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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Feld- bzw. Arrayantennen
und im Besonderen Feldantennen mit extrem breiter Bandbreite.
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Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Phasengesteuerte
Antennensysteme sind in der Antennentechnik gut bekannt. Solche
Antennen bestehen allgemein aus einer Mehrzahl von Abstrahlelementen,
die bezüglich
der relativen Phase und Amplitude individuell steuerbar sind. Das
Antennenmuster des Felds wird gezielt durch die Geometrie der individuellen
Elemente und der ausgewählten Phasen/Amplituden-Verhältnisse
unter den Elementen bestimmt. Typische Abstrahlelemente für solche Antennensysteme
können
aus Dipolen, Schlitzen oder jeglicher anderer geeigneter Anordnung
bestehen.
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In
den letzten Jahren sind eine Vielzahl neuer planarer Antennenelemente
entwickelt worden, welche für
eine Verwendung in Feldanwendungen geeignet sind. Ein Beispiel eines
solchen Elements ist in der US-Anmeldung Nr. 09/703,247 an Munk
et al., betitelt "Wideband
Phased Array Antenna and Associated Methods", (nachstehend "Munk" genannt)
offenbart. Munk offenbart ein planares bzw. ebenes Antennenabstrahlelement,
das außergewöhnliche
Breitbandeigenschaften aufweist. Um eine außergewöhnlich breite Bandbreite zu
erlangen, macht Munk Gebrauch von kapazitiver Kopplung zwischen
entgegengesetzten Enden benachbarter Dipolantennenelemente. Bandbreiten
in der Größenordnung
von 9-zu-1 sind mit dem Antennenelement in der Ausgestaltung nach
Munk et al. erreichbar. Eine Analyse hat die Möglichkeit gezeigt, durch eine zusätzliche
Abstimmung Bandbreiten von 10-zu-1 zu erreichen. Jedoch scheint
dies die mit dieser speziellen Ausgestaltung erreichbare Grenze
zu sein.
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Obwohl
das Antennenelement nach Munk et al. eine sehr breite Bandbreite
für eine
phasengesteuerte Feldantenne aufweist, besteht ein anhaltenden Bedarf
an und ein Wunsch nach phasengesteuerten Feldantennen, die noch
breitere Bandbreiten aufweisen, welche 10-zu-1 überschreiten. Bisherige Bemühungen,
die Bandbreite einer phasengesteuerten Feldantenne mit relativ schmaler
Bandbreite zu erhöhen,
verwenden verschiedene Methoden, einschließlich eines Aufteilens des
Frequenzbereichs in mehrere Bänder.
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US 5,485,167 an Wong et
al. betrifft beispielsweise phasengesteuerte Mehrfrequenzfeldantennen
unter Verwendung mehrfacher geschichteter Dipolfelder bzw. -arrays.
Bei Wong et al. werden verschiedene Schichten von Dipolpaarfeldern
bereitgestellt, von denen jedes auf ein anderes Frequenzband abgestimmt
ist. Die Schichten sind relativ zueinander entlang der Sende/Empfangs-Richtung
gestapelt, wobei das Feld mit der höchsten Frequenz vor dem Feld
mit der nächst
niedrigeren Frequenz angeordnet ist usw. Bei Wong et al. ist eine
Hochfrequenz-Masseplatte, bestehend aus parallelen Drähten, die
in einem Raster angeordnet sind, zwischen dem Hochband-Dipolfeld und einem
Niedrigband-Dipolfeld angeordnet.
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Wongs
Mehrfachschichtansatz hat zwei Nachteile. Der Zweischichtansatz
macht ein Herstellen und Verbinden der Elemente aufgrund der eingebetteten
Verbindungen einer Mehrschichtantenne schwieriger. Zweitens werden
die oberen Elemente in einer Mehrschichtantenne ein gewisses Maß an Blockierung
für die
niedrigeren (der Masseplatte näheren)
Elemente darstellen. Außerdem
weisen herkömmliche
Dipolfelder, wie in Wong et al. beschrieben, eine relativ niedrige
Bandbreite auf, sodass das Nettoergebnis solcher Anordnungen noch
immer kein ausreichend breitbandiges Feld bereitstellen kann. Dementsprechend
besteht ein anhaltender Bedarf an Verbesserungen bei Breitbandfeldantennen, die
eine Bandbreite aufweisen, welche 10-zu-1 überschreitet.
