-
Die Erfindung betrifft Mehrbandantenne geeignet für C2X-Verbindungen.
-
Stand der Technik
-
CHANG, D.-C., ZENG, B.-H., LIU, J.-C.: Modified antipodal Fermi antenna with piecewise-linear approximation and shaped-comb corrugation for ranging applications. In: IET Microwaves, Antennas & Propagation, Vol. 4, 2010, Iss. 3, S. 399-407,
US 2008 / 0 055 176 A1 ,
US 2007 / 0 152 898 A1 ,
WO 2009 / 089 934 A1 und
US 6 075 493 A offenbaren jeweils Mehrband-Antennen.
-
Ko-operative Anwendungen, die auf sogenannter Auto-zu-Auto (car-to-car), auf Auto-zu-Infrastruktur (car-to-infrastructure) oder auf Auto-zu-Verkehrsleitstellen (car-to-traffic centre) oder ganz allgemein Auto-zu-X (C2X) Kommunikation basieren, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. „X“ kann dabei für einen beliebigen Kommunikationspartner mit dem Auto bzw. Fahrzeug stehen.
-
Die Beliebtheit ist wesentlich durch den Ansatz getrieben, dass diese Anwendungen in neuen Verkehrssicherheits- und Informationssystemen geeignet sein können, Unfälle zu verhindern und / oder Staus zu vermeiden, mit anderen Worten den Verkehrsfluss zu optimieren.
-
Frequenzbereiche, die bereits heute von Fahrzeugen genutzt werden, sind neben den klassischen Radio und TV Frequenzbereichen auch Mobilfunk-Frequenzbereiche als auch drahtlose Zugangssystem zum Fahrzeug oder Zugangssystem für das Fahrzeug zu Einrichtungen wie Garagen oder dergleichen, Navigationssysteme und drahtlose Netzwerke wie z.B. WLAN oder Automotive WLAN-Systeme.
-
Traditionell wurde jeder dieser Frequenzbereiche durch jeweils eine oder mehrere Antennen versorgt. Dies führt jedoch zu einem erheblichen Verkabelungsaufwand, der zum einen kostenintensiv, zum anderen materialintensiv ist. Ein weiteres Problem der Vielzahl von Antennen und Kabeln ist der Beitrag zum Fahrzeuggewicht, das zunehmend in den Entwicklungsfokus tritt.
-
Desweiteren ist im Fahrzeugbereich auf Grund von Designvorgaben zum Einen und auf Grund von aerodynamischen Überlegungen der Gestaltung und Anordnung jeder einzelnen ein enges Korsett angelegt.
-
Ein Ausweg aus dem Anordnungsproblem stellen sogenannte Mehrbandantennen dar. Diesen Mehrbandantennen liegt die Idee zu Grunde, für mehrere Frequenzbereiche mittels eines gemeinsamen Kabels einen oder mehrere Sender und/oder Empfänger mit der jeweilig wirksamen Antenne zu verbinden.
-
Je mehr Frequenzbereiche jedoch zu bedienen sind und je größer diese Frequenzbereiche sind, desto schwieriger wird es eine solche Mehrbandantenne zu erstellen.
-
Insbesondere im Bereich von Mehrbandantennen, die im Kraftfahrzeugbereich Anwendung finden stellen sich noch weitere Probleme.
-
Dort ist auf Grund von Designvorgaben zum Einen und auf Grund von aerodynamischen Überlegungen der Gestaltung und Anordnung von Antennen ein enges Korsett angelegt.
-
Weitere Schwierigkeiten ergeben sich zudem durch metallische Karosserieteile, welche zusätzlich die Charakteristik einer Antenne beeinflussen.
