DE3889027T2 - Mikrowellenantenne. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein zirkulare Planarantennenanordnungen, insbesondere planare Mikrowellenantennen zur Verwendung zum Empfang beispielsweise einer Satellitenrundfunksendung usw.
• Für eine Planarantenne mit aufgehängter Speiseleitung, bei der ein Substrat zwischen Metall- oder metallisierten Kunststoffplatten sandwichartig eingeschlossen ist, die eine Anzahl von Öffnungen haben, die Teile von Strahlungselementen bilden, ist eine Planarantennenanordnung für eine zirkularpolarisierte Welle vorgeschlagen worden. Bei dieser vor kurzen vorgeschlagenen Antenne sind zwei Resonanzsonden, die senkrecht zueinander sind und deren Anzahl der Anzahl der Öffnungen entspricht, auf einer gemeinsamen Ebene gebildet, und Signale, die zu den beiden Resonanzsonden geführt werden, werden in Phase innerhalb der aufgehängten Leitung gemischt (siehe unsere schwebende US-Patentanmeldung, Serial No. 888,117, angemeldet am 22. Juli 1988, und die europäische Patentanmeldung EP-A 0 253 128, die ein Dokument gemäß Artikel 54(3) EPÜ ist und der US-Patentanmeldung, Serial No. 58,286 die am 4. Juni 1987 angemeldet wurde, entspricht.
• Eine Antenne nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist durch die FR-A 2 552 273 bekannt, die eine Antenne mit aufgehängter Speiseleitung mit einer festen Deckel- und einer festen Bodenplatte jeweils mit einer relativ großen Dicke beschreibt. Innen gebildete Vorsprünge, die sich von den jeweiligen Platten zum Substrat der Antenne erstrecken, werden verwendet, um den Hohlraumkanal der Speisemittel zu bilden, und sie bestehen auch aus festem Material. Eine solche Herstellung der Antenne ist kompliziert und teuer und nicht für eine Massenproduktion geeignet.
• Somit kann die Dicke der obenerwähnten Planarantenne verglichen mit einer bereits existierenden Antenne reduziert werden, und es kann auch die mechanische Konfiguration vereinfacht werden. Weiter ist jetzt ein billiges Substrat für eine Hochfrequenzanwendung erhältlich, mit dem ein Antennengewinn gleich oder größer als der einer Planarantenne erzielbar ist, bei der ein teueres Mikrostripleitersubstrat verwendet wird.
• Die aufgehängte Leitung liefert Vorteile, die darin bestehen, daß sie eine Leitung mit einem geringen Verlust als Schaltung zur Speisung der Planarantenne bildet, und daß sie u.a. auf einem preiswerten filmartigen Substrat ausgebildet sein kann. Da weiter diese konventionelle Planarantenne ein zirkulares oder rechteckiges Wellenführungsöffnungselement als Strahlungselement benutzt, ist es moglich, ein Antennensystem zu konstruieren, das nur eine kleine Gewinnabweichung über einen relativ weiten Frequenzbereich hat.
• Inzwischen ist ein Flecken-Mikrostripleiterantennenelement vorgeschlagen worden, um die Dicke der Planarantennenanordnungen zu reduzieren. Fig. 1A und 1B, die eine Draufsicht und eine Seitenansicht zeigen, zeigen allgemein ein Beispiel einer zirkularen Flecken-Mikrostripleiterantenne.
• Wie Fig. 1A und 1B zeigt, weist diese zirkulare Flekken-Mikrostripleiterantenne eine Basisplatte 1, ein Dielektrikum 2, das eine relative Dieletrizitätkonstante εr hat, und ein gedrucktes Element 3 als Flecken auf. Bei dieser Anordnung wird ihre Resonanzfrequenz im wesentlichen durch den Durchmesser D des gedruckten Elements 3 bestimmt. Wenn eine Speiseleitung und ein Strahlungselement auf der gleichen Ebene gebildet werden, tritt der Widerspruch auf, daß, da die Speiseleitung eine geringe Strahlungsdämpfung hat, die Strahlungswirkung des Strahlungselements vergrößert werden muß.
• Somit weist die Kennlinie der in Fig. 1A und 1B gezeigten Flecken-Mikrostripleiterantenne eine enge Bandbreiten (Antennengewinn)- Charakteristik auf (siehe IEEE Transactions on antennas & propagation, Vol. AP-29, No. 1, Jan. 81, die veröffentlicht wurden unter "A collection of technical papers and application notes on microstrip antennas and arrays."
• Haneishi et al.: "A low profile antenna for DBS reception", 1987 International Symposium Digest Antennas and Propagation, Vol. 11, 15.-19. Juni 1987, Seiten 914-917, offenbart eine Antenne mit einem zirkularpolarisierten Fleckenstrahler, der auf Teflon-Faserglas als Mikrostripleitersubstrat besteht.
• Es ist weiter zur Erhöhung der Bandbreite, d.h. des Antennengewinns vorgeschlagen worden, ein nichtspeisendes Element oder dgl. durch Verwendung eines Mehrschichtsubstrats usw. hinzuzufügen (siehe IEEE transaction on antennas & propagation, Vol. A8-27, No. 2, März 79, Seiten 270-273. Figur 2 zeigt ein Beispiel einer solchen bekannten Planarantenne wie obenbeschrieben.
• Betrachtet man nun Fig. 2, die eine Seitenansicht davon zeigt, so ist dort ein zirkulares Planarantennensystem vorgesehen, das eine Basisplatte 1, ein Dielektrikum 2, ein gedrucktes Element 3, das einen Flecken bildet, der ähnlich wie in den Fig. 1A und 1B ist, einen dielektrischen Luftzwischenraum 4, ein gedrucktes Element 5 als nichtspeisendes Element und ein Dielektrikum 6 aufweist.
• Für das zirkularpolarisierte Planarantennensystem ist vorgeschlagen worden, das Axialverhältnis zu erhöhen, indem man eine Gruppe von mehreren Elementen schafft und die Signalphasen (räumliche Phase und Phase der Speiseleitung) variiert, die jedem Element der Gruppe zuzuleiten sind.
• Bei dem obenerwähnten zirkularpolarsierten Planarantennensystem, das in den vorhergehenden US-Patentanmeldung Serial No. 888,117 und 58,286 offenbart ist, wird die Dicke des Strahlungselements (fast gleich der Dicke der ersten und zweiten Platte) so gewählt, daß sie in einen Bereich von 2 bis 2,5 cm fällt, wodurch die Antenne aus Metall 6,5 kg (Rahmen von 40 cm x 40 cm) oder die Antenne aus metallisiertem Kunststoff 2 bis 3 kg (Rahmen von 40 cm x 40 cm wiegt. Somit kann bei der obenerwähnten Antenne weder das Gewicht noch die Dicke ohne Schwierigkeit reduziert werden. Weiter ist vom Gesichtspunkt der Vermarktung diese Antenne nicht attraktiv, da das Produkt schwer zu handhaben ist. Wenn diese Antenne aus metallisiertem Kunststoff hergestellt ist, ist ein Formstück zu ihrer Formgebung erforderlich, und daher wird die Antenne teuer. Weiter kann in diesem Fall die Antenne durchgebogen werden und keine gleichmäßige Qualität aufweisen, so daß die Antenne in der Massenfertigung nicht wirtschaftlich hergestellt werden kann. Wenn weiter diese Antenne aus Metall hergestellt ist, kann eine schwierige Schnittarbeit nicht vermieden werden, wodurch eine wirtschaftliche Massenherstellung unmöglich ist. Dies macht die Antenne teuer.
