DE102010061936A1

DE102010061936A1 - Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, und Erzeugungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE102010061936A1
Application number: DE102010061936A
Authority: DE
Inventors: Tae Inn Chung; Byung-Nam Kim; Tae-Hwan Yoo; Young-hun Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Ace Technology Co Ltd
Current assignee: Hyundai Motor Co; Ace Technology Co Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-03-01
Also published as: US20120050126A1; JP2012054903A; JP5652605B2; KR101144528B1; CN102386487A; US8552920B2; KR20120021037A

Abstract

Eine Patchantenne, welche eine zirkular polarisierte Welle und eine linear polarisierte Welle synchron erzeugt, weist einen ersten Strahler, welcher eine zirkular polarisierte Welle in Bezug auf ein Antennensignal ausstrahlt, ein erstes Substrat, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Strahlers vorgesehen ist, einen zweiten Strahler, welcher an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Substrates vorgesehen ist und eine linear polarisierte Welle in Bezug auf das Antennensignal ausstrahlt, und ein zweites Substrat auf, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Strahlers vorgesehen ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Patchantenne, welche eine zirkular polarisierte Welle und eine linear polarisierte Welle synchron erzeugt, und ein Erzeugungsverfahren derselben.
Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen enthält eine Patchantenne eine dielektrische Platte. Eine Oberfläche der dielektrischen Platte wird als Erdungsplatte verwendet und die andere Oberfläche derselben konfiguriert eine Schaltung als Streifenleitung. Da die Patchantenne durch eine Leiterplatte hergestellt werden kann, ist dieselbe dadurch vorteilhaft, dass sie leicht hergestellt werden kann, zur Massenproduktion geeignet ist, stabil ist und eine geringe Höhe aufweist. Da die Antenne leicht mit Vorrichtungen einer integrierten Schaltung (IC) verbunden werden kann, ist dieselbe in kleinen Geräten des Millimeter-Bandes weit verbreitet, wie beispielsweise ein tragbares Telefon.
Die Patchantenne kann in eine Antenne mit einer linear polarisierten Welle und eine Antenne mit einer zirkular polarisierten Welle unterteilt werden.
1 ist ein Graph, welcher eine Bewegungsrichtung einer linear polarisierten Welle veranschaulicht. 2 ist ein Graph, welcher eine Bewegungsrichtung einer zirkular polarisierten Welle veranschaulicht.
Hier enthält die linear polarisierte Welle eine vertikal polarisierte Welle mit einem elektrischen Feld, welches zum Erdboden senkrecht ist, und eine horizontal polarisierte Welle mit einem elektrischen Feld, welches horizontal zum Erdboden ist. Eine zirkular polarisierte Welle ist eine polarisierte Welle, welche ein elektrisches Feld aufweist, welches sich strangförmig dreht und sich entlang einer Achse bewegt.
Wenn eine zirkular polarisierte Antenne, welche eine zirkular polarisierte Welle erzeugt, mit einer linear polarisierten Antenne in Verbindung steht, welche eine linear polarisierte Welle erzeugt, tritt theoretisch ein Verlust von –3 dB zwischen den zwei Antennen auf. Daher besteht eine Notwendigkeit, dass eine Patchantenne, welche eine zirkular poolarisierte Welle und eine linear polarisierte Welle synchron erzeugt, mit einer zirkular polarisierten Antenne oder einer linear polarisierten Antenne ohne Verlust in Verbindung steht.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarten Informationen dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, welche nicht den Stand der Technik bilden, welcher jemandem mit gewöhnlichen technischen Fähigkeiten hier zu Lande bereits bekannt ist.
