CH710383A2 - Antennenvorrichtung mit Schlitzantenne - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antenne (10) mit mindestens einem in einer Vertiefung eines geerdeten Leiters angeordneten Antennenelement (12). Eine Wand (16) der Vertiefung ist so gestaltet, dass sich die Vertiefung von einer schmalen Basis (17) im Innern der Vertiefung nach aussen zu einer breiteren Mündung verbreitert. Die Wand (16) ist als eine geerdete Fläche für die das mindestens eine Antennenelement (12) gestaltet. Das mindestens eine Antennenelement (12) umfasst eine leitende, senkrecht zur Mündung der Vertiefung der Wand (16) angeordnete Platte und bildet einen Schlitz zwischen der Kante (6) des mindestens einen Antennenelements (12) und der Wand (16) der Vertiefung.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Telekommunikationsantennen, und insbesondere auf Anordnungen solcher Antennen, und Verfahren zur ihrer Bereitstellung. Insbesondere betrifft die Offenbarung Schlitzantennen, wie Vivaldi-Antennen und andere Arten von Schlitzantennen, und den Einbau solcher Antennen.

Hintergrund

[0002] Die Verwendung von Schlitzantennen für Telekommunikation wurde bereits vorgeschlagen.

[0003] Eine Vivaldi-Antenne ist ein Beispiel einer Schlitzantenne. In einer Vivaldi-Antenne kann ein Schlitz an einem Ende durch eine kreisförmige Aussparung in einem Leiter terminiert sein, wobei diese Aussparung einen Durchmesser aufweist, der grösser als die Breite des Schlitzes ist. Der Schlitz ist im Allgemeinen an seinem anderen Ende offen und kann ein gekrümmtes sich verjüngendes Profil aufweisen, welches sich in Richtung dieses offenen Endes verbreitert, wobei die Breite dieses Schlitzes eine exponentielle Funktion der Position entlang der Länge des Schlitzes sein kann.

Zusammenfassung der Erfindung

[0004] Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Ansprüchen dargelegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0005] Lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen: <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Antenne; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht der Antenne aus Fig. 1 ; <tb>Fig. 3<SEP>enthält eine Reihe von schematischen Schnittansichten von Antennen in Abb. 3A , 3B , 3C und 3D ; <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Antenne; <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Antenne; <tb>Fig. 6<SEP>zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine Antenne; <tb>Fig. 7<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht der Antenne aus Fig. 6 ; <tb>Fig. 8<SEP>stellt eine Möglichkeit der Kopplung von Antennenelementen an ein Mehrkanal-Telekommunikationsgerät dar; <tb>Fig. 9A<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch eine Antenne; <tb>Fig. 9B<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht durch eine Antenne; <tb>Fig. 10<SEP>zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Antenne; <tb>Fig. 11<SEP>zeigt eine Schnittansicht der in Fig. 10 dargestellten Antenne; <tb>Fig. 12<SEP>zeigt eine Antenne; und <tb>Fig. 13<SEP>zeigt eine Darstellung eines Schnitts durch eine Antenne.

[0006] In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu kennzeichnen.

Spezifische Beschreibung

[0007] Die Zeichnungen der Fig. 1 bis 5 beziehen sich alle auf Telekommunikationsantennen, welche ein in einer Vertiefung angeordnetes Schlitzantennenelement 12 aufweisen. Eine Wand 16 der Vertiefung bietet eine Erdungsfläche für das Antennenelement 12. Das Antennenelement 12 weist einen flachen Leiter auf, beispielsweise eine leitfähige Folie oder Platte, wobei zumindest ein Teil einer Kante 6 dieses Leiters von der Wand 16 der Vertiefung beabstandet ist. Der Spalt zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung formt einen Schlitz 14, der durch die Beaufschlagung mit einem elektrischen Signal angeregt werden kann, so dass sich das Antennenelement 12 und die Wand 16 der Vertiefung zusammen als Schlitzantenne verhalten. Zum Beispiel kann das Antennenelement 12 eine Hälfte einer Schlitzantenne sein und der Bildeffekt kann für das Antennenelement 12 und ein abgebildetes Antennenelement auf der Erdungsfläche zum Verhalten wie oder ungefähr wie eine vollständige Schlitz-Antenne führen. Die Form und Grösse des Schlitzes sowie die Betriebsfrequenz des Signals, mit dem das Antennenelement betrieben wird, kann dessen Strahlungsmuster bestimmen. Diese Parameter können auch die E-Feld- Konfiguration über dem Schlitz bestimmen, die ihrerseits das resultierende Fernfeldstrahlungsmuster der Antenne bestimmen kann.

[0008] Das Antennenelement 12 kann ein Halb Vivaldi-Antennenelement 12 umfassen. Zum Beispiel kann die Kante 6 des Antennenelements 12 und/oder der Wand 16 der Vertiefung so gekrümmt sein, dass der Spalt zwischen der Kante 6 und der Wand 16 der Vertiefung (beispielsweise die Breite des Schlitzes 14) eine exponentielle Funktion der Position entlang des Schlitzes 14 ist. In einigen Beispielen kann das Antennenelement 12 einen teilkreisförmigen «Cut-Out» Sektor 18 umfassen, welcher in Richtung eines geschlossenen Endes 22 des Schlitzes im Inneren der Vertiefung angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung sollte beachtet werden, dass es die Funktion des «cut-out» ist, einen Pfad höherer Impedanz für Signalen innerhalb der Bandbreite der Antennenbandbreite darzustellen als der leitende Pfad in Richtung des offenen Endes des Schlitzes, und dass diese Funktion somit von jeder zweckäquivalenten Struktur zum Verändern vom Impedanzen erfüllt werden kann.

[0009] Im Betrieb kann eine Bild-Antenne, also ein elektrisches Spiegelbild des Antennenelements 12, durch Reflexion des Signals an einer Wand 16 der Vertiefung bereitgestellt werden. Diese Bild-Antenne kann zum Strahlungsmuster der Antenne beitragen. Beispielsweise kann das Signal von der Antenne zwei Anteile aufweisen: die Wellen, die sich direkt von dem Antennenelement 12 zu dem Punkt ausbreiten, und die Wellen, die den gleichen Punkt von der Antenne nach einer Reflexion an der Erdungsfläche erreichen, welche durch die Wandung der Vertiefung gegeben ist. Wegen der Reflexion scheinen diese zweiten Wellen von einer zweiten Antenne hinter der Erdungsfläche zu kommen wie ein sichtbares Objekt vor einem flachen Spiegel ein virtuelles Bild formt, das hinter dem Spiegel zu liegen scheint. Diese zweite scheinbare Quelle von Radiowellen kann als Bild-Antennenelement bezeichnet werden. Es wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung deutlich, dass das tangentiale elektrische Feld an der (leitfähigen) Oberfläche der Vertiefung allgemein gleich Null sein kann und dass die Reflexion von elektromagnetischen Feldern an dieser Oberfläche durch diese Randbedingung bestimmt sein kann.

[0010] Wie oben erwähnt können sich das Antennenelement 12 und das entsprechende Bild-Antennenelement gemeinsam als eine Schlitzantenne verhalten. Der Schlitz 14 verläuft im Allgemeinen in Richtung der Öffnung der Vertiefung. So kann beispielsweise ein geschlossenes Ende 22 des Schlitzes 14 zum Inneren der Vertiefung hin und das offene Ende 20 des Schlitzes 14 zur Öffnung der Vertiefung hin angeordnet sein.

[0011] Eine Vielzahl von Antennenelementen 12 kann in der Vertiefung angeordnet werden und kann unabhängig angesteuert werden, um mehrere Eingangs- und/oder Ausgangskanäle bereitzustellen. Beispielsweise kann die Antenne einen Eingangs- und/oder Ausgabekanal pro Antennenelement 12 bereitstellen. Die Form der Kante 6 der Antennenelemente und/oder der Form der Wand 16 der Vertiefung kann gewählt werden, um das Strahlungsmuster zu formen, so zum Beispiel um den Höhenwinkel einer Mitte der Intensität des Strahlungsmusters, beispielsweise ein Maximum des Strahlungsmusters, bezüglich der Antenne zu justieren. Aufgrund der vorliegenden Offenbarung wird eine Fachperson auf diesem Gebiet erkennen, dass das Muster auch dynamisch oder statisch durch Anregung der verschiedenen Antennenelemente 12, 12 ́ mit geeigneten elektrischen Signalen geändert werden kann.

[0012] Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht der Antenne, die in Draufsicht in Fig. 2 gezeigt ist. Der Schnitt von Fig. 1 stellt die Ansicht entlang der Linie 1–1 in Fig. 2 dar.

[0013] Die Telekommunikations-Antenne in Abb. 1 und Abb. 2 umfasst vier Antennenelemente 12, 12 ́, die in einer Vertiefung angeordnet sind. Wie in der Draufsicht in Abb. 2 gezeigt, können die Antennenelemente 12, 12 ́ voneinander weg gerichtet sein. Beispielsweise können die Antennenelemente 12, 12 ́ in verschiedene azimutale Richtungen ausgerichtet sein. Beispielsweise können sie wie in Fig. 2 gezeigt in Richtungen ausgerichtet sein, die sich um mindestens 90° unterscheiden.

[0014] Die Vertiefung kann eine offene Mündung 19 (z.B. den äusseren Rand der Vertiefung) haben, und geneigte Wände 16, die sich wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt nach innen von der Mündung zu einem geschlossenen Boden 17 hin verjüngen und eine geerdete Fläche für die Antenne bereitstellen. Beispielsweise können die Wände 16 und Boden 17 der Ausnehmung von einem Leiter geformt werden, der geerdet sein kann. Die Vertiefung kann breiter an ihrer Mündung 19 sein als an ihrem Boden 17. Beispielsweise kann sich der Vertiefung nach aussen von einem schmalen (geschlossen) Boden 17 zu einer breiteren, offenen Mündung 19 verbreitern. Die Wände der Ausnehmung können von dieser offenen Mündung schräg nach innen ausgerichtet sein. Die Wände der Vertiefung können jedoch auch gebogen sein wie in Fig. 1 gezeigt und sie können eine negative Krümmung aufweisen.

