DE19845870A1

DE19845870A1 - Reflektor-Antennenanordnung

Info

Publication number: DE19845870A1
Application number: DE19845870A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Menzel; Dietmar Dipl Ing Pilz
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 1999-06-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflektor-Antennenanordnung mit einem Primär strahler, einer Subreflektoranordnung und einem Hauptreflektor.

Derartige Antennenanordnungen, die auch als gefaltete Antennenanordnun gen bezeichnet, sind zeigen in einer ersten Ausführungsart, beispielsweise als Cassegrain-Antennen vor einem Hauptreflektor einen wesentlichen kleineren Subreflektor, der von einem Primärstrahler durch eine zentrale Öffnung ange strahlt wird und seinerseits den Hauptreflektor ausleuchtet. Nachteilig daran ist, daß der Subreflektor einen Teil der Aperturfläche des Hauptreflektors ver deckt.

Eine solche Abschattung wird vermieden bei Antennenanordnungen, bei wel chen die Subreflektoranordnung in der Polarisation des Primärstrahlers re flektierend wirkt, in einer dazu orthogonalen Polarisation aber durchlässig ist. Der Hauptreflektor wird so ausgeführt, daß er die Polarisation auffallender Wellen von der einen in die dazu orthogonale andere Polarisation verändert. Eine solche Antenne ist bereits aus "Antenna Engineering Handbook"; 2nd Edition; Editors: R.C. Johnson, H. Jasik (McGraw-Hill, New York, 1961) Sei ten 17-28 bis 17-30 bekannt.

Eine Ausführungsform der bekannten Antenne ist in Fig. 6 gezeigt. Mit dem im Bereich des Hauptreflektors 3 angeordneten und auf den Subreflektor 2 gerichteten Primärstrahler 1 wird eine sich kugelförmig ausbreitende Mikro welle mit einer bestimmten Polarisation erzeugt. Der Subreflektor 2 hat die Eigenschaft eines Polarisationsfilters vorgegebener linearer Polarisation und ist so angeordnet, daß er Wellen mit dieser Polarisation reflektiert. Die Welle gelangt somit zu dem Hauptreflektor 3, an dem sie erneut reflektiert und dabei in ihrer Polarisationsrichtung in der Weise gedreht wird (Twistreflektor), daß sie nun ungehindert durch den Subreflektor 2 hindurchtreten kann. Das sich von einer solchen Antenne ausbreitende Feld wird nicht durch Speiseleitun gen, Primärstrahler, Subreflektor oder ähnliches behindert, wie es bei ande ren, nicht auf eine Polarisationsrichtung beschränkten Reflektorantennen der Fall ist. Nachteilig ist jedoch die Beschränkung der abgestrahlten Wellen auf die zum Primärstrahler orthogonale Polarisation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im wesentlichen ab schattungsfreie Antennenanordnung anzugeben, welche auch die Abstrah lung von Wellen in anderer Polarisation, insbesondere zirkularer Polarisation ermöglicht.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprü che enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung.

Wesentlich an der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Subreflektoranord nung, welche neben dem polarisationsselektiven Verhalten gegenüber vom Primärstrahler oder Hauptreflektor auf die Subreflektoranordnung auftreffen den Wellen der Reflexion in einer ersten und Durchlässigkeit in einer dazu orthogonalen zweiten Polarisation zugleich auch eine Veränderung der Pola risation zwischen der zweiten und einer dritten Polarisation beim Durchgang durch die Subreflektoranordnung bewirkt. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Polarisation linear und die dritte Polarisation zirkular.

Die Erfindung ermöglicht eine insbesondere in Hauptstrahlrichtung geringe Bautiefe aufweisende Antennenanordnung, mit welcher zirkular polarisierte Wellen abgestrahlt und/oder wegen des vollständig reziproken Aufbaus der Antenneanordnung polarisationsselektiv empfangen werden können.

Der Einsatz zirkular polarisierter Wellen ist in vielen Anwendungen der Ra dartechnik zur Unterdrückung von Störungen vorteilhaft und an sich bekannt. Wichtig ist dabei die Unterdrückung anderer Polarisationen, insbesondere der orthogonalen gegensinnigen Zirkularpolarisation.

Eine gebräuchliche Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallen den elektromagnetischen Welle ist beispielsweise der aus der Literatur be kannte Mäanderleitungs-Polarisator [Derek McNamara, "An octave bandwith meanderline polariser consisting of five identical sheets", IEEE - APS 1981, Vol. 1, p. 237-240].

Die bekannte Vorrichtung ist durch den Aufbau aus einer Mehrzahl von hin tereinander geschichteten Platten voluminös und schwer und wirkt insbeson dere nicht polarisationsselektiv entkoppelnd zwischen orthogonalen zirkularen Polarisationen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Hauptreflektor aus einer Mehrzahl von in einer Ebene liegenden Di polen mit zueinander parallelen Achsen gebildet ist, die einen Winkel von et wa 45° zu dem Vektor des einfallenden elektrischen Feldes aufweisen, wobei die Dipole so bemessen sind, daß zwischen den reflektierten elektrischen Feldkomponenten parallel und senkrecht zu der jeweiligen Dipolachse eine Phasenverschiebung von 180° entsteht und daß ferner an jedem Dipol die Phase des resultierenden reflektierten elektrischen Feldes gegenüber der Phase des einfallenden elektrischen Feld in der Weise verschoben ist, daß das von allen Dipolen erzeugte Gesamtfeld vorgegebene (z. B. ebene) Wel lenfronten aufweist. Die Art der vorgegebenen Wellenfronten richtet sich da bei nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendungen. Neben Antennen mit Pencil-Beam-Charakteristik sind z. B. Antennen mit Fan-Beam- oder Cosecans-Charakteristik möglich oder Antennen mit mehreren Keulen.

Ein besonderer Vorteil der Lösung mit ebenen Wellenfronten besteht darin, daß die Vorteile einer gefalteten Reflektorantenne mit Polarisationsdrehung, nämlich eine geringe Tiefe der Antenne ohne Einschränkung der maximalen geometrischen Apertur, mit den Vorteilen der planaren Herstellungstechnik, die in erster Linie in ihrem wesentlich geringeren technischen Aufwand liegen, verbunden werden.