• Weiter sollte bei der in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Flecken-Mikrostripleiterantennenanordnung, um die Bandbreite oder den Antennengewinn zu erhöhen, die relativ Dielektrizitätskonstante εr des Dielektrikums 2 vermindert werden und im Gegensatz dazu die Dicke des Substrats, d.h. die Dicke h des Dielektrikums 2 erhöht werden. Die relative Dielektrizitätskonstante εr in diesem Fall beträgt 2 bis 2,5. Wenn die Dicke des Substrats erhöht wird, wird der Strahlungsverlust der Speiseleitung erhöht, mit dem Ergebnis, daß die Dicke des Substrats natürlich begrenzt ist. Schließlich liegt die Gewinncharakteristik dieser konventionellen zirkularen Flecken-Mikrostripleiterantennenanordnung bei einer engen Bandbreite voo beispielsweise 200 MHz.
• Da weiter die konventionelle in Fig. 2 gezeigte Antenne mehrere Substrate braucht, wird eine Konfiguration schwierig und aus Kostengründen teuer.
• Auf jeden Fall ist bei dem Mikrostripleiteraufbau nach Fig. 1A, 1B und Fig. 2 der Übertragungsverlust relativ groß ohne Rücksicht auf die Verwendung des Substrats, das eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante und eine niedrige Übertragungsdämpfung hat. Das Strahlungselement muß daher verbessert werden, um eine große Bandbreite zu erzielen.
• Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung bereitzustellen.
• Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zirkulares Flecken/Schlitz-Antennenanordnung bereitzustellen, die effektiv die Merkmale der aufgehängten Leitung und dünne Strahlungselemente verwendet, um eine hohe Leistung und große Bandbreite bereitzustellen.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung bereitzustellen, bei der die Dicke und das Gewicht reduziert werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Planarantenne mit aufgehängter Speiseleitung gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt.
• Damit kann die zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung der Erfindung sowohl bezüglich der Dicke als auch des Gewichts reduziert werden. Ebenfalls kann bei der Flekken/Schlitz-Antennenanordnung nach der Erfindung die Übertragungsdämpfung reduziert und das Frequenzband erweitert werden.
• Die Aufgaben, Besonderheiten und Vorteile der Erfindung können aus der Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, wo:
• Fig. 1A eine Draufsicht auf ein Beispiel einer herkömmlichen Flecken-Mikrostripleiterantenne ist;
• Fig. 1B eine Seitenansicht dazu ist;
• Fig. 2 eine Seitenansicht eines anderen Beispiels einer bekannten Flecken-Mikrostripleiterantenne ist;
• Fig. 3A eine Draufsicht auf ein Hauptteil einer Ausführungsform einer zirkularen Flecken/Schlitz-Antenrenanordnung nach der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 3B eine Querschnittsansicht entlang der Linie I- I in Fig. 3A ist;
• Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II- II in Fig. 3B ist;
• Fig. 5 und 6 graphische Ansichten sind, die eine Kennlinie einer zirkular polarisierten Wellenstrahlungseinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 7 eine Darstellung ist, die dazu verwendet wird, um das Speisungsverfahren der Antenne nach der vorliegenden Erfindung zu erklären;
• Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in Fig. 7 ist;
• Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV- IV in Fig. 7 ist;
• Fig. 10 eine Darstellung eines anderen Beispiels des Verfahrens zur Speisung der Antenne nach der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 11A die Darstellung eines Beispiels eines flexiblen Substrats ist, das bei der Antenne der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
• Fig. 11B eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in Fig. 11A ist;
• Fig. 12, 13, 14 und 16 jeweils Querschnittsansichten sind, die dazu verwendet werden, um die Beispiele zur Montage der Strukturen der Substrate bei der zirkularen Flekken/Schlitz-Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung zu erklären;
• Fig. 15 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Hauptteil von Fig. 14 zeigt;
• Fig. 17 eine schematische Darstellung ist, die ein Beispiel eines Speisungsverfahrens zeigt, mit dem der Antennengewinn der vorliegenden Erfindung verbessert wird;
• Fig. 18 ein Blockdiagramm ist, das eine Schaltungsanordnung des Hauptteils von Fig. 17 zeigt;
• Fig. 19A und 19B Darstellungen sind, die Beispiele von Strukturen der verbesserten peripheren Teile der Antenne der vorliegenden Erindung zeigen;
• Fig. 20 eine graphische Darstellung ist, die eine Antennencharakteristik einer in Fig. 19A und 19B gezeigten Antenne nach der Erfindung zeigt; und
• FIg. 21 und 22 Querschnittsansichten sind, die die jeweils Gesamtanordnungen von Antennen der vorliegenden Erfindung zeigen.
• Nun wird eine Ausführungsform einer zirkularen Flekken/Schlitz-Planarantennenanordnung nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben.
• Fig. 3A und 3B zeigen eine Anordnung eines zirkular polarisierten Strahlungselements nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 3A zeigt dazu eine Draufsicht und Fig. 3B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I von Fig. 3A. In den Fig. 3A und 3B bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine erste Metallplatte (oder eine metallisierte Kunststoffplatte), 12 eine zweite Metallplatte (oder metallisierte Kunststoffplatte), und 13 ein Substrat aus einem Dünnfilm oder einem filmförmigen flexiblen Isoliersubstrat, das zwischen der ersten und zweiten Metallplatte 11 und 12 sandwichartig angeordnet ist. Die erste Metallplatte 11 weist einen konvexförmigen Stützteil 14 auf, um das Substrat 13 darauf zu stützen. Die zweite Metallplatte 12 weist eine Öffnung mit einem Durchmesser von beispielsweise 14 mm auf, d.h. einen Schlitz 15 und einen konvexförmigen Stützteil 16, der den Schlitz 15 umgibt, um das Substrat 13 zusammen mit dem Stützteil 14 zu stützen. Wenn die erste und zweite Metallplatte 11 und 12 das Substrat 13 dazwischen aufnehmen, werden die Platten 11 und 12 so positioniert, daß ihre Stützteile 14 und 16 miteinander übereinstimmen. Dabei wird die Dicke der ersten und zweiten Metallplatte 11 und 12 sehr stark reduziert und sie beträgt beispielsweise nur etwa 2 mm. Wenn weiten das Substrat 13 zwischen der ersten und zweiten Metallplatte 11 und 12 eingeschlossen wird, wird ein Hohlbereich 17 gebildet, der mit dem Schlitz 15 in Verbindung steht.
• Auf dem Substrat 13 ist eine leitende Folie 18 so aufgebracht, daß sie dem Schlitz 15 der zweiten Metallplatte 12 entspricht und konzentrisch mit diesem verläuft, um einen gedruckten Resonanz-Fleckenstrahler zu bilden. Diese leitende Folie 18 ist über den Hohlbereich 17 mit einer aufgehängten Leitung verbunden. In diesem Fall ist die leitende Folie von einer im wesentlichen zirkularen Form so eingerichtet, daß sie einen Durchmesser hat, um bei einer vorgegebenen Frequenz in Resonanz zu kommen. Die leitende Folie 18 weist Schlitze 18a und 18b diametral einandergegenüber an Stellen bezüglich der aufgehängten Leitung in einem vorgegebenen Winkel von beispielsweise 45º auf, um eine zirkularpolarisierte Welle zu empfangen und zu übertragen. Bei dieser Ausführungsform kann, wenn Mikrowellen auf der Oberfläche des Zeichnungsblatts übertragen oder empfangen werden, die Antenne nach der Erfindung eine rechtsdrehende zirkularpolarisierte Welle übertragen oder empfangen. Um eine linksdrehende zirkularpolarisierte Welle zu übertragen oder zu empfangen, müssen die Schlitze 18a und 18b auf der leitenden Folie um 45 in Bezug auf die aufgehängten Leitungen angeordnet werden und zwar auf der entgegengesetzte Seite gegenüber der rechtsdehenden zirkularpolarisierten Welle.
