DE60202061T2

DE60202061T2 - TRANSMISSION LINE

Info

Publication number: DE60202061T2
Application number: DE60202061T
Authority: DE
Inventors: Francisco Javier Vazquez Putney SANCHEZ
Original assignee: ERA Patents Ltd
Current assignee: ERA Patents Ltd
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: EP1389353B1; EP1263077A1; DE60202061D1; WO2002095864A1; ATE283554T1; EP1389353A1

Abstract

A device for transmitting electromagnetic energy is provided which comprises a conductive sheet (1), the conductive sheet having: a conductor portion (4); at least one ground plane portion; and at least two rows of slots (3) formed in the conductive sheet separating the conductor portion (4) from each ground plane portion, the slots in each row being periodically spaced from one another and adjacent rows of slots being shifted relative to one another. In use the conductor portion transmits electromagnetic waves. The use of a dielectric material is not required, substantially reducing cost and ease of manufacture. Microstrip-like patch radiators can also be implemented from a dielectric-less microstrip by enlarging the central region of the line. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektromagnetische Übertragungsleitungen.The The present invention relates to electromagnetic transmission lines.

Mikrostreifen, Streifenleitungen und coplanare Übertragungsleitungen sind als ebene Strukturen entwickelt worden, um elektromagnetische Energie zu führen. Diese ebenen Strukturen können verwendet werden, um Schaltkreise zu verwirklichen mit auf der Oberfläche aufgebrachten Komponenten sowie strahlbildende Netze für ebene Antennen.Microstrip, Stripline and coplanar transmission lines have been developed as planar structures to electromagnetic To lead energy. These planar structures can used to realize circuits with surface applied Components as well as beam forming networks for planar antennas.

Übertragungsleitungen dieses Typs erfordern typischerweise ein durchgängiges dielektrisches Substrat oder periodische Abstandstücke, um die korrekte Trennung zwischen den Übertragungsleitungsleitern zu erhalten. Herkömmlich werden sie meist auf dielektrischen Substraten unter Verwendung kostengünstiger photolithographischer Techniken gefertigt.transmission lines of this type typically require a continuous dielectric substrate or periodic spacers, for the correct separation between the transmission line conductors to obtain. conventional They are mostly used on dielectric substrates cost-effective manufactured by photolithographic techniques.

Dielektrische Materialien rufen jedoch zusätzliche Verluste hervor, welche die Leistung der Übertragungsleitungen verschlechtern. Die Wahl von geeigneten dielektrischen Materialien ist beschränkt, da jedes Material geringe elektrische Verluste aufweisen und häufig strengen mechanischen, chemischen und thermischen Anforderungen genügen muß. In einigen Anwendungen, welche besonders rauhe Umgebungen mit sich bringen, bspw. Raumfahrt, Luftfahrt, Militär usw., können überhaupt keine dielektrischen Materialien verwendet werden. Auch ist die Energiehandhabung wegen elektrischen Zusammenbruchs des dielektrischen Materials in Gegenwart starker elektromagnetischer Felder begrenzt. Mechanisch starre, chemisch stabile dielektrische Materialien mit geringen Verlusten bei Mikrowellen- und Millimeterwellen- Frequenzen sind teuer und werden zu einem beschränkenden Faktor bei der Reduzierung der Kosten bei der Antennen- und Mikrowellentechnologie.dielectric However, materials call additional Losses that degrade the performance of the transmission lines. The choice of suitable dielectric materials is limited since Each material have low electrical losses and often severe must meet mechanical, chemical and thermal requirements. In some Applications that bring particularly harsh environments, For example, aerospace, aviation, military, etc., can not have any dielectric Materials are used. Also, the energy handling is due electrical breakdown of the dielectric material in the presence limited to strong electromagnetic fields. Mechanically rigid, Chemically stable dielectric materials with low losses at microwave and millimeter wave frequencies are expensive and become too a restrictive one Factor in reducing the costs of antenna and microwave technology.

Die Entwicklung großer, ebener Array-Antennen (z.B. für Ku-Band TVRO-Anwendungen) ist in hohem Maße durch die Verluste in preisgünstigen dielektrischen Substraten beschränkt, da die Ausbeute von Array-Antennen durch die Einführung von Verlusten in dem strahlbildenden Netzwerk physikalisch begrenzt ist. Das Erfordernis, qualitativ hochwertige Dielektrika zu verwenden, ist ein Hauptkostenfaktor für planare Antennen, was den ökonomischen Vorteil der Verwendung einfacher Herstellungstechniken verringert.The Development of great, planar array antennas (e.g. Ku-band TVRO applications) is high through the losses in low-priced limited to dielectric substrates, because the yield of array antennas through the introduction of Losses in the beam-forming network physically limited is. The requirement to use high quality dielectrics is a major cost factor for planar antennas, what the economic Advantage of using simple production techniques reduced.