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben erwähnten Probleme und liefert eine Patchantenne, welche zum Durchführen einer Datenkommunikation mit einer andersartigen Antenne (zirkular polarisierte Antenne oder linear polarisierte Antenne) ohne Verlust fähig ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert eine Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt. Die Patchantenne enthält Folgendes: einen ersten Strahler, welcher eine zirkular polarisierte Welle in Bezug auf ein Antennensignal ausstrahlt; ein erstes Substrat, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Strahlers vorgesehen ist; einen zweiten Strahler, welcher an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Substrates vorgesehen ist und in Bezug auf das Antennensignal eine linear polarisierte Welle ausstrahlt; und ein zweites Substrat, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Strahlers vorgesehen ist. Die Patchantenne kann zudem einen Hilfsstrahler aufweisen, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche des ersten Substrates vorgesehen ist.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zum synchronen Erzeugen einer linear polarisierten Welle und einer zirkular polarisierten Welle durch die oben beschriebene Patchantenne. Das Verfahren enthält Folgendes: (a) Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle in Bezug auf ein Antennensignal durch einen ersten Strahler, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche eines ersten Substrates vorgesehen ist; und (b) Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle in Bezug auf das Antennesignal durch einen zweiten Strahler, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche eines zweiten Substrates vorgesehen ist. Das Verfahren kann zudem Folgendes enthalten: (c) Reflektieren einer zirkular polarisierten Welle, welche vom ersten Strahler ausgestrahlt wird, durch eine Reflektionsplatte, welche an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Substrates vorgesehen ist; und (d) Ausstrahlen der linear polarisierten Welle durch die Reflektionsplatte.
Mit den Patchantennen und den Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, die nachstehend genau beschrieben wird, können unter anderem die Strahlungscharakteristiken von sowohl der zirkular polarisierten Welle als auch der linear polarisierten Welle stabilisiert, die Resonanzfrequenzcharakteristiken des ersten Strahlers leicht gesteuert und die Datenkommunikation mit einer andersartigen Antenne (zirkular polarisierte Antenne oder linear polarisierte Antenne) ohne das Verlustproblem durchgeführt werden, welches mit dem Stand der Technik assoziiert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher sein, in welchen:
1 ein Graph ist, welcher eine Bewegungsrichtung einer linear polarisierten Welle veranschaulicht;
2 ein Graph ist, welcher eine Bewegungsrichtung einer zirkular polarisierten Welle veranschaulicht;
3 eine Perspektivansicht ist, welche die Konfiguration einer Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Perspektivansicht ist, welche die Konfiguration einer Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Antenne synchron erzeugt und zudem einen Hilfsstrahler enthält, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
5 eine Perspektivansicht ist, welche ein Verfahren zum Erzeugen einer linear polarisierten Welle und einer zirkular polarisierten Welle durch eine Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Überall in den Zeichnungen werden gleiche Bezugsnummern verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu bezeichnen. Detaillierte Beschreibungen allgemein bekannter Funktionen und Strukturen, welche hierin enthalten sind, können ausgelassen werden, um ein Verschleiern des Gegenstands der vorliegenden Erfindung zu verhindern.
3 ist eine Perspektivansicht, welche die Konfiguration einer Patchantenne 100, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine Perspektivansicht, welche die Konfiguration einer Patchantenne 100, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Antenne synchron erzeugt und zudem einen Hilfsstrahler 60 enthält, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Patchantenne 100, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einen ersten Strahler 10, ein erstes Substrat 20, einen zweiten Strahler 30, ein zweites Substrat 40 und eine Reflektionsplatte 50. Sie kann zudem einen Hilfsstrahler 60 und eine Stromversorgungsleitung L enthalten.
Der erste Strahler 10 weist eine rechteckige Plattenform auf und strahlt eine zirkular polarisierte Welle aus. Das erste Substrat 10 ist an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Strahlers 10 vorgesehen und trägt den ersten Strahler 10.
Der zweite Strahler 30 ist an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Substrates 20 vorgesehen, um auf einer Ebene nicht vom ersten Strahler 10 überlappt zu werden. Der zweite Strahler 30 strahlt eine linear polarisierte Welle aus. Das zweite Substrat 40 ist an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Strahlers 30 vorgesehen.
Die Reflektionsplatte 50 ist an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Substrates 40 vorgesehen und reflektiert die zirkular polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 ausgestrahlt wird. Zudem strahlt die Reflektionsplatte 50 mit dem zweiten Strahler 30 die linear polarisierte Welle aus.
Der Hilfsstrahler 60 mit dem zweiten Strahler 30 und der Reflektionsplatte 50 strahlt die linear polarisierte Welle aus.
Die Stromversorgungsleitung L durchdringt die Reflektionsplatte 50, das zweite Substrat 40 und das erste Substrat 20 ohne elektrische Verbindung mit denselben, um ein Antennensignal an den ersten Strahler 10 anzulegen.