-
Dies ist z.B. bei Coupe Fahrzeugen ein Problem, wenn die Antenne im hinteren Dachbereich oder im Kofferraumbereich angeordnet ist. Dann stellt es sich häufig als problematisch heraus, den Bereich vor dem Fahrzeug sinnvoll durch die Antenne zu erreichen. Häufig wird dabei eine Dämpfung von 10 dB oder mehr im Vergleich zur hinteren Ausleuchtzone erreicht. Dies ist aber insbesondere bei sogenannten Car-to-Car (C2C)- oder Car-to-Infrastruktur (C2I)-Anwendung oder allgemeiner C2X-Anwendungen eine wesentlicher Nachteil.
-
Aufgrund weiterer Systemparameter solcher C2X-Systeme ist es zudem wünschenswert, einen bestimmten Mindestgewinn bei Anwendung der Antenne in azimutaler Richtung zur Verfügung zu stellen.
-
Aufgabe
-
Ausgehend von den eingangs geschilderten Bedingungen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Mehrbandantenne bereitzustellen, die für unterschiedliche Frequenzbereiche ausgelegt ist.
-
Es ist weiter wünschenswert möglichst viele Antennen in einer einzigen und möglichst kleinen Baueinheit zu integrieren.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrbandantenne gemäß Anspruch 1. In den abhängigen Ansprüchen sind jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
-
Erfindungsgemäß wird eine Mehrbandantenne geeignet für C2X-Verbindungen in einem ersten Frequenzband und Empfang oder Sendung in einem zweiten Frequenzband zur Verfügung gestellt.
-
Gemäß der Erfindung weist die Mehrbandantenne weiterhin einen integrierten Diplexer, Triplexer, Quadplexer oder Multiplexer zur Mischung von empfangene Signalen der ersten und zweiten Teilantennen bzw. zum Verteilen von Signalen an die erste bzw. die zweite Teilantenne auf.
-
Eine erste Teilantenne ist planar auf einem Träger ausgeführt und weist zumindest abschnittsweise eine periodische Kammstruktur auf und ist zum Empfangen oder Senden von Signalen bzw. Funksignalen in dem zweiten Frequenzband geeignet. Die erste Teilantenne weist weiterhin zumindest eine Apertur im träger auf. Eine zweite Teilantenne ist so innerhalb der ersten Teilantenne gebildet, dass ihre Richtcharakteristik in Richtung der Aperturachse zeigt und zur Kommunikation in dem ersten Frequenzband geeignet ist.
-
In einer Weiterbildung der Antenne stellt die Apertur einen Tapered-Slot bzw. einen konischen oder verjüngten Schlitz dar.
-
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kammstruktur so aufgebaut ist, dass die Dichte der Kammzinken zum geöffneten Ende hin steigt.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Mehrbandantenne einen planaren Balun auf.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung deckt die erste Teilantenne einen unteren Frequenzbereich von circa 400 MHz bis circa 10 GHz, bevorzugt bis 4 GHz ab.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung deckt die zweite Teilantenne einen oberen Frequenzbereich von mehr als 4 GHz, bevorzugt mehr als 5,7 GHz ab.
-
In noch einer Ausführungsform der Erfindung deckt die erste Teilantenne Frequenzen ausgewählt aus der Gruppe aufweisend für ein Zugangssystem, z.B. in einem ISM Funkbereich, GSM/UMTS/LTE, WLAN 2.4 GHz ab.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung deckt die zweite Teilantenne Frequenzen aus dem Spektrum für Car-to-Car bzw. Car-to-Infrastructure Anwendungen ab.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Teilantenne eine im Wesentlichen elliptische Richtcharakteristik auf.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Mehrbandantenne eine dritte Teilantenne auf, wobei die dritte Teilantenne planar ausgeführt ist und eine periodische Kammstruktur aufweist und zur Kommunikation in dem zweiten Frequenzband geeignet ist, wobei die dritte Teilantenne weiterhin eine Apertur aufweist, wobei die dritte Teilantenne und die erste Teilantenne eine gemeinsame Aperturachse aufweisen, und wobei die Planarebene der ersten Teilantenne senkrecht zu der Planarebene der dritten Teilantenne ist.
