DE19958750A1

DE19958750A1 - Leckwellenantenne

Info

Publication number: DE19958750A1
Application number: DE19958750A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hansen; Dirk Mansen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: WO2001043228A1; DE19958750B4

Abstract

Es wird eine Leckwellenantenne (1) vorgeschlagen, die eine elektronische Schwenkung der Antennencharakteristik ermöglicht. Die Leckwellenantenne (1) umfaßt mindestens einen dielektrischen Wellenleiter (5, 6, 7, ..., 12) und Störstellen (15), an denen jeweils ein Teil eines über den Wellenleiter (5, 6, 7, ..., 12) in Form einer elektromagnetischen Welle (20) geführten elektromagnetischen Feldes abgestrahlt oder empfangen wird, wobei die Phasendifferenz der elektromagnetischen Welle (20) zwischen benachbarten Störstellen (15) jeweils etwa gleich groß ist, so daß sich eine gerichtete Antennencharakteristik (25, 26) ergibt. Die Leckwellenantenne (1) umfaßt Mittel (30; 35, 36; 41, 42, 43, ..., 47) zur Änderung der Ausbreitungskonstante des Wellenleiters (5, 6, 7, ..., 12), wobei sich durch eine Änderung der Ausbreitungskonstante eine Änderung der Wellenlänge der sich über den Wellenleiter (5, 6, 7, ..., 12) ausbreitenden elektromagnetischen Welle (20) und damit eine Änderung der Phasendifferenz ergibt, die zu einer Schwenkung der gerichteten Antennencharakteristik (25, 26) führt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einer Leckwellenantenne nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Aus der US 5 572 228 ist bereits eine Leckwellenantenne bekannt, die als mechanisch schwenkende Antenne realisiert ist, indem sie auf einer rotierenden Trommel aufgebrachte Metallstreifen an einem dielektrischen Wellenleiter vorbeilaufen läßt. Die Metallstreifen sind dabei so aufgebracht, daß sich ihr Abstand bei der Rotation der Trommel im Bereich des dielektrischen Wellenleiters verändert, wodurch ein Schwenken einer gerichteten Antennencharakteristik, die im folgenden auch als Richtkeule bezeichnet wird, realisiert wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Leckwellenantenne mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Leckwellenantenne Mittel zur Änderung der Ausbreitungskonstante des Wellenleiters umfaßt, wobei sich durch eine Änderung der Ausbreitungskonstante eine Änderung der Wellenlänge der sich über den Wellenleiter ausbreitenden elektromagnetischen Welle und damit eine Änderung der Phasendifferenz ergibt, die zu einer Schwenkung der gerichteten Antennencharakteristik führt. Auf diese Weise ist es möglich, die Schwenkung der Richtkeule elektronisch zu steuern, ohne daß dazu mechanisch bewegliche Teile notwendig sind. Aufgrund der Einsparung mechanisch beweglicher Teile ist auch ein geringerer Platzbedarf für die Leckwellenantenne realisierbar.

Gegenüber Antennensystemen ohne mechanische Schwenkvorrichtung, bei denen die einzelnen Sende- und/oder Empfangsbereiche über jeweils eine eigene Antenne abgedeckt werden, wobei die Leistung einer HF-Endstufe beim Senden entsprechend der gewünschten Antennencharakteristik auf die einzelnen Antennen aufgeteilt wird, ergibt sich durch die erfindungsgemäße Leckwellenantenne gemäß dem Hauptanspruch der Vorteil, daß eine gewünschte Richtkeule durch Verwendung eines einzigen Antennenzweiges in Form des Wellenleiters durch Änderung seiner Ausbreitungskonstante geschwenkt werden kann, so daß keine weiteren Antennenzweige erforderlich sind und Platz und Aufwand eingespart werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Leckwellenantenne möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Mittel zur Änderung der Ausbreitungskonstante Mittel zur Änderung der effektiven Permittivität ε_eff für die sich über den Wellenleiter ausbreitende elektromagnetische Welle umfassen. Über seitlich oder im dielektrischen Wellenleiter vorhandene dielektrische Bereiche, deren relative Permittivität ε_r über eine angelegte elektrische Spannung gesteuert werden kann, ist es möglich, die Richtkeule der Leckwellenantenne elektronisch zu schwenken. Der Schwenkwinkel der Antenne wird dabei über die Höhe der an diese dielektrischen Bereiche angelegten elektrischen Spannung eingestellt. Somit läßt sich eine sehr kompakte Bauform der Antenne mit niedriger Bauhöhe realisieren, wobei die Bauhöhe im wesentlichen durch die Ansteuerung der dielektrischen Bereiche bestimmt wird. Eine solche Leckwellenantenne läßt sich mit sehr geringen Kosten realisieren.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Wellenleiter zumindest teilweise schichtweise aufgebaut ist, wobei die Spannung zwischen den Schichten eingebracht wird. Auf diese Weise läßt sich die für das Schwenken der Richtkeule benötigte Steuerspannung reduzieren.

Besonders vorteilhaft ist es, daß auf einer den Störstellen des Wellenleiters gegenüberliegenden Seite des Wellenleiters ein weiterer dielektrischer Stab mit durch Anlegen einer Spannung veränderbarer relativer Permittivität ε_r angeordnet ist, um die Leistungsaufteilung in der Leckwellenantenne zu steuern, wobei durch eine Erhöhung der relativen Permittivität ε_r des weiteren dielektrischen Stabes die elektromagnetische Welle mehr in dem dem zweiten dielektrischen Stab zugewandten Bereich des Wellenleiters verläuft, so daß weniger Leistung an den Störstellen abgestrahlt wird. Entsprechend führt eine Senkung der relativen Permittivität ε_r des weiteren dielektrischen Stabes dazu, daß die elektromagnetische Welle mehr in dem dem weiteren dielektrischen Stab abgewandten Bereich des Wellenleiters verläuft, so daß mehr Leistung an den Störstellen abgestrahlt wird. Auf diese Weise kann je nach Ansteuerung des weiteren dielektrischen Stabes die Leistungsabstrahlung an die Bedürfnisse des Benutzers der Leckwellenantenne angepaßt werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der weitere dielektrische Stab in mehrere voneinander getrennte Abschnitte aufgeteilt ist, deren relative Permittivität ε_r individuell veränderbar ist, um eine individuelle Leistungsansteuerung zumindest für einen Teil der Störstellen zu realisieren. Auf diese Weise wird es ermöglicht, störende Nebenkeulen der gewünschten Richtkeulen in ihrer Leistung zu reduzieren und somit Leistungsverluste beim Abstrahlen von HF-Signalen zu verringern und den Antennengewinn zu erhöhen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Mittel zur Änderung der Ausbreitungskonstante Mittel zur Änderung der effektiven Permeabilität µ_eff für die sich über den Wellenleiter ausbreitende elektromagnetische Welle umfassen. Auf diese Weise kann die Richtkeule der Leckwellenantenne beispielsweise über im Wellenleiter integrierte magnetisierbare Ferritstäbe geschwenkt werden. Der Schwenkwinkel der Richtkeule wird dann über die Stärke der Magnetisierung und die Breite der Ferritstäbe bestimmt. Auch auf diese Weise läßt sich eine sehr kompakte Bauform der Leckwellenantenne mit niedriger Bauhöhe realisieren, wobei die Bauhöhe im wesentlichen durch die Ansteuerung der Ferritstäbe bestimmt wird. Eine solche Leckwellenantenne ist ebenfalls mit niedrigen Produktionskosten realisierbar.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Mittel zur Einstellung der Magnetisierung die Ferritelemente jeweils zwischen zwei magnetischen Sättigungszuständen umschalten. Bei Magnetisierungskurven von Ferritelementen, die über eine ausgeprägte Hysterese-Form verfügen, die in ihren Flanken sehr steil ist, läßt sich die Magnetisierung der Ferritelemente zwischen den beiden magnetischen Sättigungszuständen besonders einfach realisieren, so daß die Richtkeule nicht kontinuierlich, sondern in zwei Stufen geschwenkt werden kann, so daß man definierte Betriebszustände für die Leckwellenantenne erhält, die sehr gut reproduzierbar sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Ferritelemente in Teilelemente aufgeteilt sind, die unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen und durch deren Magnetisierung jeweils ein von der Querschnittsfläche abhängiger Schwenkwinkel der Antennencharakteristik einstellbar ist. Auf diese Weise lassen sich in Abhängigkeit dieser Querschnittsflächen Schwenkwinkelinkremente vorgeben, die ein mehrstufiges Schwenken der Richtkeule mit unterschiedlichen Schwenkwinkeln ermöglichen.

