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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Senden/Empfangen elektromagnetischer HF-Signale, und insbesondere eine
HF-Antenne für
eine Radareinrichtung, welche in einem Frequenzbereich zwischen
1 bis 5 GHz betrieben wird.
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Antennen
für Einrichtungen,
welche zur Detektion von Objekten, wie beispielsweise Leitungen
in Wänden,
abgestimmt sind, sind im Allgemeinen auf das Senden und/oder Empfangen
hochfrequenter (HF-)Radarsignale optimiert. Eine bekannte Antenne in
planarer Ausführung
ist aus der
DE 101
04 863 A1 bekannt.
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Diese
bekannte planare Antenne ist mit hoher mechanischer Stabilität auf einer
Leiterplatte fixierbar und erzeugt ein relativ symmetrisches Richtdiagramm
mit weitgehend reduzierten Nebenmaxima bzw. Nebenkeulen. Die bekannte
Antenne besteht aus einer elektrisch leitenden Platte, welche an
einander gegenüberliegenden
Rändern
zwei abgewinkelte Seitenabschnitte aufweist, die als Leitungsarme zur
Ankopplung der Antenne an ein Speisenetzwerk dienen. Dabei ist jeder
der beiden Leitungsarme mit einem eigenen Anschluss versehen, welcher
mit dem auf einer Leiterplatte befindlichen Speisenetzwerk verbindbar
ist. Von Nachteil bei der bekannten Antennenanordnung ist eine recht
voluminöse
Bauform sowie eine parasitäre
Abstrahlung zwischen den angewinkelten Seitenabschnitten und der
elektrisch leitenden Platte. Darüber
hinaus ist lediglich eine Abstrahlrichtung mit der bekannten Radarantenne
möglich.
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VORTEILE DER
ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Senden/Empfangen elektromagnetischer HF-Signale mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie das Verfahren zum Senden/Empfangen elektromagnetischer HF-Signale
mit den Merkmalen des Anspruchs 11 weist gegenüber dem bekannten Lösungsansatz den
Vorteil auf, dass Messdaten in zwei zueinander orthogonalen Richtungen
mittels der Antenne gewonnen werden können, um Messobjekte besser
detektieren zu können.
Außerdem
wird trotz der ermöglichten
dualen Abstrahlung/Empfang eine kleinere Bauform als im Stand der
Technik ermöglicht.
Parasitäre
Abstrahlungen entsprechend dem angeführten Stand der Technik, d.h.
die Abstrahlung unerwünschter
elektromagnetischer Felder werden durch die erfindungsgemäße Konfiguration
mittels einer Schirmung unterbunden. Abgesehen davon ist eine einfache
Montage gewährleistet,
wobei die Anordnung mechanisch sehr stabil ist.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im Wesentlichen
darin, dass sich im Wesentlichen dreieckförmige, elektrisch leitfähige, trichterförmig auffächernde
Antennenabschnitte diametral gegenüberliegen, wodurch bei entsprechender
Anregung dieser Antennenabschnitte solche elektromagnetische Felder
ausgebildet werden, welche sich ablösen, und somit eine Antenne
bilden. Die Geometrie der erfindungsgemäßen Anordnung ist dabei so
gestaltet, dass ein sich ablösendes
Feld sowohl im Quer- als auch im Längsschnitt im Raum oberhalb
der Antenne ohne Einbrüche
bzw. Nebenmaxima ausbildet. Benachbarte Antennenabschnitte sind
dabei weitgehend entkoppelt.