-
In noch einer Ausführungsform der Erfindung weist die Mehrbandantenne eine vierte Teilantenne auf, wobei die vierte Teilantenne planar ausgeführt ist und eine periodische Kammstruktur aufweist und zur Kommunikation in dem zweiten Frequenzband geeignet ist, wobei die vierte Teilantenne weiterhin eine Apertur aufweist, wobei die vierte Teilantenne und die erste Teilantenne eine gemeinsame Aperturachse aufweisen, und wobei die erste Teilantenne und die vierte Teilantenne eine gemeinsame Planarebene aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Mehrbandantenne eine fünfte Teilantenne auf, wobei die fünfte Teilantenne planar ausgeführt ist und eine periodische Kammstruktur aufweist und zur Kommunikation in dem zweiten Frequenzband geeignet ist, wobei die fünfte Teilantenne weiterhin eine Apertur aufweist, und wobei die Aperturachse der fünften Teilantenne und die Aperturachse der ersten Teilantenne senkrecht aufeinander stehen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Mehrbandantenne FR4 als Trägermaterial für die erste Teilantenne auf.
-
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der zur Verfügung gestellte Bandbreitenbereich ein Verhältnis von oberer Betriebsfrequenz zu unterer Betriebsfrequenz von besser als 8:1, bevorzugt besser als 10:1 auf.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Teilantenne eine reflektorartige Ausnehmung am verjüngten Aperturende auf.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der Zeichnung erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
-
In dieser zeigt:
- 1 eine erste Seitenansicht von oben einer ersten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 2 eine zweite Seitenansicht von unten einer ersten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 3 eine erste Seitenansicht von oben einer zweiten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 4 eine zweite Seitenansicht von unten einer zweiten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 5 eine erste Seitenansicht von oben einer dritten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 6 eine zweite Seitenansicht von unten einer dritten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 7 eine erste Seitenansicht von oben einer vierten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 8 eine zweite Seitenansicht von unten einer vierten Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 9 eine erste Seitenansicht von oben einer fünften Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 10 eine S21-Diagramm der fünften Ausführungsform einer Mehrbandantenne gemäß der Erfindung,
- 11 eine möglich Anordnung von Mehrbandantennen gemäß der Erfindung,
- 12 eine weitere mögliche Anordnung von Mehrbandantennen gemäß der Erfindung, und
- 13 eine noch weitere Anordnung von Mehrbandantennen gemäß der Erfindung.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren die Erfindung näher erläutert.
-
Dabei wird nun im Folgenden eine Multibandantenne vorgeschlagen, die insbesondere zur Anbringung auf einem Kraftfahrzeug, vorteilhafterweise auf dem Dach des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Soweit nachfolgend gleiche Bezugszeichen verwendet werden ist dies ein Hinweis darauf, dass gleichartige Bauteile verwendet werden.
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, weist die Mehrbandantenne 1 eine Eignung für C2X-Verbindungen in einem ersten Frequenzband und Empfang oder Sendung in einem zweiten Frequenzband auf.
-
Dabei weist die Mehrbandantenne zumindest zwei Teilantennen 10, 20 auf.
-
Die erste Teilantenne 10 ist planar auf einem Träger 40 ausgeführt. Die Umrandung zeigt dabei im Wesentlichen die Form des Trägers 40.
-
Am Rand weist die erste Teilantenne 10 zumindest abschnittsweise eine periodische Kammstruktur 15 mit jeweiligen Kammzinken 17 auf. Diese erste Teilantenne ist zum Empfangen oder Senden in dem zweiten Frequenzband geeignet ist.
-
Die erste Teilantenne 10 weist weiterhin eine erste Apertur 30 im Träger 40 auf, welche in den Figuren auf der rechten Seite dargestellt ist. Diese Apertur weist die Aperturachse A1 auf.
-
Weiterhin kann die erste Teilantenne auch eine zweite Apertur 35 aufweisen, welche in den Figuren auf der linken Seite dargestellt ist. Diese Apertur weist die Aperturachse A2 auf.
