DE60125272T2 - Gemeinsamen Fokus aufweisendes Sende-/Empfangsantennenset mit hoher Entkopplung - Google Patents

Gemeinsamen Fokus aufweisendes Sende-/Empfangsantennenset mit hoher Entkopplung Download PDF

Info

Publication number
DE60125272T2
DE60125272T2 DE60125272T DE60125272T DE60125272T2 DE 60125272 T2 DE60125272 T2 DE 60125272T2 DE 60125272 T DE60125272 T DE 60125272T DE 60125272 T DE60125272 T DE 60125272T DE 60125272 T2 DE60125272 T2 DE 60125272T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna
slot
antenna set
substrate
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60125272T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60125272D1 (de
Inventor
Gregory S. Palo Alto Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Original Assignee
Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd filed Critical Avago Technologies Wireless IP Singapore Pte Ltd
Publication of DE60125272D1 publication Critical patent/DE60125272D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60125272T2 publication Critical patent/DE60125272T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/525Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between emitting and receiving antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/062Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for focusing

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Hochisolierungssantenne und im besonderen eine Antenne, die hohe Isolierung und breite Bandbreite für Sende- und Empfangsvorgänge bereitstellt, während sie gleichzeitig eine Struktur bereitstellt, die minimale Fläche und minimales Volumen erfordert.
  • Mehr im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus, die ein Substrat, einen Metallfilm, der an einer ersten Oberfläche des Substrats haftet; ein Schlitzantennenset, das innerhalb des Metallfilms ausgebildet ist und eine Linse umfaßt, die an einer zweiten Oberfläche des Substrats haftet, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine Antenne dieses Typs ist in den IEEE Transactions on Microwave Theory and techniques, 41 (1993) Oktober, Nr. 10, New York, USA: „Double-Slot Antennas on Extended Hemispherical and Elliptical Silicon Dielectric Lenses" von Daniel F. Filipovic et al., Seiten 1738 bis 1749, beschrieben.
  • In den IEEE Microwave and Guided Wave Letters, Bd. 7, Nr. 3, März 1997: „A Planar Parabola-Feed Frequence Multiplier" von Moonil Kim et al. ist eine Sende-Empfangsantenne beschrieben, die in einem quasioptischen planaren Frequenzverdoppler verwendet wird. Eine Vierfachbrücken-Diodenschaltung wird verwendet, um Eingangs- und Ausgangsantennen zu isolieren, wobei zwei Paare von Doppelschlitzantennen mit orthogonaler Polarisation Eingangs- und Ausgangssignale direkt mit der Diode koppelten. Zusätzliche Übertragungsleitungs-Anpassungsschaltungen werden verwendet, um die Schlitzantennenimpedanzen in die gewünschten optimalen Eingangs- und Ausgangslastimpedanzen für die Dioden zu transformieren.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Bei gewissen Funk-, Mikrowellen- oder optischen Kommunikationsanwendungen ist es typischerweise notwendig, über ein Antennensystem zu verfügen, das des Bereitstellens ausreichender Isolierung zwischen Sende- und Empfangsvorgängen fähig ist.
  • Vollduplexfunk oder -mikrowelle hat sich typischerweise auf Isolierungstechniken wie z.B. Frequenzseparation oder Antennenseparation (Separation der optischen Sammlung) gestützt. Frequenzseparationstechniken stützen sich auf das Filtern oder Separieren von Signalen sich unterscheidender Frequenzen, die über die Antenne empfangen werden, vor der weiteren Verarbeitung der Signale. Antennenseparationstechniken sind auf das Separieren der Sende- und Empfangsantennenelemente gerichtet, um so jedwede Interferenz zwischen den beiden zu vermeiden und optimalen Gewinn sowohl für das Senden als auch das Empfangen bereitzustellen.
  • Frequenzseparationstechniken erfordern typischerweise die Verwendung von Hochleistungsfiltern. Jedoch sind diese Filter typischerweise sperrig und teuer und liegen angesichts des vorhandenen Kostenrahmens oft außerhalb des Machbaren. Beispielsweise sind Wellenleiterfilter verfügbar, die ausgezeichnete Leistungseigenschaften bereitstellen, aber sperrig und teuer sind. Kompakte, dreidimensionale Hohlleiterwellenfilter, die unter Verwendung von Titanerde (TiO2) als Dielektrikum statt Luft hergestellt sind, sind ebenfalls verfügbar, jedoch sind sie aufgrund von Kosten und Maßtoleranzen oft weniger als ideal.
  • Es gibt eine Anzahl bekannter Antennenseparationstechniken. Die höchste Isolierung (in der Größenordnung von 70 dB) wird typischerweise durch physikalisches Separieren der Sendeantenne und der Empfangsantenne erreicht, so daß eine jede separate und verschiedene Sammeloptiken hohen Gewinns aufweist. Unglücklicherweise wird, um gleichermaßen hohen Gewinn sowohl im Sende- als auch im Empfangssystem zu erreichen, ein hohes Maß an Platz verbraucht, da sich die erforderliche Fläche und das erforderliche Volumen, die zum Bereitzustellen separierter Antennensysteme notwendig sind, mindestens verdoppeln.
