DE3706051A1

DE3706051A1 - Ebene antenne

Info

Publication number: DE3706051A1
Application number: DE19873706051
Authority: DE
Inventors: Katsuya Tsukamoto; Kyoji Masamoto; Yasuhiro Fujii; Yoshihiro Kitsuda
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1987-08-27
Also published as: GB2187333B; FR2596206A1; FR2596206B1; JPS62198203A; US4851855A; DE3706051C2; GB8703640D0; GB2187333A; JPH0720008B2

Description

Die Erfindung betrifft ebene Antennen, insbesondere eine zum Aufhängen geeignete, aus drei Platten bestehende ebene Antennenstruktur mit hohem Gewinn.

Eine solche ebene Antenne kann zum Empfang von zirkularpolarisierten Wellen verwendet werden, die im SHF-Band übertragen werden, insbesondere im 12 GHz-Band. und von einem geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, der in einer Höhe von 36 000 km über der Erde stationiert ist.

Die im allgemeinen zum Empfang von Mikrowellen wie kreispolarisierte Wellen, die von einem geostationären Rundfunksatelliten ausgestrahlt werden, verwendeten Antennen sind Parabolantennen, die auf dem Dach oder anderen geeigneten Stellen von Gebäuden errichtet sind. Bei Parabolantennen tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß sie aufgrund ihrer großen Angriffsfläche sehr windanfällig sind und daher sehr stabile Halterungen benötigen. Durch diese Halterungen wird die Montage erschwert und verteuert.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten mit Parabolantennen ist in der DE-OS 31 49 200 eine ebene Antenne vorgeschlagen, die insgesamt flach gestaltet ist. Diese ebene Antenne weist eine vereinfachte Struktur auf und kann direkt an einer Außenwand oder einer ähnlichen geeigneten Stelle an einem Gebäude angebracht werden und ist somit sehr kostengünstig.

Bei einer ebenen Antenne wird jedoch ein hoher Gewinn angestrebt, wozu bereits verschiedene Versuche unternommen wurden, insbesondere im Hinblick auf eine Verminderung der Einfügungsverluste. In der US-Patentanmeldung 4 07 079 (Michael A. Wise) ist eine ebene Antenne beschreiben, bei welcher ein erstes dielektrisches Substrat, auf dem ein Speisekreis angebracht ist, fest auf einem Masseleiter aufgebaut ist, während ein zweites dielektrisches Substrat, auf dem ein Abstrahlkreis angeordnet ist, im Abstand von dem ersten dielektrischen Substrat angeordnet ist, um einen Zwischenraum zwischen den beiden Substraten zu bilden; schließlich ist ein wabenförmiges Dielektrikum zwischen den beiden dielektrischen Substraten eingebracht. Mit dieser ebenen Antenne wird bezweckt, durch Anordnung des Abstrahlkreises innerhalb des Zwischenraumes die Einfügungsverluste zu vermindern, im Gegensatz zu allen bekannten Antennenausbildungen, bei welchen der Abstrahlkreis und die Speisekreise direkt in eine dielektrische Schicht eingebettet sind.

Bei dieser Ausbildung tritt jedoch noch die Schwierigkeit auf, daß der Speisekreis nicht im Zwischenraum liegt, sondern direkt auf das zweite dielektrische Substrat aufgebracht ist, welches auf dem Masseleiter liegt, so daß die Einfügungsverluste in einer Zone des Speisekreises weiterhin hoch sind und die Funktion der den Abstrahlkreis aufweisenden Zone beeinträchtigen, was dazu führt, daß die gesamten Einfügungsverluste der Antenne nicht auf das erwünscht niedrige Niveau gebracht werden können. Ferner wurde auch bereits vorgeschlagen, einen Abstand auf der Unterseite des Abstrahlkreises einzuhalten, indem ein wabenförmiges Dielektrikum zwischen den beiden dielektrischen Schichten eingebracht wird, jedoch war dieser Vorschlag insofern unzureichend, als bei Verwendung einer Wabenstruktur aus gewöhnlichem dielektrischem Material Verluste in einer Größe auftreten, die denen nahekommen, welche auftreten, wenn der Kreis zwischen den dielektrischen Schichten eingefügt wird.

