DE3536097A1

DE3536097A1 - Ebene mikrowellenantenne

Info

Publication number: DE3536097A1
Application number: DE19853536097
Authority: DE
Inventors: Toshio Ibaragi Osaka Abiko; Yoshihiro Hirakata Osaka Kitsuda; Kyoji Hirakata Osaka Masamoto; Katsuya Yawata Kyoto Tsukamoto
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-10-12
Filing date: 1985-10-09
Publication date: 1986-04-24
Also published as: CA1242796A; FR2571897B1; US4728962A; DE3536097C2; FR2571897A1

Description

PRINZ, LEISER, BUNKER PARTNER

Patentanwälte · european Paten·· Attorneys O 0 0 D U c) /

Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60

-S-

9. Oktober 1985

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

Unser Zeichen: M 1640

Ebene Mikrowellenantenne

Die Erfindung betrifft eine ebene Mikrowellenantenne zum Empfang von zirkularpolarisierten Wellen.

Eine solche ebene Mikrowellenantenne empfängt zirkulärpolarisierte Wellen mit einem Träger im SHF-Band, insbesondere 12 GHz-Band, von geostationären Rundfunksatelliten, die in einer Höhe von 36.000 km über der Erde stationiert sind.

Die im allgemeinen zum Empfang von solchen zirkularpolarisierten Wellen, die von geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, verwendeten Antennen sind Parabolantennen, die auf dem Dach oder einer anderen geeigneten Stelle eines Gebäudes errichtet sind. Bei Parabolantennen tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß sie sehr windanfällig ist und aufgrund ihrer großflächigen Struktur leicht aus ihrer Stellung gebracht wird, wenn nicht besondere Maßnahmen zur stabilen Halterung der Antenne vorgesehen werden. Geeignete Halterungen erfordern aber

einen hohen Arbeitsaufwand, bis die Antenne mit ihren Verstärkungselementen und Versteifungsstreben, die einen wesentlichen Teil der Halterung bilden, fertig aufgebaut ist, wodurch höhere Kosten als für die Antenne selbst entstehen.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten, die der Parabolantenne anhaften, wurde in der japanischen Patentanmeldung 99803/1982, entsprechend der DE-OS 31 49 200, eine ebene Antenne vorgeschlagen, deren Gesamtgestalt abgeflacht ist und die eine Mehrzahl von in Reihen angeordneten MikroStreif enleitungen aufweist, an deren eines Ende ein Kreis angeschlossen ist, um einen Strom als stehende Welle parallel und mit gleicher Amplitude und Phase einzuspeisen, während das andere Ende jeweils mit einem AbSchlußwiderstand abgeschlossen ist, um auf diese Weise einen Empfangsgewinn zu erreichen, der nahe bei dem einer Parabolantenne liegt. Bei einer solchen ebenen Antenne kann eine nur geringe Verluste aufweisende Polyolefin-Schaltungskarte verwendet werden, die in der US-PS 3 558 423 beschrieben ist. Eine solche Schaltungskarte wird erhalten, indem eine Glasfasermatte, eine Kunststoffolie und eine Metallfolie aufeinandergeschichtet werden und mäanderförmige Streifenleitungen aus der Metallfolie durch Ätzen hergestellt werden.

Eine derartige ebene Antenne ist mit der geeigneten Richtwirkung ausgestattet und kann an einer Wand oder Mauer des Gebäudes aufgebaut werden, so daß keine aufwendigen Halterungseinrichtungen benötigt werden. Eine solche Antenne ist gewöhnlich für den Einsatz draußen bestimmt. In diesem Zusammenhang sind weitere bekannte ebene Antennen zu nennen, bei denen glasfaserverstärktes Teflon und eine kupferbeschichtete Karte unter Verwendung von Teflon als dielektrisches Element verwendet werden, oder glasfasertuch-verstärkte Platten aus kreuzvernetztem Polyäthylen und mit Kupferbeschichtung, bei welchen das Polyäthylen als dielektrisches Element verwendet

wird, und ähnliche Konstruktionen, deren Dauerhaftigkeit hinsichtlich der Wetterbeständigkeit in einem gewissen Ausmaß verbessert wurde. Ihnen haftet jedoch weiterhin der Nachteil an, daß sie sehr aufwendig sind, daß die verwendeten Kunststoffmaterialien mit hohen Übertragungsverlusten im SHF-Band behaftet sind, so daß kein ausreichend hoher Empfangsgewinn erreicht wird, um Empfangseigenschaften zu erreichen, die denen von Parabolantennen nahekommen, und daß ihre Grenzflächen-übertragungsverluste durch den Einfluß von Wasser zwischen dem Glasfasermaterial und den Harzen nach längerem Gebrauch größer werden» Als dielektrisches Element kann hier ein Polyäthylen oder ein Polyolefin verwendet werden, wie es in der bereits genannten US-PS 3 558 423 vorgeschlagen wird, um sowohl die Herstellungskosten als auch die Verluste im SHF-Band zu vermindern und so einen höheren Empfangsgewinn zu erreichen, jedoch ist dann die Wetterbeständigkeit relativ gering, so daß die Empfangsleistung schnell abnimmt. Eine solche Antenne kann also nicht draußen eingesetzt werden, wenn nicht Verluste nach längerem Gebrauch in Kauf genommen werden.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß bei Verwendung von ebenen Antennen im Außenbereich, wenn die Mikro-Streifenleitungen direkt der Atmosphäre ausgesetzt sind, diese selbst schnell korrodieren, so daß die Antenne kaum über längere Zeit verwendbar ist.