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EP 1 156 549 A1 offenbart
eine zelluläre
Basisstationsantenne mit Zweifach/Dreifach/Mehrfachbandleistung
mit einer gemeinsamen Öffnung
und einem ersten Satz von Abstrahlelementen, die in einem ersten
Frequenzbereich arbeiten. Ein zweiter Satz von Abstrahlelementen
arbeitet in einem zweiten Frequenzbereich. Der erste Satz und der
zweite Satz von Abstrahlelementen ist verschachtelt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Feld von Abstrahlelementen nach Anspruch
1.
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Das
Feld kann auch eine Mehrzahl von Funkfrequenzspeisungspunkten aufweisen,
die mit der ersten und der zweiten Mehrzahl von Antennenelementen
verbunden sind, und einen Controller zum Steuern einer Phase und/oder
Amplitude einer Funkfrequenz, die an den Speisungspunkten auf die
Abstrahlelemente aufgegeben wird. Diese Konfiguration ermöglicht es
dem Feld, so abgetastet bzw. gescannt zu werden, wie es erforderlich
ist, um die empfangene oder gesendete Funkfrequenzenergie vorteilhaft zu
richten.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung kann die erste Mehrzahl von Elementen
Niedrigband-Antennenelemente zum Betrieb auf einem niedrigeren Frequenzband
aufweisen, wohingegen die zweite Mehrzahl von Elementen Hochband-Antennenelemente
zum Betrieb auf einem relativ höheren
Frequenzband sind. In diesem Fall ist der erste Abstand größer als
der zweite Abstand.
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Gemäß noch einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann die zweite Mehrzahl von
Antennenelementen ein Hochfrequenzcluster oder Antennenelemente
definieren. Eine Mehrzahl solcher Hochfrequenzcluster kann mitten
unter der ersten Mehrzahl von Antennenelementen angeordnet sein. Jeder
der Hochfrequenzcluster kann dazu konfiguriert sein, auf dem gleichen
Frequenzband zu arbeiten, oder kann für ein Frequenzband konfiguriert sein,
das sich von anderen Hochfrequenzclustern unterscheidet.
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Es
wird ein abgestufter Masseplattenteil bereitgestellt, wobei die
erste effektive Masseplatte vom ersten Abstand zum zweiten Abstand übergeht,
der die zweite effektive Masseplatte definiert. Zumindest eine dielektrische
Schicht ist vorzugsweise zwischen der ersten Ebene, auf der sich
die erste und die zweite Mehrzahl von Antennenelementen befinden,
und den entsprechenden Masseplatten für jeden Satz von Elementen
eingefügt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
können
die erste und/oder die zweiten Mehrzahl von Antennenelementen einen
gestreckten Körperteil
und einen Endteil mit vergrößerter Breite
aufweisen, der mit einem Ende des gestreckten Körperteils verbunden ist. Die
Endteile mit vergrößerter Breite
benachbarter Antennenelemente weisen ineinandergreifende Teile auf.
Genauer gesagt kann die Mehrzahl von Antennenelementen aus benachbarten
Dipolelementen bestehen, und ein Endteil jedes Dipolelements kann mit
einem zugehörigen
Endteil eines benachbarten Dipolelements kapazitiv gekoppelt sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können unter
Bezug auf die folgenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern
gleiche Strukturelemente bezeichnen, besser verstanden werden:
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines einschichtigen Zweiband- bzw. Doppelband-Felds mit einem einzigen
Hochfrequenzcluster.
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2 ist
eine Draufsicht auf das einschichtige Zweiband-Feld aus 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht eines einschichtigen Zweiband-Felds mit
einer Mehrzahl von Hochfrequenzclustern.
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4 ist
eine Draufsicht auf das Feld in 3.
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5 ist
eine Querschnittsansicht auf ein einschichtiges Zweiband-Feld.
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6 ist
eine Draufsicht auf das Feld aus 5.
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7 ist
eine schematische Darstellung, welche die verschachtelte bzw. ineinander
verschränkte
Formation der Elemente höherer
und niedrigerer Frequenz zeigt.
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8 ist
eine Zeichnung, die nützlich
ist, um ein beispielhaftes Breitbandantennenelement zur Verwendung
mit den Feldern bzw. Arrays aus den 1–6 zu
zeigen.