[0015] Wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst jedes Antennenelement 12 einen flachen Leiter mit einer ersten und zweiten Hauptfläche, die senkrecht zu einer der Wände der Vertiefung sein kann. Und es kann auch senkrecht zu der Mündung der Vertiefung sein. Beispielsweise können die Antennenelemente aufrecht in der Vertiefung stehen und es können die Kanten jedes Antennenelements 12 so orientiert sein, dass das Antennenelement 12 vom Inneren der Vertiefung (z.B. nahe seiner Mitte) in Richtung auf ihren äusseren Rand (z.B. radial) ausgerichtet ist.

[0016] Die Kante 6 jedes Antennenelements 12, die der Wand 16 der Vertiefung am nächsten ist, weist entlang wenigstens eines Teils seiner Länge einen Abstand von der Wand 16 auf. Wie oben erläutert, stellt dieser Spalt einen Schlitz 14 zwischen dieser benachbarten Kante 6 und der Wand 16 dar. Der Schlitz 14 kann als Antenne zum Senden und Empfangen von Signalen durch die Anregung der Antennenelemente 12, 12 ́ mit einem elektrischen Signal betrieben werden. Der Bild-Effekt durch das elektrische Spiegelbild des Antennenelements 12 an der geerdeten Fläche kann ein Strahlungsmuster formen, welches dem einer Schlitzantenne gemeinsam ist.

[0017] In dem Beispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Schlitz 14 jedes Antennenelements 12 an dem Ende geschlossen, welches der Mitte der Vertiefung am nächsten ist. Beispielsweise kann das Ende der Antennenkante 6, die näher zu dem Innenraum (z. B. der Mitte) der Vertiefung ist, mit der Wand 16 der Vertiefung gleichspannungsgekoppelt sein, z.B. geerdet beispielsweise durch eine leitende (z.B. Gleichstrom leitend) Kopplung, beispielsweise an den Boden 17 der Vertiefung. Dieses geschlossene Ende 22 des Schlitzes 14 kann auch eine Struktur zur Abstimmung der Impedanz umfassen, wie z.B. die «cut-out» in der Kante 6 der Antenne, die nahe der Wand 16 der Vertiefung ist. Wie oben erklärt, kann diese Struktur ein kreissektorförmiger «Cut-Out» 18 sein und sie kann zwischen dem gleichstromgeerdeten Boden an dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 und dem offenen Ende 20 des Schlitzes 14 angeordnet sein, und sie kann beispielsweise nahe dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 sein.

[0018] Der Radius dieses Kreissektors 18 kann eine Funktion von verschiedenen gewünschten Antennencharakteristiken sein. Beispielsweise kann der Radius der kreissektorförmigen Bereich 18 auf der Grund eines Haupt- oder Mittenfrequenz eines Kommunikationsfrequenzbands der Antenne gewählt werden.

[0019] Das andere Ende des Schlitzes 14 kann offen sein, beispielsweise kann sich der Schlitz 14 so verjüngen, dass die Kante 6 des Antennenelements 12 von der Wand 16 der Vertiefung durch einen Spalt getrennt wird, der schmaler in Richtung des (geschlossenen) inneren Ende 22 des Schlitzes 14 als zum offenen Ende 20 des Schlitzes 14 hin in Richtung der Mündung der Vertiefung ist. Zumindest ein Teil der Kante 6 des Antennenelements 12 kann gerade sein, und wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, kann die Kante 6 des Antennenelements 12 zwischen den kreissektorförmigen Bereich 18 und dem Ende des Schlitzes 14 gerade verlaufen. Obwohl nicht in Fig. 1 dargestellt ist, kann ein Signalkabel an oder nahe der Kante 6 von Antennenelement 12 verbunden sein, beispielsweise an einen Teil des Weges zwischen dem teilweise kreisförmigen Bereich und dem offenen Ende 20 des Schlitzes 14. Dies kann eine Einspeisestelle bereitstellen, von der aus das Antennenelement betrieben werden kann und/oder von der aus ein Signal von dem Antennenelement erhalten (zum Beispiel empfangen) werden kann.

[0020] Der Kreissektor 18 kann so angeordnet werden, dass für Signale in einem Kommunikationsfrequenzband der Antenne die Impedanz des Leitungspfads von dem Einspeisepunkt zu dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes höher, beispielsweise deutlich höher, als der Leitungspfad für diese Signale in Richtung des offenen Endes 20. Das leitende Material des Antennenelements kann einen Gleichstrompfad zu Erde um den Kreissektor 18 herum bereitstellen.

[0021] Wo die Wand 16 der Vertiefung gekrümmt ist, wie in Abb. 1 veranschaulicht, und die Kante 6 des Antennenelements 12, die an die Wand 16 angrenzt, gerade ist, bewirkt die Krümmung der Wand 16, dass sich der Schlitz 14 zwischen Antennenelement 12 und Wand 16 in Richtung seines offenen Endes 20 (z.B. in Richtung der Mündung der Vertiefung)verbreitert. Dies ist nur ein Beispiel für die Form eines Schlitzes 14 zwischen dem Antennenelement 12 und der Wand 16 und andere Beispiele können in Betracht gezogen werden.

[0022] Fig. 3 zeigt eine Reihe von Beispielen dafür, wie die Antennenelemente und/oder den Wänden der Vertiefung geformt sein können, um diesen Schlitz 14 bereitzustellen. Die Abbildungen der Fig. 3A , 3B , 3C und 3D repräsentieren jeweils andere mögliche Schnitte durch eine Antenne, die, wenn in Draufsicht gesehen, ausgestaltet ist wie in Fig. 2 gezeigt. Die Beispiele in Fig. 3 zeigen jeweils Antennen, bei denen sich der Schlitz 14 zwischen den Antennenelementen und der Wand 16 der Vertiefung in Richtung der Mündung der Vertiefung verbreitert. In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung der Antenne können eine oder mehrere dieser Ausgestaltungen verwendet werden, und die Ausgestaltung kann beispielsweise auf der gewünschten Form des Fernfeldstrahlungsmusters basierend ausgewählt werden. Für die gezeigten Ausgestaltungen in Fig. 3A , 3C und 3D kann der Anstiegswinkel des Strahlungsmusters des Fernfelds grösser sein (beispielsweise mehr in Richtung des Himmels gerichtet, von der Azimutebene entfernt), während es für die Anordnung, die in Fig. 3B dargestellt ist, leicht zum Azimut gerichtet sein kann. Jedes dieser Beispiele wird nun genauer erläutert.

[0023] Fig. 3A zeigt eine Antenne, welche Antennenelemente umfasst, deren Kanten angrenzend an die Vertiefung gerade sind, wobei jedoch die Steigung der Kante 6 der Antennenelemente von dem Neigungswinkel der Wand 16, an die die Kante 6 angrenzt, verschieden ist. Als Ergebnis verjüngt sich der Abstand zwischen dem Antennenelement 12 und der Wand 16 linear und das offene Ende 20 des Schlitzes 14 ist breiter als sein geschlossenes Ende 22 innerhalb der Vertiefung. Wie dargestellt, können die Antennenelemente, die in Fig. 3A gezeigt werden, auch eine kreissektorförmige Aussparung 18 am inneren Ende des Spaltes aufweisen welcher sich zwischen dem Rand 6 der Antenne und der Wand 16 der Vertiefung, wo das Antennenelement 12 in leitendem Kontakt ist (z.B. DC gekoppelt) mit der Wand 16 steht, befindet. Zumindest ein Teil des Schlitzes 14 muss sich nicht verjüngen, z.B. können der Rand 6 des Antennenelements 12 und die Wand 16 der Vertiefung entlang zumindest eines Teils der Länge der Kante 6 parallel sein und/oder der relative Winkel zwischen dem Rand 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung kann sich entlang der Länge des Schlitzes 14 an einem oder mehreren Punkten ändern. Ein solches Beispiel ist in Fig. 3B dargestellt. Obwohl nicht gezeigt, wird es für eine Fachperson auf dem Gebiet klar sein, dass die Antennenelemente 12, 12 ́ in den Fig. 3A , 3B , 3C und 3D ähnlich wie dargestellt in den Fig. 1 und 2 und wie oben diskutiert an die Vertiefung gleichstromgekoppelt sein können.

[0024] Fig. 3B zeigt eine Antenne, welche Antennenelemente umfasst, von denen jedes eine gerade Kante 6 zwischen dem offenen Ende 20 des Schlitzes 14 und dem Kreissektor 18 an dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 aufweist. Zum geschlossenen Ende 22 des der Schlitz 14 hin verläuft die Wand 16 der Vertiefung parallel mit dem Kante 6 der Antenne, und in Richtung des offenen Endes 20 des Schlitzes 14 ist der Neigungswinkel der Wand 16 der Vertiefung so verändert, dass sich die Wand 16 der Vertiefung von der Kante 6 des Antennenelements 12 entfernt. Man erkennt, dass in dem dargestellten Beispiel ein Teil der Wand 16 parallel zu der Kante 6 der Antenne ist, aber dieser parallele Teil der Wand 16 kann auch von der Kante 6 der Antenne entlang des Schlitzes 14 geneigt angeordnet sein, beispielsweise kann sich die Neigung zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung an einer oder mehreren Stellen entlang der Länge des Schlitzes 14, beispielsweise an zwei Punkten, erhöhen. Zusätzlich kann der Abstand zwischen der Kante 6 der Antenne und der Wand 16 der Vertiefung abgestuft sein, beispielsweise kann die Kante 6 des Antennenelements 12 und die Wand 16 der Vertiefung kann entlang zumindest zweier Abschnitte der Kante 6 der Antenne parallel sein, aber der Abstand zwischen der Wand 16 und der Kante 6 des Antennenelements 12 kann in diesen beiden parallelen Abschnitten unterschiedlich sein und so einen Spalt 14 mit einem gestuften Profil bilden. Die Variation in dem Abstand und/oder die Divergenz zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung kann durch die Form der Wand 16 der Vertiefung oder durch die Form der Kante 6 der Antennenelemente zur Verfügung gestellt werden oder durch eine Kombination von beiden. Der Abstand und/oder die Divergenz zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung kann näherungsweise eine exponentielle Funktion der Position entlang des Schlitzes 14 sein.

