DE69019194T2 - Plane antenna. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein Planarantennen und spezieller betrifft sie eine Planarantenne mit einer Anordnung mehrerer Antennenelemente, die Mikrowellen direkt empfangen können, wie sie z.B. von einem Rundfunksatelliten übertragen werden.The invention relates generally to planar antennas and more specifically it relates to a planar antenna with an arrangement of several antenna elements which can directly receive microwaves, such as those transmitted by a broadcast satellite.
Mit den jüngsten Fortschritten bei der Entwicklung weltraumbezogener Techniken und der Telekommunikationstechnologie hat das sogenannte Satellitendirektfunk(DBS = Direct Broadcasting by Satellite)-Empfangsantennensystem für die Industrie größere Wichtigkeit erlangt. Diese Art von System beinhaltet eine sogenannte Parabolantenne oder eine Planarantenne als Empfangseinrichtung. Insbesondere verfügt eine Planarantenne über viele Vorteile. Da sie kleine Dicke aufweist, ist sie nicht voluminös und sie ist leicht handhabbar. Darüber hinaus ist sie gegen Beschädigungen durch Wind oder Schnee sehr unempfindlich, sie kann leicht installiert werden und sie verfügt über ein Aussehen, das dem einer Parabolantenne überlegen ist. Daher besteht derzeit zunehmender Bedarf für weitere Entwicklung und Verbesserung von Planarantennen.With recent advances in the development of space-related techniques and telecommunication technology, the so-called direct broadcasting by satellite (DBS) receiving antenna system has become more important to the industry. This type of system includes a so-called parabolic antenna or a planar antenna as a receiving device. In particular, a planar antenna has many advantages. Since it is small in thickness, it is not bulky and it is easy to handle. In addition, it is very resistant to damage by wind or snow, it can be easily installed and it has an appearance that is superior to that of a parabolic antenna. Therefore, there is currently an increasing demand for further development and improvement of planar antennas.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagranm eines DBS-Empfangssystems mit einer Planarantenne. Gemäß dem Diagramm weist eine Planarantenne 20 im wesentlichen mehrere Antennenelemente 22 auf, die zweidimensional angeordnet sind und durch eine Speiseleitung 24 kombiniert sind. Der Ausgangsanschluß 26 des Speiseleitungsnetzes ist mit einem Umsetzer 28 zum Umsetzen der Frequenz der von einem (nicht dargestellten) Rundfunksatelliten gesendeten Mikrowelle, wie sie von den Antennenelementen 22 empfangen wird, von ungefähr 12 GHz in ungefähr 1 GHz umzusetzen. Der Umsetzer 28 ist über ein Koaxialkabel 30 mit einem Tuner 32 verbunden, der mit einem Fernsehgerät 34 verbunden ist.Fig. 1 is a schematic block diagram of a DBS receiving system with a planar antenna. As shown in the diagram, a planar antenna 20 essentially comprises a plurality of antenna elements 22 arranged two-dimensionally and combined by a feed line 24. The output terminal 26 of the feed line network is connected to a converter 28 for converting the frequency of the microwave transmitted from a broadcast satellite (not shown) as received by the antenna elements 22 from about 12 GHz to about 1 GHz. The converter 28 is connected via a coaxial cable 30 to a tuner 32 which is connected to a television set 34.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun der Betrieb eines üblichen DBS-Empfangssystems beschrieben. Eine von einem (nicht dargestellten) Rundfunksatelliten gesendete Mikrowelle erreicht als ebene Welle gleichzeitig jedes der Antennenelemente 22. Die Antennenelemente 22 werden durch die Mikrowelle so angeregt, daß in ihnen Hochfrequenzsignale induziert werden. Die Hochfrequenzsignale werden über die Speiseleitung 24 in den Umsetzer 28 eingegeben. Die Speiseleitung 24 wird mit einer Länge ausgewählt, die es ermöglicht, daß die Hochfrequenzsignale von den Antennenelementen 22 phasengleich kombiniert werden können, bevor sie an den Umsetzer 28 gegeben werden.Referring to Fig. 1, the operation of a conventional DBS reception system will now be described. A microwave transmitted from a broadcast satellite (not shown) reaches each of the antenna elements 22 simultaneously as a plane wave. The antenna elements 22 are excited by the microwave so that high frequency signals are induced therein. The high frequency signals are input to the converter 28 via the feed line 24. The feed line 24 is selected to have a length which allows the high frequency signals from the antenna elements 22 to be combined in phase before being input to the converter 28.
