DE102004017358A1

DE102004017358A1 - Planare Antenne

Info

Publication number: DE102004017358A1
Application number: DE200410017358
Authority: DE
Inventors: Thomas Wixforth
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Für die verschiedenen zu sensierenden Bereiche z. B. in Fahrzeugen mussten bisher mehrere entsprechende Antennen eingesetzt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antenne zu schaffen, die mehrere Bereiche mit einfachen Mitteln abdeckt. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens zwei Antennen (5.1, 5.2, 5.3, 6, 9) so auf dem Substrat (2) angeordnet sind, dass die erste Antenne (5.1, 5.2, 5.3) im Wesentlichen senkrecht zur Fläche des Substrats (2) und die zweite Antenne (6, 9) im Wesentlichen in einer Ebene, die senkrecht zur Fläche des Substrats (2) ist, um einen Bereich in Richtung der Längsachse des Substrats (2) strahlt und/oder empfängt. DOLLAR A Radarsensoren z. B. in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine planare Antennenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Antennen werden z.B. in einem Fahrzeug eingesetzt, um geringe Abstände des Fahrzeugs zu Objekten zu erfassen und mit Hilfe einer geeigneten Auswerteeinrichtung einen Fahrer zu warnen, z.B. beim Einparken oder bei einem Spurwechsel.
Aus Meinke, Gundlach, Taschenbuch für Hochfrequenztechnik, Springer-Verlag 1986, S. N24 – N25 sind Mikrostreifengruppenantennen bekannt, die auf einem Substrat mit leitender Grundplatte angeordnet sind. Die Mikrostreifenantennen sind aus elektrisch leitenden Plättchen gebildet und haben eine Länge, die der halben Wellenlänge der abgestrahlten Wellen entspricht. Die Mikrostreifengruppenantennen haben eine Richtwirkung vorwiegend normal zur Leiterfläche bei einem relativ großen Gewinn.
J.D. Kraus beschreibt in Antennas, McGraw-Hill Inc. 1988, S 714 – 715 eine sogenannte Notch-Antenne, die auf einem Substrat angeordnet ist. Diese Antenne weist eine elektrisch leitende, rechteckige Fläche mit einer exponential-richterförmigen Aussparung auf, deren breites Ende mit einer Seite der Fläche zusammenfällt und daher „offen" ist, das heißt, nicht von einem elektrischen Leiter begrenzt ist. Die Länge der Fläche entspricht der Wellenlänge der abgestrahlten Wellen und die Öffnung des Trichters der halben Wellenlänge. Die Notch-Antennen strahlen in einem weiten Winkelbereich bei relativ geringem Gewinn.
Eine Dipolantenne ist in Kaneda, Qian, Itah: „A Novel Yagi-Uda Dipole Array Fed by A Microstrip-To-CPS Transition", Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings 1998, Yokohama, S. 1413 – 1416, beschrieben. Die Dipolantenne weist eine spezielle Form auf und strahlt wie die Notch- Antenne in einem weiten Winkelbereich bei relativ geringem Gewinn.
Aufgabe der Erfindung ist es, planare Antennentypen auf einem Substrat so zu kombinieren, dass ein relativ enger Bereich mit großem Gewinn und ein weiter Bereich abgedeckt sind.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung von zwei Antennen auf dem Substrat derart, dass die erste Antenne im wesentlichen senkrecht zur Fläche des Substrats und die zweite Antenne im wesentlichen in einer Ebene, die senkrecht zur Fläche des Substrats ist, um einen Bereich in Richtung der Längsachse des Substrats strahlt und/oder empfängt, ist auf einfache Weise ein weiter Winkelbereich sensierbar. Das heißt, wenn das Substrat in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, strahlt/empfängt die zweite Antenne in einer horizontalen Ebene in eine Richtung parallel zum Substrat. Es ist nur ein einziges Substrat mit einfachen Strukturen erforderlich, so dass die Antenne preiswert herstellbar und einfach zu montieren ist. Bei einem Einsatz der Antenne z.B. am Heck eines Fahrzeugs wird sowohl der Bereich nach hinten als auch ein Bereich zu einer Seite abgedeckt, so dass andere Fahrzeuge, die sich im toten Winkel eines Rückspiegels befinden, sicher detektiert werden können. Hierfür waren bisher zwei getrennte Antennen erforderlich. Mit Hilfe einer entsprechenden Auswerte- und Ausgabeeinheit kann so ein Warnsignal ausgegeben werden, was die Gefahr von Unfällen bei einem Spurwechsel vermindert.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Mikrostreifengruppenantennen nach Anspruch 2 weisen bei einem kleinen Winkelbereich einen relativ großen Gewinn auf und sind daher bei einem Fahrzeug besonders für die Sensierung nach hinten geeignet.
Eine Dipolantenne nach Anspruch 3 oder eine Notch-Antenne nach Anspruch 4 decken einen weiten Winkelbereich ab und sind gut mit einer Mikrostreifenantenne kombinierbar.
Ein Träger nach den Ansprüchen 5 bis 8 erleichtert die Montage in einem Fahrzeug und schirmt Strahlung in unerwünschte Richtungen ab.
Die Erfindung wird anhand vereinfacht dargestellter Beispiele weiter erläutert.
Es zeigen
1 eine Ansicht auf eine Hauptfläche einer Antennenanordnung mit Mikrostreifengruppen- und Dipolantennen,
2 eine Ansicht auf eine Hauptfläche einer Antennenanordnung mit Mikrostreifengruppen- und Notch-Antennen und
3 einen Schnitt nach 2 längs der Linie III-III.
1. Beispiel
Wie aus 1 ersichtlich ist auf einem Träger 1 ein Substrat 2 so befestigt, dass ein Teil des Substrats 2 über ein Ende des Trägers 1 hinausragt und ein freies Ende 3 bildet.
Auf der dem Träger 1 abgewandten Seite des Substrats 2 ist eine Vielzahl von elektrisch leitenden Mikrostreifenantennen 4 so angeordnet, dass hier als erste Antennen drei Mikrostreifengruppenantennen 5.1, 5.2 und 5.3 gebildet sind. Hierbei ist die erste Miktostreifengruppenantenne 5.1 aus sechs mal sechs Mikrostreifenantennen 4 gebildet und jede der beiden anderen Mikrostreifengruppenantennen 5.2 und 5.3 aus zwei mal sechs Mikrostreifenantennen 4.
Weiterhin befinden sich auf derselben Seite des Substrats 2 die zweiten Antennen, die an dessen freiem Ende 3 als drei Dipolantennen 6 ausgebildet sind. Hierbei sind Zuleitungen 7 der Dipolantennen 6 teilweise auf dem freien Ende 3 und dann übergehend in den anderen Teil des Substrats 2 angeordnet. Die elektrischen Anschlüsse der Mikrostreifen 4 und der Zuleitungen 7 sind nicht dargestellt.
Auf der dem Träger 1 zugewandten Rückseite des Substrats 2 ist als elektrische Masse eine leitende Schicht 8, hier grau dargestellt, aufgetragen, wobei das freie Ende 3 ohne diese Schicht 8 ausgebildet ist.
Der Träger 1 ist z.B. aus Metall gefertigt und schirmt Hochfrequenz-Strahlung ab, so dass in Richtung der Rückseite keine Strahlung abgegeben wird. Das Substrat 2 ist übliches oder HF-Leiterplattenmaterial. Die Antennenstrukturen sind dünne Schichten aus Metall, z.B. mit Nickel-Gold passiviertes Kupfer, und mit einem geeigneten Verfahren aufgetragen.
Die Strahlungscharakteristik der Mikrostreifengruppenantennen 5.1, 5.2 und 5.3 liegt in einem engen Bereich senkrecht zur Fläche der Mikrostreifengruppenantennen 5.1, 5.2 und 5.3 bei relativ großem Gewinn und die der Dipolantennen 6 weitgehend in einer Ebene senkrecht zu den Zuleitungen 7 in einem relativ großen Winkelbereich um den Dipol.
2. Beispiel
Das Beispiel gemäß den 2 und 3 unterscheidet sich folgendermaßen vom 1. Beispiel.
Als zweite Antennen sind hier Notch-Antennen 9 an dem freien Ende 3 ausgebildet.
Hierfür ist die leitende Schicht 8 auf der Rückseite des Substrats 2 auch auf dem freien Ende 3 derart aufgetragen, dass zum breitseitigen Rand des Substrats 2 hin sich öffnende, trichterförmige Aussparungen gebildet sind. Das heißt, dass die Schicht 8 die gesamte Rückseite des Substrats 2 mit Ausnahme der in diesem Beispiel vier Aussparungen bedeckt. Jede Trichterform ist durch zwei Exponentialkurven gebildet, wobei die Breite der Öffnung am Rand des Substrats der halben Wellenlänge der zu sendenden/empfangenden Wellen entspricht und die Länge der Aussparung in etwa der Wellenlänge. Auf der oberen Seite des Substrats 2 sind quer über jeder Trichterspitze leitende Streifen 10 für den elektrischen Anschluß jeder Notch-Antenne angeordnet.
Die Abstrahlcharakteristik der Notch – Antenne 9 ist ähnlich der Dipolantenne 6.