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Mit
anderen Worten wird insbesondere eine Vorrichtung zum Senden/Empfangen
elektromagnetischer HF-Signale bereitgestellt mit: einem ersten
im Wesentlichen dreieckförmigen,
elektrisch leitfähigen Antennenabschnitt
zum Senden und/oder Empfangen von HF-Signalen; mindestens einem
zweiten, dritten und vierten Antennenabschnitt, welche dem ersten
Antennenabschnitt im Wesentlichen entsprechen und ein Polygon bilden,
wobei jeweils eine Dreiecksspitze in etwa im Bereich des Mittelpunktes
des Polygons vorgesehen ist, in dessen Zentrum eine Antennenachse
liegt; und einer Trägereinrichtung
im Wesentlichen senkrecht zur Antennenachse, wobei jeweils die Dreiecksspitzen
der dreieckförmigen
Antennenabschnitte, welche von dem Mittelpunkt ausgehen, zumindest
abschnittsweise eine Tischterform auf der der Trägereinrichtung abgewandten
Seite bilden, mit HF-Signalanschlüssen der Trägereinrichtung im Bereich des
Mittelpunkts des Polygons kontaktiert sind und jeweils zwei diametral
gegenüberliegende
Antennenabschnitte ein Antennenelement bilden.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum Senden/Empfangen elektromagnetischer
HF-Signale.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung weisen jeweils die Dreiecksspitzen der
im Wesentlichen dreieckförmigen
Antennenabschnitte, welche sich vorzugsweise in einen rechteckförmigen Steg verjüngen, eine
vorbestimmte Krümmung
in Richtung zu der Trägereinrichtung,
insbesondere einer mehrschichtigen Leiterplatte, auf und münden an
dieser im Wesentlichen senkrecht an den elektrisch voneinander isolierten
HF-Signalanschlüssen. Diese
Merkmale dienen einer weiteren Verbesserung der Abstrahlcharakteristik
der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Oberfläche der
mindestens vier im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte zumindest
abschnittsweise eben oder konvex oder konkav und/oder gewellt oder
getreppt ausgeführt,
wobei ein Übergangsbereich,
welcher vorzugsweise zumindest abschnittsweise senkrecht zur Antennenachse verläuft, zwischen
der Trichterform und elektrisch leitfähigen Schirmwänden vorgesehen
ist, welche jeweils im Wesentlichen parallel zur Antennenachse verlaufen
und in welche die vier im Wesentlichen dreieckförmigen Abschnitte jeweils auf
einer der Dreiecksspitze gegenüberliegenden
Seite übergehen.
Dies birgt den Vorteil der Reduktion von parasitären Abstrahlungen bzw. dem
Empfang parasitärer Signale,
wodurch die Antennencharakteristik sich weiter steigert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind jeweils zwei freiliegende
Kanten der zumindest vier im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte
mit eckigen und/oder runden Ausnehmungen zum Anpassen von Antennencharakteristika versehen.
Von Vorteil ist dabei die individuelle Abstimmmöglichkeit zur Optimierung der
Sende-/Empfangseigenschaften.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung bilden genau vier im Wesentlichen
dreieckförmige
Antennenabschnitte ein Quadrat oder ein Rechteck als Polygon, wobei
die HF-Signalanschlüsse
der zwei benachbarten, jeweils diametral gegenüberliegenden Antennenabschnitte
mit zwei HF-Signalbändern,
vorzugsweise unterschiedlicher, gegebenenfalls teilweise überlappender
Frequenzbereiche, beaufschlagbar sind. Damit lassen sich die Abstrahl-
bzw. Empfangsfrequenzen auf die Form der Antennenvorrichtung abstimmen
und umgekehrt, wobei sich die Signale aufgrund unterschiedlicher
Frequenzspektren leicht unterscheiden lassen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung bilden genau vier im Wesentlichen
dreiecksförmige
Antennenabschnitte ein Quadrat oder ein Rechteck als Polygon, wobei
die HF-Signalanschlüsse
der zwei benachbarten jeweils diametral gegenüberliegenden Antennenabschnitte
alternierend mit einem HF-Signal beaufschlagbar sind. Durch diese vorteilhafte
Ausgestaltung ist ein Betrieb mit zwei unterschiedlichen Polarisationsebenen
möglich,
welche vorzugsweise etwa 90° zueinander
versetzt liegen, wobei eine HF-Quelle über einen
Umschalter die zwei HF-Signalanschlusspaare differentiell ansteuert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Schirmwände mit
einer elektrisch leitfähigen