Das Konzept des hängenden Streifenleiters wurde entwickelt, um die mit Strahlbildner-Anwendungen mit großen Antennen verwendetem, qualitativ hochwertigen dielektrischen Material verbundenen Kosten und Verluste zu vermeiden, siehe z. B. US-A-4614947 und US-A-4527165. Das Konzept des hängenden Streifenleiters basiert auf der Verwendung einer dünnen Folie, typischerweise weniger als 0,15 mm dick, dielektrischen Materials, um den zentralen Leiter des Streifenleiters zu tragen. Da sie sehr dünn ist, ist der Beitrag zu Verlusten aufgrund des dielektrischen Substrats minimiert. Dies bedeutet, daß kostengünstigere dielektrische Materialien verwendet werden können, die eine annehmbare Leitungsdämpfung (typischerweise 2–4dB/m bei 10GHz) bei einem akzeptablen Preis hervorrufen.The Concept of hanging Stripline has been designed to be used with beamformer applications with big Antennas used, high quality dielectric material associated costs and losses, see eg US-A-4614947 and US-A-4527165. The concept of hanging Stripline is based on the use of a thin film, typically less than 0.15 mm thick, dielectric material, to carry the central conductor of the stripline. Since she is very is thin, is the contribution to losses due to the dielectric substrate minimized. This means that cheaper Dielectric materials can be used which have acceptable line attenuation (typically 2-4dB / m at 10GHz) at an acceptable price.

Es gibt jedoch eine Zahl von Problemen mit diesem Konzept des hängenden Streifenleiters. Erstens verwendet es noch immer ein dielektrisches Substrat, wenn auch ein dünnes. Daher werden dielektrische Verluste nicht vollständig aufgehoben, und sie können noch immer einen signifikanten Anteil der Gesamtverluste darstellen, typischerweise mehr als 50%, insbesondere wenn kostengünstige dielektrische Materialien verwendet werden. Zweitens können, auch wenn die Kosten der dielektrischen Folie durch Auswählen von kostengünstigen Materialien, wie z. B. Mylar, Polystyren oder Kapton, minimiert werden, diese noch immer etwa 20–30% der Gesamtkosten der Übertragungsleitung ausmachen. Drittens ist, da die dielektrische Folie dünn gehalten werden soll, diese nicht starr und daher nicht selbsttragend. Als Ergebnis ist die Kanalweite hängender Streifenleiter durch die mechanischen Beschränkungen auf einige wenige Millimeter (typischerweise < 10 mm) beschränkt. Schließlich ist das Konzept hängender Streifenleiter sehr schwierig in offenen Strukturen, wie z. B. Mikrostreifen oder coplanaren Leitungen, zu implementieren.It However, there are a number of problems with this concept of hanging Stripline. First, it still uses a dielectric substrate, though a thin one. Therefore, dielectric losses are not completely canceled, and they still can always represent a significant proportion of total losses, typically more than 50%, especially if cost-effective dielectric Materials are used. Second, even if the cost the dielectric film by selecting inexpensive Materials, such. Mylar, polystyrene or Kapton, these still about 20-30% the total cost of the transmission line turn off. Third, because the dielectric film is kept thin it should not be rigid and therefore not self-supporting. As a result is the channel width hanging stripline through the mechanical limitations limited to a few millimeters (typically <10 mm). After all, the concept is more hanging Strip conductors very difficult in open structures, such. B. microstrip or coplanar lines, to implement.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Übertragen elektromagnetischer Energie eine leitende Platte, wobei die leitende Platte folgendes aufweist:

einen Leiterabschnitt,
zumindest einen Masse-Ebenenabschnitt und
zwei parallele Reihen von in der leitenden Platte gebildeten Schlitzen, welche den Leiterabschnitt von dem bzw. von jedem der Masse-Ebenenabschnitte trennen, wobei die Schlitze in jeder Reihe entlang der Reihe periodisch voneinander beabstandet und benachbarte Reihen von Schlitzen in Richtung der Reihen relativ zueinander verschoben sind.

