DE102017100970B4 - Circular polarized antenna with layered structure - Google Patents
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Abstract
Zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur (10), umfassend:eine erste Antenne (1) mit einem ersten Grundkörper (11), einer ersten Elektrodenschicht (12), einer ersten Erdungsschicht (13) und mindestens einem ersten Einspeisungselement (14), wobei der erste Grundkörper (11) eine erste Vorderseite (111), eine erste Rückseite (112) und mindestens zwei Durchgangslöcher aufweist, die durch den ersten Grundkörper (11) hindurch geführt sind; wobei die erste Elektrodenschicht (12) auf der ersten Vorderseite (111) vorgesehen ist und die erste Erdungsschicht (13) auf der ersten Rückseite (112) vorgesehen ist; und wobei das erste Einspeisungselement (14) sich durch eines der Durchgangslöcher erstreckt und mit der ersten Elektrodenschicht (12) elektrisch verbunden ist, und wobei sich das erste Einspeisungselement (14) mit seinem Ende zur Außenseite der ersten Rückseite (112) erstreckt und nicht mit der ersten Erdungsschicht (13) elektrisch verbindet; undeine zweite Antenne (2) mit einem zweiten Grundkörper (21), einer zweiten Elektrodenschicht (22) und mindestens einem zweiten Einspeisungselement (24), wobei der zweite Grundkörper (21) eine zweite Vorderseite (211), eine zweite Rückseite (212) und mindestens eine Durchbrechung aufweist, die durch den zweiten Grundkörper (21) hindurch geführt ist; wobei die zweite Elektrodenschicht (22) auf der zweiten Vorderseite (211) vorgesehen ist; wobei das zweite Einspeisungselement (24) sich durch die Durchbrechung und ein weiteres Durchgangsloch erstreckt, so dass das zweite Einspeisungselement (24) elektrisch mit der zweiten Elektrodenschicht (22) verbunden ist, und wobei sich das zweite Einspeisungselement (24) zur Außenseite der ersten Rückseite (112) mit seinem Ende erstreckt und nicht die erste Erdungsschicht (13) elektrisch verbindet;gekennzeichnet durch ein Klebeelement (3), das zwischen der ersten Antenne (1) und der zweiten Antenne (2) vorgesehen ist, wobeidas Klebeelement (3) verhindert, dass das erste Einspeisungselement (14) mit der zweiten Rückseite (212) des zweiten Grundkörpers (21) in Kontakt gelangt, und wobei das Klebeelement (3) eine Öffnung (31) darauf aufweist und wobei sich das zweite Einspeisungselement (24) durch die Durchbrechung und das andere Durchgangsloch erstreckt; wobeider erste Grundkörper (11) und der zweite Grundkörper (21) jeweils als quadratische Grundkörper ausgebildet sind, die aus einem keramischen Material bestehen und die gleiche Dielektrizitätskonstante sowie die gleiche Dicke haben,die Fläche der zweiten Rückseite (212) des zweiten Grundkörpers (21) kleiner ist als die Fläche der ersten Elektrodenschicht (12),das erste Einspeisungselement (14) nagelförmig und mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildet ist und einen Kopf (141) und einen Stiftkörper (142) aufweist, der sich ausgehend von der Unterseite des Kopfes (141) erstreckt,sich der Stiftkörper (142) des ersten Einspeisungselements (14) durch das Durchgangsloch erstreckt, so dass der Kopf (141) elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht (12) verbindet,das zweite Einspeisungselement (24) nagelförmig und mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildet ist und einen Kopf (241) und einen Stiftkörper (242) aufweist, der sich ausgehend von der Unterseite des Kopfes (241) erstreckt,der Stiftkörper (242) des zweiten Einspeisungselements (24) sich durch die Durchbrechung und das Durchgangsloch erstreckt, so dass der Kopf (241) elektrisch mit der zweiten Elektrodenschicht (22) verbindet, unddie zweite Rückseite (212) des zweiten Grundkörpers (21) mit einer zweiten Erdungsschicht (23) versehen ist und die zweite Erdungsschicht (23) nicht elektrisch mit dem zweiten Einspeisungselement (24) verbindet und nicht das erste Einspeisungselement (14) kontaktiert.A circularly polarized layered structure antenna (10) comprising: a first antenna (1) having a first base body (11), a first electrode layer (12), a first ground layer (13), and at least a first feed element (14); first base body (11) having a first front side (111), a first rear side (112) and at least two through holes, which are passed through the first base body (11); wherein the first electrode layer (12) is provided on the first front side (111) and the first ground layer (13) is provided on the first back side (112); and wherein the first feed element (14) extends through one of the through holes and is electrically connected to the first electrode layer (12), and wherein the first feed element (14) extends with its end to the outside of the first rear side (112) and not with electrically connecting the first ground layer (13); anda second antenna (2) having a second base body (21), a second electrode layer (22) and at least