Nachstehend wird die Patchantenne 100, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden.
Erster Strahler 10
In Bezug auf die 3 uns 4 enthält der erste Strahler 10 ein Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle, ein Modul 12 zum Empfangen eines Signals und eine X-Nut 14.
Das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Antenne ist vorgesehen, um eine rechteckige Plattenform aufzuweisen. Im Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle werden diagonal gegenüberliegende Ecken in einem vorbestimmten Winkel abgeschnitten. Das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle wandelt ein durch ein unten beschriebenes Stromversorgungsmodul empfangenes Antennensignal in eine zirkular polarisierte Welle um. Zudem strahlt das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Antenne die umgewandelte zirkular polarisierte Antenne zu einer Außenseite aus. Hier strahlt das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle die zirkular polarisierte Welle in einem Pluspol (+) und einem Minuspol (–) mit einer Zeitdauer von 0,5 λ aus. Ein Teil der Rückfläche oder die ganze Rückfläche des Moduls 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle gerät mit einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche des ersten Substrates 20 in Kontakt, welches nachstehend beschrieben wird.
Das Modul 12 zum Empfangen eines Signals ist an einer Seite des Moduls 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle vorgesehen. Das Modul 12 zum Empfangen eines Signals empfängt ein Antennensignal von einem externen Antennensignalgenerator durch eine Stromversorgungsleitung L. Zudem überträgt das Modul 12 zum Empfangen eines Signals das empfangene Antennensignal zum Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Antenne.
Die X-Nut 14 wird durch Überkreuzen von zwei Schlitzen unterschiedlicher Längen mit einer vorbestimmten Breite vorgesehen, welche an vorbestimmten Positionen auf der Vorderfläche des Moduls 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle in einer X-Form ausgebildet sind. Die X-Nut 14 vergrößert den Flächeninhalt der Vorderfläche des Moduls 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle, um die Größe des Moduls 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle beispielsweise durch eine Länge zu verringern, welche 0,3 λ entspricht.
Wie in der Technik bekannt ist, wandelt die X-Nut 14 zudem ein Frequenzband in ein Breitband um. Hier wird eine Wellenlänge λ der Antenne durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. λ = C / F (1), wobei λ eine Wellenlänge einer Antenne, C eine Lichtgeschwindigkeit und F eine Frequenz ist. D. h., da die Wellenlänge einer Antenne vergrößert wird, wird die Größe derselben vergrößert. Umgekehrt wird die Größe der Antenne verkleinert, da die Wellenlänge derselben verringert wird. Da eine Frequenz höher wird, wird indessen die Wellenlänge verringert. Umgekehrt wird die Wellenlänge erhöht, da die Frequenz geringer wird. D. h., da die Größe der Antenne verringert wird, wird die Frequenz erhöht. Da die Größe der Antenne vergrößert wird, wird die Frequenz verringert. Folglich verringert das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle die Größe der Antenne durch eine X-Nut 14, aber vergrößert eine tatsächliche Strahlungsfläche. Das Modul 11 zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle, welches eine tatsächlich vergrößerte Strahlungsfläche aufweist, kann eine zirkular polarisierte Welle effizient ausstrahlen. Da die Größe der Antenne durch die X-Nut 14 verringert ist, wird eine Frequenz weiter erhöht. Folglich kann eine Bandbreite einer Frequenz der Antenne weitgehend vergrößert werden. Die Strahlungseffizienz einer Antenne wird durch die X-Nut 14 erhöht und die Stabilität der Strahlungscharakteristiken der zirkular polarisierten Welle kann gemäß der Ausdehnung einer Frequenzbandbreite sichergestellt werden.