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9 ist
ein Beispiel eines phasengesteuerten Feldantennensystems.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die 1 und 2 zeigen
ein einschichtiges Zweiband-Feld 100. 2 ist
eine Draufsicht auf das Feld bzw. Array. 1 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 1-1 in 2. Das Feld 100 weist
eine Masseplatte 102 und einer Mehrzahl von Antennenelementen
(nicht gezeigt) auf, die auf einer Oberfläche 104 angeordnet
sind. Ein dielektrisches Material 110 ist in dem Volumen
vorgesehen, welches zwischen der Masseplatte 102 und der
Oberfläche 104 definiert
ist. Eine Mehrzahl von Antennenelementspeisungspunkten ist vorzugsweise
für jedes der
Antennenelemente des Felds 100 vorgesehen, wurde aber in
den 1 und 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
eine erste Mehrzahl von Niederfrequenzantennenelementen vorzugsweise
in einer Fläche 106 des Felds
angeordnet, und eine zweite Mehrzahl von Hochfrequenzantennenelementen
ist vorzugsweise in einer Fläche 108 des
Felds angeordnet. Die Masseplatte 102 weist einen ersten
effektiven Masseplattenteil 112 auf, der für die erste
Mehrzahl von Antennenelementen unterhalb der Fläche 106 bereitgestellt
wird, und einen zweiten effektiven Masseplattenteil 114,
der unterhalb der Fläche 108 für die zweite
Mehrzahl von Antennenelementen bereitgestellt wird.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein erster Abstand "a" zwischen dem ersten effektiven Masseplattenteil 112 und
der Oberfläche 104 als
ein zweiter Abstand "b" zwischen dem zweiten
effektiven Masseplattenteil 114 und der Oberfläche 104 größer. Es
wird ein abgestufter Masseplattenteil 116 bereitgestellt,
wobei der erste effektive Masseplattenteil 112 vom ersten Abstand "a" zum zweiten Abstand "b" übergeht,
der die zweite effektive Masseplatte 114 definiert.
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Der
Fachmann wird erkennen, dass der größere Abstand "a" in der Fläche 106 einen richtigen Betrieb
des Niederfrequenzantennenelements in diesem Teil des Felds 10 erleichtert.
Umgekehrt erleichtert der kleinere Abstand "b" in
der Fläche 108 einen richtigen
Betrieb des Hochfrequenzantennenelements. Der bestimmte Abstand,
der in jedem der Fälle
ausgewählt
wird, wird allgemein von einer Vielzahl von Faktoren bestimmt, welche
die Betriebsfrequenz, die Dicke der Antennenelemente und die dielektrische
Konstante des bestimmten dielektrischen Materials 110 umfassen.
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Das
bestimmte dielektrische Material 110, das zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung ausgewählt wird, ist nicht entscheidend.
Jedes einer Vielzahl von gemeinhin verwendeten dielektrischen Materialien
mag für
diesen Zweck verwendet werden, auch wenn Dielektrika mit niedrigem
Verlust bevorzugt werden. Eine geeignete Klasse von Materialien,
die als das dielektrische Material 206 verwendet werden
können,
wären beispielsweise
auf Polytetrafluorethylen (PTFE) basierende Verbundstoffe, wie beispielsweise
RT/Duroid® 6002
(dielektrische Konstante von 2,94; Dielektrizitätsverlust von 0,009) und RT/Duroid® 5880
(dielektrische Konstante von 2,2; Dielektrizitätsverlust von 0,0007). Diese
Produkte sind beide über
Rogers Microwave Products, Advanced Circuit Materials Division,
100 S. Roosevelt Ave, Chandler, AZ 85226, erhältlich. Die Erfindung ist jedoch
in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Die
in den 1 und 2 beschriebene Feldkonfiguration
ist dahingehend vorteilhaft, dass sie es Antennenelementen für zwei getrennte
Frequenzbänder
ermöglicht,
integriert zu werden, um eine einziges Zweibandfeld mit zwei Sätzen von
Antennenelementen in einer gemeinsamen Ebene zu bilden, die durch
die Oberfläche 104 definiert
wird. Ein Ausgestalten der Frequenzantwort der Hochfrequenzantennenelemente,
damit sie ungefähr
dort beginnt, wo die Antwort der Niederfrequenzantennenelemente
abschneidet, kann eine Antenne mit offensichtlich breiterer Bandbreite
bereitstellen. Trotz der Vorteile der vorhergehenden Anordnung wird
die Verwendung von herkömmlichen
Schmalbandantennenelementen in einem solchen Feld jedoch immer noch zu
einer Gesamtbandbreite führen,
die etwas begrenzt ist. Insbesondere wird der begrenzte Frequenzbereich
der entsprechenden Hochfrequenz- und Niederfrequenz-Antennenelemente,
die in jedem Feld verwendet werden, die endgültige kombinierte Bandbreite
des Felds begrenzen.