Die Signale, die im Umsetzer 28 auf eine Frequenz von ungefähr 1 GHz umgesetzt wurden und verstärkt wurden, werden dem Tuner 32 zugeführt. Der Tuner 32 entnimmt aus den ins 1-GHz- Band frequenzumgesetzten Signalen diejenigen in gewünschten Kanälen, teilt sie in Audio- und Videosignale auf und führt sie dem Fernsehgerät 34 zu.The signals which have been converted to a frequency of approximately 1 GHz and amplified in the converter 28 are fed to the tuner 32. The tuner 32 extracts from the signals frequency-converted to the 1 GHz band those in desired channels, divides them into audio and video signals and feeds them to the television set 34.
Eine detaillierte Beschreibung einer Planarantenne befindet sich z.B. in "PLANAR ANTENNAS FOR SATELLITE RECEPTION" von Koichi Ito et al (IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING, Vol. 34, No. 4, Dezember 1988, S. 457-464). In folgenden wird eine herkömmliche Planarantenne grob beschrieben.A detailed description of a planar antenna can be found in "PLANAR ANTENNAS FOR SATELLITE RECEPTION" by Koichi Ito et al (IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING, Vol. 34, No. 4, December 1988, pp. 457-464). A conventional planar antenna is roughly described below.
Gemäß Fig. 3 ist ein bei einer herkömmlichen Planarantenne verwendetes Antennenelement 22 eine Antenne mit einer aufgehängten Speiseleitung mit folgendem: einem dielektrischen Substrat 42, einem aus einem Leiter auf einer Seite des dielektrischen Substrats 42 ausgebildeten Strahlungselement 36, einer Speiseleitung 24, einer ersten Masseebene 38, die aus einem Leiter besteht und so angeordnet ist, daß sie der Fläche des dielektrischen Substrats 42, auf der das Strahlungselement 36 ausgebildet ist, zugewandt ist, und die einen Vorsprung 46 aufweist, der sich so erstreckt, daß er das dielektrische Substrat 42 am Rand des Antennenelements 22 kontaktiert, und einer Strahlungsöffnung 44 zum Durchlassen von Mirkowellen in einem Bereich, der dem Strahlungselement 36 zugewandt ist, und einer zweiten Masseebene 40, die aus einem Leiter besteht, der auf der der ersten Masseebene 38 gegenüberliegenden Seite in bezug auf das dielektrische Substrat 42 angeordnet ist, und die einen Vorsprung 48 aufweist, der sich zum dielektrischen Substrat 42 hin erstreckt, um, zusammen mit dem Vorsprung 46, dieses dielektrische Substrat zwischen diesen Vorsprüngen zu halten.Referring to Fig. 3, an antenna element 22 used in a conventional planar antenna is a suspended feed line antenna comprising: a dielectric substrate 42, a radiating element 36 formed of a conductor on one side of the dielectric substrate 42, a feed line 24, a first ground plane 38 made of a conductor and arranged to face the surface of the dielectric substrate 42 on which the radiating element 36 is formed, and having a projection 46 extending to contact the dielectric substrate 42 at the edge of the antenna element 22, and a radiation opening 44 for passing microwaves in a region facing the radiating element 36, and a second ground plane 40 made of a conductor arranged on the side opposite the first ground plane 38 in relative to the dielectric substrate 42 and which has a projection 48 extending towards the dielectric substrate 42 to, together with the projection 46, hold this dielectric substrate between these projections.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Strahlungselementen 36 und der Speiseleitung 24 zeigt. Die Planarantenne verfügt über eine zweidimensionale Anordnung von 200 bis 1000 Antennenelementen 22, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind.Fig. 2 is a diagram showing an arrangement of radiating elements 36 and the feed line 24. The planar antenna has a two-dimensional array of 200 to 1000 antenna elements 22 as shown in Fig. 3.