Die Genauigkeit der Antenne bzw. die Charakteristik des Antennendiagramms wird durch die Anzahl und Dichte der Dipole bestimmt. Der Schwerpunkt des zur Herstellung erforderlichen Aufwands wird somit von der mechanischen Fertigung auf die Berechnung der einzelnen Dipole verlagert. Eine solche Be rechnung kann mit entsprechenden Rechnerprogrammen durchgeführt wer den und fällt somit kostenmäßig nicht so stark ins Gewicht. Zur mechanischen Fertigung können fotolithographische o. ä. Verfahren angewandt werden, mit denen in bekannter Weise auch kleinste metallische Strukturen erzeugt wer den können.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Hauptreflektor ins besondere durch eine dielektrische Platte mit niedrigem Verlustfaktor gebil det, auf der sich auf der den einfallenden Mikrowellen zugewandten Seite die Dipole in Form von jeweils einer Metallisierungsstruktur befinden, und bei der auf der den einfallenden Mikrowellen abgewandten Seite eine durchgehende Metallisierungsschicht aufgebracht ist.

Die Metallisierungsstrukturen haben vorzugsweise eine rechteckige Form, sie können jedoch z. B. auch die Form eines Kreuzes oder einer Scheibe aufwei sen.

Die Erfindung ist nicht auf Antennenanordnungen mit der beschriebenen be vorzugten Ausführungsform des Hauptreflektors beschränkt, sondern allge mein bei Antennenanordnungen mit polarisationsänderndem Hauptreflektor verhalten vorteilhaft.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Subreflektoranordnung sieht vor, daß diese eine flache insbesondere ebene Leiterplatte konstanter Dicke aus ho mogenem dielektrischem Material umfaßt, die auf beiden Plattenflächen je weils mit einer Leiterbahnstruktur versehen ist. Die Leiterbahnstrukturen kön nen insbesondere auf den Plattenflächen eine Vielzahl von regelmäßig ver teilten isolierten Leiterflächen enthalten, welche für auftreffende Wellen quasi homogene Eigenschaften der Platten bewirken.

Der regelmäßige Aufbau der Leiterbahnstrukturen kann als aus gleichen Ele mentarzellen aufgebaut betrachten werden. Gemäß einer besonders vorteil haften Ausführungsform der Subreflektoranordnung ist die Leiterplatte aus Elementarzellen aufgebaut, die sich jeweils zusammensetzen aus einer Lei terbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte, einer ihr gegenüberlie genden Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen liegenden Substrat der Leiterplatte, wobei innerhalb einer jeden Elementarzelle die beiden Leiterbahnstrukturen derart angeordnet sind, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite liegen den Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die beiden in der Ebene der Rückseite liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte jeweils gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel verdreht sind.

Ein augenfälliger optischer Unterschied zwischen dem bekannten Mäander leitungs-Polarisator und einer typischen Ausführungsform der Subreflektoran ordnung nach der Erfindung besteht darin, daß sich bei dem ersten ein einzi ges Einzelelement - eine langgezogene Mäanderleitung - über den ganzen Querschnitt einer Leiterplatte erstreckt, während bei der zweiten eine Vielzahl von Einzelelementen - Elementarzellen oder Leiterbahnstrukturen - in Reihen angeordnet sind, die sich über den Querschnitt der Leiterplatte erstrecken.

Ein wichtiger Vorteil der beschriebenen Subreflektorvorrichtung gegenüber dem Mäanderleitungs-Polarisator besteht darin, daß die erwünschte Ände rung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle erfin dungsgemäß bereits mittels einer einzelnen Leiterplatte erzielt werden kann und somit die räumlichen Abmessungen einer typischen Ausführungsform der Erfindung wesentlich kleiner sind als die eines Mäanderleitungs-Polarisators, wodurch sich die Anzahl der potentiellen Anwendungsgebiete im Vergleich zu diesem deutlich erhöht.

Vor allem aber weist eine solche Subreflektoranordnung funktionelle Unter schiede zu einem Mäanderleitungs-Polarisator auf, wodurch ein hoher Grad an Signal-Entkopplung zwischen der Nutz-Zirkulatorpolarisation und der dazu orthogonalen Polarisation erzielt werden kann:
Eine auf die Subreflektoranordnung einfallende elektromagnetische Welle mit bestimmter Polarisation, zum Beispiel eine elektromagnetische Welle mit li nearer Polarisation in einer ersten Polarisationsrichtung, erfährt eine Ände rung ihrer Polarisation, beispielsweise in eine elektromagnetische Welle mit zirkularer Polarisation in eine bestimmte Drehrichtung. Eine einfallende elek tromagnetische Welle mit zur ersten Polarisationsrichtung senkrechter zweiter Polarisation (Kreuzpolarisation) wird weitestgehend reflektiert. Das bedeutet, daß die Entkopplung eines Signals, also das Verhältnis zwischen Nutz- und Kreuzpolarisation, nach der Transmission des Signals durch die erfindungs gemäße Vorrichtung durch die Reflexion des kreuzpolarisierten Anteils ent scheidend verbessert wird.

Darüber hinaus gehende Verbesserungen der Entkopplung eines Signals nach dessen Transmission sind durch nachfolgend beschriebene Ausfüh rungsformen erzielbar, deren Merkmale sowohl einzeln als auch in Kombina tion zur Verbesserung beitragen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Subreflektorvorrichtung besteht darin,

- daß jede einzelne Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiter platte in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vorderseite liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien aufweist, und/oder
- daß jede einzelne Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiter platte in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Rückseite liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien aufweist.

Diese unterschiedliche Geometrien der Leiterbahnstrukturen können bei spielsweise in Form von Rechtecken, Kreuzen oder Ellipsen realisiert werden. Die Vorteile von derartigen Formgebungen bestehen in deren besonders ho hen Grad der Entkopplung eines Signals nach dessen Transmission durch die Leiterplatte.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform sind innerhalb einer jeden Elementarzelle die Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet,

- daß die Projektionen der umschreibenden Vielecke der Leiterbahn strukturen beider Seiten der Leiterplatte auf die Ebene der Vorder seite der Leiterplatte sich überschneiden.