• Der Aufbau der aufgehängten Leitung zur Speisung der Planaranordnung ist in Fig. 4 gezeigt, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 3B zeigt. Bei dieser ist die leitende Folie 18 durch Ätzen eines leitenden Films gebildet, der auf dem Substrat 13 in einer Dicke von beispielsweise 25 bis 100 um aufgebracht ist, der von der ersten und zweiten Metallplatte 11, 12 umgeben ist, um einen koaxialen Hohlleiter zu bilden. In diesem Fall bildet sie, da das Substrat 13 dünn ist und nur als Stützteil wirkt, eine Speiseleitung, die nicht ein Substrat mit einem kleinen Verlust bildet, sondern einen kleinen Übertragungsverlust hat. Während der Übertragungsverlust einer offenen Bandleitung beispielsweise aus einen Teflonglassubstrat (registriertes Warenzeichen) in einen Bereich von 4 bis 6 dB/m bei 12 GHz fällt, fällt bei dem aufgehängten Leiter aus einem filmförmigen Substrat von einer Dicke von 25 um uer Übertragungsverlust in einen Bereich von 2,5 bis 3 dB/m bei 12 GHz. Da das filmförmige flexible Substrat preiswert gegenüber dem Substrat aus Teflonglas ist, kann dieser filmförmige flexible Aufbau somit viele Vorteile mit sich bringen.
• Fig. 5 zeigt eine Kennlinie eines zirkularpolarisierten Strahlungselements der vorliegenden Erfindung. Aus Fig. 5 erkennt man, daß dieses zirkularpolarisierte Strahlungselement der Erfindung eine ausgezeichnete Rückflußdämpfung von -30 dB hat und daß däs Einzelelement eine Rückflußdämpfung von -14 dB (Spannungswelligkeitsfaktor (VSWR) (1,5) mit einer Bandbreite von ungefähr 900 MHz hat, wodurch ein relativ großer Gewinn erzielt werden kann. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß, da die Höhe h von der oberen Oberfläche der ersten Metallplatte 11 zur oberen Oberfläche des Substrats 13 ungefähr 1 mm ist, die äquivalente relative Dielektrizitätskonstante ε durch die Luft zwischen der ersten Metallplatte 11 und dem Substrat 13 gebildet wird, und die relative Dielektrizitätskonstante kann so gewählt werden, daß sie etwa 1,05 beträgt.
• Fig. 6 zeigt eine Kennlinie, die ein Beispiel des gemessenen Axialverhältnisses der zirkularpolarisierten Welle der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 6 zeigt die Kurve a ein gemessenes Axialverhältnis, wo die Antenne der Erfindung ein einziges zirkularpolarisiertes Strahlungselement hat, und die Kurve b zeigt ein gemessenes Axialverhältnis, wo die Antenne nach der Erfindung vier zirkularpolarisierte Strahlungselemente hat. Wenn beispielsweise der Toleranzbereich ungefähr 1 dB bei einer Frequenz von 12 GHz beträgt liegt die zirkulare Flecken-Schlitz-Planarantennenanordnung der vorliegenden Erfindung ausreichend in diesem Toleranzbereich.
• Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung einer gleichphasigen Speiseschaltung, bei der eine Anzahl der zirkularpolarisierten Strahlungselemente nach Fig. 3A und 3B vorgesehen sind und eine aufgehängter Leitung verwendet wird, um eine gleichphasige Speisung durchzuführen, wodurch somit eine Planarantennenanordnung gebildet wird. Weiter sind wie in Fig. 7 gezeigt eine Anzahl von zirkularen Flecken jeweils als Antwort auf eine Anzahl von Schlitzen vorgesehen, wodurch eine vollständige zirkulare Flecken-Schlitz-Antennenanordnung gebildet wird.
• Der Bereich mit der durchgezogenen Linie in Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt durch die Linie III-III in Fig. 7. Der Bereich mit der unterbrochenen Linie zeigt einen Zustand, wo die zweite Metallplatte 12 den Deckel der in Fig. 7 gezeigten Anordnung bedeckt.
• Wie Fig. 7 und 8 zeigen, ist ein Stützbereich 14 auf der ersten Metallplatte 11 gebildet, um deren Peripherie herum jeweils die Schlitze 15 durch die zweite Metallplatte 12 gebohrt sind, um das Substrat 13 zu stützen. Der Stützbereich 14 ist ebenfalls um den Speisebereich 19 herum gebildet, der durch die erste Metallplatte 11 läuft, um das Substrat 13 zu stützen. Der Stützbereich 14 ist weiter rund um die äußere Peripherie der Planarantennenanordnung vorgesehen. Andere Teile davon bilden die Hohlleiterbereiche 17. Es besteht daher die Gefahr, daß die Ausgangssignale der vielen leitenden Folien 18 durch den gleichen Hohlleiterbereich 17 geliefert werden können, wodurch die obigen Ausgangssignale miteinander gekoppet würden. Wenn jedoch der Abstand zwischen den benachbarten leitenden Folien 18 und dem Abstand zwischen den oberen und unteren Wänden der Hohlraumbereiche 17 passend gewählt wird, kann eine notwendige Isolation erreicht werden, durch die die obenerwähnte Gefahr einer gegenseitigen Kopplung beseitigt wird. Da elektrische Leistung führende Leitungen auf den oberen und unteren Wand jedes Hohlraumbereichs 17 konzentriert sind, wird das elektrische Feld entlang der Substrate 13, die die leitenden Folien 18 stützen, wesentlich reduziert, wodurch der dielektrische Verlust vermindert wird. Als Folge davon kann der Übertragungsverlust der Leitung reduziert werden.
• Der Stützbereich und der Hohlraumbereich sind auf der zweiten Metallplatte 12 entsprechend der ersten Metallplatte 11 gebildet. Insbesondere sind die Stützbereiche 16 rund um die Schlitze 15 gebildet, die durch die zweite Metallplatte gebohrt sind, rund um die Peripherie der Speisebereiche (deren Kopfwand geschlossen ist) und rund um die äußere Peripherie des Planaranordnungsbereichs, während andere Bereiche die Hohlraumbereiche 17 bilden (siehe Fig. 8).
• Da das Substrat 13 gleichmäßig durch die Stützbereiche 14 und 16 gestützt ist, die wie obenbeschrieben vorgesehen sind, kann es verhindert werden, daß es nach unten sich verziehen kann. Da weiter die Deckel- und Bodenmetallplatte 11 und 12 in engem Kontakt mit dem Substrat 13 rund um die jeweiligen Strahlungselemente, den Speiseelementen usw. gebracht sind ähnlich wie beim Stand der Technik, ist es möglich, zu verhindern, daß eine Resonanz bei einer bestimmten Frequenz entsteht.
