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QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer P2014-143926 , die am 23. Oktober 2014 beim Koreanischen Patentamt eingereicht wurde, wobei deren Gegenstand hierein unter Bezugnahme umfasst ist.
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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antenne, und genauer gesagt auf eine zirkular polarisierte Patchantenne.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Eine integrierte Antenne für Fahrzeuge umfasst im Allgemeinen eine Global-Positioning-Systemfunktion (GPS) und eine Empfangsfunktion für Satellite-Digital-Audio-Radio-Services (SDARS). Um die entsprechenden Funktionen zu implementieren, wird eine Patchantenne verwendet, welche sowohl ein GPS-Band als auch ein SDARS-Band aufweist, wobei in diesem Fall zwei Patchantennen erforderlich sind. Darüber hinaus ist ein ausreichender Abstand zwischen Antennenelementen vorzusehen, um die Leistungsverschlechterung zwischen den zwei Patchantennen zu verhindern und die Isolation zu verbessern, was zu einer Vergrößerung der Gesamtgröße der integrierten Antenne und der Kosten des Produkts führen kann.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Demnach stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Antenne bereit, welche die Größe (Volumen) der Antenne verringern kann. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Antenne bereit, welche die Kosten der Antenne verringern kann. Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Antenne bereit, welche eine Leistungsverschlechterung der Antenne verhindern und eine Isolation verbessern kann. Zusätzliche Aspekte der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und zum Teil durch die Beschreibung nahegelegt oder können durch Umsetzung der Erfindung erlernt werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Antenne aufweisen: ein Substrat; einen Erdungsabschnitt, welcher auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist; einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet ist; einen ersten Strahler, welcher peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist; und eine Speisungssonde, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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Insbesondere kann der erste Strahler ein positiver (+1) Modusstrahler und der zweite Strahler ein negativer (–1) Modusstrahler sein. Der zweite Strahler kann in einer rechteckigen Form ausgebildet sein und eine Vielzahl von rechteckigen Patches, die in einer Linie angeordnet sind, aufweisen. Der zweite Strahler kann ebenfalls eine Vielzahl von rechteckigen Patches, die in einen Quadrant unterteilt sind, aufweisen. Ein erstes Ende der Speisungssonde kann direkten Kontakt mit dem zweiten Strahler unterbinden, während dieses elektrisch direkt mit dem ersten Strahler verbunden ist. Ein zweites Ende der Speisungssonde kann von der zweiten Fläche des Substrats hervorstehen, während dieses durch eine Öffnung, welche in dem Substrat ausgebildet ist, hindurchgeht. Darüber hinaus kann ein Verbinder zur elektrischen Verbindung einer Signalleitung an dem zweiten Ende der Speisungssonde angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Antenne aufweisen: ein Substrat; einen Erdungsabschnitt, der auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist; einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet ist, wobei die Vielzahl von Patches mit dem Erdungsabschnitt durch eine Vielzahl von Durchkontaktierungen verbunden ist; einen ersten Strahler, der peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist; und eine Speisungssonde, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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Insbesondere kann der erste Strahler ein positiver (+1) Modusstrahler und der zweite Strahler ein negativer (–1) Modusstrahler sein. Der zweite Strahler kann in einer rechteckigen Form ausgebildet sein und eine Vielzahl von rechteckigen Patches, die in einer Linie angeordnet sind, aufweisen. Der zweite Strahler kann ebenfalls eine Vielzahl rechteckigen Patches aufweisen, die in einen Quadrant unterteilt sind. Die Vielzahl von Durchkontaktierungen kann aus Metamaterialien ausgebildet sein, wobei die Lücke mit Metamaterialien gefüllt sein kann: Darüber hinaus kann die Induktivität basierend auf einer Größe der Durchkontaktierung und die Kapazität basierend auf einer Breite der Lücke bestimmt werden.
