DE19742090A1 - Ebene Mikrowellenantenne - Google Patents
Ebene MikrowellenantenneInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
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- H01Q21/065—Patch antenna array
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- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/245—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction provided with means for varying the polarisation
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- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenantenne mit miteinander
über Leitungen definierter Länge verknüpften Einzel-Antennen-
Elementen, die über einer Masseebene angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft im speziellen eine ebene Mikrowellenan
tenne der gattungsgemäßen Art, wobei benachbart der Ebene, in
der die Einzel-Antennen-Elemente angeordnet sind, eine ver
schiebbare Ebene (Einstellebene) angeordnet ist, die Mittel
trägt, um phasenverschiebend auf die von den Leitungen geführten
Einzelsignale einzuwirken. Die gattungsgemäßen Antennen können
sowohl Sende- wie Empfangsantennen sein.
Ebene Mikrowellenantennen der gattungsgemäßen Art sind im Stand
der Technik bekannt, beispielsweise die Flachantenne A60-F der
Marke Blaupunkt. Solche ebenen Mikrowellenantennen sind vor
allen Dingen dazu gedacht, die sogenannten "Satellitenschüsseln"
zu ersetzen, die in den letzten Jahren sehr populär geworden
sind, deren äußeres Erscheinungsbild aber häufig Kritik auslöst,
da es in das äußere Erscheinungsbild von Gebäuden und Landschaf
ten in ästhetisch störender Weise eingreift. Die bekannten Fla
chantennen müssen - wie auch die bereits erwähnten Parabolanten
nen - hinsichtlich zweier Freiheitsgrade auf den jeweiligen zu
empfangenden Satelliten ausgerichtet werden, um akzeptable Stör
abstände des Antennensignals zu liefern. Die beiden Freiheits
grade werden üblicherweise als "Elevation" und "Azimut" bezeich
net, wobei die Elevation einem Winkel ϑ entspricht, der zwischen
der Hauptkeulenrichtung der Antennenhauptebene liegt und der
Azimut ϕ die Drehung der gesamten Anordnung um eine Hochachse
charakterisiert. Je nach Lage des beschreibenden Koordinatensy
stems können auch andere Winkelbezeichnungen gewählt sein.
Alle bisher angebotenen Planarantennen (ebenen Antenne) können
nur in der zu ihrer Grundfläche senkrechten Einfallsrichtung
empfangen. Ein mechanisches Ausrichten ist daher ebenfalls er
forderlich.
Aus der EP 0 456 579 A1 ist eine ebene Mikrowellenantenne be
kannt, bei der die Hauptkeulenrichtung eingestellt werden kann,
ohne die Hauptebene zu verschwenken. Bei diesem spezielleren
Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist zumindest
eine Einstellebene vorgesehen, auf der keilförmig ausgebildete
Mittel vorgesehen sind, um die jeweiligen Leitungen, die von den
Einzelantennen-Elementen herrühren, mit einem definierten Pha
senverzug zu beaufschlagen. Auf diese Weise läßt sich erreichen,
daß der Winkel ϑ, der zwischen Hauptkeulenrichtung und Grund
ebene der Planarantenne gebildet wird, von 90° abweichen kann.
Bei Vorhandensein lediglich einer Einstellebene, die in einer
Richtung verschiebbar ist, wird bei einer solchen Antenne le
diglich die Möglichkeit geschaffen, die Hauptkeulenrichtung in
einer Ebene zu verschwenken, wobei der bei klassischen Flachan
tennen 90° betragende Winkel zwischen der Hauptkeulenrichtung
und der Grundfläche der Antennen zu einem spitzen oder einem
stumpfen Winkel abgeändert werden kann, jedoch die Hauptkeulen
richtung immer in der Ebene liegt, die durch die Hochachse und
die Richtung auf- bzw. absteigenden Phasenversatzes der Einzel
signale aufgespannt wird.
Um eine beliebige Ausrichtung der Hauptkeulenrichtung der Anten
ne in dem die Grundfläche der Antenne überspannenden Halbkugel
raum ermöglichen zu können, ist bei dem Stand der Technik in
Form der EP 0 456 579 A1 gemäß Unteranspruch 5 vorgesehen, zwei
rechtwinklig zueinander angeordnete Einstellebenen vorzusehen,
so daß Phasenverschiebungen der Einzelsignale in zwei senkrecht
aufeinanderstehenden Richtungen ermöglicht werden.
