DE10150086B4

DE10150086B4 - Group antenna with a regular array of breakthroughs

Info

Publication number: DE10150086B4
Application number: DE10150086A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Goebel Uhland Dipl-Ing De
Priority date: 2001-10-14
Filing date: 2001-10-14
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: DE10150086A1

Abstract

Gruppenantenne von geringer Gesamtdicke, bestehend aus einem plattenförmigen ersten elektrisch leitfähigen oder leitfähig beschichteten Körper (2) mit zwei an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen (5a, 5b) und mit einer regelmäßigen Anordnung von ersten Durchbrüchen (1) durch die Großflächen (5a, 5b), und aus einem zweiten elektrisch leitfähigen oder leitfähig beschichteten Körper (4) mit zwei zueinander planparallel an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen (3a, 3b), wobei die erste (3a) der beiden Großflächen (3a, 3b) des zweiten Körpers (4) mit der dem zweiten Körper zugewandten zweiten Großfläche (5b) des ersten Körpers (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (3a) der beiden planparallelen Großflächen (3a, 3b) des zweiten Körpers (4) Vertiefungen (6) von zweifach spiegelsymmetrischer Form aufweist, welche in Verbindung mit dem ersten Körper (2) Kammern bilden, die jeweils mindestens vier der ersten Durchbrüche (1) umfassen und in ihrem Inneren mindestens zwei stegförmige Erhebungen (7) sowie in ihrem Symmetrie-Zentrum je einen der zentralen Speisung dienenden zweiten Durchbruch (8) zur zweiten Großfläche (3b) des zweiten Körpers (4) aufweisen.Group antenna of small overall thickness, consisting of a plate-shaped first electrically conductive or conductively coated body (2) with two large outer surfaces located on opposite outer sides (5a, 5b) and with a regular arrangement of first openings (1) through the large surfaces (5a, 5b) , and of a second electrically conductive or conductively coated body (4) with two planar surfaces parallel to each other on opposite outer sides (3a, 3b), wherein the first (3a) of the two large surfaces (3a, 3b) of the second body (4) the second body (5b) of the first body (2) facing the second body, characterized in that the first (3a) of the two plane-parallel large surfaces (3a, 3b) of the second body (4) are depressions (6) of two-fold mirror symmetry Shape, which form in conjunction with the first body (2) chambers, each of at least four of the first Durc Broken (1) and in their interior at least two web-shaped elevations (7) and in their symmetry center each one of the central feed serving second breakthrough (8) to the second large area (3b) of the second body (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppenantenne von geringer Gesamtdicke, bestehend aus einem plattenförmigen ersten elektrisch leitfähigen oder leitfähig beschichteten Körper mit zwei an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen und mit einer regelmäßigen Anordnung von ersten Durchbrüchen durch die Großflächen, und aus einem zweiten elektrisch leitfähigen oder elektrisch leitfähig beschichteten Körper mit zueinander planparallel an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen, wobei die erste der beiden Großflächen des zweiten Körpers mit der dem zweiten Körper zugewandten zweiten Großfläche des ersten Körpers verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a group antenna of low total thickness, consisting of a plate-shaped first electrically conductive or conductively coated body with two located on opposite outer sides and large areas with a regular arrangement of first openings through the large areas, and a second electrically conductive or electrically conductive coated body with large surfaces located parallel to one another on opposite outer sides, wherein the first of the two large areas of the second body is connected to the second large area of the first body facing the second body, according to the preamble of claim 1.

Seit langem eingeführte Anwendungen von Richtantennen im Mikro-und Millimeterwellenbereich sind einerseits militärische und zivile Radargeräte sowie andererseits Sende-/Empfangseinheiten von Richtfunkstrecken. Die zunehmende Verbreitung kommerzieller Anwendungen von Radarsensoren wie im Millimeterwellen-Abstandswarnradar für Kraftfahrzeuge und von Millimeterwellen-Sende-/Empfangseinheiten zur breitbandigen Informationsübertragung, insbesondere bei Punkt-zu-Multipunkt-Funknetzwerken ergibt neben der Forderung nach weiter verbesserten Antennenwirkungsgraden auch die Notwendigkeit, kostengünstig in sehr großen Stückzahlen fertigbare Konstruktionsprinzipien zu verwenden. Darüber hinaus erfordern die Einsatzbedingungen oft eine möglichst kompakte, raumsparende Lösung. Da die maximal erzielbare Richtschärfe einer Antenne durch die verfügbare strahlende Fläche begrenzt ist, ergibt sich daraus meist die Forderung nach möglichst flacher Bauweise der Antenne. Auch ästhetische Gesichtspunkte wie die unauffällige Anbringung an Gebäuden spielen speziell bei Punkt-zu-Multipunkt-Funknetzwerken eine wichtige Rolle für die Marktakzeptanz.Long-established applications of directional antennas in the micro- and millimeter-wave range are, on the one hand, military and civilian radars and, on the other hand, transceiver units of radio links. The proliferation of commercial applications of radar sensors, such as millimeter-wave distance warning radar for motor vehicles, and millimeter-wave transmit / receive units for broadband information transmission, especially in point-to-multipoint radio networks, in addition to the demand for further improved antenna efficiencies, also results in the need for low cost to use large quantities of manufacturable design principles. In addition, the operating conditions often require a compact, space-saving solution. Since the maximum achievable directivity of an antenna is limited by the available radiating surface, this usually results in the demand for the most flat possible construction of the antenna. Also aesthetic aspects such as the inconspicuous attachment to buildings play an important role in market acceptance, especially in point-to-multipoint radio networks.

Es ist bekannt, zur Erzielung einer gerichteten Abstrahlung im Mikro-und Millimeterwellenbereich anstelle von Reflektor- oder Hornantennen, welche alle eine gewisse, nicht zu unterschreitende Ausdehnung in Abstrahlrichtung aufweisen, ebene oder an den Oberflächenverlauf eines Fahr-oder Flugzeuges angepasste Gruppenantennen zu verwenden. Diese verwenden eine Vielzahl von Einzelstrahlern in meist regelmäßiger zweidimensionaler Anordnung, welche durch eine geeignet gewählte Anregung mit jeweils einem kleinen, nach Amplitude und Phase genau bestimmten Anteil der am Speisepunkt der Antenne eingekoppelten Sendeleistung im Fernfeld durch konstruktive beziehungsweise destruktive Überlagerung der Einzelbeiträge die gewünschte Richtcharakteristik erzeugt. In der Radartechnik wird dieses Prinzip gleichzeitig zur Erzeugung einer großen resultierenden Sendeleistung durch Ausstattung eines jeden Einzelstrahlers mit einem individuellen Sendeverstärker ausgenutzt. Für den Empfang benötigt man dann ebenfalls eine der Elementzahl entsprechende Zahl rauscharmer Empfangsverstärker, deren Ausgangssignale gegebenenfalls nach Frequenzumsetzung amplituden- und phasenrichtig zusammengesetzt werden, um wiederum eine vorbestimmte richtungsabhängige Empfindlichkeit des Radarempfängers zu erzielen. Für die eingangs erwähnten Anwendungen ist dieses Prinzip der aktiven phasengesteuerten Antenne insbesondere im Millimeterwellenbereich meist zu teuer. Hier kommen als kostengünstige Alternative zu Reflektor- und Hornantennen flache Gruppenantennen mit einem reziproken Multitor-Netzwerk in Frage, welches eine starr vorgegebene Verteilung der Einzelstrahler-Erregungen vorgibt und so identische Sende- und Empfangscharakteristiken aufweist. Diese Netzwerke sind meist als binärer Teilerbaum mit einer zweidimensionalen Abfolge von Zweiwege-Leistungsteilern realisiert.It is known to use a directed emission in the micro and millimeter wave range instead of reflector or horn antennas, which all have a certain, not to be exceeded extent in the emission direction, planar or adapted to the surface course of a vehicle or aircraft group antennas. These use a plurality of individual radiators in usually regular two-dimensional arrangement, which generates the desired directional characteristic by a suitably chosen excitation, each with a small, according to amplitude and phase precisely determined proportion of coupled at the feed point of the antenna transmission power in the far field by constructive or destructive superposition of individual contributions , In radar technology, this principle is simultaneously exploited to generate a large resulting transmission power by equipping each individual radiator with an individual transmission amplifier. For the reception one then also requires a number of elements corresponding number of low-noise receiver amplifiers whose output signals are optionally assembled according to the frequency and amplitude in phase correct to again achieve a predetermined directional sensitivity of the radar receiver. For the applications mentioned above, this principle of the active phased array antenna is usually too expensive, especially in the millimeter wave range. Here come as a cost-effective alternative to reflector and horn antennas flat array antennas with a reciprocal multi-port network in question, which specifies a rigidly predetermined distribution of the single-radiator excitations and thus has identical transmission and reception characteristics. These networks are usually realized as a binary divider tree with a two-dimensional sequence of two-way power dividers.