• Nach Fig. 7 sind 16 Strahlungselemente jeweils zu Viert zusammengestellt, um vier Strahlungselementegruppen G1 bis G4 zu bilden. Ein Verbindungspunkt P1 jeder Gruppe ist vom Mittelpunkt durch λg/2 versetzt (λg bezeichnet die Leitungswellenlänge bei der Mittenfrequenz). Die Verbindungspunkte P2 und P3 zwischen zwei Strahlungselementen in jeder Gruppe sind mit einem Versatz von jeweils λg/4 Mittelpunkt vorgesehen. Folglich ist in jeder Gruppe von Strahlungselementen das untere rechte Strahlungselement vom oberen rechten Strahlungselement um 90º versetzt, das untere linke Strahlungselement davon um 180º versetzt und das obere linke Strahlungselement davon um 270º jeweils in der Phase versetzt, so daß das Axialverhältnis verbessert wird. Anders ausgedrückt kann das Axialverhältnis, das breit sein soll, dadurch verbessert werden, wenn man die räumliche Phase und die Phase der Speiseleitung variiert. Von einem anderen Gesichtspunkt aus gesehen haben beliebige zwei von vertikal oder horizontal benachbarten Fleckenverhältnissen Schlitzrichtungen, die um 90º voneinander entfernt sind.
• Der Verbindungspunkt P1 (Fig. 7 und die Verbindungspunkte P4 bis P6 für die entsprechenden Gruppen sind miteinander so verbunden, daß sie vom Speisepunkt 20 des Speisebereichs 19 durch die gleiche Entfernung beabstandet sind. Mit der obenerwähnten Anordnung ist es möglich, verschiedene Arten von Richtungscharakteristiken zu erhalten, wenn man die Speisephase und das Leistungsverteilungsverhältnis durch Ändern der Positionen der Verbindung P1 und der Verbindungen P4 bis P6 ändert. Anders ausgedrückt wird die Speisephase durch Variieren der Entfernung vom Speisepunkt 20 zum Verbindungspunkt P1 und den Verbindungspunkten P4 bis P6 geändert oder die Amplitude wird durch Variieren des Impedanzverhältnisses durch Vergrößern oder Verkleinern der Dicke der Leitungen variiert, bei denen der aufgehängte Leiter sich verzweigt, wodurch die Richtungscharakteristik in einem großen Umfang variiert werden kann.
• Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiegt, da die Dicke des Strahlungselements (im wesentlichen die Summe der Dicke der ersten und zweiten Metallplatte 11, 32) nur etwa 4 mm stark wird, die Antenne aus Metall ungefähr 1,1 kg (Rahmen 40 cm x 40 cm) oder die Antenne aus metallisiertem Kunststoff 0,3 bis 0,5 kg (Rahmen 40 cm x 40 cm), wodurch sowohl das Gewicht als auch die Dicke der Antenne nach der vorliegenden Erfindung reduziert wird. Da weiter die Antenne nach der vorliegenden Erfindung sehr dünn ist, kann die aus Metall bestehende Antenne durch ein Preßverfahren, auch in einer Massenfertigung, wirtschaftlich hergestellt werden. Da die erfindungsgemäße Antenne leicht und dünn ist, kann sie preiswert hergestellt werden und vom Vermarktungsstandpunkt aus attraktiv sein. Da die äquivalente relative Dielektrizitätskonstante εr nach der Erfindung auf 1,05 reduziert werden kann, kann ein hoher Antennengewinn und eine große Bandbreite erzielt werden.
• Da weiter die aufgehängte Leitung als Speiseleitung verwendet wird, ist die Öffnung 15 durch die zweite Metallplatte 12 als Schlitz ausgebildet und der Durchmesser dieses Schlitzes 15 ist so gewählt, daß er etwa 14 mm beträgt, und die Isolation zwischen den Strahlungselementen kann ausreichend hoch ausgeführt werden, so daß die Breite der Speiseleitung vergrößert und der Übertragungsverlust reduziert werden kann. Da weiter ein Antennengewinn und eine große Bandbreite erzielt werden kann und der Übertragungsverlust verringert werden kann, kann der Gewinn (Leistung) der Antenne verbessert werden.
• Obwohl bei der obigen Ausführung hauptsächlich das Strahlungselement beschrieben wurde, ist es jedoch klar, daß aufgrund des Reziprozitätslehrsatzes der Antenne das Strahlungselement (oder Antenne aus einem Abstrahlungssystem) als Empfangselement (Empfangsantenne) wirken kann, ohne ihre Charakteristik zu ändern.
• Obwohl ein Resonanzstrahler mit einer Kreisform mit einem gedruckten Flecken bei der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Form des Resonanzstrahlers mit dem gedruckten Flecken nicht auf eine zirkulare Form beschränkt, sondern sie kann andere Formen falls gewünscht aufweisen.
• Obwohl die Antenne nach dieser Ausführungsform für das 12 GHz-Frequenzband verwendet wird, kann sie leicht für andere Frequenzbänder verwendet werden, wenn man die Abmessungen des Strahlungselements verändert.
• Da wie obenbeschrieben das Resonanzstrahlungselement als gedruckter Flecken auf dem Substrat an der Position angeordnet ist, die dem Schlitz entspricht, der auf einer der beiden Metall- oder metallisierten Kunststoffplatten gebildet ist, kann die erfindungsgemäße Antenne sowohl ein kleineres Gewicht als auch eine kleinere Dicke aufweisen. Somit können ihre Herstellungskosten gesenkt werden, eine leistungsfähige Massenproduktion kann durchgeführt werden und die Antenne kann vom Vermarktungsstandpunkt aus gesehen attraktiv sein. Da weiter ein hoher Gewinn mit einer großen Bandbreite erreichbar ist und der Übertragungsverlust bei der Speiseleitung reduziert werden kann, ist es möglich, den Gewinn (Leistung) der Antenne zu steigern.
• Es werden nun die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, wobei besonders die Besonderheitten des Aufbaus beschrieben wird.
• Kehrt man zu Fig. 7 zurück, so sind dort zwei Positionsstifte 21, 22 auf der ersten Metallplatte 11 an vorbestimmten Positionen beispielsweise auf der Diagonalen vorgesehen. Entsprechend dazu sind zwei Ausnehmungen 23 (nicht gezeigt und 24 (siehe Fig. 9) auf der zwei Metallplatte 12 gebildet. Auf dem Substrat 13 sind zwei Öffnungen 25, 26 entsprechend den beiden Positionsstiften 21, 22 gebildet. Weiter sind auf dem Substrat 13 zwei Öffnungen 27, 28 als Antwort auf die beiden Stifte 21, 22 vorgesehen, wenn das Substrat 13 umgedreht wird für den Fall, daß die Antenne für eine linksdrehende zirkularpolarisierte Welle verwendet werden soll.
• Beim Zusammenbau wird das Substrat 13 so angeordnet, daß die Positionsstifte 21, 22 der ersten Metallplatte 11 in die Ausnehmungen 25, 26 des Substrats 13 eingreifen. Dann wird auf dem Substrat 13 die zweite Metallplatte 12 in einer Weise angeordnet, daß die Positionsstifte 21, 22 der ersten Metallplatte 11 in die Öffnungen 23, 24 der zweiten Metallplatte 12 eingreifen, um somit eine zirkulare Flekken/Schlitz-Antennenanordnung für die Verwendung bei einer rechtsdrehenden zirkularpolarisierten Welle zu bilden.
• Wenn eine zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung für eine linksdrehende zirkularpolarisierte Welle gebildet werden soll, wird die zweite Metallplatte 12 von der zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung für die rechtsdrehende zirkularpolarisierte Welle entfernt und das Substrat 13 umgedreht, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Dabei greifen die Positionsstifte 21, 22 der ersten Metallplatte 11 in die Öffnungen 27, 28 des Substrats 13 ein. Dann wird die zweite Metallplatte 12 auf die erste Metallplatte 11 über dem Substrat 13 angeordnet. Es ist klar, daß dabei die Positionsstifte 21, 22 der ersten Metallplatte 11 jeweils in die Öffnungen 23, 24 der zweiten Metallplatte 12 eingreifen, und zwar ähnlich wie bei dem zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenordnung für die rechtsdrehende zirkularpolarisierte Welle, wodurch somit eine zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung für eine linksdrehende zirkularpolarisierte Welle gebildet ist.