Mit einer solchen Antenne ist theoretisch die Aufgabe gelöst,
eine Planarantenne zu schaffen, die unauffällig parallel zu
einer Wand oder einer anderen ebenen Fläche, beispielsweise an
Wohnhäusern o.a. angebracht werden kann, wobei durch die ein
stellbare Richtcharakteristik der Antenne sichergestellt ist,
daß ein Empfang in beliebiger Lage bzw. räumlicher Orientation
der Grundfläche der Antenne möglich ist.
Die aus der europäischen Offenlegungsschrift bekannte Planaran
tenne mit einstellbarer Richtcharakteristik ist jedoch mit eini
gen Nachteilen behaftet, die ihre praktische Anwendbarkeit sehr
einschränken. Zum einen ist vorgesehen, daß sich die Mittel, die
phasenverschiebend auf die Einzelleitungen wirken sollen, recht
winklig zu den Leitungen erstrecken, wobei die in der Offenle
gungsschrift offenbarte keilförmige Ausbildung der phasenver
schiebend wirkenden Elemente eine gewisse Dicke der Einstell
ebene erfordert und fertigungstechnische Probleme bietet.
Darüber hinaus ist der Aufbau mit zwei senkrecht zueinander
angeordneten Einstellebenen aufwendig und verteuert die Antenne.
Der Erfindung liegt daher als erste Aufgabe zugrunde, eine An
tenne der speziellen Gattung, ausgehend von dem Stand der Tech
nik in Form der EP 0 456 579 A1 so zu verbessern, daß die pha
senverschiebend wirkenden Elemente einfacher auf der Ein
stellebene herzustellen und mechanisch störungsunanfälliger
sind.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen ebenen
Mikrowellenantenne dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen
jeweils unterbrochen sind, daß jeder Unterbrechungsstelle je
weils ein auf der verschiebbaren Ebene angeordneter, im wesent
lichen U-förmiger Leiterabschnitt zugeordnet ist, dessen aktive
Länge durch Verschieben der Einstellebene veränderlich ist.
Durch die vorgesehene Unterbrechung der Leitungen wirkt der jede
Unterbrechungsstelle zugeordnete, im wesentlichen U-förmige
Leiterabschnitt gleichsam wie eine veränderliche Ausziehleitung,
wodurch die Laufzeit des Signals und damit seine Phasenlage
beeinflußt werden können. Die erfindungsgemäß auf der Einstell
ebene vorgesehenen Phasenschieber/Laufzeitglieder können auf der
Einstellebene in verschiedenen Herstellungstechniken bzw. Lei
tertechniken angeordnet sein. Hierzu gehören Mikrostreifenlei
tungen, Triplate-Leitung oder auch Streifenleitung, suspended
substrate-Leitung, Schlitzleitung, Koplanarleitung, koplanare
Streifenleitung.
Besonders bevorzugt ist dabei die Einstellebene zwischen Massen
ebene und der Ebene der Einzelantenne-Elemente angeordnet. Die
U-förmigen Leiterabschnitte können galvanisch oder aber gemischt
induktiv/kapazitiv gekoppelt sein.
Dabei kann durch Verschieben der Einstellebene der Winkel zwi
schen Hauptkeulenrichtung und der Antennenhauptebene eingestellt
werden, wobei bevorzugt die Einstellebene in Form einer Folie
ausgebildet ist, an deren Rändern Zugmittel angreifen. Diese
Zugmittel können beispielsweise einander gegenüberliegend an
geordnete Schrauben sein, mit denen sich die Einstellebene in
Form der Folie jeweils in eine Richtung bewegen läßt.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt vorgesehen, daß genau eine Ein
stellebene vorhanden ist, um den mechanischen Aufbau der Antenne
zu vereinfachen. Um trotzdem die Hauptkeulenrichtung bei gegebe
nem Winkel ϑ zwischen Hauptkeulenrichtung und Antennenebene im
Raum ausrichten zu können, ist eine erfinderische Weiterbildung
der erfindungsgemäßen ebenen Mikrowellenantenne dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antennenebene drehbar gelagert ist, und so
auch ein Winkel ϕ um die Hochachse einstellbar ist.
Gegenüber dem Stand der Technik in Form der erwähnten gattungs
bildenden EP 0 456 579 A1 wird so ein vereinfachter Aufbau er
zielt, der darüber hinaus wegen der speziellen Ausgestaltung der
phasenverschiebend wirkenden Elemente preiswerter herzustellen
und störunempfindlicher ist.