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Ferner können die Speisungssonde und die Vielzahl von Durchkontaktierungen auf einer einzelnen im Wesentlichen geraden Linie angeordnet werden. Die Vielzahl von Durchkontaktierungen kann auf einer einzelnen geraden Linie angeordnet werden, wobei die Speisungssonde an einer Position abweichend von der geraden Linie angeordnet werden kann. Ein erstes Ende der Speisungssonde kann direkten Kontakt mit dem zweiten Strahler unterbinden, während dieses elektrisch direkt mit dem ersten Strahlen verbunden ist. Ein zweites Ende der Speisungssonde kann von der zweiten Fläche des Substrats hervorstehen, während dieses durch eine Öffnung, welche in dem Substrat ausgebildet ist, hindurchgeht. Darüber hinaus kann ein Verbinder zum elektrischen Verbinden einer Signalleitung an dem zweiten Ende der Speisungssonde angeordnet sein.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine zirkular polarisierte Patchantenne aufweisen: ein Substrat; einen Erdungsabschnitt, der auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist; einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet sein kann; einen ersten Strahler, welcher peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist; und eine Speisungssonde, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und zu dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug eine Antenne aufweisen, die darin angebracht ist, wobei die Antenne ein Substrat, einen Erdungsabschnitt, der auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist, einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet sein kann, einen ersten Strahler, der peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist, und eine Speisungssonde aufweisen kann, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine zirkular polarisierende Patchantenne aufweisen: ein Substrat; einen Erdungsabschnitt, der auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist; einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet sein kann, wobei die Vielzahl von Patches mit dem Erdungsabschnitt über eine Vielzahl von Durchkontaktierungen verbunden ist; einen ersten Strahler, der peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist; und eine Speisungssonde, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug eine Antenne, die darin angebracht ist, aufweisen, wobei die Antenne ein Substrat, einen Erdungsabschnitt, der auf einer ersten Fläche des Substrats ausgebildet ist, einen zweiten Strahler mit einer Vielzahl von Patches, der auf einer zweiten Fläche des Substrats ausgebildet sein kann, wobei die Vielzahl von Patches mit dem Erdungsabschnitt über eine Vielzahl von Durchkontaktierungen verbunden ist, einen ersten Strahler, der peripher des zweiten Strahlers mit einer Lücke von dem zweiten Strahler ausgebildet ist, und eine Speisungssonde aufweisen, die auf dem ersten Strahler angeordnet ist, um Energie dem ersten Strahler direkt und dem zweiten Strahler durch Kopplung zuführen zu können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der exemplarischen Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher dargelegt, in denen:
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1 eine exemplarische Ansicht ist, die eine Antenne für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine exemplarische Ansicht ist, welche eine Struktur der Antenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die in 1 gezeigt ist;
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3 eine exemplarische Ansicht ist, die eine Ausgestaltung für eine Signalverarbeitung einer zirkulär polarisierten Patchantenne eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A und 4B exemplarische Ansichten sind, die eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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5 eine exemplarische Ansicht ist, die eine Rückfläche der zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die in 4A und 4B gezeigt ist;
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6 eine exemplarische A-A' Querschnittsansicht der zirkular polarisierten Patchantenne aus 4A und 4B gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine exemplarische Ansicht ist, die eine Direktspeisung einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8A und 8B exemplarische Ansichten sind, die eine Kopplungsspeisung einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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9 eine exemplarische Ansicht ist, die Frequenzcharakteristiken (Reflexionskoeffizient) einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine exemplarische Ansicht ist, die Verstärkungscharakteristiken (Strahlungsrichtwirkung) einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11A und 11B exemplarische Ansichten sind, die eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
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12 eine exemplarische Ansicht ist, die eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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13 eine exemplarische Ansicht ist, die eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird darauf hingewiesen, dass sich der Begriff ”Fahrzeug” oder ”fahrzeugartig” oder andere ähnliche Begriffe, wenn diese hierin verwendet werden, auf Motorfahrzeuge im Allgemeinen beziehen, wie Personenautomobile umfassend Sports-Utility-Vehicles (SUVs), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge umfassend eine Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Verbrennungsfahrzeuge, elektrische Plug-in Hybridfahrzeuge, wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftfahrzeuge (z. B. Brennstoffe, die aus anderen Quellen als Öl hergestellt werden) umfassen.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Beschreiben von bestimmten Ausführungsformen und soll die Erfindung demnach nicht beschränken. Die hierin verwendeten Singularformen ”ein”, ”einer”, ”eines”, ”der”, ”die” und ”das” sollen die Pluralformen umfassen, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes ergibt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe ”umfasst” und/oder ”umfassend”, wenn diese hierin verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Anzahlen, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten darlegt, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Anzahlen, Schritten, Betrieben, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Der hierin verwendete Begriff ”und/oder” umfasst jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der verknüpft aufgelisteten Elemente.