[0025] Es ist aus Fig. 3B ersichtlich, dass der Neigungswinkel der Wand der Vertiefung flacher in Richtung des offenen Endes des Schlitzes ist als am geschlossenen Ende des Schlitzes. Daher divergiert die Wand 16 der Vertiefung von der Kante des einen Antennenelements 12. Wie oben bemerkt, kann sich der Abstand zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung an einem oder mehreren Punkten entlang die Länge des Schlitzes 14 vergrössern, beispielsweise an zwei Stellen. Wie im Querschnitt von Fig. 3B dargestellt, kann die Wand zwischen diesen Punkten gerade (z.B. flach) sein. Die in Fig. 3B gezeigte Wand weist einen ersten geraden Abschnitt am geschlossenen Ende des Schlitzes auf, und einen zweiten geraden Teil zwischen dem ersten geraden Abschnitt und dem offenen Ende des Schlitzes. Der zweite gerade Abschnitt neigt sich mehr von der Kante des Antennenelements weg als der erste gerade Abschnitt. Als Ergebnis wird in dem Beispiel in Fig. 3B gezeigt wie sich der Abstand zwischen dem Rand 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung an einem Punkt entlang der Länge des Schlitzes vergrössert. Es können jedoch mehrere dieser Punkte geben, beispielsweise zwei oder mehr. In diesem Fall weist die Wand zwischen dem zweiten flachen Abschnitt und dem offenen Ende des Schlitzes einen dritten flachen Abschnitt auf. Dieser dritte flache Abschnitt kann mehr als der zweite flache Abschnitt vom Rand des Antennenelements divergieren.

[0026] Fig. 13 zeigt ein Beispiel von einer Antenne 12, Wand 16 und 14 Schlitz wie oben beschrieben.

[0027] Fig. 3C zeigt ein Beispiel einer Antenne, in der die Kante 6 des Antennenelements 12 zwischen dem offenen Ende 20 des Schlitzes 14 und dem kreissektorförmigen Ausschnitt 18 an dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 gekrümmt ist. Die Wände der Vertiefung können gerade sein, beispielsweise können sie einen konstanten Neigungswinkel haben. An dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14, angrenzend an den kreissektorförmigen Ausschnitt 18 kann der Rand 6 des Antennenelements 12 von der Wand 16 der Vertiefung sehr wenig divergieren, z.B. parallel zur Wand der Vertiefung sein. Jedoch kann die Kante 6 des Antennenelements 12 gekrümmt sein wie in Abb. 3C gezeigt, so dass die Kante 6 des Antennenelements 12 mehr von der Wand 16 der Vertiefung in Richtung des offenen Endes 20 des Schlitzes 14 (z.B. in Richtung der Mündung der Vertiefung) abweicht als am geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14. Dieser Anstieg der Neigung12 kann einen Abstand zwischen dem Kante 6 des Antennenelements und der Wand 16 der Vertiefung bewirken, der sich wie eine Exponentialfunktion der Position entlang des Schlitzes 14 verhält, beispielsweise kann die Kante 6 des Antennenelements 12 einer exponentiellen Kurve folgen. Andere Arten von gebogenen und geraden oder teilweise geraden Kanten können ebenfalls verwendet werden.

[0028] Abb. 3D veranschaulicht ein Beispiel, in dem die Wand16 der Vertiefung gerade ist, z.B. einen konstanten Neigungswinkel hat, aber wo der Winkel der Kante 6 der Antenne an einem oder mehreren Punkten entlang seiner Länge variiert. Entlang eines ersten Teils der Kante 6, angrenzend an den kreissektorförmigen Ausschnitt 18 in Richtung des geschlossenen Endes 22 des Schlitzes 14, kann die Divergenz zwischen dem Antennenelement 12 und der Wand 16 der Vertiefung sehr klein sein, beispielsweise können sie parallel sein. Weiter entlang der Kante 6 des Antennenelements 12 in Richtung des offenen Endes 20 des Schlitzes 14 kann der Winkel der Kante 6 des Antennenelements 12 geändert sein um die Divergenz zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung zu vergrössern. Es ist daher ersichtlich, dass die Antenne Schlitze aufweisen kann, die ein oder mehrere gerade sich verjüngende Abschnitte aufweisen. Die Variation des Abstands zwischen der Kante 6 des Antennenelements 12 und der Wand 16 der Vertiefung kann durch eine Änderung in dem Neigungswinkel der geraden Teile der Wand 16 der Vertiefung (wie in Fig. 3B ) bewirkt werden, oder durch Änderungen der Neigungswinkel der Kante 6 des Antennenelements 12, wie in Abb. 3D , oder durch eine Kombination von beiden. Zusätzlich können die Wand 16 der Vertiefung (wie in Abb. 1 ) oder der Kante 6 des Antennenelements 12 (wie in Abb. 3C dargestellt) oder beide gekrümmt sein. Diese verschiedenen Geometrien können auch auf verschiedene Antennenelemente in der gleichen Antenne angewendet werden.

[0029] Andere Variationen sind ebenfalls innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche. Zum Beispiel umfasst das oben mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Beispiel vier Antennenelemente, aber es versteht sich, dass auch eine grössere oder kleinere Anzahl von Antennenelementen verwendet werden können.

[0030] Abb. 4 zeigt ein solches Beispiel, bei dem die Antenne drei Antennenelemente umfasst. Die Vertiefung wie in Fig. 4 gezeigt umfasst eine invertierte dreieckige Pyramidenform, beispielsweise eine als invertierte pyramidenstumpfförmig geformte Vertiefung. Die Antennenelemente 12 sind wie in Fig. 4 dargestellt jeweils so ausgerichtet, dass sie sich im Winkel von 120 ° zueinander ausgerichtet sind, wenn die Antenne in Draufsicht betrachtet wird. Es versteht sich, dass auch Antennenelemente mit anderen relativen Ausrichtungen verwendet werden können. Beispielsweise können die Antennenelemente so ausgerichtet sein, dass der Winkel zwischen ihnen mindestens 90° beträgt, wie in Abb. 1 veranschaulicht, aber der Winkel zwischen ihnen kann auch kleiner sein wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Es wird auch deutlich, dass anders geformte Vertiefungen verwendet werden können.

[0031] Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem die Vertiefung eine andere offene polyedrische Form umfasst als in der Abb. 2 und der Abb. 4 dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann die Vertiefung eine beliebige Anzahl von schrägen Wänden umfassen, beispielsweise fünf schräge Wände, und kann stumpfförmigen sein. Der Boden 17 der Vertiefung kann flach oder gewölbt sein. Wie ebenfalls in Fig. 5 veranschaulicht, können die Antennenelemente so ausgerichtet sein, so dass der Winkel zwischen ihnen, wenn die Antenne in Draufsicht betrachtet wird, weniger als 90 ° beträgt.

[0032] Andere Konfigurationen können ebenfalls verwendet werden. Zum Beispiel stellt die Beschreibung eine Telekommunikationsantenne vor mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die auf einer gemeinsamen geerdeten Ebene 32 angeordnet sind. Wie in Abb. 6 dargestellt, kann die gemeinsame geerdete Ebene 32 flach sein.

[0033] Wie oben beschrieben, kann die Kante 6 von jedem Antennenelement 12 einen Abstand zu dieser gemeinsamen Erdungsebene 32 aufweisen, um einen Schlitz 14 zwischen der Kante 6 von jedem Antennenelement 12 und der gemeinsamen Erdungsebene 32 der Antenne bereitzustellen. Die Antennenelemente12 können jeweils leitende Platten als Halbschlitzantennen angeordnet (z.B. Halb-Vivaldi-Antennen) umfassen. Wie ebenfalls oben beschrieben, kann der Schlitz 14 zwischen der Kante 6 von einem Antennenelement 12 und dieser gemeinsamen Erdungsebene an einem Ende geschlossen werden, beispielsweise kann das Antennenelement 12 durch Verbindung mit der Erdungsebene 32 an dem geschlossenen Ende 22 des der Schlitz 14 geerdet sein. Die Struktur zur Impedanzabstimmung wie ein Kreissektorausschnitt 18 kann in Richtung dieses geschlossenen Endes 22 des Schlitzes 14 angeordnet werden, um einen Pfad hoher Impedanz an der Kante 6 von dem Schlitz 14 weiter in Richtung des offenen Endes 20 zu dem geschlossenen (DC-geerdeten) Ende des Schlitzes 14 zu bilden. Dieser Kreissektorausschnitt 18 kann die Merkmale haben, die weiter oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 , 2 und 3 beschrieben sind.

[0034] Die Kanten der Antennenelemente können so geformt, dass der Schlitz 14 zwischen dem Antennenelement 12 und der gemeinsamen Erdungsebene 32 mindestens das Merkmal einer exponentiellen Kurve, einer linearen Verjüngung, oder mindestens eine Änderung in dem Winkel des Schlitzes 14 aufweist, welches den Schlitz 14 in Richtung seines offenen Endes 20 hin verbreitert.

[0035] Es versteht sich, dass die Schlitze der Antennenelemente voneinander weg gerichtet sein können, beispielsweise um einen Winkel von mindestens 900 in der Draufsicht, wie dies in Fig. 7 veranschaulicht ist.

[0036] Jedes Antennenelement 12 kann eine Signalverbindung aufweisen, um ein RF-Signal zu oder von der Antenne zu verbinden, beispielsweise vom Schlitz 14. Diese kann umfassen eine leitende (z.B. ohmschen) Verbindung zu einem Signalkabel umfassen, und die Verbindung kann in der Nähe der Kante des Antennenelements 12, welche nahe der Erdungsebene 32 angeordnet ist. Sie kann beispielsweise auf einer der Hauptflächen des Antennenelements 12 angeordnet werden, und es kann auch auf der Kante 6 des Antennenelements 12 angeordnet sein.

[0037] Wo die Antenne eine Vielzahl von Antennenelementen umfasst kann jedes davon mit einem eigenen Sende- und/oder Empfangskanal einer Telekommunikationsvorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Signalen gekoppelt sein. Abb. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Wegs, um die Antennen gemäss der vorliegenden Offenbarung zum Senden und Empfangen von Signalen zu verbinden.

[0038] Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht einer Telekommunikationsvorrichtung, die Mehrkanalsender und/oder -empfänger 28 umfasst. Wie in Fig. 8 dargestellt kann der Sender/Empfänger 28 mindestens zwei separate Sende/Empfangskanäle 24, 26 haben. Jeder dieser Kanäle 24, 26 kann zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mit separaten, einzelnen Antennenelemente 12, 12 ́ einer Antenne gekoppelt sein, wie sie beispielsweise hier beschrieben oder beansprucht ist.