Abschirmeinrichtung der Trägereinrichtung
kontaktiert, welche vorzugsweise auf oder in der Trägereinrichtung
vorgesehen ist, und vorzugsweise beide, insbesondere großflächig, an
ein Bezugspotenzial angeschlossen sind. Diese vorteilhafte Maßnahme bietet
eine nochmals verbesserte Abstrahl-/Empfangscharakteristik aufgrund
verbesserter Schirmung.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung ist in etwa parallel zur Trägereinrichtung
ein Radom als Abdeckung über
den mindestens vier im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitten vorgesehen,
wobei die Antennenvorrichtung vorzugsweise über mit Rädern versehenen Achsen beweglich
gelagert ist. Ein Schutz der Sende-/Empfangsvorrichtung wird somit
gewährleistet
und die Vorrichtung ist vorzugsweise über starr mittels Achsen verbundener
Räder verschiebbar
gewährleistet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung bestehen die mindestens vier
im Wesentlichen dreieckförmigen
Antennenabschnitte aus separaten Blechen, welche vorzugsweise im
Bereich von Schirmwänden
miteinander mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind, oder
aus einem einstückigen
Metalldruckgussteil oder einem Kunststoffdruckgussteil, welches
zumindest abschnittsweise mit einer leitfähigen Metallisierung versehen
ist. Kostengünstige
Herstellungsvarianten werden somit vorteilhaft bereitgestellt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Dreiecksspitzen der
zumindest vier im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte über Lötkontaktierungen
oder leitfähige
Klebekontaktierungen elektrisch an die HF-Signalanschlüsse der
Trägereinrichtung
angeschlossen. Daraus resultiert vorteilhaft ebenfalls eine kostengünstige und
einfache Montage.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schrägdraufsicht einer
Sende-/Empfangsvorrichtung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Querschnittsansicht einer Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Erläuterung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht einer vereinfachten Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Erläuterung
der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung;
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4 und 5 eine
schematische Schrägdraufsicht
bzw. -unteransicht einer Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
schematische Draufsicht auf einen Antennenabschnitt zur Erläuterung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
schematische Schrägdraufsicht der
Vorrichtung gemäß 6 in
gebogenem Zustand;
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8 eine
schematische Schrägdraufsicht einer
Sende-/Empfangsvorrichtung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 und 10 eine
schematische Schrägdraufsicht
bzw. -unteransicht einer Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Erläuterung
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine
schematische Schrägdraufsicht einer
Sende-/Empfangsvorrichtung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Bestandteile.
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In 1 ist
eine Antennengrundform auf einer Trägereinrichtung 15,
beispielsweise einer Leiterplatte, ohne Abdeckung dargestellt. Dabei
sind vier im Wesentlichen identische, elektrisch leitfähige, im Wesentlichen
dreieckförmige
Antennenabschnitte 10 derart angeordnet, dass sie in Draufsicht
ein Quadrat mit im Bereich des Mittelpunktes 11 des Quadrats
liegenden Dreiecksspitzen 12 bilden. Die im Wesentlichen
dreieckförmigen
Antennenabschnitte 10 gehen an den Außenseiten des Quadrats in im
Wesentlichen senkrecht zur Trägereinrichtung 15 verlaufende elektrisch
leitfähige
Schirmwände 13 über. Gemäß 1 ist
eine Ausführungsform
dargestellt, in welcher die vier Antennenabschnitte 10 sowie
die jeweiligen Schirmwände 13 einstückig z.B.
aus Aluminiumdruckguss hergestellt sind. Die im Bereich des Mittelpunktes 11 der
Anordnung liegenden Dreiecksspitzen 12 sind dabei in Bezug
auf die Oberkanten der Schirmwände 13 nach
unten in Richtung der Trägereinrichtung 15 verlagert,
so dass eine Trichter- bzw. Konusform resultiert. Die Dreiecksspitzen 12 sind
dabei mit HF-Signalanschlüssen (in 1 nicht dargestellt)
der Trägereinrichtung 15 kontaktiert.
