsprechend in der Gleichung (2). Somit werden die folgenden Gleichungen erfüllt.
Damit wird die Gleichung (2) in folgende Gleichung (3) gebracht.
Dθ = 2J&sub1;(k&sub0;a sin θ)
Dφ = 0 ..... (3)
Falls die Mikrostreifenantenne im TM&sub0;&sub1; Modus in Resonanz schwingt, enthält somit das elektrische Strahlungsfeld der kreisförmigen Mikrostreifenantenne nur die θ Komponenten, wobei deren Größe durch die Funktion ausgedrückt wird, die nur 6 enthält und unabhängig von φ ist. D.h., daß das elektrische Strahlungsfeld eine vertikale polarisierte Welle ist und keine Richtwirkung in einer horizontalen Ebene besitzt.
Der Radius a des Strahlungselements wird durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt.
a = x&sub0;&sub1;c/2π (&epsi;r) f + α = x&sub0;&sub1;/2π (&epsi;r) λ + α .....(4)
mit d/dxJ&sub0;(x&sub0;&sub1;) = 0
In der Gleichung (4) stellt α ein Korrekturterm für die Dicke t des dielektrischen Elements dar, wobei α experimentell erhalten wird. Die Dicke t des dielektrischen Elements wird in Verbindung mit der Strahlungscharakteristik der Antenne bestimmt.
Die vom Zuführungspunkt der kreisförmigen Mikrostreifenantenne aus gesehen Impedanz wird durch die folgende Gleichung (5) dargestellt, wobei p als Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Strahiungselements und dem Zuführungspullkt angenommen wird.
Z&sub0; = Jn(k&sub0;) ... (5)
Falls p = 0 ist, werden alle Werte oberhalb der ersten Ordnung der Bessel-Funktion Null, und nur die null-te Ordnung der Bessel-Funktion J&sub0;(0) nimmt einen finiten Wert an. D.h., daß das Strahlungselement nur an seinem Mittelpunkt gespeist wird, wenn das Strahlungselement im TM&sub0;&sub1; Modus in Resonanz schwingt.
Des weiteren ist der Oberflächenstrom in diesem Fall radial vom mittleren Zuführungspunkt zu der äußeren Kante verteilt, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 dargestellt, so daß ein Versatz der Richtwirkung auf der vertikalen Ebene verhindert werden kann im Vergleich zu jenem Fall, bei dem das Strahlungselement an dessen Zuführungspunkt gespeist wird, der von der Mitte versetzt ist.
Nimmt man in diesem Ausführungsbeispiel an, daß die Durchmesser d&sub1; und d&sub2; des ebenen Grundleiterelements 1 und des Strahlungselements 2 160 mm bzw. S3mm betragen und daß die Dicke t&sub3; und die Dielektrizitätskonstante &epsi;r des dielektrischen Substrats 3 1,6 mm bzw. 2,6 sind. Falls dann die Ansteuerungsfrequenz 4,185 GHz ist, werden die Impedanzen der Antenne im TM&sub0;&sub1; Modus ohne und mit der Impedanzanpassungsvorrichtung 10 durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt
Z0s = 46,906X + j5,0215X
Z0a = 52,207X - j68,215X
Somit variieren die Impedanzen in einem Frequenzbereich von 4,0 bis 4,6 GHz, wie durch eine durchgezogene und eine strichpunktierte Linie Ls und La in Fig. 7 gezeigt.
Darüber hinaus führt die Berechnung des Radius des Strahlungselements mit der Gleichung (4) unter der Bedingung, daß x&sub0;&sub1; = 3,83171 und f = 4,185 GHz sind, zu
x&sub0;&sub1; C/2πf (&epsi;r) 27.1 mm
In der Praxis bedeutet das, daß falls der Radius des Strahlungselements 2d&sub2;/2 = 26,5 mm beträgt, das Strahlungselement 2 bei der Ansteuerungsfrequenz in Resonanz schwingt, und daß eine Differenz zwischen dem berechneten Radius und dem praktischen Radius einen Korrekturwert α darstellt.
Falls der Durchmesser d&sub1; des ebenen Grundleiterelements 1 160 mm ist, wird die Richtwirkung in der vertikalen Ebene der Antenne in diesem Ausführungsbeispiel wie in Fig. 8 gezeigt dargestellt, in dem der maximale Richtfaktor bei einer geographischen Höhe von etwa 45º erreicht wird. Falls der Durchmesser d&sub1; des ebenen Grundleiterelements 1 130 mm und 200 mm betragen, ändern sich die geographischen Höhen, bei denen der maximale Richtfaktor erreicht wird, auf etwa 500 bzw. 400, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt.