Hier und im folgenden ist mit Projektion die bezogen auf die Ebene der Vor derseite der Leiterplatte senkrechte Projektion von Koordinaten gemeint. Ein geeignetes Koordinatensystem wird beispielsweise von den Hauptachsen der Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte aufgespannt. Der Be griff des umschreibenden Vielecks bezieht sich vor allem auf Leiterbahn strukturen in der Form von Kreuzen oder ähnlichen Gebilden und bedeutet eine Verkürzung der Randkontour sowie eine Vergrößerung der umschlosse nen Fläche, beispielsweise derart, daß ein Kreuz von einem Trapez oder Rechteck umschrieben wird. Für eine Elementarzelle, die zwei Leiterbahn strukturen in der Form von Kreuzen beinhaltet, bedeutet die Erfüllung der obi gen Anordnungsanforderung, demnach nicht zwangsläufig, daß sich auch die Projektionen der Leiterbahnstrukturen selbst überschneiden.

Ist dies jedoch der Fall, so kann dadurch eine weitere Verbesserung des Ent kopplungsgrades erzielt werden. Demnach sind in einer noch vorteilhafteren Ausgestaltung die Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet,

- daß die Projektionen der Leiterbahnstrukturen beider Seiten der Lei terplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte sich über schneiden.

Eine weitere Verbesserung des Entkopplungsgrades kann bei idealer, mittiger Überschneidung der Projektionen der Leiterbahnstrukturen erzielt werden. Demnach sind in einer noch vorteilhafteren Ausgestaltung die Leiterbahn struktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet,

- daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiter bahnstruktur der Vorderseite der Leiterplatte auf die Ebene der Vor derseite der Leiterplatte aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur der Rückseite der Leiterplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung weisen

- alle Leiterbahnstrukturen zumindest einer Seite zumindest einer Lei terplatte die gleiche Form und die gleichen Abmessungen auf, und/oder
- alle Leiterbahnstrukturen zumindest einer Seite zumindest einer Lei terplatte zueinander in zumindest einer Vorzugsrichtung einheitliche Abstände auf.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind

- die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiter platte zueinander parallel ausgerichtet, und
- die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiter platte bezüglich mindestens einer Achse innerhalb der planaren Ober fläche der Leiterplatte symmetrisch angeordnet, vorzugsweise derart angeordnet,
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen an geordnet sind, oder
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte radialsymmetrisch angeordnet sind.

Die kollineare Anordnung der Leiterbahnstrukturen in zueinander senkrecht stehenden Reihen kann man sich vorstellen als homogene Auffüllung eines rechtwinkligen Rasters auf der Leiterplatte mit Leiterbahnstrukturen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält diese

- mehrere planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatten, die mit ihren Flachseiten parallel zueinander, hintereinander, vorzugsweise dec kungsgleich, angeordnet sind.

Die Subreflektoranordnung kann zusätzlich Metallisierungsstrukturen zur Strahlformung der von dem Primärstrahler und/oder dem Hauptreflektor aus gehenden Mikrowellen aufweisen.

Der Primärstrahler kann vorzugsweise eine Hornantenne oder eine Mikro streifenleitungsantenne sein. Denkbar ist jedoch auch jede andere Anten nenform, die den Reflektor in geeigneter Weise ausleuchtet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele un ter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Reflektorantenne,

Fig. 2 eine Darstellung der elektrischen Feldkomponenten an einem ein zelnen Dipol des Hauptrelektors der Reflektorantenne gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Hauptreflektor der Reflektorantenne ge mäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Diagramm des Verlaufs der Feldstärke in der H-Ebene der Reflektorantenne gemäß Fig. 1,

Fig. 5 ein Diagramm des Verlaufs der Feldstärke in der E-Ebene der Reflektorantenne gemäß Fig. 1,

Fig. 6 eine bekannte Reflektorantenne für polarisierte Mikrowellen,

Fig. 7 die prinzipielle Wirkungsweise der erfindungsgemäß vorgesehe nen Subreflektoranordnung,

Fig. 8 eine Elementarzelle der Leiterplatte gemäß Fig. 7 in Draufsicht und im Querschnitt.

Bei den Beispielen in den Abbildungen wird jeweils eine Ausbreitungsrichtung der Wellen für den Sendebetrieb der Antennenanordnung beschrieben. Da der Aufbau der Antennenanordnung vollständig reziprok ist, ist das polarisati onsabhängige Verhalten für im Empfangsfall in Gegenrichtung laufende Wel len leicht abzuleiten.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform der Erfindung weist einen Primär strahler 1 auf, der auf einen Subreflektor 2 gerichtet ist. Der Subreflektor 2 hat die Eigenschaft eines Polarisationsfilters. Der Primärstrahler 1 liegt ungefähr in der Ebene eines Hauptreflektors 3, der parallel zu dem Subreflektor 2 an geordnet ist und die Eigenschaft hat, daß er die Polarisationsebene einer einfallenden Welle um 90° gedreht reflektiert und außerdem ihre Phase in der Weise verzögert, daß die reflektierten Wellen insgesamt ebene Wellenfronten bilden.

Die Antenne arbeitet in der Weise, daß der Primärstrahler 1 eine erste lineare Polarisation P1 aufweist und linear polarisierte Wellen dieser Polarisation P1 erzeugt, die sich kugelförmig ausbreiten und auf den Subreflektor 2 treffen. Die Polarisationsrichtung dieser Wellen und die Durchlaßpolarisation der Subreflektoranordnung 2 bilden einen Winkel von 90°, so daß die Wellen als reflektierte Wellen W1R mit unveränderter Polarisation P1 reflektiert werden und anschließend auf den Hauptreflektor 3 fallen.