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Die
vorhergehenden Einschränkungen
können überwunden
werden und weitere Vorteile der Breitbandleistung können erreicht
werden durch eine geeignete Auswahl von Antennenelementen. Die US-Anmeldung
09,703,247 an Munk et al., betitelt "Wideband Phased Array Antenna and Associated Methods" ("Munk et al."), offenbart ein
solches Dipolantennenelement. Der Einfachheit halber ist eine Ausführungsform
dieser Elemente in 8 gezeigt. Somit können die
erste und/oder die zweiten Mehrzahl von Antennenelementen Dipolpaare
mit einer den Elementen 702 in 8 ähnlichen
Konfiguration aufweisen. Die Dipolpaare können beispielsweise einen gestreckten
Körperteil 802 und
einen Endteil mit vergrößerter Breite 804 aufweisen,
der mit dem Ende des gestreckten Körperteils verbunden ist. Die
Endteile mit vergrößerter Breite
benachbarter Antennenelemente weisen ineinandergreifende Teile 806 auf. Infolgedessen
kann ein Endteil jedes Dipolelements kapazitiv mit einem entsprechenden
Endteil eines benachbarten Dipolelements gekoppelt sein. Die im Feld
verwendeten Niederfrequenzelemente sind vorzugsweise von ähnlicher
Geometrie und Anordnung wie die in 8 gezeigten,
aber entsprechend bemessen, um einen Betrieb im niedrigeren Betriebsfrequenzband
aufzunehmen.
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Bei
Verwendung in einem Feld bzw. Array hat sich herausgestellt, dass
das Dipolelement nach Munk et al. eine bemerkenswerte Breitbandleistung bereitstellt.
Die Breitbandleistung solcher Antennenelemente kann in der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft verwendet werden. Insbesondere können Hochfrequenzband-
und Niedrigfrequenzbandelemente des in Munk et al. beschriebenen
Typs so in einem Feld angeordnet sein, wie hierein unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Allgemein
profitiert das Antennenkonzept nach Munk et al. von einer kapazitiven
Kopplung von individuellen Dipolantennenelementen zu benachbarten
Antennenelementen. In den 1 und 2 erzeugt
das Platzieren eines Hochfrequenzclusters inmitten des Niedrigfrequenzfelds
eine Diskontinuität,
die mit dieser Kopplung interferieren kann. Diese Diskontinuität kann sich
negativ auf die Leistung des Niedrigband-Felds bzw. -Arrays auswirken,
falls nicht geeignete Maßnahmen
in der Gesamtantennensystemausgestaltung unternommen werden.
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Eine
Verschlechterung in Bezug auf das Niedrigfrequenzfeld kann minimiert
werden, falls die Diskontinuität,
die mittels des Hochfrequenzfelds erzeugt wird, in Bezug auf die
Wellenlänge
des Niedrigfrequenzfelds relativ klein ist. Im Allgemeinen wird eine
relativ kleine diskontinuierliche Fläche im Niedrigfrequenzfeld
die Leistung des Felds nicht ernstlich beinträchtigen.
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Die
genaue maximale Fläche
einer Diskontinuität,
die vom Hochfrequenzfeld ohne wesentliche Verschlechterung des Niedrigfrequenzfelds
besetzt sein kann, kann experimentell oder unter Verwendung eines
Computermodells bestimmt werden. Jedoch beträgt die vom Hochfrequenzfeld
erzeugte Diskontinuität
vorzugsweise weniger als das Quadrat von ungefähr zwei (2) Wellenlängen, wobei
die Wellenlänge
beruhend auf der Betriebsfrequenz des Niedrigbandfelds bestimmt
wird.
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Die
obigen Beschränkungen
werden die maximal bevorzugte Größe der Fläche begrenzen,
welche die Diskontinuität
definiert, die mittels des Hochfrequenzfelds gebildet wird. Beispielsweise
würde dieser
Faktor die Größe der Fläche 108 in 2 begrenzen.
Falls zusätzliche
Hochfrequenzantennenelemente benötigt
werden, um das Hochfrequenzfeld zu bilden, ist es dann nötig, eine
separate Diskontinuität
im Niedrigfrequenzfeld etwas entfernt von der ersten Diskontinuität bereitzustellen.