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In 2 ist
eine mit 1 vergleichbare Konfiguration
im Querschnitt jedoch mit einer Abdeckeinrichtung 17 in
Form eines Radoms aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material
dargestellt. Die Abdeckeinrichtung 17 verläuft dabei
im Wesentlichen parallel zur Trägereinrichtung 15.
Zwischen den im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitten 10 und
den Schirmwänden 13 ist
ein Übergangsabschnit 18 vorgesehen,
welcher im Wesentlichen parallel zur Trägereinrichtung 15 verläuft und
insbesondere die Abdeckeinrichtung 17 berührt.
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Kommen
mechanische Belastungen auf die Abdeckeinrichtung 17, d.h.
insbesondere ein Radom, welches die Sende-/Empfangseinrichtung an
deren Oberseite berührt,
so wird die Last großflächig über die
Schirmwand 13 am gesamten Umfang auf die Trägereinrichtung 15 übertragen.
Innen liegende HF-Signalanschlüsse 15', welche mit
den Dreiecksspitzen 12 der im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte 10 in
Draufsicht betrachtet elektrisch verbunden ist, sind gegeneinander
isoliert. Die im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte 10 gehen
vorzugsweise in den Dreiecksspitzen 12 in rechteckförmige Stege
(in 1 und 2 nicht zu sehen) über, welche
einen vorbestimmten Krümmungsradius
aufweisen. Der Krummungsradius zwischen den im Querschnitt gemäß 2 schräg verlaufenden
Antennenabschnitten 10 und den im Bereich der Trägereinrichtung
senkrecht zur Trägereinrichtung 15 mündenden
Dreiecksspitzen 12 ist derart gestaltet, dass sich Radarwellen
leicht ablösen
können.
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Aus
dem Schnittbild in 2 ist die Trichterform zwischen
zwei diametral gegenüberliegenden Antennenabschnitten 10 ersichtlich,
wobei im Bereich des Mittelpunktes 11 eine Antennenachse 14 verläuft. Die
Trägereinrichtung 15 ist
vorzugsweise eine Mehrschicht- bzw. Multi-Layer-Leiterplatte, welche
eine durchgängige
Abschirmebene (in 2 nicht dargestellt) aufweist,
wobei die Abschirmebene vorzugsweise mit den Schirmwänden 13 elektrisch leitend
verbunden ist.
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In
der Konfiguration gemäß 3 ist
lediglich ein Antennenelement bestehend aus den im Wesentlichen
dreieckförmigen
Antennenabschnitten 10 sowie den Schirmwänden 13 nebst Übergangsabschnitt 18 dargestellt.
Durch die gebogenen Pfeile ist ein elektromagnetisches Wechselfeld
dargestellt, welches von differentiellen, d.h. mit im Wesentlichen um
180° zueinander
verschobenen HF-Signalen gespeist wird. Entlang der Antennenachse 14 breiten sich
die elektromagnetischen Wellen vorzugsweise im Radarbereich mit
einer Frequenz zwischen 2 und 5 GHz aus. Vorzugsweise besteht die
Antenne dabei aus einem quaderförmigen
Gehäuse
mit vier innen liegenden HF-Signalanschlüssen 15' gemäß 1 und 2.
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Jeweils
zwei diametral gegenüberliegende HF-Signalanschlüsse 15' werden gemäß 3 mit um
etwa 180° zueinander
phasenverschobenen HF-Signalen differentiell angeregt. Daraus resultiert ein
Betrieb der Vorrichtung mit zwei unterschiedlichen, vorzugsweise
um etwa 90° zueinander
versetzten, Polarisationsebenen. Die gegenüberliegenden Anschlüsse liegen
geometrisch nahe beieinander und weisen zur Antennenachse 14 vorzugsweise eine
parallele Richtung, jedoch zumindest einen spitzen Winkel auf. Nach
einem vorzugsweise rechteckförmigen,
kurzen Steg geht die Dreiecksspitze 12 in einen im Wesentlichen
dreieckförmigen
Antennenabschnitt 10 über.