Erstes Substrat 20 und zweites Substrat 40
Das erste Substrat 20 ist zwischen dem ersten Strahler 10 und zweiten Strahler 30 vorgesehen. Zudem ist das zweite Substrat 40 zwischen dem zweiten Strahler 30 und einer Reflektionsplatte 50 vorgesehen. Das erste Substrat 20 und zweite Substrat 40 tragen den ersten Strahler 10 bzw. zweiten Strahler 30. Hier sind das erste Substrat 20 und das zweite Substrat 40 vorzugsweise durch ein Substrat mit einem Flammenhemmer 4 (FR-4) konfiguriert. Das FR-4 Substrat ist ein Glas-Epoxidharz-Laminat, welches eine allgemeine Dielektrizitätskonstante aufweist. Wie zuvor veranschaulicht ist λ = C / F und eine Dielektrizitätskonstante steht in einem umgekehrten Verhältnis zu einer Frequenz. Folglich kann eine Frequenz durch Einstellen der Dielektrizitätskonstanten des ersten Substrates 20 und zweiten Substrates 40 gesteuert werden, um eine Wellenlänge und die Größe einer Antenne des ersten Strahlers 10 und zweiten Strahlers 30 zu gestalten.
Indessen werden zumindest eine Eingriffsöffnung 22 und zumindest eine Eingriffsöffnung 42 im ersten Substrat bzw. zweiten Substrat 40 gebildet, durch welche ein auf einer Reflektionsplatte 50 gebildeter Einführabschnitt 52 dringt. Zumindest eine Durchgangsöffnung 24 und zumindest eine Durchgangsöffnung 44 sind im ersten Substrat 20 bzw. zweiten Substrat 40 gebildet, durch welche eine Stromversorgungsleitung L dringt.
Zweiter Strahler
Der zweite Strahler 30 enthält ein Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle, zumindest eine Eingriffsöffnung 32 und zumindest eine Öffnung 34.
Das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle weist eine quadratische Bandform auf. Das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle strahlt die linear polarisierte Welle in einem Pluspol (+) und einem Minuspol (–) mit einer Zeitdauer von 0,5 λ aus. Das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle empfängt zudem die zirkular polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 ausgestrahlt wurde. Zudem wandelt das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle die empfangene zirkular polarisierte Welle in eine linear polarisierte Welle um. Als nächstes strahlt das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle die umgewandelte linear polarisierte Welle zu einer Außenseite aus. Hier ist das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle ausgebildet kleiner als das des zweiten Substrates 40 zu sein. Folglich gerät das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle nicht mit der Stromversorgungsleitung L in Kontakt, welche die Durchgangsöffnungen 24 und 44 des ersten Substrates 20 und zweiten Substrates 40 durchdringt. D. h., das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle ist nicht mit dem ersten Strahler 10 durch eine separate Verbindungsleitung verbunden. D. h., das Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle empfängt eine zirkular polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 in einem drahtlosen Schema bzw. Funkschema ausgestrahlt wird, und wandelt dieselbe in eine linear polarisierte Welle um, um eine umgewandelte linear polarisierte Welle zu erzeugen.
Zumindest eine Eingriffsöffnung 32 ist in dem Modul 31 zum Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle gebildet, durch welche der Eingriffsabschnitt 52 der ersten Reflektionsplatte 50 dringt.
Zumindest eine Öffnung 34 ist an einer Innenseite (Mittelabschnitt) des Ausstrahlungsmoduls 31 vorgesehen, welche der Form des ersten Strahlers 10 entspricht. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist bei Betrachtung auf einer Ebene der erste Strahler 10 an einer Position vorgesehen, welche der Öffnung 34 des zweiten Strahlers 30 entspricht. D. h., bei Betrachtung auf einer Ebene überlappen der erste Strahler 10 und der zweite Strahler 30 einander nicht, so dass die linear polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 ausgestrahlt wird, und die zirkular polarisierte Welle, welche vom zweiten Strahler 30 ausgestrahlt wird, einander nicht beeinträchtigen. Folglich wird ein Verlust der linear polarisierten Welle und der zirkular polarisierten Welle verhindert, welche vom ersten Strahler 10 und zweiten Strahler 30 erzeugt werden.
Reflektionsplatte 50
Die Reflektionsplatte 50 enthält einen Körper 51, zumindest einen Einführabschnitt 52 und zumindest eine Durchgangsöffnung 54.
