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Die
Erfindung betrifft eine mehrschichtige Antenne planarer Bauart nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Patchantennen
bzw. sogenannte Microstrip-Antennen sind hinlänglich bekannt. Sie umfassen üblicherweise
eine elektrisch leitfähige
Grundfläche, ein
darüber
angeordnetes dielektrisches Trägermaterial
und eine auf der Oberseite des dielektrischen Trägermaterials vorgesehene elektrisch
leitfähige
Strahlungsfläche.
Die obere Strahlungsfläche
wird in der Regel durch eine quer zu den vorstehend genannten Ebenen
und Schichten verlaufende Speiseleitung angeregt. Als Anschlusskabel
dient vor allem ein Koaxialkabel, dessen Außenleiter an einem Anschluss
mit dem Masseleiter elektrisch verbunden ist, wohingegen der Innenleiter
des Koaxialkabels mit der oben liegenden Strahlungsfläche elektrisch
verbunden ist.
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Mehrschichtige
Antennen planarer Bauart sind beispielsweise als sogenannte "stacked"-Patchantennen bekannt
ge worden. Mittels eines derartigen Antennentyps besteht die Möglichkeit
die Bandbreite einer derartigen Antenne zu erhöhen bzw. Resonanzen in zwei
oder mehreren Frequenzbereichen zu gewährleisten. Durch derartige
Antennen kann auch der Antennengewinn verbessert werden.
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Gemäß der Vorveröffentlichung
IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. AP-27, NO. 2,
MARCH 1979, Seite 270–273
ist eine mehrschichtige Patchantenne beschrieben, die eine Resonanz
in zwei Frequenzbereichen ermöglicht.
Dazu weist die Patchantenne z.B. neben der unten liegenden Massefläche und
der dazu versetzt angeordneten und über eine Speiseleitung angeregten
Strahlungsfläche
eine oberhalb der Strahlungsfläche
mit Seitenversatz dazu angeordnete Patchfläche. Das Trägermaterial zwischen der Masse-
und der Strahlungsfläche
sowie zwischen der Strahlungsfläche
und der darüber
befindlichen Patchfläche
besteht jeweils aus einem Substrat mit gleicher Dielektrizitätskonstante.
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Eine
Patchantenne mit Trägerschichten
mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten ist beispielsweise
aus der Veröffentlichung
IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 47, NO. 12,
DECEMBER 1999, Seiten 1780–1784
bekannt geworden. Als obere Trägerschicht
für die
obere metallische Fläche
(Patchfläche)
dient Schaum. Der Abstand zwischen der oberen Patchfläche zu der
darunter befindlichen Strahlungsfläche entspricht dem Abstand
zwischen der Strahlungsfläche
zur unteren Massefläche.
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Dass
sich mittels mehrschichtiger Patchantennen der Antennengewinn erhöhen lässt, ist
unter anderem aus der Vorveröffentlichung
IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATI ON, VOL. 47, NO. 12,
DECEMBER 1999, Seiten 1767–1771
als bekannt zu entnehmen.
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Schließlich ist
eine gattungsbildende Antenne mit mehrschichtigem Aufbau beispielsweise
aus der
US 5,880,694
A bekannt geworden. Sie umfasst eine untere Massefläche, einen
darauf sitzenden dielektrischen Tragkörper mit einer auf der Oberseite befindlichen
Strahlerfläche.
Oberhalb der Strahlerfläche
ist ein weiterer dielektrischer Körper angeordnet, auf dem auf
der zu der unteren Massefläche
entfernt liegenden Seite eine elektrisch leitfähige Patchfläche vorgesehen
ist.
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Nachteilig
ist bei allen derartigen vorbekannten Antennenanordnungen der vergleichsweise
aufwendige Aufbau. Denn bei Verwendung handelsüblicher Patchantennen mit einer
Massefläche,
einem darauf befindlichen elektrischen Tragkörper (Substrat) und einer darüber befindlichen
Strahlungsfläche ist
es stets aufwendig, eine derartige Antenne zu einer mehrschichtigen
Antenne zu komplementieren. In Abhängigkeit von der Verwendung
handelsüblicher
Patchantennen, die zumindest eine untere Massefläche, ein Substrat bestehend
aus einem dielektrischen Material, beispielsweise Keramik, und eine darauf
befindliche Strahlungsfläche
umfassen, müsste
dann jeweils eine gegebenenfalls unterschiedlich dicke dielektrische
Trägerschicht
hergestellt und beispielsweise auf der Strahlungsfläche der
handelsüblichen
Patchantenne positioniert und verankert werden, um auf der Oberseite
dieser zusätzlichen
dielektrischen Tragschicht dann die elektrisch leitfähige Patchfläche anzuordnen.
