DE19758216A1

DE19758216A1 - Planarer Dualband-Rundstrahler

Info

Publication number: DE19758216A1
Application number: DE19758216A
Authority: DE
Original assignee: SUCKER UDO DR
Current assignee: SUCKER UDO DR
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-01

Description

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Konfigurierung einer extrem miniaturi sierten und in erster Linie flächenhaft ausgedehnten Antennenkomponente mit der Eigenschaft der Erzeugbarkeit einer linear vertikal polarisierten Rundstrahlung in der Azimutalebene vorzugsweise innerhalb der GSM- bzw. DCS-Spektralberei che zwischen 890 MHz und 960 MHz bzw. zwischen 1710 MHz und 1880 MHz.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich vordergründig auf den Mobil funkbereich sowie den Bereich der Mobilnavigation. Hierbei bildet der Planar strahler eine Antennenkomponente für die Außenmontage bzw. für Außenbordan wendungen sowohl für landmobile und Luftfahrzeuge als auch für maritime Bewegungs- und Verkehrsmittel.

Darüber hinausgehend bildet die erfindungsgemäße Strahlerkomponente ein Basismodul für Kurz- und Mittelstreckenübertragungssysteme innerhalb kommu nikations-, sensor- oder sicherheitstechnischer Anwendungen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannte Antennenlösungen für den Bereich der Mobilkommunikation beruhen auf Linearantennenkonzeptionen in Form von Dipol- bzw. Monopolanordnungen in verkürzter oder unverkürzter Ausführung. Diese Linearantennen sind sowohl als extern montierbare Bordantennen als auch als unmittelbar mit dem Endgerät gekoppelte Komponenten bekannt sowie mit unterschiedlichem Richtfaktor und Wirkungsgrad behaftet. Weiterhin bekannte Lösungen mit Rundstrahlcharakteris tik stellen die Ringantennen sowie deren technische Modifizierungen dar. Breit bandige Lösungen vertikal polarisierter Rundstrahler sind überdies in Form der Doppelkonusantennen bzw. derer technischer Modifizierungen bekannt. Flachversionen mit der Eigenschaft der Vertikalpolarisation des elektrischen Feldverktors sowie der Rundstrahlcharakteristik in der Azimutalebene beruhen auf der Ring-Schlitz-Konzeption.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Konfigurierung einer extrem miniaturisierten und flächenhaften Strahlerkomponente mit der Eigenschaft der Erzeugbarkeit einer vertikal polarisierten Rundstrahlung in der Azimutalebene des flächig auf einer dielektrischen oder leitfähigen Grundebene montierbaren Strahlers innerhalb zweier getrennter Spektralbereiche.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem zwei leitfähige Platten oder Folien (1), (2) in einem definierten Abstand flächenparallel zueinander ange ordnet werden und die Platte oder Folie (1) mit einer kreisförmigen Berandung sowie die Platte oder Folie (2) gleichfalls mit einer kreisförmigen Berandung ausgebildet werden, wobei die Platten oder Folien (1), (2) mit gleichem oder unterschidlichem, vorzugsweise unterschiedlichem Durchmesser ausgeführt werden und die Platte oder Folie (2) einen kleineren Durchmesser als die Platte oder Folie (1) aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin dadurch gelöst, daß die beiden Platten oder Folien (1), (2) mittensymmetrisch sowie planparallel übereinander angeordnet und im Mittelpunkt (3) mittels eines leitfähigen Zylinders oder Zylindermantels, vorzugsweise Zylinders (4), verbunden werden, wobei die leitfähigen Verbindungen zwischen der Platte oder Folie (1) und dem leitfähigen Zylinder (4) sowie zwischen der Platte oder Folie (2) und dem leitfähigen Zylinder (4) vorzugsweise als Schraub-, Niet- oder Lötverbindung ausgeführt werden. Hierbei wird die Platte oder Folie (2) mit 4n, wobei n eine von Null ver schiedene, ganze und positive Zahl darstellt, jeweils vom Mittelpunkt (3) der Platte oder Folie (2) ausgehenden Radialschlitzen (5) mit einem gegenseitigen Winkelversatz von 90/n Winkelgrad, vorzugsweise mit vier, jeweils vom Mittel punkt (3) der Platte oder Folie (2) ausgehenden Radialschlitzen (5.1), (5.2), (5.3), (5.4) mit einem gegenseitigen Winkelversatz von 90 Winkelgrad, versehen, wo bei die Radialschlitze (5) mit zueinander identischer Länge sowie identischer Schlitzbreite ausgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird mit einem koaxialen Wellenleiter ge koppelt, indem der Innenleiter (6) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der Platte oder Folie (2) verbunden und der Außenleiter (7) des koaxialen Wellen leiters leitfähig mit der Platte oder Folie (1) verbunden werden, wobei der Außenleiter (7) durch die Blende (8) der Platte oder Folie (1) hindurchgehend in den Raum (9) zwischen den Platten oder Folien (1), (2) in der Weise verlängert wird, daß das in den Zwischenraum der Platten oder Folien (1), (2) eingeführte Außenleitersegment die Platte oder Folie (2) nicht berührt und bezüglich des innen- und Außendurchmessers identisch der Geometrie des Außenleiters (7) ausgeführt oder bezüglich des Innen- oder Außenleiterdurchmessers oder des Innen- und Außendurchmessers kontinuierlich oder diskontinuierlich getapert wird, wobei durch die definierte Bemessung der Längen- und Durchmesser verhältnisse die Möglichkeit der gezielten Festlegung bzw. Beeinflussung des Eingangsimpedanzprofils der Strahleranordnung besteht. Hierbei wird der Kopplungspunkt des Innenleiters (6) mit der leitfähigen Platte oder Folie (2) bzw. der Mittelpunkt der Blende (8) innerhalb der leitfähigen Platte oder Folie (1) auf einer vom Mittelpunkt der Platte oder Folie (1) bzw. der Platte oder Folie (2) ausgehenden Radiallinie, die zur Mittellinie zweier mit einem gegenseitigen Winkelversatz von 90/n Winkelgrad angeordneter Radialschlitze einen Winkel von 90/2n Winkelgrad einschließt, angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die erfinderische Lösung soll mittels eines Ausführungsbeispiels für die Spektral bereiche zwischen 890 MHz und 960 MHz sowie 1710 MHz und 1880 MHz näher erläutert werden. Hierbei wird mittels der gegenständlichen Anordnung innerhalb der genannten Frequenzbereiche ein linear polarisiertes Strahlungsfeld mit azimutaler Rundstrahlcharakteristik bezüglich der Flächennormalen der Strahleranordnung erzeugt.