Gemäß Fig. 3 beinhaltet das Antennenelement 22 einen Mikrostreifenresonator aus dem dielektrischen Substrat 42, dem Strahlungselement 36, der ersten Masseebene 38 mit der Strahlungsöffnung 44 und der zweiten Masseebene 40. Das dielektrische Substrat 42 wird zwischen den Vorsprüngen 46 und 48 gehalten und es ist mit einen vorgegebenen Abstand zu den Masseebenen 38 und 40 aufgehängt. Die Speiseleitung 24 wird durch das dielektrische Substrat 42 in der Luft gehalten, um die Verluste von Signalen zu verringern, die sich über die Speiseleitung 24 ausbreiten.According to Fig. 3, the antenna element 22 includes a microstrip resonator made of the dielectric substrate 42, the radiating element 36, the first ground plane 38 with the radiation opening 44 and the second ground plane 40. The dielectric substrate 42 is sandwiched between the projections 46 and 48 and is suspended at a predetermined distance from the ground planes 38 and 40. The feed line 24 is held in the air by the dielectric substrate 42 to reduce the loss of signals propagating along the feed line 24.
Das Strahlungselement 36 verfügt über solche Abmessungen, daß es bei einer Funkwelle mit einer Frequenz im Mikrowellenband (ungefähr 12 GHz), wie beim DBS-Empfang verwendet, in Resonanz ist. D.b., daß das Strahlungselement 36 eine Scheibe mit einem Durchmesser ist, der der Wellenlänge der Mikrowellen multipliziert mit 1,84/π entspricht, oder ein Quadrat mit Seiten mit ungefähr der halben Wellenlänge der Mikrowellen.The radiating element 36 is sized to resonate with a radio wave having a frequency in the microwave band (approximately 12 GHz) as used in DBS reception. That is, the radiating element 36 is a disk having a diameter equal to the wavelength of the microwaves multiplied by 1.84/π, or a square having sides approximately half the wavelength of the microwaves.
Die von einem (nicht dargestellten) Rundfunksatelliten übertragene Mikrowelle erreicht das Strahlungselement 36 durch die Strahlungsöffnung 44 hindurch, um es anzuregen, wodurch ein Hochfrequenzsignal induziert wird. Das induzierte Hochfrequenzsignal breitet sich, wie oben beschrieben, durch die Speiseleitung 24 aus und wird in den Umsetzer 28 von Fig. 1 eingegeben. Da eine Anzahl hochfrequenter Signale von den Antennenelementen 22 gleichphasig kombiniert und in den Umsetzer 28 eingegeben wird, kann Empfang des Satellitenfunksignals mit guter Ausgangsleistung erzielt werden.The microwave transmitted from a broadcast satellite (not shown) reaches the radiation element 36 through the radiation aperture 44 to excite it, thereby inducing a high frequency signal. The induced high frequency signal propagates through the feed line 24 as described above and is input to the converter 28 of Fig. 1. Since a number of high frequency signals from the antenna elements 22 are combined in phase and input to the converter 28, reception of the satellite broadcast signal with good output power can be achieved.