Da der Hauptreflektor 3 die Wellen mit einer um 90° gedrehten Polarisation sebene P2 reflektiert, können die erneut reflektierten Wellen W2 nun durch den Subreflektor 2 hindurchtreten und weisen außerdem (hier im Beispiel) ebene Wellenfronten auf. Beim Durchgang durch den Subreflektor wird die Polarisation der in linearer Polarisation P2 eintretenden Wellen verändert, vorzugsweise werden Wellen W3 zirkularer Polarisation P3 mit bestimmtem Drehsinn erzeugt und abgestrahlt.

Der Primärstrahler 1 ist eine an sich bekannte Hornantenne, kann aber alter nativ hierzu auch eine Mikrostreifenleitungsantenne sein. Denkbar ist jedoch auch jede andere Antennenform, die den Reflektor in geeigneter Weise aus leuchtet.

Der Subreflektor 2 überdeckt den Hauptreflektor im wesentlichen in voller Breite. Der Subreflektor 2 ist als Polarisationsfilter in Form eines Substrates 21 mit einer strukturierten ersten Metallisierung 22 auf der dem Primärstrahler und dem Hauptreflektor zugewandten Seite 111 einer ebenen Platte aus die lektrischem Material und einer zweiten strukturierten Metallisierung 23 auf der gegenüberliegenden Seite 112 der Platte 21.

Die Metallisierung ist derart ausgelegt, daß der Subreflektor Wellen von der Seite der ersten Metallisierung her

- in der ersten Polarisation P1 reflektiert,
- in der zweiten Polarisation durchläßt und dabei die Polarisation von linearer zu zirkularer Polarisation verändert.

Bei der Erzielung dieser Eigenschaften wirken die Struktur der ersten Metalli sierung, die Strukturen der zweiten Metallisierung, deren gegenseitige Anord nung und Ausrichtung sowie Dicke und Material der dieelektrischen Platte zusammen, wobei für die Eigenschaft der Reflexion der vom Primärstrahler (oder im Empfangsfall vom Hauptreflektor) auftreffenden Wellen der ersten Polarisation primär die Struktur der ersten Metallisierung maßgebend ist.

Die Strukturen der Metallisierungen können nach an sich bekannten Verfah ren bestimmt werden. Besonders ausführliche Anleitungen hierfür gibt bei spielsweise "Numerical Techniques for Microwave and Millimeter-Wave Pas sive Structures" von Tatsuo Itho, John Wiley & Sons, 1989, insbesondere die Seiten 334 ff.

Der Hauptreflektor 3 besteht aus einem planaren Dielektrikum 31 mit niedri gem Verlustfaktor, das auf der Rückseite (das heißt auf der den einfallenden Mikrowellen abgewandten Seite) mit einer durchgehenden metallischen Schicht 32 versehen ist. Auf der Vorderseite des Dielektrikums 31 befindet sich eine Anordnung von einzelnen Metallisierungsstrukturen 33, die eine im wesentlichen rechteckige Grundform aufweisen, deren Abmessungen jedoch in Abhängigkeit von ihrem Ort auf dem Hauptreflektor 3 sehr unterschiedlich sind (vgl. hierzu auch Fig. 3). Die Strukturen 33 sind parallel zueinander aus gerichtet, wobei ihre Achse mit der Polarisationsrichtung des elektrischen Feldes einen Winkel von typischerweise 45° einschließt.

Eine dieser Metallisierungsstrukturen 33, die jeweils die Eigenschaft eines Dipols haben, ist mit den entsprechenden Feldkomponenten in Fig. 2 gezeigt. Das einfallende elektrische Feld E_in kann in einen Anteil E_yin parallel und ei nen Anteil E_xin senkrecht zur Achse der Metallisierungsstruktur 33 zerlegt werden. Das an der Struktur reflektierte Feld E_aus setzt sich entsprechend aus einem Anteil E_yaus parallel und einem Anteil E_xaus senkrecht zu der Achse der Struktur 33 zusammen. Durch geeignete Wahl der Länge und Breite der Struktur kann nun erreicht werden, daß die Anteile E_yaus und E_xaus einerseits eine Phasenverschiebung von 180° zueinander und anderer seits eine zusätzliche gleiche Phasenverschiebung Δ∅ gegenüber der einfal lenden Welle E_in aufweisen.

Durch die Phasenverschiebung von 180° zwischen den Anteilen E_yaus und E_xaus an jeder Metallisierungsstruktur wird erreicht, daß die Polarisation sebene der reflektierten Welle um 90° gegenüber der Polarisationsebene der einfallenden Welle gedreht ist (vgl. Fig. 2). Die zusätzliche Phasen verschiebung Δ∅ wird in Abhängigkeit von den Koordinaten der einzelnen Metallisierungsstruktur auf dem Hauptreflektor jeweils so gewählt, daß hier im Beispiel die an allen Strukturen reflektierten Wellen insgesamt eine ebene Wellenfront aufweisen, d. h. gebündelt sind.

Zur Vereinfachung der Dimensionierung der einzelnen Metallisierungsstruktu ren geht man von einer periodischen Gesamtanordnung aus. In einem ersten Schritt errechnet man zunächst für eine ebene Welle, die auf eine periodische Anordnung dieser Strukturen einfällt, die alle eine bestimmte gewählte Länge und Breite aufweisen, die Phasen des Reflexionsfaktors für die Polarisation der Welle parallel sowie senkrecht zu der Achse der Strukturen. Es werden mehrere solche Datensätze für Anordnungen von Strukturen mit jeweils ande ren Längen und Breiten ermittelt.

Zu der Dimensionierung des Hauptreflektors erhält dann in einem zweiten Schritt eine Struktur an einem bestimmten Ort des Hauptreflektors diejenigen Abmessungen, bei denen die entsprechende gemessene Anordnung aus gleichen Strukturen eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den beiden Komponenten E_yaus und E_xaus des reflektierten elektrischen Feldes (das heißt also eine Drehung der Polarisationsebene des reflektierten elektrischen Feldes gegenüber der des einfallenden elektrischen Feldes von 90°) und zu sätzlich eine für die Bündelung der Gesamtwelle erforderliche Phasenver schiebung Δ∅ zeigte.