Eine davon abweichende aber ebenfalls sehr aufwendige Konstruktion
wäre es,
beispielsweise ein Antennengehäuse,
unterhalb dessen eine handelsübliche Patchantenne
eingebaut ist, mit einer zusätzlichen
elektrisch leitfähigen Patchfläche auszustatten,
was aber ebenfalls aufwendige zusätzliche bauliche Maßnahmen
erfordern würde.
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Demgegenüber ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte mehrschichtige
Antenne planarer Bauart zu schaffen, insbesondere Patchantenne,
die zur Erzielung der an sich bekannten elektrischen Eigenschaften
mit einem oberhalb der Strahlungsfläche vorgesehenen Patchstrahler versehen
ist, und die dabei insgesamt einfacher aufgebaut ist und/oder verbesserte
elektrische Eigenschaften aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend
den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich
zahlreiche Vorteile realisieren.
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Als
wesentlicher Vorteil ergibt sich – was durchaus überraschend
ist – dass
die erfindungsgemäße Antenne
eine deutliche Verbesserung der Antenneneigenschaften aufweist,
verglichen mit einfachen normalen Patchantennen. Dies ist umso überraschender,
als die zuoberst auf der Patchantenne vorgesehene Strahlungsstruktur
in extrem geringen Abstand oberhalb der Strahlungsfläche der
Patchantenne angeordnet ist und dabei in einer bevorzugten Ausführungsform
sogar eine Längs-
und Quererstreckung aufweisen kann, die größer ist als die darunter befindliche
Strahlungsfläche.
Zu erwarten wäre
nämlich
in einem derartigen Fall, dass die zu oberst befindliche Patchfläche das
Strahlungsdiagramm nachteilig beeinflusst.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antenne ist, dass problemlos
handelsübliche
Patchantennen mit einer Massefläche und
einer Strahlungsfläche
und einem dazwischen befindlichen Dielektrikum, bevorzugt beispielsweise sogenannte
Keramik-Patchantennen, verwendet werden können, die baulich nicht verändert werden müssen. Es
ist lediglich erforderlich mittels einer geeigneten Haft- und/oder
Befestigungsschicht die erfindungsgemäße dreidimensionale elektrisch
leitfähige
Struktur der zuoberst befindlichen Patchfläche auf einer handelsüblichen
Patchantenne zu befestigen.
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Mit
anderen Worten ist keine zusätzliche
Trägerstruktur
oder Haube erforderlich, um diese Patchfläche zu halten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird als Haftstruktur zwischen einer handelsüblichen
Patchantenne und dem zuoberst befindlichen leitenden dreidimensionalen
Patchelement eine Haftschicht in Form eines doppelseitig klebenden
Klebebandes oder in Form einer vergleichbaren Klebe- oder Hafteinrichtung
verwendet, wodurch eine problemlose Befestigung des zuoberst liegenden Patchelementes
auf einer herkömmlichen
Patchantenne möglich
ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Abstand zwischen dem dreidimensionalen Patchelement
und der Strahlungsfläche
einer Patchantenne einen Abstand auf, der größer als 0,5 mm, insbesondere
größer als
1 mm, beispielswiese um 1,5 mm ist. Obgleich der Abstand auch noch
größer sein
kann, ist grundsätzlich ein
derartig gering dimensionierter Abstand zwischen dem dreidimensionalen
Patchelement und der Strahlungsfläche einer mehrschichtigen Patchantenne
voll ausreichend.
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Die
dreidimensionale Struktur des Patchelementes kann beispielsweise
durch einen sogenannten Volumenkörper
realisiert werden, der neben seiner flächigen Erstreckung (beispielsweise
vergleichbar mit herkömmlichen
Metallplättchen
oder Metallschichten) zusätzlich
eine deutlich größere Höhe oder
Dicke von einem oder mehreren Millimetern aufweist.