According to a first aspect of the present invention, a device for transmitting electromagnetic energy includes a conductive plate, the conductive plate comprising:

a ladder section,
at least one mass-level section and
two parallel rows of slots formed in the conductive plate separating the conductor portion from each of the ground plane portions, the slots in each row being periodically spaced along the row and displacing adjacent rows of slots in the row direction relative to one another are.

Vorzugsweise sind die Schlitze alle von derselben Länge. Vorzugsweise sind benachbarte Reihen von Schlitzen relativ zueinander um die Hälfte der Länge der periodischen Abstände der Schlitze innerhalb einer Reihe verschoben.Preferably the slots are all of the same length. Preferably, adjacent ones Rows of slots relative to one another by half the length of the periodic distances of the slots Slots moved within a row.

Vorzugsweise ist der Leiterabschnitt mittig auf der leitenden Platte gebildet, erstreckt sich von einer Kante der leitenden Platte zu einer anderen Kante und ist von den Masse-Ebenenabschnitten durch zwei Reihen von Schlitzen, die auf beiden Seiten des Leiterabschnittes gebildet sind, getrennt.Preferably, the conductor portion is formed centrally on the conductive plate, extending from one edge of the conductive plate to another edge, and passing through the ground plane portions two rows of slots formed on both sides of the ladder section are separated.

Mehr als zwei Reihen von Schlitzen können verwendet werden, um den Leiter von der Masse-Ebene zu trennen, um eine Multi-Leiter-Übertragungsleitung zu erhalten.More as two rows of slots can be used be to disconnect the conductor from the ground plane to a multi-conductor transmission line to obtain.

In einer alternativen Ausgestaltung erstreckt sich der Leiterabschnitt nicht von einer Kante der leitenden Platte zu einer anderen Kante und enthält einen aufgeweiteten Endabschnitt, welcher bei der Verwendung ein abstrahlendes Element bildet.In an alternative embodiment, the conductor section extends not from one edge of the conductive plate to another edge and contains an expanded end portion, which in use a forms radiating element.

Die vorliegende Erfindung bietet eine kostengünstige Alternative zu bestehenden Übertragungsleitungen und Abstrahlungselementen, da kein Erfordernis besteht, in einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung teures dielektrisches Material zu verwenden. Des weiteren können Übertragungsleitungen und Abstrahlungselemente gemäß der vorliegenden Erfindung feiner abgestimmt werden als herkömmliche Übertragungsleitungen und Abstrahlungselemente und zeigen eine minimale Streuung einfallender elektromagnetischer Wellen.The The present invention provides a low cost alternative to existing transmission lines and radiating elements, since there is no requirement, in one Device according to the present invention Invention expensive dielectric material to use. Furthermore can transmission lines and radiating elements according to the present invention Invention be fine tuned than conventional transmission lines and radiating elements and show a minimal dispersion of incident electromagnetic Waves.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist in einer Ebene parallel zu der geschlitzten, leitenden Platte eine weitere leitende Platte angeordnet. In einer alternativen Ausgestaltung sind zwei zusätzliche leitende Platten parallel zu der geschlitzten, leitenden Platte angeordnet, eine oberhalb und eine unterhalb der geschlitzten, leitenden Platte. In weiteren Ausgestaltungen kann ein leitender Kanal hinten an die geschlitzte, leitende Platte anschließen oder diese vollständig umgeben.In An embodiment of the invention is in a plane parallel to the slotted, conductive plate another conductive plate arranged. In an alternative embodiment, there are two additional ones conductive plates parallel to the slotted conductive plate arranged, one above and one below the slotted, conductive Plate. In further embodiments, a conductive channel can be behind connect to or completely surround the slotted, conductive plate.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält ein Filter eine Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der Frequenzgang einen Durchlaßbereich und eine selektive Dämpfung bei Frequenzen außerhalb des Durchlaßbereiches enthält.In In a second aspect of the invention, a filter includes a device according to the first Aspect of the invention, wherein the frequency response is a pass band and selective damping at frequencies outside the passband contains.

Beispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denenExamples The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings described in which

1 eine schematische Darstellung einer Übertragungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, 1 is a schematic representation of a transmission line according to the present invention,

2 eine Kurve ist, die die Übertragungseigenschaften der in 1 gezeigten Übertragungsleitung zeigt, 2 a curve is the transmission characteristics of in 1 shown transmission line shows

3 eine schematische Darstellung ist, die alternative Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 is a schematic showing alternative embodiments of the present invention, and

4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist. 4 a schematic representation of another embodiment of the present invention is.