Gemäß der Abb. 1 wird eine leitfähige metallische Platte (1) mit kreisför miger Berandung und dem Durchmesser von 90 mm, vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, über eine leitfähige Buchse (4), vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, mit einer zweiten leitfähigen metallischen Platte (2) mit kreisförmiger Berandung und dem Durchmesser von 76 mm in der Weise verbunden, daß die leitfähige Buchse (4) jeweils im Mittel punkt (3) der Platten (1), (2) positioniert wird und damit die Platten (1) und (2) symmetrisch und planparallel zueinander sowie mit einer gegenseitigen Distanz von 7.8 mm angeordnet sind. Hierbei wird die Platte (2) gemäß der Abb. 2 mit vier, jeweils vom Mittelpunkt (3) der Platte (2) ausgehenden Radialschlitzen (5.1), (5.2), (5.3), (5.4) mit der Schlitzlänge von 18.5 mm sowie der Schlitzbreite von 2 mm und einem gegenseitigen Winkelversatz von 90 Winkelgrad versehen. Die Anordnung wird mit einem koaxialen Wellenleiter gekoppelt, indem der Innenleiter (6) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der Platte (2) und der Außenleiter (7) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der Platte (1) verbunden wird. Der Außenleiter (7) wird mittels einer leitfähigen Buchse (13) der Länge von 6.3 mm gemäß der Abb. 3, vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, die leitfähig mit der Blendenberandung (8) der Platte (1) verbunden wird, verlängert, wobei die Zentrierung der Buchse (13) mittels einer dielektrischen Buchse , vorzugsweise bestehend aus Polytetratluorethylen, in der Weise erfolgt, daß das Durchmesserverhältnis in Verbindung mit der effek tiven dielektrischen Suszeptibilität des Polytetrafluorethylens die Wellenimpe danz des koaxialen Wellenleiters erzeugt.

Die erfinderische Lösung soll mittels eines zweiten Beispiels näher erläutert werden. Hierbei wird mittels der gegenständlichen Anordnung innerhalb des Frequenzbereiches zwischen 890 MHz und 960 MHz ein linear polarisiertes Strahlungsfeld mit azimutaler Rundstrahlcharakteristik bezüglich der Flächen normalen der Strahleranordnung erzeugt.

Gemäß der Abb. 4 wird eine leitfähige metallische Platte (1) mit kreisför miger Berandung und dem Durchmesser von 90 mm, vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, über eine leitfähige Buchse (4), vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, mit einer zweiten leitfähigen Platte (2) mit kreisförmiger Berandung und einem Durchmesser von 76 mm, vor zugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, in der Weise verbun den, daß die leitfähige Buchse (4) jeweils im Mittelpunkt (3) der Platten (1), (2) positioniert wird und damit die Platten (1), (2) symmetrisch und planparallel zu einander sowie mit einer gegenseitigen Distanz von 7.8 mm angeordnet sind.

Mittels eines weiteren Beispiels soll die erfinderische Lösung gemäß der Abb. 5 für den Fall der Verkopplung der Strahleranordnung nach Abb. 4 mit leitfähigen oder dielektrischen Belastungselementen, vorzugsweise Belastungsele menten mit Gebrauchswertcharakter, dargestellt werden. Hierbei wird mittels der gegenständlichen Anordnung innerhalb des Spektralbereiches zwischen 890 MHz und 960 MHz ein linear polarisiertes Strahlungsfeld mit Rundstrahlcharakteristik in der Azimutalebene bezüglich der Flächennormalen der Strahleranordnung er zeugt, wobei die genannte Strahleranordnung in der Symmetrielinie über das Strahlercontainment mit einem Schreibgerätehalter, bestehend aus einem me tallischen Kugelgelenk, das gleichzeitig als Befestigungselement des Halters aus gelegt ist, sowie der eigentlichen Schreibgeräteaufnahme für Kugelschreiber und Füllfederhalter oder gleichartige Schreibgeräte mit oder ohne metallische Kompo nenten, materialseitig bestehend aus einem metallisch verkleideten Dielektrikum, strahlungs- bzw. feldgekoppelt wird.