[0039] Wie in Fig. 8 dargestellt, umfassen die Wänden der Vertiefung leitenden Flächen 16, die geerdet sein können. Die Antennenelemente mit den Wänden der Vertiefung und/oder an dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 mit Masse gleichstromgekoppelt sein. Eine Sende-/Empfangs-Kopplung zu jedem Antennenelement 12 kann an einem Speisepunkt 34, 34 ́ angekoppelt sein und der kreissektorförmige Ausschnitt 18, 18 ’ in dem Schlitz 14 kann eine hohe Impedanz in dem Leitungsweg zu dem geschlossenen Ende 22 des Schlitzes 14 schaffen.

[0040] Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird deutlich, dass bei der Ausführungsform von Fig. 6 das Antennenelement nicht in einer Vertiefung liegt. Es ist auch in Fig. 8 dargestellt, dass ein oder mehrere der Antennenelemente über die Mündung der Vertiefung teilweise herausragen können. Beispielsweise kann sich eine Kante des Antennenelements (z.B. eine Aussenkante gegenüber dem Schlitz) aus der Vertiefung hinaus erstrecken, zum Beispiel kann sie über die Mündung der Vertiefung herausragen.

[0041] Es wird daher aus einer Betrachtung der Zeichnungen deutlich, dass die Vertiefung optional ist, und dass, wenn eine Vertiefung vorgesehen ist, die Antennenelemente nicht vollständig in dieser Vertiefung sein müssen.

[0042] In einigen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen einem Signaleinspeisepunkt 34, 34 ́ am Rand der Antenne und dem Zentrum der Krümmung des kreissektorförmigen Ausschnitts 18, 18 ́ auch in Hinblick auf die Mittenfrequenz und/oder die Bandbreite des Kommunikationsfrequenzband der Antenne bezogen auf (z.B. zur Festlegung) ausgewählt werden. Zum Beispiel kann dieser Abstand und der Radius zusammen so ausgewählt werden, dass eine gewünschte Mittenfrequenz und die Bandbreite bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen wird der Abstand von der Mitte des Kreises 18, 18 ́ zum Speisepunkt 34, 34 ́ so ausgewählt, dass er eine Viertelwellenlänge des Signals bei der Mittenfrequenz beträgt, wobei der Radius des Kreises kann dann so ausgewählt werden kann, dass die gewünschte Bandbreite bereitgestellt wird (z.B. kann der Radius gewählt werden, um die Bandbreite um die gewünschte Mittenfrequenz zu erhöhen). Zum Beispiel: der Abstand zwischen dem Speisepunkt und der Mitte des Kreises kann als etwa 30 mm festgelegt werden, ein Viertel der Wellenlänge für eine Mittenfrequenz von etwa 2400 MHz. In einigen Beispielen kann der Radius des kreissektorförmigen Ausschnitts etwa 10 mm betragen.

[0043] In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Antennenelemente 12, 12 ́ einer Antenne ausgestaltet sein, um unterschiedliche Frequenzcharakteristiken aufzuweisen. Zum Beispiel kann jedes Antennenelement 12, 12 ́ einen anderen Teil des erforderlichen Frequenzbereiches unterstützen. Zum Beispiel kann der Radius des kreissektorförmigen Ausschnitts 18,18 ’jedes Antennenelements unterschiedlich sein, um Antennenelemente mit unterschiedlichen Bandbreiten zur Verfügung zu stellen. In einigen Ausführungsformen kann mindestens ein Antennenelement einen unterschiedlichen Abstand zwischen den Speisepunkt 34, 34 ́ und der Mitte seines kreissektorförmigen Ausschnitts 18, 18 ́ haben als zumindest ein anderes Antennenelement 12, 12 ́, so dass die unterschiedlichen Antennenelemente unterschiedliche Bereiche der Bandbreite der ganzen Antenne übernehmen. Die Bandbreiten der einzelnen Antennenelemente 12, 12 ́ können zumindest teilweise überlappend sein, oder sie können verschieden sein, beispielsweise nicht überlappend.

[0044] In einigen Ausführungsformen können die Orientierung und/oder der Abstand zwischen den Antennenelementen 12, 12 ́ ausgewählt werden, so zum Beispiel, um den Grad der elektromagnetischen Kopplung zwischen den Antennenelementen zu reduzieren.

[0045] Fig. 9A ist ein Beispiel einer Antenne, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist und unter Bezugnahme auf diese Zeichnung beschrieben ist. In Fig. 1 und Fig. 9A sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0046] Es ist ersichtlich, dass die Antennenelemente 12 jeweils einen leitenden flächigen Körper umfassen, der aus einer Metallplatte bestehen kann. Mindestens eines dieser Antennenelemente 12 kann eine langgestreckte Leitungshemmung enthalten, beispielsweise einen Schlitz in seinem leitenden Körper.

[0047] Diese Leitungshemmer können so angeordnet sein, dass sie den Fluss von Flächenstrom in longitudinaler Richtung auf dem leitenden Körper hemmen, beispielsweise entlang der Aussenkante des Antennenelements, die am weitesten (z.B. auf der gegenüberliegenden Seite des Antennenelements, weg von) von dem Boden 17 der Vertiefung entfernt ist. Ein Beispiel einer solchen Stromhemmung wird in Fig. 9A veranschaulicht.

[0048] In dem in Fig. 9A dargestellten Beispiel ist wird die Leitungshemmung 121 als Spalt dargestellt, beispielsweise als ein Luftspalt. Solche Spalten können länglich sein, beispielsweise können sie länger als breit sein, beispielsweise in Form eines Schlitzes. In Fig. 9A erstreckt sich der längliche Spalt bis zur Aussenkante des Antennenelements. Schlitze wie dieser können quer zu dieser äusseren Kante angeordnet sein, beispielsweise kann die Länge des Schlitzes zu der Kante 6 des Antennenelementes ausgerichtet sein, die am nächsten zur Wand 16 der Vertiefung 14 ist. Zum Beispiel kann der Schlitz annähernd parallel zu dieser Kante 6 sein.

[0049] Es versteht sich, dass Fig. 9A auch wie folgt betrachtet werden kann – das Antennenelement 12 ist durch eine längliche Aussparung oder einen Schlitz 121 modifiziert. In dem Beispiel von Fig. 9A kann der Schlitz 121 als ein im Wesentlichen vertikaler Schnitt durch die obere Kante des Antennenelements 12 etwa parallel zur Kante 6 betrachtet werden.

[0050] Fig. 9B zeigt ein weiteres Beispiel einer Antenne. Es ist aus Fig. 9B ersichtlich, dass die Antenne von Fig. 9B ein weiteres Beispiel für die Art von Antenne ist, welche in den anderen Zeichnungen, insbesondere in Fig. 9A , dargestellt ist.

[0051] In dem Beispiel von Fig. 9B umfasst mindestens eines der Antennenelemente eine Stromhemmung, die den Längsfluss von Oberflächenströmen in Richtung der Hinterkante dieses Antennenelements hemmt (z.B. die Kante der Antenne, die innerhalb der Vertiefung gegenüber der Kante 6 liegt, welche am nächsten an der Wand der Vertiefung ist). Es ist in Fig. 9B zu sehen, dass, wie in Fig. 9A , diese Stromhemmung auch durch einen Spalt, wie beispielsweise einen Schlitz, in dem leitfähigen Körper eines Antennenelements 12 bereitgestellt werden kann.

[0052] Dieser stromhemmende Schlitz kann quer zu der inneren Kante des Antennenelementes verlaufen. Infolgedessen ist in der dargestellten Anordnung in Fig. 9B der Schlitz auch an der äusseren Kante des Antennenelements 12 ausgerichtet. In der Abb. 9B ist erkennbar, dass das Ende dieses Schlitzes nicht senkrecht zu seinen Seiten sein muss. Zum Beispiel kann das Ende abgeschrägt sein. Mit anderen Worten, die langen Seitenwände des Schlitzes können quer zur inneren Kante verlaufen während die (kürzere) Stirnwand an der Kante 6 des Schlitzes ausgerichtet werden kann, die dem Rand der Vertiefung am nächsten ist.

[0053] In einem Beispiel einer solchen Anordnung ist ein Antennenelement 12 durch eine längliche Aussparung oder einen Schlitz 121 ́ modifiziert. Dieser Schlitz 121 ́ kann ein im Wesentlichen horizontaler, parallel zur oberen Kante verlaufender Schnitt in der vertikalen Kante sein, die der Kante 6 des Antennenelements gegenüberliegt.

[0054] Gemäss der vorliegenden Offenbarung wurde gefunden, dass während Längsoberflächenströme entlang der Kante 6 des Antennenelements 12 als Teil der erwünschten Emissionseigenschaften oder des erwünschten Emissionsmusters der Antenne betrachtet werden kann, Längsoberflächenströme entlang anderer Kanten nicht zur gewünschten Emission beitragen. Stromhemmungen, wie Aussparungen oder Einschnitte in diesen Kanten können solche unerwünschten Längsoberflächenströme kontrollieren (z.B. beschränken, z.B. reduzieren). Die Auswirkung auf die Begrenzung des Längsoberflächenstroms durch einen horizontalen Schlitz 121 ́, wie in Fig. 9B dargestellt, ist typischerweise grösser als die von einem vertikalen Schlitz 121 wie in Fig. 9A dargestellt.

[0055] In einigen Beispielen kann die Breite des Schlitzes der Stromhemmung 121,121 ́ ausgewählt werden, um unerwünschte Längsoberflächenstrom unter Beibehaltung der Bandbreite der Antenne zu hemmen (beispielsweise zu beschränken). Beispielsweise kann der Schlitz schmal sein, so dass er die leitende Oberfläche des Antennenelements nicht zu sehr reduziert. Gemäss der vorliegenden Offenbarung ist ersichtlich, dass eine Verkleinerung der Fläche des Antennenelements (das zum Akkumulieren von Ladung verwendet wird) einen unerwünschten Effekt auf die Bandbreite haben kann.

[0056] In anderen Beispielen kann eine Stromhemmung oder ein Schlitz 121,121 ́ in mehr als einem der Antennenelemente 12 vorhanden sein, und kann zum Beispiel auf die Antennenelemente symmetrisch verteilt sein. In einem Beispiel können die Antennenelemente 12 jeweils einen Schlitz 121 aufweisen darin, ähnlich wie in Fig. 9A gezeigt, jedoch mit entsprechenden Schlitzen 121 in beiden Elementen. In einem anderen Beispiel können die Antennenelemente 12 jeweils einen Schlitz 121 ́ aufweisen, ähnlich wie in Fig. 9B gezeigt, jedoch mit entsprechenden Schlitzen 121 ́ in beiden Elementen.