  • Ein anderer Ansatz hat darin bestanden, eine Hauptapertur (Reflektor oder Linse) mit zwei orthogonal polarisierten Strahlen zu speisen, einen zum Senden und einen zum Empfangen. Eine speziellere Implementierung dieser Technik hat darin bestanden, ein Array quadratischer oder nahezu quadratischer Patchantennen unter rechten Winkeln zu speisen. Falls das Array groß genug ist, kann es als die Hauptapertur dienen; falls nicht, kann es als Speisung für einen größeren Reflektor oder eine größere Linse dienen. Ein Nachteil dieser Technik ist es, daß die intrinsische Isolierung zwischen den vertikalen und horizontalen Speisungen für ein einzelnes Patch typischerweise sehr gering ist (20 dB oder weniger). Die Isolierung kann durch die Ver wendung von Patcharraytechniken gesteigert werden. Da Patchantennen dem Wesen nach typischerweise schmalbandig sind, neigen jedoch sowohl Sende- als auch Empfangssignalantworten dazu, sehr schmalbandig zu sein.
  • Ferner gibt es quasioptische Speisungs-plus-Hauptapertur-Schemata zur Antennenseparation. Beispielsweise ist es bekannt, einen Polarisator zu verwenden, um die Strahlen zu/von der Sendeantenne und der Empfangsantenne zu zerlegen/zu kombinieren. 1 stellt ein quasioptisches Polarisationszerlegungs-Antennenseparationsschema dar, in dem die Sendeantenne und die Empfangsantenne orthogonale Polarisation aufweisen. In diesem ist eine Sendehornstrahler 10, der eine Sendesignal-Richtcharakteristik 11 aufweist, und ein Empfangshornstrahler 20 bereitgestellt, der die Empfangssignal-Richtcharakteristik 21 aufweist. Ein Polarisator 15 empfängt das Sendesignal S vom Sendehornstrahler 10, zerlegt dann das Sendesignal S und verteilt es an die Hauptaperturlinse 25. Polarisator 15 empfängt auch ein Empfangssignal E von der Hauptaperturlinse 25 und verteilt es an den Empfangshornstrahler 20. Diese Anordnung ist ziemlich sperrig, wenn auch nicht so sehr, wie es der Fall wäre, würden vollständig separate Optiken verwendet. Der Polarisator muss typischerweise recht groß, oft fast so groß wie die Hauptapertur sein, um gleichförmige Ausleuchtung sicherzustellen und die Polarisation zu bewahren.
  • Eine andere Antennenseparationstechnik benutzt einen Hauptreflektor mit Fokuszerlegung, wobei eine Hauptapertur aus einem großen Array polarisationsabhängiger und positionsabhängiger Minireflektoren besteht. Der Brennpunkt des Hauptreflektors mit Fokuszerlegung ist für die beiden Polarisationen unterschiedlich. Zwei kleine Speiseantennen, die um einen Betrag räumlich separiert sind, der beträchtlich kleiner als der Durchmesser der Hauptapertur ist, können dann für Sende- und Empfangsvorgänge verwendet werden. Da jeder Minireflektor selbst eine zweifach polarisierte Antenne ist, die sich von ihren Nachbarn unterscheidet, kann die Implementierung ziemlich komplex und schwierig zu bewerkstelligen sein.
  • Sowohl die Entwicklungs- als auch die Herstellungskosten neigen dazu, recht teuer zu sein, wo eine große Hauptapertur verwendet wird. Außerdem ist bei beiden der obigen quasioptischen Antennenseparationstechniken mit zerlegter Speisung typischerweise erhebliche Mühe und ebensolcher Aufwand erforderlich, um die winkelmäßig separierten Sende- und Empfangsgehäuse zu entwickeln und zu errichten.
  • Somit besteht angesichts der oben aufgeführten Schwächen des Standes der Technik in der Industrie ein unausgesprochener Bedarf daran, sich mit den oben erwähnten wie auch anderen Mängeln und Unzulänglichkeiten zu befassen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus nach Anspruch 1 bereit.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Antenne mit gemeinsamem Fokus zur Verwendung in Radiofrequenz-, Mikrowellen- oder optischen Anwendungen bereit. Kurz beschrieben, kann der Architektur nach eine bevorzugte Ausführungsform der Antenne mit gemeinsamem Fokus wie folgt implementiert sein. Bereitgestellt wird ein Substrat, das eine erste Oberfläche aufweist, auf der ein Metallfilm angebracht ist. In dem Metallfilm sind drei Schlitzantennensets ausgebildet, und eine Linse ist an einem zweiten Oberflächenbereich des Substrats angebracht. Die Schlitzantennensets sind im allgemeinen derart auf dem Metallfilm angeordnet, daß zwei der Antennensets zueinander parallel sind, während das dritte Antennenset zwischen den parallelen Antennensets und senkrecht dazu positioniert ist.
  • Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind oder werden dem Durchschnittsfachmann nach Prüfung der nachstehenden Zeichnungen und detaillierten Beschreibung offensichtlich. Beabsichtigt ist, daß alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile innerhalb dieser Beschreibung beinhaltet sind, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind und durch die beigefügten Ansprüche geschützt sind.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung ist unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen besser zu verstehen. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich, die Betonung wird statt dessen darauf gelegt, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung klar darzustellen. Darüber hinaus bezeichnen in den Zeichnungen ähnliche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg einander entsprechende Teile.
  • 1 ist eine Darstellung des Standes der Technik;
  • 2A ist eine Grafik, die eine bevorzugte Anordnung der Schlitzantennenelemente in einem Metallfilm darstellt, der an einem Substrat angebracht ist;
  • 2B ist eine Grafik, die die Schlitzantennensets der vorliegenden Erfindung weiter darstellt;
  • 2C ist eine Grafik, die die gegenseitige Durchdringung von Antennenset 300 und Antennenset 100 darstellt;
  • 3 ist eine Seitenansicht, die eine Ausführungsform der Antenne der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Antenne der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist eine Darstellung einer Gittermusteranordnung, das in einer metallischen Folie 411 ausgebildet ist;
  • 8 ist eine Darstellung einer bevorzugten Antenne der vorliegenden Erfindung, die innerhalb eines Metallfilms auf einem Substrat ausgebildet ist, das Sender- und Empfängerschaltungen enthält; und
  • 9 ist ein äquivalentes Prinzipschaltbild eines Beispiels eines Rat-Race-Baluns, das verwendet werden kann, um ein Sendeantennenset mit einer Senderschaltung zu verbinden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Vollduplexantenne bereit, die hohe Isolierung und breite Bandbreite aufweist und zum Implementieren minimale Fläche und minimales Volumen erfordert.
  • Unter Bezug auf 2A ist dort eine Antenne 1 gezeigt, die aus drei Schlitzantennensets 100, 200 und 300 besteht, die in einer metallischen Filmschicht 70 ausgebildet sind. Die metallische Filmschicht 70 ist an einem Substrat 75 angebracht (gezeigt in 3). Substrat 75 ist ein Substrat hoher Dielektrizitätskonstante, das beispielsweise aus Tonerde hergestellt ist.
  • In 2B ist zu sehen, daß das Antennenset 100 aus Schlitz 102 und Schlitz 104 besteht, die vertikal mit den Enden zueinander ausgerichtet sind. Antennenset 200 besteht aus Schlitz 202 und Schlitz 204, die ebenfalls vertikal mit den Enden zueinander ausgerichtet sind. Antennenset 300 besteht aus Tandemschlitzen 302a und 302b sowie Tandemschlitzen 304a und 304b, die horizontal mit den Enden zueinander ausgerichtet sind. Bezug nehmend auf 2C ist zu sehen, daß Schlitz 302b (Durchdringungsschlitz 302b) einen planaren verschränkten Abstimmkondensator (Interdigitated Tuning Capacitor, IDT-Kondensator) 106 von Schlitzantennenset 100 durchdringt. In ähnlicher Weise durchdringt Schlitz 304b (Durchdringungsschlitz 304b) den IDT-Kondensator 206 von Schlitzantennenset 200 (2B).
  • Die Antennensets 100 und 200 sind im allgemeinen parallel zu einer Achse y ausgerichtet, während Antennenset 300 im allgemeinen parallel zu einer Achse x ausgerichtet ist, die zur Achse y senkrecht ist. Man wird erkennen, daß die Antennen 100 und 200 auch im allgemeinen parallel zur Achse x angeordnet sein könnten, während Antennenset 300 im allgemeinen parallel zur Achse y angeordnet sein könnte. Die Schlitzantennensets 100, 200 und 300 sind im allgemeinen in der Form des Buchstabens „H" angeordnet. Die zwei vertikalen Schlitzarme 102 und 104 von Antennenset 100 und die zwei Schlitzarme 202 und 204 von Antennenset 200 bilden eine Sendeantenne, während ein einzelnes Schlitzantennenset 300 eine Empfangsantenne bildet. Die Antennensets 100 und 200 sowie Antennenset 300 sind als polarisierte Schlitzantennen auf dem Substrat 75 implementiert (3). Insbesondere sind sie als Sende- und Empfangsschlitzantennen implementiert, die orthogonale Polarisation aufweisen, wobei die Antennensets 100 und 200 über die Schlitzarme 302 bzw. 304 von Schlitzantennenset 300 gegenseitig durchdrungen sind (gegenseitig durchdringende, orthogonal polarisierte Schlitzantennen).