Vorteilhaft ist es auch, daß die Mittel zur Einstellung der Magnetisierung der Ferritelemente die Magnetisierung der Ferritelemente kontinuierlich zwischen zwei magnetischen Sättigungszuständen ansteuern. Auf diese Weise kann ein analoges Schwenkverhalten der Richtkeule, bei der die Richtkeule zwischen zwei magnetischen Sättigungszuständen zugeordneten Grenzwinkeln jeden beliebigen Schwenkwinkel einnehmen kann.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Ferritelemente ringförmig ausgebildet sind und daß die Mittel zur Einstellung der Magnetisierung der Ferritelemente jeweils einen um das entsprechende Ferritelement gewickelten Strom durchflossenen Leiter umfassen, der ein Magnetfeld im entsprechenden Ferritelement induziert. Auf diese Weise wird eine besonders einfache Ansteuerung für die Einstellung der Magnetisierung der Ferritelemente ermöglicht, die im wesentlichen keinen zusätzlichen Platzbedarf erfordert.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Störstellen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters angeordnet sind, so daß sich ein gleichmäßiges Abstrahl- und/oder Empfangsverhalten der Leckwellenantenne ergibt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Antennenarray aus mehreren parallel angeordneten Wellenleitern gebildet und durch ein gemeinsames Verteilnetzwerk gespeist ist. Auf diese Weise läßt sich eine Fokussierung der Antennencharakteristik in einer Ebene orthogonal zu den Wellenleitern einstellen, ohne daß dazu teuere und meist große Linsen erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zumindest einem Teil der Wellenleiter jeweils ein Phasenschieber zugeordnet ist. Auf diese Weise kann die Antennencharakteristik in der Ebene orthogonal zu den Wellenleitern in Abhängigkeit der durch die Phasenschieber realisierten jeweiligen Phasenverschiebung der in den entsprechenden Wellenleitern jeweils geführten elektromagnetischen Welle geschwenkt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Mittel zur Änderung der Ausbreitungskonstante des Wellenleiters in einem Bereich an einem Ende des jeweiligen Wellenleiters, das dem Verteilnetzwerk zugeordnet ist, die Ausbreitungskonstante getrennt ansteuern, um eine Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Wellenleitern zu bewirken. Auf diese Weise sind keine separaten Phasenschieber erforderlich, so daß Platz, Kosten und Material eingespart werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in ihrer Magnetisierung gleich anzusteuernde Ferritelemente verschiedener Wellenleiter zusammengefaßt und gemeinsam angesteuert sind. Auf diese Weise läßt sich eine präzisere und weniger aufwendige Ansteuerung gleich anzusteuernder Ferritelemente realisieren, so daß gleich anzusteuernde Ferritelemente auch wirklich gleich und nicht auch nur geringfügig voneinander abweichend angesteuert werden.

Eine besonders kompakte und materialsparende Lösung ergibt sich dabei dadurch, daß jeweils mehrere gleich angesteuerte Ferritelemente im Bereich einander entsprechender Störstellen mehrerer parallel angeordneter Wellenleiter zu einem gemeinsamen Ferritring zusammengefaßt sind. Besonders bei Ansteuerung der Magnetisierung eines solchen Ferritrings durch einen um den Ferritring gewickelten stromführenden Leiter läßt sich die Ansteuerung besonders aufwandsarm für mehrere Wellenleiter gleichzeitig realisieren.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß an mindestens einer Seite des mindestens einen Wellenleiters eine oder mehrere Reflexionsflächen angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich eine Erhöhung des Antennengewinns bewirken.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß unterhalb, an der den Störstellen abgewandten Seite des Wellenleiters zusätzliche Störstellen angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich eine Verbesserung der Abstrahl- und/oder Empfangseigenschaften, insbesondere beim Zusammenwirken mit den Reflexionsflächen, erreichen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Leckwellenantenne, Fig. 2 einen dielektrischen Wellenleiter mit als Metallstreifen ausgebildeten Störstellen, Fig. 3 ein Antennenarray ohne Phasenschieber, Fig. 4 ein Antennenarray mit Phasenschiebern, Fig. 5 einen dielektrischen Wellenleiter mit als dielektrischen Nuten ausgebildeten Störstellen, Fig. 6 eine Leckwellenantenne mit seitlich am Wellenleiter angeordneten steuerbaren dielektrischen Stäben, Fig. 7 eine Leckwellenantenne mit einem zusätzlichem unterhalb am Wellenleiter angeordneten steuerbaren dielektrischen Stab, Fig. 8a) ein Beispiel für ein horizontal längsgeschichtetes Material, Fig. 8b) ein Beispiel für ein vertikal längsgeschichtetes Material und Fig. 8c) ein Beispiel für ein quergeschichtetes Material, Fig. 9 eine Leckwellenantenne mit horizontal längsgeschichteten seitlich am Wellenleiter angeordneten steuerbaren dielektrischen Stäben, Fig. 10 eine Leckwellenantenne mit vertikal längsgeschichtetem steuerbaren dielektrischen Wellenleiter, Fig. 11 eine Leckwellenantenne mit unterhalb am Wellenleiter angeordnetem quergeschichtetem dielektrischen Stab, Fig. 12 ein Spinelektron in einem magnetisierten Ferritmaterial, Fig. 13 zirkulare Polarisationsbereiche des H-Feldes einer elektromagnetischen Welle in der Leckwellenantenne, Fig. 15 eine Aufteilung von Ferritelementen in Teilelemente in der Leckwellenantenne für eine sättigende Ansteuerung der Ferritelemente, Fig. 14 eine Anordnung von nicht in Teilelemente aufgeteilten Ferritelementen in der Leckwellenantenne für eine kontinuierliche Ansteuerung der Ferritelemente zwischen zwei Sättigungszuständen, Fig. 16 eine Leckwellenantenne mit rechteckigen Ferritringen, Fig. 17 ein Antennenarray mit für mehrere Wellenleiter zusammengefaßten Ferritringen, Fig. 18 eine Leckwellenantenne mit Störstellen an einander gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters, Fig. 19 ein Antennenarray mit zwei orthogonalen Schwenkebenen für die Richtkeulen und in die Wellenleiter integrierten Phasenschiebern, Fig. 20 eine gerichtete Abstrahlung einer Leckwellenantenne mit mehreren Störstellen, Fig. 21 eine alternierende Ansteuerung von geschichtetem steuerbarem dielektrischen Material, Fig. 22 einen Zusammenhang zwischen der Phasendifferenz zwischen zwei Störstellen und dem resultierenden Schwenkwinkel der Richtkeule, Fig. 23 ein Beispiel einer Magnetisierungskurve für Ferritmaterial und Fig. 24 eine Darstellung zur Definition eines Schwenkwinkelbereichs.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung einer Leckwellenantenne 1 dargestellt, die einen dielektrischen Wellenleiter 5 umfaßt und von einem Verteilnetzwerk 85 mit HF-Signalen zur Abstrahlung gespeist wird. Von der Leckwellenantenne 1 über den Wellenleiter 5 empfangene HF- Signale werden umgekehrt an das Verteilnetzwerk 85 geliefert und von dort einer Weiterverarbeitung zugeführt. Der Wellenleiter 5 weist eine erste gerichtete Antennencharakteristik 25 in Form einer ersten Richtkeule auf. Weiterhin ist eine Steuerungseinheit 30 vorgesehen, die den Wellenleiter 5 derart ansteuert, daß die erste Richtkeule 25 um einen Schwenkwinkel ϕ in zwei entgegengesetzte Richtungen schwenkbar ist.

Die Einspeisung bzw. Auskopplung von HF-Signalen erfolgt über das Verteilnetzwerk 85 an einem schmalen Ende 115 des als langgezogener Quader ausgebildeten Wellenleiters 5.

In Fig. 2 ist der die Leckwellenantenne 1 bildende Wellenleiter 5 in einer Schrägansicht dargestellt. Der Wellenleiter 5 weist dabei an einer seiner Oberflächen in Längsrichtung gemäß Fig. 2 vier Störstellen 15 als Störstreifen quer zur Längsrichtung auf. Dabei kann es sich bei den Störstellen 15 um Metallstreifen wie in Fig. 2 angedeutet handeln oder um dielektrische Nuten, wie in Fig. 5 angedeutet.

Entscheidend für die Bildung einer gerichteten Antennencharakteristik, wie beispielsweise der ersten Richtkeule 25 in der Ebene des Wellenleiters 5 gemäß Fig. 1 und Fig. 20 ist, daß benachbarte Störstellen 15 gleichen Abstand voneinander haben. Dadurch ergibt sich zwischen zwei jeweils einander benachbarten Störstellen 15 für das durch Einspeisung oder Empfang eines HF-Signals sich ergebende und im Wellenleiter 5 verlaufende elektromagnetische Feld in Form einer elektromagnetischen Welle 20 gemäß Fig. 13 jeweils die gleiche Phasendifferenz. An den Störstellen 15 wird jeweils ein Teil des eingespeisten HF-Signals abgestrahlt bzw. ein HF-Signal empfangen. Aufgrund der gleichen Phasendifferenz der im Wellenleiter 5 verlaufenden elektromagnetischen Welle zwischen einander benachbarten Störstellen 15 wird dann die erste gerichtete Antennencharakteristik 25 in der Ebene des Wellenleiters 5 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 bewirkt. Diese erste gerichtete Antennencharakteristik 25 ist in Fig. 20 näher dargestellt. Dabei ist erkennbar, daß die erste gerichtete Antennencharakteristik 25 eine Hauptkeule 100 und mehrere, gemäß Fig. 20 beispielsweise vier, Nebenkeulen 105 umfaßt.