Die unter Bezugnahme auf 1 beschriebene dielektrikumfreie Übertragungsleitung ist coplanar (eine Metallebene), jedoch kann die vorliegende Erfindung als eine Mikrostreifen-Übertragungsleitung (zwei Metallebenen) oder in Streifenleiterform (drei Metallebenen) ausgeführt werden.The referring to 1 described dielectric-free transmission line is coplanar (a metal level), however, the present invention can be implemented as a microstrip transmission line (two metal levels) or in stripline form (three metal levels).

Die Übertragungsleitung in 1 besteht aus einer Metallplatte 1, welche durch zwei Reihen von Schlitzen 3 perforiert ist, die in einer vorgegebenen Richtung periodisch verteilt sind. Benachbarte Reihen von Schlitzen sind um die Hälfte des periodischen Abstandes in einer Reihe relativ zueinander verschoben. Die Schlitze bestimmen einen mittleren metallischen Bereich 4, welcher als der Leiter der Übertragungsleitung selbst wirkt, zwei metallische Zwischenschlitz-Bereiche zwischen benachbarten Reihen 5 und Masse-Ebenen 2 auf beiden Seiten. In dem gezeigten Beispiel sind die Mittelpunkte der Schlitze in jeder Reihe um etwa die Hälfte einer Wellenlänge bei der nominellen Betriebsfrequenz beabstandet, und Schlitze in benachbarten Reihen sind um etwa eine viertel Wellenlänge gegeneinander verschoben.The transmission line in 1 consists of a metal plate 1 passing through two rows of slots 3 perforated, which are periodically distributed in a predetermined direction. Adjacent rows of slots are shifted by half the periodic distance in a row relative to each other. The slots define a central metallic area 4 acting as the conductor of the transmission line itself, two intermediate metal slot areas between adjacent rows 5 and mass levels 2 on both sides. In the example shown, the centers of the slots in each row are spaced about half the wavelength at the nominal operating frequency, and slots in adjacent rows are offset from one another by about one-quarter wavelength.

Eine TEM-Welle, periodisch geladen, wird von der Struktur gestützt, und sie kann verwendet werden, um elektromagnetische Energie zwischen dem zentralen Leiter 4 und den zwei äußeren Masse-Ebenen 2 zu führen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Leiter an der Kante einer leitenden Platte gebildet sein, wobei zwei Reihen von Schlitzen den Leiter von dem Rest der Platte trennen. Die Struktur kann als eine Multi-Leiter-Übertragungsleitung gesehen werden, in der die Leiter in abwechselnd periodischen Intervallen kurzgeschlossen sind. In einer einfachen coplanaren Leitungskonfiguration werden von der Struktur zwei mögliche, symmetrische TEM-Wellen gestützt. Eine TEM-Mode (M1 „Resonanz-Mode") ist zwischen der äußeren Masse-Ebene 2 und dem zentralen Leiter 4 bestimmt, wobei die zwischenliegenden Leiter auf demselben Potential liegen, wie die Masse-Ebene. Eine zweite TEM-Mode (M2 „fortschreitende Mode") ist gebildet, wenn die zwischenliegenden Leiter auf dem mittleren Potential zwischen dem zentralen Leiter 4 und der Masse-Ebene 2 liegen. Die Struktur kann als eine Übertragungsleitung gesehen werden, die die symmetrische Mode M2 stützt und periodisch mit kurzgeschlossenen Stichleitungen versehen ist, die die Mode M1 stützen. Die Länge dieser Stichleitungen beträgt die Hälfte der Schlitzlänge, und deren Periode ist dieselbe wie die der Schlitze 3. Die Trennung der Schlitze innerhalb einer jeden Reihe ist kürzer als ein Zehntel der Wellenlänge der größten Betriebsfrequenz. Die Trennung zwischen benachbarten Reihen beträgt etwa die Hälfte des Zwischenraumes zwischen den Schlitzen in einer Reihe.A TEM wave, periodically charged, is supported by the structure and it can be used to transfer electromagnetic energy between the central conductor 4 and the two outer mass levels 2 respectively. In an alternative embodiment, the conductor may be formed at the edge of a conductive plate with two rows of slots separating the conductor from the rest of the plate. The structure can be seen as a multi-conductor transmission line in which the conductors are short-circuited at alternating periodic intervals. In a simple coplanar line configuration, the structure supports two possible symmetric TEM waves. A TEM mode (M1 "resonance mode") is between the outer ground plane 2 and the central ladder 4 determined, wherein the intermediate conductors are at the same potential as the ground plane. A second TEM mode (M2 "progressive mode") is formed when the intermediate conductors are at the middle potential between the central conductor 4 and the mass level 2 lie. The structure can be seen as a transmission line supporting the symmetrical mode M2 and periodically provided with shorted stubs supporting mode M1. The length of these stubs is half the slot length and their period is the same as that of the slots 3 , The separation of the slots within each row is shorter than one tenth of the wavelength of the highest frequency of operation. The separation between adjacent rows is about half of the space between the slots in a row.