Zur Behebung der obigen Schwierigkeit wurde in der japanischen Patentanmeldung 59-89006, entsprechend der britischen Veröffentlichung 8 227 490, vorgeschlagen, die freiliegende Oberfläche der Mikro-Streifenleitungen der ebenen Antenne mit einem dünnen polymerisierbaren Schutzfilm zu bedecken. Nach diesem Vorschlag können zwar die Mikro-Streifenleitungen durch die dünne Filmbeschichtung gegen Korrosion geschützt werden, ungeschützt bleibt jedoch die dielektrische Schicht, welche unter den Mikro-Streifenleitungen liegt, so daß diese Schicht nach lan-

gerem Gebrauch angegriffen wird und das Problem der Dauerhaftigkeit weiterhin ungelöst ist. Der Vorschlag geht ferner lediglich dahin, den dünnen polymerisierbaren Film auf den Mikro-Streifenleitungen der ebenen Antenne aufzubringen, und die dielektrische Schicht ist in wabenform!- ger Struktur oder aus geschäumtem Material ausgebildet, wodurch weitere Schwierigkeiten auftreten, da die Antenne dann nicht ausreichend dauerhaft gegen äußere mechanische Beanspruchungen ist; auch der Kontaktverbund zwischen dem dünnen Film und jeder weiteren Schicht zu Erdungszwecken bezüglich der dielektrischen Schicht einer solchen Struktur kann nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit hergestellt werden, so daß die Gefahr des Abblätterns besteht.

Der Erfindung liegt primär die Aufgabe zugrunde, eine ebene Antenne zu schaffen, welche die Verwendung von Kunststoffen für das dielektrische Element ermöglicht, die eine Verminderung der übertragungsVerluste im SHF-Band sowie eine Steigerung des Empfangsgewinnes bis nahe an die Werte von Parabolantennen herbeiführen, wobei eine gute Eignung zur Massenfertigung bei niedrigen Herstellungskosten und eine besonders hohe Lebensdauer angestrebt werden.

Gemäß der Erfindung wird dies erreicht durch eine ebene Mikrowellenantenne, die einen Antennenkörper mit einer Mehrzahl von Mikro-Streifenleitungen aufweist, die in Reihen angeordnet sind, mit Schichten eines dielektrischen Elementes und einem Masseleiter, die mit den Mikro-Streifenleitungen vereinigt sind, wobei das dielektrische Element aus einem Plastikmaterial besteht, das mit geringen Übertragungsverlusten im SHF-Band behaftet ist und einen hohen Empfangsgewinn ermöglicht; ferner ist an das eine Ende der Mikro-Streifenleitungen ein Strom-Speisekreis angeschlossen, und die Mikro-Streifenleitungen sind mit einer Plastikfolie bedeckt, welche eng über diesen Mikro-Streifenleitungen aufliegt. Ferner ist der Antennenkörper in einer Abdeckung aus Kunststoffmaterial

eingeschlossen.

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

Fig. T eine Perspektivansicht einer ebenen Mikrowellenantenne gemäß einer ersten Ausfüh-

Q rungsform der Erfindung, wobei der Deckel

abgenommen ist;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht, welche nur die Hauptbestandteile der ebenen Antenne nach Fig. T zeigt;

einen Teilschnitt des Antennenkörpers der ebenen Antenne nach Fig. 1;

eine Teil-Perspektivansicht des in Fig. 3 gezeigten Antennenkörpers;

Fig. 5 eine Perspektivansicht eines Antennendekkels, der bei der ebenen Antenne nach einer Ausführungsform der Erfindung verwendet

wird, mit Blickrichtung von unten;

Fig. 6 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenan sicht des in Fig. 5 gezeigten Deckels;

Fig. 7 eine Draufsicht des in Fig. 5 gezeigten

Deckels;

Fig. 8 und 9 schematische Schnittansichten zur Erläuterung der Herstellung des Deckels nach Fig.

5;

15	Fig.	3
	Fig.	4
20

Fig. 10 - 14 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des Herstellungsverfahrens für den Antennenkörper bei einer ebenen Antenne nach Fig. 1;

Fig. 15 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der beim Pressen herrschenden Temperatur und der Zugfestigkeit des Antennenkörpers zeigt, der durch das in den Fig. 10 - 14 verdeutlichte Verfahren hergestellt wird; und

Fig. 16-19 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung einer anderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für den Antennenkörper bei der ebenen Antenne nach Fig. 1.

