发明内容
与此相对,本发明的任务在于提供一种贴片天线和尤其是圆极化贴片天线,该贴片天线相对于其宽带性应具有尽可能小的天线体积。
根据本发明,该任务通过一种贴片天线得以解决,所述贴片天线具有介电的基底,该基底具有上侧、与该上侧隔开距离的下侧和在上侧与下侧之间环绕的侧表面或侧壁,在基底的上侧或在上侧上方设有导电的辐射表面,贴片天线具有用于向辐射表面馈电的馈电结构,辐射表面构造为框状的辐射表面,该辐射表面环绕一个缺口延伸,在侧表面或侧壁上或与侧表面或侧壁隔开距离地构造有与辐射表面电流连接的侧表面辐射结构,该侧表面辐射结构沿侧表面或侧壁的周向方向具有多个侧辐射表面区段,在这些侧辐射表面区段之间设有不导电的缺口区域,并且馈电结构具有移相器装置或由移相器装置构成,所述移相器装置在两个连接点上与辐射表面在实现相移的情况下连接,所述馈电结构以移相器装置的形式在辐射表面的平面上在辐射表面的缺口的区域中设置,移相器装置与辐射表面电流连接,在基底的下侧上或在基底的下侧下方设有接地面,所述侧辐射表面区段和/或缺口区域从辐射表面向接地面方向构造成三角形、梯形、波状、或类似形状或按分形图案构造。
按本发明的有利方案,所述馈电结构与辐射表面在该辐射表面的内边界上连接,并且连接点相对于中心轴线错开90°地设置,所述中心轴线优选居中或垂直于辐射表面地穿过贴片天线。
按本发明的有利方案,所述侧辐射表面区段在小于基底总高度的部分高度上延伸,所述侧辐射表面区段以第一距离在基底的下侧之前结束;和/或不导电的缺口区域在基底高度上或在该基底高度的部分高度上延伸,所述缺口区域以第二距离在基底上侧下方和/或辐射表面下方终止。
按本发明的有利方案,在侧表面或侧壁上形成重叠区域,在重叠区域中侧辐射表面区段和缺口区域在周向上交替。
按本发明的有利方案,在侧表面或侧壁上通过彼此交错的侧辐射表面区段和不导电的缺口区域形成在这两种区域之间延伸的分界线,所述分界线大于基底的周长。
按本发明的有利方案,在移相器导线中设置用于馈电导线的馈电点,使得通过馈电点在框状辐射表面的连接点上形成90°相移。
按本发明的有利方案,所述移相器导线在俯视图中部分圆形地、直角地、多次弯折地或弧形地延伸,并且从馈电点到辐射表面上的连接点形成两个耦合导线,通过所述耦合导线可相对于辐射表面上的馈电点产生延迟时间而实现90°相移。
按本发明的有利方案,设置两个移相器导线,它们180°旋转错开地设置和/或以180°扭转地分别与一对连接点连接,并且设置在如此形成的移相器导线中的两个馈电点在180°相移的情况下被馈电。
按本发明的有利方案,在缺口中在移相器导线和连接导线之间形成电容耦合,所述连接导线平行于移相器导线的耦合导线。
按本发明的有利方案,所述基底在俯视图中具有正方形形状且设有正方形的框状的辐射表面,或者所述基底具有圆柱形形状且在该圆柱形形状上构造有环状辐射表面,或者所述基底具有按正多边形构造的外部轮廓且设有相应成形的辐射表面。
按本发明的有利方案,所述侧表面或侧壁垂直于辐射表面和/或垂直于基底的上侧和/或下侧和/或平行于贴片天线的中心轴线延伸。
按本发明的有利方案,所述侧表面或侧壁与辐射表面有角度地和/或垂直于基底的上侧和/或下侧和/或平行于贴片天线的中心轴线延伸,并且在一个具有中心轴线的剖面中在基底下侧与所述侧表面或侧壁之间形成的角度大于10°、尤其是大于20°、30°、40°、50°、60°、70°并且尤其是大于80°,并且所述角度小于170°、尤其是小于160°、150°、140°、130°、120°、110°并且尤其是小于100°。
按本发明的有利方案,所述贴片天线构造为圆极化贴片天线。
按本发明的有利方案,所述侧辐射表面区段直接设置或构造在基底侧表面或侧壁的表面上,尤其是以金属化表面的形式,由此形成侧表面辐射结构。优选所述侧辐射表面区段与辐射表面一起以金属化表面的形式直接设置或构造在基底侧表面或侧壁的表面上和基底上侧表面上。
按本发明的有利方案,所述侧辐射表面区段以一个侧向距离隔开基底侧表面或侧壁设置并且优选垂直于辐射表面或与之有角度地延伸。
按本发明的有利方案,所述侧表面辐射结构和尤其是包括辐射表面和侧表面辐射结构的总辐射结构优选连同移相器导线以及优选连同馈电导线由一个导电的金属片制成,侧辐射表面区段和/或馈电导线通过相对于辐射表面或移相器导线弯曲形成。
按本发明的有利方案,所述侧辐射表面区段具有多个弯折部。
按本发明的有利方案,在基底中形成空腔,该空腔可从至少一侧进入,由此基底构造成盒状的。
按本发明的有利方案,在基底的空腔中安装至少一个另外的电气组件或元件,优选与定位于那里的印刷电路板一起安装。
按本发明的有利方案,通过辐射表面、侧表面辐射结构和馈电结构形成第一贴片辐射器,并且在第一贴片辐射器的辐射表面下方和接地面上方设置具有第二辐射表面的第二贴片天线。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线的第二辐射表面构造成环绕一个第二缺口区域的框状的辐射表面。
按本发明的有利方案,在第二贴片天线的第二缺口区域中设置用于第二贴片天线的馈电结构,该用于第二贴片天线的馈电结构具有移相器装置或由移相器装置构成,所述移相器装置在两个连接点上与第二辐射表面在实现相移的情况下连接,并且所述用于第二贴片天线的馈电结构以移相器装置的形式与第二贴片天线的第二辐射表面电流连接或电容连接。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线的包括移相器装置的馈电结构具有两个移相器导线,一个相配的馈电导线终止于所述移相器导线的连接点上。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线的第二辐射表面设置在体积体形式的介电体上,该介电体优选由陶瓷制成,并且具有介电体的第二贴片天线被支承装置包围,该支承装置优选由塑料制成,通过支承装置保持第一贴片辐射器的辐射表面。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线的第二辐射表面具有横向于该第二辐射表面定向的侧表面辐射结构,该侧表面辐射结构至少在部分高度上被第一贴片辐射器的侧表面辐射结构罩住,并且第一贴片辐射器的侧辐射表面区段终止于第二贴片天线的第二辐射表面和接地面之间。
按本发明的有利方案,所述第一贴片辐射器和第二贴片天线安装在由介电体制成的支承装置上,所述支承装置具有一个环绕的内侧槽或一个环绕的内侧容纳空间,第二贴片天线的侧辐射表面区段容纳于其中,和/或在所述支承装置上具有一个环绕的外侧槽状容纳空间,第一贴片辐射器的侧辐射表面区段终止于该容纳空间中并且优选与支承装置卡接。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线的第二辐射表面构造成全表面和/或无缺口的。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线仅构造成平面的。
