DE3524503A1

DE3524503A1 - Ebene mikrowellenantenne

Info

Publication number: DE3524503A1
Application number: DE19853524503
Authority: DE
Inventors: Toshio Abiko; Minoru Shijonawate Osaka Kanda; Masayuki Kobe Hyogo Matsuo; Yoshiaki Ibaraki Osaka Ueno
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1986-01-23
Also published as: FR2567685A1; CA1250046A; GB8517125D0; US4963892A; GB2161652B; GB2161652A; GB8528613D0; GB2167606A; GB2167606B; FR2567685B1

Description

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER ; Patentanwälte · European Patent Atiurncys "

Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60 3524503

9. Juli 1985

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD,
1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-shi
Osaka 571 / Japan

Unser Zeichen: M 1633

Ebene Mikrowellenantenne

Die Erfindung betrifft eine ebene Mikrowellenantenne zum Empfang von zirkulär polarisierten Wellen.

Derartige ebene Mikrowellenantennen sollen zirkulär polarisierte Wellen empfangen, die im SHF-Band, insbesondere 12 GHz-Band, über geostationäre Rundfunksatelliten übertragen werden, die in 36 000 km Höhe über die Erdoberfläche gebracht werden.

Geostationäre Satelliten wurden erst in den jüngsten Jahren für Rundfunkzwecke eingesetzt. Die von den Satelliten ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen sind zirkulär polarisiert, was insbesondere für einen japanischen Rundfunksatelliten zutrifft, der über dem Äquator stationiert wurde und dessen Sendungen in Japan empfangen werden können; die von diesem Satelr-

HD/Ma

liten ausgestrahlten Wellen besitzen Rechtspolarisation.

Die zum Empfang von derart zirkulär polarisierten Wellen gewöhnlich verwendeten Antennen sind Parabolantennen, die auf dem Hausdach oder in vergleichbarer Stellung aufgestellt werden. Bei Parabolantennen tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß der Antennenkörper und die zugehörige Halterung umfangreich und kompliziert sind, so daß hohe Herstellungskosten entstehen, überdies sind derartige Antennen windanfällig, so daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die Antennen zu sichern. So müssen geeignete Halterungen für Parabolantennen mit Versteifungen versehen werden, die einen großen Teil der Gesamthalterung ausmachen, so daß für die Halterung und ihre Montage höhere Kosten entstehen können als für die Antennen selbst, so daß Parabolantennen insgesamt sehr teuer sind.

Um diese Schwierigkeiten beim Gebrauch von Parabolantennen zu beheben, wurde in der JP-OS 99803/1982 (entsprechend der US-PS 4 475 107 und der DE-OS 31 49 200) eine ebene Antenne vorgeschlagen, die insgesamt flach ausgebildet ist, so daß die Antennenstruktur vereinfacht werden konnte. Auf diese Weise entsteht eine kostengünstige Antenne, die direkt an der Wandoberfläche von Gebäuden montiert werden kann, so daß keinerlei zusätzliche Halterungselemente erforderlich sind. Auf diese Weise können die Gesamtkosten für die Montage vermindert werden.

Bei dieser ebenen Antenne bzw. Flachantenne handelt es sich insbesondere um eine Antenne mit mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen, deren Antennenelemente in mehreren Reihen angeordnet sind, wobei jedes Antennenelement aus zwei Mikro-Streifenleitern besteht, die mäanderförmig verlaufen. Eine derartige sogenannte eindimensionale Gruppenantenne vom Wanderwe11entyp be-

sitzt eine Frequenzcharakteristik und eine Richtwirkung, die durch die Art und Weise bestimmt werden, in welcher die Mikro-Streifenleiter zyklisch abgekröpft bzw. mäanderförmig ausgebildet sind. Von besonderer Bedeutung ist dabei der Zyklus der Mäanderform. Unter der idealisierenden Annahme, daß die Mikro-Streifenleitungen verschwindende Breite aufweisen und an eine Speisequelle angeschlossen sind, so daß die Leitungen gleichförmig nach Art von Wanderwellen stromdurchflossen sind, kann die Richtcharakteristik der Antenne in der x-z-Ebene berechnet werden, indem die Bedingungen zur Abstrahlung von zirkulär polarisierten Wellen in der Richtung θ der Hauptkeule erhalten werden; die Abstrahlbedingungen selbst für die zirkulär polarisierte Welle können durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden:

b + (1 - η cos Q_m) 2a = Xg ·£ 1 ±1 Tan"¹ (sin θ^/1 -η cos Ö_m))...(1)