Wie zuvor beschrieben, kann die Hauptabstrahlung der Mikrostreifenantenne in diesem Ausführungsbeispiel den Bereich der geographischen Höhen des geostationären Satelliten bei den zuvor genannten mittleren Breitengraden überdecken. Da des weiteren die Mikrostreifenantenne in diesem Ausführungsbeispiel keine seitliche Richtwirkung in horizontaler Ebene aufweist, ist die Mikrostreifenantenne zur Anwendung in mobilen Stationen in drahtlosen Kommunikationssystemen geeignet, die den geostationären Satelliten benutzen.
Des weiteren kann die Hauptabstrahlung auf die Unterseite gelenkt werden, indem die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Substrats 3 erhöht wird.
Zusätzlich ist das ebene Grundleiterelement 1 in einen Bereich, der das dielektrische Substrat 3 kontaktiert und seinen äußeren Bereich aufgeteilt, wobei diese Bereiche elektrisch und mechanisch verbunden sein können.
Die Mikrostreifenantenne nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 11 und 12 beschrieben.
Wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, wird ein kreisförmiges Leiterelement 13 mit einem mittleren Durchmesser koaxial auf ein ebenes kreisförmiges Grundleiterelement 11 mit einem großen Durchmesser über eine dielektrische Schicht 12 mit einem großen Durchmesser und aus einem Material mit einem geringen dielektrischen Verlust, wie beispielsweise Fluorkunststoffe, aufgesetzt. Ein kreisförmiges Leiterelement 15 mit einem kleinen Durchmesser wird koaxial auf das kreisförmige Leiterelement 13 über eine dielektrische Schicht 14 mit einem kleinen Durchmesser aufgesetzt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Radien r&sub1;&sub1;, r&sub1;&sub3; und r&sub1;&sub5; der jeweiligen kreisförmigen Leiterelemente 11, 13 und 15 mit 90 mm, 55 mm und 26,5 mm ausgewahlt, und die dielektrischen Konstanten &epsi;r und die Dicken t&sub1;&sub2; und t&sub1;&sub4; der dielektrischen Schicht 12 und 14 werden mit 2,6 bzw.3,2 mm ausgesucht.
Wie in Fig. 11 gezeigt, sind die Zuführungspuiikte 13f&sub1; und 13f&sub2; jeweils auf dem kreisförmigen Leiterelement 13 mit dem mittleren Durchmesser an zwei Positionen vorgesehen, die von der Mitte des Leiterelements 13 um einen Abstand rf versetzt sind und einen Winkel von θ dazwischen aufspannnen. Ein Zufülrrungspunkt 15f ist in der Mitte des kreisförmigen Leiterelements 15 mit dem kleinen Durchmesser vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden der Versatz rf der Zuführungspunkte 13fl und 13f2 und der Winkelabstand θ zwischen den Zuführungspunkten 13f1 und 13f2 jeweils als rf= 13 mm und θ = 135º exemplarisch bestimmt.
Wie in Fig. 12 gezeigt, sind die Zuführungspunkte 13f1 und 13f2 des kreisförmigen Leiterelements 13 mit dem mittleren Durchmesser jeweils mit koaxialen Zuführungsleitungen 21 und 22 verbunden. Der äußere Leiter der Zuführungsleitung 21 und der äußere Leiter 24 der Zuführungsleitung 22 sind beide mit dem ebenen Grundleiterelement 11 verbunden.
Der Zuführungspunkt 15f des kreisförmigen Leiterelements 15 mit dem kleinen Durchmesser ist mit einem inneren Leiter 26 einer Koaxialzuführungsleitung 25 verbunden, und ein äußerer Leiter 27 der Zuführungsleitung 25 ist mit dem ebenen Grundleiterelement 11 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das kreisförmige Leiterelement 13 mit mittlerem Durchmesser elektrisch an dessen Mittelpunkt mit dem ebenen Grundleiterelement 11 verbunden, indem ein Durchkontaktierungsloch ausgebildet wird, wobei der äußere Leiter 27 der Koaxialzuführungsleitung 25 mit dem Mittelbereich des kreisförmigen Leiterelements 13 mit mittlerem Durchmesser verbunden ist.
Die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.
Das kreisförmige Leiterelement 10 mit einem kleinen Durchmesser wird in der Mitte gespeist und dessen Radius r&sub1;&sub5; ist 26,5 mm, wobei es bei einer Frequenz von 4,2 GHz im TM&sub0;&sub1; Modus in Resonanz schwingt und ein Strahlungselement zur Strahlung einer vertikal polarisierten Welle wird. In diesem Zustand dient das kreisförmige Leiterelement 15 als ein ebenes Grundleiterelement relativ zum kreisförmigen Leiterelement 15, so daß es eine Richtwirkung in einer vertikalen Ebene liefert, bei dem dessen Hauptstrahl in den gewünschten Bereich geographischer Höhe, wie in Fig. 13 gezeigt, fällt.