[0057] In einem weiteren Beispiel kann jedes Antennenelement 12 einen Schlitz 121, 121 ́ aufweisen, wobei der Schlitz 121, 121 ́ jedes Antennenelements eine andere Form und/oder Orientierung hat. In noch einem weiteren Beispiel kann jedes Antennenelement 12 einen Schlitz haben 121, 121 ́, wobei die Schlitze eine symmetrische Natur haben.

[0058] Es wurde auch erkannt, dass sich die genaue Ausrichtung, Länge und/oder die Breite der Stromhemmung auf die Eingangsimpedanz der Antenne auswirken. Ausführungsbeispiele der Erfindung liefern daher ein Verfahren zur Gestaltung einer Antenne.

[0059] Dieses Verfahren umfasst die Wahl einer Anordnung von ebenen, leitenden Antennenelemente wie die oben beschriebenen und die Wahl der Anordnung der Wand der Vertiefung, zum Beispiel die Auswahl der Orientierung, der Länge und/oder die Breite eines Schlitzes in mindestens einem der Antennenelemente, um eine gewünschte Eingangsimpedanz der Antenne zu erzielen. Diese Auswahl kann empirisch erfolgen, beispielsweise durch den Test einer physischen Antenne und/oder beispielsweise durch eine numerische Modellierung der Antenne, zum Beispiel durch ein Finite-Elemente-Modell. Dieses Verfahren kann die Bereitstellung von Daten umfassen, die die Ausrichtung solcher Schlitze zur Verwendung in einer Fertigungsvorrichtung beschreiben, welche die Antennen herstellt.

[0060] Es wird auch deutlich, dass Fig. 9B auch wie folgt betrachtet werden kann: das Antennenelement 12 ist durch eine längliche Aussparung oder einen Schlitz 121 ́ modifiziert. In dem Beispiel von Fig. 9B kann der Schlitz 121 ́ als ein im wesentlichen horizontaler Schnitt durch die vertikale Kante gegenüber der Kante 6 des Antennenelements 12 etwa parallel zu der oberen Kante verlaufend betrachtet werden.

[0061] Während Längsoberflächenströme entlang der Kante 6 des Antennenelements 12 als Teil der erwünschten Emissionseigenschaften oder Emissionsmuster der Antenne betrachten werden können, liefern Längsoberflächenströme entlang anderer Kanten keinen Beitrag zu der erwünschten Emission. Aussparungen oder Einschnitte in diesen Rändern können verwendet werden, um die Längsoberflächenströme zu kontrollieren. Die Auswirkungen eines horizontalen Schlitz 121 ́ auf die Begrenzung des Längsoberflächenstrom ist in der Regel grösser als die eines vertikalen Schlitzes 121. Die Breite des Schlitzes 121.121 ́ sollte nicht zu gross sein, da sie sonst die Fläche des Flügels reduziert, die zur Akkumulation der Ladungen verwendet wird und die eine unmittelbare Wirkung auf die Bandbreite hat. Die genaue Ausrichtung, Länge und/oder die Breite der Schlitze an einem Antennenelement wirken sich auf die Eingangsimpedanz der Antenne aus und sind typischerweise numerisch optimiert, um die gewünschte Eingangsimpedanz zu erreichen oder beizubehalten.

[0062] Fig. 10 ist ein Beispiel einer Antenne, wie sie in Fig. 1 dargestellt und mit Bezug auf diese Zeichnung beschrieben ist. In Fig. 1 und Fig. 10 sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0063] Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Antenne, die vier Streuelemente enthält 161. Es wurde bezüglich der vorliegenden Offenbarung erkannt, dass solche Streuelemente auf der Innenfläche der Wand 16 der Vertiefung angeordnet sein können, z.B. auf der Oberfläche, die in Richtung der Antennenelemente zeigt. In dieser Position können sie zum Beispiel die Übertragung von horizontal polarisierten Signals von der Antenne hemmen, beispielsweise reduzieren.

[0064] Horizontal polarisierte Signale werden im Allgemeinen durch die Längsoberflächenströme, die oben beschrieben sind, erzeugt. Die Streuelemente 161 können ausgestaltet sein, einen wesentlichen Teil dieser durch diese Längsoberflächenströme verursachte Strahlung zu reflektieren und zu streuen. Zum Beispiel können die Streuelemente 161 können so angeordnet sein, dass sie horizontal polarisiertes Signal reflektieren und streuen.

[0065] In dem Beispiel, das in Abb. 10 dargestellt ist, ist jeder der vier Streuelemente 161 zwischen verschiedenen benachbarten Antennenelementen 12 platziert. Zum Beispiel werden die Streuelemente und die Antennenelemente an unterschiedlichen, versetzten Winkelpositionen entlang der Wand der Vertiefung 16 angeordnet. Die Streuelemente 161, die in Fig. 10 gezeigt sind, erheben sich aus der Wand 16 der Vertiefung und weisen eine im allgemeinen kuppelförmige, zum Beispiel kugelabschnittsähnliche Form auf und sind in 90 ° Intervallen in äquidistanten Abständen zwischen jedem der Antennenelemente 12 angeordnet, die ebenfalls in 90 ° Intervallen voneinander beabstandet sind.

[0066] Es versteht sich, dass die Streuelemente 161 jede geeignete Form annehmen können, so z.B. eine ellipsoide Form, beispielsweise eine Kugelabschnittsform wie zum Beispiel eine Halbkugel. In anderen Beispielen können die Streuelelemente161 eine eiförmige Gestalt haben, zum Beispiel eine teilweise eiförmige Form, zum Beispiel einen Teil eines Eis. In weiteren Beispielen, können der Streuelemente 161 beispielsweise geometrische Formen annehmen, beispielsweise einen Teil eines Polyeders, wie beispielsweise ein Dodekaeder. Weitere Beispiele der Streuelemente 161 können die Form einer allgemeineren Wölbung annehmen, beispielsweise eine Zylinderform, wie die eines abgerundeten Zylinders.

[0067] Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine im Allgemeinen kugelabschnittsförmige Form oder eine Halbkugelform besonders wirksam bei der Reflexion und Streuung eines wesentlichen Teils der horizontal polarisierten Strahlung ist, welche durch den longitudinalen Fluss des Oberflächenstroms auf der oder auf jeder Antenne 12 hervorgerufen. Natürlich sollte es deutlich sein, dass die Form der Streuelemente 161 basierend auf dem erwünschten Frequenzbereich, der Bandbreite und Grösse der Antenne ausgewählt wird.

[0068] Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass beispielsweise bei der Platzierung der Streuelemente 161 an der Basis, das heisst, an der Wand 16 der Vertiefung der Antenne, unerwünschte horizontal polarisierte Signale, die von der Antenne ausgehen, reduziert werden kann, beispielsweise, in vertikale Polarisation umgewandelt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass im Fall von Antennen dieser Art vertikale Polarisation vorteilhafter als horizontale Polarisation ist.

[0069] Fig. 11 zeigt einen Schnitt längs der Linie 11–11 in Fig. 10 und zeigt das Profil von zwei der Streuelemente 161. Wie in Fig. 11 zu sehen ist, und oben diskutiert wird, sind die Streuelemente 161 geerdet, und formen in diesem Beispiel einen Teil der Basis 16 der Antenne. In anderen Beispielen können die Streuzentren 161 an der Basis angebracht werden 16, beispielsweise durch eine Befestigung, beispielsweise durch Schweissen.

[0070] Weiter wird deutlich, wie in dem Beispiel von Fig. 11 gezeigt, dass die Streuelemente 161 auf der Basis 16 so angeordnet sind, dass sie ausserhalb des Radius angeordnet sind, auf dem die kreisförmige Aussparung 18 des oder jedes Antennenelements 12 angeordnet sind.

[0071] Gemäss der vorliegenden Offenbarung wurde gefunden, dass, während Längsoberflächenströme entlang der Kante 6 des Antennenelements 12 als ein Teil der gewünschten Emissionseigenschaften oder Emissionsmuster der Antenne betrachtet werden können, Längsoberflächenströme entlang anderer Kanten nicht zur gewünschten Emission beitragen. Streuelemente 161, wie die halbkugelförmigen Streuelemente 161 wie oben diskutiert, können dazu dienen, solche unerwünschten Längsoberflächenströme zu verringern (z.B. beschränken, z.B. reduzieren).

[0072] In einigen Beispielen, insbesondere wenn die Grösse der Antenne begrenzt ist, können die Streuelemente 161 in den reaktiven Bereich der Antennenelemente 12 gelegt werden. In einem solchen Fall können die Streuelemente 161 eine Wirkung auf die Kopplung zwischen benachbarten Antennenelemente 12 haben. Gemäss der vorliegenden Offenbarung wurde festgestellt, dass das Anbringen der Streuelemente 161 im reaktiven Bereich um die Antennenelemente einen unerwünschten Effekt auf die Bandbreite und/oder die Reichweite der Antenne haben kann.

[0073] Während in den obigen Beispielen die Leitungshemmung 121 als ein Spalt dargestellt wird, kann der Leitungshemmung 121 in anderen Beispielen einen Einsatz aus Material umfassen, beispielsweise aus einem nicht-leitenden Material, beispielsweise aus einem Schaum aus dielektrischem Material. In weiteren Beispielen kann die Leitungshemmung eine Ausdünnung des Materials des Antennenelements 12 umfassen, beispielsweise durch Entfernen von Material des Antennenelements 12, beispielsweise durch Fräsen eines Teils des Antennenelements 12, oder das Erzeugen einer Vertiefung auf andere Weise. Mehr als eine Leitungshemmung kann in jedem Antennenelement vorgesehen sein. Nicht alle der Antennenelemente müssen notwendigerweise Leitungshemmer enthalten.

[0074] In dieser Ausführungsform hat die Wand 16 der Vertiefung eine kegelstumpfförmige Gestalt. Innerhalb der Vertiefung und auf jeder Seite eines Antennenelements 12 befinden, sich Streuelemente 161. Die Streuelemente 161 des Beispiels in den Fig. 10 und 11 sind kuppelförmig Vorsprünge der Wand 16 der Vertiefung. Mit Ausnahme dieser kuppelförmigen Vorsprünge der Wand 16 der Vertiefung besteht im Wesentlichen aus drei kegelstumpfförmigen Abschnitten mit drei verschiedenen Neigungswinkeln. Wie in Fig. 11 gezeigt, vergrössert sich der Neigungswinkel der Abschnitte in Richtung der Mitte der Antenne.