Γ 1 —1 1

b + (1 - η cos 0_m) c = Xg < 1 ±^ Tan (sin 0_m/1 -ηcos Q ti ...(2)

Darin bezeichnet 0 die Richtung der Hauptkeule, a, b und c sind die Längen des unteren, des seitlichen bzw. des mittleren Abschnitts der Mäanderform einer MikroStreif enleitung gemäß Fig. 4 der obengenannten JP-OS, η ist der Wellenlängen-Verkürzungskoeffizient der MikroStreif enleitung, Xg ist die Leitungswellenlange der Mikro-Streifenleitung, das obere Zeichen "-" der Doppelzeichen in Gleichung (1) und das "+" in der anderen Gleichung (2) bezeichnen links-zirkular-polarisierte Wellen, das obere Zeichen "+" der Doppelzeichen in Gleichung (1) oder das Zeichen "-" in Gleichung (2) bedeuten rechts-zirkular-polarisierte Wellen; die x-Achse ist die zur ebenen Antenne senkrechte Achse, die y-Achse ist die Achse in der Richtung der Breite der Antennenelemente, und die z-Achse entspricht der Längsrichtung der Elemente.

- r·

In den Gleichungen (1) und (2) können durch die geeignet gewählten und in die Gleichungen eingesetzten Werte von

θ und b die Werte von a und c bestimmt werden, wodurch m

die Seitenlängen der Mäanderform bestimmt und die geeignete Mikro-Streifenleitung gefunden werden kann. Mehrere von derartigen Mikro-Streifenleitungen sind paarweise vorgesehen. Die räumlichen Phasen der Mikro-Streifenleitungen in jedem Paar werden unterschiedlich ausgelegt. Die abgekröpften Teile benachbarter Mikro-Streifenleitungen sind gestaffelt angeordnet, um den Gitterzipfel des Strahlungsdiagramms zu verschmälern und die Richtwirkung zu vergrößern. Mehrere Reihen von Antennenelementen, die jeweils ein Paar Mikro-Streifenleitungen enthalten, sind auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrates aus glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylen (Teflon), Polyäthylen o.dgl. angeordnet, welches auf der gegenüberliegenden Oberfläche einen Masseleiter trägt. Auf einer Seite der Reihen von Antennenelementen befindet sich eine Stromversorgungsschaltung, deren Streifenleiter verzweigt sind, um die verschiedenen Antennenelemente parallel mit gleicher Amplitude und Phase zu speisen; die anderen Enden der Antennenelemente sind an einen Abschlußwiderstand angeschlossen.

In einer solchen Antenne mit mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen kann die Hauptrichtung Θ verändert werden, indem die Abmessungen der Mäanderform der Mikro-Streifenleitungen verändert werden. Die Antenne kann also mit jeder gewünschten Richtwirkung ausgestattet werden.

Wie in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung verdeutlicht ist, kann eine Mikro-Streifenleitungsantenne FAT, die auf einer Südwand SW eines Gebäudes H befestigt ist, mit der Hauptrichtung θ in die x-z-Ebene gelegt werden, bezogen auf einen geostationären Rundfunksatelliten BS,

so daß der maximale Signalgewinn beim Empfang erreicht wird. Die Hauptrichtung θ , also der Einfallswinkel der Signalwellen, die der Satellit ausstrahlt, hängt von der geographischen Breite des Antennenortes ab; er beträgt beispielsweise in Japan etwa 30° bis 50°.