In der Ausführungsform nach den Fig. 1-4 enthält die ebene Mikrowellenantenne 10 die Antennenkörper 11 und 11a mit jeweils einer dielektrischen Schicht 12 auf der Oberseite und mehreren mäanderförmig ausgebildeten MikroStreif enleitungen 13, die in Reihen angeordnet und mit einem dünnen Kunststoffilm 25 bedeckt sind, während sich auf der Unterseite ein Masseleiter 14 befindet. Die dielektrische Schicht 12 besteht aus einem Polyäthylen, welches kostengünstig ist und mit nur geringen Übertragungsverlusten im SHF-Band behaftet ist, so daß die angestrebte Empfangsleistung erreicht wird. Die Mikro-Streifenleitungen können aus einer 10 - 200 μΐη dicken Metallfolie gebildet werden, beispielsweise aus Eisen, Kupfer, Nickel oder einer Legierung dieser Metalle. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch eine Folie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet. Diese Folie wird durch ein Ätzverfahren in die Form einer durchgehenden Mäanderfigur gebracht. Der Masseleiter 14 besteht aus einer Metallfolie mit gutem Oberflächenleitvermögen für Mikrowellen und besteht beispielsweise aus Gold, Silber, Kupfer, Messing, Zink, Eisen, Aluminium oder dergleichen. Die Mikro-Streifenleitungen 13 und der

Masseleiter 14 sind mit der dielektrischen Schicht 12 mittels eines Olefin-Klebers oder dergleichen in Verbund gebracht.

Der dünne Kunststoffilm 25 ist vorzugsweise ein PoIyäthylenterephthalatfilm, welcher die Mikro-Streifenleitungen 13 vollständig bedeckt, so daß er ihre Korrosion verhindert. Zur Herstellung eines einstückigen Verbundkörpers aus diesen Mikro-Streifenleitungen 13 und der dünnen Kunststoffolie 25 wird beispielsweise das später unter Bezugnahme auf die Fig. 10-12 beschriebene Verfahren angewendet. Dabei wird zunächst eine Metallfolienbahn in Kontaktverbund mit der Oberfläche einer Bahn der dünnen Kunststoffolie gebracht. Dann wird das geeignete Muster aus einem Resistlack auf der Metallfolienbahn mittels eines geeigneten Druckverfahrens oder dergleichen aufgebracht. Das gewünschte Muster der Mikro-Streifenleitungen 13 wird dann durch Anwendung eines Ätzverfahrens hergestellt, bei welchem die Metallfolie die durch das Resistlack-Muster vorgegebene Form erhält. Die Antennenkörper 11, 11a können also hergestellt werden, ohne daß die dielektrische Schicht 12 in irgendein Bad eingetaucht werden muß. Infolgedessen wird jegliche Wölbung oder Verwerfung dieser Antennenkörper vermieden. Es kann daher eine Verstärkung aus Glasfasermaterial, wie sie früher bei dielektrischen Schichten erforderlich war, entfallen, wodurch Übertragungsverluste vermieden werden. Bei der Vereinigung der Mikro-Streifenleitungen 13 mit der Kunststoffolie 25 durch Kontaktverbund unter einem bestimmten Druck werden ausreichend flache Grenzflächen zwischen dieser erhalten, so daß auch an diesen Grenzflächen nur geringe Übertragungsverluste auftreten.

Der Masseleiter 14 liegt parallel zur Ebene der mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen 13 und bewirkt einerseits die Reflexion bzw. Transmission der ankommenden Mikrowellen und andererseits die gewünschte Flachheit und mechanische Festigkeit der Antennenkörper 11, 11a.

- Υ: Al-

Der Masseleiter 14 besitzt eine hohe Steifigkeit, so daß ein Umsetzer 15 direkt auf die Rückseite des Masseleiters 14 aufgesetzt werden kann.

Als Polyäthylen zur Herstellung der dielektrischen

Schicht 12 wird ein solches mit einer Dichte von 0,91 0,97 verwendet, wodurch sich ergibt, daß die dielektrischen Verluste im SHF-Band erheblich vermindert werden. Während bei herkömmlichen Ausführungsformen diese Verluste 2/1000 betragen, wird bei der erfindungsgemäßen Antenne ein Wert von nur 2/10.000 erreicht, d.h. eine Verminderung auf 1/10. Durch die Verwendung von Polyäthylen als dielektrische Schicht 12 können also die Verluste im SHF-Band vermindert bzw. der gewünschte Empfangsgewinn

aufrechterhalten werden, im Gegensatz zu den bekannten
Verbundstrukturen aus Teflon und Glasfaserschichten.

Die dielektrische Schicht 12 aus Polyäthylen bewirkt einerseits eine Verminderung der Übertragungsverluste, andererseits aber auch eine Verminderung der Wetterbeständigkeit der Antennenkörper 11, 11a. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher vorgeschlagen, die Antennenkörper 11, 11a mit einer Abdeckung aus Kunststoffmaterial zu versehen, welches die Mikrowellen, die vom

Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, verlustfrei

durchläßt. Die Antennenkörper 11, 11a sind mittels einer Schwenkhaiterung 17 und einer Höhen-Einstellvorrichtung 18 auf einer Grundplatte 16 aufgebaut, die an einer
Außenwand oder dergleichen befestigt werden kann. Die

Höhen-Einstellvorrichtung 18 und die Schwenkhaiterung 17 sind jeweils an einem Längsende der Grundplatte 16 befestigt. Die Antennenkörper 11, 11a sind an ihrem einen Ende an der Schwenkhalterung 17 und an ihrem anderen Ende an die Höhen-Einstellvorrichtung 18 angeschlossen, so daß an den entsprechenden. Enden der Antennenkörper 11,

11a die Höhe eingestellt werden kann, um den Schwenkwinkel der Antennenkörper 11, 11a zur Wandoberfläche einzustellen. Auf diese Weise kann der Einfallswinkel der emp-

fangenen Wellen eingestellt werden, um eine Feineinstellung der Antennenausrichtung vorzunehmen. Durch die schwenkbare Lagerung der Antennenkörper 11, 11a auf der Grundplatte 16 wird ein Raum zur Verfügung gestellt, um den Umsetzer 15 zwischen der Unterseite der Antennenkörper 11, 11a und der Oberseite der Grundfläche 16 aufzunehmen.