In Fig. 24 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 20, wobei ausgehend von der Darstellung der ersten Richtkeule 25 in. Fig. 20 die Fig. 24 einen Schwenkwinkelbereich 110 darstellt, innerhalb dessen durch elektronische Ansteuerung des Wellenleiters 5 ein Schwenkwinkel ϕ für das Schwenken der ersten Richtkeule 25 eingestellt werden kann. In Fig. 24 ist für den Sendebetriebsmodus noch die Einkopplung eines HF-Signals an einem schmalseitigen Ende 115 des Wellenleiters 5 wie auch in Fig. 1 dargestellt.

Für die elektronische Ansteuerung des Wellenleiters 5 zum Schwenken der ersten Richtkeule 25 mittels der Steuerungseinheit 30 ist stellvertretend eine von der Steuerungseinheit 30 der Leckwellenantenne 1 zugeführte Steuerspannung U_St in Fig. 1 dargestellt.

In Fig. 3 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 1. Gemäß Fig. 3 wird das HF-Signal, beispielsweise von einer HF-Endstufe kommend, in das Verteilnetzwerk 85 eingespeist, um von der Leckwellenantenne 1 abgestrahlt zu werden. Entsprechend umgekehrt erfolgt der Empfang eines HF-Signals durch die Leckwellenantenne 1, wobei das empfangene HF-Signal über das Verteilnetzwerk 85 an weiterführende Schaltungen zur Verarbeitung des empfangenen HF-Signals, beispielsweise durch Mischung, durch Demodulation, durch Decodierung usw., weitergeleitet wird. Zur Trennung von Sende- und Empfangsrichtung kann dem Verteilnetzwerk 85 eine Antennenweiche vorgeschaltet sein. Gemäß Fig. 3 umfaßt nun die Leckwellenantenne 1 mehrere parallel zueinander angeordnete Wellenleiter 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Diese umfassen jeweils beispielhaft sechzehn Störstellen 15. Jeder der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 ist über ein schmalseitiges Ende 115 mit dem Verteilnetzwerk 85 zur Speisung bzw. zum Empfang von HF-Signalen verbunden. Die Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 sind gleich lang und umfassen die gleiche Anzahl von Störstellen 15, wobei die Störstellen 15 benachbarter Wellenleiter einander ebenfalls benachbart sind, so daß im Beispiel gemäß Fig. 3 acht gleiche Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 vorliegen, die für ihre Störstellen 15 die gleichen Positionen vorgegeben haben. Durch die parallel angeordneten und gleichartig ausgebildeten und gleichartig mit Störstellen 15 versehenen Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 wird ein Antennenarray 80 gebildet. Dadurch wird gemäß Fig. 3, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen wie in den übrigen Figuren, zusätzlich zur ersten Richtkeule 25 eine dazu und zur Ebene der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 orthogonale zweite Richtkeule 26 fokussiert. Dabei ist die zweite Richtkeule 26 bei der Anordnung gemäß Fig. 3 im Gegensatz zur ersten Richtkeule 25 fest und nicht schwenkbar. Zur Schwenkung der ersten Richtkeule 25 um den Schwenkwinkel ϕ steuert die Steuerungseinheit 30 in der bezüglich Fig. 1 beschriebenen Weise mittels der Steuerspannung U_St die einzelnen Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 an.

In Fig. 4 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 3. Ausgehend von Fig. 3 sind die Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 des Antennenarrays 80 über jeweils einen Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98 mit dem Verteilnetzwerk 85 verbunden. Die Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98 sind dabei jeweils mit dem schmalseitigen Ende 115 des entsprechenden Wellenleiters 5, 6, 7, . . ., 12 verbunden, das dem Verteilnetzwerk 85 zugewandt ist. Je nach Einstellung der Phasen an den einzelnen Phasenschiebern 91, 92, 93, . . ., 98 läßt sich eine unterschiedliche Phasenverschiebung der in den einzelnen Wellenleitern 5, 6, 7, . . ., 12 jeweils verlaufenden elektromagnetischen Welle erreichen, die zu einem bestimmten Schwenkwinkel der zweiten Richtkeule 26 führen. Ändert man die Phase eines oder mehrerer der Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98, so ändert sich auf dem oder den zugeordneten Wellenleitern die Phasenverzögerung der jeweiligen dort verlaufenden elektromagnetischen Welle und damit der Schwenkwinkel ρ der zweiten Richtkeule 26. Ein Schwenken der zweiten Richtkeule 26 kann somit durch Änderung der Einstellung der Phase mindestens eines der Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98 bewirkt werden. Dazu sind die Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98 entsprechend anzusteuern, beispielsweise ebenfalls über die Steuerungseinheit 30. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4 ist somit sowohl die erste Richtkeule 25 als auch die zweite Richtkeule 26 schwenkbar.

Im folgenden wird die Ansteuerung eines dielektrischen Wellenleiters zur Schwenkung seiner in der Ebene des Wellenleiters liegenden ersten Richtkeule 25 beispielhaft am ersten dielektrischen Wellenleiter 5 des Antennenarrays 80 näher erläutert. Dabei ist es möglich, die abgestrahlte Leistung der einzelnen Störstellen 15 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 bei Verwendung von Metallstreifen über deren Breite bzw. bei Verwendung von dielektrischen Nuten über deren Höhe und Länge festzulegen. Man kann auf diese Weise über eine geeignete Wahl der abgestrahlten Leistung an jeder Störstelle 15 eine gerichtete Abstrahlung mit niedrigen Nebenkeulen 105 realisieren, um Leistung einzusparen und Störungen zu reduzieren.

Die Richtung der sich einstellenden Abstrahlung ist abhängig vom Abstand der Störstellen 15. Denn über den Abstand der Störstellen 15 legt man die Phasenlage fest, die von der im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 geführten elektromagnetischen Welle an den abstrahlenden bzw. empfangenden Störstellen 15 vorliegt. Fig. 22 zeigt den Zusammenhang zwischen der Phasenlage und dem sich einstellenden Schwenkwinkel ϕ am einfachen Beispiel für als isotrope Rundstrahler ausgebildete Störstellen 15. Gleichung (3) gibt den mathematischen Zusammenhang wieder. Der Schwenkwinkel ϕ berechnet sich dabei über:

mit

daraus folgt der Schwenkwinkel ϕ zu

dabei ist c₀ die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, f die Frequenz der elektromagnetischen Welle, d_θ der Phasenabstand zweier benachbarter Störstellen 15 auf dem ersten dielektrischen Wellenleiter 5 bezogen auf die Freiraumwellenlänge und P_θ die Phasendifferenz der elektromagnetischen Welle zwischen den beiden benachbarten Störstellen 15 im ersten dielektrischen Wellenleiter 5. Um also das Schwenken der ersten Richtkeule 25 der Leckwellenantenne 1 zu erreichen, muß man im Wellenleiter 5 die Phasendifferenz P_θ zwischen einander benachbarten Störstellen 15 verändern. Dies kann man einerseits und wie in der US 5 572 228 beschrieben durch äquidistante Änderung der Abstände der Störstellen 15 erreichen. Erfindungsgemäß läßt sich die Phasendifferenz P_θ zwischen einander benachbarten Störstellen 15 auch durch Beeinflussung der Ausbreitungskonstante, die die elektromagnetische Welle im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 und um den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 herum erfährt, realisieren. Für den Idealfall verlustfreier Materialien besteht die Ausbreitungskonstante aus dem Phasenmaß β, das die Phasenänderung in der elektromagnetischen Welle pro Längeneinheit angibt. Allgemein berechnet sich das Phasenmaß zu

In Gleichung (4) kennzeichnet µ_eff die effektive Permeabilität, die die elektromagnetische Welle insgesamt innerhalb und außerhalb des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 erfährt, ε_eff die effektive Permittivität, die die elektromagnetische Welle insgesamt innerhalb und außerhalb des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 erfährt, λ die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle und f die Frequenz der elektromagnetischen Welle. Eine Änderung der Phasendifferenz P_θ zwischen einander benachbarten Störstellen 15 erreicht man auch durch Änderung des Phasenmaßes β, woraus folgt

ΔPθ = Δβ . d (5)

In Gleichung (5) kennzeichnet ΔPθ die Änderung der Phasendifferenz P_θ zwischen einander benachbarten Störstellen 15, d den Abstand zwischen einander benachbarten Störstellen 15 und Δß die Änderung des Phasenmaßes β.

Die Änderung APθ der Phasendifferenz P_θ führt dann gemäß Gleichung (3) zu einem veränderten Schwenkwinkel ϕ.