Es ist ein weiterer Nachteil der den speziellen gattungsbilden
den Stand der Technik darstellenden Planarantenne gemäß der EP 0 456 579 A1,
daß die Planarantenne gemäß des Standes der Tech
nik nur für die Polarisationsarten linkszirkular (LHCP) und
rechtszirkular (RHCP) geeignet ist.
Der Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, eine
planare Mikrowellenantenne zu schaffen, die für beliebige Pola
risationsarten geeignet ist.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einer Mikrowellenantenne mit
miteinander über Leitungen definierter Länge verknüpften Einzel-
Antennen-Elementen, die über einer Masseebene angeordnet sind,
gekennzeichnet durch einen zweischaligen Aufbau, wobei jede
Schale zumindest eine Einzel-Antennen-Elemente enthaltende Ebene
aufweist und die Vorzugsrichtung der Einzel-Antennen-Elemente
der ersten Schale rechtwinklig zu der Vorzugsrichtung der Ein
zel-Antennen-Elemente der zweiten Schale verläuft.
Dabei ist zur einfachen Wahl der Polarisationsrichtung bevorzugt
vorgesehen, daß die jeweils aufsummierten Signale der ersten und
der zweiten Schale zu jeweils einem von zwei Auskoppelkontakten
geleitet werden, die um einen Winkel von π/2 zueinander versetzt
in einem kreisförmigen Ausschnitt angeordnet sind, und daß ein
in dem kreisförmigen Ausschnitt drehbar gelagerter Hohlleiter
mit kreisförmigem Querschnitt zwei korrespondierende, um π/2
zueinander versetzt angeordnete Auskoppelkontakte aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich insbesondere vorteilhaft
anwenden mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mikrowellen
antenne mit einstellbarer Richtcharakteristik, bei der genau
eine verschiebbare Ebene mit im wesentlichen U-förmigen Leiter
abschnitten als phasenverschiebende Elementen auf einer
drehbaren Hauptebene angeordnet ist, so daß die Hauptkeulenrich
tung mit geringem Aufwand eingestellt werden kann. Durch die
Kombination der beiden Maßnahmen wird eine Antenne geschaffen,
die sich beispielsweise für Satellitenempfang und -kommunikation
u. a. Anwendungsfälle eignet, wobei die Antenne unauffällig par
allel zu einer beliebigen Fläche, beispielsweise einer Hauswand,
einer Giebelwand u. a. angebracht werden kann und gute Störab
stände des Antennensignals bei beliebigen Polarisationsarten
liefert.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen näher beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung
näher dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einstellmög
lichkeiten der Richtung der Hauptkeule bei einer
erfindungsgemäßen Flachantenne,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung des
Schichtaufbaus einer erfindungsgemäßen Flachan
tenne,
Fig. 3 den Schichtaufbau gemäß Fig. 2, als Explosions
zeichnung,
Fig. 4 eine perspektivische schematische Darstellung der
beiden Schalen mit um π/2 zueinander versetzt
angeordneten Antennenelementen,
Fig. 5 die Darstellung gemäß Fig. 4 in Draufsicht,
wobei die Auskoppelkontakte eines zentralen Hohl
leiters in einer ersten Stellung dargestellt
sind,
Fig. 6 die Darstellung gemäß Fig. 5, wobei die Auskop
pelorte versetzt sind, um eine andere Polarisa
tionsebene empfangbar zu machen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer möglichen
Gestaltung einer Binär-Baumstruktur mit Einzel-
Antennen-Elementen und phasenverschiebenden Glie
dern, wobei der Antennenrand kreisförmig ist, und
Fig. 8 Beispiele für Binär-Baumstrukturen und Anordnung
von phasenverschiebenden Gliedern bei verschiede
nen quadratischen Anzahlen von Einzel-Antennen-
Elementen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäß
vorgesehenen Freiheitsgrade zur Ausrichtung der Hauptkeule einer
erfindungsgemäßen Planarantenne 10. Die erfindungsgemäße Plana
rantenne 10 weist beispielsweise 10 × 10 Einzel-Antennen-Elemen
te auf, die in Fig. 1 lediglich durch jeweils einen Kreis 12
angedeutet sind. Der Rand der Antennenfläche kann - wie in Fig.