Das kreisförmige Leiterelement 13 schwingt andererseits im TM&sub2;&sub1; Modus in Resonanz durch ein Signal mit einer Frequenz von 1,6 GHz, das dem ersten Zuführungspunkt 13n mit der Impedanz 50X und einer Referenzphase (0 Grad) zugeführt ist und dem zweiten Zuführungspunkt 13f2 mit der Impedanz 50X und einer Phase von -90 Grad. Somit wird das kreisförmige Leiterelement 13 ein kreisförmiges Strahlungselement einer polarisierten Welle, das eine gewünschte Richtwirkung in einer vertikalen Ebene, wie in Fig. 14 gezeigt, liefert.
Da die Impedanz in der Mitte des Strahlungselements 0X ist, sofern der Modus nicht der TM&sub0;&sub1; Modus ist, kann der Betrieb der Mikrostreifenantenne in diesem Ausführungsbeispiel stabilisiert werden, indem der Mittelbereich des kreisförmigen Leiterelements 13 mit einem mittleren Durchmesser mit dem ebenen Grundleiterelement 11 verbunden wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Mikrostreifenantenne so betrieben, daß sie kegelförmig ausstrahlt, wobei die Richtwirkung nicht in der vorderen Richtung eine Verstärkung aufweisen muß. Dabei beeinflußt der Umstand in vorderer Richtung kaum die Charakteristik der Mikrostreifenantenne. Aus diesem Gesichtspunkt ist die Antenne für das Hochfrequenzband in der Mitte der Antenne für das Niederfrequenzband aufgesetzt, womit eine bestimmte Richtwirkung durch die Mikrostreifenantenne mit kleiner Größe und einfachem Aufbau entsprechend diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen werden kann.
Falls die Ansteuerungsfrequenzen sich annahern, wird die Resonanzfrequenz des kreisförmigen Leiterelements 13 mit einem mittleren Durchmesser verkleinert durch den Einfluß der oberen dielektrischen Schicht 14 (vergleiche Fig. 12).
Wahrend in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Zuführungspunkte 13f1 und 13f2 des kreisförmigen Leiterelements 13 mit mittlerem Durchmesser jeweils mit den Hochfrequenzsignalen, die eine bestimmte Phasendifferenz zueinander aufweisen, von den koaxial Zuführungsleitungen 21 und 22, wie zuvor beschrieben, gespeist werden, kann die Gesamtanordnung des Mikrostreifenantennensystems kompakter ausgeführt werden, indem eine Hybridschaltung 30, wie in Fig. 15 gezeigt, verwendet wird.
In folgenden wird nun auf Fig. 15 Bezug genommen. Falls eine Kupferfolie 32 einer Schicht 32, die Fluorkunststoffe benutzt, zweiseitig kupferlaminiert ist, mit einer Dicke von beispielsweise 0,8 mm wie in Fig. 15, und die Hybridschaltung 30 mit einem Signal von deren Eingangsanschluß EIN versorgt wird, dann wird die linke Seite der Hybridschaltung 30 von deren Punkt A symmetrisch hinsichtlich sowohl der vertikalen als auch der horizontalen Richtung. Die Länge der Abschnitte der Linie BC und BD wird im wesentlichen als 1/4 der effektiven Wellenlänge gewahlt, und die Signalleistung am Punkt A wird gleichmäßig geteilt und den zwei Ausgangsanschlüssen O&sub1; und O&sub2; zugeführt. Gleichzeitig wird die Phase des Signals am Ausgangsanschluß O&sub2; um 90º verzögert. In Fig. 15 bezeichnet der Bezugsbuchstabe T einen Abschlußwiderstandsanschluß. Falls der Abstand zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen O&sub1; und O&sub2; so gewählt wird, daß er dem Abstand zwischen den Zuführungspunkten 13f1 und 13f2, wie in Fig. 11 gezeigt, entspricht, dann wird die Hybridschaltung 30 Rücken an Rücken mit dem ebenen Grundleiterelement 11 verbunden, wobei die entsprechenden Ausgangsanschlüsse und Zuführungspunkte über Leiterstifte (nicht gezeigt) leicht verbunden werden können.