[0075] Die Anwesenheit von Streuelementen kann verwendet werden, um einen Teil des Strahlungsmusters, das von Längsoberflächenstrom innerhalb der Antennenelemente verursacht wird, zu reflektieren und zu streuen. Besonders bei höheren Frequenzen können die Streuelemente 161 dazu verwendet werden, die Form der Emissionsmuster der Antenne ähnlich zu der Form zu halten, welche bei einer vernachlässigbaren Wirkung dieser Ströme, z.B. bei niedrigeren Frequenzen, anzutreffen ist.

[0076] Weiterhin kann es hilfreich sein, eine glatte, vorzugsweise etwa eine Halbkugelform für die Streuelemente 161 auszuwählen, um so die Polarisation des seitlich ausgestrahlten Felds teilweise in eine nützlichere Polarisation umzuwandeln.

[0077] Um eine kompaktere Bauweise der Antenne erreichen, können die Streuelemente 161 in dem Raum zwischen den Antennenelementen 12 angebracht sein, wobei jedes Streuelement 161 zwischen zwei benachbarten (in Umfangsrichtung) Antennenelementen geteilt wird. Wenn sich jedoch die Streuelemente in der Nähe des Zentrums der Antenne befinden, können sie sich auf die Eingangsimpedanz, insbesondere bei niedrigeren Frequenzen, und insbesondere auf die Kopplung zwischen den zwei benachbarten Antennenelementen auswirken. Somit werden die genaue Form, Grösse und/oder die Lage der Streuelemente typischerweise durch numerische Verfahren und Simulationen optimiert. Das Zentrum von jedem Streuelement in einer Antenne von kegelstumpfförmiger Gestalt ist am besten in der Nähe des Umfangs angeordnet, welcher die Speisepunkte jedes Antennenelements verbindet.

[0078] Ein weiteres Beispiel einer Antenne ist in Abb. 12 gezeigt. Die Antenne in Fig. 12 umfasst vier Antennenelemente 12, die in dem Beispiel in Abb. 12 die Antennenelemente 12 sind. Die Antenne 12 in Abb. 12 umfasst ferner vier Streuelemente 161, welche in dem Beispiel von Abb. 12 als kugelabschnittsförmige Streuelemente 161 gezeigt sind. The Antenne in Abb. 12 enthält weiter eine Basis 16, sind 1614, die einen Randbereich1600, einen Lippenabschnitt 1610, einen geneigten Abschnitt 1611 und einen zentralen Abschnitt 1614 umfasst. Der geneigte Abschnitt 1611 in Abb. 12 hat eine offene Kegelstumpfform, genauer eine zweiteilige Kegelstumpfform mit einem oberen Abschnitt 1612, der flacher im Vergleich mit dem zentralen Abschnitt 1614 ist als der untere Abschnitt 1613.

[0079] Die vier Antennenelemente 12 sind an dem zentralen Abschnitt 1614 befestigt, in Bezug aufeinander mit 90° gleichmässig beabstandet, und die Basis 16 stellt für die Antennenelemente 12 eine geerdete Fläche dar. Die vier kugelabschnittsförmigen Streuelemente 161, die in Fig. 12 gezeigt sind, sind in der Regel im oberen Abschnitt 1612 des geneigten Abschnitt 1611 der Basis 16 in einem gleichmässigen 90 ° Abstand und jeweils zwischen den Antennenelementen 12 angeordnet, wobei jedes Streuelement 161 ungefähr auf halbem Weg zwischen zwei Antennenelementen12 platziert ist.

[0080] In dem Beispiel, das in Abb. 12 gezeigt ist, enthält der Randbereich 1600 der Basis gleichmässig beabstandete Befestigungspunkte 1620, die in dem Beispiel in Fig. 12 als halbkreisförmige Ausschnitte dargestellt sind.

[0081] In einigen Ausführungsformen können Antennenelementen, die voneinander weggerichtet sind, mit einem gemeinsamen Sende- und/oder Empfangssignal gekoppelt sein.

[0082] Das Kommunikationsfrequenzband der Antenne und/oder von einzelnen Antennenelementen kann eine oder mehrere Frequenzbänder enthalten, die mit einem Telekommunikationsstandard assoziiert sind, beispielsweise ein Frequenzband, welches mit den LTE oder 3GPP Telekommunikationsstandards assoziiert ist oder mit einem oder mehreren anderen Telekommunikationsstandards und/oder Protokollen.

[0083] Die obigen Ausführungsformen sind als erläuternde Beispiele zu verstehen. Einige Ausführungsbeispiele sind mit einer bestimmten Anzahl von Antennenelementen beschrieben und dargestellt, doch versteht es sich, dass eine grössere oder kleinere Anzahl solcher Elemente verwendet werden können. Weitere Ausführungsformen werden in Betracht gezogen. Es versteht sich, dass jedes Element, das in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, isoliert verwendet werden kann oder in Kombination mit anderen beschriebenen Merkmalen, und auch in Kombination mit einem oder mehreren Merkmalen einer der anderen Ausführungsformen oder in Kombination mit einer der anderen Ausführungsformen verwendet werden kann. Weiterhin können auch im Obigen nicht beschriebene Äquivalente und Modifikationen verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

[0084] Mit Bezug auf die Zeichnungen im Allgemeinen versteht es sich, dass schematische Funktionsblockschaltbilder verwendet werden, um Funktionalität von Systemen und Vorrichtungen, die hierin beschrieben, anzuzeigen. Es versteht sich jedoch, dass die Funktionalität nicht auf diese Weise unterteilt werden muss, und nicht so interpretiert werden sollte, eine bestimmte Struktur der Hardware zu implizieren als die im Folgenden beschrieben und beansprucht. Die Funktion eines oder mehrere der Elemente, die in den Zeichnungen dargestellt werden können weiter unterteilt und/oder innerhalb der gesamten Vorrichtung der Offenlegung verteilt sein. In einigen Ausführungsformen können die Funktionen eines oder mehrerer Elemente, die in den Zeichnungen gezeigt sind, in einer einzigen Funktionseinheit integriert werden.

[0085] In einigen Ausführungsformen umfasst die Antenne eine dielektrische Abdeckung, beispielsweise eine Antennenkuppel. Beispielsweise kann die Abdeckung ein Material wie Fiberglas enthalten. Die Abdeckung kann konfiguriert sein, eine ausreichende Last zu stützen, und es der Antenne zu ermöglichen, in einer lasttragenden Oberfläche, wie einer Strasse oder einem Gehweg installiert zu werden. Beispielsweise kann die Abdeckung eine ausreichende Zug- und/oder Druckfestigkeit aufweisen, um Belastungen von mindestens 100 kg zu tragen, oder beispielsweise mindestens 200 kg. In einigen Ausführungsformen weist die Abdeckung eine Stärke und/oder ausgewählte Dicke auf, zumindest teilweise abhängig von der Breite der Aussparung, um es der Abdeckung zu ermöglichen, die Last zu tragen, die mit einem menschlichen Körper oder einem Fahrzeug wie einem Auto einhergeht. Zum Beispiel kann dies ein Fahrzeug mit mindestens 10 Tonnen oder mindestens 40 Tonnen Gewicht sein. In einigen Ausführungsformen kann der Kanaldeckel Metall anstatt dielektrischem Material enthalten.

[0086] Die Abdeckung kann eine Schachtabdeckung sein, die so ausgestaltet ist, dass sie das Aufbringen einer Belastung von mindestens 100 kN widersteht. Und der Deckel kann konfiguriert werden, auf seiner Oberseite die Testverfahren zu widerstehen, welche durch Standard EN 124-D400vorgesehen, mit den Schachtdeckel eingelegt in seiner normalen Position und evtl. eine Auflagefläche um den Rand (von mindestens 5 mm) am Rand seiner unteren Fläche aufweisend. Beispiele für geeignete Materialien sind erhältlich von Industrie Polieco – M.P.B. S.r.l. – Via E. Mattei 49 – 25046 Cazzago S.Martino (BS) – Italy. Das Material der Abdeckung kann eine Dicke von rund 40 mm haben und kann einen sehr hohen Druck standhalten.

[0087] Es versteht sich, dass Antennen hierin beschrieben sind, die eine Antenne mit mindestens einem in einer Vertiefung eines geerdeten Leiters angeordneten Antennenelement bereitstellen, wobei eine Wand der Vertiefung so angeordnet ist, dass sich die Vertiefung nach aussen von einer schmalen Basis innerhalb der Vertiefung zu einer breiteren Mündung verjüngt und die Wand gestaltet ist, eine geerdete Fläche für das zumindest eine Antennenelement bereitzustellen, und wobei das mindestens eine Antennenelement eine leitende Platte aufweist, die senkrecht zur Mündung der Vertiefung und zu der Wand angeordnet ist, und einen Spalt zwischen der Kante des mindestens einen Antennenelement und der Wand der Vertiefung vorsieht.

[0088] In einem Aspekt wird eine Telekommunikations-Antenne vorgesehen, die mindestens ein Halb-Vivaldi-Antennenelement angebracht in einer Vertiefung umfasst, wobei die Vertiefung eine geerdete Ebene für das mindestens eine Halb-Vivaldi-Antennenelement bereitstellt. Das mindestens eine Halb-Vivaldi-Antennenelement kann einen Schlitz zwischen seiner Kante und einer Wand der Vertiefung aufweisen. Das mindestens eine Halb-Vivaldi-Antennenelement kann eine leitende Platte umfassen, welche senkrecht zu einer Mündung der Vertiefung angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist der Schlitz in Richtung der Mündung der Vertiefung ausgerichtet.

[0089] In einem Aspekt wird eine Telekommunikationsantenne bereitgestellt, welche mindestens ein in einer Vertiefung angeordnetes Antennenelement umfasst, wobei die Vertiefung eine geerdete Fläche für das zumindest eine Antennenelement zur Verfügung stellt und das Antennenelement eine leitende Platte umfasst, die senkrecht zur Mündung der Vertiefung angeordnet ist und einen Abstand von einer Wand der Vertiefung aufweist und so einen Schlitz zwischen einer Kante der leitenden Platte und der Wand der Vertiefung bildet.