Die Dreiecksspitze weist eine abgerundete Krümmung auf, welche vorzugsweise
in einen ebenen Antennenabschnitt 10 übergeht. Vorstellbar ist jedoch
auch eine zumindest abschnittsweise gewellte und/oder getreppte
und/oder konkave und/oder konvexe Querschnittsgestalt der Antennenabschnitte 10.
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Ein
oberer Abschnitt des Antennenabschnitts 10 geht in eine
Tangentiallinie über,
wenn Radien im Betrag bei gleichem Mittelpunkt zwischen dem schrägen Antennenabschnitt 10 und
der senkrechten Schirmwand 13 zusammenfallen. Die Schirmwand 13 ist
an deren unteren Ende im Bereich der Trägereinrichtung 15 flächig oder
zumindest partiell mit einer Systemmasse, vorzugsweise einem Bezugspotenzial,
ebenso verbunden wie eine in der Trägereinrichtung 15 integrierte
flächige
Abschirmung aus elektrisch leitfähigen
Material. Damit werden elektromagnetische Felder, welche sich unterhalb
der Antennenabschnitte 10 ausbilden, nach außen hin
abgeschirmt.
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Zwischen
den sich diametral gegenüberliegenden,
konus- bzw. trichterförmig
verlaufenden Antennenabschnitten 10 bilden sich somit solche
elektromagnetischen Felder aus, die sich in bekannter Weise ablösen. Die
Geometrie ist derart gestaltet, dass sich ein ablösendes Feld
im Quer- wie im Längsschnitt
oberhalb der Sende-/Empfangseinrichtung
ohne Einbrüche
ausbildet. Die dabei direkt benachbarten Antennenabschnitte sind
dabei weitgehend entkoppelt.
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Gemäß der Ausführungsform
in 1 weist die Sende-/Empfangseinrichtung 4 Symmetrieebenen,
eine horizontale, eine vertikale sowie die dazu im Winkel von 45° liegenden
Ebenen in Draufsicht der Konfiguration gemäß 1 betrachtet
auf. Gemäß einer
Weiterbildung ist es möglich,
zwei senkrecht zueinander durch die diametral gegenüberliegenden
Antennenabschnitte 10 gebildeten Antennenelemente unterschiedlich
zu dimensionieren, so dass anstatt eines Quadrates gemäß 1 in
Draufsicht ein Rechteck (nicht dargestellt) entsteht. Antennenabschnitte 10 entlang
der Längsseite
werden dabei vorzugsweise mit einer niedrigeren Frequenz von beispielsweise
2 bis 3 GHz und entlang der Querseite, d.h. in orthogonaler Richtung
dazu, beispielsweise von 2,5 bis 4 GHz betrieben. Daraus resultieren
lediglich zwei Symmetrieebenen.
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Für Kunststoffhalter
(nicht dargestellt) unterhalb der Antennenabschnitte 10 können partielle Ausnehmungen
in die Schirmwände 13 eingebracht werden,
unter der Voraussetzung, dass diese nicht zu groß und derart positioniert sind,
dass sich im abgeschirmten Raum zwischen Trägereinrichtung 15 und
Antennenabschnitten 10 sowie Schirmwänden 13 keine Maximas
aufweisen. Dann haben derartige Ausnehmungen keinen negativen Einfluss
auf die sich oben nach außen
ablösenden
elektromagnetischen Wellen.
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Die
vier HF-Signalanschlüsse 15' ragen vorteilhaft
in entsprechend voneinander isolierte Durchkontaktierungen der Trägereinrichtung 15 bzw.