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Wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes ergibt, wird der hierin verwendete Begriff ”etwa” als innerhalb eines Bereiches von normaler Toleranz des technischen Gebiets verstanden, beispielsweise innerhalb von zwei Standardabweichungen vom Mittelwert. ”Etwa” kann verstanden werden als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des genannten Wertes. Wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes ergibt, sind alle hierin bereitgestellten numerischen Werte mit dem Begriff ”etwa” versehen.
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Es wird nun im Detail Bezug auf die exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, wobei Beispiele davon in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf entsprechende Elemente beziehen.
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1 ist eine exemplarische Ansicht, die eine Antenne für ein Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei in 1 ein Haiflossenantennentyp 104 innerhalb eines Fahrzeugs 100 angeordnet und eine Kabelanordnung gezeigt ist. Wie in 1 gezeigt, kann die Antenne 104 für ein Fahrzeug fest auf einem Dach des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Die Antenne 104 kann mit einer Haupteinheit 110 (z. B. Audio/Navigation/Multimedia und dergleichen) auf einer Seite eines Fahrersitzes über ein Kabel 108 zur Signalübertragung verbunden sein. Die Ausgestaltung des Kabels 108 kann entlang eines unteren Raums des Fahrzeugdaches 100 oder eines inneren Raums der Säule angeordnet sein.
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2 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine Struktur der Antenne, welche in 1 gezeigt ist, darstellt. In einem inneren Raum des Haiflossenantennentyps 104, der in 2 gezeigt ist, ist eine telematische Empfangsantenne 222, die für den Empfang von telematischen Signalen verantwortlich ist, und eine zirkular polarisierte Patchantenne 224, die für den Empfang von Global-Positioning-Systemsignalen (GPS-Signale) und den Empfang von Satellite-Digital-Audio-Radio-Servicesignalen (SDARS) verantwortlich ist, vorgesehen. In anderen Worten können sowohl SDARS-Signale als auch GPS-Signale unter Verwendung der einen zirkular polarisierten Patchantenne 224 empfangen werden. Signale eines Frequenzbands der SDARS-Signale sind Signale des etwa 2,35 GHz-Bands, welches ein wesentlich höheres Frequenzband als jenes der GPS-Signale ist. Signale des Frequenzbandes der GPS-Signale sind Signale des etwa 1,5 GHz-Bands, welches ein wesentlich niedrigeres Frequenzenband als jenes der SDARS-Signale ist.
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3 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine Ausgestaltung zur Signalverarbeitung einer zirkular polarisierten Patchantenne eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 3 gezeigt, kann die zirkular polarisierte Patchantenne 224, welche auf dem Dach des Fahrzeugs 100 angeordnet ist, mit einer Filtereinheit 302 der Haupteinheit 110 über das Kabel 108 verbunden sein. Die Filtereinheit 302 kann eingerichtet sein, Signale, die von der zirkular polarisierten Patchantenne 224 empfangen werden, zu filtern. Die gefilterten Signale können Prozessen unterzogen werden, wie Frequenzwandlung, Analog-zu-Digital-Wandlung und dergleichen, und anschließend ausgegeben werden. Signale, die von einer Signalverarbeitungseinheit 304 ausgegeben werden, können als Audio durch einen Lautsprecher oder als Video durch eine Anzeige ausgegeben werden.
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Verschiedene Beispiele solch einer zirkular polarisierten Patchantenne 224 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. Die zirkular polarisierte Patchantenne 224 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen positiven (+1) Modusstrahler und einen negativen (–1) Modusstrahler aufweisen. Der positive (+1) Modus ist ein Resonanzmodus, der mit einem positiven Vielfachen korrespondiert, wobei der negative (–1) Modus ein Resonanzmodus ist, der mit einem negativen Vielfachen korrespondiert.