Der Frequenzgang der dielektrikumfreien Leitung ist ähnlich dem einiger Typen von Bandpass-Filtern, die auf periodischer Beladung von Übertragungsleitungen mit 1/4 λ Resonanz-Stichleitungen basieren. Die Übertragungsleitung transportiert Energie in den Frequenzbändern, in denen die Länge der Schlitze 3 nahe bei nλ/2 liegt (n ist eine ganze Zahl). Die Leitung bietet ein selektives Filtern von Signalen außerhalb des primären Betriebsbandes der Übertragungsleitung. Ein typischer Frequenzgang der dielektrikumfreien Leitung ist in 2 gezeigt. Die Breite des Übertragungsbandes kann mit Hilfe der Schlitzgröße und der Trennung gesteuert werden, da diese Parameter die charakteristische Impedanz für die Resonanzmode M1 bestimmen. Die Breite des zentralen Bereiches kann verwendet werden, um die Impedanz der Leitung zu steuern, da sie die charakteristische Impedanz der fortschreitenden Mode M2 bestimmt. Sehr große Übertragungsbänder, typischerweise von bis zu 80%, können durch eine geeignete Gestaltung der Leitung erreicht werden. Die charakteristische Impedanz der Leitung und der Übertragungsfaktor verändern sich mit der Frequenz, insbesondere an den Kanten des Übertragungsbandes. In dem mittleren Teil des Bandes zeigt die Leitung eine sehr geringe Streuung.The frequency response of the dielectric-free line is similar to some types of band-pass filters based on periodic loading of transmission lines with 1/4 λ resonant stubs. The transmission line carries energy in the frequency bands, in which the length of the slots 3 close to nλ / 2 (n is an integer). The line provides selective filtering of signals outside the primary operating band of the transmission line. A typical frequency response of the dielectric-free line is in 2 shown. The width of the transmission band can be controlled by means of the slot size and the separation, since these parameters determine the characteristic impedance for the resonance mode M1. The width of the central area can be used to control the impedance of the line since it determines the characteristic impedance of the progressive mode M2. Very large transfer belts, typically up to 80%, can be achieved by proper conduit design. The characteristic impedance of the line and the transmission factor change with frequency, especially at the edges of the transmission band. In the middle part of the band, the line shows very little scattering.

Multiple Übertragungsleitungen können auf einer einzigen leitenden Platte gebildet werden, mit durch einen gemeinsamen Masse-Ebenenabschnitt getrennten Leiterabschnitten.Multiple transmission lines can be formed on a single conductive plate, with by one common ground plane section of separate conductor sections.

Dieses Konzept einer coplanaren, dielektrikumfreien Leitung kann unmittelbar auf verschiedene Konfigurationen ausgeweitet werden, einfach indem zusätzliche Masse-Ebenen ober- und/oder unterhalb der geschlitzten angeordnet werden. Die unterschiedlichen Konfigurationen sind in 3 gezeigt; coplanar, wie oben beschrieben, in 3a, Mikrostreifen in 3b und Streifenleiter in 3c. Die zusätzlichen Masse-Ebenen in 3b sollten auf demselben Potential liegen wie die coplanaren Masse-Ebenen. Geschlossene Leitungen (hängende Streifenleiter, wie in 3c gezeigt, oder vom coaxialen Typ, nicht gezeigt) sind solche, in denen ein metallischer Kanal den mittleren, metallischen Bereich umschließt. Die Wände des metallischen Kanals sind an die äußere coplanare Masse-Ebene angeschlossen.This concept of coplanar, dielectric-free conduction can be readily extended to various configurations simply by placing additional ground planes above and / or below the slotted ones. The different configurations are in 3 shown; coplanar, as described above, in 3a , Microstrip in 3b and stripline in 3c , The additional mass levels in 3b should be at the same potential as the coplanar mass levels. Closed wires (hanging strip conductors, as in 3c shown, or of the coaxial type, not shown) are those in which a metallic channel encloses the central, metallic region. The walls of the metallic channel are connected to the outer coplanar ground plane.