one second feed element (24), the second base body (21) having a second front side (211), a second rear side (212) and has at least one opening, which is guided through the second base body (21); wherein the second electrode layer (22) is provided on the second front side (211); wherein the second feed element (24) extends through the aperture and another through hole such that the second feed element (24) is electrically connected to the second electrode layer (22), and wherein the second feed element (24) faces the outside of the first back side (112) extends at its end and does not electrically connect the first ground layer (13), characterized by an adhesive member (3) provided between the first antenna (1) and the second antenna (2), whereby the adhesive member (3) prevents in that the first feed element (14) comes into contact with the second rear side (212) of the second main body (21), and wherein the adhesive element (3) has an opening (31) thereon and wherein the second feed element (24) passes through the Opening and the other through hole extends; whereinthe first base body (11) and the second base body (21) are each formed as square base bodies which consist of a ceramic material and have the same dielectric constant and the same thickness, the area of the second rear side (212) of the second base body (21) smaller than the area of the first electrode layer (12), the first feed element (14) is nail-shaped and formed with a T-shaped cross section and has a head (141) and a pin body (142) extending from the bottom of the head (141), the pin body (142) of the first feed element (14) extends through the through hole so that the head (141) electrically connects to the first electrode layer (12), the second feed element (24) is nail-shaped and has a T shaped cross-section and has a head (241) and a pin body (242) extending from the bottom of the head (241) the pin body (242) of the second feed element (24) extends through the aperture and the through hole such that the head (241) electrically connects to the second electrode layer (22) and the second back (212) of the second base body (21 ) is provided with a second grounding layer (23) and the second grounding layer (23) is not electrically connected to the second infeed element (24) and does not contact the first infeed element (14).
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere eine zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur, die in einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS; Global Positioning System) verwendet werden kann, bzw. eine Antenne mit geschichteter Struktur für zirkular polarisierte GPS-Signale.The invention relates to an antenna, in particular a circularly polarized antenna with layered structure, which can be used in a Global Positioning System (GPS) or a layered structure antenna for circularly polarized GPS signals.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art
In den letzten Jahren wurde GPS in vielen elektronischen Datenübertragungsgeräte in großem Umfang eingesetzt, was von Anwendungen im Bereich des Autofahrens bis zu Outdoor-Aktivitäten oder -Bewegungen reicht, und man verwendet in all diesen Bereichen GPS-Systeme für die Navigation. Derzeit sind Geräte in Automobilen oder für die elektronische Datenübertragung mit GPS-Navigationssystemen als Standardausrüstung ausgestattet oder diese stehen zum Download zur Verfügung, um die Geräte attraktiv für den Verbraucher zu machen. Bei der Verwendung eines GPS-Navigationssystems wird ein Positionsbestimmungs-Funksignal synchron von einem Satelliten abgestrahlt und nachdem das Positionsbestimmungs-Funksignal durch das GPS-Navigationssystem eines Benutzers empfangen wurde, kann der Abstand zwischen dem GPS-Navigationssystem und dem Satelliten basierend auf einer Zeitdifferenz berechnet werden, und Bewegungsdaten dieser Satelliten, die in dem GPS-Navigationssystem selbst vorhanden sind, sind ausreichend, um den Standort des Benutzers einzustellen bzw. zu bestimmen.In recent years, GPS has been widely used in many electronic communication devices, ranging from automobile driving applications to outdoor activities or movements, and GPS navigation systems are used in all of these fields. Currently, devices in automobiles or for electronic data transmission are equipped with GPS navigation systems as standard equipment or are available for download to make the devices attractive to the consumer. When using a GPS navigation system, a positioning radio signal is radiated synchronously from a satellite, and after the positioning radio signal is received by a user's GPS navigation system, the distance between the GPS navigation system and the satellite can be calculated based on a time difference and motion data from these satellites, which are present in the GPS navigation system itself, are sufficient to set the location of the user.