Falls eine solche Anpassungsschaltung und der kleine Durchmesserabschnitt der zuvor genannten Antenne aus der doppelseitigen Kupferlaminatplatte gebildet ist und mit dem ebenen Grundleiterelement 11 und dem kreisförmigen Leiterelement 13 mit mittleren Durchmesser verbunden sind, um sie besser mechanisch und elektrisch zu koppeln, wird gewöhnlich das andere kreisförmige Leiterelement des kleinen Durchmesserabschnitts der Antennen mit dem kreisförmigen Leiterelement 13 mit mittleren Durchmesser verlötet, und das ebene Grundleiterelement der Anpassungsschaltung wird mit dem ebenen Grundleiterelement der Antenne verlötet.
Dadurch liegt der zu lötende Bereich nicht frei, so daß nur der kleine Durchmesserabschnitt und der äußere Randabschnitt der Anpassungsschaltung entsprechend dem normalen Lötvorgang gelötet werden kann. Somit ist der Lötvorgang schwierig auszuführen.
Der Verbindungsabschnitt mit relativ großer Fläche kann über die gesamte Fläche gelötet werden, indem ein Aufschmelz-Lötverfahren verwendet wird, das ein Lötmittel mit niederem Schmelzpunkt, das viel Zeit benötigt, benutzt wird. Des weiteren tritt das Problem auf, daß Veränderungen der relativen Position der jeweiligen Abschnitte nicht ohne Schwierigkeiten eingeschränkt werden können.
Die Mikrostreifenantenne der Erfindung wird im SHF (Superhochfrequenz)-Band betrieben, so daß die Länge des Verbindungsstifts, der den Zuführungspunkt 15f des kreisförmigen Leiterelements 15 mit kleinem Durchmesser mit dem antennenseitigen Anschluß der Anpassungsschaltung verbindet, für die bestimmten in dem Beispiel der Fig. 6 dargestellten Abmessungen wichtig wird. Deshalb hat die Störung der Impedanz in diesem Abschnitt einen schlechten Einfluß auf die Übertragungscharakteristik.
In einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 16 gezeigt, umfaßt die Hybrid- oder Anpassungsschaltung 30 eine Fluorkunststoffschicht 31 mit einer geeigneten Dicke und ein Leiterelement 32, das eine der doppelseitigen Kupferverbundlaminatsschicht bildet, und ein Leiterelement 33, das das andere Leiterelement der doppelseitigen Kupferverbundlaminatsschichten bildet, wobei die Fluorkunststoffschicht 31 sich zwischen den Leiterelementen 32 und 33 befindet. Das Leiterelement 32 wird als ebenes Grundleiterelement verwendet, und das Leiterelement 33 ist so angeordnet, daß es ein bestimmtes Muster aufweist. Das ebene Grundleiterelement 32 wird in Kontakt mit dem ebenen Grundleiterelement 11 der Antenne gebracht.
Des weiteren erstreckt sich, wie in Fig. 16 gezeigt, eine Schraube 41, die aus einem leitenden Material hergestellt ist, von der Mitte des kreisförmigen Leiterelements 15 mit kleinem Durchmesser der Antenne durch das Innere einer Durchgangsloch-Leiterschicht 17, die zwischen dem kreisförmigen Leiterelement 13 mit mittlerem Durchmesser und dem ebenen Grundleiterelement 11 ausgebildet ist, so daß sie zur Unterseite eines antennenseitigen Anschlusses 30a der Anpassungsschaltung 30 hervorspringt.
Im mittleren Bereich der Schraube 41 werden der Durchmesser d&sub4;&sub1; und der innere Durchmesser D&sub1;&sub7; der Durchgangsloch-Leiterschicht 17 (vergleiche Fig. 17) so ausgebildet, daß sie der folgenden Gleichung (6) genügen
D&sub1;&sub7;/d&sub4;&sub1; = 2,3 ... (6)
Der mittlere Abschnitt der Schraube 41 und die Durchgangsloch-Leiterschicht 17, die als äußerer Leiter vorgesehen ist, bilden eine Koaxialleitung, deren Wellenwiderstand 50X beträgt.
Wie in Fig. 16 gezeigt, ist der Spitzenendabschnitt der Schraube 41 mit einem Gewinde versehen, das mit einer Mutter 42, die aus einem leitendem Material besteht, in Eingriff steht, wobei der kleine Durchmesserabschnitt und der großen Durchmesserabschnitt der Antenne und die Anpassungsschaltung 30 miteinander verbunden werden. Somit ist die Mitte des kreisförmigen Leiterelements 15 mit kleinem Durchmesser, beispielsweise der Zuführungspunkt und der antennenseitige Anschluß 30a der Anpassungsschaltung 30, über die leitende Schraube 41 und die leitende Mutter 42 verbunden. Ein innerer Leiter 26 einer halbsteifen Koaxialzuführungsleitung 25C wird an den anderen Anschluß der Anpassungsschaltung 30 gelötet. Ein äußerer Leiter 27 der Koaxialzuführungsleitung 25 wird an das ebene Grundleiterelement 11 gelötet.
