DE3023055A1 - Antenne - Google Patents

Description

Antenne

Es ist häufig erwünscht, eine Antenne Hinzusetzen, die niedrige Abmessungen hat, so daß sie nicht nennenswert die Form des Körpers beeinträchtigt, auf dem sie montiert ist. Beispiele einer solchen Antenne sind in dem Buch "Antenna Engineering Handbook" von Jasik, veröffentlicht im McGraw Hill-Verlag, auf den Seiten 27 - 35 und 27 - 36 und auf den Seiten 8 -8 bis 8 - IS beschrieben. Bei den beschriebenen Antennen handelt. e<; sich um Antennen mit ringförmigem Schlitz. Eine Antenne mit ringförniigem Schlitz kann als das offene Ende einer koaxialen Leitung mit großem Durchmesser und kleinem Wellenwiderstand angesehen werden. Das wesentliche Merkmal der beschriebenen Antenne mit ringförmigem Schlitz besteht darin, daß die Öffnung des ringförmigen Schlitzes in einer Ebene mit der leitenden Boilenebono 1iegt.

Es ist bekannt, hinter den Antennen Hohlräume voi /.iimIhn, z.B. bei einer Antenne mit rechteck!'örmicjom Srhl il:z einen Hohl raum dahinter gemäß Abschnitt 8 - 9 in der oben erwähnten Veröffentlichung anzuordnen. Die Seiten 27 - 36 der Verö I I <·ηΙ t i cliiiiui -tncjen eine Antenne mit ringförmigem Schlitz und dahinter befindlichem Hohlraum. In diesem Falle ist der Hohlraum jedoch im wesentlichen ein Resonator mit konzentriertem Element und kein Resonator mit verteiltem Element. Auch hier ist der r.i ng form i.<je Schlitz im wesentlichen fluchtend mit einer Bodenobone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den <.u ι:. ·ηΐΠ-λ j" vej."be:,:-er1 e Ani cnne zu sehn !' Ci n.

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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen zylindrischen Hohlraum, der durch elektrisch leitende Seiten- und Bodenwände gebildet wird, eine der Öffnung des Hohlraums zugekehrte und im Abstand von dieser angeordnete leitende Scheibe, die ebenfalls von den Wänden einen Abstand aufweist und gegenüber diesen elektrisch isoliert ist, Mittel zur Zuführung elektro-magnetischer Energie mit Mikrowellenfrequenz zum Zwischenraum zwischen der Scheibe und der Bodenwand bzw. zum Empfang solcher Energie von diesem Zwischenraum, um dadurch dem Hohlraum Energie zuzuführen oder von diesem Energie zu empfangen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1A und 2A Draufsichten auf erfindungsge

mäß ausgebildete Antennen;

Fig. 1B und 2B Quei-schnittsansichten entlang

der Linien B-B in den Fig. 1A und 2A;

Fig. 3A die Änderung der Resonanzfre

quenz bei verschiedenen Parametern einer Antenne und

Fig. 3B eine typische Strahlungscha

rakteristik.

Fig., 1A und 1B zeigen einen Körper mit einem kreisförmigen, offenen Hohlraum 1, wobei wonigstt-ns die Seitenwand 11

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und die Bodenwand des Hohlraums elektrisch leitend sind. Der Hohlraum wird von einer ebenen Fläche 10 umgeben. Innerhalb des Hohlraums befindet sich eine kreisförmige Scheibe 3, die von der Seitenwand des Hohlraums einen Abstand aufweist, so daß ein ringförmiger Bereich 2 zwischen der Scheibe und der Seitenwand des Hohlraums gebildet wird. Die Scheibe enthält ein elektrisch isolierendes dielektrisches Substrat 4, auf dem sich eine elektrisch leitende Schicht 5 befindet. Das Substrat liegt auf der Bodenwand des Hohlraums auf, so daß die Scheibe einen Abstand von der Öffnung des Hohlraums aufweist. In der Bodenwand befindet sich konzentrisch zur Scheibe und zum Hohlraum eine Bohrung 6. Durch die Bohrung verläuft eine koaxiale Leitung, deren innerer Leiter 7 mit der Schicht 5, und deren äußerer Leiter 8 mit den Wänden des Hohlraums verbunden ist. Öie Schicht 5 und das Substrat 4 bilden eine radiale übertragungsleitung, die Energie von der koaxialen Leitung 7, 8 zum Hohlraum führt. Der ringförmige Bereich 2 bildet einen Ubergangsbereich zwischen der radialen Leitung und dem Hohlraum.