  • Jedes Schlitzantennenset 100, 200 und 300 wird durch eine koplanare Wellenleiter-Übertragungsleitung (Coplanar Waveguide, CPW-Übertragungsleitung) 108, 208 bzw. 308 gespeist. Im Falle des Sendeantennenset-Paares 100 und 200 gehen diese CPW-Leitungen 108 und 208 als Leitungen gleicher Länge von einem CPW-„Rat-Race" 502 (8) oder äquivalent von irgendeinem Breitband-CPW-Balun aus. Das Paar Sendeantennensets 100 und 200 und Empfangsantennenset 300 sind orthogonal polarisiert und strahlen quer durch das Substrat hindurch in einer Richtung im allgemeinen senkrecht zum Substrat 75 ab.
  • In 2B weist jedes der Schlitzantennensets 100, 200 und 300 einen IDT-Kondensator 106, 206 bzw. 306 auf. Die Verwendung der IDT-Kondensatoren ermöglicht Verkürzen der Länge der einzelnen Schlitzantennenarme 102, 104, 202, 204 und 302 und 304 bei einem nur kleinen Verlust an Bandbreite. Diese Kondensatoren liegen in Reihe mit den Schlitzantennenarmen 102 und 104, 202 und 204 und 302 und 304. Zu beachten ist, daß die Tandemschlitze 302a und 302b Schlitzantennenarm 302 ausmachen, wohingegen die Tandemschlitze 304a und 304b Schlitzantennenarm 304 ausmachen. Ein typischer Wert für IDT-Kondensatoren 106, 206 und 306 ist beispielsweise 30 fF bei einer Mittenfrequenz von 60 GHz. Durch derartiges Anordnen des Empfangsantennensets 300, daß die Schlitzarme 302b und 304b die IDT-Kondensatoren 106 und 206 durchdringen, wird die durch die Antenne 1 belegte Fläche reduziert.
  • Die Endinduktivität der Durchdringungsschlitze 302b und 304b wird durch die schmale „Masse"-Metallregion 40 von Metallfilm 70 erhöht (2B), die sich zwischen den Durchdringungsschlitzen 302b oder 304b und den IDT-Kondensatoren 106 oder 206 befindet. Bei niedrigen Frequenzen, typischerweise Frequenzen kleiner als die Resonanzfrequenz des Schlitzantennensets, weist beispielsweise Schlitzantennenset 300 aus 2B eine höhere Reaktanz als ein Schlitzantennenset mit gleichmäßig breitem Massemetall und derselben Gesamtlänge auf, wie z.B. bei den Antennenarmen 306 und 307 von Schlitzantennenset 300, gezeigt in 5, und weist somit eine niedrigere Resonanzfrequenz auf.
  • Bei einer gegebenen Betriebsfrequenz ist die Länge von Tandemschlitzen 302a/302b und 304a/304b kürzer, als es bei einem Antennenset ohne Durchdringung des IDT-Kondensators durch benachbarte Schlitzsets nötig wäre. Beispielsweise könnten in der vorliegenden Erfindung die Tandemschlitze 302a/302b und 304a/304b in der Länge bis zu 50% kürzer als eine funktionell äquivalente Antenne ohne Durchdringungsschlitz sein. Die Kombination aus Sub strat 75 (3) hoher Dielektrizitätskonstante, der „H"-Konfiguration, IDT-Kondensatorabstimmung und gegenseitiger Durchdringung der Durchdringungsschlitzarme 302 und 304 in jeweilige IDT-Kondensatoren 106 und 206 ermöglicht, daß die Antenne der vorliegenden Erfindung mit sehr kleinen Platz- und Volumenanforderungen implementiert wird.
  • Unter Bezug auf 3 und 4 ist eine Ausführungsform der Antenne der vorliegenden Erfindung gezeigt. Substrat 75 ist mit Metallfilmschicht 70 gezeigt, die entlang einer Oberfläche des Substrats 75 angebracht ist. Eine ellipsenförmig Linse 111 ist an der Oberfläche des Substrats 75 auf der der metallischen Filmschicht 70 abgewandten Seite angebracht. Linse 111 ist entlang einer senkrechten Achse Z (4) zentriert, wie dies auch die Antenne 1 ist. Ferner ist Linse 111 vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der dieselbe oder nahezu dieselbe Dielektrizitätskonstante wie das Substrat 75 aufweist. Eine vakuumgeformte oder thermogeformte Antireflexionshülle (AR-Hülle) 112 ist über der ellipsoidischen Linse 111 angebracht. Hülle 112 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff mittlerer Dielektrizitätskonstante hergestellt, wie beispielsweise aus Polystyren oder Glykol-modifiziertem Polyethylenterephthalat (PETG).
  • Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die IDT-Kondensatoren 106, 206 und 306 entfallen. Die Schlitze 306 und 307 sind über die gesamte Länge des Schlitzes von gleichmäßiger Breite und durchdringen keinen IDT-Kondensator 106 gegenseitig. In dieser Ausführungsform ohne die Vorzüge, die durch die IDT-Kondensatoren 106, 206 und 306 bereitgestellt sind, hinsichtlich des Ermöglichens einer Verringerung der Gesamtlänge des Antennensets 300 sind die Schlitze 306 und 307 typischerweise in der Länge bis zu 100% größer als ein Antennenset, in das die IDT-Kondensatoren 106, 206 und 306 integriert sind, wie in 2A gezeigt.
  • 6 stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, in der Antenne 1 mit einer großen Apertur mit gemeinsamem Fokus 25 ausgerichtet ist, die sowohl den Sende- als auch den Empfangsantennensets von Antenne 1 gemein ist. Öffnung 25 besteht aus einer Hyperboloidlinse 406. Linse 406 ist beispielsweise vorzugsweise aus verlustarmem Kunststoff niedriger Dielektrizitätskonstante hergestellt, wie z.B. TEFLON® oder Polyethylen hoher Dichte. Linse 406 ist auf einer gemusterten metallischen Folie 411 angebracht, die an einer Oberflächenscheibe 401 angebracht ist. Die metallische Folie 411 ist vorzugsweise eine Folie aus KAPTON®-Polyimidfilm. Die Folie 411 ist beispielsweise näherungsweise 25 μm dick, obgleich abhängig von der einzelnen Anwendung verschiedene andere Dicken benutzt werden können. Ein Muster wie beispielsweise eine sechseckige Anordnung kreisförmiger Elemente, eine quadratische Anordnung quadratischer Elemente oder ein quadratisches Drahtgitter ist auf der metallischen Folie 411 definiert.
  • 7 stellt eine Folie 411 mit quadratischem Drahtgittermuster dar. Oberflächescheibe 401 ist vorzugsweise aus demselben Werkstoff wie Linse 406 hergestellt. Die Verwendung einer metallischen Folie in Verbindung mit einer dielektrischen Linse ist im Artikel von E. M. T. Jones und S. B. Cohn mit dem Titel „Surface Matching of Dielectric Lenses," Journal of Applied Physics, Bd. 26, Nr. 4, S. 452–457 dargelegt, dessen Veröffentlichung hiermit durch Erwähnung einbezogen ist.
  • Um die zwei vertikalen Schlitzantennensets 100 und 200 anzusteuern, kann ein Balun verwendet werden. Ein Balun ist ein passives Netz, das gleiche und entgegengesetzte Radiofrequenzspannung (RF-Spannung) (gleichen RF-Strom) liefert. Ein Beispiel eines Baluns, das verwendet werden kann, ist in 8 gezeigt. Wie darin abgebildet, ist ein vollständiges CPW-Layout einer zweifach polarisierten „H"-Antenne mit „Rat-Race"-Netz 502 dargestellt. Hier stellt „Rat-Race"-Balunschaltung 502 Radiofrequenzsignale gleicher und entgegengesetzter Amplitude und Phase von Sender 500 über CPW 108 bzw. 208 jedem der Schlitzantennensets 100 und 200 bereit.
  • Ein CPW-Speisenetz, das Rat-Race-Balunschaltung 502 aufweist, die in verbundener Weise zwischen Sendeantennensets 100 und 200 und Senderschaltung 500 angeordnet ist; und CPW 308, der in verbundener Weise zwischen Empfängerschaltung 501 und Empfangsantennenset 300 angeordnet ist, ist in 8 gezeigt. Da Substrat 75 vorzugsweise aus Tonerde hergestellt ist, ist es Substrat 75 möglich, integrierte Empfänger und Senderschaltungen (aktive Chips) zu integrieren, die beispielsweise aus GaAs, Si oder InP hergestellt sind. Somit können Antennensets 100, 200 und 300 leicht mit einem typischen Mikrowellensubstrat integriert werden, das integrierte Schaltungen aufweist. 8 stellt die Antenne der vorliegenden Erfindung dar, die in einem Metallfilm 70 ausgebildet ist, der an einem Substrat 75 angebracht ist. Substrat 75 beinhaltet eine integrierte Schaltung, die den Sender 500 und den Empfänger 501 bildet. Es ist zu sehen, daß Antennenset 100 und Antennenset 200 mit Sender 500 über eine „Rat-Race"-Balun-Anordnung verbunden sind. Ferner ist Empfänger 501 mit Antennenset 300 verbunden. Es versteht sich, daß die Antennensets 100, 200 und 300 sowie „Rat-Race"-Balun 502 und CPW 308 in der metallischen Schicht 70 ausgebildet sind, während alle integrierten Schaltungen in Bezug auf Sender 500 und Empfänger 501 in Substrat 75 (nicht gezeigt) ausgebildet sind. Ferner ist anzumerken, daß die ellipsenförmige Linse 111 (6) derart ausgerichtet ist, daß ihre Grundfläche 111a mittig entlang einer gemeinsamen Achse Z ausgerichtet ist, um so die Schlitzantennensets 100, 200 und 300 innerhalb der Grenzen ihrer Grundfläche einzubeschreiben.