In der ebenen bzw. Flachantenne FAT aus mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen verlaufen diese Streifenleitungen senkrecht zur y-Achse in der x-y-Ebene, so daß beim Einfallen von Signalwellen, die vom Satelliten BS ausgestrahlt werden, in Richtung der x-Achse, also senkrecht zur Antennenebene, wie in Fig. 2a gezeigt, die Antenne einen vorbestimmten Signalgewinn beim Empfang erreicht. Wenn die Signalwellen vom Satelliten BS nicht senkrecht zur Flachantenne FAT in der x-y-Ebene einfallen, sondern zur χ-Achse, wie in Fig. 2b oder 2c gezeigt, geneigt einfallen, so tritt die Schwierigkeit auf, daß der Antennengewinn beim Empfang erheblich absinkt. Die Hauptrichtung kann also in der x-z-Ebene geeignet eingestellt werden, indem die Mäanderform der Mikro-Streifenleitungen entsprechend ausgelegt wird, dies gilt jedoch nicht in der x-y-Ebene, so daß die Hauptrichtung nicht auch im dreidimensionalen Raum eingestellt werden kann. Aus diesem Grunde besteht bei der Flachantenne FAT die Schwierigkeit, daß im Falle von Fig. 2b oder 2c, wenn keine Wand SW zur Verfügung steht, die senkrecht zum einfallenden Signal ist, kein hoher Antennengewinn erreicht werden kann.

Um den Antennengewinn beim Empfang zu steigern, kann die Anzahl von Mikro-Streifenleitungen der Flachantenne vergrößert werden, und diese Streifenleitungen können mit größerer Länge ausgebildet werden; diese Maßnahmen sind jedoch insofern nachteilig, als das Frequenzband eingeengt wird. Der obengenannten JP-OS ist die Anregung zu entnehmen, die Anzahl von Streifenleitungen zu vergrößern, ohne das Frequenzband einzuengen, indem

zwei Antennen aus Mikro-Streifenleitungen parallel geschaltet werden. Durch diese Maßnahme wird jedoch eine andere Schwierigkeit verursacht, die darin besteht, daß durch die Parallelschaltung der zwei Antennen in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Mikro-Streifenleitungen, wie in Fig. 14 und 15 der genannten Veröffentlichung gezeigt, die eine gemeinsame Speiseschaltung für beide Antennen bildenden Streifenleitungen, die zwischen deren Eingänge geschaltet sind, mit größerer Länge ausgebildet werden müssen, so daß die Verluste in dieser Schaltung größer werden und infolgedessen kaum eine Vergrößerung des Antennengewinns erreicht wird. Insbesondere sind die Streifenleitungen der Speiseschaltung im allgemeinen auf einem isolierenden Substrat angeordnet, auf welchem sie durch Drucktechnik aufgebracht sind. In solchen Fällen werden die Verluste in den Streifenleitungen der Speiseschaltung durch ihre Länge in Richtung der x-Achse bestimmt und betragen etwa 3 dB für den Fall einer Speiseschaltung für parallele Flachantennen von Normalgröße. Andererseits wird durch die Parallelschaltung der Flachantennen eine Gewinnsteigerung um 3 dB/m erreicht, wenn von einer verdoppelten Empfangsfläche bei Antennen in Normalgröße ausgegangen wird. Die Steigerung des Antennengewinns beim Empfang, die durch die gepaarte Parallelschaltung der Antennen erreicht wird, wird also durch Verluste in der Speiseschaltung praktisch zunichte gemacht, so daß dieser Vorschlag nicht zum Erfolg führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine ebene Antenne bzw. Flachantenne zu schaffen, bei welcher die Hauptrichtung, d.h. der Einfallswinkel der Signalwellen für von einem geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlte Signalwellen, sowohl in der x-y-Ebene als auch in der x-z-Ebene eingestellt werden kann, so daß eine vollkommene Einstellung im dreidimensionalen Raum

möglich ist, wobei überdies Verluste in der Speiseschaltung selbst dann vermieden werden sollen, wenn die gepaarten Mikro-Streifenleitung-Antennen parallel angeordnet werden; überdies soll keine Einengung des Frequenzbandes stattfinden. Es wird also angestrebt, den Gesamtgewinn der Antenne zu steigern und an die Empfangsstärke von Parabolantennen anzunähern, von denen bekannt ist, daß sie einen Empfangsgewinn von 65 % aufweisen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Mikrowellen-Flachantenne eine Mehrzahl von Paaren von Antennenelementen aufweist, die jeweils aus einem Paar von Mikro-Streifenleitungen aus einem Leiter bestehen, welcher in Reihen und an mehreren Stellen mäanderförmig verläuft, wobei die mäanderförmig verlaufenden Teile jeder Leitung bezüglich der der anderen Leitung gestaffelt bzw. versetzt sind; eine Stromversorgungsschaltung aus Streifenleitungen ist in sogenannter Turnierschaltung verzweigt, um die Antennenelemente auf der Seite ihrer einen Enden anzuschließen; ein Abschlußwiderstand ist an die anderen Enden der Antennenelemente angeschlossen. Die Streifenleitungen der Stromversorgungsschaltung sind von unterschiedlicher Länge, die vom Hauptstromversorgungsende der Schaltung bis zu den Stromeingangsenden der Antennenelemente gemessen wird, so daß die Neigung des Hauptzipfels in einer Ebene eingestellt werden kann, welche die Ebene der Antenne enthält und senkrecht zu einer Achse in Längsrichtung der Antennenelemente ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform enthält die ebene Antenne bzw. Flachantenne zwei ebene Antennenteile, die jeweils die in Reihen angeordneten Antennenelemente enthalten, sowie zwei Stromversorgungsschaltungen für die gepaarten Antennenteile, welche gemeinsam an ihre Hauptstromversorgungsenden angeschlossen sind, wobei die gepaarten Teile der ebenen Antenne axialsymmetrisch bezüglich