Die dielektrikumfreien Leitungen können verwendet werden, um Leistungsteiler, Koppler und andere passive, typischerweise in Mikrowellennetzwerken verwendete Bauteile zu verwirklichen. Die Leitungen können durch entsprechendes Biegen der Schlitze unter Beibehaltung der Schlitzperiode und -länge als Konstanten, soweit dies möglich ist, gekrümmt werden.The dielectric-free lines can used to power dividers, couplers and other passive, typically used in microwave networks to realize components. The lines can by appropriate bending of the slots while maintaining the Slot period and length as constants, as far as possible is curved become.

Leistungsteiler, z. B. T-Splitter, können auch realisiert werden, indem die Schlitze der Eingangsleitung an der Verbindung der Leitungen gebogen werden. Die Breite des mittigen Leiters wird verwendet, um die Impedanz der Leitungen zu steuern. Impedanzwandler können auch gebildet werden, indem die Breite des mittleren Leiters an dem Mittelpunkt benachbarter Schlitze abgestuft wird. Die Größe der Schlitze sollte ebenfalls in geeigneter Weise verändert werden.Power splitter, z. B. T-splitter can also be realized by the slots of the input line the connection of the cables are bent. The width of the central Conductor is used to control the impedance of the wires. Impedance converter can also formed by the width of the middle conductor graded at the midpoint of adjacent slots. The size of the slots should also be changed appropriately.

Andere passive Schaltkreis-Bauteile wie z. B. Zweigkoppler, Gabelschaltungen usw. können auch unter Verwendung des Konzeptes der dielektrikumfreien Leitung verwirklicht werden.Other passive circuit components such. B. branch coupler, hybrid circuits etc. can also realized using the concept of the dielectric-free line become.

Abstrahlende Elemente können auch direkt unter Verwendung dielektrikumfreier Leitungen verwirklicht werden. In der dielektrikumfreien Übertragungsleitung werden die Schlitze durch die TEM-Mode M2 angeregt, wenn diese sich in der Struktur ausbreitet. In offenen Strukturen (d.h. coplanar und Mikrostreifen) strahlt die Leitung Energie ab, die zusätzliche Leitungsverluste erbringt. Diese Strahlung wird minimiert, wenn die Breite der Übertragungsleitung wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge. Die Schlitze können jedoch getrennt und vergrößert werden, um Energie abzustrahlen. Ein abstrahlender Schlitz kann aus einer dielektrikumfreien Leitung unmittelbar gespeist werden, einfach durch Umbiegen der angrenzenden Schlitze um 90° und Aufweiten derselben, um passende Impedanzniveau und Bandbreite zu erhalten.radiating Elements can also realized directly using dielectric-free lines become. In the dielectric-free transmission line, the Slits excited by the TEM mode M2 when these are in the Structure spreads. In open structures (i.e., coplanar and microstrip) the line radiates energy, which provides additional line losses. This radiation is minimized if the width of the transmission line is significant less than the wavelength. The slots can however, be separated and enlarged to To radiate energy. A radiating slot may be made of a dielectric-free Line can be fed directly, simply by bending the adjacent slots around 90 ° and Expanding it to matching impedance level and bandwidth receive.

Mikrostreifenartige Flicken-Abstrahler können aus einem dielektrikumfreien Mikrostreifen ebenfalls realisiert werden, indem der mittlere Bereich der Leitung 20 erweitert wird, wodurch eine Resonanzkavität geschaffen wird, wie dies in 4 gezeigt ist. Die den mittigen Metallflicken 21 umgebenden Schlitze bilden ein Array von Strahlern, die die Felder im Innern der Kavität in den offenen Raum treiben.Microstrip-like patch emitters can also be realized from a dielectric-free microstrip by placing the center region of the line 20 is extended, creating a resonant cavity, as in 4 is shown. The central metal patches 21 Surrounding slots form an array of radiators that drive the fields inside the cavity into the open space.