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Alternativ
ist es aber ebenso möglich,
dass beispielsweise ein derartiges dreidimensionales, oberhalb der
Strahlungsfläche
angeordnetes Patchelement mit einem ganz oder teilweise umlaufenden Rand
oder Stegrand ausgestattet ist, wodurch quasi eine dreidimensionale
Struktur realisiert wird. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass das mit einer
dreidimensionalen Struktur versehene Patchelement durch ein Blech
oder Stanzteil gebildet sein kann, in dem aus einem flächigen Element
umlaufende Randabschnitte nach oben aufgestellt werden, die quer
und vorzugsweise senkrecht zur Ebene des Patchelementes ausgerichtet
sind. In den Ecken müssen
die einzelnen Flansch- oder Randabschnitte nicht miteinander zwingend
elektrisch oder elektrisch-galvanisch
verbunden sein. Die gegebene elektrische Verbindung von einem aufgestellten
Randelement zu einem benachbarten Randelement erfolgt über den
im Wesentlichen parallel zu der darunter befindlichen Strahlungs-
und Massefläche
ausgerichteten Zentralabschnitt des Patchelementes.
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Die
erwähnte
dreidimensionale Struktur (die deshalb "dreidimensionale" Struktur genannt wird, weil sie gegenüber nach
dem Stand der Technik verwendeten Metallplättchen oder Metallfolien eine deutlich
größere Materialdicke
oder Materialhöhe aufweist)
erfordert nicht zwingend, dass der gesamte Körper als sogenannter Volumenkörper ausgebildet ist
oder der erwähnte
umlaufende Rand zwingend im gesamten Randabschnitt der Patchstruktur
umlaufend ausgebildet sein muss. Auch abschnittsweise Rand- oder
Stegelemente sind ausreichend. Ebenso können in der Patchfläche selbst
auch Ausnehmungen oder sogar z.B. eine der darunter befindlichen Strahlungsfläche zugewandt
liegende konkave Verformung der Patchfläche vorgesehen sein. Ebenso können aber
auch Ausnehmungen in der Patchfläche eingearbeitet
sein, die beispielsweise vom umlaufenden Rand aus in die Patchfläche hineinragen.
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Ebenso
möglich
ist die Verwendung beispielsweise eines aus Kunststoff bestehenden
dielektrischen Körpers,
welcher mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen
ist. Bei Verwendung eines derartigen "Volumenkörpers" mit einer Dicke oder Höhe von beispielsweise
mehr als vorzugsweise 0,5 mm oder 1 mm, insbesondere mehr als 1,5
mm, sollte dieser zumindest auf einer parallel zur Strahlungsfläche befindlichen
Seite, vorzugsweise auf der zu der Strahlungsfläche benachbart liegenden Seite
und an seinen umlaufenden Wand- oder Randabschnitten mit einer elektrisch
leitfähigen
Schicht versehen sein. Bei Bedarf kann auch die zur Strahlungsfläche der
Patchantenne abgewandelte obere Seite des elektrisch nicht leitfähigen Körpers mit
einer elektrisch leitfähigen
Schicht ausgestattet sein.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.
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Dabei
zeigen im Einzelnen:
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1:
eine schematische axiale Querschnittsdarstellung durch eine handelsübliche Patchantenne
nach dem Stand der Technik;
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2:
eine schematische Draufsicht auf die nach dem Stand der Technik
bekannte Patchantenne gemäß 1;
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3:
eine schematische Quer- oder Seitendarstellung einer erfindungsgemäßen Stacked-Patchantenne;
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4:
eine schematische Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß 3;
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5:
eine 4 entsprechende Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Patchantenne
mit einer abweichenden Ausführungsform
für das
oben aufsitzende Patchelement;
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6:
eine 3 entsprechende Seiten- oder Querschnittsdarstellung
der erfindungsgemäßen Patchantenne
unter Wiedergabe einer verwendeten Trageinrichtung für das obere
Patchelement;
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7:
ein zu 6 abweichendes Ausführungsbeispiel in schematischer
Seiten- und/oder Querschnittsdarstellung;
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8:
eine schematische Draufsicht auf ein Patchelement, wie es bei weiterer
Verarbeitung bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 7 zur
Anwendung gelangt;
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9a:
ein zu 7 abweichendes Ausführungsbeispiel;
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9b:
eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 9a;
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10:
ein zu den 7, 9a und 9b nochmals
abweichendes Ausführungsbeispiel;
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11:
ein zu den 7, 9a, 9b und 10 nochmals
abweichendes Ausführungsbeispiel;
und
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12:
ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel
mit deutlich größerer Höhe oder
Dicke des Patchelementes.