Eine herkömmliche Planarantenne weist jedoch Mängel auf, wie es nachfolgend beschrieben wird. Jedes Antennenelement ist zu klein, um für hohen Gewinn zu sorgen. Daher ist eine Anzahl von Antennenelementen erforderlich, um das DBS-Signal mit hoher Wiedergabetreue zu empfangen. Eine Anzahl von Antennenelementen muß miteinander verbunden werden, um die Ausgangssignale zu kombinieren. Dies führt zu einer längeren Speiseleitung, was die Verluste der empfangenen Signale in dieser erhöht. Darüber hinaus tritt, wenn eine Anzahl von Antennenelementen eng beieinander angeordnet wird, wechselseitige Kopplung zwischen den Speiseleitungen sowie zwischen einer Speiseleitung und den Antennenelementen auf, was ebenfalls die Verluste der empfangenen Signale erhöht. Demgemäß ist der Empfangswirkungsgrad bei einer herkömmlichen Planarantenne gering.However, a conventional planar antenna has deficiencies as described below. Each antenna element is too small to provide high gain. Therefore, a number of antenna elements are required to receive the DBS signal with high fidelity. A number of antenna elements must be connected together to combine the output signals. This results in a longer feed line, which increases the loss of the received signals in it. In addition, if a number of When the antenna elements are arranged close together, mutual coupling occurs between the feed lines and between a feed line and the antenna elements, which also increases the loss of the received signals. Accordingly, the reception efficiency of a conventional planar antenna is low.
EP-A-0 108 463 beschreibt eine Planarantenne, bei der zwei Schichten eine dielektrische Folie zwischen sich ohne Zwischenraum zwischen der Schicht und der Folie einklemmen. Jedes Antennenelement weist in einer der Schichten eine kreisförmige Öffnung und in der anderen Schicht eine kreisförmige Aussparung auf, die zusammen einen wellenleiterähnlichen Hohlraumresonator festlegen. Die dielektrische Folie trägt zwei Übertragungsleitungen, die sich zueinander rechtwinklig in diesen Hohlraumresonator hineinerstrecken.EP-A-0 108 463 describes a planar antenna in which two layers sandwich a dielectric foil between them with no gap between the layer and the foil. Each antenna element has a circular opening in one of the layers and a circular recess in the other layer, which together define a waveguide-like cavity resonator. The dielectric foil carries two transmission lines extending into this cavity resonator at right angles to each other.
EP-A-0 252 779 bechreibt eine Planarantenne, bei der zwei selbsttragende Masseplatten auf den jeweiligen Seiten einer dielektrischen Folie angeordnet sind. Die zwei Platten verfügen über zusammenwirkende kreisförmige Öffnungen an jedem Antennenelement, die ein Paar zueinander rechtwinkliger Übertragungsleitungen freilegen, die von der dielektrischen Folie gehalten werden. Auch diese Struktur kann an jeweiligen Seiten Felder geschlossener hinterer Hohlraumresonatoren und offener vorderer Hohlraumresonatoren beinhalten, die in Übereinstimmung mit den kreisförmigen Öffnungen angeordnet sind.EP-A-0 252 779 describes a planar antenna in which two self-supporting ground planes are arranged on respective sides of a dielectric sheet. The two plates have cooperating circular openings on each antenna element which expose a pair of mutually perpendicular transmission lines supported by the dielectric sheet. This structure may also include arrays of closed rear cavity resonators and open front cavity resonators on respective sides arranged in correspondence with the circular openings.
Die Erfindung erfolgte zum Überwinden der vorstehend genannten Schwierigkeiten.The invention was made to overcome the above-mentioned difficulties.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung ist es, den Empfangswirkungsgrad einer Planarantenne zu verbessern.One aspect of the invention is to increase the reception efficiency a planar antenna.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung ist es, eine Planarantenne zu schaffen, die guten Empfang mit weniger Antennenelementen bieten kann.Another aspect of the invention is to provide a planar antenna that can provide good reception with fewer antenna elements.
Noch ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung ist es, eine Planarantenne zu schaffen, die Signale mit verbessertem Empfangswirkungsgrad mit einer kleineren Anzahl von Antennenelementen empfangen kann, die so ausgebildet sind, daß sie höheren Antennengewinn zeigen.Yet another aspect of the invention is to provide a planar antenna that can receive signals with improved reception efficiency with a smaller number of antenna elements designed to exhibit higher antenna gain.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist es, die Verluste empfangener Signale in einer Speiseleitung zu verringern, die diese von den Antennenelementen abzieht.Another aspect of the invention is to reduce the losses of received signals in a feed line that draws them from the antenna elements.