Für das elektronische Schwenken der ersten Richtkeule 25 der Leckwellenantenne 1 eignet sich gerade die zuletzt beschriebene Methode.

Die Ausbreitungskonstante der sich im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 der Leckwellenantenne 1 ausbreitenden elektromagnetischen Welle läßt sich unter anderem beeinflussen, indem man die effektive Permittivität ε_eff, die die elektromagnetische Welle erfährt, verändert. Hierfür benötigt man ein dielektrisches Material, das eine veränderbare relative Permittivität ε_r besitzt. Es gibt Materialien, die diese Voraussetzungen erfüllen. Ein solches Material ist beispielsweise BSTO (Barium Strontium Titanat), PZT (Blei Zirkon Titanat) oder ein zumindest teilweise aus einem der genannten Stoffe gebildetes Material. Die relative Permittivität ε_r solcher Materialien läßt sich durch Anlegen der elektrischen Steuerspannung U_St und des dadurch hervorgerufenen elektrischen Feldes verändern. Dieses Verhalten kann nun folgendermaßen genutzt werden:
Man kann den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 der Leckwellenantenne 1 direkt aus einem solchen dielektrischen Material mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r anfertigen oder Teilbereiche des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 durch dieses Material ersetzen. Durch Verändern der relativen Permittivität ε_r erreicht man gemäß Gleichung (4) und Gleichung (5) veränderte Phasenbeziehungen an den abstrahlenden bzw. empfangenden Störstellen 15 und erzielt somit nach Gleichung (3) ein Schwenken der gerichteten Abstrahlung bzw. der ersten Richtkeule 25.

Die elektromagnetische Welle ist nicht nur innerhalb des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 der Leckwellenantenne 1 existent, sondern zu einem nicht unwesentlichen Teil auch außerhalb in unmittelbarer Nähe des ersten dielektrischen Wellenleiters 5.

Daher ist es gemäß Fig. 6 auch möglich, durch seitliches Anbringen von Stäben 35, 36 am ersten dielektrischen Wellenleiter 5 eine Veränderung der effektiven Permittivität ε_eff hervorzurufen, die auf die elektromagnetische Welle wirkt, wenn diese Stäbe 35, 36 aus dielektrischem Material gebildet sind, dessen relative Permittivität ε_r sich verändern läßt. Gemäß den Gleichungen (4), (5) und (3) folgen bei einer solchen Veränderung der relativen Permittivität ε_r der Stäbe 35, 36 und damit der effektiven Permittivität ε_eff wieder entsprechend veränderte Phasenbeziehungen zwischen den abstrahlenden bzw. empfangenden Störstellen 15 und damit ergibt sich ein Schwenken der ersten Richtkeule 25 der Leckwellenantenne 1. Gemäß Fig. 6 sind die Stäbe 35, 36 an einander gegenüberliegenden Längsseiten des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordnet, wobei dieser erste dielektrische Wellenleiter 5 äquidistant in Längsrichtung an einer Oberfläche, die die beiden Längsseiten mit den Stäben 35, 36 verbindet, sechs Störstellen 15 aufweist.

Dabei reicht es aus, auch nur an einer Längsseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 einen solchen dielektrischen Stab mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r anzuordnen.

Ein weiterer dielektrischer Stab 40 mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r kann zur Steuerung der Leistungsabstrahlung in der Leckwellenantenne 1 auf einer der Oberfläche mit den Störstellen 15 gegenüberliegenden Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordnet werden. Wird die relative Permittivität er dieses weiteren dielektrischen Stabes 40 auf der Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 erhöht, so wird die elektromagnetische Welle mehr in dem dem weiteren dielektrischen Stab 40 zugewandten Bereich des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 verlaufen, so daß weniger Leistung an den Störstellen 15 abgestrahlt wird. Entsprechend wird bei Verringerung der relativen Permittivität ε_r des weiteren dielektrischen Stabes 40 die elektromagnetische Welle 20 mehr in dem dem weiteren dielektrischen Stab 40 abgewandten und damit den Störstellen 15 zugewandten Bereich des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 verlaufen, so daß mehr Leistung an den Störstellen 15 abgestrahlt wird.

Es ist auch möglich, den weiteren dielektrischen Stab 40 an der Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 in mehrere voneinander getrennte Abschnitte aufzuteilen, deren jeweilige relative Permittivität ε_r individuell veränderbar bzw. ansteuerbar ist, um eine individuelle Leistungsansteuerung zumindest für einen Teil der Störstellen 15 zu realisieren. Dabei kann es auch vorgesehen sein, den weiteren dielektrischen Stab 40 so in voneinander getrennte Abschnitte aufzuteilen, daß jeder einzelnen Störstelle 15 oder einem Teil der Störstellen 15 jeweils ein eigener solcher Abschnitt zugeordnet ist, dessen relative Permittivität ε_r individuell veränderbar ist, so daß für die entsprechende Störstelle 15 eine individuelle Leistungsansteuerung realisiert wird. Auf diese Weise können z. B. Nebenkeulen 105 bei der Abstrahlung von den entsprechenden Störstellen 15 reduziert werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, sowohl an mindestens einer Längsseite des Wellenleiters 5 einen dielektrischen Stab 35, 36 mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r als auch an der Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 den weiteren dielektrischen Stab 40 anzuordnen, um die zugehörigen und beschriebenen Effekte miteinander zu kombinieren.

Zur Änderung der relativen Permittivität ε_r eines dielektrischen Materials mit steuerbarer bzw. veränderbarer relativer Permittivität ε_r wird die Steuerspannung U_St, die ein statisches elektrisches Feld in das dielektrische Material einbringt, benötigt. Dabei ist die benötigte Steuerspannung U_St umso größer, je dicker das dielektrische Material ist. Einige Anwendungen für die Leckwellenantenne 1, wie beispielsweise im Automobilbereich, stellen nur kleine Steuerspannungen U_St zur Verfügung, die für ein ausreichendes Schwenken der ersten Richtkeule 25 der Leckwellenantenne 1 nicht ausreichen könnte. Die elektrische Steuerspannung U_St wird elektronisch von der Steuerungseinheit 30 geregelt und zur Verfügung gestellt.

Das liegt daran, daß der maximale Schwenkwinkel für das Schwenken der ersten Richtkeule 25 von der relativen Permittivität ε_r und der Dicke d des entsprechenden dielektrischen Materials abhängig ist. Die effektive Permittivität ε_eff ergibt sich aus dem Produkt der relativen Permittivität ε_r mit der Permittivität ε₀ im Vakuum. Die relative Permittivität ε_r wird durch ein von außen angelegtes statisches elektrisches Feld verändert. Das statische elektrische Feld hängt von der angelegten Steuerspannung U_St und der Dicke des dielektrischen Materials gemäß

ab.

In Gleichung (6) kennzeichnet E die elektrische Feldstärke des angelegten statischen elektrischen Feldes, U_St die über die Dicke des dieelektrischen Materials über Elektroden angelegte Steuerspannung und d die Dicke des dielektrischen Materials mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r. Somit beeinflußt bei vorgegebener Steuerspannung U_St die Dicke d des dielektrischen Materials die resultierende elektrische Feldstärke E des angelegten statischen elektrischen Feldes, wobei die elektrische Feldstärke E die relative Permittivität ε_r des dielektrischen Materials beeinflußt und diese wiederum den Schwenkwinkel der ersten Richtkeule 25 über die Gleichungen (4), (5) und (3). Somit wird der maximal einstellbare Schwenkwinkel ϕ der ersten Richkeule 25 von der Dicke d des dielektrischen Materials begrenzt. Bei festgelegter Dicke d kann also bei gegebener Steuerspannung U_St nur eine bestimmte elektrische Feldstärke E eingestellt werden. Der erreichbare Schwenkwinkel ϕ der ersten Richtkeule 25 ist auf diese Weise begrenzt.

Mit Hilfe von schichtweise aufgebautem dielektrischen Material mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r kann man die benötigte Steuerspannung U_St reduzieren. Die Steuerspannung U_St wird dabei zwischen den so entstehenden Schichten 50, 51 gemäß Fig. 21 eingebracht. Die Steuerspannung U_St kann dabei beispielsweise über metallische Elektroden an die einzelnen Schichten 50, 51 angelegt werden. Die Steuerspannung U_St kann an die einzelnen Schichten 50, 51 auch über Halbleiterschichten angelegt werden, die jeweils an der Grenze zwischen zwei einander benachbarten Schichten 50, 51 in das dielektrische Material eingefügt sind. Es kann auch vorgesehen sein, einander benachbarte Schichten 50, 51 mit unterschiedlichem dielektrischen Material auszubilden, das jeweils in seiner relativen Permittivität ε_r veränderbar ist. Die Steuerspannung U_St kann dann an die einzelnen Schichten 50, 51 über leitende Grenzschichten zwischen einander benachbarten Schichten 50, 51 an die einzelnen Schichten 50, 51 angelegt werden.