Derzeit verfügen GPS-Navigationssysteme über zwei Sendefrequenzen. Die aktuell verwendeten GPS-Navigationssysteme können einen C/A-Code mit einer Länge von 1023 Bits und eine Nachricht mit Navigationsinformationen von 50 Bits pro Sekunde senden und daraus kann in einem Signal des L1-Kanals von 1575,42 MHz die Zeit bestimmt werden. Der L1-Kanal kann auch ein militärisches P/Y-Signal enthalten. Die aktuell eingesetzten GPS-Satelliten können das militärische P/Y-Signal auch in einem Signal des L2-Kanals mit 1227,6 MHz übertragen.GPS navigation systems currently have two transmission frequencies. The currently used GPS navigation systems can send a 1023-bit C / A code and a 50-bit per second navigation information message, and from this, the time can be determined in a 1575.42-MHz L1 channel signal. The L1 channel may also contain a military P / Y signal. The currently used GPS satellites can also transmit the military P / Y signal in a 1227.6 MHz L2 channel signal.
Daher verwenden herkömmliche Navigationssysteme zwei Grundkörper (base bodies) aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, um eine zirkular polarisierte Antenne mit geschichtetem Aufbau (stacked circularly polarized antenna structure) bereitzustellen, die beide Frequenzen empfangen kann. Die zirkular polarisierte Antenne mit geschichtetem Aufbau kann eine Frequenz von 1575,42 MHz und eine Frequenz von 1227,6 MHz empfangen, das als ein einzelnes Signal zugeführt wird. Weil zwei Materialien mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten verwendet werden, kann die Dielektrizitätskonstante nicht einfach eingestellt bzw. abgestimmt werden, und deshalb ist es schwierig, eine zirkular polarisierte Antenne mit einer gewünschten dielektrischen Konstante herzustellen.Therefore, conventional navigation systems use two base bodies of different materials, for example of different dielectric constants, to provide a stacked circularly polarized antenna structure which can receive both frequencies. The circularly polarized layered-structure antenna can receive a frequency of 1575.42 MHz and a frequency of 1227.6 MHz, which is supplied as a single signal. Because two materials having different dielectric constants are used, the dielectric constant can not be easily tuned, and therefore, it is difficult to manufacture a circularly polarized antenna having a desired dielectric constant.
US 2013 / 0 027 253 A1 offenbart die Verwendung von nagelförmigen Einspeisungselementen in einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur.US 2013/0 027 253 A1 discloses the use of nail-shaped feed elements in a circularly polarized antenna with a layered structure.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur bereitzustellen, die die vorgenannten Nachteile beheben kann und insbesondere einen einfachen Abgleich der Dielektrizitätskonstanten ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an improved circularly polarized layered structure antenna which can overcome the aforesaid drawbacks and, in particular, enables easy adjustment of the dielectric constant.