Ein noch weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ist es, die Länge einer Speiseleitung zu verringern, die die von den Antennenelementen empfangenen Signale abzieht.Yet another aspect of the invention is to reduce the length of a feed line that pulls the signals received by the antenna elements.
Die Erfindung schafft eine Planarantenne zum Empfangen eintreffender Funkwellen, mit:The invention provides a planar antenna for receiving incoming radio waves, with:
- einem dielektrischen Substrat mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche;- a dielectric substrate having a first surface and a second surface;
- einer ersten Masseebeneplatte, die so angeordnet ist, daß sie der ersten Fläche unter Einhaltung eines vorgegebenen ersten Abstands zugewandt ist, und die über eine Anordnung mehrerer Öffnungen verfügt, durch die die Funkwellen hindurchtreten können, um das dielektrische Substrat zu erreichen;- a first ground plane plate arranged to face the first surface at a predetermined first distance and having an array of a plurality of openings through which the radio waves can pass to reach the dielectric substrate;
- einer zweiten Masseebeneplatte, die so angeordnet ist, daß sie der zweiten Fläche unter Einhaltung eines vorgegebenen zweiten Abstands zugewandt ist;- a second ground plane plate arranged to face the second surface while maintaining a predetermined second distance;
- einer Anordnung mehrerer Strahlungselemente, die auf der ersten Fläche in Übereinstimmung mit der Anordnung der mehreren Öffnungen ausgebildet sind, wobei jedes Strahlungselement eine kleinere Fläche als die zugeordnete Öffnung aufweist;- an arrangement of several radiating elements arranged on the first surface in accordance with the arrangement of the a plurality of openings, each radiating element having a smaller area than the associated opening;
- einer Signalabzieheinrichtung, die auf der ersten Fläche ausgebildet ist, um Signale zu kombinieren, wie sie durch die Funkwellen in jedem der Strahlungselemente induziert wurden, um ein Antennenausgangssignal zu erzeugen; und- a signal extractor formed on the first surface for combining signals induced by the radio waves in each of the radiating elements to produce an antenna output signal; and
- einer Wellenleitereinrichtung, die an jeder der Öffnungen ausgebildet ist;- a waveguide device formed at each of the openings;
- wobei die Wellenleitereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie an einer Öffnung eintreffende Funkwellen zum zugeordneten Strahlungselement führt und auf dieses konzentriert;- wherein the waveguide device is designed such that it guides radio waves arriving at an opening to the associated radiation element and concentrates them thereon;
- wobei jede Wellenleitereinrichtung Seitenwandteile aufweist, die durch Abschnitte der ersten Masseebeneplatte gebildet sind, die sich vom Umfang der Öffnung in den Raum hinein erstrecken, wie er durch den ersten vorgegebenen Abstand festgelegt wird, um einen Wellenleiterpfad festzulegen.- each waveguide means having sidewall portions formed by sections of the first ground plane plate extending from the perimeter of the opening into the space as defined by the first predetermined distance to define a waveguide path.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt der durch die Seitenwandteile festgelegte Wellenleiterpfad in Form eines Stumpfs vor, bei dem die Öffnung an der Bodenfläche vorhanden ist und eine zweite Öffnung, die kleiner als diese Öffnung ist, an der Deckfläche vorhanden ist.According to a preferred embodiment of the invention, the waveguide path defined by the side wall parts is in the form of a stump, in which the opening is present on the bottom surface and a second opening, which is smaller than this opening, is present on the top surface.