In der FR-OS 83 06 650 ist ferner eine ebene Antenne beschrieben, die drei Schichten jeweils aus einem metallischen Material aufweist und mit mehreren Hohlräumen versehen ist. Die verschiedenen Schichten sind so angeordnet, daß die Hohlräume in den Schichten miteinander in Richtung der Dicke fluchten, wobei die Schichten durch zwischengefügte Abstandshalter im Abstand voneinander gehalten werden und dielektrische Platten, die jeweils ein Leiterbahnnetzwerk tragen, sind zwischen den Schichten angeordnet. Die Leiterbahnnetzwerke auf den dielektrischen Platten liegen dabei in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Schichten, und ein Teil der Anschlußleiter der Schaltungskreise liegt in den miteinander fluchtenden Hohlräumen. Bei dieser Bauform wird die in den Hohlräumen oder Zwischenräumen zwischen den Schichten vorhandene Luft als Dielektrikum zur Verminderung der Einfügungsverluste ausgenutzt.

Bei dieser Ausbildung tritt jedoch das Problem auf, daß die Leiterbahnnetzwerke direkt der von außen anströmenden Luft ausgesetzt sind, was dazu führen kann, daß die Leiterbahnen korrodieren und die Lebensdauer der Antennen somit nicht ausreicht. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die metallischen Werkstoffe zur Bildung der Hohlräume und Zwischenräume einer Verarbeitung in einer relativ aufwendigen Metallbearbeitungstechnik bedürfen, wodurch die Herstellung schwierig und kostenaufwendig wird. Die Anordnung der Anschlußleiter der Schaltungsnetzwerke in den Hohlräumen erfordert ferner eine hochpräzise Bearbeitung bei der Ausbildung der Leiterbahnen auf den dielektrischen Platten sowie eine präzise Montage und einen sorgfältigen Aufbau der montierten Antenne, so daß auch in dieser Hinsicht die Herstellung zu aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ebene Antenne anzugeben, die einen hohen Signalempfangsgewinn und eine hohe Lebensdauer aufweist, insbesondere indem Korrosion an den Leiterbahnen wirksam verhindert wird, wobei weiterhin eine einfache Struktur angestrebt wird, um den Zusammenbau sehr einfach zu machen und so die Herstellungs- und Montagekosten zu vermindern.

Durch die Erfindung wird eine ebene Antenne geschaffen, die einen Oberflächenbereich zum Empfang von zirkularpolarisierten Wellen oder dergleichen aufweist, welche im SHF- Band übertragen werden, wobei eine elektromagnetische Kopplung dadurch geschaffen wird, daß ein Speisekreis und ein Abstrahlkreis aus elektrisch leitfähigem Material auf dielektrischen Schichten voneinander unabhängig vorgesehen sind, wobei ferner der Abstrahlkreis und der Speisekreis jeweils auf beiden Seiten mit einer Schicht aus synthetischem Harz bedeckt sind und über einem Masseleiter angeordnet sind, der mit einer Schicht aus synthetischem Harz auf seiner einen Seite beschichtet ist, welche dem Abstrahlkreis bzw. dem Speisekreis gegenüberliegt, welche im Abstand voneinander gehalten werden, um Zwischenräume zu bilden.

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 eine Perspektivansicht einer zerlegten ebenen Antenne nach einer ersten Ausführungsform, wobei die Hauptbestandteile der Antenne gezeigt sind;

Fig. 2 einen senkrechten Teilschnitt der in Fig. 1 gezeigten Antenne in größerem Maßstab;

Fig. 3 einen schematischen senkrechten Schnitt einer ebenen Antenne nach einer anderen Ausführungsform;

Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt, der ein bei der ebenen Antenne verwendbares Radom zeigt;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines Radoms für die ebene Antenne;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dicke der synthetischen Harzschicht, womit die Schaltungsnetzwerke bedeckt sind, und den Einfügungsverlusten der ebenen Antenne zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dicke des Zwischenraumes der ebenen Antenne und den Einfügungsverlusten zeigt; und

Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Einfügungsverlusten und der veränderlichen Dicke des oberen Raumes der Antenne zeigt, wobei eine ebene Antenne mit einer Wabenstruktur im Zwischenraum gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und zum Vergleich eine bekannte ebene Antenne ebenfalls mit Wabenstruktur gezeigt sind.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte ebene Antenne 10 weist eine Strahlungskreisplatte 11, eine Speisekreisplatte 12 und eine Masseleiterplatte 13 auf. Die Strahlungskreisplatte und die Speisekreisplatte 11, 12 sind jeweils dreischichtig aufgebaut, um eine ausreichende Korosionsbeständigkeit aufzuweisen. Die Strahlungskreisplatte 11 weist ein Leiterbahnnetzwerk 14 aus elektrisch leitfähigem Material wie Kupfer, Aluminium, Silber, Astatin, Eisen, Gold oder dergleichen auf, und auf beiden Seiten des Leiterbahnnetzwerks 14 ist eine Schicht 15 bzw. 16 aus synthetischem Harz aufgebracht. Der Strahlungskreis 14 ist also sandwichartig zwischen den zwei Schichten 15, 16 aus synthetischem Harz eingefaßt. Als synthetisches Harz kann ein solches aus Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyester-, Acryl-, Polykarbonat-, ABS- oder PVC-Basis verwendet werden, jeweils allein oder als Gemisch mehrerer dieser Bestandteile.