Die Grundplatte 16 ist ferner an ihrem einen Ende auf der Seite der Schwenkhalterung 17 mit Scharnieren 19, 19a versehen; an ihrem anderen Ende auf der Seite der Höhen-Einstellvorrichtung 18 befinden sich zwei Laschen 20, 20a. Eine Haube 21 aus Kunststoffmaterial, die über die Grundplatte 16 aufsetzbar ist, ist an ihrem einen Ende an den Scharnieren 19, 19a der Grundplatte 16 angeschlossen und weist an ihrem anderen Ende zwei Klemmteile 22, 22a auf. Die Haube 21 ist also um die Scharniere 19, 19a verschwenkbar zwischen einer Stellung, in welcher die Klemmteile 22, 22a mit den Laschen 20, 20a an der Grundplatte 16 verriegelt sind, und einer Öffnungsstellung, in welcher diese Elemente 20, 20a und 22, 22a voneinander entriegelt sind. Die Haube 21 besteht aus einem Kunststoff material, welches die Mikrowellen verlustfrei durchläßt und wetterbeständig ist. Besondere Beispiele sind Polyäthylenfluorid, ein Methylmethacrylatharz, ein SAN-Harz, ein SA-Harz, Polyisobutylen, Polypropylen, Polystyrol, ABS-Harz, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyphenylenoxid, TPX-Harz, ungesättigtes Polyesterharz mit Glasfaserverstärkung, glasfaserverstärktes Silicon-Harz, Polysulfon, Polycarbonat, Polyacetal oder eine mehrschichtige Struktur aus mehr als zwei der genannten Kunststoffe. Die Haube 21 ist schalenförmig und umschließt die Antennenkörper 11, 11a vollständig, wobei durch die schräge Schalenform erreicht wird, daß dies für alle NeigungsStellungen der Antennenkörper zutrifft. Die oberseitige Wandung 23 der Haube 21 ist also derart geneigt, daß sie von den Scharnieren ausgehend zu ihrem anderen Ende hin eine zunehmend größere Höhe aufweist

und sich im wesentlichen parallel zu den Antennenkörpern 11, 11a erstreckt. Ferner besitzt die Haube 21 eine größere Wandstärke an Umfangsteilen entlang dem unteren offenen Ende, und zwar praktisch in einem Bereich mit einer Höhe von weniger als 50 mm vom unteren Rand, wo die Dicke mehr als 1 mm oder vorzugsweise mehr als 1,5 mm beträgt, so daß die mechanische Festigkeit der Haube vergrößert wird. Der öffnungs- und Schließ-Seitenteil sowie der mittlere Teil der oberseitigen Wand 23 der Haube 21 sind durch zwei Stützen 24, 24a gehalten, die sich von der Höhen-Einstellvorrichtung 18 aus erstrecken und durch eine ähnliche Stütze 24b gehalten, welche von der Grundplatte 16 hochragt, so daß gewährleistet ist, daß diese Wandung 23 nicht deformiert werden und in Berührung mit den Antennenkörpern 11, 11a gelangen kann, selbst wenn auf die oberseitige Wandung 23 der Haube 21, die relativ dünn ausgebildet ist, relativ starke äußere Kräfte einwirken, wie sie durch Sturm verursacht werden, damit die Antennenkörper nicht deformiert oder in ihrer Ausrichtung verstellt werden können. Die Anzahl der Stützen kann je nach Ausführungsform vergrößert oder verkleinert werden. Zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der Grundplatte 16 und der Haube 21 kann eine Dichtung 16' vorgesehen sein, um einen flüssigkeitsdichten Verschluß herzustellen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Haube, durch welche die Antennenkörper eingeschlossen sind, derart ausgebildet, daß einerseits keine Beeinträchtigung des Durchlaß vermögens für die von RundfunkSatelliten ausgestrahlten Mikrowellen eintritt, jedoch die mechanische Festigkeit gesteigert wird. Es wird nun auf die Fig. 5 7 Bezug genommen. Die dort gezeigte Haube 121 aus Kunststoff material kann bei der ebenen Antenne nach den Fig. 1 und 2 angewendet werden. Diese Haube 121 besitzt eine oberseitige Wandung 123 und Seitenwände 126, 126a, die von der oberseitigen Wandung 123 ausgehend schräg verlaufen und beide eine geringere Dicke als 1 mm aufweisen, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm. Die anderen Endwän-