Ein Schlüsselvorteil der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von kostengünstigen Herstellungstechniken für die Verwirklichung der dielektrikumfreien Übertragungsleitungsstrukturen. Mögliche Techniken für die Herstellung des mittigen Leiters beinhalten: Metallplattenstanzen oder -pressen, chemisches Ätzen, Laserschneiden, Aluminiumgießen, Kunststoff- oder Metallspritzgießen und Metallisierung.One key advantage The present invention is the use of inexpensive Manufacturing techniques for the realization of the dielectric-free transmission line structures. Possible Techniques for the manufacture of the central conductor includes: metal plate punching or -presses, chemical etching, Laser cutting, aluminum casting, plastic or metal injection molding and metallization.

Für Vorgehensweisen unter Verwendung zusätzlicher Masse-Ebenen können die folgenden Herstellungsverfahren verwendet werden, um einen kanalisierten Mikrostreifen oder eine hängende Streifenleitung zu bilden: Multilagen-Metallplattenstrukturen, in denen die Zwischenlagen profiliert sind, um Kanäle zu bilden, Metallplattenpressen, Aluminiumgießen, Kunststoff- oder Metallspritzgießen und Metallisierung.For procedures using additional ground planes, the following fabrication methods can be used to form a channelized microstrip or suspended stripline: multilayer metal sheet structure in which the intermediate layers are profiled to form channels, metal plate presses, aluminum casting, plastic or metal injection molding and metallization.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Schicht eines dielektrischen Materials in eine Übertragungsleitung oder ein abstrahlendes Element gemäß der vorliegenden Erfindung mit einzubeziehen, um die mechanischen Eigenschaften der Struktur zu verbessern. Z. B. könnte ein in der Luft schwebendes Antennenelement ohne eine Schicht eines dielektrischen Materials zu flexibel sein für eine bestimmte Anwendung. Ein Einfügen einer Schicht eines dielektrischen Materials bietet zusätzliche Steifigkeit. Obwohl dies die Kosten der Antenne bis auf die einer herkömmlichen Antenne erhöht, hat diese Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Antenne darin, daß sie besser abgestimmt ist und daher gegenüber elektromagnetischen Interferenzen von außerhalb des Betriebsbandes der Antenne weniger anfällig ist. Des weiteren zeigt eine Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung eine minimale Streuung einfallender elektromagnetischer Wellen.In some cases it may be desirable a layer of dielectric material in a transmission line or a radiating element according to the present invention involve the mechanical properties of the structure to improve. For example, could an aerial element floating in the air without a layer of a Dielectric material to be flexible for a particular application. An insertion a layer of dielectric material provides additional Rigidity. Although this is the cost of the antenna down to the one usual Antenna raised, has these advantages over a conventional one Antenna in that they is better tuned and therefore against electromagnetic interference from outside operating band of the antenna is less susceptible. Further shows an antenna according to the present invention Invention a minimal dispersion of incident electromagnetic Waves.

Claims

Device for transmitting electromagnetic energy with a slotted conductive plate ( 1 ), the slotted conductive plate comprising: a conductor portion ( 4 ) extending from an edge of the conductive plate; at least one mass level section ( 2 ) and two rows of parallel slots ( 3 ) formed in the conductive plate and the conductor portion (FIG. 4 ) separate from the or each of the ground plane sections, the slots in each row being periodically spaced along the row, and adjacent rows of slots being shifted in the row direction relative to one another.

Device according to claim 1, characterized in that that the Slots in the direction of the rows all have the same length.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that adjacent rows of slots ( 3 ) are shifted by half the length of the periodic spacing of the slots within each row relative to each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor section ( 4 ) is formed centrally on the conductive plate and extends from one edge of the conductive plate to another edge and that on both sides of the conductor portion ( 4 ) Mass level sections ( 2 ) are formed.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized that the Frequency response by varying the size of the slots and / or the gap between adjacent slots in the direction of the rows is adjustable.

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the conductor section does not extend from one edge of the conductive plate to another edge and has a widened end section (Fig. 21 ), which forms a radiating element in use.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized that in a plane parallel to the slotted, conductive plate one further conductive plate is arranged.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized that two further conductive plates parallel to the slotted, conductive Plate are arranged, one above and one below the slotted, conductive plate.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized the existence conductive channel adjoins the slotted, conductive plate at the rear or this completely surrounds.

Filter with a device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the frequency response a pass band and selective damping at frequencies outside the passband contains.