Leiterplatte und werden dort elektrisch mit den Dreiecksspitzen 12 kontaktiert.
Eine vorzugsweise vorgesehene, der Trichterform abgewandte Metalllage
in/aus der Trägereinrichtung 15 ist
vorzugsweise weitgehend vollflächig
mit einer Systemmasse bzw. einem Bezugspotenzial kontaktiert sowie
die Unterseite der Schirmwände 13.
Möglich
ist jedoch auch ein Kontakt jeweils zwischen einem Mittelleiter
eines Koaxialkabels und einer Dreiecksspitze 12 eines Antennenabschnitts 10,
wobei dessen Außenleiter
mit der Systemmasse bzw. einem Bezugspotenzial verbunden ist. Außerdem sind
Kombinationen der eben genannten Möglichkeiten angedacht.
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Vorgegebene
Randbedingungen, wie eine untere und obere Grenzfrequenz; eine maximale
horizontale und/oder vertikale Einbaugeometrie der Sende-/Empfangsvorrichtung
können
innerhalb gewisser Grenzen Berücksichtigung
finden und angepasst werden. Prinzipiell bestimmt die gestreckte Länge und
obere Breite der im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitte 10 den
möglichen
Sende-/Empfangsbereich. Durch Ausnehmungen 16 gemäß 4 in
den im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitten 10 können Antennencharakteristika
modifiziert und insbesondere die Abstrahlcharakteristik angepasst
werden. Außerdem
ist es möglich,
die für
eine untere Sollfrequenz erforderliche Abmessung durch entsprechende
Ausnehmungen 16 zu reduzieren. Durch die Ausnehmungen 16 gemäß 4 und 5 (in
Unteransicht), welche sich an den zwei freiliegenden Kanten des
Antennenabschnitts 10 im oberen und mittleren Bereich befinden, können die
untere Grenzfrequenz verkleinert und partielle Verbesserungen der
Antennenanpassung erzielt werden. Möglich sind dabei auch andere
Gestaltungen der Ausnehmungen, beispielsweise rund, sägezahnförmig, gewellt,
mittels welcher bei geeigneter Auslegung gleichartige Effekte erzielbar
sind.
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Die
in den Ausführungsformen
gemäß 4 und 5 dargestellten
Antennenvorrichtungen sind vorzugsweise aus Aluminiumdruckguss hergestellt und
weisen Ausformungen 20 mit Befestigungslöchern auf,
vermittels welcher die Sende-/Empfangsvorrichtung auf der Trägereinrichtung 15 mechanisch und/oder
elektrisch verbunden ist. Die Achsen 19 dienen zur starren
Verbindung außen
liegender Räder (nicht
dargestellt), mit deren Hilfe die Sende-/Empfangsvorrichtung parallel über Flächen bewegt
werden können.
Zur Platzeinsparung verlaufen diese Achsen 19 vorzugsweise
innerhalb der Außenabmessungen
der Sende-/Empfangsvorrichtung mit ihren Antennenabschnitten 10 und
sind aus einem nicht leitfähigen
Material. Die Öffnungen
zur Durchführung
der Achsen 19 liegen dabei an vorbestimmten berechneten
Positionen, an welchen kein Feldmaximum der elektromagnetischen
Wellen im von den Antennenabschnitten 10 gebildeten Raum
auftritt.
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Die
zum Betrieb der Sende-/Empfangsvorrichtung erforderliche HF-Signalzuleitung
bzw. -ableitung bzw. -verteilung erfolgt vorteilhaft auf oder innerhalb
der Trägereinrichtung 15,
vorzugsweise einer Multi-Layer-Leiterplatte. Wenn Zuleitungen auf
der zur Antennenseite gewandten Abschirmlage (nicht dargestellt)
elektrisch davon isoliert verlaufen, sind diese vorzugsweise durch
Grounded-Koplanar-Technik realisiert. Neben einer Ausführungsform
als Druckgussteil aus Metall, vorzugsweise Aluminiumdruckguss, besteht
die Möglichkeit,
ein vergleichbares Spritzgussteil aus Kunststoff vorzusehen, welches
mit einer leitfähigen
Metallschicht nach bekannten Verfahren überzogen ist.