按本发明的有利方案,所述第二贴片天线具有缺口并且介电的基底具有在介电的基底的上侧向上突出的平台状的突出部,所述突出部穿过平面的第二贴片天线的缺口,使得第二贴片天线优选靠置在介电的基底的上侧上,并且第一贴片辐射器以其辐射表面靠置在平台状的突出部的上侧上。
按本发明的有利方案,第一贴片辐射器的侧辐射表面区段从其辐射表面向接地面方向发散延伸地设置,由此形成优选截棱锥形结构。
完全意想不到的是,在本发明的范畴中,根据本发明的贴片天线所需的天线体积与传统的标准贴片天线相比可减少直至50%(甚至更多)。相反,在根据本发明的贴片天线的尺寸(与传统的标准贴片天线相比)相同时,天线的宽带性可增加约50%并且因此显著改善。
另外,在本发明的范畴中还可能的是,支承体即基底的外侧表面或壁表面也用于天线设计。换句话说,位于基底上侧的框状辐射器形式的辐射结构延伸到三维基底的侧表面或外表面上,由此可最佳地利用支承体的体积。由此可实现天线的非常紧凑的设计。另外,在基底上侧的框形辐射结构内设有特殊的馈电结构,借助该馈电结构天线可作为圆极化天线运行。
根据本发明规定,位于基底上侧的辐射表面原则上构造成框状的,即形成一个由该框状辐射表面结构包围的缺口区域。术语“框状辐射结构”是指任何环绕或框状的辐射结构,即也包括在俯视图中并非必须是圆形、而例如也可构成正方形或多边形框等的结构。
在该框状的导电的辐射表面内设有特殊的馈电结构,该馈电结构具有至少两个馈电点,所述馈电点偏心地在过渡点或连接点上与框状辐射表面结构电连接,更确切地说,在形成两个移相器导线的情况下。
通过优选偏心的设置模仿“移相器”原理,由此从馈电点到框状的带状导体结构上的相应区段(连接点)形成不同的延迟时间,从而实现贴片天线的圆极化。
另外,辐射结构从基底上侧到侧壁、即基底侧表面的扩展可以以不同方式实现以及结构化。
在一种优选实施方式中,设置在基底侧表面或壁表面上的辐射结构具有多个从上向下延伸的并且沿侧表面或壁表面的周向彼此错开的辐射区段。这些从上向下构造或延伸于侧壁上的辐射区段与位于基底上侧的辐射表面电流连接。概括来说,位于基底上侧的辐射表面在基底的环绕侧壁上过渡到向下向接地面方向延伸的、例如指状的辐射区段中,所述辐射区段沿基底的周向通过位于辐射区段之间的不导电的区段彼此隔开地设置。所述与设置在基底上侧的辐射表面连接的并且向下延伸的、例如指状的辐射区段优选在基底的部分高度上并且因此在侧壁的部分高度上延伸。
所述过渡到位于贴片天线上侧的辐射表面中的侧辐射表面区段本身可具有各种形状。
从上向下延伸的导电区段在侧视图中可构造成带状的并且例如通过带状的不导电区段彼此隔开。由此形成曲折形或类似的矩形的结构。
也可以是波状环绕的结构,由此形成向下突出的、山状突出部和在其间向上突出的山谷。
但所述结构在侧视图中例如也可以是三角形、梯形等。在这方面没有限制。
然而,本发明天线的紧凑设计的一个重要原因在于对支承体即介电体或基底的外表面的利用。即贴片天线的辐射表面在一定程度上从基底上侧向环绕的侧表面方向扩展并且由此增大。扩展以及结构化可以以不同方式实现。
在本发明的范畴中,与传统的解决方案相比,根据本发明的贴片天线的宽带性显着改善,即通过构造多个附加的侧辐射表面区段,通过所述侧辐射表面区段形成用于导电的辐射结构的分界线,其周长明显大于基底结构本来的周长。另外这也增强了电磁场的垂直极化分量(地面增益),因为与辐射表面连接并且在侧壁上向下延伸的侧辐射表面区段(其在下文中有时也称为指状区段)构造成梳状或可构造成梳状,这些突出的区段用作小型垂直辐射元件。
通过所述措施可形成体积明显更小的贴片天线(与传统解决方案相比)和/或宽带性显著改善的贴片天线。因此在本发明范畴中,贴片天线与传统解决方案相比尺寸减小并且同时宽带性改善。
在本发明的一种优选实施方式中,源自(设置在基底上侧的)辐射表面的侧表面辐射结构构造成金属化的形式,所述金属化直接构造或设置在基底的侧表面或侧壁上。作为替换方案,侧表面辐射结构也可与基底的侧表面或侧壁隔开距离地设置和定位,例如以下述方式:为侧表面辐射结构使用单独的支承结构或优选使用金属片或类似物形式的侧表面辐射结构。在此优选整个辐射器由一个这样的金属片制成并且例如可定位或例如粘贴或压紧于基底上侧上。所述侧表面辐射结构可隔开距离地突出于边缘或侧壁或侧表面并且甚至相对于可能呈直角延伸的侧表面区段有角度地突出、在下端部上反向于辐射表面地弯折等。在此各种变型是可能的。例如可设置多个向外部不同程度突出的折叠、弯曲或弯折的侧表面辐射结构区段。在此情况下,馈电导线甚至可由该金属片冲制出并且垂直于辐射表面向下穿过基底延伸地弯折,由此可实现制造优势。
在本发明的范畴中,还改善了馈电。
在本发明的范畴中,可使用不同地构造且具有不同几何形状的馈电结构,所述馈电结构基于电流馈电原理或电容馈电原理。
在此,贴片天线的馈电也可仅通过一个馈电导线或例如通过两个以180°错开的馈电导线进行。
总之,根据本发明的设有框状结构的天线具有下述优点:
-通过本发明的天线可减少支承体即基体的尺寸(天线小型化)。
-借助所描述的框状结构可使用其它的具有较低介电常数的基底材料。因此例如可使用塑料。塑料材料通常比陶瓷材料更为廉价。这引起所希望的成本降低和成本节约。
-另外,当塑料具有良好电特性和低介质损耗因数时,塑料的使用更具优势。因此可使用具有这种特性的塑料。由此可改进本发明天线的功率、带宽及增益,从而可显著提高性能。
-最后,根据本发明的天线尽管尺寸减小但总体上可良好地操控。可通过加工外表面简单地调整频率,其方式例如是,缩短外表面或设置从外侧延伸到辐射表面中的缝隙。这确保总体上良好的操控性。
在本发明的另一方案中,基底也可构造成至少部分盒状的、即形成可从下方进入的内腔。在此可这样确定内腔的大小,使得例如可在那里设置具有相应电气或电子构件的印刷电路板,更确切地说在如此形成的空腔的任意高度上。
在一种特别优选的实施方式中,可通过下述方式实现一种极为紧凑的贴片天线装置,即,在所描述的贴片天线装置中、即由该贴片天线装置罩住和/或包围地设置另一优选更靠近接地面的贴片天线。所述另一贴片天线可构造为单极化贴片天线、全表面的金属化的贴片表面或例如构造为双极化或圆极化的贴片天线。
尤其是当内部或较低的另一贴片天线构造为GPS接收天线时、即通常设有全表面辐射表面时,该辐射表面设置在由陶瓷制成的介电体上,这样构造位于该贴片天线上方的第一框状贴片天线,使得其例如用于接收SDARS信号。