-
Die Apertur 30 weist eine im Wesentlichen exponentielle Formgebung auf.
-
Innerhalb der ersten Teilantenne 10 ist eine zweite Teilantenne 20 gebildet. Diese zweite Teilantenne weist eine Richtcharakteristik auf, die im Wesentlichen in Richtung der Aperturachse A1 und/oder A2 zeigt.
Die zweite Teilantenne 20 ist zur Kommunikation, d.h. zum Austauschen von Signalen bzw. Funksignalen in dem ersten Frequenzband geeignet.
-
Dabei wirkt die Kammstruktur 15 so, dass auf der Außenkante der Teilantenne 10 kein Mantelstrom fließen kann, da die Kammzinken 17 den direkten Stromfluss auf dem Rand unterbrechen.
-
Dadurch kann die Bandbreite der Mehrbandantenne 1 vergrößert werden.
-
Es versteht sich dabei, dass die innerhalb der Mehrbandantenne 1 gebildeten Teilantennen keine starren Frequenzbereiche aufweisen, sondern die Teilantennen werden die jeweiligen Frequenzbereiche abstrahlen, wobei die Abstrahleigenschaften in der Regel unterschiedlich sind.
-
Durch geeignete Wahl der Kammstruktur 15 bezüglich ihrer Breite wird ein bestimmter Frequenzbereich bevorzugt.
-
Dabei kann man die physikalische Mehrbandantenne 1 in mehrere „logische“ Teilantennen aufteilen. Die Eigenschaften sind dabei von einzelnen Parametern dominiert. Während im Bereich der C2X-Kommunikation (also in dem ersten Frequenzband) das Horn der Vivaldi-Antenne die Eigenschaften dominiert, werden die Eigenschaften bzw. Abstrahl-Eigenschaften in dem zweiten Frequenzband (und eventuell anderen Frequenzbereichen) im Wesentlichen durch die Kammstruktur der Mehrbandantenne (15) dominiert.
-
Bevorzugt ist die Mehrbandantenne auf einem Träger 40, vergleiche z.B. 2, wie z.B. einer Platine, ausgeführt. Dann wird auf einer Seite des Trägers eine der 1, 3, 5 oder 7 entsprechende Struktur aufgebracht bzw. durch die üblichen Verfahren wie Siebdruck oder Ätzen hergestellt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Apertur 30 und/oder die Apertur 35 als ein Tapered-Slot ausgeführt, d.h. als Vivaldi-Antenne.
-
Weiterhin kann die Form der Kammstruktur 15 unterschiedlich ausgestaltet sein. Zum einen kann sie periodisch bezüglich der Zinkenbreite und der Zinkenabstände sein, wie in den 1 und 3 dargestellt, oder aber sie kann logarithmisch periodisch ausgeführt sein, wie in den 5 und 7 dargestellt.
-
Hierbei kann festgehalten werden, dass ein größerer Frequenzbereich, der durch die erste Teilantenne 10 bedient werden soll, die Verwendung einer logarithmisch periodischen Kammstruktur 15 nahe legt.
-
Werden z.B. neben Mobilfunksystemen in Frequenzbereichen von 1900 MHz, 2100 MHz auch noch Mobilfunksysteme in Frequenzbereichen von 850 MHz, 900 MHz, und Zugangssysteme, z.B. im ISM-Frequenzbereich von 868 MHz empfangen, wird eine Mehrbandantenne 1 benötigt, die dann auch in diesem Frequenzbereich Signale empfangen kann. Dies ist in der Regel nur mit einer logarithmisch periodischen Kammstruktur 15 zu erreichen. Hierbei ist die Kammstruktur 15 so aufgebaut ist, dass die Dichte der Kammzinken 17 zum geöffneten Ende hin steigt, siehe 5 und 7.