Wichtige Kennwerte einer Richtantenne sind neben der Richtschärfe, d. h. räumlichen Selektionsfähigkeit, die Unterdrückung von unerwünschter Abstrahlung in abseits der Hauptkeule liegenden Richtungen (Nebenzipfeldämpfung), die Polarisationsart- und Reinheit sowie Antennengewinn und der Antennenwirkungsgrad. Der sogenannte Antennengewinn ist das Verhältnis der in großem Anstand in Hauptabstrahlrichtung der Antenne erzeugten Leistungsdichte der Richtantenne und derjenigen, die durch einen idealen Kugelstrahler bei gleicher Eingangsleistung der Antenne resultieren würde. Bei einer verlustlosen Antenne würde die gesamte eingespeiste Sendeleistung abgestrahlt und man erhielte den nur durch die Feldverteilung auf der Antennenoberfläche gegebenen idealen Gewinn. Bei realen Antennen geht ein Teil der eingespeisten Sendeleistung verloren, indem er durch unvollkommene Anpassung der Antenne an den Generator-Innenwiderstand reflektiert wird oder durch in der Antennenstruktur auftretende dielektrische und Leitungsverluste absorbiert wird. Der Antennenwirkungsgrad ist das Verhältnis der in Hauptabstrahlrichtung tatsächlich erzeugten Leistungsdichte zu derjenigen, welche bei sonst unveränderter Feldverteilung auf der Antennenoberfläche ohne Verluste auftreten würde. Er wird in der Regel durch Vergleich von Messwerten mit theoretischen Berechnungen bestimmt. Eine wichtige Randbedingung ist, dass im Falle von Einzelstrahlerelementen ohne ausgeprägtes eigenes Richtverhalten ein seitlicher Abstand von etwa einer halben Freiraum-Wellenlänge nicht wesentlich überschritten werden darf. Ansonsten entstehen in nahe der tangential zur Antennenoberfläche liegenden Raumrichtungen Nebenmaxima, wodurch eine unzureichende Nebenzipfelunterdrückung resultiert.Important characteristics of a directional antenna are in addition to the directivity, d. H. spatial selectivity, the suppression of unwanted radiation in out-of-main lobe directions (side-lobe attenuation), polarization type and purity, and antenna gain and antenna efficiency. The so-called antenna gain is the ratio of the power density of the directional antenna produced in great decency in the main radiation direction of the antenna and that which would result from an ideal spherical radiator with the same input power of the antenna. With a lossless antenna, the entire transmitted transmission power would be radiated and one would receive the ideal gain given only by the field distribution on the antenna surface. In real antennas, part of the transmitted power is lost by being reflected by imperfect matching of the antenna to the generator internal resistance or being absorbed by dielectric and conduction losses occurring in the antenna structure. The antenna efficiency is the ratio of the power density actually generated in the main emission direction to that which would occur with no losses, given otherwise unchanged field distribution on the antenna surface. It is usually determined by comparing measured values with theoretical calculations. An important constraint is that in the case of single radiator elements without pronounced own directional behavior, a lateral distance of about half a free-space wavelength may not be significantly exceeded. Otherwise, secondary maxima occur near the tangent to the antenna surface spatial directions, resulting in an insufficient sidelobe suppression.

Verschiedene Arten von Gruppenantennen unterscheiden sich in erster Linie in der nutzbaren Betriebsfrequenzbandbreite sowie in der Fähigkeit, bei hohen Frequenzen, insbesondere im Millimeterwellengebiet hohe Antennenwirkungsgrade zu erzielen. Die im Mikrowellenbereich weit verbreiteten Gruppenantennen mit auf dielektrischen Schaltungsträgern, zum Beispiel fotolithografisch erzeugten, flachen Strahlerelementen (zum Beispiel Microstrip-Patch Antennen) und insbesondere solche mit auf dem dielektrischen Substrat integrierten Streifenleitungs-Leistungsteilern werden im Millimeterwellenbereich infolge der zunehmenden Dämpfung der resonanten Strahler-Elemente und durch Leitungsverluste für hohe Antennengewinne unbrauchbar. Dem kann teilweise dadurch entgegengewirkt werden, dass das Leistungsteilernetzwerk aus Hohlleiterelementen aufgebaut wird, an welche die Strahler-Elemente beispielsweise durch Schlitze in der Hohlleiterwand angekoppelt werden. Jedoch sind die Verluste solcher Antennen für viele Anwendungen immer noch zu hoch beziehungsweise verursachen durch die Notwendigkeit zur Erzeugung höherer Sendeleistung und den Einsatz besonders rauscharmer Empfängerschaltungen vermeidbare Zusatzkosten.Different kinds of group antennas differ in the first place in the usable operating frequency bandwidth and in the ability to achieve high antenna efficiencies at high frequencies, especially in the millimeter wave area. The microwave antenna array antennas with dielectric circuit carriers, for example photolithographically generated, flat radiator elements (for example microstrip patch antennas) and in particular those with stripline power dividers integrated on the dielectric substrate become in the millimeter-wave range as a result of the increasing attenuation of the resonant radiator elements and unusable by line losses for high antenna gains. This can be partially counteracted by the fact that the power divider network is composed of waveguide elements, to which the radiator elements are coupled, for example by slots in the waveguide wall. However, the losses of such antennas are still too high for many applications or cause additional costs due to the need to generate higher transmission power and the use of particularly low-noise receiver circuits.