1 angedeutet - beispielsweise rechteckig, d. h. der Matrix von 10
× 10 Einzel-Antennen-Elementen folgend - ausgebildet sein, oder,
um die bevorzugte Drehung um die Hochachse - Z-Achse - zu er
möglichen, einen kreisförmigen Rand aufweisen.
Wie in den folgenden Figuren noch näher dargestellt ist, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß in Richtung der X'-Achse allen
Einzel-Antennen-Elementen gleicher Koordinate eine definierte
Phasenverschiebung vermittelt werden kann, wie es durch das
Dreieck 14 symbolisiert ist. Auf diese Weise kann erreicht wer
den, daß trotz eines um einen Winkel ϑ von der Senkrechten ab
weichenden Einfallswinkel alle Einzelsignale der Einzel-Anten
nen-Elemente am Summationspunkt phasengleich auflaufen.
Erfindungsgemäß ist lediglich eine Einstellebene mit phasenver
schiebend wirkenden Gliedern vorgesehen. Um die Richtung der
Hauptkeule nicht nur in der durch die Z-Achse und die X'-Achse
aufgespannten Ebene um einen Winkel ϑ verschwenken zu können,
ist vorgesehen, daß die gesamte Antennenanordnung um die Hoch
achse, d. h. die Z-Achse schwenkbar ist, so daß die X'-Achse um
einen Winkel ϕ zur X-Achse verschwenkt werden kann. Bei entspre
chender Ausrichtung der Antennenfläche kann der Winkel ϕ bei
spielsweise ein Azimut sein.
Das erfindungsgemäß vorgesehene sehr einfache Konzept ermöglicht
billige Antennen, die in beliebiger Lage an Gebäudewänden, und
insbesondere parallel zu einer Gebäudewand, angeordnet werden
können, wobei die Richtung der Hauptkeule gleichwohl im Raum
frei ausgerichtet werden können.
Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäß vorgesehenen Aufbau einer
Planarantenne; in Fig. 3 sind die in Fig. 2 gezeigten Schich
ten als Explosionszeichnung dargestellt.
Erfindungsgemäß ist ein zweischaliger Aufbau vorgesehen, um zwei
orthogonal zueinanderstehende Polarisationsanteile auszuwerten
und so eine beliebige Polarisationarten einstellen zu können. In
Fig. 2 sind die zu einer oberen Schale gehörigen Schichten mit
20er-Bezugszeichen versehen, während die zu einer unteren Schale
gehörigen Schichten 30er-Bezugszeichen tragen.
In Fig. 2 erkennt man von oben nach unten zunächst eine Metall
schicht 20, die auf einem Trägermaterial 22 aufgebracht ist, das
im folgenden als "Superstrat 22" bezeichnet werden wird. Fig.
3 zeigt, daß die Metallschicht 20 2 × 2 kreisförmige Ausschnitte
21 trägt. Jeder kreisförmige Ausschnitt ist Teil eines Einzel-
Antennen-Elementes. Die Darstellung einer 2 × 2-Matrix von Ein
zel-Antennen-Elementen ist gewählt worden, um eine leicht zu
erfassende Darstellung zu ermöglichen, bei tatsächlichen Aus
führungsformen der erfindungsgemäßen Antenne werden die Matrizen
von Einzel-Antennen-Elementen wesentlich größer zu wählen sein,
um insbesondere beim Satellitenempfang ein ausreichend starkes
Gesamtsignal zu erhalten.
Unter dem Superstrat 22 ist eine Folie 24 angeordnet, die in
Richtung der Pfeile in Fig. 3 verschiebbar ist. Auf der Folie
24 sind im wesentlichen U-förmige Leiterabschnitte 25a und 25b
angeordnet, deren Funktion bei Betrachten der nächsten Schicht,
des Substrates 26, deutlich wird. Das Substrat 26 trägt eine
Netzwerkstruktur mit Einzel-Antennen-Elementen 27, die sämtlich
in eine Richtung parallel zueinander ausgerichtet sind. Von den
Einzel-Antennen-Elementen 27, die mit den entsprechenden Kreis
ausschnitten 21 in der Metallschicht 20 zusammenwirken, gehen
Leitungen ab, die an zwei Stellen 28a und 28b unterbrochen sind.