-
Werden auch noch normale Radio und TV-Frequenzen empfangen, wird eine Mehrbandantenne 1 benötigt, die dann auch im Rundfunkbereich von 88 - 108 MHz als auch im Fernsehbereich 470 MHz - 860 MHz Signale empfangen kann. Dies ist in der Regel nur mit einer logarithmisch periodischen Kammstruktur 15 zu erreichen. Hierbei ist die Kammstruktur 15 so aufgebaut ist, dass die Dichte der Kammzinken 17 zum geöffneten Ende hin steigt, siehe 5 und 7.
-
Wie in den 2, 4, 6 und 8 dargestellt kann die Mehrbandantenne 1 auch einen Balun 50 aufweisen.
-
Dieser Balun 50 wird verwendet, um eine unsymmetrische Antennenleitung, z.B. ein Koaxialkabel an die symmetrisch ausgeführte Mehrbandantenne 1 anzupassen. Gleichzeitig kann durch die Anordnung und die Ausformung des Baluns 50 auch eine Widerstandsanpassung realisiert werden. So weist ein typisches Koaxialkabel einen Wellenwiderstand von circa 50 Ohm auf während eine symmetrisch aufgebaute Mehrbandantenne einen Wellenwiderstand von 100 Ohm und mehr, z.B. 500 Ohm aufweisen kann. Die Widerstandsanpassung verringert Reflektionen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Balun 50 auf der Rückseite eines Trägers 40 aufgebracht ist, während die Teilantennen 10 und 20 auf der Vorderseite angebracht sind.
-
Wie bereits beschrieben ist die erste Teilantenne 10 geeignet, um einen unteren Frequenzbereich von circa 400 MHz bis circa 10 GHz, bevorzugt bis 4 GHz abzudecken. In diesem Frequenzbereich befinden sich z.B. die Frequenzen ausgewählt aus der Gruppe für ein Zugangssystem, z.B. in einem ISM Frequenzbereich, GSM/UMTS/LTE, WLAN 2.4 GHz.
-
Wie bereits geschrieben ist die zweite Teilantenne 20 geeignet, einen oberen Frequenzbereich von mehr als 4 GHz, bevorzugt mehr als 5,7 GHz abzudecken. In diesem Frequenzbereich befinden sich z.B. die Frequenzen aus dem Spektrum für Car-to-Car bzw. Car-to-Infrastructure Anwendungen oder auch für die Satellitenkommunikation.
-
Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, dass die Mehrbandantenne 1 weiterhin einen integrierten Diplexer, Triplexer, Quadplexer oder Multiplexer zur Mischung von empfangene Signalen der ersten Teilantenne 10 und zweiten Teilantennen 20 bzw. zum Verteilen von Signalen an die erste Teilantenne 10 bzw. an die zweite Teilantenne 20 aufweist. Hierdurch werden wechselseitige Störungen von Sendern und Empfängern unterschiedlicher Frequenzen minimiert.
-
Durch entsprechende Variation der Antennenparameter, insbesondere des Aufbaus der Kammstruktur, kann die Richtcharakteristik der Antenne für bestimmte Frequenzen geeignet gewählt werden.
-
So ist es z.B. im Bereich des ersten Frequenzbandes für C2X-Anwendugen häufig gewünscht, dass die Richtcharakteristik der Antenne eine ausgeprägte Vorzugsrichtung nach vorne und/oder nach hinten aufweist. Dabei kann die Gewinnverteilung durchaus unsymmetrisch sein und damit optimal auf ein Fahrzeug und den Anbringungsort am Fahrzeug abgestimmt sein.
-
So kann z.B. bei einer Mehrbandantenne 1 für ein Coupe, die auf dem Kofferraum angebracht ist, es sinnvoll sein, einen stärkeren Gewinn in Fahrtrichtung aufzuweisen als in Gegenrichtung.