同样优选这样的方案,在其中,位于内部的贴片天线也构造成框状的并且在此通过内部的移相器导线馈电,以便由此形成圆极化贴片天线,其如所描述的根据本发明的贴片天线一样构造成框状的、即具有框状辐射表面,在该辐射表面的缺口区域中设置通往两个不同馈电点的移相器导线,由此通过一个单独的馈电导线和两个分支的移相器导线可对第二贴片天线进行馈电。
换言之,在所提出的本发明范畴中嵌套地设置两个环状贴片天线,从而可在相对小的结构尺寸中覆盖两种服务。内部贴片天线的较低或内部的框状辐射表面在此例如用于接收SDARS信号,相反,具有外部或较高的辐射表面的外部或上方贴片天线例如用于接收GPS信号。通过天线之间的相互耦合也额外实现了天线结构的最小化。天线载体在此可优选由塑料制成并且天线结构的所述辐射表面例如可由冲制和/或折叠的金属片制成。作为替换方案,天线结构也可借助3D-MID(三维模塑互连器件)技术、即由三维电气组件制出。
第二贴片天线也可优选在其外周上设有横向于辐射表面延伸的导电的扩展部,例如在用于所述辐射表面的支承结构的侧壁区域中。
在该方案中,例如可这样使用天线,使得外部的框状贴片天线例如用于接收由全球导航卫星系统(GNSS)发送的信号、如GPS信号,相反,较低和/或内部的框状天线可用于例如接收SDARS信号。
在一种特别优选实施方式中,两个上下叠置的贴片辐射器在其结构方面相同或相似地构造,并且通常第二贴片辐射器表面的扩展部——其设置在环绕的侧面上并且横向于辐射表面延伸、例如构造成锯齿形或曲折形——在其高度上小于上方的贴片辐射器上的相应扩展部。
具体实施方式
在图1中示出贴片天线1的基本结构,而且以示意性三维图示出。
在此优选涉及圆极化贴片天线。
贴片天线包括——如从根据图2的横截面图可见——介电体3,该介电体在下文中有时也被称为基底。
三维基底包括上侧3a、下侧3b和环绕的侧壁3c,这些侧壁在下文中有时也被称为侧表面3c。
在所示实施例中,侧壁或侧表面3c垂直于基底上侧3a或下侧3b延伸地定向并且因此平行于中心轴线7,该中心轴线垂直且居中地穿过基底上侧和下侧。
代替术语“侧壁”3c在下文中有时也使用术语“侧表面空间”S,因为——如在后面还将示出——另一种设计结构可不直接设置在侧壁3c表面上,而是与其隔开一定距离地设置。
基底可由合适的材料制成。优选使用具有相对低的介电常数、即介电率εr值的陶瓷。这也开辟下述可能性,即并非必须使用陶瓷,而也可优选使用塑料作为基底,尤其是在贴片天线应用于接收通过SDARS发送的节目(尤其是在北美区域)或用于接收通过GPS发送的位置数据时。由此可将损耗最小化。εr值例如优选可在2至20之间变化。
在所示实施例中,在基底上侧3a上(或概括说在上侧3a上方)构造导电的辐射表面11,例如以设置在上侧3a的金属化的形式。当金属化以金属片的形式构成时,例如可将金属片粘贴或压紧到基底上侧上,由此可实现良好的固定。
另外,辐射表面11不构造成封闭的辐射表面,而是构造成框状的,即环绕的(封闭)的辐射表面的形式并且形成至少一个该由环绕的封闭的辐射表面包围的缺口13,在该缺口内设置在下面还将进一步说明的用于辐射表面11的馈电结构15。
换句话说,这样构造框状辐射表面11,使得其环绕通常居中穿过贴片天线的中心轴线7地设置,更确切地说在一个通常垂直于中心轴线7定向的平面中。
在基底3下侧3b或在该下侧3b下方——如在贴片天线中所常见的——构造接地面17,该接地面也可设置成金属化的形式。在所示实施例中,接地面17在纵向和横向方向上的尺寸大于基底在纵向和横向方向上的尺寸,因此接地面17突出于基底侧壁3c。
接地面在此可由金属片构成。接地面也可构造成金属化,其优选设置在朝向贴片天线1的上侧上,贴片天线1于是以其基底下侧定位于所述构造、例如粘贴在印刷电路板LP上的金属化上。相应印刷电路板的使用例如可在根据图2和2a的横截面图中看到。但接地面17在此也可以是结构部件,之前所描述的贴片天线在没有单独的自身的接地面的情况下安装在该结构部件上,例如以下述方式:贴片天线以其基底定位、例如粘贴在机动车车身钢板上。
根据图1可以看出,根据本发明的贴片天线1在其环绕的侧壁或侧表面也3c上也设有侧表面辐射结构18,所述侧表面辐射结构18与基底3上侧3a上的辐射表面11电流连接,在所示实施例中过渡到辐射表面11中。
在所示实施例中,侧表面辐射结构18包括多个侧辐射表面区段19,所述侧辐射表面区段以其朝向辐射表面11的端部19a与辐射表面11电流连接或过渡到辐射表面11中。与此相反的端部19a则远离辐射表面11向接地面17方向延伸并且与接地面隔开距离地自由终止,即不与接地面17电流连接。
由此,在两个相邻的侧辐射表面区段19之间形成不导电的缺口区域20,所述缺口区域至少在相应侧壁3c的部分高度上延伸。
由此,最终形成总辐射表面或总辐射结构25,其不仅包括位于基底3上侧3a的辐射表面11也包括位于侧壁或侧表面3c的具有所属多个侧辐射表面区段19的附加的侧表面辐射结构18。因此,在利用基底3外侧表面的情况下可增大辐射结构的总面积,且无需增大贴片天线的尺寸。通过该扩展不仅增大了总辐射表面,同时尤其是也增大了总分界线23,所述分界线环绕总辐射表面并且通过分离侧辐射表面区段19和缺口区域20的界线来定义。
借助在此所描述的实施例可知,侧表面辐射结构18直接设置在基底的环绕的侧表面或侧壁3c的表面上,这在尤其适合于下述情况:相应的总辐射结构以金属化表面的形式构造在相应的表面区域上,由此形成位于上方的辐射表面11和设置在环绕区域中的侧辐射表面区段19。但在此应注意,尤其是侧辐射表面区段19也可与侧壁3a的相应表面隔开侧向距离地设置,例如在使用侧向突出于侧壁的支承结构时,该支承结构例如以向下开口的盒子的形式安装在基底上,从而形成环绕的相对薄的凸缘区段,这些凸缘区段与基底侧壁3c隔开距离,从而可在所述凸缘区段上构造侧表面辐射结构18。例如也可优选总辐射结构由金属片制成、弯折、弯曲等,使得位于基底上方的辐射表面11过渡到侧表面辐射结构18中,其侧辐射表面区段19与侧壁3c表面隔开距离。因此,总的来说,侧辐射表面区段19不仅可直接构造在基底的侧表面或侧壁3c上,而且也可设置在侧表面空间或侧壁空间S中,即,侧辐射表面区段与侧表面或侧壁3c隔开距离。因而,如上所述,有时也提到侧表面空间S,在其中设置和/或构造侧表面辐射结构18。这还将在下面借助其它实施例说明。
在根据图1所示的实施例中,侧辐射表面区段19在基底3总高度的部分高度19'上延伸,以距离在基底下侧3b之前终止。
同样,两个侧辐射表面区段19之间的缺口区域20在基底3的部分高度20'上延伸,以距离29在基底3上侧3a下方终止。