Der Körper 51 ist an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Substrates 40 vorgesehen. Zumindest ein Einführabschnitt 52 ist an einer Vorderfläche des Körpers 51 vorgesehen, welcher die Eingriffsöffnungen 22, 32 und 42 durchdringt. Zudem ist zumindest eine Durchgangsöffnung 54 im Körper 51 ausgebildet, durch welche die Stromversorgungsleitung L dringt. Der Körper 51 reflektiert gleichmäßig die zirkular polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 ausgestrahlt wird, zu einer Außenseite. Zudem ist der Körper 51 mit dem zweiten Strahler 30 durch den/die Einführabschnitt(e) 52 elektrisch verbunden und erzeugt zusammen mit dem zweiten Strahler 30 die linear polarisierte Welle. Hier besteht der Körper 51 aus einem Metallmaterial, vorzugsweise Aluminiummaterial, um die linear polarisierte Welle und zirkular polarisierte Welle effizient zu reflektieren und auszustrahlen.
In einer Ausführungsform können zwei Einführabschnitte 52, wie in den 3 und 4 gezeigt, in diagonaler Richtung vorgesehen sein. Die Fläche der Reflektionsplatte 50 wird durch die Einführabschnitte 52 vergrößert. Hier sind die Einführabschnitte 52 aus dem gleichen Metall der Reflektionsplatte 50 ausgebildet. Die Einführabschnitte 52 verbinden die Reflektionsplatte 50, den zweiten Strahler 30 und den Hilfsstrahler 60 elektrisch miteinander.
Hilfsstrahler 60
Zumindest zwei Hilfsstrahler 60 können auf dem ersten Substrat 20 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind zwei Hilfsstrahler 60 auf dem ersten Substrat 20 vorgesehen, wie in 4 gezeigt. Jeder Hilfsstrahler 60 enthält einen Körper 61 und zumindest eine Eingriffsöffnung 62. Die Größe der Öffnung 34 des zweiten Strahlers 30 ist gleich der oder größer als die des ersten Strahlers 10. Die Breite des Körpers 61 ist gleich einem oder kleiner als ein Seitenabschnitt des zweiten Strahlers 30. Der Körper 61 ist derart ausgebildet, dass derselbe bei Betrachtung auf einer Ebene mit dem Seitenabschnitt des zweiten Strahlers 30 überlappt. Zudem ist der Körper 61 vom ersten Strahler 10 durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet. Folglich kann der Hilfsstrahler 60 die linear polarisierte Welle mit dem zweiten Strahler 30 ohne Einwirkung der zirkular polarisierten Welle vom ersten Strahler 10 erzeugen.
Zumindest eine Eingriffsöffnung 62 ist an einer Seite des Körpers 61 ausgebildet, durch welche einer der Einführabschnitte 52 der Reflektionsplatte 50 dringt. Folglich ist der Hilfsstrahler 60 mit dem zweiten Strahler 30 und der Reflektionsplatte 50 durch den Einfuhrabschnitt 52 der Reflektionsplatte 50 elektrisch verbunden. Der Hilfsstrahler 60 kann die linear polarisierte Welle mit dem zweiten Strahler 30 und der Reflektionsplatte 50 erzeugen.
Hier kann durch Einstellen der Größe des Hilfsstrahlers 60 und/oder des Abstands zwischen dem ersten Strahler 10 und dem Hilfsstrahler 60 die Resonanzfrequenz des ersten Strahlers 10 gesteuert werden. Da die Länge des Hilfsstrahlers 60 vergrößert wird, wird beispielsweise die Resonanzfrequenz des ersten Strahlers 10 gemäß dem Kopplungseffekt mit dem ersten Strahler 10 verringert. Umgekehrt wird, wenn die Länge des Hilfsstrahlers 60 verringert wird, die Resonanzfrequenz des ersten Strahlers 10 gemäß dem Kopplungseffekt mit dem ersten Strahler 10 vergrößert. Indessen wird, da die Breite des Hilfsstrahlers 60 verringert wird, ein Abstand zwischen dem Hilfsstrahler 60 und dem ersten Strahler 10 vergrößert und die Resonanzfrequenz des ersten Strahlers 10 gemäß dem Kopplungseffekt mit dem ersten Strahler 10 verringert. Umgekehrt wird die Resonanzfrequenz des ersten Strahlers 10 gemäß dem Kopplungseffekt des ersten Strahlers 10 vergrößert, da die Breite des Hilfsstrahlers 60 vergrößert wird. Folglich können die Resonanzfrequenzcharakteristiken des ersten Strahlers 10 durch Einstellen der Größe des Hilfsstrahlers 60 und/oder des Abstands zwischen dem ersten Strahler 10 und dem Hilfsstrahler 60 gesteuert werden.