de haben eine Dicke von mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm. Die dünneren Ober- und Seitenwände werden vorzugsweise hergestellt, indem ein durchgehendes Stück aus einem Glasfasergewebe mit einer Komponente eines ungesättigten Polyesterharzes und einem Härtungsmittel Imprägniert wird, während die dickeren Wände vorzugsweise hergestellt werden, indem eine Glasfasermatte mit einer Komponente eines ungesättigten Polyesterharzes und einem Härtungsmittel imprägniert wird. Die dünneren Ober- und Seitenwände 123, 126, 126a sind mit geschäumten Kunststoffschichten 127, 128 und 128a verstärkt, die im wesentlichen auf der gesamten Innenoberfläche der genannten Wände anhaften, wie in Fig. 7 durch die gestrichelten Linien verdeutlicht ist. Die geschäumten Kunststoffschichten 127, 128 und 128a können aus einer Platte eines Polyolefinmaterials wie Polyäthylen, einem Polyäthylen-Polystyrol-Copolymer oder dergleichen gebildet sein, dessen Schäumungsgrad das etwa 5 5Ofache, vorzugsweise 10 - 3Ofache beträgt und dessen Dicke 1 — 100 mm, vorzugsweise 20 - 50 mm, beträgt. Ein Verstärkungselement 127' ist zwischen die Schicht 127 und die beiden Seitenschichten 128, 128a eingefüllt. Es wurde gefunden, daß bei einer Dicke von 1 mm für die glasfaserverstärkte Haube 121 aus Kunststoffmaterial nur eine geringe Verminderung des Transmissionsfaktors für die ankommenden Wellen erreicht wird, wenn die geschäumten Kunststoffschichten 127, 128, 128a einen Schäumungsgrad von mehr als 5 und eine Dicke von weniger als 100 mm aufweisen. Die Verminderung des Durchlaßfaktors ist dann so gering, daß der Antennengewinn für die Antennenkörper um weniger als IdBi absinkt. Im Gegensatz zu Bauformen mit beispielsweise einer durch Glasfaser verstärkten Kunststoffschicht als dielektrische Schicht des Antennenkörpers, durch welche die Wetterfestigkeit erreicht wird, kann daher bei der erfindungsgemäßen Bauform ein hervorragender Empfangsgewinn erreicht werden. Es wurde ferner gefunden, daß bei Ausbildung der geschäumten Kunststoffschichten 127, 128 und 128a mit einem Schäumungsgrad von weniger als 50 und einer Dicke von vorzugsweise mehr als

1 mm die dünneren Bereiche der Haube 121 verstärkt werden.

Die von einem Rundfunksatelliten ausgestrahlten Wellen können also leicht in den Innenraum der Haube 121 aus Kunststoffmaterial bei geringen Verlusten eindringen, während die Bereiche mit größerer Wandstärke diejenigen mit geringerer Wandstärke stützen. Bei dieser Ausführungsform ist es erwünscht, daß die in Fig. 1 gezeigten Stützen 24 und 24a das öffnungs- und Schließende der oberen Wandung 123 tragen. Die Haube 121 dieser Ausführungsform kann aus dem selben Material wie die Haube 21 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1-4 hergestellt werden, vorzugsweise aus ungesättigtem Polyester,Epoxidharz, Polyäthylen, Polypropylen, Acrylharz, Polycarbonat oder dergleichen. Die geschäumte Kunststoffschicht kann aus Polyurethan, Polystyrol oder Polyvinylchlorid bestehen.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung der Haube 121 aus Kunststoffmaterial wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Zunächst wird eine Form 130, welche der Außenform der Haube 121 entspricht, bereitgestellt, woraufhin ein mit Harz imprägniertes Glasfasertuch 131 auf den Boden und die Seitenflächen der Form 130 aufgelegt wird, also auf diejenigen Bereiche der Form, welche der Oberseite 123 und den Seitenwänden 126, 126a der Haube 121 entsprechen. Das mit Harz imprägnierte Glasfasertuch 131 wird zubereitet, indem ein gewebtes Glasfasertuch mit ungesättigtem Polyesterharz und einem Härtungsmittel imprägniert wird. Anschließend werden Platten 132, 133 und 133a aus einem Polyolefinkunststoff im wesentlichen über die gesamte Fläche des mit Harz imprägnierten Glasfasertuchs 131 aufgelegt (Fig. 8). Eine relativ dicke, mit Harz imprägnierte Glasfasermatte 134 wird auf die Längswände der Form 130 aufgelegt, also auf diejenigen Teile der Haube 121, die außer der Oberseite 123 und den Seitenwänden 126, 126a noch vorhanden sind, um einen kontinuierlichen Anschluß an das mit Harz

-ψ-· Alimprägnierte Glasfasertuch 131 (Fig. 9) herzustellen. Die harzimprägnierte Glasfasermatte 134 wurde zubereitet, indem ein Glasfasertuch mit ungesättigtem Polyesterharz und einem Aushärtungsmittel imprägniert wurde. Nachdem das in die Form eingebrachte Kunststoffmaterial ausgehärtet ist, sind das harzimprägnierte Glasfasertuch 131 an den Bereichen geringerer Wandstärke, die harzimprägnierte Glasfasermatte 134 der dickeren Bereiche und die Platten 132, 133 und 133a aus Polyolefinkunststoff zu einem einzigen Bauteil vereinigt, so daß die Haube 121 fertiggestellt ist. Die in den Ecken verbleibenden Freiräume zwischen den aneinander angrenzenden Umfangsrändern der Platte 132 aus Polyolefinkunststoff, die an der oberseitigen Wand 123 angeordnet ist,und den anderen Platten 133, 133a, welche auf die Seitenwände 126, 126a aufgelegt sind, werden durch ein Verstärkungsteil 132' mit einer Breite von 1 - 50 mm und einer Höhe von 1 - 50 mm sowie einer Dicke von mehr als 1 mm ausgefüllt. Dieses Verstärkungsteil 132' wird vorzugsweise zubereitet, indem ein schnurförmiger Grundkörper mit Harz imprägniert wird, wobei als Grundkörper ein Glasfaserseil und als Harz insbesondere ungesättigtes Polyester verwendet wird oder aber das gleiche Kunststoffmaterial wie dasjenige, was für die Haube 121 verwendet wird. Als Harz ist aber jedes Material geeignet, das eine hohe Haftfähigkeit besitzt. Da das Verstärkungselement 132' einen Bereich einnehmen soll, der für die Mikrowellen undurchlässig ist, soll es so klein wie möglich ausgebildet werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die Dicke des harzimprägnierten Glasfasertuchs 131 und der harzimprägnierten Glasfasermatte 134 sowie der Schäumungsgrad und·die Dicke der Platten 132, 133, 133a aus Polyolefinkunststoff innerhalb der Bereiche liegen, die bei der Beschreibung der Haube 121 besonders angegeben wurden. 35