-
Die Richtcharakteristik lässt sich z.B. durch die Bereitstellung einer ersten Apertur 30 und einer zweiten Apertur 35, wie in den 1 bis 4 dargestellt symmetrischer zwischen Vorwärts- und Gegenrichtung verteilen, während bei einer einzelnen Apertur im Vergleich zur Zwei-Aperturen-Variante die Richtcharakteristik deutlich unsymmetrischer verteilt ist, d.h. in Richtung A1 eine deutliche Bevorzugung festzustellen ist.
-
Ein ähnlicher Effekt kann auch durch die Bereitstellung einer reflektorartigen Ausnehmung 60, welche am verjüngten Ende der Apertur angeordnet ist, erreicht werden. Eine solche Variante ist in 3 und 4, sowie in 7 und 8 dargestellt.
-
Durch die vorgenannten Maßnahmen kann gezielt die Richtcharakteristik beeinflusst werden, so dass z.B. sowohl eine kreisförmige „Richtcharakteristik“ bei einer tiefen Frequenz, wie sie z.B. im Rahmen eines Zugangssystem oder eines Mobilfunksystem zur Verfügung gestellt wird, während für einen anderen, höheren Frequenzbereich eine eher elliptische Richtcharakteristik zur Verfügung gestellt wird.
-
Weiterhin ist es auch möglich, die Mehrbandantenne 1 um weitere planare Teilantennen zu ergänzen. Eine solche ergänzende Teilantenne kann dabei im Wesentlichen gleichartig wie die erste Teilantenne 10 ausgeführt sein. Dabei wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die ergänzende Teilanatenne ebenfalls über eine Apertur verfügt.
-
Prinzipiell ergeben sich dabei unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten.
-
In einer ersten Anordnung ist eine ergänzende, dritte Teilantenne 1` so angeordnet, dass die ergänzende, dritte Teilantenne 1` und die erste Teilantenne 1 eine gemeinsame Aperturachse aufweisen, und die Planarebene der ersten Teilantenne 1 senkrecht zu der Planarebene der ergänzenden, dritten Teilantenne 1` ist, siehe hierzu 11, welche eine derartige Anordnung zeigt, wobei die Aperturachsen senkrecht zur Zeichnungsebene am Ort DP, dem Durchstoßpunkt (DP) der Aperturachsen zur Zeichnungsebene, stehen.
-
Mit einer solchen Anordnung können z.B. bei geeigneter Ansteuerung unterschiedliche Polarisationen der Antenne erreicht werden.
-
In einer zweiten Anordnung ist eine ergänzende, vierte Teilantenne 1`` so angeordnet, dass die ergänzende, vierte Teilantenne 1`` und die erste Teilantenne 1 eine gemeinsame Aperturachse A1 aufweisen, und die erste Teilantenne 1 und die ergänzende, vierte Teilantenne 1`` eine gemeinsame Planarebene aufweisen, siehe hierzu 12, welche eine derartige Anordnung zeigt.
-
Mit einer solchen Anordnung kann z.B. aus unterschiedlichen Teilantennen gemäß den 5 bis 9 eine den 1 bis 4 entsprechende Anordnung aufgebaut werden.
-
In einer dritten Anordnung ist eine ergänzende, fünfte Teilantenne 1''' so angeordnet, dass die Aperturachse A1''' der ergänzenden, fünften Teilantenne 1''' und die Aperturachse A1 der ersten Teilantenne 1 senkrecht aufeinander stehen. Hierdurch kann die Richtcharakteristik geeignet beeinflusst werden, z.B. so, dass in 0°, 90°, 180° und 270° Richtung ein im Wesentlichen gleicher Antennengewinn bereitgestellt wird, siehe hierzu 13, welche eine derartige Anordnung zeigt.
-
Durch die Bereitstellung der Erfindung wird zudem die Verwendung von günstigen Trägermaterialien wie FR4 als Trägermaterial 40 für die erste Teilantenne 10 ermöglicht. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Apertur 30, 35 auch im Träger ausgebildet ist, um so eine Beeinträchtigung der Hochfrequenzeigenschaften zu vermeiden.