Bei der in 4 gezeigten Antenne kann die Größe von einem der zwei Hilfsstrahler 60 gleich der des anderen Hilfsstrahlers 60 sein oder sich von derselben unterscheiden. Der Abstand zwischen dem ersten Strahler 10 und einem der zwei Hilfsstrahler 60 kann gleich dem Abstand zwischen dem ersten Strahler 10 und dem anderen Hilfsstrahler 60 sein oder sich von demselben unterscheiden.
Stromversorgungsleitung L
Die Stromversorgungsleitung L ist mit dem Modul 12 zum Empfangen eines Signals durch die Durchgangsöffnungen 24, 44 und 54 verbunden. Folglich empfängt die Stromversorgungsleitung L ein Antennensignal vom externen Antennensignalgenerator und überträgt dasselbe zum Modul 12 zum Empfangen eines Signals. Hier ist die Stromversorgungsleitung L nicht mit dem zweiten Strahler 30 verbunden. Die Stromversorgungsleitung L ist mit einem Isoliermaterial beschichtet, so dass das Antennensignal nicht zur Reflektionsplatte 50, dem zweiten Substrat 40 und dem ersten Substrat 20 aber zum Modul 12 zum Empfangen eines Signals übertragen wird.
Ein Beispiel der Betätigung einer Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Antenne synchron erzeugt, wird beschrieben werden.
Der erste Strahler 10 empfängt ein externes Antennensignal durch die Stromversorgungsleitung L, wandelt das empfangene Antennensignal in ein zirkular polarisiertes Signal um und strahlt das umgewandelte zirkular polarisierte Signal zu einer Außenseite aus.
Als nächstes reflektiert die Reflektionsplatte 50 die vom ersten Strahler 10 ausgestrahlte zirkular polarisierte Welle.
Anschließend empfängt der zweite Strahler 30 die zirkular polarisierte Welle, welche vom ersten Strahler 10 ausgestrahlt wird, wandelt die empfangene zirkular polarisierte Welle in eine linear polarisierte Welle um und strahlt die umgewandelte linear polarisierte Welle zusammen mit der Reflektionsplatte 50 und dem Hilfsstrahler 60 zu einer Außenseite aus.
Die Patchantenne 100, wie in 5 gezeigt, kann Wellen erzeugen, welche eine zirkular polarisierte (CP-)Welle, welche durch den ersten Strahler 10 erzeugt wird und sich nach oben entlang der Längsrichtung des ersten Strahlers 10 und strangförmig dreht, eine vertikale, linear polarisierte (LP-)Welle mit einem elektrischen Feld, welches zum Erdboden senkrecht ist, und eine horizontale, linear polarisierte (LP-)Welle mit einem elektrischen Feld enthalten, welches zum Erdboden horizontal ist.
Zwar wurden vorstehend beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben, aber es sollte eindeutig klar sein, dass viele Variationen und Modifikationen der hierin gelehrten, grundlegenden erfinderischen Konzepte, welche jemandem mit Fähigkeiten in der vorliegenden Technik hervorgehen werden, noch innerhalb des Wesens und Bereiches der vorliegenden Erfindung liegen, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Bezugszeichenliste

100: Patchantenne
10: erster Strahler
20: erstes Substrat
30: zweiter Strahler
40: zweites Substrat
50: Reflektionsplatte
60: Hilfsstrahler

Claims

Patchantenne, welche eine linear polarisierte Welle und eine zirkular polarisierte Welle synchron erzeugt, mit: einem ersten Strahler, welcher eine zirkular polarisierte Welle in Bezug auf ein Antennensignal ausstrahlt; einem ersten Substrat, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Strahlers vorgesehen ist; einem zweiten Strahler, welcher an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des ersten Substrates vorgesehen ist und eine linear polarisierte Welle in Bezug auf das Antennensignal ausstrahlt; und einem zweiten Substrat, welches an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Strahlers vorgesehen ist.
Patchantenne nach Anspruch 1, welche zudem eine Reflektionsplatte aufweist, welche eine zirkular polarisierte Welle reflektiert, welche vom ersten Strahler ausgestrahlt wird, und eine linear polarisierte Welle ausstrahlt.