Bei der obigen Beschreibung wurde betont, daß die Bereiche der oberseitigen Wandung 123 und der Seitenwände 126, 126a der Haube 121 dünner und die anderen Bereiche dicker

ausgebildet werden. Es versteht sich aber, daß die anderen Bereiche als die oberseitige Wandung und die Seitenwände dünner ausgebildet werden, wenn sie für die Mikrowellen durchlässig sein sollen. Andererseits kann die oberseitige Wand und können die Seitenwände dicker ausgebildet werden, wenn sie für die Mikrowellen nicht durchlässig sein sollen. Die dünneren Wandungsbereiche sind also diejenigen, welche durchlässig sind, und die Bereiche mit größerer Wandstärke sind die, bei denen keine Durchlässigkeit erforderlich ist.

Wenn die Form 130 auf ihrer Innenoberfläche zunächst mit einer Gelbeschichtung versehen wird, bevor das harzimprägnierte Glasfasertuch und die harzimprägnierten Glasfasermatten 131, 134 aufgelegt werden, kann eine Beschichtung der Oberfläche der Haube 121 aus Kunststoffmaterial vorgesehen werden. Das Glasfasertuch kann ferner ein gekörpertes Tuch sein.

Es wurden Vergleichsversuche mit einer erfindungsgemäßen Antenne, bei der als dielektrische Schicht ein Polyäthylen verwendet wird, und einer bekannten Antenne, bei der Teflon verwendet wird, durchgeführt. Die Ergebnisse sind folgende:

Erfindungsgemäße Bekannte Antenne Antenne

Dielektrizitätskonstante 2,3 2,6

Dielektrische Verluste 2,0 χ 10~⁴ 2,2 χ 10~³ Gewinn für stirnseitige

Öffnung 31,1 dBi 30,1 dBi Gewinn für seitliche

Öffnung 29,6 dBi 28,7 dBi

Aus der obigen Gegenüberstellung ergibt sich, daß bei der erfindungsgemäßen Antenne die Durchgangsverluste vermindert sind und der Antennengewinn gesteigert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Antennenkörpers der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Art bei niedrigen Herstellungskosten vorgeschlagen. Dieses Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 10 - 14 erläutert. Zunächst wird eine Metallfolienbahn 213 auf eine Vorratsrolle 241 aufgerollt, um daraus die Mikro-Streifenleitungen 13 zu bilden. Diese Bahn wird zwischen einer Eintauchrolle 242 und einer Führungsrolle 243 zugeführt. Die Eintauchrolle 24 2 ist teilweise in ein Bad 244 aus einem Kleber eingetaucht, so daß die Metallfolienbahn 213 auf ihrer einen Seite durchgehend mit dem Kleber beschichtet wird. Nachdem die mit dem Kleber beschichtete Folienbahn 213 in einer Trocknungskammer 245 getrocknet ist, wird die Bahn zwischen zwei Klemmrollen 246, 246a durchgeführt, denen ferner eine dünne Folienbahn 225 zugeführt wird, um daraus die dünne Folie 25 aus Kunststoffmaterial zu bilden. Diese Bahn 225 wird von einer Rolle 24 7 abgezogen und befindet sich in Gegenüberstellung zu der kleberbeschichteten Seite der Bahn 213. Beim Durchgang der Bahnen 213 und 225 zwischen den Klemmrollen 246 und 246a gelangt die dünne Folienbahn 225 in Haftverbund mit der Metallfolienbahn 213, und die so gebildete Verbundbahn 213a aus Metallfolie und Kunststoffolie wird auf einer Aufnahmerolle 248 aufgewickelt (Fig. 10).

Die Verbundbahn 213a aus Kunststoffilm und Metallfolie wird dann von der Aufnahmerolle 248 abgezogen und zwischen eine Druckrolle 249 und eine Führungsrolle 250 geführt.

Die Druckrolle 249 ist teilweise in ein Bad 251 aus Resistlack eingetaucht, so daß ein vorbestimmtes Druckmuster als Resistlack auf die Verbundbahn 213a aufgebracht wird. Die mit dem Resistlack beschichtete Verbundbahn 213a wird dann durch eine Trockenkammer 251¹ geführt und darin getrocknet. Anschließend wird sie auf einer Aufnahmerolle 252 aufgerollt (Fig. 11). Die mit Resist beschichtete Verbundbahn 213b wird dann von der Aufnahmerolle 252 abgezogen und nacheinander durch ein Ätzbad

253, ein Neutralisierungsbad 254 sowie ein Spülbad 255 geleitet sowie anschließend durch eine Trockenkammer geführt und auf einer Aufnahmerolle 257 aufgerollt. Die Metallfolie wird also geätzt, um die durchgehenden mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen 13 auf der dünnen Kunststoffolienbahn 225 zu bilden. Diese Bahn 225 wird dann in Stücke vorbestimmter Größe geschnitten.