Funkwellen, die an einer Öffnung der ersten Masseebeneplatte eingetroffen sind, werden durch die Wellenleitereinrichtung zu einem Strahlungelement geleitet und gleichzeitig auf dieses konzentriert. D.b., daß eintreffende Funkwellen durch den Wellenleiterpfad mit Stumpfform, wie durch die Seitenwandteile festgelegt, geführt werden und durch die zweite Öffnung an das Strahlungselement gelegt werden.Radio waves that have arrived at an opening of the first ground plane plate are guided through the waveguide means to a radiating element and at the same time are concentrated thereon. That is, incoming radio waves are guided through the waveguide path of truncated shape as defined by the side wall portions and are applied to the radiating element through the second opening.
Die zweite Öffnung weist eine kleinere Fläche als die Öffnung der ersten Masseebeneplatte auf, und Funkwellen, die den Wellenleiterpfad entlanglaufen, werden so reflektiert, daß sie sich an der zweiten Öffnung konzentrieren. Daher wird die Menge der auf das Strahlungselement wirkenden Funkwellen größer im Vergleich zum Fall ohne die Verwendung eines solchen Wellenleiterteils. Demgemäß wird auch die Stärke der Signale größer, die in jedem der Strahlungselemente induziert werden.The second opening has a smaller area than the opening the first ground plane plate, and radio waves traveling along the waveguide path are reflected so as to concentrate at the second opening. Therefore, the amount of radio waves acting on the radiation element becomes larger as compared with the case without using such a waveguide portion. Accordingly, the strength of the signals induced in each of the radiation elements also becomes larger.
Mit einer erfindungsgemäßen Planarantenne können eintreffende Funkwellen mit einer kleineren Anzahl von Strahlungselementen empfangen werden, um dieselbe Ausgangsleistung wie bei einer herkömmlichen Planarantenne zu erzielen. Die Verringerung der Anzahl von Strahlungselementen ermöglicht es, die Länge eines Signalabziehnetzes wie einer Speiseleitung, die die Strahlungselemente miteinander verbindet, zu verringern, um ein Antennenausgangssignal abzuziehen. Mit der Verringerung der Speiseleitungslänge nehmen auch die Speiseleitungsverluste ab. Ferner haben die wechselseitigen Kopplungen zwischen den Strahlungselementen und einer Speiseleitung oder zwischen Speiseleitungen verringerte Stärke, da Strahlungselemente mit vergrößerten gegenseitigen Zwischenräumen eine gute Ausgangsleistung ergeben. Im Ergebnis sind die Speiseleitungsverluste weiter verringert, was den Empfangswirkungsgrad verbessert.With a planar antenna according to the invention, incoming radio waves can be received with a smaller number of radiating elements to achieve the same output power as a conventional planar antenna. The reduction in the number of radiating elements makes it possible to reduce the length of a signal extraction network such as a feed line that connects the radiating elements to one another to extract an antenna output signal. As the feed line length is reduced, the feed line losses also decrease. Furthermore, the mutual couplings between the radiating elements and a feed line or between feed lines have a reduced strength because radiating elements with increased mutual gaps give good output power. As a result, the feed line losses are further reduced, which improves the reception efficiency.
Demgemäß kann eine Planarantenne mit verbessertem Empfangswirkungsgrad geschaffen werden.Accordingly, a planar antenna with improved reception efficiency can be provided.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Erscheinungsformen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.The above and other objects, features, aspects and advantages of the invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments of the same taken in conjunction with the accompanying drawings.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen DBS-Empfangssystems.Fig. 1 is a block diagram of a conventional DBS receiving system.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf mehrere Empfangselemente und Speiseleitungen.Fig. 2 is a top view of several receiving elements and feed lines.
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein einzelnes Antennenelement einer herkömmlichen Planarantenne.Fig. 3 is a cross-section through a single antenna element of a conventional planar antenna.
Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Planarantenne gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 4 is an exploded perspective view of a planar antenna according to a preferred embodiment of the invention.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Planarantenne gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 5 is a cross-section through a portion of the planar antenna according to the preferred embodiment of the invention.
Fig. 6 ist eine perspektivische Teilschnittansicht der Planarantenne gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 6 is a partially cutaway perspective view of the planar antenna according to the preferred embodiment of the invention.
Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Masseebene.Fig. 7 is a cross-sectional side view of a first ground plane.
Fig. 8A ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Teils der ersten Masseebene.Fig. 8A is a perspective view of a first portion of the first ground plane.
Fig. 8B ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Teils der ersten Masseebene.Fig. 8B is a perspective view of a second portion of the first ground plane.
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, das die Anordnung von Strahlungselementen, Speiseleitungen und Strahlungsöffnungen der Planarantenne gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.Fig. 9 is a schematic diagram showing the arrangement of radiating elements, feed lines and radiating apertures of the planar antenna according to the preferred embodiment of the invention.
Fig. 10 und 11A sind Draufsichten auf das erste Teil der ersten Masseebene.Fig. 10 and 11A are plan views of the first part of the first ground plane.
Fig. 11B und 11C sind Querschnitte durch das erste Teil der ersten Masseebene.Fig. 11B and 11C are cross sections through the first part of the first ground plane.
Fig. 12 und 13A sind Draufsichten auf das zweite Teil der ersten Masseebene.Fig. 12 and 13A are plan views of the second part of the first ground plane.
Fig. 13B und 13C sind Querschnitte durch das zweite Teil der ersten Masseebene.Fig. 13B and 13C are cross sections through the second part of the first ground plane.
Fig. 14 ist ein Querschnitt durch ein Antennenelement einer Planarantenne gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Fig. 14 is a cross-section through an antenna element of a planar antenna according to a second preferred embodiment of the invention.
Fig. 15 ist eine Draufsicht auf eine erste Masseebene, die eine in einer Planarantenne gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildete Strahlungsöffnung zeigt.Fig. 15 is a plan view of a first ground plane showing a radiation aperture formed in a planar antenna according to a third preferred embodiment of the invention.
Fig. 16 ist ein Querschnitt in Richtung der Pfeile XVI-XVI in Fig. 15.Fig. 16 is a cross-section in the direction of arrows XVI-XVI in Fig. 15.
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht der ersten Masseebene und der Strahlungsöffnung, wie in den Fig. 15 und 16 dargestellt.Fig. 17 is a perspective view of the first ground plane and the radiation aperture as shown in Figs. 15 and 16.
Gemäß den Fig. 4 bis 6 weist eine Planarantenne 58 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung folgendes auf: ein dielektrisches Substrat 42 mit Strahlungselementen 36 und Speiseleitungen 24, die auf einer Seite ausgebildet sind, einen dielektrischen Abstandshalter 52, der auf derjenigen Seite des dielektrischen Substrats 42 angeordnet ist, auf der die Strahlungselemente 36 ausgebildet sind, eine erste Masseebene 50 aus einem Leiter, der am dielektrischen Abstandshalter 52 anzubringen ist und der mehrere Strahlungsöffnungen 66 mit jeweils gleicher Abmsessung aufweist, die jeweils an einer Position angeordnet sind, die einem der Strahlungselemente 36 entspricht, einen dielektrischen Abstandshalter 54, der auf der anderen Seite des dielektrischen Substrats 42 in bezug auf die erste Masseebene 50 angeordnet ist, und eine zweite Masseebene 56 aus einem Leiter, der unter dem dielektrischen Abstandshalter 54 ausgebildet ist.According to Figs. 4 to 6, a planar antenna 58 according to an embodiment of the invention comprises: a dielectric substrate 42 with radiating elements 36 and feed lines 24 formed on one side, a dielectric spacer 52 arranged on the side of the dielectric substrate 42 on which the radiating elements 36 are formed, a first ground plane 50 made of a conductor to be attached to the dielectric spacer 52 and having a plurality of radiating openings 66 each having the same dimension and each arranged at a position corresponding to one of the radiating elements 36, a dielectric spacer 54 arranged on the other side of the dielectric substrate 42 with respect to the first ground plane 50, and a second ground plane 56 made of a conductor formed under the dielectric spacer 54.