Die Speisekreisplatte 12 weist ein Leiterbahnnetzwerk 17 aus demselben elektrisch leitfähigen Material wie das Leiterbahnnetzwerk 14 auf; gleichfalls sind Schichten 18, 19 aus synthetischem Harz, insbesondere aus demselben Material wie die Schichten 15, 16 der Strahlungskreisplatte 11, auf der Oberseite und Unterseite des Leiterbahnnetzwerks 17 aufgebracht, um dieses sandwichartig einzufassen. Eine Masseleiterplatte 13 weist einen Masseleiter 20 aus demselben elektrisch leitfähigen Material wie das Leiterbahnnetzwerk 14 auf. Dieser Masseleiter 20 ist bei der gezeigten Ausführungsform mit einer aufgebrachten Schicht 21 aus synthetischem Harz versehen, bei dem es sich um dasselbe Material wie das der Schichten 15 und 16 der Strahlungskreisplatte 11 handelt und diese Schicht auf derjenigen Seite vorgesehen ist, welche der Speisekreisplatte 12 gegenüberliegt. Der Masseleiter wird zwar vorzugsweise mit einer solchen Harzschicht 21 versehen, jedoch kann diese Schicht auch entfallen; bei einer anderen Ausführungsform ist eine solche Schicht 21 auf beiden Seiten des Masseleiters 20 vorgesehen.

Bei einer optimalen Ausführungsform bestehen die Harzschichten 15, 16, 18, 19 und 21 nur aus synthetischem Harz und sind nicht mit Glasfasern oder dergleichen verstärkt, wie beispielsweise bei bekannten flexiblen gedruckten Schaltungskarten. Ferner haben sie eine Dicke von weniger als 200 µm, um die Einfügungsverluste weitestgehend zu vermindern. Ferner können die Harzschichten 15, 16, 18, 19 und 21 hergestellt werden, indem ein Kunststoffüberzug auf den Leiterbahnnetzwerken 14, 17 und auf dem Masseleiter 20 in einer Dicke von jeweils weniger als 200 µm aufgestrichen wird. In jedem Falle weisen diese Schichten 15, 16, 18, 19 und 21 eine kleinere Dielektrizitätskonstante und einen kleineren Tangenswert der dielektrischen Verluste auf.

Es wird auf Fig. 6 Bezug genommen. Dort ist die Messung der Einfügungsverluste an zwei miteinander verglichenen ebenen Antennen gezeigt, von denen die eine eine Leiterbahnbreite W des Leiterbahnnetzwerks 17 von 1 mm und die andere eine Breite von 2 mm aufweist, wobei die Dicke der synthetischen Harzschichten 15, 16, 18, 19 und 21 variiert wird. Bei einer Breite W von 1 mm und einer Dicke der Harzschichten, die 200 µm überschreitet, nähern sich die Einfügungsverluste dem Wert 3 dB/m an und werden zu groß. Daraus ergibt sich, daß die Dicke der Harzschichten allgemein kleiner als 200 µm, vorzugsweise unterhalb 100 µm betragen soll, um einen hohen Empfangsgewinn zu erreichen, wenngleich festzustellen ist, daß die Dicke auch von der Breite W der Leiterbahnen abhängt.

Es wird nun auch auf Fig. 3 Bezug genommen. Abstandshalter 22 und 23 sind sowohl zwischen der Strahlungskreisplatte 11 und der Speisekreisplatte 12 als auch zwischen der Speisekreisplatte 12 und der Masseleiterplatte 13 angeordnet. Diese Abstandshalter 22 und 23 können aus synthetischem Harz, Metall, Holz oder dergleichen gebildet werden und die gewünschte Form erhalten (Fig. 1 zeigt nur eine rechtwinklige Form), um zwischen den verschiedenen Platten 11, 12 und 13 als Abstandshalter in Stellung gebracht zu werden. Auf diese Weise werden diese Platten 11, 12, 13 im Abstand voneinander gehalten, um Zwischenräume 24 und 25 zwischen diesen Platten zu bilden. Ein durch die Zwischenräume 24, 25 strömendes Gas, insbesondere Luft, wirkt als mit niedrigen Verlusten behaftetens Dielektrikum. Diese Ausgestaltung, bei welcher die Strahlungskreisplatte 11 und die Speisekreisplatte 12 auf der einen bzw. anderen Seite mit diesem Zwischenraum versehen sind, ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung.