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Erste exemplarische Ausführungsform
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4A und 4B sind exemplarische Ansichten, die eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 4A ist eine perspektivische exemplarische Ansicht einer Ebene der zirkular polarisierten Patchantenne 224, wobei 4B eine exemplarische Draufsicht auf die zirkular polarisierte Patchantenne 224 ist. Wie in 4A und 4B gezeigt, können in der zirkular polarisierten Patchantenne 224 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein positiver (+1) Modusstrahler 404 (erster Strahler) und eine Vielzahl von negativen (–1) Modusstrahlern 414 (zweiter Strahler) auf einer Ebene eines Substrats 402 ausgebildet sein.
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Das Substrat 402 kann eine Leiterblatte (PCB) aus einem dielektrischen Material (beispielsweise FR4) sein. Das Substrat 402 kann mit einer Dicke von etwa 5 mm ausgebildet sein. Ein Bereich des Substrats 402 ist eine Fläche, in welcher der positive (+1) Modusstrahler 404 und der negative (–1) Modusstrahler 414 auf einer Fläche einer ersten Seite davon aufgenommen werden können, wobei ein Erdungsabschnitt (siehe 504 in 5) auf einer Fläche einer zweiten Seite davon aufgenommen werden kann. Der Bereich des positiven (+1) Modusstrahlers 404 kann in etwa 25 × 25 mm betragen.
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Der positive (+1) Modusstrahler 404, welcher auf der Ebene des Substrats 402 ausgebildet ist, kann zum Empfang von SDARS-Signalen (z. B. zum Empfang von Signalen des etwa 2,35 GHz-Bands) verwendet werden. Der positive (+1) Modusstrahler 404 kann ein Leiter (z. B. Kuper) sein, der in der Form einer im Wesentlichen dünnen Schicht auf der Ebene des Substrats 402 ausgebildet ist. Der positive (+1) Modusstrahler 404 kann als ein rechteckiger Streifen mit einer vorbestimmten Breite ausgebildet sein. In anderen Worten kann ein leitender Abschnitt innerhalb der rechteckigen dünnen leitenden Schicht ebenfalls in einer rechteckigen Form entfernt sein, und demnach ein weiteres Rechteck innerhalb des Rechtecks ausgebildet sein, wobei ein Raum zwischen dem anderen Rechteck und dem Rechteck mit einer dünnen leitfähigen Schicht gefüllt sein kann. In der rechteckigen Steifenform des positiven (+1) Modusstrahlers 404 kann der äußere Abschnitt von einem beliebigen Paar von Ecken von zwei Paar von Ecken, die einander gegenüberliegen, in einer dreieckigen Form (z. B. einer Fasentypform) entfernt sein. Die Länge von einer Seite des äußeren Umfangs des positiven (+1) Modusstrahlers 404 kann etwa 25 mm betragen.
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Der negative (–1) Modusstrahler 414, welcher auf dem Substrat 402 ausgebildet ist, kann zum Empfang von GPS-Signalen (z. B. zum Empfang von Signalen des etwa 1,5 GHz-Bandes) verwendet werden. Der negative (–1) Modusstrahler 414 kann ein Leiter sein, der auf der Ebene des Substrats 402 in der Form einer dünnen Schicht ausgebildet ist. Der negative (–1) Modusstrahler 414 kann auf der gleichen Ebene wie der positive (+1) Modusstrahler 404 ausgebildet sein. Der negative (–1) Modusstrahler 414 kann derart ausgebildet sein, dass dieser mit einem vorbestimmten Abstand von dem positiven (+1) Modusstrahler 404 in einem inneren Bereich der rechteckigen Streifenform des positiven (+1) Modusstrahlers 404 angeordnet ist. Demnach kann ein Spalt 422 mit einer vorbestimmten Größe zwischen dem inneren des positiven (+1) Modusstrahlers 404 und dem äußeren des negativen (–1) Modusstrahler 414 ausgebildet werden. Der Spalt 422 ist aus Metamaterialien ausgebildet. Der negative (–1) Modusstrahler 414 kann eine Vielzahl von rechteckigen Patches aufweisen. Für die zirkular polarisierte Patchantenne 224 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 4A und 4B gezeigt ist, ist ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei rechteckige Patches einen negativen (–1) Modusstrahler 414 ausgestalten.