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Die 3 und 4 zeigen
eine alternative Ausführungsform
eines einschichtigen Zweiband-Felds 300 ähnlich der
Anordnung in den 1 und 2. 4 ist
eine Draufsicht auf das Feld und 3 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3. Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann
das Feld eine Mehrzahl von Flächen 108 aufweisen,
in denen Hochfrequenzelemente geclustert sind.
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Eine
mit der Anordnung in den 3 und 4 verbundene
Schwierigkeit ist, dass ein großer Abstand
(elektrischer) zwei oder mehr diskontinuierliche Flächen 108 trennen
kann, die das Hochfrequenzfeld bilden. Die kann zu Gitterkeulenproblemen führen, falls
alle der Hochfrequenzelemente gleichzeitig verwendet werden, um
ein einziges Feld zu bilden. Jedoch kann das Problem dort minimiert
werden, wo das Muster der Flächen 108 von
Hochfrequenzclustern aperiodisch ist. Allgemein ausgedrückt kann
ein Feld von Elementen, die in einem aperiodischen Gitter angeordnet
sind, weiter voneinander angeordnet werden im Vergleich zu einem
herkömmlichen
rechteckigen oder dreieckigen Gitter, um die gleiche gitterkeulenfreie
Abtastung zu erreichen.
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Gitterkeulen
sind ein mathematisches Abbild des Hauptstrahls eines phasengesteuerten
Felds, die auftreten können,
wenn der Strahl eines Felds zu weit gescannt wird. Dies hängt vom
Elementabstand ab. Falls die Elemente eine halbe Wellenlänge von einander
entfernt sind, kann dann der Strahl bei dieser Frequenz überall in
der Halbkugel vor dem Array (+/– 90
Grad) abgetastet bzw. gescannt werden. Falls man die Elemente eine
Wellenlänge
voneinander entfernt, befindet sich dann die Gitterkeule am Rand des
sichtbaren Raums, und jegliches Scannen des Strahls wird die Gitterkeule
vollständig
in den sichtbaren Raum bringen. Ein aperiodisches Muster erlaubt es
den Elementen, weiter voneinander entfernt zu sein, und ermöglicht trotzdem
ein gitterkeulenfreies Scannen. Beispielsweise könnten die Cluster von Hochfrequenzelementen
in Flächen 108 eine
Wellenlänge
oder weiter voneinander entfernt sein, ohne ein Gitterkeulenproblem
zu erzeugen. Die Vorteile aperiodischer Gitter sind allgemein aus
dem Stand der Technik bekannt, sind aber bisher, wie hierin beschrieben,
nicht allgemein angewandt worden.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines einschichtigen Zweiband-Ansatzes. 6 ist
eine Draufsicht auf das Zweiband-Feld aus 5. Wie in 5 gezeigt,
kann die effektive Masseplatte für
die Hochfrequenzelemente im Feld mittels einer frequenzselektiven
Oberfläche 502 bereitgestellt
werden. Die zweite effektive Masseplatte 504 für die Niederfrequenzelemente
im Feld kann mittels einer herkömmlichen
Metallmasseplatte bereitgestellt werden, die aus einem Kupfermantel
oder ähnlichem
gebildet ist. Ein geeignetes dielektrisches Material, wie oben unter
Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, kann
zwischen der Masseplatte 504 und der frequenzselektiven
Oberfläche 502 bereitgestellt
werden. Ebenso kann ein geeignetes dielektrisches Material zwischen
der frequenzselektiven Oberfläche 502 und
der Oberfläche 508,
auf welcher die Antennenelemente angeordnet sind, bereitgestellt
werden.
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Die
frequenzselektive Oberfläche 502 kann aus
jeglicher Schicht bestehen, die so ausgestaltet ist, dass die Niedrigband-Frequenzen,
die den Elementen des Niedrigfrequenzfelds 704 zugeordnet sind,
durchgelassen werden, aber für
den Hochfrequenzbereich, auf welchem die Elemente 702 arbeiten,
opak ist (d. h., als eine Bandsperre wirkt). Diesbezüglich kann
es erwünscht
sein, die frequenzselektive O berfläche so auszugestalten, dass
sie einen etwas höheren
Bandsperrfrequenzbereich als den Betriebsbereich der Elemente 702 höherer Frequenz besitzt,
um eine erwartete Dämpfung
in der Frequenzantwort der Oberfläche zu berücksichtigen.