Es wurde ferner gefunden, daß durch die Ausbildung der Räume 24 und 25 mit einer Dicke bzw. Höhe h 1 und h 2 von mehr als 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm, ein hoher Gewinn erreicht wird. In Fig. 7 sind die Einfügungsverluste bei zwei Ausführungen einer ebenen Antenne gezeigt. Bei der ersten Ausführung beträgt die Breite W der Leiterbahnen des Speisekreis-Leiterbahnnetzwerks 17 1 mm und bei der zweiten Ausführung 2 mm. Es wird jeweils die Höhe h 1 bzw. h 2 der Zwischenräume verändert. Dabei wurde gefunden, daß für eine Breite W von 1 mm bzw. 2 mm die Einfügungsverluste jeweils zu groß werden, wenn h 1 und h 2 jeweils kleiner als 0,5 mm sind. Hingegen sind die Einfügungsverluste kleiner als beispielsweise bei der bekannten Antenne nach der eingangs genannten US-Patentanmeldung (Wise), wenn h 1 und h 2≦λτ1,0 mm. Die Einfügungsverluste werden erheblich reduziert, wenn h 1 und h 2 größer als 2 mm sind.

Auf der Vorderseite der Antenneneinheit, die aus der Strahlungskreisplatte 11, der Speisekreisplatte 12, der Masseleiterplatte 13 und den Abstandshaltern 22, 23 gebildet ist, ist ein Radom 26 angeordnet, um die freiliegende Oberfläche der Strahlungskreisplatte 11 abzudecken. Dieses Radom 26 besteht aus einem die Antennenoberfläche schützenden Material, das aber wenigstens in derjenigen Zone, welche dem Leiterbahnnetzwerk 14 entspricht, für die Mikrowellen durchlässig ist. Die so mit dem Radom 26 abgedeckte Antenneneinheit ist am Umfang mit Rahmenteilen 27, 27 a ausgestattet (von denen nur zwei in der Zeichnung gezeigt sind), so daß alle Bestandteile der Antenneneinheit mittels Schrauben 28 (von denen nur eine gezeigt ist) fest miteinander gekoppelt werden können. Diese Schrauben 28 werden von oben durch Löcher eingeführt, die in den Rahmenteilen 27, 27 a, im Radom 26 und in den Platten 11 bis 13 gebildet sind. Ihre Befestigung erfolgt mittels Schraubmuttern 29 (von denen nur eine gezeigt ist), die an den unteren überstehenden Enden der Schrauben 28 aufgeschraubt werden. Koppelstifte 30 (von denen nur einer gezeigt ist) werden vorzugsweise durch entsprechende Löcher eingesetzt, die durch die Platten 11 bis 13 an ihren Umfangsbereichen und durch die Abstandshalter 22 und 23 hindurchführen. Diese Abstandshalter sind dabei in Richtung ihrer Dicke fluchtend angeordnet. Die Koppelstifte 30 sind von der Unterseite der Masseleiterplatte 13 ausgehend eingeführt und an ihren oberen Enden auf der Stirnfläche der Strahlungskreisplatte 11 verstemmt. Die drei Platten 11 bis 13 und die Abstandshalter 22, 23 sind auf diese Weise fest miteinander verbunden. Fest auf der Masseleiterplatte 13 an geeigneter Stelle und ohne elektrisch leitenden Kontakt mit dieser Platte 13 ist mittels Schrauben 32 ein Speiseanschluß 33 angebracht, der mit einem (nicht gezeigten) Speisekreis verbunden ist und an dem ein Anschlußstift 34 angebracht ist, der sich aufwärts durch die Masseleiterplatte 13 hindurch erstreckt, jedoch ebenfalls ohne elektrischen Kontakt mit dieser. Der Anschlußstift 34 ist elektrisch an einen Speisepunkt des Leiterbahnnetzwerks 17 der Speisekreisplatte 12 angeschlossen.