Obwohl der Zuführungspunkt 13f des kreisförmigen Leiterelements 13 mit mittlerem Durchmesser auch zu einer Phasendifferenz-Zufülrrungsschaltung eines Streifenleitungstyps durch einen Zuführungsstift verbunden ist, sind diese der Einfachheit wegen nicht gezeigt.
Da die Mikrostreifenantenne wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, können im dritten Ausführungsbeispiel der mittlere Zuführungspunkt des kreisförmigen Leiterelements 15 mit kleinem Durchmesser der Antenne und der Anschluß 30a der Anpassungsschaltung 30 positiv über die leitende Schraube 41 und die leitende Mutter 42 verbunden werden. Gleichzeitig können der kleine Durchmesserabschnitt und der große Durchmesserabschnitt der Antenne und die Anpassungsschaltung 30 positiv gekoppelt werden. Da die zuvor genannten drei Elemente über die Schraube 41 und die Mutter 42 gekoppelt sind, können sie sehr leicht gekoppelt werden, was zu einer verbesserten Arbeitseffizienz führt.
Des weiteren bilden der mittlere Abschnitt der Schraube 41 und die Durchgangsloch-Leiterschicht 17 die koaxiale Leitung mit dem Wellenwiderstand 50X, so daß bezüglich der Anpassungsschaltung 30 keine Schwierigkeiten auftreten. Zusätzlich ist es möglich, die Abmessungen der jeweiligen Abschnitte der Anpassungsschaltung 30 und des Durchgangslochabschnitts zu bestimmen.
Während im dritten Ausführungsbeispiel ein dielektrisches Element innerhalb der Durchgangsloch-Leiterschicht 17 nicht vorgesehen ist, sondern wie zuvor beschrieben darin nur Luft enthalten ist, falls ein Abstandshalter aus Fluorkunststoff in die Durchgangsloch-Leiterschicht 17 geführt wird, ist es möglich, die Lage der Schraube 41 genauer einzustellen.
In diesem Fall wird der Durchmesser d&sub4;&sub1; der Schraube 41 und der innere Durchmesser D17 der Durchgangsloch-Leiterschicht 17 wie folgt ausgewahlt
D&sub1;&sub7;/d&sub4;&sub1; = 3,2 ... (7)
Die spezifische induktive Kapazität des Fluorkunststoffs wird im vorhergehenden mit etwa 2 ausgewahlt.
Falls ein leitendes Klebemittel zwischen die beiden ebenen Grundleiterelemente 11 und 32 der Antenne und der Anpassungsschaltung 30 eingebracht wird und zwischen dem kreisförmigen Leiterelement 13 mit mittlerem Durchmesser und dem kreisförmigen Leiterelement 16 in der Antenne mit kleinem Durchmesser, dann kann die mechanische Festigkeit der Antenne erhöht werden.
Während im dritten Ausführungsbeispiel die Schraube 41 und die Mutter 42 als Befestigungselemente wie zuvor beschrieben benutzt werden, kann diese durch eine Schraube ersetzt werden, die an ihren jeweiligen Enden ein Gewinde aufweist und zwei Muttern besitzt. Falls dann eine Mutter mit einem großen Durchmesser benutzt wird, wird es möglich, die Andruckfläche zu erhöhen.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 18 und 19 beschrieben.
Die Fig. 18 und 19 zeigen ein leitendes Substrat 101, das aus einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von beispielsweise 3 mm hergestellt ist. Mehrere Schraubenöffnungen 102 sind im äußeren Randabschnitt auf dem leitenden Substrat 101 ausgebildet. Das ebene Grundleiterelement 11 wird in Kontakt mit einer Fläche des leitenden Substrats 101 gebracht, und die Antenne wird dann damit befestigt, indem Schrauben Sa in die Öffnung 102 eingesetzt werden. Durchgangslöcher 103 und 105 werden durch das leitende Substrat 101 gebnhrt in Übereinstimmung mit zwei Zuführungspunkten 13f&sub1; und 13f&sub2; des kreisförmigen Leiterelements 13 der Antenne mit mittlerem Durchmesser bzw. dem Zuführungspunkt 15f des kreisförmigen Leiterelements 15 der Antenne mit kleinem Durchmesser.
