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Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einer Streifenleiterstruktur gemäß Patentanspruch 1.
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Stand der Technik
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Aus
US 2011 02 41 969 A1 ist eine Antenne mit einer Streifenleiterstruktur bekannt. Die Streifenleiterstruktur weist Ringstrukturen auf, die miteinander verbunden sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antenne mit einer Streifenleiterstruktur bereitzustellen, die verbesserte Strahlungseigenschaften aufweist. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Antenne gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind weiterführende Ausführungsformen angegeben.
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Ein Vorteil der beschriebenen Antenne besteht darin, dass die Abstrahlcharakteristik verbessert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass sich ausgehend von einer Mittenachse zu beiden Seiten der Mittenachse Ringstrukturen der Streifenleiterstruktur erstrecken, wobei Querabschnitte einer Ringstruktur, die weiter von der Mittenachse entfernt ist, eine kleinere Breite aufweisen. In einer einfachen Ausführungsform weist die Antenne wenigstens jeweils zwei Ringstrukturen auf jeder Seite der Mittenachse auf. Je breiter die Querabschnitte einer Ringstruktur sind, umso höher ist die abgestrahlte Leistung der Antenne. Somit wird die von der Antenne abgestrahlte Leistung nach außen von der Mittenachse gehend geringer. Dadurch wird eine gewünschte Abstrahlcharakteristik erreicht.
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In einer Ausführungsform ist auf jeder Seite der Mittenachse zusätzlich zu den zwei Ringstrukturen jeweils eine dritte Ringstruktur angeordnet. Die dritte Ringstruktur ist weiter von der Mittenachse entfernt als die zweite Ringstruktur. Die Querabschnitte der dritten Ringstruktur sind jeweils in der Breite dünner ausgeführt als die Querabschnitte der in Richtung auf die Mittenebene benachbart angeordnete zweite Ringstruktur. Auf diese Weise wird die Abstrahlcharakteristik der Antenne weiter verbessert.
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Eine weitere Verbesserung der Abstrahlcharakteristik wird erreicht, wenn die Antenne auf jeder Seite der Mittenachse jeweils eine vierte und fünfte Ringstruktur aufweist, wobei die Breiten der Querabschnitte der vierten Ringstruktur kleiner ist als die der dritten Ringstruktur und die Breite der Querabschnitte der fünften Ringstruktur kleiner ist als die Breite der Querabschnitte der vierten Ringstruktur.
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In einer weiteren Ausführungsform unterscheiden sich die Breiten der Querabschnitte benachbarter Ringstrukturen im Bereich von 20% bis 50%, vorzugsweise im Bereich von 30%. Auf diese Weise wird eine verbesserte Anpassung der Abstrahlcharakteristik erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Ringstrukturen über Verbindungsstreifen miteinander verbunden, wobei ein spiegelsymmetrisch zur Mittenachse angeordneter nullter Verbindungsstreifen eine kürzere Länge aufweist als ein zwischen der ersten und der zweiten Ringstruktur ausgebildeter erster Verbindungsstreifen. Auch diese Wahl der Geometrie erhöht die gewünschte Abstrahlcharakteristik.
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Die zweiten Ringstrukturen sind über einen zweiten Verbindungsabschnitt mit jeweils einer dritten Ringstruktur verbunden. Die dritte Ringstruktur ist jeweils über einen dritten Verbindungsstreifen mit der vierten Ringstruktur verbunden. Der dritte Verbindungsstreifen ist länger ausgebildet als der zweite Verbindungsstreifen. Dadurch wird die gewünschte Abstrahlcharakteristik verbessert.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform unterscheiden sich unterschiedlich lange Verbindungsstreifen in der Länge um 5 bis 20%, vorzugsweise um 10%.