在图2中示出横截面图,在其中在贴片天线的左侧,剖面延伸经过一个向下延伸的侧辐射表面区段19,即从上方的辐射表面11起在部分高度19'上延伸,相反,在剖面图的右侧,剖面延伸经过一个缺口区域20,该缺口区域在部分高度20'上从接地面17向上延伸,直到缺口区域以距离29在基底3上侧3a之前终止。
通过该设计,侧辐射表面区段19在其朝向辐射表面11的端部上可以说通过侧壁3c上的导电带29彼此连接。同样,不导电的缺口区域20通过位于下方的带33彼此连接,侧辐射表面区段19的向下突出的区域在该带之前终止。
因此在所示实施例中,形成具有部分高度的重叠区域35,在该重叠区域中,导电的侧辐射表面区段19和缺口区域20彼此并排地构造。
缺口区域20的高度20'以及侧辐射表面区段19的高度19'和重叠区域35的高度可在很宽的范围内不同地选择。所述高度可在侧壁的总高度上延伸或仅在部分高度上延伸。在这方面没有限制。另外,不同位置上的侧辐射表面区段19以及缺口区域20的高度和部分高度也可以是不同的,因此,环绕侧壁3c的不同位置上的余留区段29、33可具有不同值。有可能如此构造的槽状缺口区域20可延伸到基底3上侧3a,同样侧辐射表面区段19的高度或长度至少可几乎延伸到接地面17的平面。
多个侧辐射表面区段19的宽度和缺口区域20的宽度可在很宽的范围内任意选择。所述宽度也可在一个实施例内变化。宽度越小,则分界线23就越大和因此越长。
例如可在整个周面3c上或侧表面空间S中依次、即并排设置优选4至16个侧辐射表面区段19和因此缺口区域20。优选的数量可在10至50或20至40之间。不存在真正的限制,更多的数量如上所述引起分界线23的增大,这是有利的。因此上述值仅是示例性的、即没有限制。
同样侧辐射表面区段19以及缺口区域20的形状也可不同地选择。
通过对本发明贴片天线结构的描述可知,天线紧凑设计的主要原因在于利用了支承体3的外侧表面或侧壁3c。位于基底上侧3a的辐射表面11因此过渡到侧壁3c上的辐射表面区段中,从而扩大了总辐射表面。
另外,通过所描述的贴片天线增强了电磁场的垂直极化分量(地面增益),因为通过所示实施例中的指状侧辐射表面区段19实现了类似梳状的侧表面辐射结构18,在其中侧辐射表面区段19用作小型垂直辐射元件。
为此在根据图1、2的实施例或根据图3a的细节图中所述的侧表面辐射结构18构造有矩形侧辐射表面区段19和位于其间的矩形缺口区域,从而形成曲折形结构、即曲折形的分界线23,通过该分界线,矩形侧辐射表面区段19与在周向方向上错开的缺口区域20分离。
借助图3b仅示意性示出,属于总辐射表面25的区段19和缺口区域20也可通过波状结构、即通过波状延伸的分界线23彼此分离(该波状线可以是正弦或余弦的或依循其它波形)。
借助图3c示出,两种区段之间的分界线23也可构造成锯齿形的。
借助图3d应仅示出,分界线23原则上也可具有任意形状,例如可依循分形结构。
图3d作为其它可能的实施例示出,侧辐射表面区段19和/或位于其间的缺口区域20可具有分形结构,从而在区段19和缺口区域20之间形成依循该分形结构的分界线23。就此而言,侧辐射表面区段19和缺口区域20的设计可能性是多样的并且没有限制。
由仅示例性给出的附图可知,侧表面辐射结构18可具有多个侧辐射表面区段19和/或不导电的缺口区域20,它们从辐射表面11向接地面17方向指状、舌状、矩形、三角形、梯形、梳状或波状或类似形状地延伸或例如按分形结构构造。因此,分界线23通过该设计增大,即大于基底3在其侧壁上的纯周长。
所描述的实施例示出,框状辐射表面11最终可扩展到基底3的外表面、即环绕的侧表面或侧壁3c上,由此最佳地利用了基底3的体积。从而可在不增大体积的情况下增大总辐射表面25。最后,通过在两个相应向接地面17方向突出的侧辐射表面区段19之间的额外所选的缺口或缝隙20可进一步扩大整个框状辐射结构的周长、尤其是分界线23的总长,由此可减少基底的直至50%的体积材料和/或可增加直至50%的宽带性。
借助图1至3d已示出,不仅可通过利用支承体或基底3的外侧表面3c来改善本发明天线的紧凑设计,而且总的来说也可通过各种措施和侧表面或侧壁3c的几何形状来扩大总辐射结构。另外,在根据图3a至3d的方案中(所述方案仅示例性示出)可增强电磁场的垂直极化分量(地面增益),因为指状侧辐射表面区段19总体上起类似梳状的作用、即用作小型垂直辐射元件。
接下来将说明所描述的贴片天线的根据本发明的馈电结构。
尤其是由图1可见,馈电结构15包括一个四分之一圆周带51,在此偏心地示出馈电点53,天线馈电导线42(内导体)终止于馈电点上,所述馈电导线穿过基底3中的相应孔3d以及接地面17中的相应孔17a。馈电导线42在此可以是同轴馈电导线43的内导体43'的延长部,该馈电导线的外导体43”与接地面17电流连接。所述四分之一圆周带51在此通常构成移相器导线47形式的移相器装置。
然而,优选这样的实施方式,所说明和示出的贴片天线定位和连接于印刷电路板LP上,在印刷电路板(朝向基底3下侧3b)的上侧上设置或构造金属化表面,该金属化表面用作接地面17。因此,图1中所示的接地面17作为相应的金属化表面可以设置在有可能尺寸更大的印刷电路板的上侧上。在馈电导线42区域中,该金属化表面具有一个缺口,在缺口区域中印刷电路板设有一个孔,馈电导线42穿过该孔延伸至印刷电路板下侧并且在那里被电连接、尤其是焊接。就这点而言,印刷电路板中的相应孔也可构造为通孔金属化,并且仅应注意,在此不与接地面连接。即在此情况下不存在同轴连接导线。
就这点而言在图2a中示出相应于图2的视图,在其中也一同示出印刷电路板LP。
通过馈电点53的偏心设置,在移相器导线47中形成两个不同长度的耦合导线47'和47”,所述耦合导线在所示实施例中终止于框状、即环绕的封闭的辐射表面11的内边缘中间并且在此优选在中间的连接点48上优选过渡到辐射表面11中(在此耦合导线47'和47”的中间连接涉及在本实施例中成形为正方形缺口的相应内侧的相关长度)。基于如此构造的耦合导线47'和47”的不同长度可通过如此构造的移相器导线47中的不同延迟时间长度调整出所希望的相移、例如90°。由此可实现贴片天线的圆极化。
基于所描述的辐射表面11的框状结构设计,与标准贴片天线不同,所希望的圆极化并非通过不连续性产生,而是借助所述馈电点53通过所形成的移相器导线47产生。该一情况还带来下述优点,即,由此框状辐射表面11可扩展到外表面或侧壁3c上,从而可最佳地利用支承体即基底3的体积。通过所述具有侧辐射表面区段19和缺口区域20的侧表面辐射结构18可进一步扩大框状总辐射表面25的周长,由此如上所述载体材料体积可减少直至50%。