Eine Hybridschaltung 30A wird auf die andere Oberfläche des leitenden Substrats 101 durch Schrauben Sb befestigt, wahrend das ebene Grundleiterelement 132 in Kontakt mit dem leitenden Substrat 101, wie in Fig. 19 gezeigt, gebracht wird. Ein Ausgangsanschluß 34&sub2; der Hybridschaltung 30A und ein Zuführungspunkt 13f&sub2; des kreisförmigen Leiterelements 13 mit mittlerem Durchmesser werden mit jeweiligen Enden eines Zuführungsstifts 104 verlötet, der sich durch das Durchgangsloch 103 des leitenden Substrats 101 erstreckt. Somit wird der Ausgangsanschluß 34&sub2; mit dem Zuführungspunkt 13f&sub2; verbunden. Der andere Zuführungspunkt 13f&sub1;, so nicht gezeigt, und ein Ausgangsanschluß 34&sub1; werden in gleicher Weise verbunden. Wie in Fig. 18 und 19 gezeigt, wird ein innerer Leiter 123 einer halbfesten Koaxialzuführungsleitung 22C an einen Eingangsanschluß 35 der Hybridschaltung 30A gelötet. Die Koaxialzuführungsleitung 22C wird an dem leitenden Substrat 101 durch ein Metallanschlußstück 107, Schrauben Sc oder ähnlichem befestigt.
Während der Zuführungspunkt 15f des Leiterelements 15 mit kleinem Durchmesser mit der Streifenleitungs-Anpassungsschaltung durch einen Zuführungsstift 106 verbunden wird, der sich durch das Durchgangsloch 105 des leitenden Substrats 101 erstreckt, wird dies aus Vereinfachungsgründen nicht detailliert gezeigt.
Entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Mikrostreifenantenne wie zuvor aufgebaut, wobei das ebene Grundleiterelement 11 der Antenne und das ebene Grundleiterelement 132 der Hybridschaltung 30A über das leitende Substrat 101 verbunden werden. Gleichzeitig wird der äußere Leiter 124 der Koaxialzuführungsleitung 22C mit dem ebenen Grundleiterelement 132 der Hybridschaltung 30A in gleicher Weise verbunden.
Die beiden ebenen Grundleiterelemente 11 und 132 sind über die Schrauben Sa, Sb und das leitende Substrat 101 sehr leicht verbindbar, was zu einer vergrößerten Arbeitseffizienz führt.
Während im vierten Ausführungsbeispiel die Antenne und die Hybridschaltung 30A beide mit den ebenen Grundleiterelementen 11 und 132 vorgesehen sind, können diese ebenen Grundleiterelementen 11 und 132 entfernt werden.
Des weiteren ist es möglich, das leitende Substrat 101 leichter zu machen, indem die Dicke des leitenden Substrats 101 auf deren Oberfläche, auf die die Hybridschaltung 30A aufgesetzt wird, zu verringern, außer dem Bereich, in dem sie Kontakt mit der Hybridschaltung 30A besitzt und nahe den Schraubenöffnungen 102, die im äußeren Randbereich des leitenden Substrats 101 ausgebildet sind.
Falls die Antennen des weiteren mit dem ebenen Grundleiterelement 11 versehen ist, kann die Dicke der Substratoberfläche, die der Antenne gegenüberliegt, verringert werden, außer den Bereichen nahe der Durchgangslöcher 103 und 105 und den Schraubenöffnungen für die Schrauben Sb innerhalb des gegenüberliegenden Bereichs der Hybridschaltung 30A.
Während im vierten Ausführungsbeispiel die Hybridschaltung 30A wie zuvor beschrieben vom nicht abgeschirmten Streifenleitungstyp ist, kann sie auch vom abgeschirmten Streifenleitungstyp sein.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 20 und 21 beschrieben.
Fig. 20 zeigt ein leitendes Gehäuse 201, das beispielsweise aus einem Aluminium gefertigt ist. Mehrere Schraubenöffnungen 202 sind um den äußeren Rand des Gehäuses 201 angeordnet. Ein konkaver oder Vertiefungsabschnitt 203 ist im Mittelabschnitt der oberen Fläche des leitenden Gehäuses 201 ausgebildet, und eine Hybridschaltung 30S findet in dieser Vertiefung 203 Platz.
Wie in Fig. 21 gezeigt, die eine Explosionszeichnung des Ausführungsbeispiels ist, ist diese Hybridschaltung 30S vom abgeschirmten Streifenleitungstyp, in dem ein Musterleiterelement 233r zwischen den ebenen Grundleiterelementen 232 und 242 und den elektrischen Schichten 231 und 241 liegt.
Das Musterleiterelement 233r in Fig. 21 und das Musterleiterelement 133 in Fig. 18 sind in einem inneren und äußeren Verhältnis angeordnet. Des weiteren ist Fig. 20 eine schematische Ansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie XX-XX in Fig. 21.