Patchantenne nach Anspruch 2, wobei das erste Substrat, der zweite Strahler und das zweite Substrat jeweils mit zumindest einer in denselben ausgebildeten Eingriffsöffnung versehen sind und die Reflektionsplatte mit zumindest einem Einführabschnitt versehen ist, welcher auf der Vorderfläche derselben ausgebildet ist, so dass der Einführabschnitt oder die Einführabschnitte in die Eingriffsöffnungen eingeführt werden können.
Patchantenne nach Anspruch 2, wobei der zweite Strahler eine zirkular polarisierte Welle empfängt, welche vom ersten Strahler ausgestrahlt wird, die empfangene zirkular polarisierte Welle in eine linear polarisierte Welle umwandelt und die umgewandelte linear polarisierte Welle ausstrahlt.
Patchantenne nach Anspruch 1, wobei der erste Strahler und der zweite Strahler positioniert sind, um einander nicht zu überlappen, wenn auf einer Ebene betrachtet.
Patchantenne nach Anspruch 5, wobei der zweite Strahler eine Öffnung in der Mitte desselben aufweist und der erste Strahler positioniert ist, um sich innerhalb der Mittelöffnung des zweiten Strahlers zu befinden, wenn auf einer Ebene betrachtet.
Patchantenne nach Anspruch 2, welche zudem einen Hilfsstrahler aufweist, welcher auf der Vorderfläche des ersten Substrates vorgesehen ist und vom ersten Strahler durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
Patchantenne nach Anspruch 7, wobei der Hilfsstrahler an einer Position auf der Vorderfläche des ersten Substrates derart vorgesehen ist, dass der Hilfsstrahler mit dem zweiten Strahler überlappt, wenn auf einer Ebene betrachtet.
Patchantenne nach Anspruch 8, wobei die Breite des Hilfsstrahlers gleich der oder kleiner als die eines äußeren Endabschnitts des zweiten Strahlers ist.
Patchantenne nach Anspruch 2, welche zudem eine Stromversorgungsleitung aufweist, welche mit dem ersten Strahler elektrisch verbunden ist ohne mit der Reflektionsplatte, dem zweiten Substrat und dem ersten Substrat elektrisch verbunden zu sein.
Patchantenne nach Anspruch 1, wobei der erste Strahler ein Modul zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle, ein Modul zum Empfangen eines Signals, welches an einer Seite des Moduls zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle vorgesehen ist, und eine X-Nut enthält, welche auf einem Teil der Vorderfläche des Moduls zum Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle ausgebildet ist.
Patchantenne nach Anspruch 11, welche zudem eine Stromversorgungsleitung aufweist, welche mit dem Modul zum Empfangen eines Signals des ersten Strahlers elektrisch verbunden ist.
Verfahren zum synchronen Erzeugen einer linear polarisierten Welle und einer zirkular polarisierten Welle durch eine Patchantenne, aufweisend: (a) Ausstrahlen einer zirkular polarisierten Welle in Bezug auf ein Antennensignal durch einen ersten Strahler, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche eines ersten Substrates vorgesehen ist; und (b) Ausstrahlen einer linear polarisierten Welle in Bezug auf das Antennensignal durch einen zweiten Strahler, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche eines zweiten Substrates vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, zudem aufweisend: (c) Reflektieren einer zirkular polarisierten Welle, welche vom ersten Strahler ausgestrahlt wird, durch eine Reflektionsplatte, welche an einem Teil der Rückfläche oder der ganzen Rückfläche des zweiten Substrates vorgesehen ist; und (d) Ausstrahlen der linear polarisierten Welle durch die Reflektionsplatte.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der zweite Strahler die zirkular polarisierte Welle empfängt, welche vom ersten Strahler ausgestrahlt wurde, die empfangene zirkular polarisierte Welle in eine linear polarisierte Welle umwandelt und die umgewandelte linear polarisierte Welle im Schritt (d) ausstrahlt.
Verfahren nach Anspruch 13, welches zudem das Erzeugen einer linear polarisierten Welle durch einen Hilfsstrahler aufweist, welcher an einem Teil der Vorderfläche oder der ganzen Vorderfläche des ersten Substrates vorgesehen ist.