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Eine verbesserte Einspeisung der Abstrahlleistung wird dadurch erreicht, dass die Streifenleiterstruktur zwei Einspeisepunkte aufweist, die spiegelsymmetrisch zur Mittenachse angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Einspeisepunkte im Verbindungspunkt des ersten Verbindungsabschnittes mit dem Längsstreifen der zweiten Ringstruktur angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform sind an äußeren Endbereichen der Streifenabschnitte elektrische Verbindungen zu der elektrisch leitenden Grundfläche ausgebildet. Dadurch wird die elektrische Eigenschaft der Antenne weiter verbessert.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Antenne eine erste und eine zweite Grundfläche auf, wobei die zwei Grundflächen parallel zueinander angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform weist ein Verbindungsabschnitt, der näher an der Mittenachse angeordnet ist, eine größere Breite auf als ein benachbarter, weiter von der Mittenachse angeordneter Verbindungsabschnitt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 eine schematische Draufsicht auf die Streifenleiterstruktur der Antenne,
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2 eine vergrößerte Darstellung eines Streifenabschnittes der Streifenleiterstruktur, und
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3 einen Querschnitt durch die Antenne der 2.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Antenne 24 mit einer Streifenleiterstruktur 1, die spiegelsymmetrisch zu einer Mittenachse 2 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die Streifenleiterstruktur 1 einen ersten und einen zweiten Streifenabschnitt 3, 4 auf. Die Streifenabschnitte unterteilen die Streifenleiterstruktur 1 in zwei Abschnitte in Bezug auf die Mittenachse 2. Die Streifenabschnitte 3, 4 sind identisch ausgebildet. Jeder Streifenabschnitt 3, 4 weist eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte und eine fünfte Ringstruktur 5, 6, 7, 8, 9 auf. Die erste Ringstruktur 5 des ersten Streifenabschnittes 3 ist über einen nullten Verbindungsstreifen 10 mit der ersten Ringstruktur 5 des zweiten Streifenabschnittes 4 verbunden. Die erste Ringstruktur 5 ist über einen ersten Verbindungsstreifen 11 mit der zweiten Ringstruktur 6 verbunden. Die zweite Ringstruktur 6 ist über einen zweiten Verbindungsstreifen 12 mit der dritten Ringstruktur 7 verbunden. Die dritte Ringstruktur 7 ist über einen dritten Verbindungsstreifen 13 mit der vierten Ringstruktur 8 verbunden. Die vierte Ringstruktur 8 ist über einen vierten Verbindungsstreifen 14 mit der fünften Ringstruktur 9 verbunden. Weiterhin weist die Streifenleiterstruktur 1 einen ersten und einen zweiten Einspeisepunkt 15, 16 zum Einspeisen von elektrischer Leistung auf. Die Einspeisepunkte 15, 16 sind spiegelsymmetrisch zur Mittenachse 2 angeordnet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einspeisepunkte jeweils beim Übergang des ersten Verbindungsstreifens 11 in die zweite Ringstruktur 6 ausgebildet. Die Einspeisepunkte 15, 16 sind mit nicht dargestellten elektrischen Leitungen verbunden, die senkrecht zur Ebene der Streifenleiterstruktur nach unten geführt sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Einspeisepunkte 15, 16 auch in anderen Bereichen der Streifenleiterstruktur 1 angeordnet sein. Zudem sind in der dargestellten Ausführungsform an äußeren Endbereichen der Streifenleiterstruktur 1 elektrische Verbindungen 17, 18 ausgebildet, die die Endbereiche der Streifenleiterstruktur mit einer elektrisch leitenden Grundfläche verbinden.
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2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den zweiten Streifenabschnitt 4 der Streifenleiterstruktur 1 der 1. Die Ringstrukturen 5, 6, 7, 8, 9 weisen jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Querabschnitte 19, 20 und zwei parallel zueinander angeordnete Längsabschnitte 21, 22 auf. Die Querabschnitte 19, 20 sind senkrecht zur Mittenachse 2 angeordnet. Die Längsabschnitte 21, 22 sind parallel zur Mittenachse 2 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel geht ein Querabschnitt 19, 20 über einen rechteckig abgewinkelten Eckbereich in den Längsabschnitt 21, 22 über. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Übergang zwischen einem Querabschnitt 19, 20 und einem Längsabschnitt 21, 22 auch abgerundet ausgebildet sein. Die Verbindungsstreifen 11, 12, 13, 14 sind senkrecht zu den Längsabschnitten 21, 22 angeordnet und münden in der Mitte des jeweiligen Längsabschnittes in den Längsabschnitt 21, 22.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Längsabschnitte 21, 22 der verschiedenen Ringstrukturen 5, 6, 7, 8, 9 die gleiche Länge und vorzugsweise die gleiche Breite auf. Die Querabschnitte 19, 20 einer Ringstruktur sind identisch ausgebildet. Die Querabschnitte 19, 20 benachbarter Ringstrukturen 5, 6, 7, 8, 9 unterscheiden sich vorzugsweise in der Breite 23. Die Breite 23 wird parallel zur Mittenachse 2 gemessen. In der zweiten Ringstruktur 6 ist die Breite 23 des oberen Querabschnittes schematisch in Form von Pfeilen angedeutet. Die Breite 23 der Querabschnitte 19, 20 der ersten Ringstruktur 5 ist größer als die Breite der Querabschnitte 19, 20 der zweiten Ringstruktur 6. Zudem ist die Breite der Querabschnitte der zweiten Ringstruktur 6 größer als die Breite der Querabschnitte der dritten Ringstruktur 7. Wiederum ist die Breite der Querabschnitte der dritten Ringstruktur 7 größer als die Breite der Querabschnitte der vierten Ringstruktur 8. Weiterhin ist die Breite der Querabschnitte der vierten Ringstruktur 8 größer als die Breite des Querabschnittes der fünften Ringstruktur 9.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Streifenabschnitte 1, 2 in einer einfachen Ausführung jeweils nur zwei Ringstrukturen 5, 6 aufweisen. Zudem können die Streifenabschnitte 3, 4 abhängig von der gewählten Ausführungsform drei, vier, fünf oder mehr Ringstrukturen aufweisen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann ein Streifenabschnitt 1, 2 auch mehr als zwei Ringstrukturen aufweise, wobei nur zwei Ringstrukturen Querabschnitte aufweisen, deren Breiten unterschiedlich groß ausgebildet sind. Zudem können abhängig von der gewählten Ausführungsform mehr als zwei Ringstrukturen oder vorzugsweise, wie in 1 dargestellt ist, alle Ringstrukturen von der Mittenachse 2 nach außen gehend unterschiedliche Breiten in den Querabschnitten aufweisen, wobei die Breiten umso größer sind, je näher die Ringstruktur an der Mittenachse 2 angeordnet ist.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform können sich die Breiten der Querabschnitte benachbarter Ringstrukturen um 5 bis 20%, vorzugsweise um 10% unterscheiden.