Die Tiefe des Vertiefungsabschnitts 203 des leitenden Gehäuses 201 wird so ausgewahlt, daß es der Dicke der Hybridschaltung 30S entspricht. Das ebene Grundleiterelement 11 wird in Kontakt mit dem oberen ebenen Grundleiterelement 242 der Hybridschaltung 30S und der oberen Fläche des leitenden Gehäuses 201 gebracht, womit die Antenne durch Schrauben Sa aufgesetzt wird.
Ein Koaxialverbinder 228 wird an der unteren Fläche des leitenden Gehäuses 201 durch Schrauben Sb befestigt.
Die Mikrostreifenantenne dieses Ausführungsbeispiels wird in der folgenden Reihenfolge gefertigt:
(1) Der Koaxialverbinder 228 wird an der unteren Fläche des leitenden Gehäuses 201 durch Schrauben Sb befestigt;
(2) der Hauptabschnitt der Hybridschaltung 30S, beispielsweise der Bereich unter dem Musterleiter 233r, befindet sich innerhalb der Vertiefung 203 der oberen Fläche des leitenden Gehäuses 201 unter der Bedingung, daß das ebene Grundleiterelement 232 nach unten gerichtet ist, und der Eingangsanschluß 35 des Musterleiterelements 233r und der innere Leiter des Koaxialverbinders 228 werden miteinander verlötet;
(3) Stifte 4&sub1; und 4&sub2; sind jeweils auf den Ausgangsanschlüssen 34&sub1; und 34&sub2; des Musterleiterelements 133r aufgebracht und mit ihnen verlötet;
(4) die dielektrische Schicht 241 und das ebene Grundleiterelement 242 werden auf das Musterleiterelement 233r aufgebracht, und die Stifte 4&sub1; und 4&sub2; ragen jeweils aus den Durchgangslöchern 44&sub1; und 44&sub2; hervor;
(5) falls die Antenne auf die obere Fläche des leitenden Gehäuses 201 durch Schrauben aufgebracht wird, kommt das obere ebene Grundleiterelement 242 der Hybridschaltung 30S in Kontakt mit dem ebenen Grundleiterelement 11 der Antenne, und die Stifte 4&sub1; und 4&sub2; erstrecken sich durch das ebene Grundleiterelement 11 und die dielektrische Schicht 12 der Antenne und werden an den Zuführungspurtkten 13f&sub1; und 13f&sub2; des kreisförmigen Leiterelements mit mittlerem Durchmesser freigelegt; und
(6) die Zuführungspunkte 13f&sub1; und 13f&sub2; werden mit den entsprechenden Stiften 4&sub1; und 4&sub2; verlötet.
Entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel ist die Mikrostreifenantenne wie zuvor beschrieben aufgebaut, wobei das ebene Grundleiterelement 11 der Antenne und die beiden ebenen Grundleiterelementen 232 und 242 der Hybridschaltung 30S über das leitende Gehäuse 201 verbunden sind. Der äußere Leiter des Koaxialverbinders 228 und die beiden ebenen Grundleiterelemente 232 und 242 der Hybridschaltung 30S sind in gleicher Weise verbunden.
Die Verbindung der ebenen Grundleiterelemente 11, 232 und 242 wird durch die Schrauben Sa, Sb und das leitende Gehäuse 201 sehr leicht bewegt, was zu einer verbesserten Arbeitseffizienz führt.
Während im fünften Ausführungsbeispiel die Hybridschaltung 30S wie zuvor beschrieben die ebenen Grundleiterelemente 232 und 242 umfaßt, können die ebenen Grundleiterelemente 232 und 242 entfernt werden. Damit wird der Fuß der Vertiefung 203 des leitenden Gehäuses 201 und das ebene Grundleiterelement 11 der Antenne abgeschirmt.
Des weiteren ist es auch möglich, sowohl die dielektrische Schicht 241 und das ebene Grundleiterelement 242 zu entfernen, die über dem Musterleiterelement 233r vorgesehen sind. Damit werden die Hauptabschnitte der Musterleiterelement-Seite 233r geeignet über Schrauben oder ähnliches mit dem leitenden Gehäuse 201 verbunden. Auch die vorbestimmten Abmessungen des Musters des Musterleiterelements 233r werden leicht erhöht.
Des weiteren wird die Dicke der unteren Fläche des leitenden Gehäuses 201 außer dem konkaven Abschnitt 203, der die Hybridschaltung 30S aufnimmt, und dem äußeren Randabschnitt nahe der Schraubenöffnungen 202, geeignet reduziert, so daß das Gewicht der Mikrostreifenantenne des fünften Ausführungsbeispiels vermindert werden kann.
Während in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen zwei Frequenzbänder verwendet wurden, kann die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auch in Fällen angewendet werden, bei denen drei Frequenzbänder oder mehr verwendet werden.