• Da das Substrat 13 sehr dünn ist (beispielsweise 25 bis 50 um), kann es ohne irgendeine Schwierigkeit vom Standpunkt der Charakteristik her umgedreht werden.
• Wie obenbeschrieben können erfindungsgemäß wie obenbeschrieben die zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenordnungen für rechtsdrehende und linksdrehende zirkularpolarisierte Wellen konstruiert werden, indem man nur das Substrat 13 umdreht. Somit können die Zusammenbauteile der obenbeschriebenen rechtsdrehenden und linksdrehenden zirkularen Flekken/Schlitz-Antennenanordnungen gemeinsam hergestellt und gemeinsam verwendet werden, so daß dadurch die Herstellungskosten gesenkt werden können. Obwohl bei der obigen Ausführungsform die beiden Positionierungsstifte auf der ersten Metallplatte und die entsprechenden beiden Öffnungen auf der zweiten Metallplatte vorgesehen sind, ist es jedoch möglich, daß die Positionierungsstifte und die Öffnungen auf der ersten Metallplatte und die entsprechenden Öffnungen und Positionierungsstifte auf der zweiten Metallplatte vorgesehen sind.
• Obwohl weiter die beiden Positionierungsstifte auf der Diagonalen vorgesehen sind, sind die Positionen der Stifte nicht auf die Diagonale beschränkt, sondern die Stifte können wie gerade gewünscht angeordnet werden, z.B. an Positionen, die leicht von der Diagonalen gegeneinander versetzt sind, oder die Stifte können auf einer Geraden angeordnet werden. Weiter ist die Anzahl der Positionierungsstifte nicht auf zwei begrenzt, sondern sie kann erhöht werden.
• Fig. 11A und 11B zeigen ein verbessertes bedrucktes Substrat 13. Fig. 11A ist eine Draufsicht und Fig. 11B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in Fig. 11A.
• Betrachtet man nun Fig. 11A und 11B, so ist dort ein Substrat 13 vorgesehen, das aus einem flexiblen dünnen Film besteht, der eine Dicke von beispielsweise 25 bis 100 um hat. Auf diesem Substrat 13 sind gedruckte Resonanzfleckenstrahlungselemente 18 konzentrisch mit einer Anzahl von Schlitzen 15 vorgesehen, die auf der zweiten Metallplatte 12 gebildet sind. Die gedruckten Resonanzfleckenstrahlungselemente 18 sind miteinander über leitende Folien 33 verbunden, die auf dem Substrat 13 aufgebracht sind und die die aufgehängte Leitung bilden. Die leitenden Folien 30 sind auf dem Substrat 13 ähnlich wie die gedruckten Resonanzfleckenstrahlungselemente 18 aufgebracht.
• Nach der Erfindung ist ein Schutzfilm 31 auf dem Substrat 13 vorgesehen, um zumindest die gedruckten Resonanzfleckenstrahlungselemente 18 und die leitenden Folien 30 zu schützen. Dieser Schutzfilm 31 besteht aus einem dünnen Film beispielsweise aus Polyester oder einem Epoxyharz. Die Stärke des Schutzfilms 31 muß dünn sein, da, wenn die Stärke des Schutzfilms 31 mehr als beispielsweise 10 um ist, der Verlust bezüglich der elektrischen Charakteristik sich erhöht, so daß der Gewinn der Antenne vermindert wird. Aus experimentellen Versuchen hat man herausgefunden, daß, wenn die Dicke des Schutzfilms 31 kleiner als beispielsweise 1 um ist, der Einfluß innerhalb eines Toleranzbereichs fällt, ohne Rücksicht auf das Material, durch das der Schutzfilm 31 gebildet wird. In diesem Zusammenhang hat man aufgrund der Meßergebnisse auch festgestellt, daß der Übertragungsverlust der aufgehängten Leitung beispielsweise bei einer Länge von 25 cm nur um 0,05 dB vergrößert wird, wenn die Dicke des Schutzfilms 31 kleiner als 1 um ist. Dies verursacht keinerlei Schwierigkeiten in der Praxis.
• Nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, wie obenbeschrieben, eine zirkulare Flekken/Schlitz-Antennenanordnung zu erhalten, die eine wasserabweisende und antikorrosive Eigenschaften hat, ohne die elektrische Charakteristik zu verschlechtern. Da weiter das flexible Substrat 13 nur mit dem Schutzfilm 31 bedeckt ist, kann der Aufbau der erfindungsgemäßen Antenne sehr einfach sein und die Herstellungskosten werden nicht übermäßig erhöht.
• Gemäß des Antennenbaus von Fig. 11A und 11B kann, da der Schutzfilm auf dem flexiblen Substrat vorgesehen ist, eine wasserabweisende und antikorrosive Eigenschaft sichergestellt werden. Weiter kann das Antennensystem der Ausführungsform preiswert hergestellt werden und die Anordnung kann einfach sein.
• Fig. 12 bis 16 zeigen verschiedene Varianten, bei denen das bedruckte Substrat 13 zwischen der ersten oder Bodenplatte 11 und der zweiten oder Deckelplatte 12 befestigt ist.
• Betrachtet man Fig. 12, so ist dort ein Stützteil 41 zwischen der Bodenplatte 11 und dem Substrat 13 vorgesehen, und ein Stützteil 42 ist zwischen der Deckelplatte 12 und dem Substrat 13 vorgesenen. Jeder Stützteil 41, 42 besteht aus dielektrischem Material wie beispielsweise aus stark geschäumten Kunststoffmaterial, das eine niedrige Dielektrizitätskonstante hat. Auf diesen Stützteilen 41, 42 sind einstückig damit Vorspünge 43, 44 einander gegenüber an Positionen gebildet, wo sie das Strahlungselement 18 und die Speiseleltung 30 nicht stören. Das Substrat 13 wird durch diese Vorsprünge 43, 44 gestützt.
• In Fig. 12 ist die Form der Vorsprünge 43, 44 nicht auf reine Vorsprünge begrenzt, sondern sie können frei gewählt werden, solange sie das Strahlungselement 18 und die Speiseleitung 30 nicht stören. So kann beispielsweise jeder der Vorsprünge 43, 44 im wesentlichen als Kreis ausgebildet sein, der das Strahungselement 18 umgibt.
• Da bei der Ausführungsform von Fig. 12 das Substrat 13 durch die Vorsprünge 43, 44 der Stützteile 41, 42 gestützt wird, kann die Bodenplatte 11 und die Deckelplatte 12 aus einer flachen Platte bestehen, wodurch die Anordnung nach dieser Ausführungsform einfacher ist als die Anordnungen von Fig. 7 und 10. Da weiter eine Schnittarbeit oder dgl. nicht notwendig ist, kann die Antenne nach dieser Ausführungsform einfach hergestellt werden, wodurch eine hocheffiziente Massenproduktion möglich ist. Weiter können die Herstellungskosten reduziert werden. Weiter kann die Form der Vorsprünge 43, 44 frei modifiziert werden, wodurch die Genauigkeit gesteigert werden kann, mit der das Substrat 13 durch diese Vorsprünge 43, 44 gestützt wird.
• Bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform sind die Vorsprünge 45, 46 jeweils auf der Bodenplatte 11 und auf dem Deckelplatte 12 einandergegenüberliegend gebildet an Positionen, wo sie das Strahlungselement 18 und die Speiseleitung 30 nicht stören. Jeder Vorsprung 45, 46 besteht beispielsweise aus Metall oder dielektrischem Material, und das Substrat 13 wird durch diese Vorsprünge 45, 46 gestützt.