所描述的具有移相器导线47、即耦合导线47'和47”的馈电结构15(在下面的实施例中也是如此)设置或构造在基底3上侧3a上或其上方,通常在与框状辐射表面11所在或所设置的平面相同的平面中。
此外,借助图4补充示出表示总辐射表面25的框状结构的等效电路图,其中通过构造在侧壁3c上且依次交替的侧辐射表面区段19和缺口区域20形成框状辐射结构,该辐射结构通过依次交替的串联电感39和串联电容41定义。
如此构造的根据本发明的贴片天线可在选择适合材料的情况下被相应确定尺寸。例如贴片天线可通过以下材料和尺寸来定义:
外部尺寸:25mm×25mm×6mm,
缝隙或缺口宽度(区段20):1.5mm
重叠区域35的高度:3.6mm
侧辐射表面区段19的宽度:2mm
中心轴线7到馈电点53的距离:4mm
移相器导线47或耦合导线47'和47”的宽度:2mm
缺口13的边长为:14mm×14mm
基底材料:塑料PPS,εr=3.2
tan(δ)=0.0007
当然,这些值可在很宽的范围内变化。优选小于50%、尤其是小于40%、小于30%、小于20%并且尤其是小于10%的偏差可获得有利的实施方式。但相应的上述值也可向上任意增大,因此优选小于60%、小于70%、…、小于90%并且尤其是小于100%(以及更大)的数量级的偏差也是可能的。
关于塑料的εr值的偏差尤其是可向上增加多倍(在此基本上不存在限制)。εr值例如优选位于2和20之间。尤其是在根据本发明的贴片天线应用于接收通过SDARS发送的节目时,2和10之间的εr值尤为适合并且在此基底或贴片天线和因此环绕的辐射表面具有15mm×15mm至30mm×30mm的尺寸。
当根据本发明的天线例如用于接收GPS信号时,可使用由优选具有10和20之间的εr值的材料制成的基底。在此在俯视图中产生适合的贴片天线尺寸、即基底尺寸,该尺寸例如可在15mm×15mm至25mm×25mm之间。在这些值之间每1mm增量的任意不同的数量级也是可能且可行的。
现在,借助接下来的图5a至5h以示意性俯视图示出不同的馈电结构15,这些馈电结构例如可用于图1所示的(俯视图中)构造成正方形的贴片天线1。
在根据图5a的方案中示意性示出在根据图1的实施例中可见的馈电结构15。
借助其它视图5b至5j示出与此不同的变型方案,这些都仅用于说明多种其它结构也是可能的。
在按图5b的方案中,代替具有两个耦合导线47'和47”的四分之一圆移相器导线47提出直角导线结构,所述馈电点53并不位于角区域(中心轴线7穿过该角区域)、即导线分支的过渡区域中,而是与角区域错开地设置在一个导线分支中,从而相对于中间的馈电点53在辐射表面11的内边缘上再次形成不同长度的耦合导线47'和47”。
在根据图5c的方案中,选择270°环绕的导电的馈电环作为移相器导线47,其从馈电点53最后出来的耦合导线47'、47”终止于框状辐射表面11内侧上的两个以90°错开的触点48并且通过所述触点与辐射表面11连接。馈电在此从馈电点53(设置在中心并且被中心轴线7延伸穿过)起通过共同的第一径向馈电分支57进行,该馈电分支随后从分支点57'过渡到两个所述反向延伸的耦合导线47中。
在根据图5d的方案中示出具有多个弯折部的直角延伸的耦合导线47'、47”,在此这样选择耦合导线的宽度和长度,使得可在馈电方面实现90°的相移。
在根据图5e的方案中示出一种更为复杂的结构,更确切地说具有本身分支的耦合导线47'、47”,在此两个耦合导线47'、47”从馈电点53以已知方式通过多次弯折通向辐射表面11内侧上的连接点48。通过两个附加的彼此垂直的连接导线47a、47b,连接点48再次彼此电流连接,这可由图5e直接看出。
借助图5f示出,与图5e不同也可电容地馈电,其方式是:移相器导线47的两个耦合导线47'、47”与辐射表面11电流隔离。这两个彼此垂直并且垂直于基底3以及辐射表面11的侧边界延伸的耦合导线47'、47”在此平行于两个连接导线47a、47b定向,所述连接导线也垂直和平行于耦合导线47'、47”地设置并且分别在一个连接点48上与辐射表面11连接并且在它们的相反的端部上彼此连接。通过连接导线47a、47b的平行设置实现与如此形成的移相器导线47本来的耦合导线47'、47”的电容耦合。馈电点53在此也关于移相器导线47的总长度偏心地设置,以便在该设置下在连接点48上再次实现90°相移,所述馈电点以90°错开地设置在辐射表面11的内侧上,如在上述实施例中那样。所描述的与框状辐射表面11或框状总辐射表面25的电容连接还引起约9°至11°的增益波瓣倾斜。这在倾斜的车顶中特别有利于补偿天线所在结构上的倾斜。
原则上图5g的视图也是如此,在其中馈电结构具有封闭的矩形框架,两个耦合导线47'、47”再次从馈电点53通向两个以90°错开的触点48,通过所述触点与辐射表面11形成电流连接。两个触点48在此通过另一连接导线47a、47b再次彼此连接(与根据图5e的实施例相似,在其中附加的连接导线47a、47b在一定程度上以其角部向内部与根据图5g的实施例相反地折叠)。
根据图5h的实施例以根据图5g的方案为基础并且以两个在中间且呈十字延伸的附加连接导线47a、47b为特征,通过所述附加连接导线耦合导线47'和47”附加地彼此连接并且与触点48连接。
借助图5j及图5g仅示意示出基底和辐射表面11的轮廓并非必须与位于内部的缺口13轮廓一致。例如在图5i中以俯视图示出具有正方形基底3的正方形贴片11,该贴片具有用于缺口13的圆形分界边缘。移相器导线47在此是直角的且具有两个以90°错开地终止的分支。
在图5j中,贴片和辐射表面11构造成圆形的,而缺口13的分界边缘构造成正方形的。在此情况下,移相器导线47构造成部分圆(90°部分圆的形式)。这只应示出在此各种组合和变型是可能的。
借助图6应仅示意性(以俯视图)示出具有辐射表面的贴片天线和基底的几何形状并非必须是正方形的,而也可具有不同形状。通常优选正多边形。
借助图6示出,基底3例如可构造成圆柱形的并且位于其上的辐射表面11以及位于内部的圆形缺口13可构造成圆形的。在此也从偏心的馈电导线42——该馈电导线终止于移相器导线47的馈电点53上——起以90°角错开地设置两个耦合导线47'、47”,所述耦合导线与辐射表面11的环状(概括来说框状)环绕的带在连接点48上电流连接,以便产生90°相移并且因此使贴片天线也能够如同在其它实施例中那样作为圆极化贴片天线运行。
在此情况下,还构造有一个用于连接和耦合的第三径向臂47c、即导电的带区段47c,该带区段相对于两个耦合导线对称地与辐射表面11连接并且优选以小的距离47c与在本实施例中较长的耦合导线47”隔开地终止,该较长的耦合导线延伸至馈电点53(即具有两个彼此垂直的耦合区段),并且第二耦合导线47'也径向延伸至环状辐射表面11的连接点。