Die dünne Kunststoffolie 25, welche die Mikro-Streifenleitungen 13 trägt, wird dann vereinigt mit einem Haftfilm 26 0, der dielektrischen Schicht 12, einem Haftfilm 261 und dem anschließend aufgebrachten Masseleiter 14, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Mehrere solche Schichtplatten werden dann zwischen zwei Preßteilen 262, 263 gehalten und unter Einwirkung von Druck erhitzt, so daß die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Antennenkörper 11 gebildet werden.

Bei dem in den Fig. 10-14 gezeigten kontinuierlichen Herstellungsverfahren besitzt die Metallfolienbahn 213 vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 und 40 μΐη, während die dünne Kunststoffolienbahn 225 ein Polyäthylenterephthalatfilm, ein Polypropylenfilm, Polybutylenterephthalat^^ oder dergleichen ist. Als Druckverfahren, welches mittels der Druckrolle 249 ausgeführt wird, können Siebdruck, Buchstabendruck, Gravierung, fotografische Verfahren oder dergleichen angewendet werden. Das Ätzen kann in einer alkalischen Lösung erfolgen, beispielsweise einer wässrigen Natriumhydroxydlösung, oder auch in einer Säurelösung wie in einer wässrigen Eisenoxydlösung oder Kupferchloridlösung. Die dielektrische Schicht 12 aus Polyäthylen wird mit einem Schmelzindex (g/10 min) von weniger als 4, vorzugsweise weniger als 0,4 gewählt. Die Erhitzung zwischen den Teilen 262, 263 unter Druck erfolgt bei einer Temperatur von mehr als 10 - 50⁰C oberhalb des Schmelzpunktes des Polyäthylens. Da der Antennenkörper außen installiert werden soll, muß die Zugfestigkeit TS der Schicht 12 größer sein als 40 N/cm, so daß die bei

der Druckeinwirkung vorhandene und den Schmelzpunkt überschreitende Temperatur PT mehr als 1O⁰C oberhalb des allgemeinen Schmelzpunktes von 126⁰C des Polyäthylens liegen sollte, optimal mehr als 20⁰C oberhalb des Schmelzpunktes von 126⁰C, da eine höhere Temperatur PT während der Druckeinwirkung zu einer starken Zunahme der Zugfestigkeit TS führt, wie in Fig. 15 verdeutlicht ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Polyäthylen-Dielektrikum des Antennenkörpers hergestellt, indem ein Polyäthylen verwendet wird, welches eine geringe Dichte der geraden Molekülketten von mehr als 0,95 g/cm³ aufweist, mit Vernetzungen von weniger als 35 pro 1000 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise im Bereich von etwa 10 - 20, so daß die Hochfrequenz-Isoliereigenschaften verbessert werden. Zu der dielektrischen Polyäthylenschicht werden Ultraviolettlicht-Absorptionsmittel und Antioxydantien hinzugefügt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Antennenkörper bei niedrigsten Kosten vorgeschlagen. Dieses Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 16 - 19 beschrieben. Zunächst wird eine Metallfolie 313 mit einem Kunststofffilm 325, beispielsweise aus einem Polyester, mittels eines Klebers 325a in Verbund gebracht. Ein Resistlack wird dann auf der Metallfolie 313 mittels eines geeigneten Druckverfahrens in dem Muster aufgebracht, welches den mäanderförmigen Mikro-Streifenleitungen 13 entspricht (Fig. 16). Anschließend werden die unbenötigten Teile der Metallfolie 313 durch ein Ätzverfahren entfernt (Fig. 17). Dann wird der Kunststoffilm 325 nach dem Ausätzen der Mikro-Streifenleitungen aus der Metallfolie 313 vereinigt mit einem Polyolefinfilm 360, der durch eine ungesättigte organische Säure modifiziert wurde, mit einer non-polaren Polyolefinfölie 312, welche die dielektrische Schicht bildet, einem Polyolefinfilm 361, welcher mit einer ungesättigten organischen Säure modifiziert

wurde, und mit einem Masseleiter 314, wobei das nacheinander erfolgende Aufeinanderstapeln auf der Seite der geätzten Folie 313 geschieht (Fig. 18). Dieser Stapel wird dann auf eine Temperatur erhitzt, die vorzugsweise um 20 - 50⁰C höher liegt als der Schmelzpunkt der non-polaren Polyolefinfolie 312, um einen einheitlichen Antennenkörper herzustellen (Fig. 19). Dabei werden die Polyesterfolie 325 mit den darauf befindlichen Mikro-Streifenleitungen 13 und der Masseleiter 314 jeweils auf einer Seite der dielektrischen non-polaren Polyolefinschicht 312 über die Polyolefinfilme 360 und 361 fest angekoppelt. Diese Polyolefinfilme 360 und 361 sind in den polaren Zustand modifiziert mittels der organischen ungesättigten Säure, so daß sie eine bedeutend erhöhte Haftfestigkeit besitzen, um die Schichten 3 25, 312 und 314 fest miteinander in Verbund zu bringen. Als organische ungesättigte Säure können eine ungesättigte Carboxylsäure und ihre Derivate verwendet werden. Als erstere können insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure und dergleichen genannt werden. Als Derivate sind saure Anhydride von ungesättigter Carboxylsäure, Esteramid, -imid und dergleichen geeignet, beispielsweise Maleinsäure-Anhydrid, Citracosäure-Anhydrid, Methylmethacrylat, Dibutyl-Fumaratamid und dergleichen. Das Verfahren nach dieser Ausführungsform ist auch auf die kontinuierliche Herstellung nach den Fig. 10-14 anwendbar.