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Horizontale und vertikale Längen von jedem Einheitspatch, welche ein Rechteck ausbilden, können verschieden sein, wobei die gesamte Form des negativen (–1) Modusstrahlers 414, der derart erhalten wird, dass die Vielzahl von Patches kombiniert wird, ein Rechteck so ausgestalten kann, dass horizontale und vertikale Längen der gesamten Form verschieden sind. Eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 kann aus Metamaterialien ausgebildet sein, wobei sich Metamaterialien, welche den Spalt 422 und die Durchkontaktierungen 416 ausgestalten, auf Materialien beziehen können, die eine periodische Anordnung von Meta-Atomen aufweisen, die als Metall oder dielektrische Materialien mit signifikant verringerten Größen verglichen zu deren Wellenlängen ausgebildet sind.
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Die Metamaterialien sind Materialien, deren dielektrische Konstante und Permeabilität einen negativen Wert sowie einen positiven Wert aufweisen. Genauer gesagt ist ein Doppelnegativbereich (DNG) ein Bereich, in welchem sowohl die dielektrische Konstante als auch die Permeabilität den negativen Wert aufweisen und demnach einen Resonanzmodus haben können, welcher mit einem negativen Vielfachen korrespondiert. Gemäß der vorliegenden exemplarischen Ausführungsform können der Spalt 422 und die Durchkontaktierungen 416 aus Metamaterialien ausgebildet sein, weshalb eine Serieninduktorkomponente ausgebildet werden kann, was zur Miniaturisierung der zirkular polarisierten Patchantenne 224 beiträgt. Darüber hinaus können der Resonanzmodus von dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und dem negativen (–1) Modusstrahler 414 entsprechend der positive (+1) Modus und der negative (–1) Modus sein, weshalb es von Vorteil ist, eine Isolation zwischen dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und dem negativen (–1) Modusstrahler 414 sicherzustellen.
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Jedes der Vielzahl von Patches des negativen (–1) Modusstrahlers 414 kann mit dem Erdungsabschnitt (siehe 504 in 5), der auf einer Rückfläche des Substrats 402 ausgebildet ist, über die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 verbunden sein. Die Vielzahl von Patches und die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 können eine Pilzformstruktur ausbilden. Darüber hinaus können in der zirkular polarisierten Patchantenne 224 von 4A und 4B der positive (+1) Modusstrahler 404 und der negative (–1) Modusstrahler 414 eine einzelne Speisungssonde 406 teilen. Die Speisungssonde 406 kann auf dem positiven (+1) Modusstrahler 404 mit einem ersten Ende der Speisungssonde 406 in direktem Kontakt mit den positiven (+1) Modusstrahler 404 angeordnet sein und davon abgehalten werden, in direktem Kontakt mit dem negativen (–1) Modusstrahler 414 zu sein. Demnach kann Energie direkt zu dem positiven (+1) Modusstrahler 404 durch die Speisungssonde 406 zugeführt werden, wobei Energie indirekt dem negativen (–1) Modusstrahler 414 durch ein Kopplungsverfahren zugeführt werden kann.
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In 4 können die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 und die einzelne Speisungssonde 406 in einer Linie angeordnet sein. In anderen Worten kann die Speisungssonde 406 auf einer im Wesentlichen geraden Linie angeordnet sein, um virtuell die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 zu verbinden. Demnach können der positive (+1) Modusstrahler 404 und der negative (–1) Modusstrahler 414 im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die virtuelle gerade Linie sein, wodurch stabilere Frequenzeigenschaften vorliegen.
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5 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine Rückfläche der zirkular polarisierten Patchantenne, welche in 4A und 4B gezeigt ist, zeigt. Das heißt, dass 5 eine exemplarische perspektivische Ansicht an einem von der Rückfläche betrachteten Sichtpunkt der zirkular polarisierten Patchantenne 224 ist. Auf der Rückfläche des Substrats 402 der zirkular polarisierten Patchantenne 224 kann ein Erdungsabschnitt 504 aus einem Leiter in der Form einer im Wesentlichen dünnen Schicht ausgebildet sein. Darüber hinaus kann ein Verbinder 506 auf der Rückfläche des Substrats 402 der zirkular polarisierten Patchantenne 224 befestigt sein. Der Verbinder 506 kann elektrisch mit einem zweiten Ende der Speisungssonde 406 verbunden sein. Der Verbinder 506 kann ein Verbinder sein, der eingerichtet ist, ein Koaxialkabel zu verbinden. Darüber hinaus kann der Verbinder 506 ein Verbinder sein, der eingerichtet ist, eine Koaxialsonde zu verbinden. Ein Kabel 508, welches mit dem Verbinder 506 verbunden ist, kann mit der Signalverarbeitungseinheit 304 über die Filtereinheit 302 verbunden sein.