Wenn die ebene Antenne 10 im Außenbereich angebracht wird, muß sie mit einem Radom 26 abgedeckt werden, um die Antennenoberfläche zu schützen. Dieses Radom ist, wie in Fig. 4 gezeigt, aus einer direkt auf der Vorderfläche der ebenen Antenne 10 aufgebrachten geschäumten Kunststoffschicht 35 und einer auf dieser aufgebrachten Schicht 36 aus synthetischem Harz, das für die Mikrowellen durchlässig ist, zusammengesetzt. Eine ausreichende Durchlässigkeit für die Mikrowellen wird dadurch erhalten, daß die Dicke der geschäumten Schicht 35 auf mehr als 2 mm bei einem Verschäumungsgrad von mehr als dem 5-fachen eingestellt wird, während die Dicke der Schicht 36 aus synthetischem Harz auf weniger als 1 mm eingestellt wird. Diese Schicht 36 kann gebildet werden, indem ein synthetisches Harz auf der geschäumten Kunststoffschicht 35 aufgebracht wird. Je nach den Umgebungsbedingungen kann auch ein Radom, das nur aus der geschäumten Kunststoffschicht 35 besteht, ohne die Schicht 36 aus synthetischem Harz verwendet werden.

Das Radom bildet nicht nur einen Schutz der Antennenoberfläche, sondern erhöht auch die Festigkeit der ebenen Antenne 10, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß jegliche Verminderung der Höhe der Zwischenräume 24, 25 zwischen den Platten 11, 12 und 13 unter Windbelastungen und Regenbeanspruchung in Grenzen gehalten wird, so daß der Antennengewinn langfristig erhalten bleibt. Die Antenne ist also mit einem zuverlässigen Wetterschutz ausgestattet, besonders wenn sie durch die Schicht 36 aus synthetischem Harz wirksam geschützt wird.

Anstelle des in Fig. 4 gezeigten Radoms, welches die Antennenoberfläche der ebenen Antenne 10 direkt bedeckt, kann ein Radom 37 nach Art einer Umhüllung der gesamten ebenen Antenne 10 in der in Fig. 5 gezeigten Weise vorgesehen werden. Ein solches Radom 37 weist einen Oberflächenbereich 38 auf, der vor der ebenen Antenne 10 liegt und für die Mikrowellen durchlässig ist, und weist einen Körper 39 auf, welcher den Umfang und die Rückseite der Antenne 10 umgibt und für Mikrowellen undurchlässig ist. Der durchlässige Bereich 38 besteht aus einer geschäumten Kunststoffschicht 40 mit einer Dicke vom mehr als 2 mm bei einem Verschäumungsgrad von mehr als dem 5-fachen und einer Abdeckschicht 41 aus synthetischem Harz mit einer Dicke von mehr als 1 mm. Funktion und Wirkungsweise der Schichten 40 und 41 sind im wesentlichen dieselben wie die der Schichten 35 und 36 bei der Ausführungsform nach Fig. 4. Der undurchlässige Teil 39 besteht aus einem mechanisch hochfesten Material wie Metall, synthetisches Harz, verstärktes synthetisches Harz, Holz oder dergleichen allein oder in Verbundform aus zwei oder mehr der genannten Stoffe.

Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 5 sind die Schichten 36 und 41 aus synthetischem Harz vorzugsweise aus einem der folgenden Stoffe oder einem Copolymer von zwei oder mehr dieser Stoffe: Polykarbonat, Polyäthylen, Polypropylen, PMMA, ABS, ASA, Polyester, PVDF, Fluorkunststoff und dergleichen.

Es werden nun Herstellungsverfahren für die ebenen Antenne im einzelnen anhand von Beispielen zur Erläuterung der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

a) Eine Kupferfolie von 35 µm Dicke wird trocken auf einer 100 µm dicken Platte aus Polyäthylenterephthalat (im folgenden als PET bezeichnet) durch irgendein bekanntes Verfahren aufgeschichtet.
b) Diese Kupferfolie wird geätzt, um ein Leiterbahnmuster entsprechend dem Leiterbahnnetzwerk 14 oder 17 für den Strahlungskreis bzw. Speisekreis zu bilden.
c) Eine 20 µm dicke Polyäthylenplatte wird trocken auf dem im vorausgehenden Schritt erhaltenen Leiterbahnmuster aufgeschichtet, um die Strahlungskreisplatte 11 bzw. Speisekreisplatte 12 zu bilden.
d) Eine 20 µm dicke Polyäthylenplatte wird trocken auf einer 2 mm dicken Aluminiumplatte (JIS-Norm 1054H24) aufgeschichtet, um den Masseleiter 20 zu bilden, wodurch die Masseleiterplatte 13 gebildet wird.
e) Mehrere aus einem Polykarbonat gebildete Stützen (die verschieden von den rechtwinkligen rahmenartigen Abstandshaltern 22 und 23 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind) werden auf der so erhaltenen Masseleiterplatte 13 im Abstand von etwa 5 cm voneinander hochragend aufgebaut (erforderlichenfalls werden auch die rahmenförmigen Abstandshalter 22 und 23 verwendet), um die Höhe des Zwischenraumes 25 festzulegen.
f) Die im Schritt c) erhaltene Strahlungskreisplatte 11 wird auf den so angeordneten Stützen aufgelegt. Ein weiterer Satz von Stützen wird entsprechend dem Schritt e) auf der Strahlungskreisplatte 11 angeordnet, um die Höhe des Zwischenraumes 24 festzulegen.
g) Die im Schritt c) erhaltene Speisekreisplatte 12 wird auf den im Schritt f) angeordneten Stützen aufgelegt, um die Antennenoberfläche einer ebenen Antenne vom Aufhängungstyp zu bilden.