  • Eine elektrisch äquivalente Prinzipschaltung des in 8 gezeigten „Rat-Race"-Baluns ist in 9 dargestellt. ANSCHLUSS 1 ist der Eingang des Baluns von Sender 500. ANSCHLUSS 2 ist ein Dummy- oder Leeranschluß. ANSCHLUSS 3 und ANSCHLUSS 4 sind Ausgangsanschlüsse zu den Sendeantennensets 200 bzw. 100. ANSCHLUSS 3 und ANSCHLUSS 4 nutzen die Leistung gleich (50/50) und gegenphasig zueinander (180 Grad phasenverschoben). ANSCHLUSS 2 verbleibt offen beschaltet, wodurch ein Balun breiterer Bandbreite bereitgestellt ist. Alternativ kann ANSCHLUSS 2 mit einer angepaßten Last abgeschlossen sein, beispielsweise 50 Ohm. Eine erste Übertragungsleitung 901, die eine Impedanz von beispielsweise 71 Ohm aufweist, separiert ANSCHLUSS 1 und ANSCHLUSS 3 um 270°. ANSCHLUSS 3 ist von ANSCHLUSS 2 durch Übertragungsleitung 902 separiert und ist gegenüber ANSCHLUSS 2 90° phasenverschoben. ANSCHLUSS 2 ist von ANSCHLUSS 4 durch Übertragungsleitung 903 separiert und ist gegenüber ANSCHLUSS 4 90° phasenverschoben. ANSCHLUSS 4 ist von ANSCHLUSS 1 durch Übertragungsleitung 904 separiert und ist gegenüber ANSCHLUSS 1 90° phasenverschoben. Die Übertragungsleitungen 901, 902, 903 und 904 weisen beispielsweise Impedanzen von 71 Ohm auf.
  • Da die Mikrowellen/Millimeterwellenspektrum-Baugruppen oft ein Substrat aus Tonerde (oder äquivalentem Werkstoff) benutzen, das einen oder mehrere GaAs-, Si- oder InP-Chips mit integrierten Schaltungen aufweist, ist es möglich, zu vermeiden, verlustbehaftete und/oder teure Übergänge zu Mikrostrip oder Wellenleiter verwenden zu müssen, um auf die Antennen zuzugreifen, indem das Antennenset auf dasselbe Tonerdesubstrat 75 gesetzt wird, das die aktiven Chips trägt. Der Sender, der Empfänger und die Antennen können alle auf demselben Substrat 75 gehalten sein, womit eine kompakte und wirtschaftliche Antenne mit gemeinsamem Fokus bereitgestellt ist. Da die Abstrahlung eines RF-Signals in der vorliegenden Erfindung durch das Substrat 75 hindurch erfolgt, können Chips mit integrierten Schaltungen, die verwendet werden könnten, um Sender- und Empfängerschaltungen 500 und 501 zu implementieren, leicht gegenüber der Umgebung versiegelt werden.
  • Die vorliegende Erfindung erzeugt viel höhere Isolierung (40–50 dB), als sie mit einem zweifach polarisierten Patchantennenarray erreichbar ist. Die H-Schlitzantenne der vorliegenden Erfindung stellt größere Bandbreite als ein typisches Patchantennensystem bereit. Dies ist insbesondere so, wenn die H-Schlitzantenne der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Rat-Race-Balun mit offen beschaltetem Leeranschluß verwendet wird, wie in 8 gezeigt.

Claims (8)

  1. Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus mit folgenden Merkmalen: ein Substrat (75) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche; ein Metallfilm (70), der an der ersten Oberfläche haftet; mehrere Schlitzantennensets (100, 200 und 300), die innerhalb des Metallfilms ausgebildet sind; und eine Linse (111), die an der zweiten Oberfläche des Substrats (75) haftet; dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Schlitzantennensets ein erstes (100), ein zweites (200) und ein drittes (300) Schlitzantennensets umfassen, wobei das erste Schlitzantennenset zwei Schlitze aufweist, die mit einer Orientierung parallel zu einer ersten Achse ausgerichtet sind, das zweite Antennenset zwei Schlitze aufweist, die mit einer Orientierung parallel zu der ersten Achse ausgerichtet sind, das dritte Antennenset zwei Schlitze aufweist, die mit einer Orientierung parallel zu einer zweiten Achse ausgerichtet sind, die erste und die zweite Achse senkrecht zueinander sind; jedes Antennenset einen verschränkten Abstimmkondensator in Reihe mit beiden Schlitzen aufweist, welche das jeweilige Antennenset bilden, und das dritte Antennenset so angeordnet ist, daß die Schlitze des dritten Antennensets die Kondensatoren des ersten und zweiten Antennensets durchdringen.