Ein Weg zur starken Verminderung der Gesamtverluste einer Gruppenantenne ist der Verzicht auf dielektrische, verlustbehaftete Bauteile. Aus militärischen Anwendungen sind flache Schlitzgruppenantennen bekannt, bei denen Schlitzstrahler im gegenseitigen Abstand von etwa einer halben Freiraumwellenlänge eingesetzt werden, die gruppenweise aus Hohlleiterresonatoren gespeist werden. Beispielsweise beschreibt die DE 3689015 T2 eine verbesserte Anordnung zum Betrieb solcher Antennen über vergrößerte Frequenzbandbreiten (siehe die dortige 1) mittels Speisung der genannten Hohlleiterresonatoren von beiden Enden her, indem in einer gegenüber dem herkömmlichen Aufbau zusätzlich eingefügten Ebene ein weiterer, in seiner Mitte erregter Hohlleiter das Sendesignal gleichförmig aufteilt und an die Enden des jeweiligen Hohlleiterresonators transportiert. Damit wird die Hohlleiterlänge, über welche sich die Betriebsbandbreite begrenzende Phasenfehler des den jeweiligen Schlitz anregenden Signals aufbauen, halbiert. Als Nachteil im Sinne der oben angeführten Kriterien ist zu sehen, dass zu diesem Zweck zu den ohnehin schon im herkömmlichen Aufbau notwendigen mindestens drei Hohlleiterebenen eine vierte hinzukommt, das heißt die Bautiefe der Antenne weiter ansteigt. Eine noch weitergehende Steigerung der Betriebsbandbreite ist zwar theoretisch denkbar, indem das gleiche Prinzip in beiden zur Abstrahlrichtung der Antenne senkrechten orthogonalen Richtungen, das heißt auch auf die orthogonal zu den Hohlleiterresonatoren der ersten Ebene angeordneten zweiten Hohlleiterresonatoren angewandt wird. Die damit nochmal ansteigende Bautiefe und die Komplexität des resultierenden Fertigungsprozesses sind jedoch von großem Nachteil. Prinzipiell kann man solche Strukturen mit ausreichender Genauigkeit aus preisgünstigen metallisierten Kunststoffteilen aufbauen. Die in oben genannten Kommunikationsanwendungen geforderte Nutzbandbreite von mehr als 10% kann jedoch mit den in DE 3689015 T2 offenbarten Verbesserungen nicht erreicht werden. Ein ausreichend breitbandiger binärer Teilerbaum aus Hohlleitern, welcher die einzelnen Strahler der Gruppenantenne speist, ist wegen des geringen Elementabstandes von einer halben Freiraumwellenlänge nicht einlagig realisierbar. In der EP 0793866 (A1) ”Planar Antenna Design” wird vorgeschlagen, als Strahlerelemente kleine Hornantennen zu verwenden, welche so dimensioniert sind, dass sie in Raumrichtungen, in denen bei isotroper Einzelstrahlercharakteristik Nebenzipfel resultieren würden, bereits eine reduzierte Abstrahlung besitzen. Die Speisepunkte dieser Hornantennen liegen seitlich genügend weit auseinander, um nunmehr ein einlagiges Hohlleiterteilernetzwerk verwenden zu können. Die Bauweise ist für den Einsatz von metallisierten Kunststoffspritzgussteilen geeignet, hat aber noch folgende Nachteile: die hornartigen Einzelstrahler benötigen eine gewisse Mindestlänge, wodurch eine noch recht große Gesamtdicke der Antenne von etwa 3 bis 4 Freiraumwellenlängen resultiert; die Bautiefe und engen Speiseöffnungen der Hornstrahler erschweren und verteuern den Metallisierungsprozess; die zur Vermeidung von ”Einfallstellen” (schrumpfungsbedingten Formabweichungen) erforderliche Ausbildung der Hörner mit etwa konstanter Wandstärke macht die Ausbildung einer ebenen Rückfläche unmöglich, weshalb zur Realisierung eines einlagigen Leistungsteilernetzwerkes mit geschlossenem Hohlleiterquerschnitt noch zwei weitere Kunstoffspritzgußteile notwendig sind. Einen anderen Weg geht der in der WO 01/48857 A2 offenbarte Lösungsansatz für ein Hohlleiternetzwerk zur Speisung einer zweidimensionalen ebenen Gruppenantenne. Das Ziel, in beiden zur Abstrahlrichtung der Gruppenantenne orthogonalen Richtungen einen genügend geringen Abstand zwischen benachbarten, nur geringe eigene Richtwirkung aufweisenden Elementarstrahlern zu erreichen (um so unerwünschte Nebenzipfel des Richtdiagrammes zu vermeiden), wird hier trotz der Verwendung eines auf der Hohlleitertechnik beruhenden vollständigen binären Teilerbaumes erreicht, indem alle Hohlleiterverläufe in einer der beiden orthogonalen Richtungen in einer Ebene, alle Hohlleiterverläufe in der anderen orthogonalen Richtung in einer zweiten Ebene parallel zur abstrahlenden Antennenfläche hinter derselben angeordnet werden. Durch die Kombination von Zweiwege-Leistungsteilern mit jeweils zwei 90-Grad Hohlleiterecken der gleichen Art (H-Ebenen-Teiler mit H-Ebenen-Ecken, E-Ebenen-Teiler mit E-Ebenen-Ecken) gelingt es, das bei ebener Auslegung des Teilerbaumes unausweichliche gegenseitge Durchdringen der Hohlleiter unmittelbar hinter den Elementarstrahlern zu vermeiden. Als Vorteile dieser Anordnung sind die für die eingangs genannten Kommunikationsanwendungen ausreichende erzielbare Bandbreite, die Verwendbarkeit beliebiger, nicht auf spezielle Richtwirkung hin entwickelter Elementarstrahler und die durch die Beschränkung auf zwei Ebenen begrenzte Komplexität des Hohlleiternetzwerkes zu nennen. Diese Vorteile werden jedoch mit der Einfügung von jeweils zwei Hohlleiterbögen pro Leistungsteiler sowie mit einer aus fertigungstechnischen Gründen unvermeidbaren Trennebene erkauft, welche das Hohlleiternetzwerk vielfach quer durchschneidet, und an der im Fertigungsprozeß die Antenne wieder paßgenau und mit guter elektrischer Kontaktqualität zusammengefügt werden muß.One way to greatly reduce the overall losses of a group antenna is the abandonment of dielectric, lossy components. For military applications, shallow slot array antennas are known in which slot heaters are used at a mutual distance of about half the free space wavelength, which are fed in groups from waveguide resonators. For example, this describes DE 3689015 T2 an improved arrangement for operating such antennas over increased frequency bandwidths (see the there 1 ) by means of feeding said waveguide resonators from both ends, by another, in its center excited waveguide uniformly divides the transmission signal and transported to the ends of the respective waveguide resonator in a relation to the conventional structure additionally inserted plane. Thus, the waveguide length over which build up the operating bandwidth limiting phase error of the respective slot exciting signal is halved. A disadvantage in the sense of the above-mentioned criteria can be seen that for this purpose to the anyway already in the conventional structure necessary at least three waveguide planes added a fourth, that is, the depth of the antenna continues to increase. Although a further increase in the operating bandwidth is theoretically conceivable by the same principle in both perpendicular to the radiation direction of the antenna orthogonal directions, that is also applied to the second waveguide resonators arranged orthogonal to the waveguide resonators of the first level. However, the thus increasing depth and the complexity of the resulting manufacturing process are of great disadvantage. In principle, such structures can be constructed with sufficient accuracy from low-cost metallized plastic parts. However, the useful bandwidth of more than 10% required in the aforementioned communication applications can not be achieved with the improvements disclosed in DE 3689015 T2. A sufficiently broadband binary divider tree of waveguides, which feeds the individual radiators of the array antenna, is not feasible in one layer because of the small element spacing of half the free space wavelength. In the EP 0793866 (A1) "Planar Antenna Design" is proposed to use small horn antennas as radiating elements, which are dimensioned such that they already have a reduced radiation in spatial directions in which side lobes would result with isotropic single radiator characteristic. The feed points of these horn antennas are laterally far enough apart to be able to use now a single-layer waveguide distribution network. The design is suitable for the use of metallized plastic injection molded parts, but has the following disadvantages: the horn-like single radiator require a certain minimum length, resulting in a rather large total thickness of the antenna of about 3 to 4 free space wavelengths; the depth and narrow feed openings of the horns make the metallization process more difficult and expensive; the avoidance of "sink marks" (shrinkage-related shape deviations) required training of the horns with approximately constant wall thickness makes the formation of a flat rear surface impossible, which is why two more Kunstoffspritzgußteile necessary to realize a single-layer power divider network with closed waveguide cross-section. Another way is in the WO 01/48857 A2 disclosed approach to a waveguide network for feeding a two-dimensional planar array antenna. The goal, in both orthogonal to the radiation direction of the array antenna directions to achieve a sufficiently small distance between adjacent, only slightly own directivity elementary radiators (so as to avoid unwanted sidelobes of the radiation pattern) is here despite the use of based on the waveguide complete binary divider tree achieved by arranging all the waveguide courses in one of the two orthogonal directions in one plane, all waveguide courses in the other orthogonal direction in a second plane parallel to the radiating antenna surface behind the latter. By combining two-way power dividers, each with two 90-degree waveguide corners of the same type (H-level divider with H-level corners, E-level divider with E-level corners), it succeeds in the flat design of the Divider tree unavoidable mutual penetration of the waveguide immediately behind the elementary radiators to avoid. As advantages of this arrangement are those for the beginning mentioned communications applications sufficient bandwidth, the usability of any non-directionally designed elementary emitters and the limited by the restriction on two levels complexity of the waveguide network to call. These advantages are, however, paid for with the insertion of two waveguide sheets per power divider and a unavoidable for manufacturing reasons separation plane, which cuts through the waveguide network many times across, and at the manufacturing process in the antenna must fit together again with good electrical contact quality.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche

– Eine hohe Betriebsbandbreite aufweist,
– Eine minimale Gesamtdicke hat
– Aus möglichst wenigen und einfachen, in Kunststoffspritzgusstechnik präzise zu fertigenden Bauteilen besteht.

Based on this prior art, the present invention seeks to provide an antenna arrangement of the type mentioned, which

- has a high operating bandwidth,
- Has a minimum total thickness
- From as few and simple, in plastic injection molding precision to be produced components.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The achievement of this object is specified in claim 1. The subclaims contain advantageous embodiments of the invention.

Diese Aufgabe wird mit einer Gruppenantenne der eingangs erwähnten Art von geringer Gesamtdicke, bestehend aus einem plattenförmigen ersten elektrisch leitfähigen oder leitfähig beschichteten Körper mit zwei an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen und mit einer regelmäßigen Anordnung von ersten Durchbrüchen durch die Großflächen, und aus einem zweiten elektrisch leitfähigen oder elektrisch leitfähig beschichteten Körper mit zueinander planparallel an entgegengesetzten Außenseiten befindlichen Großflächen, wobei die erste der beiden Großflächen des zweiten Körpers mit der dem zweiten Körper zugewandten zweiten Großfläche des ersten Körpers verbunden ist, dadurch gelöst, daß die erste der beiden planparallelen Großflächen des zweiten Körpers Vertiefungen von zweifach spiegelsymmetrischer Form aufweist, welche in Verbindung mit dem ersten Körper Kammern bilden, die jeweils mindestens vier der ersten Durchbrüche umfassen und in ihrem Inneren mindestens zwei stegförmige Erhebungen sowie in ihrem Symmetrie-Zentrum je einen der zentralen Speisung dienenden zweiten Durchbruch zur zweiten Großfläche des zweiten Körpers aufweisen.This object is achieved with a group antenna of the aforementioned type of low total thickness, consisting of a plate-shaped first electrically conductive or conductive coated body with two located on opposite outer sides and large areas with a regular arrangement of first openings through the large areas, and a second electrically conductive or electrically conductive coated body with large surfaces located parallel to each other on opposite outer sides, wherein the first of the two large surfaces of the second body is connected to the second body facing the second body of the first body, achieved in that the first of the two plane-parallel large surfaces of the second body Recesses of two-fold mirror-symmetrical shape, which form in conjunction with the first body chambers, each comprising at least four of the first openings and in their interior at least two web-shaped elevations and in their center of symmetry each have a central feed serving second breakthrough to the second large area of the second body.