Die so erhaltene ebene Antenne 10 wurde mit einer bekannten Antenne verglichen, deren Substrate aus glasfaserverstärktem Teflon jeweils ein Schaltungsnetzwerk der in Fig. 1 gezeigten Art tragen. Verglichen wurde jeweils der Anfangsgewinn und der Gewinn nach 6 Monaten, wobei auch der Zustand der Schaltung nach 6 Monaten ermittelt wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Tabelle

Aus der obigen Tabelle ergibt sich, daß die erfindungsgemäße ebene Antenne einen höheren Anfangsgewinn und einen geringeren Verlust als die bekannte Antenne aufweist. Unter einem Winddruck entsprechend etwa 10 m/s wurde ferner keine Verminderung des Antennengewinns bei der erfindungsgemäßen ebenen Antenne festgestellt, während bei der bekannten Antenne die Zwischenräume 24 und 25 kleiner als entsprechend der anfangs eingestellten Höhe wurde und der Gewinn um 0,7 dB absank. Für praktische Anwendungen erwies sich die erfindungsgemäße Antenne als ausgezeichnet geeignet.

Beispiel 2

Eine 50 µm dicke PET-Folie anstelle der 100 µm dicken PET- Folie im Schritt a) des Beispiels 1 sowie eine 50 µm dicke PET-Folie anstelle der 20 µm dicken Polyäthylenfolie im Schritt c) bei Beispiel 1 werden verwendet, um eine ansonsten gleiche ebene Antenne zu erhalten.

Die bei diesem Beispiel 2 erhaltene ebene Antenne weist im wesentlichen dieselben Eigenschaften wie die beim Beispiel 1 auf.

Beispiel 3

Die in den Schritten e) und f) des Beispiels 1 verwendeten Stützen aus Polykarbonat werden ersetzt durch einen gitterähnlichen Abstandshalter aus einem Polyäthylen-Polystyrol- Copolymer mit einem Verschäumungsgrad entsprechend dem 5-fachen, bei einer Höhe von 2 µm und einem Gitterabstand von 5 cm. Die mit diesem Abstandshalter ausgestattete ebene Antenne weist im wesentlichen dieselben Eigenschaften wie die ebene Antenne nach Beispiel 1 auf.

Beispiel 4 und 5

Anstelle des bei Beispiel 3 verwendeten Abstandshalters wird ein Abstandshalter in Wabenstruktur aus einem Polyäthylen- Polystyrol-Copolymer verwendet, das einen Verschäumungsgrad entsprechend dem 5-fachen aufweist, bei einer Höhe von 2 mm und Parallelabständen von 5 cm, um ein viertes Ausführungsbeispiel einer ebenen Antenne herzustellen.

Anstelle des Abstandshalters nach Beispiel 3 wird als Abstandshalter eine Folie aus synthetischem Harz verwendet, die zahlreiche kleine Luftzellen oder Lufteinschlüsse aufweist, welche über die gesamte Oberfläche der Folie verteilt sind. Auf diese Weise wird eine fünfte Ausführungsform der ebenen Antenne hergestellt.

Sowohl die vierte als auch die fünfte Ausführungsform weisen im wesentlichen dieselben Eigenschaften wie die ebene Antenne nach Beispiel 1 auf.

Beispiel 6

Eine 10 mm dicke geschäumte Kunststoffschicht aus einem Polyäthylen-Polystyrol-Copolymer mit einem Verschäumungsgrad entsprechend dem 30-fachen wird auf der Vorderseite der ebenen Antenne nach Beispiel 1 aufgebracht. Anschließend wird auf der Vorderseite der geschäumten Kunststoffschicht mittels eines Polyesterharzes eine 0,5 mm dicke Folie aus einem Polyesterharz aufgeklebt, das mit einem Glasfasertuch einer Dichte von 200 g/m² verstärkt ist.