Generell teilt man also die für die Leckwellenantenne 1 benötigte Dicke d des dielektrischen Materials in viel dünnere Schichten 50, 51 auf. Nun können die einzelnen Schichten 50, 51 jeweils mit der gleichen Steuerspannung U_St angesteuert werden, wenn einander benachbarte Schichten 50, 51 entgegengesetzt polarisiert angesteuert werden, wie in Fig. 21 dargestellt. Diese schichtweise Ansteuerung des dielektrischen Materials kann sowohl im Wellenleiter 5 selbst wie in Fig. 21 dargestellt als auch in den an den Längsseiten des Wellenleiters 5 gegebenenfalls angeordneten dielektrischen Stäben 35, 36 und dem gegebenenfalls an der Unterseite des Wellenleiters 5 angeordneten weiteren dielektrischen Stab 40 angewendet werden.

Gemäß Fig. 8a) ist am Beispiel des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 ein horizontal längsgeschichtetes dielektrisches Material mit einander benachbarten Schichten 50, 51 dargestellt. In Fig. 8b) ist am Beispiel des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 ein vertikal längsgeschichtetes dielektrisches Material mit einander benachbarten Schichten 50, 51 dargestellt. Gemäß Fig. 8c) ist am Beispiel des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 ein quergeschichtetes dielektrisches Material mit einander benachbarten Schichten 50, 51 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei in sämtlichen Figuren, in denen geschichtete dielektrische Materialien dargestellt sind, stellvertretend nur einzelne der benachbarten Schichten durch Bezugszeichen gekennzeichnet.

Die beschriebene Längs- oder Querschichtung des dielektrischen Materials läßt sich sowohl auf die dielektrischen Stäbe 35, 36 an den Längsseiten des Wellenleiters 5 als auch auf den weiteren dielektrischen Stab 40 an der Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 und schließlich auch im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 selbst einsetzen.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel für einen ersten dielektrischen Wellenleiter 5 mit sechs als Metallstreifen ausgebildeten Störstellen 15 und den dielektrischen Stäben 35, 36 mit horizontal längsgeschichtetem Aufbau an den beiden Längsseiten des ersten dielektrischen Wellenleiters 5.

Fig. 10 zeigt den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 als vertikal längsgeschichteten dielektrischen Wellenleiter mit ebenfalls sechs als Metallstreifen ausgebildeten Störstellen 15. Der erste dielektrische Wellenleiter 5 kann dabei selbst aus dielektrischen Stäben mit veränderbarer relativer Permittivität ε_r aufgebaut sein, um den vertikal längsgeschichteten Aufbau zu erzielen. Er muß jedoch nicht zwingend in seiner kompletten Breite aus dielektrischen Stäben aufgebaut sein, sondern kann auch nur in Teilbereichen aus dielektrischen Stäben bestehen.

Fig. 11 zeigt als Beispiel den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 mit sechs als Metallstreifen ausgebildeten Störstellen 15 und dem an der Unterseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordneten weiteren dielektrischen Stab 40 mit quergeschichtetem Aufbau.

Die Anzahl der Störstellen 15 ist nicht wie in den Beispielen gewählt auf vier oder sechs begrenzt, sondern beliebig. Die Anzahl der Störstellen 15 bestimmt dabei den Öffnungswinkel der Hauptkeule 100 und kann entsprechend der Systemanforderung gewählt werden. Je mehr Störstellen 15 bei gleichbleibendem Abstand zwischen zwei einander benachbarten Störstellen 15 vorgesehen sind, desto schmaler wird die Hauptkeule 100.

Wird die Leckwellenantenne 1 frei im Raum betrieben, so strahlt sie nicht nur wie in Fig. 20 angedeutet in Nutzrichtung ab. Die Leckwellenantenne 1 strahlt genauso stark in die entgegengesetzte Richtung. Diese Abstrahlung ist in den meisten Anwendungen nicht erwünscht und reduziert den Antennengewinn in Nutzrichtung signifikant.

Einen höheren Gewinn der Leckwellenantenne 1 erreicht man deshalb, indem man an der den Störstellen 15 abgewandten Seite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 und/oder an mindestens einer Längsseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 eine oder mehrere Reflexionsflächen anordnet. Die ungewollte Abstrahlung wird durch die Reflexionsflächen in Nutzrichtung reflektiert. Die Reflexionsflächen müssen dabei so positioniert und geformt sein, daß die reflektierte Abstrahlung die Abstrahlung in Nutzrichtung so überlagert, daß keine Deformierung der Abstrahlcharakteristik in Nutzrichtung auftritt.

Die Einsatzbereiche der beschriebenen Leckwellenantenne 1 sind Antennensysteme, die in mindestens einer Ebene geschwenkt werden müssen. Ein solches Antennensystem mit zusätzlicher gerichteter Abstrahlung orthogonal zur Ebene der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 der Leckwellenantenne 1 ist gemäß Fig. 3 beschrieben. Ein Beispiel eines Antennensystems mit zusätzlicher Schwenkmöglichkeit orthogonal zur Ebene der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 der Leckwellenantenne 1 ist gemäß Fig. 4 beschrieben.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß gemäß Fig. 19, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in den Fig. 3 und 4 kennzeichnen, die Phasenschieber 91, 92, 93, . . ., 98 auch in dem dem Verteilnetzwerk 85 zugewandten Bereich des jeweiligen dielektrischen Wellenleiters 5, 6, 7, . . ., 12 integriert werden können. Dazu wird ein Teil in dem dem Verteilnetzwerk 85 zugewandten Bereich des entsprechenden dielektrischen Wellenleiters 5, 6, 7, . . ., 12 mit Hilfe des in seiner relativen Permittivität ε_r veränderbaren dielektrischen Materials dazu genutzt, die gewünschte Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Wellenleitern 5, 6, 7, . . ., 12 zu erzeugen.

Die entsprechende Ansteuerung dieses jeweiligen Teils der acht Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 erfolgt dazu ebenfalls durch die Steuerungseinheit 30 und entsprechende Phasensteuerspannungen V_sti i = 1, 2, . . ., 8 gemäß Fig. 19. Unterschiedliche Phasensteuerspannungen V_sti können dabei zu verschiedenen Phasenverschiebungen der elektromagnetischen Wellen in den einzelnen Wellenleitern 5, 6, 7, . . ., 12 und damit zu beliebig einstellbaren Schwenkwinkeln der zweiten Richtkeule 26 führen.

Es kann auch vorgesehen sein, die Ausführungsform gemäß Fig. 19 mit der Ausführungsform gemäß Fig. 4 zu kombinieren und einen Teil der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 mit integrierter einstellbarer Phasenverschiebung gemäß Fig. 19 und einen Teil der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 mit externer einstellbarer Phasenverschiebung mittels externer Phasenschieber gemäß Fig. 4 vorzusehen.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß einer oder mehrere der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 ohne Phasenschieber oder integrierte Phasenverschiebung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 4 bzw. nach Fig. 19 vorgesehen ist, so daß die elektromagnetische Welle in diesem Wellenleiter oder in diesen Wellenleitern nicht in ihrer Phase verzögert werden kann.

Erfindungsgemäß wird somit eine elektronisch in ihrer Antennencharakteristik schwenkbare Leckwellenantenne realisiert, die kostengünstig und platzsparend aufgebaut und universell in adaptive Antennensysteme eingesetzt werden kann. Die Leckwellenantenne 1 kann außerdem in hochauflösenden, bildgebenden Radarsystemen eingesetzt werden. Ferner ist der Einsatz in allen Systemen möglich, in denen durch die Leckwellenantenne 1 ein gewisser Raumbereich 2- oder 3-dimensional auf den Empfang von HF-Signalen abgetastet werden muß.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel zur Veränderung der Ausbreitungskonstante im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 beschrieben. Aus Phasenschieberanwendungen, beispielsweise gemäß der Veröffentlichung "Microwave and Millimeter Wave Phase Shifters, Volume I, Dielectric and Feritte Phase Shifter", Shiban K. Koul, Bharathi Bhat Artech House 1991, ist es bekannt, daß man mit Hilfe von magnetisierten Ferriten die Ausbreitungskonstante für eine elektromagnetische Welle beeinflussen kann.

Die magnetischen Eigenschaften von Ferriten werden unter anderem durch Spinelektronen 120 gemäß Fig. 12 hervorgerufen. Sie sind für die Funktion der in diesem zweiten Beispiel beschriebenen Leckwellenantenne 1 besonders wichtig.

Fig. 12 zeigt ein beliebiges Spinelektron 12 in einem magnetisierten Ferritmaterial. Dieses Spinelektron 120 besitzt aufgrund seiner Eigendrehung ein bestimmtes magnetisches Dipolmoment . Bringt man in das Ferritmaterial ein magnetisches Feld ₀ gemäß Fig. 12 in Richtung der z-Achse eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems ein, dessen Richtung nicht mit dem magnetischen Dipolmoment übereinstimmt, so geht das Spinelektronn 120 beim Versuch, sich in Richtung des eingebrachten magnetischen Feldes ₀ auszurichten, in eine Kreiselbewegung gemäß Fig. 12 über. Die Drehachse der Kreiselbewegung zeigt dabei in Richtung des eingebrachten magnetischen Feldes ₀.