einer Linie angeordnet sind/ welche senkrecht zur Längsrichtung der Antennenelemente verläuft, so daß die Stromversorgungsschaltungen der beiden Antennenteile einander gegenüber und eng benachbart angeordnet werden können; die Hauptzipfelrichtungen der Antennenelemente in beiden Flachantennenteilen können miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einfallswinkels von Signalwellen, die von einem

geostationären Rundfunksatelliten gegen eine Flachantenne in der x-z-Ebene ausgestrahlt werden, wobei die Hauptrichtung in der x-z-Ebene dargestellt ist;
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Fig. 2 Diagramme zur Veranschaulichung des Einfalls- · winkeis der Signalwellen gegen die Flachantenne in der x-y-Ebene, wobei Abweichungen gegenüber der Hauptrichtung in der x-y-Ebene der Antenne dargestellt sind;

Fig. 3 eine Draufsicht des Anordnungsmusters im Hauptteil einer ersten Ausführungsform einer ebenen Mikrowellenantenne mit mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen;

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Beziehungen zwischen der Neigung des Hauptzipfels und einer Streifenleitung der Speiseschaltung in der ebenen Antenne nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Anordnungsmusters eines der gepaarten Antennenteile in Mikro-Streifenleitertechnik bei der ebenen Mikrowellenantenne nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Perspektivansicht des anderen Antennenteils der Ausführungsform nach Fig. 5; und

Fig. 7 eine Draufsicht, die weitere Einzelheiten

der Speiseschaltung bei der Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten ebenen Mikrowellenantenne FAT mit mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Antennenelemente ATE₁ bis ATE in im wesentlichen parallelen Reihen angeordnet. Jedes der Antennenelemente ATE₁ bis ATE weist zwei Mikro-Streifenleitungen ASL aus einem mäanderförmig verlaufenden Streifenleiter auf. Diese zwei Streifenleitungen ASL sind derart angeordnet, daß die abgekröpften Teile der einen Zeile jeweils gegenüber denen der anderen Zeile versetzt oder gestaffelt sind; auf diese Weise tritt eine räumliche Phasendifferenz auf, durch welche der Gitterzipfel des Strahlungskegels unterdrückt und die Richtwirkung verstärkt wird. Im Ergebnis wird eine Wanderwellenantenne in eindimensionaler Gruppierung geschaffen, deren Frequenzcharakteristik und Richtwirkung durch die Art und Weise bestimmt werden, in welcher die Streifenleitungen mäanderförmig verlaufen, d.h. durch den Zyklus oder die Periode der Mikro-Streifenleitungen ASL. Diese Antennenelemente sind auf der einen Oberfläche eines Substrats aus Isoliermaterial angeordnet, dessen gegenüberliegende Oberfläche einen Masseleiter trägt.

Die Antennenelemente ATE₁ bis ATE sind auf der Seite ihres einen Endes an eine Speiseschaltung PSC angeschlossen, welche den Streifenleiter SSL umfaßt, der von einem Hauptspeiseanschluß SL zu einem Ende jedes Elementes verläuft, und nach Art einer sogenannten Turnier-Anschlußleitung verzweigt ist. Bei der gezeigten Ausfuhrungsform ist die Streifenleitung SSL derart verzweigt, daß sie den Hauptspeiseanschluß SL über Verzweigungen SLB. bis SLB₃ an die entsprechenden Speiseanschlüsse ST₁ bis ST der Antennenelemente ATE₁ bis

in ι

ATE führt. Auf diese Weise werden die Antennenelemente η

über die Speiseschaltung PSC mit externem elektrischem Strom versorgt.