Gemäß der Abb. 5 wird eine metallische Platte (1) mit kreisförmiger Beran dung und dem Durchmesser von 90 mm, vorzugsweise bestehend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, über eine leitfähige Buchse (4), vorzugsweise beste hend aus Kupfer, Messing oder Aluminium, mit einer zweiten metallischen Platte (2) mit kreisförmiger Berandung und dem Durchmesser von 76 mm in der Weise verbunden, daß die leitfähige Buchse (4) jeweils im Mittelpunkt (3) der Platten (1), (2) positioniert wird und damit die Platten (1), (2) symmetrisch und planpa rallel zueinander sowie mit einer gegenseitigen Distanz von 7.8 mm angeordnet sind. Gemäß der Abb. 5 wird in der parallel zur Flächennormalen verlau fenden Symmetrieachse der Anordnung in einem Abstand von 1.5 mm gegenüber der Platte (2) das Kugelgelenk des Schreibgerätehalters (15) positioniert und am Oberteil des dielektrischen Antennencontainments (14), bestehend aus einer unteren und einer oberen Halbschale, mittels einer Schraubverbindung befestigt.

Claims

1. Planarer Dualband-Rundstrahler, bestehend aus einer Anordnung geometrisch definierter und leitfähiger Ebenen, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwei leitfähige Platten oder Folien (1), (2) in einem definierten Abstand flächen parallel zueinander angeordnet werden, indem die Platte oder Folie (1) mit einer kreisförmigen Berandung ausgebildet und die leitfähige Platte oder Folie (2) gleichfalls mit einer kreisförmigen Berandung ausgebildet wird, wobei die Platten oder Folien (1), (2) mit einem unterschiedlichen Durchmesser bemessen werden und die Platte oder Folie (2) einen kleineren Durchmesser als die Platte oder Folie (1) aufweist;
- die beiden leitfähigen Platten oder Folien (1), (2) mittensymmetrisch überein ander angeordnet und im Mittelpunkt (3) mittels eines leitfähigen Zylinders (4) verbunden werden, wobei die leitfähigen Verbindungen zwischen der Platte oder Folie (1) und dem leitfähigen Zylinder (4) sowie zwischen der Platte oder Folie (2) und dem leitfähigen Zylinder (4) vorzugsweise als Schraub-, Niet- oder Löt verbindung ausgeführt werden;
- die Platte oder Folie (2) mit 4n, wobei n eine von Null verschiedene, ganze und positive Zahl darstellt, jeweils vom Mittelpunkt (3) der Platte oder Folie (2) aus gehenden Radialschlitzen (5) mit einem gegenseitigen Winkelversatz von 90/n Winkelgrad, vorzugsweise mit vier, jeweils vom Mittelpunkt (3) der Platte oder Folie (2) ausgehenden Radialschlitzen (5.1), (5.2), (5.3), (5.4) mit einem gegen seitigen Winkelversatz von 90 Winkelgrad, versehen, wobei die Radialschlitze (5) mit zueinander identischer Länge sowie identischer Schlitzbreite ausgeführt werden;
- die Anordnung mit einem koaxialen Wellenleiter gekoppelt wird, indem der Innenleiter (6) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der Platte oder Folie (2) verbunden und der Außenleiter (7) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der Platte oder Folie (1) verbunden wird, wobei der Außenleiter (7) durch die Blende (8) der Platte oder Folie (1) hindurch in den Raum (9) zwischen den Platten oder Folien (1), (2) verlängert wird;
- der Kopplungspunkt des Innenleiters (6) mit der leitfähigen Platte oder Folie (2) bzw. der Mittelpunkt der Blende (8) innerhalb der leitfähigen Platte oder Folie (1) auf einer vom Mittelpunkt der Platte oder Folie (1) bzw. Platte oder Folie (2) aus gehenden Radiallinie angeordnet wird, die zur Achsenlinie zweier in einem ge genseitigen Winkelabstand von 90/n Winkelgrad angeordneter Radialschlitze (5) jeweils einen Winkel von 90/2n Winkelgrad einschließt.

2. Planarer Dualband-Rundstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleranordnung in der parallel zur Flächennormalen verlaufenden Symmetrieachse mit einem oder mehreren dielektrischen oder leitfähigen Belas tungselementen bzw. einem oder mehreren Belastungselementen mit sowohl dielektrischen als auch leitfähigen Komponenten vorzugsweise mit Gebrauchs wertcharakter feldgekoppelt werden, indem diese in der Symmetrieachse ober halb der leitfähigen Platte (2) berührungsfrei positioniert werden.