  2. Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste (100) und das zweite (200) Schlitzantennenset eine Sendeantenne umfassen.
  3. Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das dritte (300) Schlitzantennenset eine Empfangsantenne aufweist.
  4. Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Achse einer vertikalen Ausrichtung und die zweite Achse eine horizontale Ausrichtung hat.
  5. Sende-Empfangsantenne mit gemeinsamem Fokus nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Achse eine horizontale Ausrichtung und die zweite Achse eine vertikale Ausrichtung hat.
  6. Radiofrequenz-Transceiver mit der Antenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat (75) einen Radiofrequenz-Verarbeitungsschaltkreis (500, 501) umfaßt; und eine antireflektierende Hülle (112) an der Linse (111), auf der von der zweiten Oberfläche des Substrats (75) abgewandten Seite, haftet.
  7. Radiofrequenz-Transceiver nach Anspruch 6, wobei die Linse (111) eine ellipsenförmige Linse (111) ist.
  8. Radiofrequenz-Transceiver nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Schlitzantennenset drei Schlitzantennensets (100, 200, 300) umfaßt, die grundsätzlich in der Form des Buchstabens „H" angeordnet sind.
DE60125272T 2000-05-11 2001-01-22 Gemeinsamen Fokus aufweisendes Sende-/Empfangsantennenset mit hoher Entkopplung Expired - Fee Related DE60125272T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US567238 1990-08-14
US09/567,238 US6344829B1 (en) 2000-05-11 2000-05-11 High-isolation, common focus, transmit-receive antenna set

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60125272D1 DE60125272D1 (de) 2007-02-01
DE60125272T2 true DE60125272T2 (de) 2007-05-31

Family

ID=24266306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60125272T Expired - Fee Related DE60125272T2 (de) 2000-05-11 2001-01-22 Gemeinsamen Fokus aufweisendes Sende-/Empfangsantennenset mit hoher Entkopplung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6344829B1 (de)
EP (1) EP1154515B1 (de)
JP (1) JP2002009541A (de)
DE (1) DE60125272T2 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3186622B2 (ja) * 1997-01-07 2001-07-11 株式会社村田製作所 アンテナ装置および送受信装置
AT411503B8 (de) * 2002-02-28 2004-05-25 Femtolasers Produktions Gmbh Einrichtung zur erzeugung von terahertz-strahlung sowie halbleiterbauelement
GB0207052D0 (en) * 2002-03-26 2002-05-08 Antenova Ltd Novel dielectric resonator antenna resonance modes
US6731415B1 (en) 2002-03-28 2004-05-04 Terabeam Corporation Multi-aperture holographic optical element for use in a free space optical communication system
US6661546B1 (en) 2002-03-28 2003-12-09 Terabeam Corporation Multi-aperture holographic optical element for illumination sensing in a free space optical communication system
US6967625B1 (en) 2002-12-31 2005-11-22 Vivato, Inc. E-plane omni-directional antenna
US20040145026A1 (en) * 2003-01-29 2004-07-29 Chi-Kuang Sun Photonic transmitter
FR2852150A1 (fr) * 2003-03-07 2004-09-10 Thomson Licensing Sa Perfectionnement aux antennes a diversite de rayonnement
US7190324B2 (en) * 2003-03-31 2007-03-13 Bae Systems Plc Low-profile lens antenna
EP1619754A1 (de) * 2004-07-23 2006-01-25 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Breitbandige Leckwellenantenne
EP1619753A1 (de) * 2004-07-23 2006-01-25 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Breitbandige doppel Leckwellenantenne
FR2942915A1 (fr) * 2009-03-06 2010-09-10 Thomson Licensing Systeme d'antennes compact
CN102856631B (zh) 2011-06-28 2015-04-22 财团法人工业技术研究院 天线与其通信装置
TWI511378B (zh) 2012-04-03 2015-12-01 Ind Tech Res Inst 多頻多天線系統及其通訊裝置
US9998236B2 (en) * 2013-12-17 2018-06-12 Picometrix, Llc System for transmitting and receiving electromagnetic radiation
TWI593167B (zh) 2015-12-08 2017-07-21 財團法人工業技術研究院 天線陣列
WO2017120513A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-13 The SETI Institute A cooled antenna feed for a telescope array
CN107181063A (zh) * 2016-03-11 2017-09-19 华为技术有限公司 一种天线系统和通信设备
TWI632736B (zh) 2016-12-27 2018-08-11 財團法人工業技術研究院 多天線通訊裝置
CN107681274B (zh) * 2017-11-20 2023-11-21 河南师范大学 一种应用于无线通信的电小天线
TWI656696B (zh) 2017-12-08 2019-04-11 財團法人工業技術研究院 多頻多天線陣列
US11276942B2 (en) 2019-12-27 2022-03-15 Industrial Technology Research Institute Highly-integrated multi-antenna array
US11664595B1 (en) 2021-12-15 2023-05-30 Industrial Technology Research Institute Integrated wideband antenna
US11862868B2 (en) 2021-12-20 2024-01-02 Industrial Technology Research Institute Multi-feed antenna
CN114498019B (zh) * 2022-04-15 2022-06-21 南京林业大学 天线贴片、贴片天线、天线阵列及电子设备
CN114976634B (zh) * 2022-07-25 2022-10-14 北京宏锐星通科技有限公司 一种用于连续波雷达的天线系统及其加工方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2669776B1 (fr) * 1990-11-23 1993-01-22 Thomson Csf Antenne hyperfrequence a fente a structure de faible epaisseur.