Die verzweigten Abschnitte der Streifenleitung SSL der Speiseschaltung PSC sind von sequentiell gestaffelter Länge und erstrecken sich von dem Hauptspeiseanschluß SL zu den Speiseeingängen ST₁ bis ST der Antennenelemente ATE₁ bis ATE . Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt der Hauptspeiseanschluß SL näher auf der Seite des ersten Antennenelementes ATE₁, bezogen auf die Mitte der Antennenelemente ATE₁ bis ATE und auf

ι η

die Mitte eines ersten Turnierleitungsäbschnittes der Leitung SSL. In gleicher Weise ist jeder Punkt der ersten bis dritten sogenannten Turnier-Verzweigung SLB₁ bis SLB- in jedem darauffolgenden Abschnitt zur Seite des ersten Antennenelementes ATE₁ hin mittenversetzt. Die Verzweigungsteile der Streifenleitung SSL sind also in den verschiedenen Stufen auf den beiden Seiten der Verzweigungspunkte SLB₁ bis SLB₃ von zunehmend größerer Länge auf der Seite des Antennenelementes ATE als auf der Seite des Elementes ATE₁. η ι

Wenn beispielsweise unter Bezugnahme auf die Fig. 4b und 4c die letzte Verzweigung SLB₃ betrachtet wird, so ist ersichtlich, daß der das zweite Antennenelement ATEp speisende Verzweigungsabschnitt L₂ eine größere Länge aufweist als der das erste Antennenelement

. /If·

speisende Verzweigungsabschnitt L₁. Durch eine solche Verzweigung werden die geeigneten Zeitverzögerungen der Speisung des zweiten Antennenelementes ATE₂ gegenüber der des ersten Antennenelementes ATE₁ eingeführt. Wie in Fig. 4a verdeutlicht ist, ist diese Zeitverzögerung äquivalent einer Verschiebung des Speiseanschlusses ST₁ des ersten Antennenelementes ATE₁ zu einem Punkte ST'... Diese Verschiebung verursacht eine Neigung der Phasengleichheitsoberflächen der beiden Antennenelemente, was bedeutet, daß die Hauptrichtung des Antennendiagramms um einen Winkel Θ gegenüber der x-Achse in der x-y-Ebene geneigt ist. Die Bedingungen für eine solche Neigung der Hauptrichtung in der x-y-Ebene können in Gleichungen folgendermaßen ausgedrückt werden:

3L₁ + k(L₁+L₂)-cos (π - Θ) = ßL₂ + 2ηπ

= k(L₁+L₂).cos (tt - Θ) - 2ηττ (η = ο,±1,

Darin ist β eine Leitungs-Phasenkonstante (2π / Xg), k ist eine Raum-Phasenkonstante (2ττ / λο) , Xg ist die Wellenlänge auf der Leitung und Xo ist die Wellenlänge im Raum. Bei gegebener Länge L₁ des Verzweigungsabschnittes für das erste Antennenelement ATE₁ und gegebener Länge L₂ des anderen Verzweigungsabschnittes des zweiten Antennenelementes ATE₂ ist also auch der Winkel Θ gegeben. Die Hauptrichtung in der x-y-Ebene kann also geeignet eingestellt werden, indem die Längen der einzelnen Leitungsabschnitte der Stromversorgungs-Streifenleitung für die verschiedenen Antennenelemente ATE₁ bis ATE in geeigneter Weise eingestellt werden. Die Neigung der Hauptrichtung kann also optimal eingestellt werden innerhalb der Ebene, welche die Antennenfläche enthält und senkrecht zur Längsachse der Antennenelemente steht, um den maximalen Antennengewinn beim Empfang zu verwirklichen. Eine Verminderung des Antennengewinns kann also auch dann vermieden werden, wenn die vom RundfunksatelIi-