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Durch
verteilte, spritzgussgerechte Durchbrüche im Kunststoffkörper wird
ein quasi homogenes, abschnittsweise leitfähiges Antennenelement mit vergleichbaren
Eigenschaften gebildet.
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Gemäß den vorliegend
beschriebenen Ausführungsformen
gestaltet sich eine Montage sehr einfach, da die Sende-/Empfangsantenne
auf die Trägereinrichtung 15 bzw.
eine Leiter oder Massepotenzialplatte über die mitgegossenen oder
mitgespritzten Befestigungslöcher 20 gemäß 4 und 5 angeschraubt
wird. Die vier HF-Anschlusskontakte 15' werden mit
den Dreiecksspitzen 12 entweder verlötet oder mit leitfähigem Klebstoff
verklebt. Außerdem kann
bei einer quadratischen Grundform die Antennen in beliebiger Richtung
montiert werden.
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Die
durch die HF-Signalanschlüsse 15' unabhängig voneinander
ansteuerbaren, diametral gegenüberliegenden
Antennenabschnitte 10 können somit
zwei orthogonal zueinander liegende Polarisationen senden/empfangen.
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In 6 ist
ein im Wesentlichen dreieckförmiger
Antennenabschnitt 10 als Einzelblech 10' dargestellt.
Das Einzelblech 10' ist
dabei vorzugsweise ein Stanzteil aus einem Metall, wie beispielsweise Weißblech,
und weist neben der Dreiecksspitze 12 und der Schirmwand 13 die
Ausnehmungen 16 sowie ein Verrast und/oder Einhängeelement 22 sowie
eine Verrast- und/oder Einhängeöffnung 23 auf. Über mechanische
und/oder elektrische Verbindungselemente 21 kann das Einzelblech 10' auf einer Trägereinrichtung 15 mechanisch
und/oder elektrisch angebunden werden. In 7 ist das
Einzelblech 10' gemäß 6 nach
einer verformenden Bearbeitung dargestellt. Die Schirmwand 13 weist
gegenüber dem
im Wesentlichen dreieckförmigen
Antennenabschnitt 10 einen Winkel kleiner als 90° auf, und
die Dreiecksspitze 12 zeigt eine vorbestimmte Krümmung. Im
Bereich des Verrast- und/oder Einhängeelementes 22 ist
die Schirmwand 13 umgebogen.
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In
der Schrägdraufsicht
gemäß 9 sind vier
Antennenelemente gemäß 7 in
einer mit 1 vergleichbaren Konfiguration
auf eine Trägereinrichtung 15 montiert.
Die Einzelbleche 10' sind
dabei mit den Verrast- und/oder Einhängeelementen 22 sowie
den Verrast- und/oder Einhängeöffnungen 23 derart
ausgebildet, dass sie ineinander verschachtelt gefügt werden
und dann eine Antenneneinheit bilden. Diese Einheit kann dann beispielsweise
in eine Trägerplatte 15,
vorzugsweise eine Leiterplatte, eingelötet werden. Die Einzelbleche 10' können bei
Bedarf an den Kanten und Verrast- und/oder Einhängeelementen bzw. -öffnungen 22, 23 entweder
vor oder nach der Montage auf der Trägereinrichtung 15 verlötet oder
verklebt werden. Dadurch wird bei einem gewissen Vormontageaufwand
eine stabile Sende-/Empfangsvorrichtung vergleichbar der mit Bezug auf 1 beschriebenen
bereitgestellt. In 10 ist die Anordnung gemäß 9 in
Unteransicht ohne Trägereinrichtung
dargestellt.