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Eine
herkömmliche
Draht- oder Schlitzanordnung kann für die frequenzselektive Oberfläche 502 verwendet
werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die tatsächliche
Ausgestaltung einer geeigneten frequenzselektiven Oberfläche 502 ist
in "Frequency Selective
Surfaces" von Ben
A. Munk, Copyright 2000 von John Wiley, & Sons, gut dokumentiert.
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7 ist
eine vergrößerte schematische Darstellung
der Oberfläche 508,
welche die verschachtelte Formation der Dipolelemente höherer Frequenz 702 und
der Dipolelemente niedrigerer Frequenz 704 zeigt. Elemente
niedrigerer Frequenz 704 und Elemente höherer Frequenz 702 können in separaten
zweifach polarisierten Gittern aus beabstandeten Zeilen und Spalten
so wie gezeigt angeordnet sein. Speisungspunkte 706, 708 sind
zum Übertragen
von Funkfrequenzen zu und von den entsprechenden Elementen 702, 704 vorgesehen.
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In
der Ausführungsform
der 5–7 sind
die erste und die zweite Mehrzahl von Antennenelementen vorzugsweise
verschachtelt anstatt in Clustern angeordnet, die in Flächen 108 ausgebildet sind.
Der verschachtelte Ansatz beseitigt den Bedarf an den aperiodischen
Clustern und vermeidet die Erzeugung einer Diskontinuität im Niedrigfrequenzfeld. Dies
kann ein Vorteil sein, da es einige potenzielle Probleme im Zusammenhang
mit Gitterkeulen vermeidet. Der Nachteil dieses verschachtelten
Ansatzes besteht darin, dass sich sowohl die Niederfrequenz- als
auch die Hochfrequenzelemente 704, 702 in sehr
großer
Nähe zueinander
befinden und potenziell miteinander koppeln können. Bei einem Minimum kann
die relativ hohe Dichte von Antennenelementen, die auf das Substrat
geätzt
sind, beeinflussen, wie die Elemente arbeiten. Beispielsweise werden
ein paar Hochfrequenzelemente, die in einem Niederfrequenzelement
stecken, nicht notwendigerweise auf die gleiche Weise arbeiten wie
dieselben Hochfrequenzelemente, falls sie isoliert sind. Die Vorteile
und Nachteile eines geclusterten Ansatzes in den 1–4 können daher
als Teil der tatsächlichen
Ausgestaltung eines bestimmten Felds berücksichtigt und ausgeglichen
werden. Die beste Ausführungsform
für eine
bestimmte Anwendung wird allgemein von den zu erfüllenden
Bedingungen abhängen.
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Die
Anzahl an Hochfrequenzelementen 702, die zwischen den Niederfrequenzelementen 704 eingefügt sind,
wird von der Betriebsfrequenz und Frequenzbandbreite für die jeweiligen
Nieder- und Hochfrequenzelemente abhängen. In 7 sind
nur vier Hochfrequenzelemente 706 zwischen benachbarten Niederfrequenzelemente 704 vorgesehen.
Jedoch ist die Erfindung nicht dahingehend beschränkt, und
andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich.
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Die
bestimmte Geometrie oder Art der Abstrahlelemente 702, 704 ist
für einen
Zweibandbetrieb nicht entscheidend. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
können
jedoch Antennenelemente mit der Geometrie und den Eigenschaften
von denjenigen, die in Munk et al. offenbart sind, zum Erreichen einer
sehr breiten Bandbreite verwendet werden. Der Einfachheit halber
ist eine Ausführungsform
der Elemente, wie sie in Munk et al. beschrieben ist, in 8 gezeigt.
Jedoch ist zu beachten, dass auch andere Arten von Antennenelementen
für diesen
Zweck verwendet werden können.
Die Elemente 704 sind vorzugsweise von ähnlicher Geometrie und Konfiguration,
aber entsprechend bemessen, um das Betriebsband niedrigerer Frequenz
aufzunehmen.
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9 ist
ein Beispiel dafür,
wie die Feldantennen aus den 1–7 verwendet
werden können.
Ein Speisungscontroller 802 ist herkömmlicherweise zum Steuern des
Scannens eines Strahls vorgesehen, der mittels des Felds gebildet
wird. Der Speisungscontroller 902 verbindet das Feld mit
einer Sende- und Empfangsausrüstung.
Der Speisungscontroller 902 enthält herkömmlicherweise Speisungsleitungen
und Phasenverschieber in Kommunikation mit den Speisungspunkten
der jeweiligen Antennenelemente zum Steuern des Scannens des Strahls.
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Es
wird dem Fachmann klar sein, dass die obigen Ausführungsbeispiele
nur zur Darstellung der vielen Ausführungsbeispiele dienen, welche
Anwendungen der Erfindung darstellen.