Dieses Verhalten innerhalb des Ferritmaterials wird nun folgendermaßen genutzt:

Bringt man in ein solchermaßen magnetisiertes Ferritmaterial ein Hochfrequenz-Magnetfeld ein, dessen Vektor in der gleichen Ebene rotiert, in der das magnetische Dipolmoment der Spinelektronen 120 seine Kreiselbewegung durchführt, so kommt es zu einer Interaktion zwischen dem Hochfrequenz- Magnetfeld und dem Ferritmaterial. Stimmt die Drehrichtung des Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektors mit der Richtung der Kreiselbewegung des Dipolmoments der Spinelelektronen 120 überein, so hat die Interaktion eine niedrige effektive Permeabilität µ_eff für das Hochfrequenz-Magnetfeld zur Folge. Dreht man das in das Ferritmaterial eingebrachte magnetische Feld ₀ um, so kehrt sich ebenfalls die Drehrichtung der Kreiselbewegung der Spinelektronen 120 um. Nun ist die Drehrichtung des Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektors entgegengesetzt zur Richtung der Kreiselbewegung und die Interaktion bewirkt eine höhere effektive Permeabilität µ_eff für das Hochfrequenz-Magnetfeld.

Im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 gibt es Bereiche, in denen der Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektor der sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle 20 gemäß Fig. 13 in der yz-Ebene des kartesischen Koordinatensystems nahezu gleichmäßig rotiert. Dabei sind gemäß Fig. 13 erste Bereiche 125 an einer Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordnet, wohingegen zweite Bereiche 130 an einer Unterseite 140 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordnet sind. Durch entsprechende Pfeile ist in Fig. 13 angedeutet, daß der Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektor in den ersten Bereichen 125 links rotiert, wohingegen er in den zweiten Bereichen 130 rechts rotiert. Den ersten Bereichen 125 ist an der Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 jeweils eine Störstelle 15 zugeordnet. Unter gleichmäßiger Rotation versteht man also in diesem Beispiel gemäß Fig. 13 eine Rotation des Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektors in der gleichen Richtung, so daß sowohl die ersten Bereiche 125 untereinander als auch die zweiten Bereiche 130 untereinander durch gleichmäßige Rotation des Hochfrequenz- Magnetfeld-Vektors charakterisiert sind. Die elektromagnetische Welle 20 bewegt sich dabei in z-Richtung durch den ersten dielektrischen Wellenleiter 5. In diesen ersten Bereichen 125 und den zweiten Bereichen 130 werden über die komplette Breite des ersten dielektrischen Wellenleiters der Leckwellenantenne 1 Ferritstäbe 41, 42, 43, . . ., 47 eingebracht, wobei Fig. 13 einen Längsschnitt durch den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 zeigt, so daß die Zeichnungsebene senkrecht zur Breitseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 liegt. Die Ferritstäbe 41, 42, . . ., 47 sind also senkrecht zur Zeichnungsebene in x- Richtung gemäß Fig. 14, die ebenfalls einen Längsschnitt durch den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 zeigt, im ersten dielektrischen Wellenleiter 5 ausgerichtet.

Gemäß Fig. 13 und Fig. 14 zeigt die x-Achse des kartesischen Koordinatensystems senkrecht in die Zeichenebene hinein. In den Fig. 14, 15 und 18 stellt ein Punkt eine Richtung senkrecht in die Zeichenebene hinein und ein Kreuz eine Richtung senkrecht aus der Zeichenebene heraus dar. Gemäß Fig. 14 werden die Ferritstäbe 41, 42, 43 die sich in den ersten Bereichen 125 befinden, in x-Richtung also senkrecht in die Zeichenebene hinein magnetisiert. Die Ferritstäbe 44, 45, 46, die in den zweiten Bereichen 130 angeordnet sind, werden hingegen in entgegengesetzter Richtung, also senkrecht aus der Zeichenebene heraus magnetisiert. Die durch das jeweilige Magnetfeld in den einzelnen Ferritstäben 41, 42, 43, 44, 45, 46 hervorgerufene Kreiselbewegung der Spinelektronen 120 ist dann sowohl in den ersten Bereichen 125 als auch in den zweiten Bereichen 130 entgegengesetzt der Drehrichtung der Hochfrequenz- Magnetfeld-Vektoren gemäß Fig. 13. Bei einem linksdrehenden Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektor zeigt dabei die Drehachse aus der Zeichenebene senkrecht heraus entgegengesetzt zur x- Richtung, bei einem rechtsdrehenden Hochfrequenz-Magnetfeld- Vektor zeigt die Drehachse hingegen in x-Richtung. Die elektromagnetische Welle 20 erfährt dann eine erhöhte effektive Permeabilität µ_eff. Nach Gleichung (4) und (5) erhöht sich damit die Phasendifferenz P_θ einander benachbarter Störstellen 15. Damit erhöht sich der Schwenkwinkel ϕ gemäß Gleichung (3), so daß gemäß Fig. 22 die erste Richtkeule 25 nach links schwenkt.

Dreht man die Richtung des in die Ferritstäbe 41, 42, 43, 44, 45, 46 eingebrachten Magnetfeldes um, so dreht sich die Kreiselbewegung der Spinelektronen 120 ebenfalls um. Die Drehrichtung der Kreiselbewegung stimmt nun mit der Drehrichtung des Hochfrequenz-Magnetfeld-Vektors sowohl in den ersten Bereichen 125 als auch in den zweiten Bereichen 130 überein. Die elektromagnetische Welle erfährt nun eine niedrigere effektive Permeabilität µ_eff. Daraus folgt gemäß den Gleichungen (4) und (5) eine reduzierte, Phasendifferenz P_θ zwischen einander benachbarten Störstellen 15, so daß der Schwenkwinkel ϕ gemäß Gleichung (3) reduziert wird und die Richtkeule gemäß Fig. 22 nach rechts schwenkt.

Die Größe der sich einstellenden effektiven Permeabilität µ_eff hängt von der Stärke der Magnetisierung der entsprechenden Ferritstäbe 41, 42, 43, 44, 45, 46 ab. Fig. 23 zeigt beispielhaft eine Magnetisierungskurve eines Ferritmaterials. Die betragsmäßig maximale Magnetisierung des Ferritmaterials stellt dabei eine positive Sättigungsmagnetisierung 65 und eine negative Sättigungsmagnetisierung 70 dar. Für diese beiden Werte erreicht man die niedrigste und die höchste einstellbare effektive Permeabilität µ_eff. Diese Grenzwerte bestimmen somit gemäß Gleichung (4) und (5) den maximalen Schwenkwinkelbereich 110 gemäß Fig. 24. Einen Schwenkwinkel ϕ innerhalb des Schwenkwinkelbereichs 110 erreicht man, indem eine Magnetisierung eingestellt wird, die zwischen den beiden Sättigungsmagnetisierungen 65, 70 des Ferritmaterials gemäß Fig. 23 liegen. Es besteht so die Möglichkeit, die erste Richtkeule 25 der Leckwellenantenne 1 im Schwenkwinkelbereich 110 kontinuierlich zu schwenken.

Dabei ist es nicht notwendig, daß der volle Schwenkwinkelbereich 110 gemäß Fig. 24 ausgenutzt wird. Es sind Anwendungsfälle denkbar, in denen der Schwenkwinkel ϕ nur in einem positiven Teil 111 des Schwenkwinkelbereichs 110 oder nur in einem negativen Teil 112 des Schwenkwinkelbereichs 110 liegt.

Für die meisten Anwendungsfälle benötigt man jedoch kein kontinuierliches Schwenken der ersten Richtkeule 25 wie beschrieben. Es reicht dann vollkommen aus, wenn die erste Richtkeule 25 diskrete Schwenkwinkel ϕ einnehmen kann. Man kommt so zum Vorgang des digitalen Schwenkens der ersten Richtkeule 25. Hierfür teilt man den gesamten Schwenkwinkelbereich 110 in beispielsweise gleich große Winkelbereiche auf. Diese Winkelbereiche bestimmen den kleinsten Winkel, um den die erste Richtkeule 25 geschwenkt werden muß.

Eine Realisierung sieht so aus, daß die in Fig. 14 dargestellten Ferritstäbe 41, 42 an der Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5, also in den ersten Bereichen 125 gemäß Fig. 13, die gemäß Fig. 14 jeweils einer Störstelle 15 örtlich zugeordnet sind in mehrere Teilferritstäbe 71, 72, 73, 74 mit unterschiedlich großer und voneinander getrennter Querschnittsfläche gemäß Fig. 15 aufgeteilt werden. Dabei wird ein erster Ferritstab 41 an der Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 in einen ersten Teilferritstab 71 und einen zweiten Teilferritstab 72 aufgeteilt. Ein zweiter Ferritstab 42 an der Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 wird in einen dritten Teilferritstab 73 und einen vierten Teilferritstab 74 gemäß Fig. 15 aufgeteilt. Der Querschnitt des zweiten Teilferritstabes 72 ist bei dem Beispiel gemäß Fig. 15 genauso groß gewählt wie der Querschnitt des vierten Teilferritstabs 74 und halb so groß wie der Querschnitt des ersten Teilferritstabs 71 und des dritten Teilferritstabs 73.