Diese Aufgabe wird durch eine zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.This object is achieved by a circularly polarized antenna with layered structure having the features of
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bereitgestellt.According to the present invention, there is provided a circularly polarized layered structure antenna having the features of
Die zirkular polarisierte Antenne mit geschichteter Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung weist zwei Antennen aus einem keramischen Material mit den gleichen Dielektrizitätskonstanten sowie zwei Einspeisungselemente auf, um eine zirkulare Polarisation und eine verbesserte Antennenbandbreite zu erreichen, wobei die beiden Antennen zusammen geschichtet bzw. gestapelt angeordnet sind, um zwei Resonanzfrequenzen zu erzielen.The circularly polarized layered structure antenna according to the present invention has two antennas of a ceramic material of the same dielectric constant and two feeding elements to achieve circular polarization and antenna bandwidth, with the two antennas stacked together, to achieve two resonance frequencies.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Durchgangslöcher ein erstes Durchgangsloch, ein zweites Durchgangsloch, ein drittes Durchgangsloch und ein viertes Durchgangsloch.According to another embodiment, the through holes include a first through hole, a second through hole, a third through hole, and a fourth through hole.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Antenne zwei erste Einspeisungselemente aufweist, von denen das eine erste Einspeisungselement durch das erste Durchgangsloch hindurchdurchgeführt ist und das andere erste Einspeisungselement durch das zweite Durchgangsloch hindurchgeführt ist, um elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht zu verbinden, wobei die beiden ersten Einspeisungselemente sich mit ihren Enden zur Außenseite der ersten Rückseite des ersten Grundkörpers erstrecken und nicht elektrisch mit der ersten Erdungsschicht verbinden. According to a further embodiment, the first antenna has two first feed elements, of which the one first feed element is passed through the first through hole and the other first feed element is passed through the second through hole to electrically connect to the first electrode layer, the first two Feeders extend with their ends to the outside of the first back of the first body and not electrically connect to the first ground layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Grundkörper Durchbrechungen auf, die als eine erste Durchbrechung und als eine zweite Durchbrechung ausgebildet sind. According to a further embodiment, the second base body openings, which are formed as a first opening and as a second opening.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Antenne zwei zweite Einspeisungselemente auf, von denen das eine zweite Einspeisungselement durch die erste Durchbrechung durchgeführt ist und das andere zweite Einspeisungselement durch die zweite Durchbrechung durchgeführt ist, um elektrisch mit der zweiten Elektrodenschicht zu verbinden, wobei das zweite Einspeisungselement sich durch das dritte Durchgangsloch des ersten Grundkörpers erstreckt und sich das zweite Einspeisungselement durch das vierte Durchgangsloch des ersten Grundkörpers erstreckt, wobei die beiden zweiten Einspeisungselemente sich mit ihren Enden zur Außenseite der ersten Rückseite des ersten Grundkörpers erstrecken und nicht elektrisch mit der ersten Erdungsschicht verbinden.According to a further embodiment, the second antenna has two second feed elements, of which one second feed element is passed through the first opening and the other second feed element is passed through the second opening to electrically connect to the second electrode layer, the second feed element extending through the third through hole of the first base body and the second feed element extends through the fourth through hole of the first base body, wherein the two second feed elements extend with their ends to the outside of the first back of the first body and not electrically connect to the first ground layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die beiden ersten Einspeisungselemente nagelförmig und mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildet sind und weisen diese jeweils einen Kopf und einen Stiftkörper auf, der sich ausgehend von der Unterseite des Kopfes erstreckt, wobei sich der Stiftkörper des ersten Einspeisungselements durch das erste Durchgangsloch und das zweite Durchgangsloch erstreckt, so dass die Köpfe der beiden ersten Einspeisungselemente elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht verbinden; und wobei die zweiten Einspeisungselemente nagelförmig und mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildet sind und jeweils einen Kopf und einen Stiftkörper aufweisen, der sich ausgehend von der Unterseite des Kopfes erstreckt, wobei die Stiftkörper der zweiten Einspeisungselemente sich durch die erste Durchbrechung und die zweite Durchbrechung erstrecken, so dass die Köpfe der beiden zweiten Einspeisungselemente elektrisch mit der zweiten Elektrodenschicht verbinden.According to a further embodiment, the two first feed elements are