• Da bei der in Fig. 13 gezeigten Ausführungsform das ubstrat wie oben beschrieben durch die Vorsprünge 45, 46 gestützt wird, kann die Bodenplatte 11 und die Deckelplatte 12 durch eine einzige fache Platte gebildet sein.
• Somit kann die Anordnung weiter vereinfacht werden und eine Schnittarbeit oder dgl. ist nicht erforderlich, mit dem Ergebnis, daß die Flecken/Schlitz-Antennenanordnung dieser Ausführungsform einfach hergestellt werden kann, was eine effizientere Massenproduktion zur Folge hat. Weiter kann die zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung dieser Ausführungsform preiswert hergestellt werden.
• Fig. 14 zeigt eine weitere Modifikation einer zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung nach der Erfindung, bei der die obigen Vorsprünge durch einen Flansch 47 und einen Ring 48 ersetzt sind. Insbesondere steht der Flansch 47 mit der beispielswese in Fig. 15 gezeigten Form mit den Schlitzen 15 der in Fig. 14 gezeigten Deckelplatte 12 in Eingriff, und der Ring 48 beispielsweise mit der in Fig. 15 gezeigten Form ist auf der Bodenplatte 11 gegenüber dem Flansch 47 angeordnet, wodurch das Substrat 13 durch den Flansch 47 und den Ring 48 gestützt wird.
• Die Gesamtzahl der Flansche 47 und der Ring 48 kann frei gewählt werden, solange das ganze Substrat 43 stabil gestützt ist. Die Flansche 47 und die Ringe 48 können beispielsweise aus Metall oder Kunststoff bestehen. Wenn der Flansch 47 aus Metall besteht, ist es ausreichend, daß der Innendurchmesser des Schlitzes 15 um den Betrag erhöht wird, der der Dicke des Flansches 47 entspricht.
• Da bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform die Kombination des Flansches 47 und des Rings wie die Vorsprünge verwendet werden, um das Substrat 13 dazwischen zu stützen, kann die Bodenplatte 11 und die Deckelplatte 12 jeweils durch eine einzige flache Platte gebildet sein, so daß die Anordnung vereinfacht und auf eine Schnittarbeit oder dgl. verzichtet werden kann, wodurch es möglich ist die zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung dieser Ausführungsform einfach herzustellen. Dies erlaubt weiter eine Effizienz Massenproduktion und die Herstellung der zirkularen Flekken/Schlitz-Antennenanordnung der Erfindung kann preiswert erfolgen. Da weiter das Substrat 13 durch den im wesentlichen ringförmigen Flansch 47 und den Ring 48 gestützt ist, kann das Substrat 13 mit höherer Genauigkeit gestützt werden.
• Fig. 16 zeigt eine weitere Modifikation der zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung nach der Erfindung. Bei dieser in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform sind auf der vorderen und hinteren Oberfläche des Substrats 13 Vorsprünge 49, 50 vorgesehen, die beispielsweise durch Aufbringen von Kunststoff oder Drucken von Kunststoff an den Positionen hergestellt werden können, wo sie die Strahlungselemente 18 und die Speiseleitungen 30 nicht stören. Dann werden die Vorsprünge 49 mit dein Bodenplatte 11 und die Vorsprünge 50 mit der Deckelplatte 12 in Kontakt gebracht, so daß das Substrat 13 dadurch gestützt wird.
• Da bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform das Substrat 13 im wesentlichen durch die Vorsprünge 49, 50 gestützt wird, kann weiter in Übereinstimmung mit der Erfindung die Bodenplatte 11 und die Deckelplatte 12 jeweils als einzige flache Platte gebildet sein, wodurch weiter die Anordnung der zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung vereinfacht wird. Da weiter die Schnittarbeit oder dgl. nicht notwendig ist, kann die Massenproduktion der zirkularen Flekken/Schlitz-Antennenanordnung effizienter durchgeführt werden und die zirkulare Flecken/Schlitz-Antennenanordnung der Erfindung kann preiswert hergestellt werden. Die weiter das Substrat 13 nur durch die darauf gebildeten Vorsprünge 49, 50 gestützt wird, ist es möglich, eine zirkulare Flekken/Schlitz-Antennenanordnung zu realisieren, deren Gesamtdicke reduziert werden kann.
• Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel einer modifizierten zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung, wo der Antennengewinn durch die Verwendung von aktiven Elementen gesteigert werden kann.
• Bei der in Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist eine aktive Schaltung 51 an den Positionen vorgesehen, die dem Strahlungselement 13 jeder der Gruppen G1 bis G4 auf dem Substrat 13 am nächsten sind, beispielsweise in der Nähe der Verbindungspunkte P1. Außerhalb der eigentlichen Antenne ist eine Vorspannungsschaltung 52 vorgesehen, die eine Vorspannung (Gleichspannung zur aktiven Schaltung 51 liefert. Die Vorspannungsschaltung 52 ist in der Nähe des Speisepunktes 20 des Speisebereichs 19 mit ihm über eine Signalsperrschaltung 53, die beispielsweise aus einer Spule 53a und einem Kondensator 53b besteht, verbunden. Die Signalsperrschaltung 53 dient dazu, daß sie verhindert, daß eine Signalkomponente vom Speisepunkt 20 zur Vorspannungsschaltung 52 fließt. Die Spule 53a und der Kondensator 53b der Signalsperrschaltung 53 können auf dem Substrat 13 als gedruckte Schaltung aufgebracht sein. Die Vorspannung von dem Vorspannungsschaltung 52 wird zur Signalsperrschaltung 53 geliefert und dann über die aufgehängte Leitung 30 (Speiseleitung), die von dem Speisebereich 19 herkommt, zu jeder aktiven Schaltung 51 geliefert.
• Die aktive Schaltung 51 ist beispielsweise durch eine Schaltung gebildet, wie sie Fig. 18 zeigt. Nach Fig. 18 ist ein aktives Element 54 mit einer niedrigen Rauschkomponente vorgesehen, das beispielsweise aus einem GaAs-MES FET (Feldeffekttransistor) oder einem GaAs HEMT (Transistor mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit) oder dgl. besteht. Seine erste Hauptelektrode ist über die aufgehängte Leitung 30 mit dem Speisepunkt 20 verbunden und seine zweite Hauptelektrode ist geerdet. Weiter ist seine Steuerelektrode über ein sogenanntes parallel gekoppeltes Bandpaßfilter 55 aus einer leitenden Folie und über die aufgehängte Leitung 30 mit jedem Strahlungselement 8 verbunden. Das Bandpaßfilter 55 ist dazu vorgesehen, zu verhindern, daß das Signal durch das UHF- oder VHF-Band gestört wird, da dieses bei Verwendung des aktiven Elements sehr leicht dadurch gestört wird. Als Bandpaßfilter 55 kann ein sogenanntes endgekoppeltes Filter verwendet werden, dessen Details in der obenerwähnten US-Patentanmeldung Serial No. 58,286 offenbart sind.