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6 ist eine exemplarische A-A' Querschnittsansicht der zirkular polarisierten Patchantenne aus 4A und 4B. Die Querschnittsansicht von 6 zeigt wie der positive (+1) Modusstrahler 404 und der negative (–1) Modusstrahler 414 mit dem Erdungsabschnitt 504 über die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 verbunden werden können. Darüber hinaus zeigt die Querschnittsansicht von 6 eine Verbindungsbeziehung zwischen der Speisungssonde 406 und dem Verbinder 506.
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Wie in 6 gezeigt, kann die Vielzahl von Patches, welche den negativen (–1) Modusstrahler 414 ausgestalten, mit dem Erdungsabschnitt 504 über die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 verbunden sein. Die Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 kann in Durchgangsöffnungen durch das Substrat 402 eingeführt sein, weshalb die Vielzahl von Patches des negativen (–1) Modusstrahlers 414 und der Erdungsabschnitt 504 elektrisch verbunden werden können. Darüber hinaus kann die Speisungssonde 406 in eine Öffnung 602, die in dem Substrat 402 ausgebildet ist, eingeführt werden, um elektrisch ein erstes Ende der Speisungssonde 406 mit dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und ein zweites Ende der Speisungssonde 406 mit dem Verbinder 506 zu verbinden. Die Speisungssonde 406 kann eine ausreichende Länge aufweisen, um es dem zweiten anderen Ende der Speisungssonde 406 zu ermöglichen, von der Rückfläche des Substrats 402 in das Äußeren hervorzustehen. Die Speisungssonde 406 kann eingerichtet sein, Kontakt zwischen dem Substrat 402 und dem Erdungsabschnitt 504 zu verhindern, während diese durch die Öffnung 602 hindurchgeht.
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7 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine Direktspeisung einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 gezeigt, kann eine zirkular polarisierte Welle, wie durch den Pfeil angezeigt, erzeugt werden, während Energie entlang des rechteckigen streifenförmigen positiven (+1) Modusstrahlers 404 geführt wird, wenn Energie dem positiven (+1) Modusstrahler 404 über die Speisungssonde 406 zugeführt wird. Durch die Erzeugung der zirkular polarisierten Welle kann die Ausstrahlung von Signalen des SDARS-Bandes (annäherungsweise des 2,35 GHz-Bandes) ausgeführt werden.
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8A und 8B sind exemplarische Ansichten, welche eine Kopplungsspeisung einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 8A ist eine exemplarische Ansicht, welche eine Kopplung zwischen dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und dem negativen (–1) Modusstrahler 414 zeigt, wobei in 8B ein exemplarisches äquivalentes Kreisdiagramm der zirkular polarisierten Patchantenne 224, welche in 8A gezeigt ist, dargestellt ist.
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Wie in 8A gezeigt, kann in der zirkular polarisierten Patchantenne 224 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Speisungssonde 406 direkt mit dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und indirekt mit dem negativen (–1) Modusstrahler 414 verbunden sein. Demnach kann Energie direkt dem positiven (+1) Modusstrahler 404 von der Speisungssonde 406 und dem negativen (–1) Modusstrahler 414 durch Kopplung zwischen dem positiven (+1) Modusstrahler 404, zu welchem Energie zugeführt werden kann, und dem negativen (–1) Modusstrahler 414, zu welchem Energie nicht zugeführt werden kann, zugeführt werden. Durch eine Energiezufuhr mittels solch eines Kopplungsverfahrens kann eine Ausstrahlung von Signalen des GPS-Bandes (annäherungsweise des 1,5 GHz-Bandes) ausgeführt werden.