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In 1 ist
in schematischer Seitendarstellung und in 2 in schematischer
Draufsicht der Grundaufbau eines handelsüblichen Patchstrahlers A (Patchantenne)
gezeigt, der anhand der 4.3 ff. zu einer mehrschichtigen
Patchantenne (stacked-patch-antenna) erweitert wird.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Patchantenne umfasst
mehrere längs
einer axialen Achse Z übereinander
angeordnete Flächen
und Schichten, auf die nachfolgend eingegangen wird.
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Aus
der schematischen Querschnittsdarstellung gemäß 1 ist zu
ersehen, dass die Patchantenne A auf ihrer sogenannten Unter- oder
Anbauseite 1 eine elektrisch leitfähige Massefläche 3 aufweist. Auf
der Massefläche 3 bzw.
mit Seitenversatz dazu angeordnet ist ein dielektrischer Träger 5,
der üblicherweise
in Draufsicht eine Außenkontur 5' aufweist, die
der Außenkontur 3' der Massefläche 3 entspricht.
Dieser dielektrische Träger 5 kann
aber auch größer oder
kleiner dimensioniert und/oder mit zur Außenkontur 3' der Massefläche 3 abweichender
Außenkontur 5' versehen sein.
Allgemein kann die Außenkontur 3' der Massefläche n-polygonal
sein und/oder sogar mit kurvigen Abschnitten versehen oder kurvig
gestaltet sein, obgleich dies unüblich
ist.
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Der
dielektrische Träger 5 weist
eine ausreichende Höhe
oder Dicke auf, die in der Regel einem Vielfachen der Dicke der
Massenfläche 3 entspricht, also
im Gegensatz zur Massefläche 3,
die näherungsweise
lediglich aus einer zweidimensionalen Fläche besteht, ist der dielektrische
Träger 5 als
dreidimensionaler Körper
mit ausreichender Höhe
und Dicke gestaltet.
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Auf
der Oberseite 5a gegenüberliegend
zur Unterseite 5b (die benachbart zur Massefläche 3 zu liegen
kommt) ist eine elektrisch leitfähige
Strahlungsfläche 7 ausgebildet,
die ebenfalls wieder näherungsweise
als zweidimensionale Fläche
verstanden werden kann. Diese Strahlungsfläche 7 wird über eine
Speiseleitung 9 elektrisch gespeist und angeregt, die bevorzugt
in Querrichtung, insbesondere senkrecht zur Strahlungsfläche 7 von
unten her durch den dielektrischen Träger 5 in einer entsprechenden Bohrung
oder einem entsprechenden Kanal 5c verläuft.
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Von
einer in der Regel unten liegenden Anschlussstelle 11,
an welcher ein nicht näher
gezeigtes Koaxialkabel angeschlossen werden kann, ist dann der Innenleiter
des nicht gezeigten Koaxialkabels mit der Speiseleitung 9 elektrisch-galvanisch und
damit mit der Strahlungsfläche 7 verbunden.
Der Außenleiter
des nicht gezeigten Koaxialkabels ist dann mit der unten liegenden
Massefläche 3 elektrisch-galvanisch
verbunden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ff
ist eine Patchantenne beschrieben, die ein Dielektrikum 5 und
eine in Draufsicht quadratische Form aufweist. Diese Form oder die
entsprechende Kontur oder Umrisslinie 5' kann aber auch von der quadratischen
Form abweichen und allgemein eine n-polygonale Form aufweisen. Obgleich
unüblich,
können
sogar kurvige Außenbegrenzungen
vorgesehen sein.