Die rechnerische Bestimmung des Zusammenhangs zwischen den Abmes sungen der Strukturen und der Phase des Reflexionsfaktors kann zum Bei spiel mit Hilfe eines feldtheoretischen Verfahrens erfolgen. Hierfür eignet sich besonders das Spektralbereichsverfahren. In der Luft und im Dielektrikum werden Entwicklungen für die Feldstärken angesetzt, deren Koeffizienten durch die Rand- bzw. Stetigkeitsbedingungen auf den Metall- bzw. den die lektrischen Oberflächen ermittelt werden können. Im einzelnen sei hierzu nochmals nochmals auf die Ausführungen in "Numerical Techniques for Microwave and Millimeter-Wave Passive Structures" von Tatsuo Itho, John Wiley & Sons, 1989, insbesondere die Seiten 334 ff, verwiesen.

Da eine periodische Anordnung der Strukturen nur eine Annäherung an die tatsächlichen Verhältnisse darstellt, kann eine Optimierung durch eine Be rechnung der Gesamtanordnung erfolgen.

Für regelmäßige Strukturen aus Rechtecken, Kreuzen, Scheiben und ähnli chem können Ganzbereichsfunktionen für die Entwicklung der unbekannten Stromdichteverteilungen in bekannten Basisfunktionen verwendet werden. Mit Hilfe des an sich bekannten Galerkinverfahrens (vgl. z. B. den zuvor genann ten Artikel von T. Itho et al.) können dann die Koeffizienten der Basisfunktio nen bestimmt werden. Durch eine Überlagerung der Felder, die durch die be rechneten Stromdichteverteilungen erregt werden, mit den Feldern, die durch Streuung der einfallenden Wellen an den Dielektrika errechnet werden, las sen sich präzise Aussagen über das Streuverhalten der Anordnung aus me tallischen Strukturen und Dielektrika machen. Aus der Kenntnis des Zusam menhangs zwischen den geometrischen Abmessungen und dem daraus fol genden Streuverhalten lassen sich dann Designregeln für die Herstellung des Hauptreflektors ermittelt. Hierzu wird auf die Ausführungen in "Proceedings of APMC I", Seiten 225 bis 227 vom Dezember 1997 mit dem Titel "Full Wave Analysis of a Planar Reflektor Antenna" von D. Pilz und W. Menzel verwie sen.

Für eine beispielhaft realisierte Antenne mit einer Mittenfrequenz von 20 GHz ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Anordnung von Metallisierungsstrukturen 33 auf dem planaren Dielektrikum 31. Die Anordnung weist insgesamt 364 rechteckige Strukturen auf, deren Mittelpunkte ein Gitter mit einer Maschen weite von 6 × 6 mm bilden. Die Abmessungen der Strukturen variieren in Ab hängigkeit von den oben erläuterten Phasenbedingungen im Bereich zwi schen 1 mm und 5,8 mm.

Fig. 4 zeigt für diese Antenne das gemessene Fernfelddiagramm im Azimut, während in Fig. 5 das Fernfelddiagramm in der Elevation darstellt ist.

Die Fig. 7 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise der Polarisationsveränderung durch den Subreflektor auf, hier anhand der speziellen Ausführungsform einer planaren, dielektrischen Leiterplatte 21, die eine einfallende, in y-Richtung linear polarisierte elektromagnetische Welle W2 nach der Transmission in eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle W3 umwandelt. Mit Ex und Ey sind die Feldstärkevektoren in der x- und y-Richtung bezeichnet.

Die Leiterplatte 21 trägt sowohl auf ihrer Vorderseite 11 als auch auf ihrer Rückseite 12 jeweils eine Vielzahl von homogen verteilten Leiterbahnstruktu ren 22, 23. Die Leiterplatte 21 ist aus Elementarzellen 2 aufgebaut, die sich jeweils zusammensetzen aus einer Leiterbahnstruktur 22 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21, einer ihr gegenüberliegenden Leiterbahnstruktur 23 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen 22, 23 liegenden Substrat der Leiterplatte 21. Zu be achten ist, daß die auf der Rückseite 12 befindlichen Leiterbahnstrukturen 23 in der Fig. 7 nicht perspektivisch korrekt eingezeichnet sind, sondern daß die gestrichelten Linien jeweils deren Projektionen auf die Vorderseite 11 wieder geben!

Innerhalb einer jeden Elementarzelle 2 sind die beiden Leiterbahnstrukturen 22, 23 derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite 11 liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur 22 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 und die beiden in der Ebene der Rückseite 12 liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur 23 auf der Rückseite 12 der Leiter platte 21 jeweils gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel verdreht sind.

Eine einzelne Leiterbahnstruktur 22 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 weist in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vorderseite 11 liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien auf. Ebenso weist eine einzelne Leiterbahnstruktur 23 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 in Richtung ih rer beiden in der Ebene der Rückseite 12 liegenden Hauptachsen unter schiedliche Geometrien auf. Diese unterschiedlichen Geometrien sind in bei den Fällen durch die Ausgestaltung der Leiterbahnstrukturen 22, 23 in Form von Rechtecken verwirklicht.

Innerhalb einer jeden Elementarzelle 102 sind die Leiterbahnstruktur 22 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 und die Leiterbahnstruktur 23 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 derart angeordnet, daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur 22 der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 auf einander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur 23 der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21. Das bedeutet, die Leiterbahnstrukturen 22, 23 sind derart angeordnet, daß hier jeweils die Zentren der beiden Recht ecke übereinander liegen.

Alle Leiterbahnstrukturen 22, 23 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 21 weisen die gleiche Form und die gleichen Abmessungen auf, nämlich die ei nes jeweils identischen Rechteckes. Alle Leiterbahnstrukturen 22, 23 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 21 weisen zueinander in zwei Vorzugs richtungen, hier in waagrechter und senkrechter Richtung innerhalb der plana ren Oberfläche der Leiterplatte 21, einheitliche Abstände auf.