Claims

1. Mikrostreifenantenne mit Richtwirkung in einer Vertikalebene innerhalb eines bestimmten Bereichs von Höhenwinkeln und mit einem ungerichteten Abstrahlungsn1uster in einer horizontalen Ebene und geeignet für die Errichtung eines Aufwärtskanals und eines Abwärtskanals mit einem geostationären Satelliten, umfassend:

ein an Erde gelegtes leitfähiges planparalleles Element (1; 11);

ein im wesentlichen kreisförmiges Strahlungselement (2; 15); eine dielektrische Schicht (3; 14) mit einem kleinen dielektrischen Verlust, die zwischen dem planparalleles Element (1; 11) und dem Strahlungselement (2; 15) angeordnet ist; und

eine Speisungsvorrichtung (4, 10; 25), die mit einem Speisungspunkt des Strahlungselements verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Speisungspunkt in der Mitte des Strahlungselements (2, 15) verbunden ist, so daß das Strahlungselement im TM01-Modus in Resonanz schwingt, wodurch die Richtwirkung in einer vertikalen Ebene erhalten wird.

2. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 1, wobei die Speisungsvorrichtung (4, 10; 25) eine Impedanzanpassungsvorn.chtung (10) aufweist.

3. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 2, wobei die Impedanzanpassungworrichtung (10) einen inneren Leiter (26), der mit dem Speisungspunkt verbunden ist, und einen mit dem leitfähigen planparallelen Element verbundenen äußeren Leiter aufweist und wobei der innere Leiter und der äußere Leiter koaxial angeordnet sind.

4. Mikrostreifenantenne umfassend:

(i) ein geerdetes leitfihiges planparalleles Element (11);

(ii) mehrere leittähige Kreiselemente (13, 15), deren jedes koaxial auf das geerdete leitfähige planparallele Element mit einer dazwischenliegenden dielektrischen Schicht (12, l4), die einen geringen dielektrischen Verlust aufweist, in der Reihenfolge ihrer Durchmesser aufgesetzt ist;

(iii) einen Speisungspunkt (25), der sich in der Mitte des leitfähigen Kreis-Elements mit dem kleinsten Durchmesser befindet;

(iv) Speisungspunkte (21, 22), die von der Mitte versetzt auf den anderen leitfähigen Kreis-Elementen (13) vorgesehen sind, wobei das leitfahige Kreis-Element mit dem kleinsten Durchmesser im TM01-Modus in Resonanz schwingt.

5. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 4, desweiteren mit einer ersten Speisungsvorrichtung (26), die mit dem Speisungsptinkt des leitfähigen Kreis-Elements (15) mit dem kleinsten Durchmesser verbunden ist, und mit einer zweiten Speisungsvouichti ng (21, 23), die mit den Speisungspunkten der anderen leitfähigen Kreis-Elemente verbunden ist.

6. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 5, wobei die erste Speisungsvorrichtung einen inneren Leiter (26) aufweist, der mit dem Speisungspunkt (25) des leitfahigen Kreis-Elements (15) mit dem kleinsten Durchmesser verbunden ist, und einen äußeren Leiter (27), der jeweils mit den anderen leitfähigen Kreis-Elementen (11, 13) verbunden ist, wobei der innere Leiter und der äußere Leiter koaxial angeordnet sind.

7. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 5, wobei die erste Speisungsvorichtung ein leitfähiges Befestigungselement (41) umfaßt, das sich von der Unterseite des leitfähigen planparalleles Elements (11) im wesentlichen zur Mitte des leitfähigen Kreis-Elements (15) mit dem kleinsten Durchmesser erstreckt, wobei das leitfähige Kreis-Element mit dem kleinsten Durchmesser über das Befestigungselement versorgt wird.

8. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 5, wobei die zweite Speisungsvorrichtung eine Streifenleitungs-Speisungsschaltung (13f) aufweist, die auf der Oberfläche des leitfähigen Kreis-Elements (13) mit dem kleinsten Durchmesser aufgebracht ist, wobei die Oberfläche einer Oberfläche gegenüber liegt, auf die die leitfähigen Kreis-Elemente über ein leitfähiges Substrat aufgesetzt sind, und wobei ein Ausgangsanschluß der Speisungsschaltung und der auf dem leitfähigen Kreis-Element vorgesehene Speisungspunkt über das leitfähige Substrat verbunden sind.

9. Mikrostreifenantenne nach Anspruch 5, wobei die zweite Speisungsvorrichtung ein leitfähiges Gehäuse (201) aufweist, bei dem eine Abschirmungsstreifenleitungs- Schaltung in einer Vertiefung, die auf einer Oberfläche des leitfähigen Gehäuses ausgebildet ist, angeordnet ist, und diese eine Oberfläche auf der Oberfläche des leitfähigen planparallelen Elements aufgebracht ist, wobei diese eine Oberfläche der Oberfläche gegenüber liegt, auf der die leitfähigen Kreis-Elemente aufgesetzt sind, und einen Koaxialverbinder (228) aufweist, der auf der anderen Oberfläche des leitfähigen Gehäuses angebracht ist, wobei der Koaxialverbinder und eine Eingangsanschluß der Speisungsschaitung über das leittähige Gehäuse verbunden sind, und wobei der Ausgangsanschluß der Speisungsschaltung und der Speisungspunkt der Antenne mit einander verbunden sind.