[0090] Bei einer Ausführungsform weitet sich der Schlitz in Richtung der Mündung der Vertiefung, so dass die Form des Schlitzes zumindest eine der folgenden umfasst: eine exponentielle Kurve, eine lineare Verjüngung, ein gestuftes Profil und mindestens eine Änderung in dem Winkel des Schlitzes aufweist.

[0091] In einer Ausführungsform umfasst die Telekommunikationsantenne mindestens zwei der Antennenelemente in der Vertiefung. In einer Ausführungsform sind die Schlitze der zumindest zwei Antennenelemente verschieden ausgerichtet, zum Beispiel indem die Schlitze in verschiedene azimutale Richtungen ausgerichtet sind. In einer Ausführungsform umfasst das in verschiedene Richtungen gerichtet sein Ausrichtungen, die sich um mindestens 90 Grad unterscheiden.

[0092] In einer Ausführungsform umfasst die Wand der Vertiefung eine ebene Fläche und die mindestens ein Antennenelement ist senkrecht zu der ebenen Fläche angeordnet.

[0093] In einer Ausführungsform verbreitert sich die ebene Fläche von einer schmalen Spitze in der Vertiefung zu einer breiteren Basis an der Mündung der Vertiefung. In einer Ausführungsform stellt die Wand der Vertiefung eine offene vielflächige Form dar.

[0094] In einer Ausführungsform umfasst die Wand der Vertiefung eine gekrümmte Fläche und das wenigstens eine Antennenelement ist senkrecht zu der gekrümmten Fläche angeordnet.

[0095] In einer Ausführungsform weist die gekrümmte Fläche eine negative Krümmung auf, so dass die Neigung der Fläche zum Rand der Vertiefung abnimmt.

[0096] In einer Ausführungsform stellt die Wand der Vertiefung einen offenen invertierten Kegelstumpf dar.

[0097] In einer Ausführungsform ist die Vertiefung eines der folgenden: (i) offen und (ii) umgeben von einem nichtleitenden Material wie einer dielektrischen Antennenkuppel.

[0098] In einem Aspekt wird ein Telekommunikationsantenne bereitgestellt, die eine gemeinsame geerdete Fläche und eine Vielzahl von Antennenelementen umfasst, die jeweils eine leitfähige Platte umfassen, welche senkrecht zu der gemeinsamen geerdeten Fläche angeordnet ist, wobei die Kante jedes Antennenelements von der geerdeten Fläche beabstandet ist und einen Schlitz zwischen dem Antennenelement und der gemeinsamen geerdeten Fläche bildet.

[0099] In einer Ausführungsform umfasst der Schlitz zumindest eines der folgenden: eine exponentielle Kurve, eine lineare Verjüngung, und mindestens eine Änderung in dem Winkel des Schlitzes, so dass sich der Schlitz in Richtung eines offenen Endes des Schlitzes verbreitert.

[0100] In einem Ausführungsbeispiel die Schlitze der Antennenelemente sind voneinander weggerichtet.

[0101] In einer Ausführungsform umfasst voneinander weggerichtet sein, Ausrichtungen, die sich um mindestens 90 Grad unterscheiden.

[0102] In einer Ausführungsform umfasst die Telekommunikationsantenne mindestens zwei Antennenelemente, wobei das Telekommunikationsantenne zumindest zwei Signalkopplungen jeweils zum Koppeln an eine entsprechende der mindestens zwei Antennenelemente umfasst, um das Antennenelement in Bezug auf die geerdete Ebene anzusteuern.

[0103] In einer Ausführungsform umfasst die Telekommunikationsantenne mindestens drei der Antennenelemente, wobei mindestens zwei der Antennenelemente so angeordnet sind, dass sie zumindest ein gemeinsames Signal senden oder empfangen können. In einer Ausführungsform sind mindestens zwei Antennenelementen so angeordnet, dass sie gemeinsam angesteuert werden können. In einer Ausführungsform umfasst die Telekommunikationsantenne mindestens zwei Antennenelementen, wobei die Charakteristik des ersten der Antennenelemente von der Charakteristik der zweiten der Antennenelemente unterscheidet. In einer Ausführungsform wird die Charakteristik aus der Liste ausgewählt, welche mindestens einer der folgenden enthält: die Eingangsimpedanz, die Bandbreite und das Sende-/Empfangsband des Antennenelements. In einer Ausführungsform ist mindestens einer der folgenden ausgewählt, um Charakteristik bereitzustellen: Verjüngung des Schlitzes, die Dicke der Platte, und die Induktivität des leitenden Rückpfads durch das Antennenelement zur Erdung. In einer Ausführungsform umfasst mindestens ein Antennenelement einen Kreissektor, der geformt ist, um die Impedanz des leitenden Rückpfads durch das Antennenelement zur Erdung zu wählen.

[0104] In einer Ausführungsform ist der Radius des kreisektorförmigen Ausschnitts als ein Viertel einer Auslegungswellenlänge der Antenne gewählt. In einem Ausführungsbeispiel wird die Charakteristik des ersten der Antennenelemente auf einer Charakteristik eines anderen Antennenelements des Telekommunikationsantenne basierend ausgewählt. In einer Ausführungsform umfasst die Telekommunikationsantenne eine Vielzahl von Antennenelementen, wobei beispielsweise bei mindestens zwei der Antennenelemente so angeordnet sind, dass sie unterschiedliche Bandbreite und/oder eine andere Mittenfrequenz bereitstellen. In einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Antennenelementen jeweils einen Kreissektorauschnitt, wobei der Radius des Kreissektorauschnitts eines bestimmten Antennenelements gewählt wird, um die Bandbreite des bestimmten Antennenelements zu bestimmen.

[0105] In einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Antennenelementen jeweils einen Speisepunkt zum Koppeln des Antennenelements an ein Signalkabel und einem kreissektorförmigen Ausschnitt, wobei die Positionierung des Speisepunkts zum Kreissektorausschnitt gewählt wird, um die Mittenfrequenz von jedem Antennenelement festzulegen.

[0106] In einer Ausführungsform sind die Mittenfrequenzen von mindestens zwei der Antennenelemente unterschiedlich.

[0107] In einer Ausführungsform überlappen sich die Bandbreiten von mindestens zwei der Antennenelemente zumindest teilweise.

[0108] In einer Ausführungsform sind die Bandbreiten von mindestens zwei der Antennenelemente zumindest teilweise unterschiedlich.

[0109] In einer Ausführungsform ist die Antenne eingerichtet, eine Vielzahl von I/O-Kanäle zur Verfügung zu stellen.

[0110] In einer Ausführungsform ist die Antenne konfiguriert, einen Sendekanal pro Antennenelement bereitzustellen.

[0111] In einer Ausführungsform ist die Antenne zum Senden und/oder Empfangen von mindestens vier unabhängigen Signale eingerichtet, zum Beispiel um eine 4 x 4 MIMO Antenne bereitzustellen.

[0112] In einer Ausführungsform umfasst die Antenne eine Abdeckung, welche es ermöglich, die Antenne in einer Fahrbahn zu installieren.

[0113] Eine Ausgestaltung sieht eine maschinenlesbare Karte oder maschinenlesbare Anweisungen vor, um es einem 3D-Drucker zu ermöglichen, die hier beschriebene Telekommunikations-Antenne herzustellen.

[0114] Die Telekommunikations-Antenne kann eingerichtet sein, einen Empfangskanal pro Antennenelement bereitzustellen.

[0115] Das wenigstens eine Antennenelement kann aus der Vertiefung herausragen. Beispielsweise kann aus der Vertiefung Herausragen umfassen, dass eine Kante des Antennenelements, gegenüber von dem Schlitz über die Mündung der Vertiefung hinausragt. Die Wand der Vertiefung kann von der Kante der mindestens einen Antenne divergierend angeordnet sein. Zum offenen Ende des Schlitzes kann der Neigungswinkel der Wand der Vertiefung flacher sein als in Richtung des geschlossenen Endes des Schlitzes, so dass sich die Wand der Vertiefung von der Kante des mindestens einen Antennenelements entfernt. Eine Wand der Vertiefung kann einen ersten geraden Abschnitt am geschlossenen Ende des Schlitzes und einen zweiten geraden Abschnitt zwischen dem ersten geraden Abschnitt und dem offenen Ende des Schlitzes umfassen, wobei sich der zweite gerade Abschnitt stärker von der Kante des Antennenelements entfernt als der erste gerade Abschnitt. Die Wand kann auch einen dritten geraden Abschnitt zwischen dem zweiten geraden Abschnitt und dem offenen Ende des Schlitzes umfassen, wobei der dritte gerade Abschnitt sich stärker von der Kante des Antennenelements entfernt als der zweiten gerade Abschnitt. Die Kante des Antennenelements kann gerade sein, beispielsweise kann die Kante, die der Wand der Vertiefung am nächsten ist, gerade sein.

[0116] Das Antennenelement kann einen leitfähigen Körper und mindestens eine Leitungshemmung um den Fluss von Oberflächenströmen auf dem leitenden Körper zu hemmen umfassen. Beispielsweise wird die Leitungshemmung angewendet, um den Fluss vom Oberflächenstrom entlang einer Aussenkante des Antennenelements, welche am weitesten von einer Basis (17) der Vertiefung (14) entfernt ist, zu hemmen. Zum Beispiel kann die Leitungshemmung verwendet werden, den Fluss von Oberflächenstrom entlang einer Innenkante des Antennenelements zu hemmen, welche sich gegenüber derjenigen Kante (6) des Antennenelements befindet, die der Wand der Vertiefung (14) am nächsten ist. In einem Ausführungsbeispiel weist eine solche Antenne eine erste Leitungshemmung auf, um Fluss von Oberflächenstrom entlang einer Innenkante des Antennenelements zu hemmen, welche gegenüber derjenigen Kante (6) des Antennenelements liegt, die am nächsten an der Wand der Vertiefung (14) liegt, und eine zweite Leitungshemmung, um den Fluss von Oberflächenstrom entlang einer Aussenkante des Antennenelements zu hemmen, welche am weitesten von einer Basis (17) der Ausnehmung (14) angeordnet ist.

[0117] Eine Oberfläche der Erdungsebene kann ein Streuelement umfassen, welches aus der Oberfläche herausragt.