Diese Unterbrechungsstellen werden durch die U-förmigen Leiter
stücke 25a und 25b überbrückt, wobei durch die Stellung der
Folie 24 die effektive Länge der U-förmigen "Ausziehleitungen"
25a und 25b verändert werden kann. Wird die in Fig. 3b darge
stellte Folie 24 beispielsweise zum oberen Zeichnungsrand hin
verschoben, wird die effektive Länge der Umwegleitung 25a ver
größert, während die der Leitung 25b verkleinert wird. Entspre
chend wird ein Phasendifferenzwinkel eingestellt, da die von in
Fig. 3 links liegenden Einzel-Antennen-Elementen herrührenden
Signale einen längeren Laufweg zurückzulegen haben als die von
den in der gleichen Figur rechts dargestellten Einzel-Antennen-
Elementen herrührenden.
In den unteren Schichten wiederholt sich der gleiche Aufbau,
wobei die Metallschicht 30 zusätzlich eine zentrale Öffnung 33
aufweist, um einen Zugriff auf einen Auskoppelkontakt 29 zu
ermögliche, der auf dem Substrat 26 angeordnet ist.
Im Gegensatz zu der Netzwerkstruktur mit Einzel-Antennen-Elemen
ten 27, die auf dem Substrat 26 angeordnet ist, sind die Einzel-
Antennen-Elemente 37, die jeweils mit den Ausschnitten 31 in der
Metallschicht 30 zusammenwirken, unter einer orthogonal verlau
fenden Richtung zu den erstgenannten Einzel-Antennen-Elementen
27 ausgerichtet.
Ebenso verläuft der Auskoppelkontakt 39 unter einem Winkel von
π/2 zu dem Auskoppelkontakt 29.
Als unterste Schicht erkennt man die Grundebene 40 einen Rund
hohlleiter 42, der gegenüber der Grundebene 40 erfindungsgemäß
verdrehbar ist und dem um π/2 zueinander versetzt angeordneten
Auskoppelkontakt 29 und 39 der beiden Schalen zusammenwirkt.
In Fig. 4 sind vier Einzel-Antennen-Elemente je der oberen und
der unteren Schale perspektivisch übereinander dargestellt. Man
erkennt, daß die einander zugeordneten Einzel-Antennen-Elemente
27 und 37 unter rechtwinklig zueinander liegenden Polarisations
richtungen angeordnet sind. Auch erkennt man, daß die Projektio
nen der Auskoppelkontakte 29 und 39 der oberen bzw. unteren
Schale um einen Winkel von π/2 zueinander angeordnet sind; wei
ter erkennt man den drehbar angeordneten Rundhohlleiter 42, mit
dem das aufsummierte Gesamtsignal ausgekoppelt wird.
Fig. 5 zeigt die Darstellung gemäß Fig. 4 in Form einer Pro
jektion, wobei die Projektionsrichtung parallel zur Hochachse,
d. h. Z-Achse verläuft. Die im Raum voneinander beabstandeten
Ebenen der ersten und zweiten Schale erscheinen daher in der
Draufsicht in Fig. 5 miteinander verschmolzen. Fig. 5 zeigt
weiterhin zwei auf dem Rundhohlleiter 42 angeordnete Auskoppel
kontakte 49, die um π/2 voneinander beabstandet sind, ebenso wie
die Auskoppelkontakte 29 der oberen Schale und 39 der unteren
Schale. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung kann an dem senk
recht dargestellten Auskoppelkontakt das Signal des (bezüglich
der Ansicht) vertikal polarisierten Wellenanteils ausgekoppelt
werden. Am anderen Auskoppelkontakt 49 steht dementsprechend das
Signal des horizontal polarisierten Wellananteils zur Verfügung.
In Fig. 6 ist der Rundhohlleiter 42 relativ zur Antennenfläche
verdreht worden, so daß an den Koppelkontakten 49 Signale hori
zontal und vertikal polarisierter Wellenanteile bezüglich einer
zur Ansicht schrägen Einfallsebene zur Verfügung stehen.
Für lineare Polarisationsformen läßt sich demgemäß durch Ver
drehen des Rundhohlleiters 42 eine beliebige Polarisationsebene
einstellen.