ten BS eingestrahlten Signalwellen nicht senkrecht auf der Flachantenne in der x-y-Ebene auftreffen, wie in Fig. 2b oder 2c gezeigt. Darüber hinaus kann die Einstellung der Hauptrichtung des Antennendiagramms sowohl in der x-z-Ebene als auch in der x-y-Ebene erfolgen, so daß die Richtwirkung der Flachantenne dreidimensional eingestellt werden kann. Auf diese Weise wird eine erhebliche Steigerung des Antennengewinns für derartige Flachantennen erreicht, so daß sie in weiten Anwendungsgebieten Einsatz finden können.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Länge der Verzweigungsteile der Streifenleitung SL der Speiseschaltung PSC mit zunehmender Annäherung an das letzte Antennenelement ATE zunehmend größer, besonders auf der Seite des letzten Elementes ATE . Diese Zunahme kann

jedoch auch in umgekehrter Richtung erfolgen, so daß die Längen vom Antennenelement ATE ausgehend zum Antennenelement ATE₁ hin zunehmend größer werden, entsprechend dem Einfallswinkel der empfangenen Wellen.

Ferner kann die Anzahl von Verzweigungen der Streifenleitung SSL, d.h. die Anzahl von sogenannten Turnierstufen, gesteigert werden, entsprechend der Anzahl von Antennenelementen.

Bei der in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführungsform der ebenen Mikrowellenantenne sind zwei ebene Antennen oder Flachantennen FAT-, FAT₂ axialsymmetrisch in bezug auf eine Linie angeordnet, die der Längsrichtung der Antennenelemente entspricht, also der z-Achse. Die gepaarten ebenen Antennen FAT₁ und FAT« besitzen je eine Speiseschaltung PSC₁ bzw. PSC- sowie zwei Gruppen von Reihen von Antennenelementen ATE (von denen nur eine in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist). Jedes Antennenelement ist aus einer Mikro-Streifenleitung gebildet. Jede der axialsymmetrisch angeordneten Speiseleitungen PSC₁ und PSC₂ enthält Streifenleitungen, die verzweigt sind, um

eine gewöhnliche sogenannte Turnierverteilung ohne die Besonderheiten der Ausführungsform nach Fig. 3 zu bilden. Die verschiedenen Antennenelemente der beiden Piachantennen FAT. und FAT₂ werden daher mit gleicher Amplitude und Phase parallel miteinander gespeist.

In der Flachantenne FAT₁, die in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Reihen von Antennenelementen ATE derart angeordnet, daß die Hauptrichtung des Antennendiagramms in der x-y-Ebene um einen Winkel θ gegenüber der x-Achse geneigt ist, und zwar in der Richtung, die dem Stromfluß I der Wanderwellen entspricht, so daß die Flachantenne FAT₁ eine sogenannte Seitensichtantenne für fortschreitende Wellen bildet. Bei der in Fig. 6 gezeigten Flachantenne FAT₂ sind die Antennenelemente ATE derart angeordnet, daß die Hauptrichtung des Antennendiagramms in der x-z-Ebene um den Winkel 0 gegenüber der x-Achse geneigt ist, jedoch in einer Richtung, die entgegengesetzt ist zur Richtung, die dem Wanderwellenstromfluß I. entspricht. Diese Flachantenne FAT₂ bildet daher eine sogenannte Seitensichtantenne für rücklaufende Wellen. Da die Hauptrichtungen der Antennendiagramme der beiden Flachantennen FAT₁ und FAT₂ in zueinander entgegengesetzten Richtungen um denselben Winkel geneigt sind, ergeben ihre Hauptrichtungen gemeinsam eine zusammengesetzte Richtwirkung, die durch eine Zunahme der Anzahl von Reihen von Antennenelementen nicht beeinflußt wird. Um eine Steigerung des Antennengewinns zu erreichen, kann daher eine Verdoppelung der Anzahl von Antennenelementen vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 7 sind die zwei Speiseschaltungen PSC- und PSC₂ jeweils an den gemeinsamen Hauptspeiseanschluß SL angeschlossen und liegen axialsymmetrisch eng benachbart einander gegenüber. Die Länge der Streifenleitung, die für beide Speiseschaltungen PSC₁ und PSC₂ den Hauptspeiseanschluß

SL bildet, ist daher minimal, so daß die in den Speiseschaltungen PSC^ und PSC₂ auftretenden Verluste vernachlässigbar sind. Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Antenne eine Steigerung des Antennengewinns um etwa 3 dB erreicht wird. Durch diese Steigerung des Antennengewinns der Flachantenne wird ihr ein weites Anwendungsgebiet erschlossen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die anhand der Fig. 3 und 4 beschriebene Anordnung kombiniert mit der nach den Fig. 5 bis 7, um eine Flachantenne zu erhalten, die insgesamt einen erheblich verbesserten Antennengewinn aufweist, der noch näher bei dem von Parabolantennen liegt.