如此构造的贴片天线例如可具有以下值:
基底/辐射表面11的外半径(从中心轴线7测量):15mm
缺口13的内半径:8.2mm
基底总高度:6.4mm
馈电点53到中心轴线7的距离:4.5mm
侧辐射表面区段19在重叠区域35中的高度:4.6mm
缺口20的宽度:2mm
第三带区段47c和第一耦合导线47'之间的缝隙宽度47'c:7.2mm
耦合导线47'、47”的宽度:2mm
基底材料:εr值=2.5的塑料PS
tan(δ)=0.0001
在此也可规定相应的偏差,其例如已经在上面关于基本形状为正方形的基底或在俯视图中为正方形的贴片天线中被说明。εr值也是如此。代替上述正方形基本形状的标注尺寸,对于本实施例在测量方面适用所述尺寸说明。
下面说明图7,在其中区别于根据图1至6的实施例示出一种变化的馈电结构。
在该实施例中,除了具有源于馈电点53的两个耦合导线47'和47”的移相器导线47外,还设有第二移相器导线147,其具有第二馈电点153,由此形成另外两个耦合导线147'、147”,具有馈电点153的移相器导线147按180°旋转对称的意义关于具有馈电点53的第一移相器导线47对称于中心轴线7并且在连接点148上连接到辐射表面11。
在图8中为此再次示出等效电路图。
在根据图7和8的实施例中,两个馈电点53和153通过180°混合式移相器253馈电。通过这种方式的馈电可额外提高带宽。另外,天线的方向特性变成对称的。在此不再出现增益波瓣倾斜。180°混合式移相器253的总体馈电在此通过相应馈电导线43的内导体43”'进行。原理在此与根据图4的等效电路图相同。
在所说明的方案中,关于每个馈电点的馈电借助相配的移相器导线47或147相对于环绕的辐射表面11以90°错开地进行。不仅在根据图4的方案中而且在根据图8的实施例中,源自馈电点53或153的耦合导线47'、47”和147'、147”并非必须在形成相应移相器导线47或147的情况下以90°错开地分别通往一对连接点48或148。在此代替关于垂直轴线或对称轴线7的90°角错开,也可设置45°角错开、30°角错开或例如67.5°角错开,如通过相应所属的耦合导线47'、47”或147'、147”选择相应相移。在每种所述情况下原则上都可发送或接收圆极化波。
借助图9区别于图2示出一种例如在俯视图中为正方形或圆柱形的贴片辐射器1的变型方案的横截面图,该贴片辐射器在整体形状中构造成截圆锥形或截棱锥形,即具有这样的侧壁3c,其不垂直于基底3上侧或下侧3a、3b和因此不垂直于辐射表面11,而是倾斜于此延伸。在所示实施例中,侧壁3c以角度α倾斜于中心轴线7(角度α形成于基底3的底面或底侧3b和侧壁或侧表面3c的垂直经过对称轴线或中心轴线7的剖面之间)。在现在倾斜的侧表面3c上设置已多次说明的侧辐射表面区段19和位于其间的缺口区域20,它们在周向方向上交替设置。
角度α可在很宽的范围内变化,但该角度应当大于0°,否则在一定程度上不存在三维基底,而是整体辐射表面结构仅处于一个平面中。因此理想的α值大于10°、尤其是大于20°、大于30°、大于40°、大于50°、大于60°、大于70°和大于80°。优选角度α为90°。
所述值理论上也可上升超过90°,这借助根据图10的稍作改变的横截面图示意性示出。在此基底的结构相对于图9在一定程度上倒立地构造,但辐射表面11还是设置在上侧3a上。侧壁3c相对于图9的实施例反向倾斜。在此情况下,角度α优选小于180°,以便实际上构成三维基底。优选小于170°、尤其是小于160°、150°、140°、130°、120°、110°和尤其是小于100°的值。
下面还借助与根据图2或2a的横截面图类似的三个示意性垂直横截面图示出,辐射结构总体上例如也可使用金属片来构造,该辐射结构的侧辐射表面区段19隔开距离地位于侧壁3c的表面前方。
在此在根据图11的方案中使用相应冲制出的金属片,使得辐射表面11的位于上方的区段例如在使用粘接层或双面胶带的情况下粘贴在基底3表面3a上。然后在环绕的棱边61上向下弯折相应预先冲制出的侧辐射表面区段19,从而所述侧辐射表面区段19弯折到侧表面空间或侧壁空间S中,但不直接构造或定位于侧壁3c表面上。
图11所示的侧向距离SA可在很宽的范围内任意选择。在此侧辐射表面区段19的弯折也可不同地进行,因而所述区段并非必须以90°相对于上方的辐射表面区段定向,这例如借助图11以虚线示出的两个另外的示例示出,即,侧壁区段倾斜延伸地构造、即以与根据图9的实施例类似的角度α。
在根据图12的方案中仅示出,侧辐射表面区段19在侧表面空间或侧壁空间S中还可设有至少一个另外的例如相对于接地面位于下方的弯折部19b,该弯折部平行或倾斜于接地面延伸并且以其自由端部终止于侧壁或侧表面3c上或与其隔开距离地终止。
借助图13在类似的垂直横截面中示出,在侧表面空间或侧壁空间中与侧壁3c隔开距离设置的侧辐射表面区段19也可设有多个弯折部161,由此例如形成环绕的阶梯结构,在其中至少主要是依次构造优选垂直定向的区段与优选水平定向的区段。
尤其是在将总体上一个可弯曲和可弯折的导电金属片用作辐射器或辐射结构时,尤其是也可在位于上方的缺口区域中通过冲制形成相应的缺口13,在此冲制过程可如此进行,使得在冲制的同时留下所需的移相器导线47,因此移相器导线在一个冲制过程中作为总辐射结构的一部分与辐射表面11的剩余部材料锁合连接地形成。
在所描述的实施例中,侧辐射表面区段19环绕地电流连接地封闭地构造。在角部区域中必要时也可在沿周向方向错开的侧辐射表面区段19之间仅设置点状连接。尤其是当贴片天线使用可弯折和冲制的金属片制成时,在棱边线61上弯折的侧辐射表面区段19尤其是在其角部区域中与相邻的侧辐射表面区段19通过冲制线或棱边线分开。
下面说明根据图14的本发明的另一方案,在其中示出使用弯折的金属片的贴片天线。在侧表面3c上延伸或与侧表面隔开距离延伸的侧辐射表面区段19通过在上方的角部区域61中弯折由一个共同冲制的金属片形成。在该实施例中,与馈电点53相邻的具有两个耦合导线47'、47”的移相器导线47是冲制的金属片的一部分。
另外,在该方案中,甚至是馈电导线42也可构成冲制的且弯折的构成总辐射结构的金属片的一部分。为了形成馈电导线的相应长度,在上方的辐射表面11中通过冲制形成缺口区域149。
在该实施例中,在基底上侧上还设有四个调节销97,所述调节销在安装位置中优选在相应位置上穿过设置在辐射表面11中的孔97'并且由此用于调节辐射表面11。