Die einzelnen Leiterbahnstrukturen 22, 23 jeweils einer Seite 111, 112 der Leiterplatte 21 sind zueinander parallel ausgerichtet. Außerdem sind die ein zelnen Leiterbahnstrukturen 22, 23 jeweils einer Seite 111, 112 der Leiter platte 21 bezüglich zweier Achsen innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte 21 symmetrisch angeordnet. Hier sind dies auf der Vorderseite 111 der Leiterplatte 21 die senkrechte und die waagrechte Achse durch den Mittelpunkt und auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 zwei Achsen durch den Mittelpunkt, die jeweils um den gleichen Winkel aus der Senkrechten und der Waagrechten um den Mittelpunkt verdreht sind. Darüber hinaus sind die einzelnen Leiterbahnstrukturen 22, 23 jeweils einer Seite 111, 112 der Leiter platte 21 kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen angeordnet und die zueinander senkrecht stehenden Reihen auf einer Seite 111, 112 der Leiterplatte 21 schneiden sich jeweils im Zentrum einer Leiterbahnstruktur 22, 23.

Die Fig. 8a und 8b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Ele mentarzelle 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 81 im Detail. Fig. 8a zeigt eine Projektion auf die Flachseite der Leiterplatte 21 gemäß Fig. 7, Fig. 8b zeigt einen Schnitt durch die Leiterplatte 21 gemäß Fig. 7. Unter dem Begriff Elementarzelle 102 soll verstanden werden a) eine Leiter bahnstruktur 22 der Vorderseite 111 der Leiterplatte 21, b) das unter ihr lie gende Substrat der Dicke h und der Permittivität εr der Leiterplatte 21 sowie c) die auf der Rückseite 112 der Leiterplatte 21 liegende, zweite, gegen die erste um den Winkel t verdrehte Leiterbahnstruktur 23.

In dem in den Fig. 8a und 8b dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Leiterbahnstruktur 22 die Form eines Rechteckes R1 mit den unterschied lichen Seitenlängen a1 und b1 und die Leiterbahnstruktur 23 die Form des Rechteckes R2 mit den unterschiedlichen Seitenlängen a2 und b2. Durch die unterschiedlichen Seitenlängen erfüllen die Rechtecke R1, R2 die Anforde rung nach unterschiedlichen Geometrien in Richtung ihrer jeweiligen beiden parallel zur Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 liegenden Hauptachsen x, y und ζ, ψ.

Innerhalb der Elementarzelle 102 sind die Leiterbahnstruktur 22 auf der Vor derseite 11 der Leiterplatte 21 und die Leiterbahnstruktur 23 auf der Rück seite 12 der Leiterplatte 21 derart angeordnet, daß die Projektion des Schnitt punktes der Hauptachsen x, y der Leiterbahnstruktur 22 der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 auf einander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen ζ, ψ der Leiterbahnstruktur 23 der Rückseite 12 der Leiterplatte 21 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21. Das bedeutet, die Leiterbahnstrukturen 22, 23 sind derart angeordnet, daß hier jeweils die Zentren der beiden Recht ecke übereinander liegen.

Alle Leiterbahnstrukturen 22, 23 beider Seiten 11, 12 der Leiterplatte 21 wei sen zueinander in zwei Vorzugsrichtungen einheitliche Mittenabstände auf, wodurch ihre Anordnung auf der Leiterplatte 21 eindeutig bestimmt wird. Hier sind diese Vorzugsrichtungen die x- und die y-Richtung des x-y- Koordinatensystems der Leiterbahnstruktur 22. Diese Richtungen entspre chen in dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Senkrechten und der Waagrechten der Leiterplatte 21. Die Mittenabstände von einer Lei terbahnstruktur 22 zu ihren jeweils vier benachbarten Leiterbahnstrukturen 22 definieren die Abmessungen einer Elementarzelle 2. Der Mittenabstand zwei er Leiterbahnstrukturen 22 in Querrichtung der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 (oder in x-Richtung des x-y-Koordinatensystems der dargestellten Leiter bahnstruktur 22) trägt in Fig. 8a die Bezeichnung A. Der Mittenabstand zwei er Leiterbahnstrukturen in Längsrichtung der Vorderseite 11 der Leiterplatte 21 (oder in y-Richtung des x-y-Koordinatensystems der dargestellten Leiter bahnstruktur 22) trägt in Fig. 8a die Bezeichnung B.

Eine optimale Dimensionierung einer Leiterplatte 21 (hinsichtlich der Form R1, R2 und der Abmessungen a1, b1, a2, b2 der Leiterbahnstrukturen 22, 23; der Abstände A, B der Leiterbahnstrukturen 22, 23 einer Leiterplattenseite 11, 12 untereinander; des Winkels t, um den die Leiterbahnstrukturen 22, 23 zweier Leiterplattenseiten 11, 12 gegeneinander verdreht sind; der Dicke h und der Permittivität εr des Leiterplattensubstrates) wird zweckmäßigerweise mittels feldtheoretischer Berechnungen erstellt. Hierbei werden in der Luft und im Dielektrikum Entwicklungen für die Feldstärken angesetzt, deren Koeffizi enten durch die Rand- und Stetigkeitsbedingungen auf den Metall- und Die lektrikum-Oberflächen berechnet werden (vgl. beispielsweise den bereits ge gebenen Literaturhinweis auf Itoh).

Damit ergibt sich beispielhaft für eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisa tion einer einfallenden elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz von 30 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation folgende opti mierte Dimensionierung:

Signalfrequenz: 30 GHz
Form der Leiterbahnstrukturen: identische Rechtecke R1 auf der Vorderseite 11,
identische Rechtecke R2 auf der Rückseite 12
Abmessungen der Leiterbahnstrukturen: a1 = 3,35 mm
b1 = 1,65 mm
a2 = 0,50 mm
b2 = 3,05 mm
Anordnung der Leiterbahnstrukturen: zueinander senkrechte Reihen
A = 4,0 mm
B = 5,2 mm
Verdrehung der Leiterbahnstrukturen: τ = 33°
Dicke des Leiterplattensubstrates: h = 1,57 mm
Permittivität des Leiterplattensubstrates εr = 2,33.