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Die
auf dem Dielektrikum 5 sitzende Strahlungsfläche 7 kann
eine gleiche Kontur oder Umrisslinie 7' aufweisen wie das darunter befindliche
Dielektrikum 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Grundform
ebenfalls der Umrisslinie 5' des
Dielektrikums 5 angepasst quadratisch gebildet, weist aber an
zwei gegenüberliegenden
Enden Abflachungen 7'' auf, die quasi
durch Weglassen eines gleichschenklig rechtwinkligen Dreiecks gebildet
sind. Allgemein kann also auch die Umrisslinie 7' eine n-polygonale
Umrisslinie oder Kontur darstellen oder sogar mit einer kurvigen
Außenbegrenzung 7' versehen sein.
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Die
erwähnte
Massefläche 3 wie
aber auch die Strahlungsfläche 7 werden
teilweise als "zweidimensionale" Fläche bezeichnet,
da deren Dicke so gering ist, dass sie quasi nicht als "Volumenkörper" bezeichnet werden
können.
Die Dicke der Massefläche
und der Strahlungsfläche 3, 7 bewegt
sich üblicherweise
unter 1 mm, d.h. in der Regel unter 0,5 mm, insbesondere unter 0,25
mm, 0,20 mm, 0,10 mm.
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Oberhalb
der so gebildeten Patchantenne A, die beispielsweise aus einer handelsüblichen
Patchantenne A bestehen kann, vorzugsweise aus einer sogenannten
Keramik-Patchantenne (bei der also die dielektrische Trägerschicht 5 aus
einem Keramikmaterial besteht), ist nunmehr bei einer erfindungsgemäßen Stacked-Patchantenne
gemäß 3 und 4 im
Seiten- oder Höhenversatz
zur oberen Strahlungsfläche 7 zusätzlich ein
Patchelement 13 angeordnet (3), welches
gegenüber
der erwähnten
Massefläche 3 und
der Strahlungsfläche 7 eine dreidimensionale
Struktur mit deutlich unterschiedlicher, d.h. größerer Höhe oder Dicke aufweist.
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Die
so geschilderte Stacked-Patchantenne ist beispielsweise auf einem
in 3 lediglich als Linie angedeuteten Chassis B positioniert,
welches beispielsweise das Basis-Chassis
für eine
Kraftfahrzeug-Antenne darstellen kann, in welchem die erfindungsgemäße Antenne
gegebenenfalls neben weiteren Antennen für andere Dienste eingebaut
sein kann. Die erfindungsgemäße Stacked-Patchantenne kann
beispielsweise insbesondere als Antenne für die geostationäre Positionierung
und/oder für
den Empfang von Satelliten- oder terrestrischen Signalen, beispielsweise
des sogenannten SDARS-Dienstes, verwendet werden. Einschränkungen
für die
Verwendung auch für
andere Dienste sind jedoch nicht gegeben.
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Das
Patchelement 13 kann beispielsweise aus einem elektrisch
leitfähigen
Metallkörper,
also beispielsweise einem Quader mit entsprechender Längs- und
Quererstreckung und ausreichender Höhe oder Dicke bestehen.
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Wie
aus der Draufsicht gemäß 4 ersichtlich
ist, kann dieses Patchelement 13 aber auch einen von einer
rechteckförmigen
oder quadratischen Struktur abweichenden Umriss 13' aufweisen.
Wie nämlich
bekannt ist, kann durch Abarbeiten von Randbereichen, beispielsweise
von in 4 ersichtlichen Eckbereichen 13a noch
eine gewisse Anpassung der Patchantenne vorgenommen werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
weist das Patchelement 13 eine Längserstreckung und eine Quererstreckung
auf, die zum einen größer ist
als die Längs-
und Quererstreckung der Strahlungsfläche 7 und/oder zum
anderen auch größer ist
als die Längs- und
Querstreckung des dielektrischen Trägers 5 und/oder der
darunter befindlichen Massefläche 3.
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Ganz
allgemein kann das Patchelement 13 ganz oder teilweise
auch konvexe oder konkave und/oder sonstige kurvige Umrisslinien
oder einen n-polygonalen Umriss aufweisen oder Mischformen von beiden,
wie dies nur schematisch für
ein abweichendes Ausführungsbeispiel
gemäß 5 in
Draufsicht gezeigt ist, wobei das Patchelement 13 in diesem
Fall eine unregelmäßige Außenkontur
oder einen unregelmäßigen Umriss 13' aufweist.