根据图15的横截面图可以看出,如此按金属带方式构造的并且通过弯折向下延伸的馈电导线42延伸至馈电或焊接连接点83,在那里馈电导线可电流连接到印刷电路板LP上(图2和2a)。
在图14和15中可见的缺口98仅具有与制造工艺相关的意义,即为了在基底例如由塑料制成时使基底尽可能不收缩。
借助图16、17和18还示出,基底3可具有空腔103,该空腔可从下侧3b通过构造在那里的开口103a进入。由此产生盒状基底,其包括位于上方的盖3d和环绕的侧壁3c。如图17和图18所示,在如此形成的内腔103中安装一个附加的印刷电路板107,在该印刷电路板上可定位电气或电子元件或组件109。所述印刷电路板107在此可安装在空腔103的任意高度上,如图17所示大致在中间高度上并且在图18中直接贴靠在上方的盖壁3d的下侧上。
整个内腔或空腔103在所谓的盖3d的下侧上以及在内侧壁3'c上被覆盖金属化层,从而整个内腔103朝向侧表面和上方相对于基底3屏蔽。理论上也可将具有适合尺寸的盒子插入空腔103中,所述盒子是导电或金属化的或由金属片构成。
此外在图18中还示出,通过两个榫装置如此构造的贴片天线1可穿过印刷电路板LP中的孔117,直到榫臂117'反扣印刷电路板LP的孔117并且由此使基底3已经预调地保持在印刷电路板LP上。
所描述的天线原则上可用于发送但也可用于接收电磁波并且尤其是圆极化电磁波。该天线也可同时用于发送和接收,尤其是当——如常见的那样——发射和接收范围在频率上彼此隔开时(即使很小地隔开)。在接收时,相应信号通过所谓的馈电导线被传输给位于印刷电路板上的电子器件和/或其它下游的组件以便被进一步处理。
所描述的实施例示出,可以以相对较少的花费彼此嵌套设置两个三维环形贴片天线,以便例如接收GPS信号和SDARS信号。另外由于不需要陶瓷作为用于贴片天线装置的介电体,所以也实现了低成本结构。另外可实现相对紧凑的结构。此外,S参数、增益和轴比满足要求。
现在,借助图19以及后面的附图示出根据本发明的解决方案的叠层贴片天线形式的其它变型,在其中,上面所描述的相应于所述框状贴片天线的天线结构构成第一或外部的贴片天线A即第一贴片辐射器,在其下方或内部设置另一贴片天线B,第一贴片天线A或多或少地完全高出或包括所述贴片天线B。由此在天线之间形成电容耦合,这可额外减小整个天线结构,且不影响天线性能。换句话说,第二贴片天线B的第二辐射表面211设置在第一贴片天线A的辐射表面11和接地面17之间的距离中,尤其是第一贴片天线的辐射表面11和接地面17之间的总高度或总距离的20%至80%、尤其是30%至70%、优选是40%至60%的中间区域中。
换言之,通过下面的实施例尤其是可在GPS天线中改进带宽及改进增益。另外,与传统的相应于叠层贴片天线的解决方案相比可节约成本,因为天线结构优选仅包括两个金属片和一个塑料载体。
借助图19在此以三维图示出叠层贴片天线装置的基本结构并且在图20中以分解图示出。
在图20中在最上方可见贴片辐射器A,其原则上已经借助图1和后面的附图被说明。在此贴片辐射器A由一个金属片通过冲制和弯折构成。因此,在环绕的框状贴片辐射表面中可以看到缺口11',该缺口产生的原因仅仅是为了也能够在两个移相器导线47'和47”之间通过冲制形成在那里示出的具有足够长度的馈电导线42,从而馈电导线在弯折后在足够高度上穿过整个天线装置优选直至支承装置的下部区域。
现在,在图20的中间可见第二贴片天线B,其在所示优选实施例中这样构造,使得第一贴片天线A和第二贴片天线B具有类似的天线结构。
也就是说,第二贴片天线B具有第二辐射表面211,该第二辐射表面是框状的,在环绕的侧面上设置侧表面辐射结构218,其包括多个侧辐射表面区段219,在侧辐射表面区段之间设置缺口220,所述缺口在所示实施例中在背离辐射表面11的一侧上开口地终止。由于两个贴片天线A和B可相同地构造,所以在第二贴片天线B中相应的结构特征设有与在第一贴片天线A中相同的附图标记,但数字加大200。在此情况下,第二辐射表面211也可由金属片或金属部件冲制出并且部分弯折,在缺口区域213中也构造有具有两个耦合导线247'和247”的馈电结构215,在所述耦合导线之间类似构造的馈电导线242也再次优选横向并且优选垂直于第二辐射表面211的平面延伸。在此在第二辐射表面211中也形成相应的另一缺口211',其允许相应的馈电导线242在足够的长度中从金属片被冲制出并且通过弯折优选垂直于金属片延伸,由此馈电导线可以在足够的长度中向下穿过支承结构地延伸。两个耦合导线247'和247”在此分别终止于设有缺口的第二辐射表面的内边缘上的两个连接点248上。
在图20的最下方可以看到由介电材料制成的支承结构。支承结构包括具有环绕的壁301的支承装置300,在该支承结构的内部设置壁区段302以及平台303,它们终止于不同高度上。由此所述第二下方或内部的贴片天线B可被放置或安装在较低的平面或较低的水平上,而第一贴片天线A则罩住下方的第二贴片天线B地安装在较高的水平上,并且上方的辐射表面11至下方的接地面的距离比第二贴片天线B的第二辐射表面211至下方的接地面的距离要远。
为了实现简单安装,第二贴片天线B在其框状第二辐射表面211区域中设有卡锁装置311,所述卡锁装置包括多个沿径向向中心延伸的各指状件。这使得如此构造的第二贴片天线B可安装到支承装置300的相配的支承区段上,并且在相应的支承区段上卡锁元件313本身优选作为支承装置300的一部分被一体构造,所述卡锁元件例如可构造成蘑菇状的,从而指状的卡锁元件311可卡锁在其下方并且下方的第二贴片天线B牢固且可靠地保持在支承装置300上。
图21示出根据图19和20的实施例的示意性俯视图。
图22和23示出图21中沿A-A或B-B线的两个剖面图。
由此可见,这样构造具有用作支承部的壁或壁区段及平台等的以介电体形式的支承装置300,使得为了下方的第二贴片天线B形成一个环绕的槽状缺口或凹部321,在其中第二贴片天线可横向于并且至少近似垂直于——例如以91°至95°的角度——第二辐射表面向下延伸。优选在此侧辐射表面区段219略微向外倾斜并且在放置和安装时贴靠在支承装置300的内侧表面300'上,由此可进一步牢固地固定第二贴片天线B。
根据图22和23的剖面图还表明,支承装置300在外壁301的外部环绕地在其下方的底部区域中具有向上开口的高度较小的环绕的槽301',上方的第一贴片天线A的侧辐射表面区段19的前端部可嵌入所述槽中,所述端部还贴靠在支承装置300外壁301的外表面上。在此还可看出,在外表面中环绕的壁301尤其是在角部区域中构造有小钩307(图20),并且设置在该区域中的侧辐射表面区段19具有相应与小钩共同作用的卡锁元件19'(图20),在所示实施例中可以看到是缺口的形式,小钩307卡入所述缺口中。由此借助最简单的器件将外部或上方的第一贴片天线固定在支承装置300上。