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Weiterhin können die Verbindungsstreifen 10, 11, 12, 13, 14 eine gleich große Breite aufweisen. Jedoch kann abhängig von der gewählten Ausführungsform der nullte Verbindungsstreifen 10 zwischen den zwei ersten Ringstrukturen 5 der zwei Streifenabschnitte 3, 4 kürzer ausgebildet sein als die ersten Verbindungsstreifen 11, die jeweils eine erste und eine zweite Ringstruktur 5, 6 der Streifenabschnitte 3, 4 verbinden. Zudem kann abhängig von dem gewählten Ausführungsbeispiel der dritte Verbindungsstreifen 13 länger ausgebildet sein als der zweite Verbindungsstreifen 12. Zudem kann der vierte Verbindungsstreifen 14 genauso lang wie der dritte Verbindungsstreifen 13 ausgebildet sein. Weiterhin können die Längenunterschiede unterschiedlich großer Verbindungsstreifen im Bereich von 5 bis 20%, insbesondere im Bereich von 10% liegen.
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3 zeigt einen Querschnitt A-A durch die Anordnung der 2. Die Antenne 24 weist die Streifenleiterstruktur 1 auf, die auf einer ersten Schicht 25 angeordnet ist. Die erste Schicht 25 ist elektrisch isolierend ausgebildet. Die erste Schicht 25 ist wiederum auf einer elektrisch leitenden ersten Grundfläche 26 angeordnet. Die erste Grundfläche 26 ist auf einer zweiten Schicht 27 angeordnet. Die zweite Schicht 27 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Die zweite Schicht 27 ist auf einer zweiten Grundfläche 28 angeordnet. Die zweite Grundfläche 28 ist aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet. Zudem ist eine erste Durchkontaktierung 30 ausgehend vom ersten Einspeisepunkt 15 nach unten auf die Unterseite einer dritten Schicht 29 geführt. Die dritte Schicht 29 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Zudem ist eine zweite Durchkontaktierung 31 von der Unterseite der dritten Schicht 29 zur ersten und zur zweiten Grundfläche 26, 28 geführt. In gleicher Weise wie der erste Einspeisepunkt 15 ist der zweite Einspeisepunkt 16 mit einer Durchkontaktierung verbunden, die zur Unterseite der dritten Schicht 29 geführt ist.
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Ebenso sind die erste und die zweite Verbindung 17, 18 ausgehend von einer Mitte eines äußeren Längsabschnittes angeordnet und über entsprechende elektrische Durchkontaktierungen durch die erste Schicht mit der ersten Grundfläche 26 elektrisch leitend verbunden sind.
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Die erste Durchkontaktierung 30 ist durch eine Ausnehmung der ersten und der zweiten Grundfläche 26, 28 geführt. Dadurch besteht kein elektrischer Kontakt zwischen der ersten Durchkontaktierung 30 und der ersten und/oder der zweiten Grundfläche 26, 28. Die elektrisch isolierenden Schichten 25, 27, 29 sind beispielsweise aus Leiterplattenmaterial oder Keramik oder Kunststoff hergestellt.
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Die erste Grundfläche 26, die zweite Grundfläche 28, die erste Schicht 25, die zweite Schicht 27 und die dritte Schicht 29 weisen eine flächige Ausdehnung auf, die wenigstens die flächige Ausdehnung der Streifenleiterstruktur 1 überdeckt. Zum Betreiben der Antenne wird elektrische Leistung in die zwei Einspeisepunkte vorzugsweise mit einer Phasenverschiebung von 180° in die Einspeisepunkte 15, 16 der Streifenleiterstruktur eingespeist. Zum Einspeisen kann beispielsweise eine Ringkopplerstruktur verwendet werden.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform weisen die Verbindungsstreifen eine Länge auf, die im Bereich einer halben Wellenlänge der abzustrahlenden Strahlung liegt. Die Längsabschnitte 21, 22 weisen eine Länge auf, die im Bereich von einer ganzen Wellenlänge der abzustrahlenden Strahlung liegt. Die Querabschnitte 19, 20 weisen eine Länge senkrecht zur Mittenachse 2 auf, die im Bereich einer halben Wellenlänge der abzustrahlenden Strahlung liegt. Die Breite 23 der Querabschnitte kann im Bereich von 1 mm bis zu 0,1 mm liegen. Die Längsabschnitte können eine Breite senkrecht zur Mittenachse 2 aufweisen, die beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm oder größer liegen kann. Die Verbindungsstreifen können eine Breite parallel zur Mittenachse 2 aufweisen, die im Bereich von 0,5 mm und kleiner liegen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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