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Wie in 8B gezeigt, kann Energiezufuhr durch Kopplung 802 zwischen dem positiven (+1) Modusstrahler 404 und dem negativen (–1) Modusstrahler 414 ausgeführt werden. Die Vielzahl von Patches #1 und #2, welche den negativen (–1) Modusstrahler 414 ausgestalten, können eine Basisinduktanzkomponente und eine Kapazitätskomponente aufweisen. Darüber hinaus kann, wie in einem Block 804 gezeigt, das Patch #1 des negativen (–1) Modusstrahlers 414 ferner eine zusätzliche Induktanzkomponente, welche durch eine der Vielzahl der Durchkontaktierungen 416 erzeugt wird, und eine zusätzliche Kapazitätskomponente, welche durch eine Lücke des Spaltes 422 erzeugt wird, aufweisen. Wie in Block 806 gezeigt, kann das Patch #2 des negativen (–1) Modusstrahlers 414 ferner eine zusätzliche Induktanzkomponente, welche durch die andere der Vielzahl der Durchkontaktierungen 416 erzeugt wird, und eine zusätzliche Kapazitätskomponente, welche durch die Lücke des Spaltes 422 erzeugt wird, aufweisen. Demnach können die Induktanzkomponente und die Kapazitätskomponente des negativen (–1) Modusstrahlers 414 durch Ausgestalten und Verändern der Formen der Vielzahl von Durchkontaktierungen 416 und des Spaltes 422 angepasst werden. Darüber hinaus können eine größere Induktivitätkomponente und Kapazitätskomponente ohne das Hinzufügen von separaten zusätzlichen Induktivitätskomponenten und Kapazitätskomponenten erzeugt werden, weshalb größere Signale durch eine Antenne einer verringerten Größe empfangen werden können.
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9 ist eine exemplarische Ansicht, welche Frequenzcharakteristiken (z. B. einen Reflexionskoeffizienten) einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 9 gezeigt, kann ein signifikant geringerer Reflektionsverlust von etwa –6 dB oder weniger in sowohl dem GPS-Band (annäherungsweise 1,5 GHz-Band) und dem SDARS-Band (annäherungsweise 2,35 GHz-Band) erzeugt werden.
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10 ist eine exemplarische Ansicht, welche Verstärkungscharakteristiken (z. B. Strahlungsrichtwirkung) einer zirkular polarisierten Patchantenne gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 10 gezeigt, kann sowohl in dem GPS-Band (annäherungsweise 1,5 GHz-Band) als auch dem SDARS-Band (annäherungsweise 2,35 GHz-Band) eine Ausstrahlung in einer Aufwärtsrichtung der zirkular polarisierten Patchantenne 224 ausgeführt werden. Darüber hinaus können Satellitensignale der zirkular polarisierten Patchantenne 224 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung empfangen werden, da die Ausstrahlung in der Aufwärtsrichtung der zirkular polarisierten Patchantenne 224 ausgeführt werden kann.
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Zweite exemplarische Ausführungsform
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11A und 11B sind exemplarische Ansichten, welche eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Eine zirkular polarisierte Patchantenne 11224 gemäß einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine exemplarische Ausführungsform, bei welcher eine Speisungssonde 1106 in einer Position angeordnet werden kann, die von einer im Wesentlichen geraden Linie abweicht, um virtuell eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 1116 zu verbinden.
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Wie in 11A gezeigt, kann die Speisungssonde 1106 an einer Position getrennt durch einen Abstand d1 zur linken Seite von der im Wesentlichen geraden Linie angeordnet werden, um virtuell die Vielzahl von Durchkontaktierungen 1116 zu verbinden, weshalb Eigenschaften der Direktenergiespeisung eines positiven (+1) Modusstrahlers 1104 und der Kopplungsenergiespeisung eines negativen (–1) Modusstrahlers 1114 verändert werden können. Darüber hinaus kann, wie in 11B gezeigt, die Speisungssonde 1106 an einer Position mit einem Abstand d2 zur rechten Seite von der geraden Linie angeordnet sein, um virtuell die Vielzahl von Durchkontaktierungen 1116 zu verbinden, weshalb Eigenschaften der Direktenergiespeisung des positiven (+1) Modusstrahlers 1104 und der Kopplungsenergiespeisung des negativen (–1) Modusstrahlers 1114 verändert werden können. Unter Verwendung solcher Veränderungen in den Energiespeisungseigenschaften können die Frequenzeigenschaften der zirkular polarisierten Patchantenne 11224 gemäß der zweiten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu einer angestrebten Form verändert werden.