Werden die von den beiden Schalen gelieferten Signale unter
Zwischenschaltung eines 90°-Phasenschiebers miteinander ver
knüpft, so läßt sich mit der erfindungsgemäßen Planarantenne
auch ein zirkular polarisiertes Signal verarbeiten, da zirkular
polarisierte Wellen aus beliebigen zwei orthogonalen linearen
Wellenanteilen zusammengesetzt werden können. Sind die Auskopp
lungskontakte am Rundhohlleiteranschluß so verschaltet, daß sie
zirkulare Polarisation ergeben, ist die Drehung bzw. der Winkel
zur Hauptebene der Antenne unerheblich.
Die erfindungsgemäße Antenne eröffnet kostengünstig die Möglich
keit, eine Universalantenne insbesondere für den Satellitenemp
fang zu schaffen, die in beliebiger Stellung, d. h. in ästhetisch
zufriedenstellender Weise angeordnet, auf einen zu empfangenen
Satelliten ausgerichtet werden und mit einfachen Mitteln auf
verschiedene Polarisationsformen umgeschaltet werden kann.
Die Fig. 7 und 8 zeigen Beispiele für die Binär-Baumstruktur
und die Anordnung von phasenverschiebenden "Ausziehleitungen".
Fig. 7 zeigt eine Anordnung, in der die Einzel-Antennen-Elemen
te durch Kreise 12 symbolisiert sind, während die phasenver
schiebenden Elemente 25 der ersten Schale und 35 der zweiten
Schale durch entsprechende U-förmige Stücke angedeutet sind.
Fig. 7 zeigt weiter die kreisförmige Begrenzung der Antennen-
Ebene, die eine Drehung um die - in Fig. 7 senkrecht zur Zei
chenebene verlaufende - Hochachse begünstigt.
Fig. 8 zeigt beispielhaft in ähnlicher symbolischer Darstellung
denkbare Matrizen bzw. Binär-Bauinstrukturen für 2 × 2-Antennen-
Elemente, 4 × 4-, 8 × 8- und 16 × 16-Antennen-Elemente. Die Größe der
Matrix an Antennen-Elementen läßt sich beliebig wählen, wobei
quadratischen Anordnungen der Vorzug zu geben ist.
Claims (21)
1. Ebene Mikrowellen-Antenne (10), mit miteinander über Lei
tungen definierter Länge verknüpften Einzel-Antennen-Ele
menten (12), die über einer Masseebene (40) angeordnet
sind, wobei benachbart der Ebene (26, 36), in der die Ein
zel-Antennen-Elemente angeordnet sind, eine verschiebbare
Ebene (Einstellebene) (24, 34) angeordnet ist, die Mittel
trägt, um phasenverschiebend auf die von den Leitungen
geführten Einzelsignale einzuwirken, dadurch gekennzeich
net,
- - daß die Leitungen jeweils unterbrochen (28a, b; 38a, b) sind, und
- - daß jeder Unterbrechungsstelle (28a, b; 38a, b) jeweils ein auf der verschiebbaren Ebene (24, 34) angeordne ter, im wesentlichen U-förmiger Leiterabschnitt (25a, b; 35a, b) zugeordnet ist, dessen aktive Länge durch Verschieben der Einstellebene veränderlich ist.
2. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Einstellebene zwischen Masseebene und der
Ebene der Einzel-Antennen-Elemente angeordnet ist.
3. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Enden einer jeden Unterbrechungsstelle
(28a, b; 38a, b) mit dem jeweiligen zugeordneten U-förmigen
Leiterabschnitt (25a, b; 35a, b) auf der Einstellebene
galvanisch gekoppelt sind.
4. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Enden einer jeden Unterbrechungsstelle
(28a, b; 38a, b) mit dem jeweiligen zugeordneten U-förmigen
Leiterabschnitt (25a, b; 35a, b) auf der Einstellebene
induktiv/kapazitiv gekoppelt sind.
5. Mikrowellen-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ϑ) zwischen
der Hauptkeulenrichtung und der Antennenebene (10) durch
Verschieben der Einstellebene (24, 34) einstellbar ist.
6. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Einstellebene (24, 34) in Form einer Folie
ausgebildet ist, die durch an den Rändern angelenkte Zug
mittel einstellbar ist.
7. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Antenne mechanische Mittel aufweist, um die
Hauptkeulenrichtung bei gegebenem Winkel (ϑ) zwischen
Hauptkeulenrichtung und Antennenebene im Raum auszurichten
(ϕ).
8. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß die Antennenebene drehbar gelagert ist.