[0118] Das Streuelement kann an einer Innenfläche der Vertiefung angeordnet sein, welche von dem Leiter der geerdeten Fläche gebildet wird. Die Streuelemente können abgerundete Erhebungen umfassen, beispielsweise kugelabschnittsförmige, eiförmige oder kugelige Erhebungen, beispielsweise halbkugelförmige Erhebungen.

[0119] Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahrens zur Verwendung bei der Herstellung einer Antenne, wobei das Verfahren umfasst: die Auswahl einer Gestaltung eines flachen, leitenden Antennenelements in einer Vertiefung, die durch einen geerdeten Leiter geformt wird, die Auswahl von Gestaltung einer Wand der Vertiefung; wobei die Gestaltung von der Wand und Antennenelements so gewählt sind, dass die Vertiefung sich vom Inneren der Vertiefung zu einer breiteren Mündung verbreitert und das mindestens eine Antennenelement eine leitende Platte umfasst, die senkrecht zu der Mündung der Vertiefung und der Wand angeordnet ist nach aussen von einer schmalen Basis verjüngt und einen Schlitz zwischen der Kante des mindestens einen Antennenelements und der Wand der Vertiefung schafft; wobei die Auswahl auf mindestens eine der folgenden basiert: eine Bandbreite und eine Eingangsimpedanz der Antenne.

[0120] In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren mindestens eines der folgenden: die Orientierung, die Länge und Breite von mindestens einer Stromhemmung in dem Antennenelement auszuwählen, wobei die Auswahl auf zumindest einer Bandbreite und einer Eingangsimpedanz der Antenne basiert.

[0121] In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine Auswahl einer Anordnung von Streuelementen auf einer inneren Oberfläche der Wand der Vertiefung, wobei die Anordnung von Streuelementen gewählt wird, um horizontal polarisierte Signal der Antenne zu unterdrücken.

[0122] In einer Ausführungsform wird die Methode mit einem Computer implementiert und umfasst eine numerische Modellierung der Antenne zur Auswahl der Anordnungen auf der Grundlage der modellierten Eingangsimpedanz, Bandbreite oder Strahlungsmuster der Antennen.

[0123] In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zumindest die teilweise Herstellung der Antennen.

[0124] Ebenfalls hierin beschrieben ist eine Antenne umfassend: vier Antennenelemente, vier kugelabschnittsförmige Streuelemente, eine Basis mit einem oberen Randabschnitt, einen Lippenabschnitt, einen geneigten Abschnitt und einen zentralen Abschnitt, wobei die vier Antennenelemente am zentralen Abschnitt der Basis angebracht, DC geerdet und in Bezug aufeinander mit einem gleichmässigen Abstand bei 90 ° angebracht sind. Die vier kugelabschnittsförmigen Streuelemente werden vom geneigten Abschnitt der Basis getragen und sind gleichmässig 90° voneinander beabstandet; jeder der vier kugelabschnittsförmigen Streuelemente sind zwischen und im gleichen Abstand von jeweiligen zwei der Antennenelementen angeordnet. Die Basis ist ausgestaltet, eine Grundplatte für jedes Antennenelement und eine Signalkopplung zwischen ihnen zum Ansteuern jedes der Antennenelemente zu schaffend. Der geneigte Teil der Basis ist ein offener Kegelstumpf und ist aus einem oberen geneigten Abschnitt und einen unteren geneigten Abschnitt geformt, wobei der obere geneigte Abschnitt eine geringeren Neigung in Bezug auf den zentralen Bereich aufweist als der untere geneigte Abschnitt. Und jedes der Antennenelemente beinhaltet in der Nähe eines Basisabschnitts der Antenne einen halbkreisförmigen Ausschnitt.

[0125] Eine solche Antenne kann eines oder mehrere dieser Eigenschaften einer jeden Antenne haben, welche hierin beschrieben oder beansprucht wird.

[0126] In jeder der hierin beschriebenen oder beanspruchten Antennen kann das mindestens eine Antennenelement eine oder mehrere Ausnehmungen entlang seiner oberen horizontalen Kante, die parallel zu der Mündung des Vivaldi-Antenne verläuft, und/oder entlang der vertikalen Kante, welche der Kante (6) der Vivaldi-Antenne gegenüber liegt.

[0127] Jede hierin beschriebene oder beanspruchte Antenne kann weiter Streuelemente (161) umfassen, welche zu beiden Seiten des mindestens eines der Antennenelemente (12) an der Wand der Vertiefung montiert oder daraus vorspringen. In einer Ausführungsform befindet sich ein Streuelement (161) in der Nähe eines Umfangs der Wand (16) der Vertiefung welcher durch die Speisepunkte der Antennenelemente verläuft.

[0128] Die Antenne kann durch Zusammensetzen vorgefertigter Komponenten wie Metallplatten hergestellt werden, die miteinander verlötet oder verschweisst werden. Andere Herstellungsverfahren können ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann die Antenne durch «3D-Druck» hergestellt werden, wobei ein dreidimensionales Modell der Antenne in maschinenlesbarer Form an einen «3D Druckers gesendet wird, der geeignet ist, die Antenne herzustellen. Dies kann durch additive Verfahren geschehen, wie Extrusionsabscheidung, Elektronenbeam Freeform Fabrication (EBF), Granulatverschmelzung, Laminieren, Photopolymerisation oder Stereolithographie oder einer Kombination dieser Verfahren. Das maschinenlesbare Modell umfasst eine räumliche Karte des zu druckenden Objekts, in der Regel in Form eines kartesischen Koordinatensystems, welches die Oberflächen des Objektes definiert. Diese räumliche Karte kann eine Computerdatei umfassen, die in irgendeiner einer Anzahl von Dateiformaten bereitgestellt sein kann. Ein Beispiel für ein Dateiformat ist die STL (STereoLithographie-Datei), die aus ASCII (American Standard Code for Information Interchange) bestehen kann oder binär und welche Flächen durch Dreiecksflächen mit definierten Normalen und Ecken definiert. Ein alternatives Dateiformat ist AMF (Additive Manufacturing Datei), welche die Möglichkeit bietet, das Material und die Beschaffenheit von jeder Oberfläche anzugeben sowie die Möglichkeit gekrümmter Dreiecksflächen bietet. Die Abbildung von der Antenne kann dann in Befehle umgewandelt werden, die vom 3D-Drucker gemäss dem verwendeten Druckverfahren ausgeführt werden. Dabei kann das Modell in Scheiben aufgeteilt (beispielsweise kann jede Scheibe einer x-y-Ebene entsprechen, mit aufeinanderfolgenden Schichten, die den Z-Dimension aufbauen) und jede Scheibe in einer Reihe von Anweisungen kodiert werden. Die Anweisungen, die an den 3D-Drucker gesendet werden, können Numerical Control (NC) oder Computer-NC (CNC) Anweisungen enthalten, vorzugsweise in Form von G-Code (auch als RS-274 bekannt), die eine Reihe von Anweisungen beinhalten, welche bestimmen wie der SD-Drucker verfährt. Die Anweisungen unterscheiden sich je nach der Art der verwendeten 3D-Drucker, aber für das Beispiel eines sich bewegenden Druckkopf enthalten die Anweisungen wie der Druckkopf sich bewegen soll, wann/wo Material abzuscheiden ist, die Art des Materials, das abgeschieden werden soll, und die Strömungsgeschwindigkeit des abgeschiedenen Materials.

[0129] Die hierin beschriebene Antenne kann in einem solchen maschinenlesbaren Modell verkörpert sein, beispielsweise in einer maschinenlesbaren Karte oder Anweisungen, um beispielsweise eine physische Darstellung der Antenne durch das Verwenden von SD-Drucken zu ermöglichen. Dies kann in Form eines Software-Code-Mapping der Antenne und/oder Befehle sein, die dem 3D-Drucker geschickt werden (beispielsweise als numerischer Code).

[0130] Andere Beispiele und Variationen sind innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in Betracht gezogen.

Claims (10)

1. Eine Antenne (10) mit mindestens einem Antennenelement (12) angeordnet in einer Vertiefung eines geerdeten Leiters, wobei eine Wand (16) der Vertiefung so gestaltet ist, dass sich die Vertiefung nach aussen von einer engen Basis (17) innerhalb der Vertiefung zu einer breiteren Mündung verbreitert, und die Wand ausgestaltet ist, um für das mindestens eine Antennenelement (12) eine Erdungsebene zu schaffen, und das mindestens eine Antennenelement (12) eine leitende Platte umfasst, welche senkrecht zur Mündung der Vertiefung und der Wand (16) angeordnet ist und gestaltet ist, einen Schlitz zwischen der Kante (6) des mindestens einen Antennenelements (12) und der Wand (16) der Vertiefung zu bilden.

2. Die Antenne nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Antennenelement (12) mindestens zwei Antennenelemente (12, 12 ́) umfasst.

3. Die Antenne nach Anspruch 2, wobei die Antenne zumindest zwei Signaleinkopplungen (34, 34 ́) umfasst, die jeweils zum Verbinden mit einem entsprechenden der mindestens zwei Antennenelemente (12, 12 ́) zum Antreiben eines der mindestens entsprechend zwei Antennenelemente in Bezug auf den geerdeten Leiter ausgestaltet sind.

4. Die Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche gestaltet zum Senden und/oder Empfangen einer Vielzahl unabhängiger Signale.

5. Die Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mindestens zwei Antennenelementen jeweils ausgestaltet sind, unterschiedliche Bandbreiten und/oder eine andere Mittenfrequenz zur Verfügung zu stellen.

6. Die Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Antennenelement (12) ein Halb-Vivaldi-Antennenelement umfasst.

7. Die Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn von ihnen abhängig, wobei die Wand (16) der Vertiefung ausgestaltet ist, sich von der Kante (6) des mindestens einen Antennenelements (12) entlang der Länge des der Schlitz zu entfernen.

8. Die Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antennenelement (12) wenigstens eine Leitungshemmung (121) umfasst, um den Fluss von Oberflächenstrom auf dem Antennenelement (12) zu hemmen.

9. Die Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche des geerdeten Leiters ein Streuelement (161) umfasst, welches aus der Oberfläche hervorragt.

10. Die Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Antennenelement (12) aus der Vertiefung herausragt, beispielsweise wobei aus der Vertiefung Herausragen umfasst, dass eine Kante des Antennenelements (12), welche sich gegenüber des Schlitzes befindet, aus der Mündung der Vertiefung hervorsteht.