DE19742090A1 - Ebene Mikrowellenantenne - Google Patents

Ebene Mikrowellenantenne

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DE19742090A1
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
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    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
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    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H01Q21/245Combinations 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 
    • HELECTRICITY
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

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  • 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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