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Die
Dicke des Patchelementes 13 weist ein Maß auf, welches
nicht nur das Doppelte, das 3-, 4- oder 5-fache usw., sondern vor
allem das 10-fache, 20-, 30-, 40-, 50-, 60-, 70-, 80-, 90- und/oder
100-fache und mehr der Dicke der Massefläche 3 und/oder der
Dicke der Strahlungsfläche 7 beträgt.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Dicke oder Höhe 114 des
Patchelementes 13 gleich oder größer als ein Abstand 17,
der durch die Unterseite 13b des Patchelementes 13 und
der Oberseite 7a der Strahlungsfläche 7 gebildet ist.
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Andererseits
sollte dieser Abstand 17 auch nicht kleiner als 0,5 mm
sein, vorzugsweise mehr als 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm oder
gleich oder mehr als 1 mm betragen. Werte um 1,5 mm, also allgemein
zwischen 1 mm bis 2 mm oder 1 mm bis 3 mm, 4 mm oder bis 5 mm sind
voll ausreichend.
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Andererseits
ist auch zu ersehen, dass die Höhe
oder Dicke 114 des dreidimensionalen Patchelementes 13 bevorzugt
kleiner ist als die Höhe
oder Dicke 15 des dielektrischen Trägers 5. Bevorzugt weist
die Dicke oder Höhe 114 des
zuoberst liegenden Patchelementes 13 ein Maß auf, welches
weniger als 90%, insbesondere weniger als 80%, 70%, 60%, 50% oder
sogar weniger als 40% und gegebenenfalls 30% oder weniger als 20%
der Höhe
oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 entspricht.
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Andererseits
ist eine Vorbeschränkung
auf die vorstehend genannte Höhe
nicht zwingend notwendig. Von daher kann die Höhe oder Dicke 114 des dreidimensionalen
Patchelementes 13 auch eine größere und vor allem deutlich
größere Höhe oder
Dicke aufweisen als die Dicke des dielektrischen Trägers 5.
Mit anderen Worten kann diese Höhe
oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 beispielsweise
auch ein Maß aufweisen,
welches bis zum 1,5-fachen, 2-fachen, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9- und/oder
dem 10-fachen und mehr der Höhe
oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 entspricht.
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Andererseits
soll die Dicke oder Höhe 114 des
Patchelementes 13 bevorzugt größer sein als das Abstandsmaß 17 zwischen
der Strahlungsfläche 7 und
der Unterseite 13b des Patchelementes 13.
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Bevorzugt
wird eine Trageinrichtung 19, insbesondere eine dielektrische
Trageinrichtung 19 eingesetzt, worüber das Patchelement 13 gehalten
und getragen wird. Diese dielektrische Trageinrichtung 19 besteht
bevorzugt aus einer Haft- oder Montageschicht 19' (6),
die beispielsweise als sogenannte doppelseitig klebende Haft- und
Montageschicht 19' ausgebildet
sein kann. Es können
hierzu handelsübliche
doppelseitig klebende Klebebänder
oder doppelseitig klebende Schaumbänder, Klebepads oder dergleichen
verwendet werden, die eine entsprechende, vorstehend genannte Dicke
aufweisen. Dies eröffnet
die einfache Möglichkeit,
hierüber
das erwähnte
Patchelement 13 auf der Oberseite einer handelsüblichen
Patchantenne, insbesondere einer handelsüblichen Keramik-Patchantenne
zu befestigen und zu montieren.
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Anstelle
des elektrisch voll leitfähigen
Metallkörpers
als Patchelement 13 kann aber auch beispielsweise ein Kunststoffkörper verwendet
werden, der beispielsweise mit einer elektrisch leitfähigen Unterseite 13b und
elektrisch leitfähigen
umlaufenden Seitenbegrenzungen 13c versehen ist, beispielsweise
durch Auftragen einer elektrisch leitfähigen Außenschicht. Die Oberseite 13d muss
nicht zwingend elektrisch leitfähig
sein, obgleich die gesamte Oberfläche des so gebildeten an sich
nicht leitfähigen
Patchelementes 13 mit einer umlaufenden elektrisch leitfähigen Schicht versehen
sein kann.
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Anhand
von 7 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der das dreidimensionale
Patchelement 13 nicht als Volumenkörper, sondern als mit einem
umlaufenden Seiten- oder Randsteg 14 versehenes plattenförmiges Patchelement 13 ausgestaltet
ist.