Diese Lösung hat mehrere entscheidende Vorteile. Durch die gemeinsame Erregung von vier als Einzelstrahler wirkenden ersten Durchbrüchen aus einer in Verbindung mit dem ersten Körper Kammern bildenden Vertiefung mit zentraler Speisung durch einen zweiten Durchbruch und die zweifach spiegelsymmetrische Form ergibt sich eine gleichmäßige Leistungsaufteilung, welche sich durch weiter unten in vorteilhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung beschriebene Ausgestaltungen und Dimensionierungen der stegförmigen Erhebungen gezielt verändern lässt. So lässt sich ohne Veränderung der Kammergröße, d. h. bei vorgegebenem Rastermaß der Strahler-Elemente, die Wellenausbreitung und Feldverteilung in der Kammer durch verändern der Höhe, Position und Anzahl der stegförmigen Erhebungen in weiten Bereichen beeinflussen. Das Rastermaß der durch ein Leistungsteilernetzwerk zu speisenden Punkte verdoppelt sich in beiden orthogonalen Richtungen der Antennenoberfläche daher auf mindestens eine Freiraumwellenlänge, wodurch eine einlagige Realisierung in Hohlleitertechnik zum Beispiel auf der dem ersten Körper abgewandten Großfläche des zweiten Körpers möglich wird.This solution has several key advantages. By the common excitation of four acting as a single radiator first breakthroughs from one in conjunction with the first body chambers forming recess with central feed through a second opening and the two-mirrored shape results in a uniform power distribution, which is characterized by further below in advantageous embodiments of the invention described configurations and dimensions of the web-shaped surveys can change specifically. Thus, without changing the chamber size, d. H. at a given pitch of the radiator elements, the wave propagation and field distribution in the chamber by changing the height, position and number of web-shaped surveys in wide areas affect. The grid dimension of the points to be fed through a power divider network therefore doubles in at least one free space wavelength in both orthogonal directions of the antenna surface, making possible a single-layer implementation in waveguide technology, for example on the large area of the second body facing away from the first body.

1 zeigt eine erste vorteilhafte Ausführung der Erfindung, bei der die Vertiefungen 6 der Großfläche 3a die Form von zwei in der Mitte verbundenen Nuten 9a und 9b aufweisen. Eine besonders vorteilhafte Dimensionierung der Nuten 9a und 9b ist die Auslegung als Sperrbereichshohlleiter, d. h. mit einem Höhen- zu Breitenverhältnis kleiner 1 und einer Breite von weniger als einer halben Freiraumwellenlänge bei der höchsten Betriebsfrequenz. Dann ist in Bereichen, in denen sich keine stegförmige Erhebung befindet, also im Beispiel der in 1 gezeigten Ausbildung an den Enden der Nuten 9a, 9b keine Wellenausbreitung möglich, das Wellenfeld klingt hier aperiodisch ab. 1 zeigt außerdem eine einfache mögliche Ausführungsform des Körpers 2 als plattenförmige Abdeckung der Vertiefungen 6, in der sich schlitzartige Durchbrüche 1 befinden. Zwischen den Oberkanten der stegförmigen Erhebungen 7 und der hier als ebene Unterseite ausgebildeten Großfläche 5b findet eine Konzentration des elektrischen Feldes statt. Durch Verändern der Position der stegförmigen Erhebungen 7 relativ zu den Durchbrüchen 1 lässt sich deren Anregung in weiten Bereichen einstellen. Die in 1 dargestellten zentral angeordneten Durchbrüche 8 regen die benachbarten stegförmigen Erhebungen 7 bei gleichem Abstand auch gleichmäßig an. Abgesehen von dem Sonderfall einer gleichförmig erregten Antenne unterscheiden sich aber die geforderten Anregungsamplituden der von einer Vertiefung 6 umfassten ersten Durchbrüche 1 geringfügig voneinander. Dies kann dadurch erzielt werden, dass die stegförmigen Erhebungen 7 geringfügig seitlich und in Richtung ihrer längsten Ausdehnung verschoben werden. 1 shows a first advantageous embodiment of the invention, wherein the wells 6 the large area 3a the shape of two grooves connected in the middle 9a and 9b exhibit. A particularly advantageous dimensioning of the grooves 9a and 9b is the design as Sperrbereichskohlleiter, ie with a height to width ratio less than 1 and a width of less than half a free space wavelength at the highest operating frequency. Then in areas where there is no ridge-shaped elevation, so in the example of in 1 shown training at the ends of the grooves 9a . 9b No wave propagation possible, the wave field sounds aperiodic. 1 also shows a simple possible embodiment of the body 2 as a plate-shaped cover of the wells 6 in which slit-like breakthroughs 1 are located. Between the upper edges of the ridge-shaped elevations 7 and the here formed as a flat bottom large area 5b takes place a concentration of the electric field. By changing the position of the web-shaped elevations 7 relative to the breakthroughs 1 their suggestions can be adjusted in a wide range of areas. In the 1 illustrated centrally arranged openings 8th rain the neighboring ridge-shaped elevations 7 at the same distance evenly. Apart from the special case of a uniformly excited antenna, however, the required excitation amplitudes differ from those of a depression 6 included first breakthroughs 1 slightly different from each other. This can be achieved by the web-shaped elevations 7 slightly laterally and in the direction of its longest extension.

Dieses soll anhand der 2 näher erläutert werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung weist der Durchbruch 8 eine zweifach spiegelsymmetrische Form auf und ist so dimensioniert, dass das elektrische Hauptfeld seiner Grundwelle senkrecht zum Verlauf der stegförmigen Erhebungen 7a, 7b orientiert ist. Im gezeigten Beispiel ist der Querschnitt analog zu einem Rechteckhohlleiter gewählt, mit seiner längeren Seite parallel zu den stegförmigen Erhebungen 7a, 7b. Dieser Querschnitt besitzt als Grundwelle eine TE01 -Mode, deren elektrisches Feld sich wie in 2 angedeutet von einer der Breitseiten des Durchbruches 8 zur anderen erstreckt. Die Erregung der stegförmigen Erhebungen 7a, 7b geschieht bei dieser Anordnung im Gegentakt, d. h. die sich zwischen ihren Oberkanten und der Fläche 5b ausbildenden elektrischen Felder sind gegensinnig. Diese Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der Durchbrüche 1 unter Beibehaltung der zweifachen Spiegelsymmetrie seitlich gegenüber den Mittelebenen der stegförmigen Erhebungen 7a, 7b versetzt sind. Lägen die als schlitzförmige Öffnungen ausgelegten ersten Durchbrüche 1 mittig über den stegförmigen Erhebungen 7, würde in ihnen kein abstrahlendes Feld angeregt. Durch seitlichen Versatz in gegenläufiger Richtung wird erstens in den Durchbrüchen 1 ein abstrahlendes Feld angeregt, welches zweitens eine gleichförmige Polarisation der Schlitzfelder aufweist, wodurch die gezeigte Untergruppe der Antenne normal zur Oberfläche abstrahlt. Erfordert das Richtdiagramm der Gruppenantenne unterschiedliche Erregungsamplituden der vier ersten Durchbrüche 1, kann dies wie folgt erzielt werden: soll beispielsweise des linke Schlitzpaar stärker erregt werden als das rechte, ist dies durch geringfügiges Verschieben beider stegförmiger Erhebungen 7a, 7b aus der Nominalposition nach rechts möglich, ohne dass sich das Anpassverhalten der gezeigten Untergruppe wesentlich ändert. Soll das obere Schlitzpaar stärker angeregt werden als das untere, so sind die stegförmigen Erhebungen 7a, 7b aus der Nominallage nach oben zu verschieben. Auf diese Weise kann im praktisch erforderlichen Rahmen durch Kombination dieser Verschiebungskomponenten jede gewünschte Amplituden-Verteilung erzielt werden.This should be based on the 2 be explained in more detail. In this embodiment of the invention, the breakthrough 8th a doubly mirror-symmetrical shape and is dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave perpendicular to the course of the ridge-shaped elevations 7a . 7b is oriented. In the example shown, the cross section is selected analogous to a rectangular waveguide, with its longer side parallel to the ridge-shaped elevations 7a . 7b , This cross section has as a fundamental wave a TE01 mode whose electric field is as in 2 indicated by one of the broadsides of the breakthrough 8th extends to the other. The excitement of the ridge-shaped elevations 7a . 7b happens in this arrangement in push-pull, ie between their upper edges and the surface 5b forming electric fields are in opposite directions. This embodiment of the invention is characterized in that the centers of the apertures 1 while maintaining the double mirror symmetry laterally opposite the median planes of the ridge-shaped elevations 7a . 7b are offset. Lägen the designed as a slot-shaped openings first breakthroughs 1 in the middle above the ridge-shaped elevations 7 , no radiating field would be excited in them. By lateral offset in the opposite direction, first, in the breakthroughs 1 a radiating field is excited, which secondly has a uniform polarization of the slot fields, whereby the subset of the antenna shown radiates normal to the surface. Requires the directional diagram of the array antenna different excitation amplitudes of the first four breakthroughs 1 , this can be achieved as follows: for example, if the left pair of slots to be excited more than the right, this is by slightly moving both ridge-shaped elevations 7a . 7b possible from the nominal position to the right, without the adaptation behavior of the shown subgroup changing significantly. If the upper pair of slots to be stimulated stronger than the lower, so are the web-shaped elevations 7a . 7b from the nominal position to move up. In this way, virtually any desired amplitude distribution can be achieved by combining these displacement components.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung soll anhand 3 erläutert werden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der ersten Durchbrüche 1 jeweils in der Mittelebene der stegförmigen Erhebungen 7 liegen und jeweils im Bereich des Durchbruchs 1 eine weitere stegförmige Erhebung 11 eine seitliche Verbindung zwischen Erhebung 7 und umlaufendem Rand 10 der Vertiefung 6 bildet. Die stegförmige Erhebung 11 bildet lokal eine Störung der transversalen Feldverteilung des Steghohlleiterquerschnitts, wodurch mit steigender Höhe ein wachsender Ankopplungsgrad des jeweiligen Durchbruchs 1 resultiert. Ein Vorteil dieser Anordnung gegenüber der anhand der 2 erläuterten liegt darin, dass die Anregung des jeweiligen Durchbruchs 1 unabhängig von der Ankopplung der stegförmigen Erhebungen 7 an den zweiten Durchbruch 8 gewählt werden kann, da die Positionen der stegförmigen Erhebungen 7 fest eingestellt bleiben. Der dadurch erzielte zusätzliche Freiheitsgrad im Entwurf kann zur Verbesserung des Anpassverhaltens der gezeigten Untergruppe ausgenutzt werden.A further advantageous embodiment of the invention is based on 3 be explained. It is characterized in that the centers of the first breakthroughs 1 each in the median plane of the web-shaped elevations 7 lie and in each case in the area of the breakthrough 1 another bar-shaped elevation 11 a lateral connection between survey 7 and surrounding edge 10 the depression 6 forms. The bar-shaped elevation 11 Locally forms a disturbance of the transverse field distribution of the ridge waveguide cross-section, whereby with increasing height, a growing degree of coupling of the respective breakthrough 1 results. An advantage of this arrangement compared to the basis of 2 explained is that the suggestion of the respective breakthrough 1 regardless of the coupling of the web-shaped elevations 7 to the second breakthrough 8th can be chosen because the positions of the ridge-shaped elevations 7 remain fixed. The additional degree of freedom achieved in the design can be exploited to improve the matching behavior of the subset shown.