Die Querschnittsgrößen der Teilferritstäbe 71, 72, 73, 74 müssen so ausgelegt sein, daß wenn die Teilferritstäbe 72, 74 mit den kleinsten Querschnittflächen zwischen ihrer positiven Sättigungsmagnetisierung 65 und ihrer negativen Sättigungsmagnetisierung 70 umgeschaltet werden, die erste Richtkeule 25 um den kleinsten vorgegebenen Schwenkwinkel ϕ schwenkt. Die Teilferritstäbe 71, 73 mit den nächstgrößeren Querschnittsflächen müssen nun in ihrer Querschnittsfläche so ausgelegt sein, daß wenn sie in ihrer Magnetisierung zwischen ihrer positiven Sättigungsmagnetisierung 65 und ihrer negativen Sättigungsmagnetisierung 70 umgeschaltet werden, die erste Richtkeule 25 um das doppelte des kleinsten vorgegebenen Winkels geschwenkt wird. Dies ist entsprechend durch die doppelte Querschnittsfläche wie beschrieben in Fig. 15 dargestellt. Teilferritstäbe, die in Fig. 15 nicht dargestellt sind, und deren Querschnittsflächen noch größer als die beschriebenen sind, müssen in ihrer Querschnittsfläche so ausgebildet sein, daß die erste Richtkeule 25 um das Vierfache, das Achtfache, usw. des kleinsten vorgegebenen Winkels schwenken kann, wobei die Querschnittsflächen entsprechend dem Vierfachen, dem Achtfachen, usw. der Querschnittsfläche des zweiten Teilferritstabs 72 entsprechen muß. Der beschriebene lineare Zusammenhang zwischen Querschnittsfläche und Schwenkwinkel ist zur Veranschaulichung gewählt. In der Regel wird zwischen der Querschnittsfläche der Teilferritstäbe und dem damit realisierbaren Schwenkwinkel kein linearer Zusammenhang bestehen, so daß eine Verdopplung des Schwenkwinkels nicht mit einer Verdopplung der Querschnittsfläche des entsprechenden Teilferritstabes einhergehen muß. Es ist auch möglich, die Querschnittsflächen der Teilferritstäbe so zu wählen, daß beliebige ganzzahlige oder auch reellzahlige Vielfache des kleinstmöglichen Schwenkwinkels realisiert werden können.

Entscheidend für die Funktion der Leckwellenantenne 1 in dem beschriebenen zweiten Beispiel ist die Magnetisierung der Ferritstäbe 41, 42, 43, 44, 45, 46. Sie kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man die Ferritstäbe 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 gemäß Fig. 16 an ihren beiden Enden zu einem rechteckigen Ring schließt und über einen um den so entstandenen Ferritring gewickelten stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld induziert, so daß die gewünschte Magnetisierung durch entsprechende Steuerung des Stromdurchflusses durch den Leiter erzielt wird.

Fig. 16 zeigt als praktische Ausführung den ersten dielektrischen Wellenleiter 5 mit vier Störstellen 15 an seiner Oberseite 135 und zu Ferritringen geschlossene Ferritstäbe 41, 42, . . ., 47, die für digitales Schwenken der ersten Richtkeule 25 als zu Teilferritringen geschlossenen Teilferritstäben 71, 72, . . ., 76 ausgebildet sind.

Für die Anwendung im Antennenarray 80 können die Ferritstäbe 41, 42, . . ., 47 bzw. die Teilferritstäbe 71, 72, . . ., 76 benachbarter dielektrischer Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 gemäß Fig. 17 zwischen den Wellenleitern 5, 6, 7, 8 benachbarten Störstellen 15 zusammengefaßt werden und beispielsweise ebenfalls jeweils zu einem Ferritring oder Teilferritring geschlossen werden. Gemäß Fig. 17 ist dies anhand eines 4 × 4-Antennenarrays 80 aus vier dielektrischen Wellenleitern 5, 6, 7, 8 mit je vier als Metallstreifen ausgebildeten Störstellen 15 für das digitale Schwenken der ersten Richtkeule 25, also unter Verwendung der Teilferritstäbe 71, 72, . . ., 76 in Form von Teilferritringen dargestellt. Gemäß Fig. 17 sind in ihrer Magnetisierung gleich anzusteuernde Ferritstäbe 41, 42, 43, . . ., 47 bzw. Teilferritstäbe 71, 72, 73, . . ., 76 verschiedener Wellenleiter 5, 6, 7, 8 jeweils zusammengefaßt und gemeinsam durch jeweils einen stromführenden und um den entsprechenden Ferrit- oder Teilferritring gewickelten nicht dargestellten Leiter angesteuert. Dabei können wie in Fig. 17 dargestellt jeweils mehrere gleich angesteuerte Ferritstäbe 41, 42, 43, . . ., 47 bzw. Teilferritstäbe 71, 72, 73, . . ., 76 im Bereich einander auf benachbarten Wellenleitern 5, 6, 7, 8 entsprechender Störstellen 15 jeweils zu einem gemeinsamen Ferritring oder Teilferritring zusammengefaßt sein, wobei die Wellenleiter 5, 6, 7, 8 wie in Fig. 17 dargestellt parallel angeordnet sind.

Auch in diesem zweiten Ausführungsbeispiel können die Störstellen 15 sowohl als Metallstreifen als auch als dielektrische Nuten ausgebildet sein. Es kann auch sowohl im ersten als auch im zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, daß einige der Störstellen 15 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 als dielektrische Nuten ausgebildet sind, wohingegen andere Störstellen 15 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 als Metallstreifen ausgebildet sind. Auch die Anzahl der Störstellen 15 ist nicht auf vier begrenzt, sondern beliebig. Die Anzahl der Störstellen 15 bestimmt wie beschrieben den Öffnungswinkel der Hauptkeule 100 und kann entsprechend der Systemanforderung gewählt werden. Je mehr Störstellen 15 bei gleichem Störstellenabstand voneinander vorhanden sind, desto schmaler wird die Hauptkeule 100.

Sowohl im ersten als auch im zweiten Ausführungsbeispiel sollten sämtliche dielektrischen Wellenleiter und/oder deren jeweils an einer oder an beiden Längsseiten angeordnete dielektrischen Stäbe 35, 36 mit möglichst derselben Steuerspannung U_St angesteuert werden, um die Richtwirkung der Leckwellenantenne nicht zu verschlechtern. Wie auch die dielektrische Leckwellenantenne 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel strahlt die dielektrische Leckwellenantenne 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht nur in y-Richtung gemäß Fig. 14 und Fig. 15 ab. Die Leckwellenantenne 1 strahlt genauso stark in die entgegengesetzte Richtung. Diese Abstrahlung ist wie beschrieben in den meisten Anwendungen nicht erwünscht und reduziert den Antennengewinn in Nutzrichtung signifikant.

Einen höheren Gewinn der Leckwellenantenne 1 erreicht man deshalb wie beschrieben, indem man an der den Störstellen 15 abgewandten Seite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 oder zusätzlich auch an mindestens einer Längsseite des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 Reflexionsflächen positioniert. Die ungewollte Abstrahlung wird durch die Reflexionsflächen in Nutzrichtung reflektiert. Die Reflexionsflächen sollten dabei so positioniert und geformt sein, daß die reflektierte Abstrahlung die Abstrahlung in Nutzrichtung so überlagert, daß keine Deformierung der Abstrahlcharakteristik in Nutzrichtung auftritt.

Durch die beschriebene einseitig an der Oberseite 135 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordneten Störstellen 15 kommt es während des beschriebenen Schwenkvorgangs der ersten Richtkeule 25 zu Schwankungen in der Abstrahlamplitude. Dies kommt daher, daß die an der Unterseite 140 angeordneten Ferritstäbe 45, 46 gemäß den Fig. 14 und 15 je nach ihrer Magnetisierungsrichtung als zusätzliche abstrahlende Störstellen wirken. Die genannten Schwankungen in der Abstrahlamplitude können erheblich reduziert werden, wenn zusätzliche Störstellen 15, beispielsweise in Form von Metallstreifen gemäß Fig. 18 im Bereich der Ferritstäbe 45, 46 an der Unterseite 140 des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 angeordnet werden. Die Störstellen 15 an der Unterseite 140 können natürlich entsprechend auch als dielektrische Nuten ausgebildet werden.