Entsprechend ergibt sich in einem zweiten Beispiel für eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz von 35 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation folgende optimierte Dimensionierung:

Signalfrequenz: 35 GHz
Form der Leiterbahnstrukturen: identische Rechtecke R1 auf der Vorderseite 11,
identische Rechtecke R2 auf der Rückseite 12
Abmessungen der Leiterbahnstrukturen: a1 = 2,76 mm
b1 = 1,38 mm
a2 = 0,30 mm
b2 = 2,58 mm
Anordnung der Leiterbahnstrukturen: zueinander senkrechte Reihen
A = 4,74 mm
B = 3,01 mm
Verdrehung der Leiterbahnstrukturen: τ = 32°
Dicke des Leiterplattensubstrates: h = 1,52 mm
Permittivität des Leiterplattensubstrates: εr = 2,5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweist sich in den Ausführungsformen dieser beiden Beispiele als besonders geeignet für die Änderung der Polari sation von einfallenden elektromagnetischen Wellen mit Frequenzen von 30 bzw. 35 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation und damit für eine Anwendung zum Beispiel in der Radartechnik.

Die vorstehend und in den Ansprüchen angegebenen Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedenen Kombinationen realisierbar.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele be schränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Beispielsweise ist denkbar, daß die Antenne so gestaltet wird, daß der Hauptreflektor die Eigenschaft besitzt, Wellenfronten zu erzeugen, die zu ei nem Fernfelddiagramm führen, das nicht den größten Gewinn besitzt, son dern z. B. als Fernfeldcharakteristik einen sogenannten Fan-Beam oder eine sogenannte Cosecans-Form oder auch mehrere Keulen besitzt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Subreflektor 2 zusätzlich eine strahlformende Eigenschaft haben. Dies kann dadurch erreicht werden, daß bei einer einschichtigen Struktur die Innenseite des Polarisati onsgitters, oder bei einer mehrschichtigen Struktur andere Lagen weitere Metallisierungsstrukturen erhalten. Dadurch ist zum Beispiel eine zusätzliche Bündelung möglich, durch die die Brennweite bzw. die Tiefe der Antenne weiter vermindert wird.

Ferner ist zum Beispiel denkbar, anstatt der Änderung der Polarisation in Form einer Umwandlung der Polarisation von linearer Polarisation in zirkulare Polarisation oder umgekehrt, eine Änderung der Polarisation in Form einer Drehung der Polarisation, beispielsweise um 90 Grad, durchzuführen.

Ferner ist es möglich, die einheitlichen Abmessungen und/oder Rechteck- Formen der Leiterbahnstrukturen zu ändern. So können durchaus auch Lei terbahnstrukturen mit verschiedenen Formen und Abmessungen auftreten, beispielsweise auf verschiedenen Leiterplatten oder auf verschiedenen Sei ten einer Leiterplatte oder in verschiedenen Reihen auf einer Seite einer Lei terplatte oder alternierend innerhalb einer Reihe oder in anderer Anordnung.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die rechteckigen Leiterbahn strukturen der Subreflektoranordnung so angeordnet, daß sie zueinander pa rallele und zueinander senkrechte Reihen bilden, wobei sich die zueinander senkrechten Reihen jeweils im Zentrum einer Leiterbahnstruktur schneiden. Es ist aber durchaus vorstellbar, daß die zueinander parallelen Reihen ge geneinander versetzt sind, so daß die zueinander senkrechten Reihen sich nicht mehr im Zentrum einer Leiterbahnstruktur schneiden, sondern im Zen trum von jeweils vier benachbarten Leiterbahnstrukturen, d. h. am Schnitt- oder Kontaktpunkt von jeweils vier Elementarzellen. Außerdem ist es vorstell bar, anstelle der axialsymmetrischen eine radialsymmetrische Anordnung der Leiterbahnstrukturen zu verwenden. Außerdem ist es denkbar, mehrere Lei terplatten in Strahlrichtung hintereinander anzuordnen.

Claims

1. Reflektor-Antennenanordnung mit einem Primärstrahler, einer Subreflektor anordnung und einem Hauptreflektor, bei welcher

a) der Primärstrahler auf die Subreflektoranordnung gerichtet ist und eine erste Polarisation aufweist,
b) die Subreflektoranordnung für vom Primärstrahler oder Hauptre flektor kommenden Wellen der ersten Polarisation reflektierend und in einer zweiten, zur ersten orthogonalen Polarisation durchlässig ist,
c) der Hauptreflektor bei der Reflexion auftreffender Wellen eine Ände rung der Polarisation zwischen der ersten und der zweiten Polarisa tion bewirkt,
d) die Subreflektoranordnung für durchgehende Wellen zugleich eine Polarisationsänderung zwischen der zweiten Polarisation und einer dritten Polarisation bewirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aperturen von Subreflektoranordnung und Hauptreflektor annähernd gleich groß sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die er ste und die zweite Polarisation linear sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Pola risation zirkular ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflektor eben ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hauptreflektor eine Mehrzahl von Dipolen aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolach sen der Dipole einen Winkel von etwa 45° zu dem Vektor des einfallenden elektrischen Feldes aufweisen, und daß die Dipole (33) so bemessen sind, daß zwischen den reflektierten elektrischen Feldkomponenten parallel und senkrecht zu der jeweiligen Dipolachse eine Phasenverschiebung von 180° entsteht und daß ferner an jedem Dipol (33) die Phase des reflektierten elektrischen Feldes gegenüber der Phase des einfallenden elektrischen Feld in der Weise verschoben ist, daß das von allen Dipolen (33) erzeugte Gesamtfeld vorgegebene Wellenfronten aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgege benen Wellenfronten ebene Wellenfronten sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptreflektor (3) eine dielektrische Platte (31) mit niedrigem Ver lustfaktor aufweist, auf der sich auf der den einfallenden Mikrowellen zu gewandten Seite die Dipole in Form von jeweils einer Metallisie rungsstruktur (33) befinden und bei der auf der den einfallenden Mikrowel len abgewandten Seite eine durchgehende Metallisierungsschicht (32) auf gebracht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisie rungsstrukturen (33) jeweils eine rechteckige Form aufweisen.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisie rungsstrukturen (33) jeweils die Form eines Kreuzes aufweisen.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisie rungsstrukturen (33) jeweils die Form einer Scheibe aufweisen.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Subreflektoranordnung eine dielektrische Leiter platte mit beidseitigen Leiterbahnstrukturen (22, 23) umfaßt.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter bahnstrukturen regelmäßig verteilte isolierte Leiterflächen enthalten.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte beidseitig eben ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeich net, daß die Leiterplattenstruktur aus gleichen Elementarzellen (102) auf gebaut ist,