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Claims

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER : ^:" Patentanwälte ■ European Patent Attorrreys - - -._.---.--" ' Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60 Q £ 9 / ζ Π *3 9. Juli 1985 MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD. 1048, Oaza-Kadoma- Kaoma-shi Osaka 571 / Japan Unser Zeichen: M 1633 Patentansprüche *

1. Ebene Mikrowellenantenne zum Empfang von zirkulär polarisierten Wellen, mit einer Mehrzahl von in Reihen angeordneten Antennenelementen, von denen jedes aus zwei Mikro-Streifenleitungen gebildet ist, deren Leiter Kröpfungen aufweist, die innerhalb eines Paares von Leitungen gegeneinander versetzt sind, und mit einer Speiseschaltung, die an die Enden auf der einen Seite der Antennenelemente angeschlossen ist und.aus Streifenleitungen besteht, die in sogenannter Turnierordnung die Speiseschaltung mit den verschiedenen Antennenelementen verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die verzweigten Streifenleitungen der Speiseschaltung unterschiedliche Anschlußlängen zwischen einem Hauptspeiseanschluß der Speiseschaltung und jedem Speiseeingang eines Antennenelements aufweisen und daß die unterschiedlichen Anschlußlängen der verzweigten Streifenleitungen auf eine Ebene bezogen sind, welche die Antennenebene enthält

HD/Ma

und senkrecht zu einer der Längsrichtung der Antennenelemente entsprechenden Achse steht, wobei die Neigung der Hauptrichtung des Antennendiagramms in dieser Ebene durch die Bemessung der Anschlußlängen eingestellt ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verzweigungspunkte der sogenannten Turnierordnung der Speiseschaltung zur Seite des einen Endes der Mehrzahl von Antennenelementen hin versetzt sind, so daß die unterschiedlichen Längen der verzweigten Streifenleitungen der Speiseschaltung sequentiell von dieser einen Endseite der Antennenelemente ausgehend auftreten.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengleichheitsoberfläche von benachbarten Antennenelementen derart geneigt ist, daß die genannte Hauptrichtung in einer Ebene geneigt ist, welche eine Achse enthält, die senkrecht zur Antennenebene verläuft, und eine Achse enthält, die in Richtung der Breite der Antennenelemente verläuft.

4. Ebene Mikrowellenantenne mit zwei ebenen Antennenteilen zum Empfang von zirkulär polarisierten Wellen, wobei die ebenen Antennenteile jeweils mehrere Antennenelemente aufweisen, die in Reihen angeordnet sind und von denen jedes aus zwei Mikro-Streifenleitungen besteht, deren Leiter Kröpfungen aufweist, die innerhalb eines Paares von Leitungen gegeneinander versetzt sind, und mit einer Speiseschaltung, die an die Seite des einen Endes der Antennenelemente angeschlossen ist und aus Streifenleitungen besteht, die in sogenannter Turnierordnung verzweigt sind und sich zwischen der Speiseschaltung und den verschiedenen Antennenelementen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei ebenen Antennenteile axialsymmetrisch in bezug auf eine Linie liegen, die senkrecht zur Längsrichtung der Antennenelemente verläuft, und daß die Speiseschaltungen der

Antennenteile eng genachbart einander gegenüberliegen, wobei die Antennenelemente der zwei ebenen Antennenteile eine zusammengesetzte Hauptrichtung des Antennendiagramms in einer vorbestimmten Richtung definieren. 5

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzte Hauptrichtung gebildet ist aus einer ersten Hauptrichtung, die durch eines der zwei ebenen Antennenteile gegeben ist und um einen Winkel in eine Richtung, in welcher ein Wanderwellen-Stromfluß auftritt, in einer Ebene geneigt ist, welche eine zur ebenen Antenne senkrechte Achse und eine in Längsrichtung der Antennenelemente verlaufende Achse enthält, und aus einer zweiten Hauptrichtung, welche durch den anderen Antennenteil gegeben ist und um denselben Winkel, jedoch entgegengesetzt zu der Wanderwellen-Stromflußrichtung in der die genannten Achsen enthaltenden Ebene geneigt ist.

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