Die so erhaltene ebene Antenne wurde etwa ein Jahr lang der Außenumgebung ausgesetzt, zeigte danach aber keinerlei Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften. Ferner wurde die Antenne einer Windbelastung von 20 m/s ausgesetzt, wobei die Dicke der Zwischenräume 24 und 25 konstant blieb und die Antenne weiterhin zuverlässig arbeitete.

Beispiel 7

Bei der Ausbildung des Radoms 37 in Fig. 5 wird die geschäumte Kunststoffschicht 40 im durchlässigen Bereich 38 des Radoms aus einer 10 mm dicken geschäumten Platte aus einem Polyäthylen-Polystyrol-Copolymer gebildet, die einen Verschäumungsgrad des 30-fachen aufwies, und aus der so gebildeten Schaumplatte wurde eine mit einem Glasfasergewebe einer Dichte von 200 g/m² verstärkte, 0,5 mm dicke Folie, aus Polyesterharz mittels eines Polyesterharzes aufgeklebt, um die Schicht 41 aus synthetischem Harz auf der geschäumten Platte zu bilden. Der undurchlässige Teil 39 des Radoms 37 wird aus 3 mm dickem Polyesterharz, das mit einer Glasfasermatte einer Dichte von 450 g/m² verstärkt ist, hergestellt. Die ebene Antenne nach dem Beispiel 1 wurde von einem solchen Radom umschlossen. Auch die zu Beispiel 1 beschriebene bekannte Antenne wurde in einem gleichen Radom eingeschlossen.

Bei den Messungen ergab sich, daß auf dem Kupfer des Schaltungsnetzwerks aufgrund von Korosion nach etwa 6 Monaten eine Patina gebildet wurde, während bei der erfindungsgemäßen Antenne keinerlei Beeinträchtigung der Eigenschaften auch nach mehr als zwei Jahren auftrat, so daß die Antenne wie beim Beispiel 6 für Langzeitanwendungen geeignet war. Der Vergleich der ebenen Antenne nach Beispiel 1 im bloßen Zustand mit der in einem Radom gemäß Beispiel 7 eingeschlossenen Antenne zeigt, daß bei ersterer eine Beeinträchtigung aufgrund von Wetterbeanspruchungen in der PET-Schicht nach zwei Jahren auftritt, während bei letzterer keinerlei Beeinträchtigung derselben Schicht auch bei Wetterbeanspruchung nach mehr als drei Jahren auftrat.

Es wurde auch eine erfindungsgemäße Antennenausbildung nach den Fig. 1 und 2 mit einer Antenne nach der US-Patentanmeldung 4 07 079 verglichen. Das dielektrische Substrat, worauf der Masseleiter gebildet und der Speisekreis angeordnet wurde, bestand bei der herkömmlichen Antenne aus Teflon mit minimalen Verlusten. Mehrere erfindungsgemäße Antennen wurden jeweils mit verschiedener Höhe des Zwischenraums 25 ausgebildet, wobei diese Höhe im Bereich von 0,8 bis 2 mm variierte und wobei die Breite W des elektrisch leitfähigen Materials des Speisekreis-Leiterbahnnetzwerks 17 1,0 oder 2,0 mm betrug. Ferner wurde die Höhe des oberen Zwischenraumes 24 allmählich vergrößert. Mehrere der herkömmlichen Antennen wurden mit verschiedener Dicke des dielektrischen Teflonsubstrats hergestellt, wobei die Dicke zwischen 0,8 mm und 2,0 mm variierte, während die Leiterbahnbreite W des Speisekreis-Leiterbahnnetzwerks zwischen 1,0 und 2,0 mm variiert wurde. Die Höhe der Wabenstruktur wurde allmählich vergrößert. Vergleichsergebnisse bei gleichen Meßbedingungen sind in Fig. 8 gezeigt. Darin sind die erfindungsgemäßen Antennen durch die Linien M, N, O und P verdeutlicht (bei M und N beträgt die Höhe des unteren Zwischenraums 0,8 mm und die Breite W 1,0 mm bzw. 2,0 mm; bei O und P beträgt die Höhe des unteren Zwischenraums jeweils 2,0 mm, während die Breite W 1,0 mm bzw. 2,0 mm beträgt), während die Kurven für die herkömmlichen Antennen mit m, n, o und p bezeichnet sind (bei m und n beträgt die Dicke des Teflonsubstrats 0,8 mm, während die Breite W 1,0 bzw. 2,0 mm beträgt; bei o und p beträgt die Dicke des Teflonsubstrats 2,0 mm, während die Breite W 1,0 mm bzw. 2,0 mm beträgt.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antenne die Einfügungsverluste erheblich vermindert, so daß ein höherer Gewinn als bei der herkömmlichen Antenne erzielt wird.