• Weiter ist zwischen der ersten Hauptelektrode des aktiven Elements 54 eine Signalsperrschaltung 56, eine DC-DC- Umwandlungsschaltung 57, die als Vorspannungsschaltung dient, und eine Signalsperrschaltung 58 vorgesehen. Die Signalsperrschaltungen 56, 58 bestehen jeweils aus einer Spule 56a und einem Kondensator 56b sowie einer Spule 58a und einem Kondensator 58b, die verhindern sollen, daß die Signalkomponente zur DC-DC-Umwandlungsschaltung 57 ähnlich wie bei der Signalsperrschaltung 53 geliefert wird. Alle Komponenten können auf dem Substrat 13 als gedruckte Schaltungen gebildet sein. Die DC-DC-Umwandlungsschaltung 57 wandelt die positive Vorspanrung von der Vorspannungsschaltung 52 in eine negative Vorspannung um und liefert diese negative Vorspannung zur Steuerelektrode des aktiven Elements 54. Die erste Hauptelektrode des aktiven Elements 54 wird mit der positiven Vorspannung gegenüber dem Erdpotential der zweiten Hauptelektrode beliefert, und die Steuerelektrode wird mit der negativen Vorspannung gegenüber dem Erdpotential der zweiten Hauptelektrode beliefert. Demnach wird eine stabilisierte positive Vorspannung von beispielsweise 15V von der Vorspannungsschaltung 52 direkt zur ersten Hauptelektrode des aktiven Elements 54 geliefert und diese wird ebenfalls in eine negative Vorspannung beispielsweise -15V durch die DC-DC-Umwandlungsschaltung 57 umgewandelt und dann zur Steuerelektrode des aktiven Elements 54 geführt.
• Das Signal von jedem der Strahlungselemente 18 wird durch das aktive Element 54 verstärkt und wird dann über die aufgehängte Leitung 30 zum Speisepunkt 20 geliefert. Da das Signal in diesem Zeitpunkt ausreichend durch das aktive Element 54 ausreichend verstärkt ist, kann ein Wärmerauschen oder dgl., das in der mittleren aufgehängten Leitung 30 erzeugt werden könnte, im wesentlichen vernachlässlgt werden, so daß ein zufriedenstellendes S/N-Verhältnis (Signal/Rausch- Verhältnis am Speisepunkt 20 erhalten werden kann. Wenn der Antennengewinn am Speisepunkt 20 durch das aktive Element 54 vorher verstärkt wird, wenn man bedenkt, daß der Antennengewinn in der aufgehängten Leitung 54 verloren geht, kann ein zufriedenstellender Antennengewinn am Speisepunkt 20 immer erhalten werden.
• Da weiter die Vorspannung von der Vorspannungschaltung 52 im wesentlichen über die aufgehängte Leitung 30 zu den aktiven Elementen der jeweiligen aktiven Schaltungen 51 geliefert wird, muß kein spezielles Vorspannungsleiterbild auf dem Substrat 13 gebildet werden, wodurch das gedruckte Leiterbild vereinfacht wird.
• Fig. 19A und 19B, die eine Seitenansicht und eine Draufsicht zeigen, zeigen ein weiteres Beispiel einer modifizierten zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenordnung der vorliegenden Erfindung, bei dem zwischen den peripheren Randbereichen der ersten oder Bodenplatte 11 und einer zweiten oder Deckelplatte 2 eine U-förmige Nut vorgesehen ist, um ein unerwünschtes Signal zu unterdrücken.
• Wie in Fig. 19A und 19B gezeigt ist der periphere Randbereich 11a der Bodenplatte 11 so nach oben gebogen, daß durch ihn ein L-förmiger peripherer Randbereich gebildet wird, und der periphere Randbereich 12a der Deckelplatte 12 ist so gebogen, daß durch ihn ein ohm-förmiger peripherer Randbereich gebildet wird, wodurch dazwischen eine U-förmige Nut 60 gebildet wird. Für die Tiefe y de Nut 60 werden beispielsweise 6 mm gewählt (entsprechend in 1/4 der Wellenlänge von 12 GHz), und für die Breite x werden beispielsweise 2 mm gewählt. Beispielsweise kann die Dicke der Deckel- und Bodenplatte 12 und 11 jeweils 1 mm betragen und der Abstand zwischen der Deckel- und Bodenplatte 12 und 11 kann 2 mm betragen. Da die U-förmige Nut 60 zwischen den peripheren Randbereichen der Deckel- und Bodenplatte 12 und 11 wie obenbeschrieben gebildet wird, wird die Impedanz für einen Signalstrom, der durch eine solche U-förmige Nut 60 fließt, vergrößert, so daß der Strom (unerwünschtes Signal) gesperrt wird, der von der Deckelplatte 12 zur Bodenplatte 11 oder von der Bodenplatte 11 zur Deckelplatte 12 fließt. Das heißt, daß das unerwünschte Signal im wesentlichen durch die Nut 60 unterdrückt werden kann. Folglich kann ein Antennengewinn erzielt werden, wie er durch die durchgezogene Linie b in der Kennliniendarstellung von Fig. 20 dargestellt ist. Aus Fig. 20 erkennt man, daß der Pegel des Seitenzipfels der Antenne kleiner geworden ist verglichen mit der Kennlinie a (unterbrochene Linie a), die entsteht, wenn eine U-förmige Nut nicht vorgesehen ist, wodurch somit der Gewinn des Hauptstrahls erhöht wird. Da die Seitenzipfelcharakteristik der Antenne wie obenbeschrieben verbessert werden kann, kann eine störende Welle in der Nähe des Seitenzipfels unterdrückt werden, und es kann daher die Beseitigungscharakteristik für eine störende Welle der Antenne verbessert werden. Da weiter der Gewinn des Hauptstrahls verbessert wird, kann auch der Antennengewinn gesteigert werden.
• Fig. 21 und 22 zeigen Querschnittsansichten, die im Querschnitt praktische Beispiele von Gesamtanordnungen von zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnungen der vorliegenden Erfindung zeigen.
• Wie Fig. 21 zeigt ist die obenbeschriebene erste oder Bodenplatte 11 auf einer hinteren Abdeckung 61 angeordnet und das Dünnfilmsubstrat 13 ist auf der Bodenplatte 11 angeordnet. Die Deckelplatte 12 ist darüber angeordnet. Die Deckelplatte 12, das Dünnfilmsubstrat 13 und die Bodenplatte 11 sind an der hinteren Abdeckung 61 durch geeignete Befestigungsmittel wie Schrauben usw., die nicht gezeigt sind, befestigt. Eine Wärmeschutzplazte 63 besteht beispielsweise aus stark geschäumten Kunststoff und trägt darauf eine Radomkuppel 62. Die Wärmeschutzplatte 63 ist auf der Deckelplatte 12 befestigt und dann mit der Radomkuppel 62 abgedeckt. In Fig. 21 deuten die Pfeile, die von oben nach unten auf dem Zeichnungsblatt verlaufen, Signalwellen und Sonnenhitze gleichermaßen an.
• Fig. 22 zeigt ein anderes praktisches Beispiel einer Gesamtanordnung einer zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung.
• Wie Fio. 22 zeigt ist eine Wärmeschutzplatte 64 zwischen der Deckelplatte 12 und der Radomkuppel 62 vorgesehen. Die Wärmeschutzplatte 64 hat durchgehende Öffnungen 65 an den Positionen, die dem Anzahl der Schlitze 15 entsprechen, die auf der Deckelplatte 12 gebildet sind. Als Folge davon existieren über den Schlitzen 15 der Deckelplatte 12 nur die Radomkuppel 62 und die Öffnungen 65 der Wärmeschutzplatte 64, und es ist daher dort kein Wärmeschutzmaterial 64 vorhanden. Folglich wird der dielektrische Verlust durch das Wärmeschutzmaterial 64 vermieden und daher ein Verlust an Signalleitung reduziert, wodurch die Empfangsempfindlichkeit der zirkularen Flecken/Schlitz-Antennenanordnung verglichen mit der Anordnung von Fig. 21 erhöht werden kann.
• Die Summe der Bereiche der Strahlungselemente 18 beträgt etwa die Hälfte der gesamten Antennenoberfläche. Der Anstieg der Antennentemperatur durch Sonnenlicht wie durch die Pfeile in Fig. 22 gezeigt wird hauptsächlich durch den Anstieg der Temperatur in der Deckelplatte 12 verursacht, so daß der Anstieg dem Temperatur, der von den Öffnungen 65 herrührt, die im Wärmeschutzmaterial 64 gebildet sind, ausreichend klein ist, so daß keine Probleme entstehen.