Der Hohlraum und die Scheibe brauchen nicht kreisförmig zu sein, sondern können jede geeignete Form aufweisen. Beispielsweise können Hohlraum und Scheibe halbkreisförmig sein. Fig. 2A und 2B zeigen zwei halbkreisförmige, Seite an Seite angeordnete Hohlräume.

In Fig. 2 sind für entsprechende Elemente gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet. Eine ins einzelne gehende Erläuterung der Fig. 2A und 2B ist daher nicht erforderlich.

Der kreisförmige Hohlraum ergibt eine Ani cnnen-An:iprechcharakteristik mit kreisförmiger Symmetrie.' Mit anderen Formen erhält man andere Ansprechcharakteristiken.

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Die Strahlung außerhalb der ebenen Fläche 10 wird überwiegend durch die Abmessungen des Hohlraums 1 beeinflußt. Die Resonanzfrequenz der kreisförmigen Antenne ist eine Funktion der HohlraumLiefe h, des Hohlraumdurchmessers B und des Scheibendurchmcsscrs b, was in Fig. 3A für eine Antenne mit D = 25 mm und d - 20 mm bzw. 22 mm dargestellt ist. Es wird angenommen, daß die Resonanzfrequenz mit zunehmendem Durchmesser D des Hohlraums abnimmt. Der Hohlraumdurchmesser D und der Scheibendurchmesser d bestimmen anfänglich eine Resonanzfrequenz, die durch geeignete Wahl von h in jede andere Frequenz innerhalb eines weiten Bereiches verschoben werden kann.

Die Bandbreite der Antenne nimmt mit zunehmender Tiefe h des Hohlraums zu.

Im Vergleich mit einer üblichen Antenne mit ringförmigem Schi j Lz gibt die Erfindung einer Antenne an, die größere Möglichkeiten bietet, eine gewünschte Resonanzfrequenz vorzusehen, wenn eine Anpassung an eine koaxiale Leitung von vorgegebener Impedanz erfolgt. Das Problem der Bemessung der Antenne ist jedoch sehr kompliziert, denn hierzu gehört das Anpassen der radialen über! ragungsl eitung (die gedruckte Scheibe), deren Ir.pedanz sich mit dom Durchmesser der koaxialen in den Hohlraum führenden Leitung iindort, wobei die Impedanz des Hohlraums von den Hohlraumjn abhängt.

Eine typische Strahlungscharakteristik ist in Fig. 3B Kf ollt. Diese Charakteristik wird erzeugt, indem eine Anleime tjomäß Fig. 1A und B auf einer ebenen Bodenflache montiert wird. Das Null-Vnrhal ton ist gut und es sind nahezu keine stöiithIoi Soitonkoulen in diesem Bereich vorhanden.

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Ih den Zeichnungen ist zwar als Umgebung des Hohlraums eine ebene Fläche 10 dargestellt, jedoch ist diese nicht wesentlich. Die Antenne kann auch einen dünnwandigen Hohlraum etwa wie eine Hornantenne enthalten.

Die Antenne wurde ferner als Sender beschrieben, jedoch kann sie natürlich auch zum Empfang von Strahlung verwundet werden.

Bs / dm

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Claims (6)

1. EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

   PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

   EMI Limited 100/5 55

   Patentansprüche

   Ty Antenne, gekennzeichnet durch einen offenen zylindrischen Hohlraum (1), der durch elektrisch leitende Seiten- und Bodenwände (11, 12) gebildet wird, eine der Öffnung des Hohlraums zugekehrte und im Abstand von dieser angeordnete leiten ;e Scheibe (3), die ebenfalls von den Wänden einen Abstand aufweist und gegenüber diesen elektrisch isoliert: irt, Mittel (7,8) zur Zuführung elektro-magneti scher Energie iii.it Mikrowellen-Frequenz zum Zwischenraum zwischen der Scheibe (3) und der Bodenwand (12) bzw. zum Empfang solcher Energie von diesem Zwischenraum, um dadurch dem Hohlraum (1) Energie zuzuführen oder von diesem Energie zu empfangen.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3) aus einer elektrisch leitenden Schicht (5) besteht, die sich auf einem elektrisch isolierenden, auf der Bodenwand (12) liegenden Substrat (4) befindet.
3. 3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch cjekonn/.oi ehru>i, daß der Hohlraum einen kreisförmigen Querschniit aufweist.

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4. 4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
5. 5. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zuführung der elektromagnetischen Energie aus einer koaxialen Leitung bestehen, deren mittlerer Leiter (7) mit der Scheibe (3) und deren Außenleiter (8) mit der Bodenwand (12) verbunden ist.
6. 6. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Hohlraums (1) von einer ebenen Fläche (10) umgeben ist.

   -Beschreibung-

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