DE4119784C2 (de) * 1991-06-15 2003-10-30 Erich Kasper Planare Wellenleiterstruktur für integrierte Sender- und Empfängerschaltungen
US5631659A (en) * 1995-03-17 1997-05-20 Lucent Technologies Inc. Microstrip patch antennas with radiation control
US5892482A (en) * 1996-12-06 1999-04-06 Raytheon Company Antenna mutual coupling neutralizer
SE508512C2 (sv) * 1997-02-14 1998-10-12 Ericsson Telefon Ab L M Dubbelpolariserad antennanordning
KR100312364B1 (ko) * 1997-05-30 2001-12-28 가나이 쓰도무 동조형 슬롯안테나

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002009541A (ja) 2002-01-11
DE60125272D1 (de) 2007-02-01
EP1154515A3 (de) 2003-12-17
EP1154515A2 (de) 2001-11-14
US6344829B1 (en) 2002-02-05
EP1154515B1 (de) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60125272T2 (de) Gemeinsamen Fokus aufweisendes Sende-/Empfangsantennenset mit hoher Entkopplung
DE60127438T2 (de) Hochfrequenz-isolationskarte
DE69823591T2 (de) Geschichtete Aperturantenne und mehrschichtige Leiterplatte damit
DE69936657T2 (de) Zirkularpolarisierte dielektrische resonatorantenne
EP2870660B1 (de) Antennensystem zur breitbandigen satellitenkommunikation im ghz frequenzbereich mit speisenetzwerk
DE602005003016T2 (de) Rücken-resonator-antennen mit dielektrischen und luftresonatoren und reflexionsgruppenantenne und millimeterwellen-übertragungssystem damit
DE60017004T2 (de) Hochfrequenz-Kommunikationsgerät
DE10142384B4 (de) Mikrostripline-Antenne
DE69931663T2 (de) Aktive phasengesteuerte gruppenantenne und einheit zur steuerung der antenne
DE60009520T2 (de) Reihengespeiste phasenarrayantennen mit dielektrischen phasenschiebern
DE69723093T2 (de) Funkkommunikationsgerät
DE10247543B4 (de) Schleifenantenne
DE10051661B4 (de) Demultiplexer-Platte vom Typ mit integrierter Antenne
DE69821884T2 (de) Multifrequenzstreifenleitungsantenne und Gerät mit einer derartigen Antenne
EP1759438B1 (de) Antenne
DE69724469T2 (de) Schmalbandiger übergekoppelter richtkoppler in einer mehrschichtpackung
DE69725059T2 (de) Breitbandige/doppelbandige phasengesteuerte Gruppenantenne mit übereinanderliegenden Scheibenstrahlern auf übereinanderliegenden dielektrischen Zylinder
DE112017001710T5 (de) Mikrowellenantenneneinrichtung, Verpackungs- und Herstellungsverfahren
DE69936903T2 (de) Antenne für zwei Frequenzen für die Radiokommunikation in Form einer Mikrostreifenleiterantenne
DE69911938T2 (de) Mehrfach-Scheibenstrahler-Antenne
WO2018149689A1 (de) Antennenvorrichtung und antennenarray
DE10297569T5 (de) Abgestimmte Schlitzantenne mit Hochfrequenz-MEMS und Verfahren zu deren Herstellung
JPS63135003A (ja) 印刷回路アンテナおよびその製造方法
DE60213902T2 (de) M-förmige Antenne
DE102007003388A1 (de) Rundhohlleiter-Antenne und Rundhohlleiter-Array-Antenne

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: AVAGO TECHNOLOGIES WIRELESS IP (SINGAPORE) PTE. LT

8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: DILG HAEUSLER SCHINDELMANN PATENTANWALTSGESELLSCHA

8339 Ceased/non-payment of the annual fee