-
Wie zuvor beschrieben kann durch eine geeignete Wahl der Kammstruktur auch Einfluss auf die Abstrahleigenschaften im zweiten Frequenzband genommen werden.
-
So ist es z.B. möglich, anstatt der monoton periodischen Kammstruktur 15, wie sie in den 1, 3 und 9 dargestellt ist, alternativ auch eine logarithmisch periodische Struktur, wie sie in den 5 und 7 dargestellt ist, zu verwenden. Dort nimmt die Dichte der Kammzinken 17 zur Aperturöffnung hin zu.
-
Durch die unterschiedlichen Parameter, insbesondere der Art der Kammstruktur als auch der Anzahl von Aperturen als auch der Bereitstellung von reflektorartigen Strukturen, kann sowohl die Richtwirkung als auch der Gewinn für bestimmte Frequenzbereiche gezielt beeinflusst werden. Dabei können die einzelnen Maßnahmen, wie die Bereitstellung einer beidseitig Abstrahlenden Anordnung, die Bereitstellung von reflektorartigen Strukturen, die Verwendung bestimmter Kammstrukturen, einzeln, gemischt oder gemeinsam angewendet werden.
-
Durch die Bereitstellung der Erfindung wird es erstmals ermöglicht, planare Mehrbandantennen bereitzustellen, wobei der zur Verfügung gestellte Bandbreitenbereich ein Verhältnis von oberer Betriebsfrequenz zu unterer Betriebsfrequenz von besser als 8:1, bevorzugt besser als 10:1aufweist.
-
Zur Verdeutlichung der Vorteile ist eine Übertragungsfunktion zwischen zwei Mehrbandantennen 1 in Hauptstrahlrichtung als S21 Messung in 10 dargestellt. Allgemein erfasst eine S21 Messung die Vorwärts-Transmission einer Antenne dar, wenn lediglich der Eingang der Antenne angeregt wird.
-
Diese Messung weist eine zumindest abschnittsweise flache Übertragungsfunktion zwischen zwei gleichen Mehrbandantennen 1 auf, welche in einem geringen Abstand von wenigen Metern angeordnet waren.
-
Dabei wurde der Bereich von circa 9 kHz bis zu 6 GHz vermessen. Zur Verdeutlichung wurden Marker bei 3 unterschiedlichen Frequenzen gesetzt, welche typischen Frequenzen im Anwendungsfall entsprechen.
-
So ist ein erster Marker Mkr1 bei circa 5,9 GHz gesetzt, eine Frequenz wie sie für C2X-Anwendungen vorgesehen ist. Ein weiterer Marker Mkr2 ist bei circa 2,4 GHz gesetzt, was z.B. einer klassischen WLAN-Anwendung entspricht. Ein weiterer Marker Mkr3 ist bei 868 MHz gesetzt, was z.B. einer Frequenz für ein klassisches Zugangssystem entspricht.
-
Dabei wird die Übertragungsfunktion in ihrem unteren Bereich im wesentlichen durch die Eigenschaften der ersten Teilantenne 10 mit der Kammstruktur 15 bestimmt, während der obere Frequenzbereich durch die Eigenschaften der Tapered Slot Antenne - also der zweiten Teilantenne 20, bestimmt wird.
-
Wird statt der hier dargestellten monoton periodischen Kammstruktur 15 eine logarithmisch periodische Kammstruktur 15 verwendet, verbreitert sich der Peak links von Marker Mkr3 zu einem Plateau.
-
Es ist natürlich auch ohne weiteres vorstellbar, vier Mehrbandantennen 1 im 90° Winkel in einer Ebene anzuordnen, so dass eine nahezu uniforme Ausleuchtung gegeben ist.
-
Soweit in der Beschreibung der Erfindung zuvor lediglich der Empfang von Signalen beschrieben ist, ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich auch das Senden von Signalen im betroffenen Empfangsbereich möglich.