Eine Ausführungsform der Erfindung mit weiter reduziertem Aufwand im Bereich des Leistungsteilernetzwerkes 15 soll anhand der 4 erläutert werden. Hier umfasst die Vertiefung 6 insgesamt acht erste Durchbrüche 1, wodurch eine Teilerebene eingespart werden kann. In Analogie zum zuvor erläuterten Beispiel wird die Anregung der Durchbrüche 1 durch weitere stegförmige Erhebungen 11a beziehungsweise 11b bewirkt, welche sich zur Erzielung einer gleichphasigen Erregung aller acht Durchbrüche 1 bei den symmetriezentrumsnäheren beziehungsweise den symmetriezentrumsferneren Durchbrüchen 1 auf verschiedenen Seiten der jeweiligen Erhebung 7 befinden. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Feldverhältnisse im Mittelbereich und am Ende der stegförmigen Erhebungen 7 werden die Erhebungen 11a und 11b auch bei gleichförmiger Anregungsverteilung unterschiedliche Höhen aufweisen.An embodiment of the invention with further reduced complexity in the field of power divider network 15 should be based on the 4 be explained. Here includes the indentation 6 a total of eight first breakthroughs 1 , whereby a divisional level can be saved. In analogy to the previously explained example, the excitation of the breakthroughs 1 by further web-shaped elevations 11a respectively 11b which works to achieve an in-phase excitation of all eight breakthroughs 1 at the symmetriezentrumsnäheren or symmetriezentrumsferneren breakthroughs 1 on different pages of each survey 7 are located. To compensate for the different field conditions in the central region and at the end of the web-shaped elevations 7 become the surveys 11a and 11b even with uniform excitation distribution have different heights.

Eine weitere vorteilhafte und besonders variable Ausführungsform der Erfindung ergibt sich nach Unteranspruch 4, wenn die zweiten Durchbrüche 8 einen zweifach spiegelsymmetrischen Querschnitt aufweisen und so dimensioniert sind, dass das elektrische Hauptfeld ihrer Grundwelle parallel zum Verlauf der stegförmigen Erhebungen 7 orientiert ist. 5 zeigt ein grundlegendes Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung. Diese Ausführung unterscheidet sich von der weiter oben anhand der 1 erläuterten dadurch, dass die stegförmigen Erhebungen 7 gleichphasig angeregt werden. Daraus ergeben sich weitere Freiheitsgrade für die Wahl der Polarisationsebene der resultierenden Gruppenantennen.A further advantageous and particularly variable embodiment of the invention results from the dependent claim 4 if the second breakthroughs 8th have a two-fold mirror-symmetrical cross-section and are dimensioned so that the main electric field of their fundamental wave parallel to the course of the ridge-shaped elevations 7 is oriented. 5 shows a basic embodiment in perspective view. This version is different from the one above based on the 1 explained by the fact that the web-shaped elevations 7 be excited in phase. This results in further degrees of freedom for the choice of the polarization plane of the resulting array antennas.

Eine erste Ausführungsform dieser Art ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Durchbrüche 1 einen zweifach spiegelsymmetrischen Querschnitt aufweisen, der so dimensioniert ist, dass das elektrische Hauptfeld ihrer Grundwelle parallel zum Verlauf der stegförmigen Erhebungen 7 orientiert ist. Diese Auslegung soll anhand der 6 näher erläutert werden. In der gewählten Orientierung des Durchbruchs 8 bildet sich zwischen dem Boden der Vertiefung 6 und der Großfläche 5b des Körpers 2 eine Stehwelle aus, welche die seitlich benachbarten stegförmigen Erhebungen über eine aperiodische Feldverteilung im Gleichtakt erregt. In Längsrichtung der stegförmigen Erhebungen erfolgt die Anregung jedoch im Gegentakt. Im Resultat erfolgt die Anregung der Durchbrüche 1 bei Einhaltung zweifach spiegelsymmetrischer Positionen im Gleichtakt. Eine ungleichförmige Amplitudenverteilung ist wieder analog zur oben anhand der 2 erläuterten Ausführungsform durch seitliches beziehungsweise longitudinales Verschieben der stegförmigen Erhebungen 7 möglich.A first embodiment of this type is characterized in particular in that the first openings 1 have a two-fold mirror-symmetrical cross section, which is dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave parallel to the course of the web-shaped elevations 7 is oriented. This interpretation is based on the 6 be explained in more detail. In the chosen orientation of breakthrough 8th forms between the bottom of the depression 6 and the large area 5b of the body 2 a standing wave, which excites the laterally adjacent web-shaped elevations on aperiodic field distribution in common mode. In the longitudinal direction of the web-shaped elevations, however, the excitation takes place in push-pull. The result is the excitation of the breakthroughs 1 while maintaining two mirror-symmetric positions in common mode. A non-uniform amplitude distribution is again analogous to the above based on the 2 explained embodiment by lateral or longitudinal displacement of the web-shaped elevations 7 possible.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn das elektrische Hauptfeld der Grundwelle der ersten Durchbrüche 1 um einen Winkel α gegenüber dem Verlauf der stegförmigen Erhebungen 7 in einheitlichem Richtungssinne verdreht ist. Dies ist in 7 veranschaulicht. Bei einem Winkel α = 90 Grad erhält man die Anordnung der 6. Liegen die Mittelpunkte der Durchbrüche 1 in der Mittelebene der stegförmigen Erhebungen 7, bewirkt ein verdrehen, d. h. Abweichung von 90 Grad lediglich eine gleichmäßige Veränderung des Anregungskoeffizienten etwa nach der Beziehung k' = ksinα. Die Polarisation der von der Gruppenantenne abgestrahlten Welle verdreht sich in gleichem Maße gegenüber der Orientierung der Antenne und damit des Leistungsteilernetzwerkes. Damit gelingt es, die relativen Maxima der Nebenzipfel im Richtdiagramm der Antenne aus den Hauptmeridianebenen herauszudrehen. Bei geforderter horizontaler bzw. vertikaler Polarisation der Antenne wird dieselbe um den Winkel α verdreht aufgestellt. Da die meisten Störungen beziehungsweise Mehrwegeempfang bei Punkt-zu-Multipunkt-Funknetzwerken in der horizontalen beziehungsweise vertikalen Ebene bezogen auf die Erdoberfläche zu erwarten ist, kann dies zur Reduktion der Störwahrscheinlichkeit oder auch zur Verbesserung des Antennengewinns verwendet werden.A further advantageous embodiment of the invention is obtained when the main electric field of the fundamental wave of the first breakthroughs 1 by an angle α with respect to the course of the web-shaped elevations 7 is twisted in a unified direction sense. This is in 7 illustrated. At an angle α = 90 degrees, the arrangement of the 6 , Are the centers of the breakthroughs 1 in the median plane of the ridge-shaped elevations 7 , causes a twist, ie deviation of 90 degrees only a uniform change in the excitation coefficient about the relationship k '= ksinα. The polarization of the radiated from the array antenna shaft rotates to the same extent relative to the orientation of the antenna and thus the power divider network. This makes it possible to turn out the relative maxima of the sidelobes in the directional diagram of the antenna from the main meridian planes. When required horizontal or vertical polarization of the antenna is the same rotated by the angle α. Since most interference or multipath reception is to be expected in the horizontal or vertical plane with respect to the earth's surface in point-to-multipoint radio networks, this can be used to reduce the probability of interference or to improve the antenna gain.