Die Beschreibung der Leckwellenantenne 1 anhand des ersten dielektrischen Wellenleiters 5 kann sowohl für das erste beschriebene Ausführungsbeispiel als auch für das zweite beschriebene Ausführungsbeispiel auch auf alle anderen dielektrischen Wellenleiter 6, 7, 8, . . ., 12 übertragen werden. Die Leckwellenantenne 1 kann aus einem einzigen in der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen dielektrischen Wellenleiter oder aus einem Antennenarray mit mindestens zwei solcher Wellenleiter aufgebaut werden, wobei die Ausbildung als Antennenarray 80 gemäß Fig. 3, Fig. 4, Fig. 17 und Fig. 19 mit acht bzw. vier Wellenleitern lediglich beispielhaft beschrieben ist.

Die Einsatzbereiche der dielektrischen Leckwellenantenne 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel Antennensysteme, die in mindestens einer Ebene in ihrer Antennencharakteristik geschwenkt werden müssen. Entsprechend den Fig. 3 und 4 läßt sich auch für das zweite Ausführungsbeispiel ein Antennenarray 80 realisieren, wie es beispielsweise in Fig. 17 in einer Realisierungsform beispielhaft angedeutet ist und das gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 zusätzlich zur schwenkbaren ersten Richtkeule 25 in Richtung der Ebene der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 auch die zweite Richtkeule 26 orthogonal zur Ebene der Wellenleiter 5, 6, 7, . . ., 12 aufweist, die jedoch gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 nicht schwenkbar ist. Unter Verwendung der Phasenschieber gemäß Fig. 4 ist auch die zweite Richtkeule 26 schwenkbar wie beschrieben.

Somit liefert auch die Leckwellenantenne 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Antenne mit elektronisch schwenkbarer Antennencharakteristik, die kostengünstig und platzsparend aufgebaut und allgemein als in seiner Antennencharakteristik adaptives Antennensystem eingesetzt werden kann. Die Leckwellenantenne 1 kann dabei beispielsweise in hochauflösenden, bildgebenden Radarsystemen eingesetzt werden. Generell ist der Einsatz der Leckwellenantenne 1 gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel in allen Antennensystemen möglich, in denen ein gewisser Raumbereich 2- oder 3-dimensional mit bzw. nach Hochfrequenzsignalen abgetastet werden muß.

Claims

1. Leckwellenantenne (1) mit mindestens einem dielektrischen Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) und Störstellen (15), an denen jeweils ein Teil eines über den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) in Form einer elektromagnetischen Welle (20) geführten elektromagnetischen Feldes abgestrahlt oder empfangen wird, wobei die Phasendifferenz der elektromagnetischen Welle (20) zwischen benachbarten Störstellen (15) jeweils etwa gleich groß ist, so daß sich eine gerichtete Antennencharakteristik (25, 26) ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckwellenantenne (1) Mittel (30; 35, 36; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der Ausbreitungskonstante des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) umfaßt, wobei sich durch eine Änderung der Ausbreitungskonstante eine Änderung der Wellenlänge der sich über den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) ausbreitenden elektromagnetischen Welle (20) und damit eine Änderung der Phasendifferenz ergibt, die zu einer Schwenkung der gerichteten Antennencharakteristik (25, 26) führt.

2. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 35, 36; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der Ausbreitungskonstante Mittel (30; 35, 36) zur Änderung der effektiven Permittivität ε_eff für die sich über den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) ausbreitende elektromagnetische Welle (20) umfassen.

3. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 35, 36) zur Änderung der effektiven Permittivität ε_eff Mittel (30) zur Änderung der relativen Permittivität ε_r des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) durch Anlegen einer Spannung (U_st) an den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) umfassen.

4. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) zumindest teilweise schichtweise aufgebaut ist, wobei die Spannung (U_St) zwischen den Schichten (50, 51) eingebracht wird.

5. Leckwellenantenne (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 35, 36) zur Änderung der effektiven Permittivität ε_eff Mittel (30) zur Änderung der relativen Permittivität ε_r mindestens eines seitlich an den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) angebrachten ersten dielektrischen Stabes (35, 36) durch Anlegen einer Spannung (U_St) an diesen dielektrischen Stab (35, 36) umfassen.

6. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine seitlich an den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) angebrachte erste dielektrische Stab (35, 36) schichtweise aufgebaut ist, wobei die Spannung (U_St) zwischen den Schichten (55, 56) eingebracht wird.

7. Leckwellenantenne (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer den Störstellen (15) des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) gegenüberliegenden Seite des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) ein weiterer dielektrischer Stab (40) mit durch Anlegen einer Spannung (U_St) veränderbarer relativer Permittivität ε_r angeordnet ist, um die Leistungsaufteilung in der Leckwellenantenne (1) zu steuern, wobei durch eine Erhöhung der relativen Permittivität ε_r des zweiten dielektrischen Stabes (40) die elektromagnetische Welle (20) mehr in dem dem zweiten dielektrischen Stab (40) zugewandten Bereich des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) verläuft, so daß weniger Leistung an den Störstellen (15) abgestrahlt wird.

8. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere dielektrische Stab (40) schichtweise aufgebaut ist, wobei die Spannung (U_St) zwischen den Schichten (60, 61) eingebracht wird.

9. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere dielektrische Stab (40) in mehrere voneinander getrennte Abschnitte aufgeteilt ist, deren relative Permittivität ε_r individuell veränderbar ist, um eine individuelle Leistungsansteuerung zumindest für einen Teil der Störstellen (15) zu realisieren.

10. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 35, 36; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der Ausbreitungskonstante Mittel (30; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der effektiven Permeabilität µ_eff für die sich über den Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) ausbreitende elektromagnetische Welle (20) umfassen.

11. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der effektiven Permeabilität µ_eff im Bereich von Störstellen (15) des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) quer zum Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) magnetisierte Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) und Mittel (30) zur Einstellung der Magnetisierung dieser magnetisierbaren Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) umfassen, wobei die Größe des Schwenkwinkels (ϕ) für die Schwenkung der gerichteten Antennencharakteristik (25, 26) von der Magnetisierung der Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) abhängt.

12. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mittel (30) zur Einstellung der Magnetisierung eine Umkehrung der Magnetisierungsrichtung der magnetisierbaren Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) erfolgt.

13. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30) zur Einstellung der Magnetisierung die Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) jeweils zwischen zwei magnetischen Sättigungszuständen (65, 70) umschalten.

14. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) in Teilelemente (71, 72, 73, . . ., 76) aufgeteilt sind, die unterschiedliche Querschnittsfläche aufweisen und durch deren Magnetisierung jeweils ein von der Querschnittsfläche abhängiger Schwenkwinkel der Antennencharakteristik (25, 26) einstellbar ist.

15. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30) zur Einstellung der Magnetisierung der Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) die Magnetisierung der Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) kontinuierlich zwischen zwei magnetischen Sättigungszuständen (65, 70) ansteuern.

16. Leckwellenantenne (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) ringförmig ausgebildet sind und daß die Mittel (30) zur Einstellung der Magnetisierung der Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) jeweils einen um das entsprechende Ferritelement gewickelten stromdurchflossenen Leiter umfassen, der ein Magnetfeld im entsprechenden Ferritelement (41, 42, 43, . . ., 47) induziert.

17. Leckwellenantenne (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellen (15) auf einander gegenüberliegenden Seiten des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) angeordnet sind.

18. Leckwellenantenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antennenarray (80) aus mehreren parallel angeordneten Wellenleitern (5, 6, 7, . . ., 12) gebildet und durch ein gemeinsames Verteilnetzwerk (85) gespeist ist.

19. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Teil der Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) jeweils ein Phasenschieber (91, 92, 93, . . ., 98) zugeordnet ist.

20. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30; 35, 36; 41, 42, 43, . . ., 47) zur Änderung der Ausbreitungskonstante des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) in einem Bereich an einem Ende des jeweiligen Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12), das dem Verteilnetzwerk (85) zugewandt ist, die Ausbreitungskonstante getrennt ansteuern, um eine Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Wellenleitern (5, 6, 7, . . ., 12) zu bewirken.

21. Leckwellenantenne (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, soweit sie auf einen der Ansprüche 10 bis 18 rückbezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrer Magnetisierung gleich anzusteuernde Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) verschiedener Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) zusammengefaßt und gemeinsam angesteuert sind.

22. Leckwellenantenne (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere gleich angesteuerte Ferritelemente (41, 42, 43, . . ., 47) im Bereich einander entsprechender Störstellen (15) mehrerer parallel angeordneter Wellenleiter (5, 6, 7, . . ., 12) zu einem gemeinsamen Ferritring zusammengefaßt sind.

23. Leckwellenantenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite des mindestens einen Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) eine oder mehrere Reflexionsflächen angeordnet sind.

24. Leckwellenantenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb, an der den Störstellen (15) abgewandten Seite des Wellenleiters (5, 6, 7, . . ., 12) zusätzliche Störstellen angeordnet sind.

25. Leckwellenantenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Störstellen (15) als dielektrische Nuten ausgebildet sind.

26. Leckwellenantenne (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Störstellen (15) als Metallstreifen ausgebildet sind.