nail-shaped and formed with a T-shaped cross-section and each have a head and a pin body which extends from the bottom of the head, wherein the pin body of the first feed element through the first Through hole and the second through hole extends so that the heads of the two first feed elements electrically connect to the first electrode layer; and wherein the second feed elements are nail-shaped and T-shaped in cross-section, each having a head and a pin body extending from the bottom of the head, the pin bodies of the second feed elements extending through the first aperture and the second aperture in that the heads of the two second feed elements electrically connect to the second electrode layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Rückseite des zweiten Grundkörpers mit einer zweiten Erdungsschicht versehen, wobei die zweite Erdungsschicht nicht elektrisch mit den beiden zweiten Einspeisungselementen verbindet und nicht die beiden ersten Einspeisungselemente elektrisch kontaktiert.According to a further embodiment, the second rear side of the second base body is provided with a second grounding layer, wherein the second grounding layer does not electrically connect to the two second feeder elements and does not electrically contact the two first feeder elements.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt eine perspektivische Draufsicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.1 shows a top perspective view of a circularly polarized antenna with layered structure according to a first embodiment of the invention. -
2 zeigt eine Explosionsansicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.2 shows an exploded view of a circularly polarized antenna with layered structure according to a first embodiment of the invention. -
3 zeigt eine Schnittansicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die elektrisch mit einer Leiterplatte verbindet.3 FIG. 10 is a sectional view of a circularly polarized layered structure antenna according to a first embodiment of the invention electrically connecting with a circuit board. FIG. -
4 zeigt eine Explosionsansicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.4 shows an exploded view of a circularly polarized antenna with layered structure according to a second embodiment of the invention. -
5 zeigt eine Explosionsansicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.5 shows an exploded view of a circularly polarized antenna with layered structure according to a third embodiment of the invention. -
6 zeigt eine Explosionsansicht einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.6 shows an exploded view of a circularly polarized antenna with layered structure according to a fourth embodiment of the invention. -
7 zeigt einen Betriebszustand einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.7 FIG. 12 shows an operational state of a circularly polarized layered structure antenna according to a fourth embodiment of the invention. FIG. -
8 zeigt ein Schaltschema eines integrierten Schaltkreises einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.8th Fig. 12 is a circuit diagram of an integrated circuit of a circularly polarized layered structure antenna according to a fourth embodiment of the present invention. -
9 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.9 shows a schematic block diagram of a circularly polarized antenna with layered structure according to a fourth embodiment of the invention. -
10 zeigt einen weiteren Betriebszustand einer zirkular polarisierten Antenne mit geschichteter Struktur gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.10 FIG. 12 shows another operational state of a circularly polarized layered structure antenna according to a fourth embodiment of the invention. FIG.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die Merkmale der Erfindung, die als neu angesehen werden, sind in den beigefügten Ansprüchen besonders hervorgehoben. Die Erfindung selbst kann jedoch am besten anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung verstanden werden, die beispielhafte Ausführungsformen nach der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschreibt.The features of the invention which are believed to be novel are set forth with particularity in the appended claims. However, the invention itself may best be understood by reference to the following detailed description of the invention, the exemplary embodiments describes according to the invention with reference to the accompanying drawings.
Die erste Antenne
Die zweite Antenne
Das Klebeelement
Wie der Fachmann erkennen wird, können verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche sämtliche derartigen Änderungen, Modifikationen und technisch gleichwirkende Ausführungsformen mit umfassen, solange diese unter den Schutzbereich der Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.As those skilled in the art will recognize, various changes and modifications may be made to the described embodiments. It is intended that the appended claims encompass all such alterations, modifications and equivalently engineered embodiments as fall within the scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (9)
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