Claims (17)

1. Planarantenne mit aufgehängter Speiseleitung mit einem Substrat (13), das zwischen einer ersten und einer zweiten Oberfläche (11, 12) sandwichartig angeordnet ist, wobei die erste Oberfläche (12) eine Anzahl von beabstandeten Öffnungen (15) hat, die Strahlungselemente begrenzen,

einer entsprechenden Anzahl von Strahlern (18) auf dem Substrat (13) entsprechend der Anzahl der Öffnungen (15),

Speisemitteln (17, 18, 19, 20) zur gleichphasigen Speisung der Strahler (18), und

Stützteilen (14, 16) zum Stützen des Substrats (13),

dadurch gekennzeichnet,

daß jede der Öffnungen (15) eine Kreisform hat,

daß jeder der Strahler (18) ein Resonanzfleckenstrahler ist, der eine Kreisform aufweist und konzentrisch zu einer entsprechenden Öffnung angeordnet ist,

daß das Substrat (13) durch eine Anzahl von ersten Stützteilen (16) gestützt ist, die jeweils rund um die Anzahl der Öffnungen (15) gebildet sind, und durch eine Anzahl von zweiten Stützteilen (14), die mit der zweiten leitenden Oberfläche (11) so in Verbindung stehen, daß jeder der ersten Stützteile (16) mit einem entsprechenden zweiten Stützteil (14) übereinstimmt, und

daß das Substrat (13) ein Filmsubstrat ist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fleckenstrahler als gedruckte Schaltungselemente (18) auf dem Substrat (13) gebildet sind.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine hängende Leitung (30), die alle Fleckenstrahler (18) miteinander verbindet, wobei die hängende Leitung als gedruckte Schaltung auf dem Substrat (13) gebildet ist und zwischen den beiden leitenden Oberflächen (11, 12) beabstandet ist.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Fleckenstrahler (18) zwei Schlitze (18a, 18b) aufweist, die radial voneinander beabstandet sind.

5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beliebige zwei von vertikal oder horizontal benachbarten Fleckenstrahlern (18) Schlitzrichtungen (18a, 18b) haben, die um 90º voneinander beabstandet sind.

6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (13) aus flexiblem Material besteht.

7. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Positionierungsstifte (21, 22; 23 24) auf den zwei leitenden Oberflächen (11, 12) vorgesehen sind, und Offnungen (25, 26; 27, 28), die mit den beiden Positionierungsstiften (21, 22; 23, 24) an der Vorder- und Rückseite der leitenden Oberflächen (11, 12) in Eingriff stehen, durch das Substrat (13 hindurchgeformt sind, derart, daß sie selektiv am Substrat (13) befestigbar sind, wodurch entweder eine rechtsdrehende oder linksdrehende polarisierte Welle wahlweise geliefert wird.

8. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzfilm (31) auf dem Substrat (13) aufgebracht ist.

9. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitenden Oberflächen jeweils auf der Deckel- und Bodenplatte (11, 12) gebildet sind.

10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel- und Bodenplatte (11, 12) jeweils durch eine flache Platte gebildet ist, die im wesentlichen keinen Vorsprung aufweist, und daß Vorsprünge (14, 16) jeweils zwischen der Deckelplatte (11) und dem Substrat (13) und zwischen der Bodenplatte (12) und dem Substrat (13) an entsprechenden Positionen gebildet sind, wodurch das Substrat (13) durch die Vorsprünge (14, 16) gestützt wird.

11. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stützteile zwischen der Deckel- und Bodenplatte (11, 12) vorgesehen sind, und daß die Vorsprünge 14, 16; 43, 44) auf den beiden Stützteilen vorgesehen sind.

12. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (45, 46) an der Deckel- und Bodenplatte (11, 12) an ihren entsprechenden Positionen befestigt sind.

13. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vorsprünge (47, 48) aus einer Kombination eines Flansches und eines Ringes gebildet ist, und daß der Flansch in jede der Öffnungen (5) der leitenden Oberfläche eingreift.

14. Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (49, 50) auf der vorderen und hinteren Oberfläche des Substrats (13) vorgesehen sind.

15. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Signale von der Anzahl der Strahler (18) jeweils durch aktive Elemente (51, 54) gemischt werden und zu den Speisemitteln (19, 20) geliefert werden und DC- Vorspannungen (Gleichvorspannungen) über die Speisemittel (19, 20) jeweils zu den aktiven Elementen (51, 54) geliefert werden.

16. Antenne nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (60) mit einem U-förmigen Querschnitt an peripheren Randbereichen der Deckel- und Bodenplatte (11, 12) gebildet ist, um ein unerwünschtes Signal zu unterdrücken.

17. Antenne nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15) durch die Deckelplatte (12) hindurchgeformt sind, und daß sie eine Wärmeschutzplatte (63) und ein Radom (62) aufweist, die auf der Deckelplatte (12) vorgesehen sind, und daß Öffnungen (65) durch die Hitzeschutzplatte (63) hindurchgeformt sind an Positionen, die mit den Öffnungen (15) fluchten.