借助图24示出所描述的天线装置的底视图,所述天线装置可具有胶带253,以便将如此构造的天线装置粘贴在例如底盘的适合位置上。另外,在该装置中可以看到两个馈电导线42和242。为了无阻碍地实现或定位所述馈电导线,两个贴片天线A和B优选在移相器导线方面这样定向,使得相应两个共同作用的耦合导线47'和47”或247'和247”在俯视图中彼此旋转180°、即沿径向对置地定位。通过这样的天线现在可实现贴片天线装置,在其中例如两个圆极化贴片天线可被提供于最小的结构空间中,其中例如上方或外部的第一贴片天线可用作GPS环形天线并且下方或内部的第二贴片天线可用作SDARS环形天线。在图25中示出用于两个贴片天线的相应的谐振图。
在本实施例中,这样调谐两个贴片天线A和B的方案,使得第一贴片天线A、即外部的或跨接整个天线装置的贴片天线A适合于接收例如由全球导航卫星系统(GNSS)发送的信号,相反,较低的或位于内部的第二贴片天线B例如可用于接收SDARS卫星信号。
借助图26和27区别于图20示出,第二贴片天线B在最简单的实施方式中也可构造为单极化贴片天线,在其中例如第二辐射表面211构造成全表面(例如没有缺口)。
在这种情况下,较低或位于内部的第二贴片天线B可具有例如或多或少全表面的第二辐射表面,该第二辐射表面构造在全体积的介电体261、例如正方形或类似正方形的介电体261的表面上。在此例如可使用一种贴片天线,在其中第二贴片天线B的介电支承体由陶瓷制成(所使用的陶瓷可具有20至45之间的εr值)。围绕该陶瓷体设有相应于根据图19和20的实施例的塑料框作为另一支承体300,该塑料框具有或多或少环绕的支承壁301,并且该介电材料例如可具有2至6的εr值。通过该支承体以所描述的方式保持和支承第一贴片天线A。
因此,为外部或上方的第一贴片天线(优选SDARS天线的形式)省却了相应的陶瓷部件。从而可节约成本。外部的尤其是以SDARS天线的形式的第一贴片天线优选通过简单的金属片结构实现。在此可实现高的带宽AR,其例如具有从2320到2345兆赫小于等于3分贝。因此确保根据Sirus/XM标准的可互操作的数据传输。
此外,优选SDARS接收天线形式的外部或上方的第一贴片天线改进了用于接收对地静止位置数据——例如在全球导航卫星系统(GNSS)的范畴中——和尤其是用于接收GPS位置数据的性能。在此,例如在≤7dB的高带宽AR(AR Patch Solo≤11dB)下实现4dB的最大增益(Gen Patch Solo=3dB)。
当例如整个外部的第一贴片天线A具有27×27×8mm的外部尺寸时,位于内部的优选用作GPS贴片天线或类似物的第二贴片天线B例如具有18×18×4mm或例如25×25×4mm的外部尺寸。换言之,可想到小于上述外部尺寸的所有适合的中间尺寸并且这些中间尺寸提供出乎意料的良好效果。
同样借助图26和图27所示的第二贴片天线B的第二辐射表面211可在环绕的边缘上构造有具有多个侧辐射表面区段219的侧表面辐射结构218,如根据图20的实施例。最后,辐射表面11也可如在根据图20的实施例中那样构造,即用以形成双极化或圆极化天线——例如利用在那里示出的两个移相器导线247'和247”,但没有环绕的侧表面辐射结构18。变型方案在此是可能的。
最后,图28和29示出另一种实施例,所述另一种实施例在图28中以三维图示出并且在图29中以分解图示出。
在该变型方案中,设置在一定程度上构造成三维的贴片辐射器A,其原则上与在上述所有其它实施例中相同地构造。辐射表面11构造成框状的,该实施方式的辐射表面框11”的宽度相对窄。在辐射表面11的环绕的边缘上分别再次构造侧辐射表面区段19。在所示实施例中,辐射表面11的每个纵向侧面具有两个沿相关侧面的纵向彼此错开的侧辐射表面19,所述侧辐射表面构造得相对宽,即其宽度大约相应于辐射表面11的每个纵向侧面的两个侧表面区段19之间的距离。所述片状或舌状的侧表面辐射表面19不垂直延伸,而是向外以倾斜定向的角度远离辐射表面11地延伸、即从辐射表面11发散地朝基底3方向延伸,在所示实施例中,侧辐射表面区段19的端部区段19”至少在部分高度上罩住基底3的板状底部的侧壁3c并且在那里平行于侧壁3c地终止且贴靠于其上。
在大致板状的基底3内设有平台303、即平台状的突出部、角状的间隔件303,它们在各角部区域中相对于基底的外表面向内侧错开地设置。它们全部终止于相同的高度上。
在所示实施例中,第二贴片天线现在不再构造成三维的,而是仅构造为平面的贴片天线。原则上该第二贴片天线B也可如在上述实施例中一样构造有具有内部缺口和相应馈电装置的框状第二辐射表面211,并且所述馈电装置也可再次具有两个共同作用的移相器导线247'和247”。所述平面的、在所示实施例中优选片状的第二贴片天线B分别在角部区域中具有从其外侧的周向分界线向内错开的角状缺口401,所述缺口的大小、即尺寸和位置相应于介电体中平台状的突出部303。这使得第二贴片天线B可安装在介电体3、即其表面3a上,从而向上突出于介电体3表面或上侧3a的角状平台303穿过第二贴片天线B辐射表面11中的相应缺口401。由此第二贴片天线B平面地靠置在介电体3的表面3a上并且通过第二贴片天线B中的相应缺口401可靠地保持和固定。
然后将第一贴片天线A安装到该结构上,第一贴片天线A的框状辐射表面11靠置在平台状的角件的上侧303'上并且罩住第二贴片天线B。
在所示实施例中还有多个正方形开口贯穿本来的介电体,这并不具有重要决定性意义。
在所描述的方案中,两个贴片天线A和B优选可由金属片结构制成。也就是说,两个贴片天线A和B通过冲制来制出,其中第一贴片天线A还可附加地通过弯折变形为三维的,以便一同形成相应所描述的侧辐射表面区段19。如上所述馈电导线在两个贴片天线A和B中也可通过冲制和弯折制出。但在该实施方式中优选规定,代替借助其它实施例所描述的弯曲的通过冲制棱边而形成的馈电导线也可使用径向销针进行馈电。也就是说,优选不仅为外部贴片天线而且也为内部贴片天线使用圆柱形销针,所述销针可被焊接到相应馈电点上。
因此形成一种整体结构,其中,外部贴片天线A如在其它实施例中那样成形成三维的,整体造型并非是立方体形状,而是金字塔形状(基于从上向下发散地设置的侧辐射表面区段19),并且位于内部的贴片天线B构造成纯平面的,而非三维的,其没有侧辐射表面区段19。
在所描述的天线中,外部即上方的贴片天线A优选用于接收SDARS服务,而内部或较低的在所示实施例中为平面的贴片天线B则用于GPS服务。换句话说,位于内部的第二贴片天线B具有二维结构、即二维表面,而外部贴片天线则构造成三维的。