Claims

Planare Antennenanordnung umfassend ein Substrat, mindestens eine Antenne für hochfrequente Wellen und Mittel zum Anschließen der Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Antennen (5.1, 5.2, 5.3, 6, 9) so auf dem Substrat (2) angeordnet sind, dass die erste Antenne (5.1, 5.2, 5.3) im wesentlichen senkrecht zur Fläche des Substrats (2) und die zweite Antenne (6, 9) im wesentlichen in einer Ebene, die senkrecht zur Fläche des Substrats (2) ist, um einen Bereich in Richtung der Längsachse des Substrats (2) strahlt und/oder empfängt.
Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenne mindestens eine Mikrostreifenantenne (4) oder mindestens eine Mikrostreifengruppenantenne (5.1, 5.2, 5.3) umfasst.
Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antenne mindestens eine Dipolantenne (6) umfasst.
Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antenne mindestens eine Notch-Antenne (9) umfasst.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) auf einem Träger (1) befestigt ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Träger (1) auf der Rückseite des Substrats (2) über die Fläche der ersten Antenne (5.1, 5.2, 5.3) erstreckt.
Antennenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) aus einem für die hochfrequenten Wellen undurchlässigen Material gefertigt ist.
Antennenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) aus Metall gefertigt ist.
Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) eine Leiterplatte ist.