- die sich jeweils zusammensetzen aus einer Leiterbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21), einer ihr gegenüberlie genden Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiter platte (23) sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen (22, 23) liegenden Substrat der Leiterplatte (21), wobei
- innerhalb einer jeden Elementarzelle (102) die beiden Leiterbahn strukturen (22, 23) derart angeordnet sind, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Lei terbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ζ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) jeweils gegeneinander um einen vorgege benen Winkel (t) verdreht sind.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

- daß jede einzelne Leiterbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vor derseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) unterschiedliche Geo metrien aufweist, und/oder
- daß jede einzelne Leiterbahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ζ, ψ) unterschiedliche Geometrien aufweist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeich net,

- daß die Leiterbahnstrukturen (22, 23) die Form von Rechtecken (R1, R2) aufweisen, oder
- daß die Leiterbahnstrukturen (22, 23) die Form von Kreuzen aufwei sen, oder
- daß die Leiterbahnstrukturen (22, 23) die Form von Ellipsen aufwei sen.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeich net,

- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Leiterbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die Leiter bahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) derart angeordnet sind,
- daß die Projektionen der umschreibenden Vielecke der Leiterbahn strukturen (22, 23) beider Seiten (11, 12) der Leiterplatte (21) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) sich überschneiden.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,

- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (102) die Leiterbahnstruk tur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die Leiter bahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) derart angeordnet sind,
- daß die Projektionen der Leiterplattenstrukturen (22, 23) beider Sei ten (11, 12) der Leiterplatte (21) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) sich überschneiden.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Leiterbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die Leiter bahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) derart angeordnet sind,
- daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (x, y) der Leiterbahnstruktur (22) der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (ζ, ψ) der Leiterbahnstruktur (23) der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21).

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeich net,

- daß alle Leiterbahnstrukturen (22, 23) zumindest einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) die gleiche Form und die gleichen Abmessun gen aufweisen, und/oder
- daß alle Leiterbahnstrukturen (22, 23) zumindest einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) zueinander in zumindest einer Vorzugsrichtung einheitliche Abstände aufweisen.

23. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeich net,

- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) zueinander parallel ausgerichtet sind, und
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) bezüglich mindestens einer Achse in nerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte (21) symmetrisch angeordnet sind, vorzugsweise derart angeordnet sind,
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) kollinear in zueinander senkrecht ste henden Reihen angeordnet sind, oder
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) der Leiterplatte (21) radialsymmetrisch angeordnet sind.

24. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeich net,

- daß sie mehrere planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatten (21) enthält, die mit ihren Flachseiten parallel zueinander, hintereinander, vorzugsweise deckungsgleich, angeordnet sind.

25. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeich net,

- daß sie genau eine planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatte (21) enthält,
- die sowohl auf ihrer Vorderseite (11) als auch auf ihrer Rückseite (12) eine Vielzahl von homogen verteilten, rechteckförmigen Leiterbahn strukturen (22, 23) trägt, und
- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (102) die Leiterbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die Leiterbahn struktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) derart ange ordnet sind,
- daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (x, y) der Leiterbahnstruktur (22) der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (ζ, ψ) der Leiterbahnstruktur (23) der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21), und
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (21) zueinander derart parallel ausgerichtet sind, und
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (21) bezüglich zweier zueinander senkrecht stehenden Achsen innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte (21) symmetrisch angeordnet sind, derart,
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (22, 23) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (21) kollinear in zueinander senkrecht ste henden Reihen angeordnet sind, und
- daß sich die zueinander senkrecht stehenden Reihen auf einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (21) jeweils im Zentrum einer Leiterbahn struktur (22, 23) schneiden.

26. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeich net,

- daß auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) die Leiterbahn strukturen (22) die Form von Rechtecken (R1) der Kantenlängen 3,35 mm und 1,65 mm haben,
- daß auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) die Leiterbahnstruktu ren (23) die Form von Rechtecken (R2) der Kantenlängen 0,50 mm und 3,05 mm haben,
- daß die zur ersten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiter platte (21) parallelen Reihen der Leiterbahnstrukturen (22) einen Mit tenabstand (A) von 4,0 mm haben,
- daß die zur zweiten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiter platte (21) parallelen Reihen der Leiterbahnstrukturen (22) einen Mit tenabstand (B) von 5,2 mm haben,
- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (102) die beiden Leiter bahnstrukturen (22, 23) derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Leiter bahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ζ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) jeweils gegeneinander um einen Winkel (t) von 33 Grad verdreht sind,
- daß das Substrat der Leiterplatte (21) eine Dicke (h) von 1,57 mm und eine Permittivität (εr) von 2,33 hat.

27. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekenn zeichnet,

- daß auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) die Leiterbahn strukturen (22) die Form von Rechtecken (R1) der Kantenlängen 2,76 mm und 1,38 mm haben,
- daß auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (21) die Leiterbahnstruktu ren (23) die Form von Rechtecken (R2) der Kantenlängen 0,30 mm und 2,58 mm haben,
- daß die zur ersten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiter platte (21) parallelen Reihen der Leiterbahnstrukturen (22) einen Mit tenabstand (A) von 4,74 mm haben,
- daß die zur zweiten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiter platte (21) parallelen Reihen der Leiterbahnstrukturen (22) einen Mit tenabstand (B) von 3,01 mm haben,
- daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (102) die beiden Leiter bahnstrukturen (22, 23) derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Lei terbahnstruktur (22) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (21) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ζ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (23) auf der Rückseite (12) der Leiter platte (21) jeweils gegeneinander um einen Winkel (t) von 32 Grad verdreht sind,
- daß das Substrat der Leiterplatte (21) eine Dicke (h) von 1,52 mm und eine Permittivität (εr) von 2,5 hat.