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Dritte exemplarische Ausführungsform
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12 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In einer zirkular polarisierten Patchantenne 12224 gemäß einer dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 12 gezeigt ist, kann ein negativer (–1) Modusstrahler 1214 eine Vielzahl von rechteckigen Patches, die in einen Quadrant unterteilt sind, aufweisen. Genauer gesagt können Durchkontaktierungen 1216 in jedem der Vielzahl von rechteckigen Patches der zirkular polarisierten Patchantenne 12224 gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sein. In der zirkular polarisierten Patchantenne 12224 gemäß der dritten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Speisungssonde 1206 auf einem positiven (+1) Modusstrahler 1204 mit einem ersten Ende der Speisungssonde 1206 in direktem Kontakt mit dem positiven (+1) Modusstrahler 1204 und in indirektem Kontakt mit dem negativen (–1) Modusstrahler 1214 angeordnet sein. Demnach kann Energie dem positiven (+1) Modusstrahler 1204 direkt über die Speisungssonde 1206 und dem negativen (–1) Modusstrahler 1214 indirekt über das Kopplungsverfahren zugeführt werden.
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Vierte exemplarische Ausführungsform
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13 ist eine exemplarische Ansicht, welche eine zirkular polarisierte Patchantenne gemäß einer vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In einer zirkular polarisierten Patchantenne 13224 gemäß einer vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in 13 gezeigt ist, kann ein negativer (–1) Modusstrahler 1314 eine Vielzahl von rechteckigen Patches, die in einer Linie angeordnet sind, aufweisen. Die Vielzahl von rechteckigen Patches der zirkular polarisierten Patchantenne 13224 gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in einer Linie in einer Richtung einer im Wesentlichen geraden Linie angeordnet sein, um virtuell eine Vielzahl von Durchkontaktierungen 1316 und eine Speisungssonde 1306 zu verbinden. Die Durchkontaktierungen 1316 können in jedem der Vielzahl von rechteckigen Patches der zirkular polarisierten Patchantenne 13224 gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sein. In der zirkular polarisierten Patchantenne 13224 gemäß der vierten exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Speisungssonde 1306 auf einem positiven (+1) Modusstrahler 1304 mit einem ersten Ende der Speisungssonde 1306 in direktem Kontakt mit dem positiven (+1) Modusstrahler 1304 und in indirektem Kontakt mit dem negativen (–1) Modusstrahler 1314 angeordnet sein. Demnach kann Energie dem positiven (+1) Modusstrahler 1304 über die Speisungssonde 1306 direkt und dem negativen (–1) Modusstrahler 1314 indirekt über das Kopplungsverfahren zugeführt werden.
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Wie durch die obere Beschreibung verdeutlicht wird, kann die Anzahl von Antennenelementen verringert werden. In anderen Worten kann sowohl das GPS-Band als auch das SDARS-Band mit lediglich einer Antenne befriedigt werden, weshalb die Anzahl von Antennenelementen auf eins reduziert werden kann. Darüber hinaus können die Kosten verringert werden. In anderen Worten muss lediglich ein Antennenelement verwendet werden, weshalb Kostenreduktionseffekte von etwa 50% verglichen dazu, wenn zwei Antennenelementen verwendet werden, erwartet werden können.
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Darüber hinaus kann das Antennenvolumen verringert werden. Da lediglich ein Antennenelement verwendet werden kann, können die Volumenverringerungseffekte etwa 1/2 verglichen dazu betragen, wenn zwei Antennenelemente verwendet werden. Darüber hinaus kann lediglich ein Antennenelement anstatt zwei Antennenelementen verwendet werden, was das Erfordernis eines separaten Abstands zwischen den zwei Antennenelementen umgeht und demnach die Isolationseigenschaften selbst beim Teilen von einem Strahler sicherstellt.
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Obwohl einige exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist dem Fachmann bekannt, dass diese exemplarischen Ausführungsformen verändert werden könne, ohne von den Prinzipien und der Lehre der Erfindung abzuweichen, deren Umfang in den Ansprüchen und deren Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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