Claims

PRINZ, LEISER, BUNKE & PARTNER - Patentanwälte ■ European Patent Attorneys O C O C Π Q Π Ernsbergerstraße 19 · 8000 München 60 9. Oktober 198 MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LTD. 1048, Oaza-Kadoma, Kadoma-shi Osaka 571 / Japan Unser Zeichen: M 164 0 Patentansprüche

1. Ebene Mikrowellenantenne mit einem Antennenkörper, der mehrere in Reihen angeordnete Mikro-Streifenleitungen sowie dielektrische Schichten und einen Masseleiter enthält, welche mit den Mikro-Streifenleitungen vereinigt sind, wobei die dielektrische Schicht aus einem Künststoffmaterial besteht, welches mit niedrigen Transmissionsverlusten im SHF-Band behaftet ist und einen hohen Empfangsgewinn begünstigt, und mit einem Strom-Speisekreis, welcher an ein Ende der Mikro-Streifenleitungen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Streifenleitungen von einer Kunststoffolie bedeckt sind und der Antennenkörper durch eine Haube aus Kunststoffmaterial eingeschlossen ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube aus Kunststoffmaterial in denjenigen Bereichen, durch welche die einfallenden Mikrowellen hindurchgehen sollen, dünner ausgebildet ist als in den anderen Berei- } "·?

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chen, durch welche die Mikrowellen nicht hindurchgehen sollen.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Mikrowellen durchlässigen Bereiche der Haube aus Kunststoffmaterial aus einem harzimprägnierten Glasfasertuch gebildet sind, welches eine Dicke von weniger als 1 mm aufweist, und daß die für die Mikrowellen nicht durchlässigen Bereiche aus einer harzimprägnierten Glasfasermatte einer Dicke von mehr als 1 mm gebildet sind.

4. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Mikrowellen durchlässigen Bereiche der Haube aus Kunststoffmaterial auf der Innenoberfläche mit einer geschäumten Kunststoffschicht beschichtet sind.

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5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

{ daß die geschäumte Kunststoffschicht mit einem Schäu-

mungsgrad des 5 - 50fachen und einer Dicke von 1 100 mm ausgebildet ist.

6. Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Kunststoffschicht aus einem Harz der Polyolefinreihe besteht.

7. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das harzimprägnierte Glasfasertuch mit einer Dicke von 0,1 - 0,5 mm ausgebildet ist und mit einer Verbindung aus ungesättigtem Polyesterharz und einem Aushärtungsmittel imprägniert ist, wobei die harzimprägnierte Glasfasermatte eine Dicke von mehr als 2 mm aufweist und mit einer Verbindung aus ungesättigtem Polyesterharz und einem Aushärtungsmittel imprägniert wurde, und daß die für die Mikrowellen durchlässigen Bereiche auf der Innenoberfläche mit einer geschäumten Kunststoffschicht aus einem Harz der Polyolefinreihe, welches mit einem Schäumungsgrad des 10 - 30fachen und mit 20 - 50 mm Dik-

-Jr-

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ke ausgebildet ist, beschichtet sind.

8. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht allein durch ein Harz der Polyolefinreihe gebildet ist.

9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz der Polyolefinreihe Polyäthylen ist.

10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen einen Schmelzindex von weniger als 4 (g/10 min) aufweist.

11. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen Verzweigungen von weniger als 35 pro 1000 Kohlenstoffatome aufweist.

12. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie aus Polyäthylenterephthalatharz besteht.

13. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Streifenleitungen und die Masseleiterschicht mit der dielektrischen Schicht jeweils durch eine Schicht eines durch eine organische ungesättigte Säure modifizierten Polyolefinharzes zu einer einteiligen Baugruppe vereinigt sind.

14. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwischen dem Antennenkörper und der Haube angeordnete Mittel, welche gewährleisten, daß diese voneinander getrennt bleiben.

15. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube aus Kunststoffmaterial eine oberseitige Wandung und Umfangs-Seitenwände aufweist und daß die Ränder zwischen der oberseitigen Wandung und den Seitenwänden durch ein Versteifungselement verstärkt sind, insbesondere

durch ein harzimprägniertes schnurförmiges Grundelement.

16. Verfahren zur Herstellung einer ebenen Mikrowellenantenne, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie zur Bildung von mehreren Reihen von Mikro-Streifenleitungen auf einer Kunststoffolie aufgebracht wird, daß die so aufgebrachte Metallfolie einem Verfahren zur Herstellung der Mikro-Streifenleitungen unterzogen wird und daß eine dielektrische Schicht mit den erhaltenen Mikro-Streifenleitungen und der auf der Seite dieser Mikro-Streifenleitungen angeordneten Kunststoffolie zu einer einheitlichen Baugruppe vereinigt wird.