Werden besonders hohe Anforderungen an die Polarisationsreinheit der Gruppenantenne gesteilt, kann diese dadurch hergestellt werden, dass der Verdrehwinkel α = 45 Grad gewählt und die Durchbrüche 1 gemäß Unteranspruch 13 sich auf der dem zweiten Körper 4 abgewandten Großfläche 5a des ersten Körpers 2 zu einer Kammer 22 von rechteckförmigem Grundriss erweitert. Dies wird anhand der 8 näher erläutert. Unter 45 Grad ist eine lückenlose Parkettierung der Großfläche 5a mit rechteckigem Grundriss möglich. Unter diesem Winkel haben seitlich benachbarte Durchbrüche einen um Wurzel (2) erhöhten gegenseitigen Abstand. Es ist dadurch ohne weiteres auch bei Einhaltung eines gegenseitigen horizontalen Elementabstandes von einer halben Wellenlänge möglich, die Kammern trotz gewisser Dicke der Wände 23 als ausbreitungsfähige Hohlleiter auszulegen. In diesem sind die Feldkomponenten der gekreuzten Polarisation nicht ausbreitungsfähig. In der Regel reicht etwa eine Kammertiefe von einer halben Hohlleiterwellenlänge um beispielsweise eine Verbesserung der Kreuzpolarisationsdämpfung um 20 dB zu bewirken.If particularly stringent requirements are imposed on the polarization purity of the array antenna, this can be produced by choosing the twist angle α = 45 degrees and the openings 1 according to dependent claim 13 on the second body 4 remote large area 5a of the first body 2 to a chamber 22 expanded by a rectangular plan. This is based on the 8th explained in more detail. Under 45 Degree is a complete tiling of the large area 5a possible with rectangular layout. At this angle laterally adjacent openings have a 2 ) increased mutual distance. It is thus possible without further compliance with a mutual horizontal element spacing of half a wavelength, the chambers despite certain thickness of the walls 23 interpreted as propagatable waveguide. In this, the field components of the crossed polarization are not capable of propagation. As a rule, a chamber depth of half a waveguide wavelength is sufficient, for example, to improve the cross polarization attenuation by 20 dB.

Eine im Hinblick auf ein gutes Anpassverhalten der Gruppenantenne über einen vergrößerten Frequenzbereich vorteilhafte Anordnung erhält man, wenn die stegförmigen Erhebungen 7 jeweils im Mittelbereich der Vertiefung 6 unterbrochen sind und am mittelpunktsfernen Ende 13 mit dem umlaufenden Rand 10 der Vertiefung 6 in Verbindung stehen. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit diesen Merkmalen ist in 9 dargestellt. Diese Anordnung ermöglicht ein Anpassverhalten entsprechend einem zweikreisigen Bandpassfilter, wenn die Länge der stegförmigen Erhebungen 7 etwa eine viertel Wellenlänge beträgt und die Resonanzfrequenz der ersten Durchbrüche 1 etwa in die Mitte des angestrebten Betriebsfrequenzbandes gelegt wird. Dies ist entweder durch eine Auslegung der Durchbrüche mit einem Querschnitt ähnlich zu einem Doppelsteghohlleiter wie in den 5–8 gezeigt möglich oder durch eine Verbindung des Körpers 2 mit einer dielektrischen Platte. Wird diese auf der Großfläche 5a angebracht, ist die Gruppenantenne gleichzeitig gegen Außeneinflüsse, zum Beispiel gegen Eindringen von Feuchtigkeit geschützt. Eine sehr vorteilhafte Ausführung dieser Art lässt sich durch einseitige ätztechnische Strukturierung eines metallkaschierten dielektrischen Substrates herstellen. Dies kann beispielsweise ein übliches mikrowellentaugliches Material mit Kupferkaschierung sein. Eine gute elektrische Verbindung zwischen der den ersten elektrisch leitenden Körper 2 bildenden Kaschierung und dem zweiten Körper 4 ist beispielsweise durch einen Lötprozess oder eine Klebeverbindung zu erreichen. Der seitliche Versatz zwischen stegförmiger Erhebung 7 und Durchbruch 1 bestimmt ihre Verkopplung.An advantageous arrangement with regard to a good matching behavior of the array antenna over an increased frequency range is obtained when the web-shaped elevations 7 each in the central region of the depression 6 are interrupted and at the midpoint distant end 13 with the peripheral edge 10 the depression 6 keep in touch. An embodiment according to the invention with these features is shown in FIG 9 shown. This arrangement allows a matching behavior corresponding to a two-circuit bandpass filter when the length of the ridge-shaped elevations 7 is about a quarter wavelength and the resonant frequency of the first breakthroughs 1 is placed approximately in the middle of the desired operating frequency band. This is either by a design of the apertures with a cross section similar to a Doppelsteghohlleiter as in the 5 - 8th shown possible or by a connection of the body 2 with a dielectric plate. Will this be on the big screen 5a attached, the array antenna is simultaneously protected against external influences, for example against ingress of moisture. A very advantageous embodiment of this type can be produced by one-sided etching-technical structuring of a metal-clad dielectric substrate. This may be, for example, a conventional microwaveable material with Kupferkaschierung. A good electrical connection between the first electrically conductive body 2 forming lamination and the second body 4 can be achieved for example by a soldering process or an adhesive bond. The lateral offset between ridge-shaped elevation 7 and breakthrough 1 determines their coupling.

Eine weitere Verbesserung durch Erzielung eines Anpassverhaltens ähnlich dem eines dreikreisigen Bandpassfilters erhält man, wenn etwa in der normal zum Verlauf der stegförmigen Erhebungen 7 liegenden Symmetrieebene der Vertiefung 6 mindestens zwei weitere stegförmige Erhebungen 12a angeordnet werden. Eine erfindungsgemäße Ausführung ist in 10 dargestellt. In Analogie zu den mit dem umlaufenden Rand 10 verbundenen stegförmigen Erhebungen 7 entsteht so ein zusätzlicher Resonanzkreis. Die Kopplung zwischen den Resonanzkreisen sind durch Wahl der Abstände zwischen zweitem Durchbruch 8 und stegförmiger Erhebung 12a, zwischen stegförmigen Erhebungen 12a und 7 sowie dem seitliche Versatz der ersten Durchbrüche 1 gegenüber den stegförmiger Erhebungen 7 einstellbar. Eine besonders gute Anpassung erhält man, wenn der zweite Durchbruch 8 zumindest abschnittsweise als Sperrbereichshohlleiter ausgeführt wird. Dann ist auch bei schmalen Nuten 9a, 9b die Ausbildung einer Viertelwellenlängenresonanz der stegförmigen Erhebungen 12a möglich, indem sie bis ganz an den Durchbruch 8 herangeführt werden können.A further improvement by achieving a fitting behavior similar to that of a three-circuit bandpass filter is obtained, for example, in the normal to the course of the ridge-shaped elevations 7 lying symmetry plane of the depression 6 at least two further web-shaped elevations 12a to be ordered. An embodiment of the invention is in 10 shown. In analogy to those with the encircling edge 10 connected ridge-shaped elevations 7 this creates an additional resonant circuit. The coupling between the resonant circuits is by choosing the distances between the second breakthrough 8th and ridge-shaped elevation 12a , between ridge-shaped elevations 12a and 7 and the lateral offset of the first breakthroughs 1 opposite the ridge-shaped elevations 7 adjustable. A particularly good adaptation is obtained when the second breakthrough 8th at least in sections as a Sperrbereich¬ waveguide is performed. Then it is synonymous with narrow grooves 9a . 9b the formation of a quarter-wavelength resonance of the web-shaped elevations 12a possible by going all the way to the breakthrough 8th can be introduced.