9. Mikrowellen-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, gekennzeichnet durch einen kreisrunden Rand.
10. Mikrowellen-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, gekennzeichnet durch einen zweischaligen Aufbau (20er,
30er), wobei jede Schale zumindest eine Einzel-Antennen-
Elemente enthaltende Ebene (26, 36) und eine Einstellebene
(24, 34) aufweist und die Vorzugsrichtung der Einzel-Anten
nen-Elemente (27) der ersten Schale rechtwinklig zu der
Vorzugsrichtung der Einzel-Antennen-Elemente (37) der zwei
ten Schale verläuft.
11. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die jeweils aufsummierten Signale der ersten
(20er) und der zweiten Schale (30er) zu jeweils einem von
zwei Auskoppelkontakten (29, 39) geleitet werden, die um
einen Winkel von π/2 zueinander versetzt in einem kreis
förmigen Ausschnitt (33) angeordnet sind, und daß ein in
dem kreisförmigen Ausschnitt drehbar gelagerter Hohlleiter
(42) mit kreisförmigem Querschnitt zwei korrespondierende,
um π/2 zueinander versetzt angeordnete Auskoppelkontakte
(49) aufweist.
12. Mikrowellen-Antenne mit miteinander über Leitungen defi
nierter Länge verknüpften Einzel-Antennen-Elementen, die
über einer Masseebene (40) angeordnet sind, gekennzeichnet
durch einen zweischaligen Aufbau (20er, 30er), wobei jede
Schale zumindest eine Einzel-Antennen-Elemente (27, 37)
enthaltende Ebene (26, 36) aufweist und die Polarisations
richtung der Einzel-Antennen-Elemente (27) der ersten Scha
le (20er) rechtwinklig zu der Vorzugsrichtung der Einzel-
Antennen-Elemente (37) der zweiten Schale (30er) verläuft.
13. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich
net, daß die jeweils aufsummierten Signale der ersten und
der zweiten Schale zu jeweils einem von zwei Auskoppelkon
takten (29, 39) geleitet werden, die um einen Winkel von
π/2 zueinander versetzt in einem kreisförmigen Ausschnitt
(33) angeordnet sind, und daß ein in dem kreisförmigen Aus
schnitt drehbar gelagerter Hohlleiter (42) mit kreisförmi
gem Querschnitt zwei korrespondierende, um π/2 zueinander
versetzt angeordnete Auskoppelkontakte (49) aufweist.
14. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß jeweils benachbart der Ebene, in der die Einzel-
Antennen-Elemente angeordnet sind, eine verschiebbare Ebene
(Einstellebene) (24, 34) angeordnet ist, die Mittel trägt,
um phasenverschiebend auf die von den Leitungen geführten
Einzelsignale einzuwirken, daß die Leitungen jeweils unter
brochen sind, und daß jeder Unterbrechungsstelle (28a, b;
38a, b) jeweils ein auf der verschiebbaren Ebene angeord
neter, im wesentlichen U-förmiger Leiterabschnitt (25a, b;
35a, b) zugeordnet ist, dessen aktive Länge durch Verschie
ben der Einstellebene veränderlich ist.
15. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Einstellebene zwischen Masseebene und der
Ebene der Einzel-Antennen-Elemente angeordnet ist.
16. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Enden einer jeden Unterbrechungsstel
le (28a, b; 38a, b) mit dem jeweiligen zugeordneten U-för
migen Leiterabschnitt (25a, b; 35a, b) auf der Einstell
ebene (24, 34) galvanisch gekoppelt sind.
17. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Enden einer jeden Unterbrechungsstel
le (28a, b; 38a, b) mit dem jeweiligen zugeordneten U-för
migen Leiterabschnitt (25a, b; 35a, b) auf der Einstell
ebene (24, 34) induktiv/kapazitiv gekoppelt sind.
18. Mikrowellen-Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ϑ) zwischen
der Hauptkeulenrichtung und der Antennenebene durch Ver
schieben der Einstellebene (24, 34) einstellbar ist.
19. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Einstellebene (24, 34) in Form einer Folie
ausgebildet ist, die durch an den Rändern angelenkte Zug
mittel einstellbar ist.
20. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Antenne mechanische Mittel aufweist, um die
Hauptkeulenrichtung bei gegebenem Winkel (ϑ) zwischen
Hauptkeulenrichtung und Antennenebene im Raum auszurichten
(ϕ).
21. Mikrowellen-Antenne nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Antennenebene (10) drehbar gelagert ist.
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