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Außerdem besteht
die Möglichkeit,
Einzelbleche 10' einzeln
auf der Trägereinrichtung
zu montieren, welches erst nach der Montage auf der Trägereinrichtung 15 eine
elektrische und/oder mechanische Verbindung aufweisen. Wenn alle
vier Bleche 10' montiert
sind, ist die Antenne vollständig,
wobei die Bleche 10' bei
Bedarf ebenfalls an den gemeinsamen Kanten verlötet werden können. Die
Ausführungsform
gemäß 11 beschreibt
eine Konfiguration, bei welcher sich die Einzelbleche 10' gegenseitig
auch nach der Montage auf der Trägereinrichtung 15 nicht
direkt berühren.
Jedes Einzelblech 10' wird dabei
für sich
in die Trägereinrichtung
eingelötet.
Erst mit dem Einbau aller vier Einzelbleche 10' bildet sich die
Sende-/Empfangsvorrichtung. Zur Reduktion von Wirbelstromeffekten
in den im Wesentlichen dreieckförmigen
Antennenabschnitten 10 sind gemäß 11 Schlitze
bzw. Ausnehmungen 25 vorgesehen. Diese Schlitze bzw. Ausnehmungen
zur Reduktion von Wirbelstromeinflüssen können ebenfalls bei allen anderen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen und sind vorzugsweise
entlang der Spiegelachse der Antennenabschnitte 10 vorgesehen.
In 11 sind darüber
hinaus Ausnehmungen in den Schirmwänden 13 dargestellt,
wobei in Querrichtung zwei Radachsen 19 gemäß 4 und 5 eingebracht
sind.
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Gemäß 8 werden
vier Einzelbleche 10' gemäß 7,
d.h. bereits gebogen, in einen geeigneten Kunststoffhalter eingeclipst
oder direkt als Einlegeteile mit eingespritzt. Dabei berühren sich
die Einzelbleche 10' gegenseitig
nicht, wobei der Kunststoffhalter 24 die Einzelbleche 10' primär an den Schirmwänden 13 (in 8 nicht
zu sehen) geführt werden.
Die Bleche berühren
sich auch nach dem Einbau auf einer Trägereinrichtung 15 (nicht
dargestellt) nicht. Der Kunststoffhalter 24 ist dann besonders
vorteilhaft, wenn er gleichzeitig als Funktionsträger oder
Halter für
weitere Elemente, wie beispielsweise Niederfrequenzspulenträger, um
die Sende-/Empfangsvorrichtung dient. Bei allen Varianten aus Einzelblechen
sind die Kosten sehr gering. Bei niedrigen Stückzahlen können die Blechteile per Laser
ausgeschnitten werden. Für
die ebenfalls benötigten einfachen
Biegevorrichtungen fallen nur geringe Werkzeugkosten an. Sind große Stückzahlen
vorgesehen, ist eine vollständig
automatische Herstellung der Einzelbleche 10' im Taktverfahren möglich. Die
Guss- und/oder Spritzgussteile gemäß den 1 bis 5 erfordern
jedoch komplexere Werkzeuge.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Vorangehenden mit Bezug auf bevorzugte
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar. So können
beispielsweise im Bereich zwischen der Schirmwand 13 und
der Dreiecksspitze 12, d.h. auf den im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitten 10,
Sicken zur Reduzierung mechanischer Schwingungen vorgesehen werden.
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Neben
den konkret beschriebenen Ausführungsbeispielen
mit jeweils vier im Wesentlichen dreieckförmigen Antennenabschnitten
sind auch höhere geradzahlige
Anzahlen im Wesentlichen dreieckförmiger Antennenabschnitte,
welche dann ein Polygon bilden, möglich, wobei sich diametral
gegenüberliegende
Antennenabschnitte mit einem wie beschriebenen HF-Signal zu beaufschlagen
sind. Darüber
hinaus sind die beschriebenen Größenverhältnisse und
Materialien lediglich beispielhaft zu betrachten.