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Ein
derartiges Patchelement 13 kann beispielsweise aus einem
Metallblech durch Stanzen und Kanten hergestellt werden, wie es
in Draufsicht beispielsweise in 8 dargestellt
ist.
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8 zeigt
die Umrisslinien eines Metallteiles beispielsweise in annähernd quadratischer
Form, wobei in den Eckbereichen Ecken 25 ausgestanzt werden.
Anschließend
können
längs der
Kantlinien 27 die so gebildeten Randbereiche oder -stege 14 gegenüber der
Basisfläche 113 des
Patchelementes 13 aufgestellt werden, so dass diese Randbereiche oder
-stege 14 quer zur Basisfläche 113 des Patchelementes 13 und
vorzugsweise senkrecht dazu verlaufen. Die so gebildeten Schnittlinien
zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbart zueinander liegenden
und im gezeigten Ausführungsbeispiel
senkrecht zueinander verlaufenden Randstegen 14 müssen an ihren
Schnitt- und/oder Berührungslinien
nicht miteinander elektrisch-galvanisch verbunden sein, beispielsweise
durch Löten.
Die elektrische Verbindung über
den flächigen
Zentralabschnitt 113 des Patchelementes 13 ist
ausreichend.
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Auch
in diesem Falle wird das so gebildete Patchelement 13 mit
seiner Unterseite 13b mittels einer Trageinrichtung, beispielsweise
mittels einer schichtförmigen
dielektri schen Trageinrichtung 19 bevorzugt in Form eines
Haft- oder Montageträgers 19' auf der Oberseite
einer beispielsweise handelsüblichen
Patchantenne A befestigt, wobei eine handelsübliche Patchantenne A auf der
Oberseite ihrer Strahlungsfläche 7 noch
mit einer dielektrischen Schicht überzogen sein kann aber nicht
sein muss.
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Anhand
von 9a ist im schematischen Querschnitt und anhand
von 9b in schematischer Draufsicht gezeigt, dass das
beispielsweise anhand der 7 und 8 beschriebene
Patchelement 13 in seiner flächigen Unterseite 13b mit
einer Ausnehmung oder einem Loch 29 versehen sein kann.
Diese Ausnehmung oder dieses Loch 29 ist bevorzugt in jenem
Bereich vorgesehen, in welchem die Speiseleitung 9 mit
der Strahlungsfläche 7 in
der Regel durch Löten
verbunden ist. Denn an dieser Stelle ist üblicherweise eine über die
Oberfläche
der Strahlungsfläche 7 überstehende
Löterhebung 31 ausgebildet.
Selbst wenn nur eine sehr dünne
Trageinrichtung 19 bevorzugt in Form eines Haft- oder Montageträgers 19' verwendet wird,
wird dadurch gewährleistet,
dass an dieser Stelle zum einen eine gute mechanische Haftverbindung
zwischen dem Patchelement 13 über die Trageinrichtung 19,
bevorzugt in Form der Haft- und Montageschicht 19', mit der darunter befindlichen
in der Regel handelsüblichen
Patchantenne hergestellt werden kann und zum anderen eine elektrische
Kontaktierung zwischen der Löterhebung 31 und
dem Patchelement 13 sicher vermieden werden kann. Der besseren
Darstellbarkeit ist in
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9a (wie
aber auch in den nachfolgend noch diskutierten 10 und 11)
die Trageinrichtung 19 bevorzugt in Form einer Haft- und/oder Montageschicht 19' nicht eingezeichnet
worden. Der besseren Darstellung dienend ist dabei in 9b das obere
Patch 13 quasi "durchsichtig" darge stellt worden,
so dass die erwähnte
Ausnehmung oder das Loch 29 nur durch eine entsprechende
Umrisslinie gekennzeichnet ist.
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Ähnliche
Vorteile können
auch gemäß einer Ausbildung
entsprechend 10 erzielt werden. Bei 10 ist
in der elektrisch leitfähigen
unteren Ebene 13b des Patchelementes 13 eine nach
oben konvex vorstehende Verformung 33 eingearbeitet, die
bevorzugt oberhalb der elektrisch leitenden Verbindung zwischen
der Speiseleitung 9 und der Speisefläche 7 zu liegen kommt,
also in der Regel dort, wo eine Löterhebung 31 ausgebildet
ist.