Eine zum Ausgleich von Formtoleranzen in einem Spritzgusswerkzeug besonders geeignete Ausführungsform gemäß Unteranspruch 16 ist in 11 veranschaulicht. An Stelle der stegförmigen Erhebungen 12a sind hier Pfosten 12b, beispielsweise mit kreisrundem Querschnitt eingesetzt. Diese lassen sich leicht als einstellbare Formeinsätze herstellen, die nach Vermessung einer ersten Musterantenne zum Ausgleich aufgetretener Abweichungen der Amplitudenverteilung nachjustieren lassen. Die hohen Kosten einer Überarbeitung des Spritzgusswerkzeuges lassen sich so teilweise vermeiden.A particularly suitable for compensating mold tolerances in an injection molding embodiment according to dependent claim 16 is in 11 illustrated. In place of the web-shaped elevations 12a here are posts 12b , For example, used with a circular cross-section. These can be easily produced as adjustable mold inserts, which can be readjusted after measuring a first pattern antenna to compensate for any deviations in the amplitude distribution occurred. The high cost of a revision of the injection molding tool can be partially avoided.

Eine weitere vorteilhafte Ausformung einer Gruppenantenne nach Unteranspruch 4 ist durch Unteranspruch 17 gegeben und wird anhand der 12 erläutert. Die stegförmigen Erhebungen 7 sind hier ebenfalls am symmetriezentrumsfernen Ende 13 mit dem umlaufenden Rand 10 der Vertiefung 6 verbunden und bilden so einen zweiten Resonanzkreis. Ein dritter Resonanzkreis zur weiteren Verbesserung der Betriebsbandbreite kann nun durch Absenken der Mittelwände 14 über eine gewisse Länge Ls erzeugt werden. Dazu wird Ls so gewählt, dass der Abstand zwischen zweitem Durchbruch 8 und den Verbindungspunkten zwischen Mittelwand 14 und Großfläche 5b des ersten Körpers 2 etwa eine halbe Wellenlänge in der Mitte des Betriebsfrequenzbandes beträgt.A further advantageous embodiment of a group antenna according to dependent claim 4 is by under claim 17 given and is based on the 12 explained. The web-shaped elevations 7 are also here at the symmetrie center distant end 13 with the peripheral edge 10 the depression 6 connected and thus form a second resonant circuit. A third resonant circuit for further improving the operating bandwidth can now be achieved by lowering the center walls 14 be generated over a certain length Ls. For this, Ls is chosen so that the distance between the second breakthrough 8th and the connection points between the middle wall 14 and large area 5b of the first body 2 is about half a wavelength in the middle of the operating frequency band.

13 zeigt ein Beispiel für die Verbindung eines Verteilnetzwerkes 15 in der Form eines binären Teilerbaumes mit erfindungsgemäß ausgebildeten 4-fach Strahlern. Das Verteilnetzwerk kann vorteilhaft in seinen wesentlichen Bestandteilen auf der Großfläche 3b des zweiten Körpers 4 gebildet werden. 13 shows an example of the connection of a distribution network 15 in the form of a binary divider tree with inventively designed 4-way radiators. The distribution network can be advantageous in its essential components on the large area 3b of the second body 4 be formed.

Eine erste vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalquerschnitte im wesentlichen als im Betriebsfrequenzbereich der Antenne durchlässige Rechteckhohlleiter dimensioniert sind, deren Schmalseiten parallel zur Großfläche 3b verlaufen und dass die Ausgänge des Leistungsteilernetzwerkes 15 durch zweite Durchbrüche 8a gebildet werden, welche so dimensioniert sind, dass das elektrische Hauptfeld ihrer Grundwelle senkrecht zum Verlauf des Rechteckhohlleiters 16 orientiert ist, wobei der Mittelpunkt des zweiten Durchbruches 8a etwa eine Viertel-Hohlleiterwellenlänge vor dem kurzgeschlossenen Ende 20 des Hohlleiters liegt. 14 zeigt eine mögliche Ausführung. Ein besonders verlustarmes Leistungsteilernetzwerk ergibt sich in bekannter Weise, wenn der elektrisch leitfähige oder leitfähig beschichtete Körper 18a genau den halben Hohlleiterquerschnitt umfasst.A first advantageous embodiment is characterized in that the channel cross-sections are dimensioned substantially as rectangular waveguides permeable in the operating frequency range of the antenna, the narrow sides of which are parallel to the large area 3b run and that the outputs of the power divider network 15 through second breakthroughs 8a are formed, which are dimensioned so that the main electric field of their fundamental wave perpendicular to the course of the rectangular waveguide 16 is oriented, being the center of the second breakthrough 8a about a quarter waveguide wavelength before the shorted end 20 of the waveguide lies. 14 shows a possible execution. A particularly low-loss power divider network results in a known manner when the electrically conductive or conductive coated body 18a exactly the half waveguide cross-section includes.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform wird erhalten, wenn die Breitseite der das Leistungsteilernetzwerk bildenden Rechteckhohlleiter parallel zur Großfläche 3b ausgerichtet ist. 15 zeigt eine gemäß Unteranspruch 24 ausgelegte Koppelanordnung zur Anregung eines zweiten Durchbruchs 8b. Das transversale Magnetfeld der einfallenden Rechteckhohlleiter-Grundwelle ist maximal direkt am Kurzschlusspunkt 20 beziehungsweise eine halbe Wellenlänge davor. An diesen Positionen lässt sich eine starke Anregung der Strahleranordnung auch mit kleinflächigem zweitem Durchbruch 8b erzielen.A second advantageous embodiment is obtained when the broad side of the rectangular waveguide forming the power divider network is parallel to the large area 3b is aligned. 15 shows a according to dependent claim 24 designed coupling arrangement for exciting a second breakthrough 8b , The transverse magnetic field of the incident rectangular waveguide fundamental is maximally directly at the short-circuit point 20 or half a wavelength before that. At these positions can be a strong excitation of the radiator arrangement even with small-area second breakthrough 8b achieve.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung wird erhalten, wenn das Leistungsteilernetzwerk 15 im wesentlichen aus in den zweiten Körper 4 eingebrachten Kanälen mit einer etwa mittig angebrachten stegförmigen Erhebung 21 besteht, welche nach Verbindung der Großfläche 3b mit der Großfläche 17a eines elektrisch leitfähigen oder elektrisch leitfähig beschichteten dritten Körpers 18b einen geschlossenen Querschnitt in der Art eines Einfach- oder, durch entsprechende Ausformung der Körpers 18b, eines Doppelsteghohlleiters bilden. Da ein Steghohlleiter einen gegenüber einem Rechteckhohlleiter verringerten Platzbedarf hat, lassen sich hiermit noch flachere Gruppenantennen aufbauen. Wird wie in 16 der Steghohlleiterquerschnitt durch Verbinden mit einer elektrisch leitenden Oberfläche 17a hergestellt, welche im einfachsten Fall ein dünnes Blech darstellt, kann die Gesamtdicke der Gruppenantenne kleiner als eine Freiraumwellenlänge gehalten werden. Eine besonders gute und modenreine Ankopplung des zweiten Durchbruchs 8 erhält man, wenn die stegförmige Erhebung 21 im Bereich des zweiten Durchbruchs 8 unterbrochen wird und sich bis etwa eine viertel Steghohlleiterwellenlänge hinter dessen Mittelpunkt ohne Verbindung mit dem kurzgeschlossenen Ende des Hohlleiterkanals fortsetzt. In diesem Fall erscheint ein über die am Ende leerlaufende Steghohlleiter-Stichleitung in die Mittelebene des zweiten Durchbruchs 8 transformierter virtueller Kurzschluss, welcher die Anregung höherer Eigenwellen des Durchbruchs unterdrückt.A particularly advantageous embodiment is obtained when the power divider network 15 essentially from the second body 4 introduced channels with an approximately centrally mounted ridge-shaped elevation 21 exists, which after connection of the large area 3b with the large area 17a an electrically conductive or electrically conductive coated third body 18b a closed cross section in the manner of a single or, by appropriate shaping of the body 18b , form a double ridge waveguide. Since a ridge waveguide has a reduced space requirement compared to a rectangular waveguide, even flatter array antennas can be constructed hereby. Will be like in 16 the ridge waveguide cross section by connecting to an electrically conductive surface 17a made, which is a thin sheet in the simplest case, the total thickness of the array antenna can be kept smaller than a free space wavelength. A particularly good and fashion-pure coupling of the second breakthrough 8th one obtains when the bar-shaped elevation 21 in the area of the second breakthrough 8th is interrupted and continues until about a quarter ridge waveguide wavelength behind the center without connection to the shorted end of the waveguide channel. In this case, a ridge waveguide stub that is idle at the end appears in the center plane of the second breakthrough 8th transformed virtual short circuit, which suppresses the excitation of higher natural waves of the breakthrough.