Claims

1. Ebene Antenne mit einer Antennenoberfläche für den Empfang von zirkularpolarisierten Wellen oder dergleichen, die im SHF-Band übertragen werden, mit einem Speisekreis und einem Strahlungskreis, die jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind und auf einem Masseleiter so angeordnet sind, daß sie voneinander unabhängig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskreis und der Speisekreis jeweils beidseitig mit einer Beschichtung aus synthetischem Harz versehen sind und daß beide Kreise durch Abstandshalter von dem Masseleiter im Abstand gehalten sind und über die so erhaltenen Zwischenräume eine elektromagnetische Kopplung hergestellt ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Mikrowellen hochdurchlässiges Radom die Antennenoberfläche direkt abdeckt.

3. Antenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Radom, welches die Antenne umschließt und einen der Antennenoberfläche gegenüberliegenden, für die Mikrowellen durchlässigen Bereich aufweist und außerhalb dieses durchlässigen Bereiches für Mikrowellen undurchlässig ist.

4. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus synthetischem Harz, mit welchem der Strahlungskreis und der Speisekreis beidseitig bedeckt sind, jeweils weniger als 200 µm dick sind.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schichten aus synthetischem Harz auf dem Strahlungskreis oder Speisekreis aus einem Material besteht, dessen Wärmebeständigkeit und Abmessungsstabilität hoch ist, während die andere Schicht aus einem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante und kleinem Tangenswert der dielektrischen Verluste besteht.

6. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum eine Höhe von mehr als 0,5 µm aufweist.

7. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus wenigstens einem der folgenden Materialien gebildet ist: Metall, synthetisches Harz und Holz.

8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus mehreren Stützen aus synthetischem Harz gebildet ist.

9. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter ein gitterartiges Teil aus einem geschäumten Kunststoffmaterial ist.

10. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus einer Platte gebildet ist, die viele über die gesamte Oberfläche verteilte Luftzellen enthält.

11. Antenne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus synthetischem Harz, mit welcher der Masseleiter bedeckt ist, wenigstens auf derjenigen Seite angebracht ist, welche dem Zwischenraum zwischen dem Leiter und dem Speisekreis zugewandt ist.

12. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Radom eine geschäumte Kunststoffschicht mit einem Verschäumungsgrad entsprechend mehr als dem 5-fachen und mit einer Dicke von mehr als 2 mm aufweist.

13. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Bereich des Radoms eine geschäumte Kunststoffschicht mit einem Verschäumungsgrad von mehr als dem 5-fachen und einer Dicke von 2 mm aufweist.

14. Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Kunststoffschicht mit einer Schicht aus synthetischem Harz bedeckt ist, die eine Dicke von weniger als 1 mm aufweist und für die Mikrowellen durchlässig ist.

15. Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus geschäumten Kunststoff mit einer Schicht aus synthetischem Harz bedeckt ist, die weniger als 1 mm dick und für die Mikrowellen durchlässig ist.

16. Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Kunststoffschicht aus wenigstens einem der folgenden Stoffe besteht: Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan und PVC.

17. Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus geschäumtem Kunststoff aus wenigstens einem der folgenden Stoffe besteht: Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan und PVC.

18. Antenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus synthetischem Harz aus einem zusammengesetzten Material gebildet ist, das wenigstens einen der folgenden Stoffe enthält: Polykarbonat, Polyäthylen, Polypropylen, PMMA, ABS, ASA, Polyester, PVDF, und Fluorkunststoff, und ferner ein Glasfasergewebe, eine Glasfasermatte oder ein Glaspapier enthält.

19. Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus synthetischem Harz aus einem zusammengesetzten Material besteht, das wenigstens einen der folgenden Stoffe enthält: Polykarbonat, Polyäthylen, Polypropylen, PMMA, ABS, ASA, Polyester, PVDF und Fluorkunststoff, und ferner ein Glasfasergewebe, eine Glasfasermatte oder ein Glaspapier enthält.

20. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der undurchlässige Teil des Radoms aus wenigstens einem der folgenden Stoffe gebildet ist: Metall, synthetisches Harz, Holz und glasfaserverstärktes Harz.