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Schließlich ist
anhand von 11 lediglich gezeigt, dass die
erwähnten
Randabschnitte 14, die in den gezeigten Ausführungsbeispielen
jeweils am umlaufenden Außenrand 113' der Patchfläche des Patchelementes 13 vorgesehen
sind, nicht senkrecht zur Basisfläche 113 des Patchelementes 13 ausgerichtet
sein müssen,
sondern beispielsweise wie anhand von 11 gezeigt
ist, in einem gegenüber
der Senkrechten abweichenden Winkelausrichtung vorgesehen sein können. Bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 sind
die Randseitenbegrenzungen 14 längs der axialen Anbaurichtung
A (in 1) divergierend, also von der Basis- oder Zentralfläche 113 in Strahlungsrichtung
voneinander weg verlaufend ausgerichtet. Genauso können die
Randseitenabschnitte aber auch aufeinander zuweisend ausgerichtet
sein. Genauso können
an einer Seite die Seitenbegrenzungen 14 beispielsweise
in anderer Richtung A mehr auf den Zentralabschnitt 113 des
Patches 13 zu gebogen sein und an einer anderen Seite von
der Zentralfläche 113 weglaufend
ausgerichtet sein. Schließlich
müssen
diese Stege oder Randabschnitte 14 nicht zwingend an der äußers ten
Umrisskante oder Umrissrand 113' vorgesehen sein, sondern können dazu
weiter nach innen versetzt liegend ausgebildet sein, wie dies beispielsweise
in 11 für
quer zur Basisfläche 113 verlaufende
Stege oder andersartige Erhebungen 14' in strichlierter Darstellung gezeigt
ist, die zur Außenbegrenzung 113' weiter nach innen
versetzt liegend auf dem Patchelement angeordnet sind. Diese in 11 gezeigten
Stege oder Erhebungen 14' können aber
auch wieder von einer Senkrechten abweichend eher nach außen oder
eher nach innen geneigt verlaufend ausgerichtet sein. Im übrigen müssen sie
auch im Querschnitt nicht steg- oder bandförmig ausgestaltet sein, sondern
können in
einem dreieckförmigen
Querschnitt volumige Querschnitte oder beliebig geformte Querschnittsformen
aufweisen.
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Schließlich wird
auch angemerkt, dass auch bei Verwendung eines Volumenkörpers, beispielsweise
vergleichbar der Ausführungsform
nach 3 oder 6, die umlaufenden Begrenzungsflächen 13' (Seitenbegrenzungen 13c)
nicht senkrecht zur Unter- oder Oberseite 13b, 13d des
Patchelementes 13 ausgerichtet sein müssen, sondern ebenfalls mit schräg verlaufenden
Seitenflächen
ausgestaltet sein können,
vergleichbar den geneigt verlaufenden Rändern oder Stegen 14 in 11.
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Die
erfindungsgemäße Stacked-Patchantenne
kann bevorzugt als Antenne im Rahmen einer Kfz-Antenne neben weiteren
Antennen für
andere Dienste eingesetzt werden. Eine Beschränkung hierauf ist jedoch nicht
gegeben. Die dabei im Rahmen dieser erfindungsgemäßen Stacked-Patchantenne verwendete
handelsübliche
Patchantenne A besteht vorzugsweise – wie erläutert – aus einem dielektrischen
Träger 5,
des sen Ober- bzw. Unterseite aus einer metallischen oder elektrisch-leitfähigen Schicht 7 bzw. 3 ausgebildet
und auf dem Träger 5 fixiert
ist.
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Schließlich wird
noch auf 12 verwiesen, in der ein weiteres
Ausführungsbeispiel
gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird ein oben liegendes Patchelement 13 verwendet, welches – wie aus
der Figur ersichtlich ist – eine
Dicke oder Höhe 14,
die sogar größer ist
als die Dicke oder Höhe
des dielektrischen Trägers 5.
Trotz dieser vergleichsweise großen Höhe oder der größeren Erstreckung
parallel zur Substratfläche
weist auch die so gebildete Patchantenne verbesserte elektrische
Eigenschaften auf.