Claims

Group antenna of low overall thickness, consisting of a plate-shaped first electrically conductive or conductively coated body ( 2 ) with two large surfaces located on opposite outer sides ( 5a . 5b ) and with a regular arrangement of first breakthroughs ( 1 ) through the large areas ( 5a . 5b ), and a second electrically conductive or conductively coated body ( 4 ) with two large surfaces parallel to each other on opposite outer sides ( 3a . 3b ), the first ( 3a ) of the two large areas ( 3a . 3b ) of the second body ( 4 ) with the second body facing the second large area ( 5b ) of the first body ( 2 ), characterized in that the first ( 3a ) of the two plane-parallel large areas ( 3a . 3b ) of the second body ( 4 ) Wells ( 6 ) of doubly mirror-symmetrical shape, which in conjunction with the first body ( 2 ) Form chambers each having at least four of the first breakthroughs ( 1 ) and in their interior at least two web-shaped elevations ( 7 ) as well as in its symmetry center one each the central feed serving second breakthrough ( 8th ) to the second large area ( 3b ) of the second body ( 4 ) exhibit.

Antenna array according to claim 1, characterized in that the depressions ( 6 ) the shape of two centrally connected, parallel grooves ( 9a . 9b ), in each of which at least one web-shaped survey ( 7 ) is mounted approximately parallel to the median plane.

Group antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second openings ( 8th ) have a double mirror-symmetrical cross-section and are dimensioned such that the main electric field of their fundamental wave perpendicular to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) is oriented.

Group antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the second openings ( 8th ) have a double mirror-symmetrical cross-section and are dimensioned such that the main electric field of their fundamental wave parallel to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) is oriented.

Group antenna according to one of claims 1 to 4, characterized in that each of the with a depression ( 6 ) formed four first breakthroughs ( 1 ) of the first body ( 2 ), which is mirror-symmetrical to the center of the associated second aperture (FIG. 8th ) located positions.

Antenna according to Claim 3, characterized in that each of the 6 ) formed eight first breakthroughs ( 1 ) of the first body ( 2 ), which is mirror-symmetrical to the center of the associated second aperture (FIG. 8th ) located positions.

Group antenna according to claim 3 in conjunction with claim 5, characterized in that the first openings ( 1 ) have a two-fold mirror-symmetrical cross section, which is dimensioned such that the main electric field of its fundamental wave perpendicular to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) is oriented.

Group antenna according to claim 7, characterized in that the centers of the first openings 1 while retaining twice the mirror symmetry laterally with respect to the center planes of the web-shaped elevations ( 7 ) are offset.

Group antenna according to claim 7, characterized in that the centers of the first breakthroughs ( 1 ) in the respective median plane of the web-shaped elevation ( 7 ) and in the area of the first breakthrough ( 1 ) another web-shaped survey ( 11 ) a lateral link between the survey ( 7 ) and a peripheral edge ( 10 ) of the depression ( 6 ).

Group antenna according to claim 6, characterized in that the first breakthroughs ( 1 ) each have a two-fold mirror-symmetrical cross section, which is dimensioned such that the main electric field of its fundamental wave perpendicular to the course of the web-shaped elevations ( 7 ), that the centers of the first breakthroughs ( 1 ) in the respective median plane of the web-shaped elevation ( 7 ) and while maintaining the double mirror symmetry in each case in the region of the first breakthrough ( 1 ) another web-shaped survey ( 11a . 11b ) a lateral link between the survey ( 7 ) and the surrounding edge 10 the depression 6 forms; whereby the respective symmetriezentrumsnäheren surveys ( 11a ) and symmetry center distant surveys ( 11b ) on different pages of the same survey ( 7 ) are located.

Group antenna according to claim 4 in conjunction with claim 5, characterized in that the first breakthroughs ( 1 ) have a two-fold mirror-symmetrical cross section, which is dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave parallel to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) is oriented.

Group antenna according to claim 4 in conjunction with claim 5, characterized in that the first breakthroughs ( 1 ) have a two-fold mirror-symmetrical cross-section, which is dimensioned or oriented such that the main electric field of its fundamental wave in the same direction sense and angle α with respect to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) is twisted.

Group antenna according to claim 12, characterized in that the angle α is 45 degrees and the respective cross section of the openings ( 1 ) on the second body ( 4 ) facing away from large area ( 5a ) of the first body ( 2 ) to a chamber ( 22 ) of a rectangular plan and a depth which is chosen in accordance with the desired cross-polarization suppression.

Group antenna according to one of claims 7 to 13, characterized in that the web-shaped elevations ( 7 ) in each case in the middle area of the depression ( 6 ) are interrupted and at the symmetry center distant end ( 13 ) with the peripheral edge ( 10 ) of the depression ( 6 ) keep in touch.

Group antenna according to one of claims 3, 6 to 9, or 14, characterized in that approximately in the normal to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) lying symmetry plane of the recess ( 6 ) at least two further web-shaped elevations ( 12a ) are arranged.

Group antenna according to one of claims 3, 6 to 9, or 14, characterized in that approximately in the normal to the course of the web-shaped elevations ( 7 ) lying symmetry plane of the recess ( 6 ) at least two posts ( 12b ) are arranged.

Group antenna according to one of claims 4 or 10 to 12, characterized in that the middle walls ( 14 ) between the grooves ( 9a and 9b ) starting from the central second breakthrough ( 8th ) are lowered over a certain length Ls and in this area not in connection with the large area ( 5b ) of the first body ( 2 ) stand.

Group antenna according to one of claims 1 to 17, characterized in that the second openings ( 8th ) are at least partially dimensioned as Sperrbeichshohlleiter and the first breakthroughs ( 1 ) are dimensioned so that the resonance frequency of their fundamental vibration is in the range of the operating frequency band.

Group antenna according to one of claims 1 to 18, characterized in that the second large area ( 3b ) of the body ( 4 ) essential parts of a power divider network ( 15 ) with one or more inputs and one of the total number of wells ( 6 ) contains corresponding number of outputs.

Group antenna according to claim 19, characterized in that the power divider network ( 15 ) consists of one or more binary subtrees

Group antenna according to claim 19 or 20, characterized in that the power divider network ( 15 ) substantially out into the second body ( 4 ) introduced channels ( 16 ), which by connecting the second large area 3b of the second body ( 4 ) with a large area ( 17a ) of an electrically conductive or electrically conductive third body ( 18a ) form a closed rectangular cross-section.

Group antenna according to Claim 21, characterized in that the side walls ( 19 ) of the channels ( 16 ) end in a flat spatial area and that the large area ( 17a ) of the third body ( 18a ) has a flat electrically conductive surface.

Group antenna according to one of claims 21 or 22, characterized in that the channel cross sections are dimensioned substantially as in the operating frequency range of the antenna permeable rectangular waveguide whose narrow sides parallel to the second large area ( 3b ) of the second body ( 4 ) and that the outputs of the power divider network ( 15 ) through the second breakthroughs ( 8a ) are formed, which are dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave is oriented perpendicular to the course of the rectangular waveguide, wherein in each case the center of the second breakthrough ( 8a ) about a quarter waveguide wavelength before the shorted end ( 20 ) of the waveguide is located.

Group antenna according to one of claims 21 or 22, characterized in that the channel cross sections are dimensioned substantially as in the operating frequency range of the antenna permeable rectangular waveguide whose broad sides parallel to the large area ( 3b ) and that the outputs of the power divider network ( 15 ) through the second breakthroughs 8b are formed, which are dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave is oriented parallel to the course of the rectangular waveguide, wherein in each case the center of the second opening 8b either about half a waveguide wavelength or just before the shorted end ( 20 ) of the waveguide is located.

Group antenna according to one of claims 19 or 20, characterized in that the power divider network ( 15 ) essentially out into the body ( 4 ) introduced channels ( 16 ) with an approximately centrally mounted web-shaped elevation ( 21 ), which after connection of the large area ( 3b ) with the large area ( 17a ) of an electrically conductive or electrically conductive coated body ( 18b ) a closed cross-section in the form of a single-rail waveguide or, by appropriate shaping of the body ( 18b ), in the manner of a double-ridge waveguide.

Group antenna according to claim 25, characterized in that the side walls ( 19 ) of the channels ( 16 ) open in a flat surface and that the large area ( 17a ) represents a plane electrically conductive surface and the outputs of the power divider network ( 15 ) by the two-fold mirror-symmetrical second breakthroughs ( 8c ) are formed, which are dimensioned so that the main electric field of its fundamental wave is oriented parallel to the course of the ridge waveguide, wherein each of the ridge-shaped elevation ( 21 ) in the area of the second breakthrough ( 8c ) is interrupted and extends either to about a quarter of a ridge waveguide wavelength behind the median plane of the second breakthrough ( 8c ) without Connection to the shorted end ( 20 ) of the channel ( 16 ) or about half a ridge waveguide wavelength behind the center planes connected to the shorted end (FIG. 20 ) of the channel ( 16 ) continues.