Die erste Masseebene 50 beinhaltet ein erstes Teil 50a mit quadratischen Öffnungen 62, von denen jede an einer Position ausgebildet ist, die einem der Strahlungselemente 36 entspricht, und ein zweites Teil 50b mit Öffnungen 54 derselben Form wie derjenigen der Öffnungen 62. Das erste und zweite Teil 50a und 50b sind so positioniert und so miteinander verbunden, daß die Öffnungen 62 und 64 zueinander passen.The first ground plane 50 includes a first part 50a with square openings 62, each of which is formed at a position corresponding to one of the radiating elements 36, and a second part 50b with openings 54 of the same shape as that of the openings 62. The first and second parts 50a and 50b are positioned and connected together so that the openings 62 and 64 match each other.
Gemäß Fig. 8A ist an jeweils gegenüberliegenden Seiten einer quadratischen Öffnung 62 im ersten Teil 50a ein Paar gleichschenkliger, trapezförmiger Herausrageteile 70a und 70b ausgebildet, die sich zur Mitte der Öffnung 62 hin erstrecken. Auf ähnliche Weise ist, gemäß Fig. 8B, an den entgegengesetzten Seiten der quadratischen Öffnung 64, die nicht den Seiten der Herausrageteile 70a und 70b entsprechen, ein Paar gleichschenkliger, trapezförmiger Herausrageteile 72a und 72b ausgebildet, die sich auf dieselbe Weise nach unten erstrecken.As shown in Fig. 8A, on opposite sides of a square opening 62 in the first part 50a, a pair of isosceles trapezoidal protrusions 70a and 70b are formed, which extend toward the center of the opening 62. Similarly, as shown in Fig. 8B, on the opposite sides of the square opening 64, which do not correspond to the sides of the protrusions 70a and 70b, a pair of isosceles trapezoidal protrusions 72a and 72b are formed, which extend downward in the same manner.
Das erste und das zweite Teil 50a und 50b, der dielektrische Abstandshalter 52, das dielektrische Substrat 42, der dielektrische Abstandshalter 54 und die zweite Masseebene 56 sind über Schrauben 60a bis 60d in ihnen Ecken miteinander verbunden. Das erste und das zweite Teil 50a und 50b sind so aufeinandergesetzt, daß die Öffnungen 62 und 64 zueinander passen, wie oben beschrieben, wodurch die erste Masseebene 50 gebildet wird. Jeder der Öffnungen 62 ist eine der Öffnungen 64 überlagert, wodurch eine Strahlungsöffnung 66 gebildet ist, die Seiten aufweist, die durch Seitenwände 67 festgelegt werden, die aus einem Paar Herausrageteile 70a und 70b und einem anderen Paar Herausrageteile 72a und 72b bestehen, die dicht aneinandergrenzen.The first and second parts 50a and 50b, the dielectric spacer 52, the dielectric substrate 42, the dielectric spacer 54 and the second ground plane 56 are connected to one another by screws 60a to 60d in corners thereof. The first and second parts 50a and 50b are fitted together so that the openings 62 and 64 match one another as described above, thereby forming the first ground plane 50. Each of the openings 62 is superimposed on one of the openings 64, thereby forming a radiation opening 66 having sides defined by side walls 67 consisting of a pair of protruding parts 70a and 70b and another pair of protruding parts 72a and 72b which are closely adjacent to one another.
Die Konfiguration und die Abmessung der Herausrageteile 70a, 70b, 72a und 72b sind so ausgewählt, daß die Strahlungsöffnung 66 am Boden die Querschnittsform eines kleinen Quadrats aufweist (wo die erste Masseebene 50 den dielektrischen Abstandhalter 52 berührt) und daß es an der Oberfläche der ersten Masseebene 50 die Querschnittsform eines großen Quadrats hat. Daher bildet die Strahlungsöffnung 66, wie in den Fig. 5 bis 7 dargestellt, einen elektromagnetischen Strahlungstrichter, der sich so erstreckt, daß er die Form eines Pyramidenstumpfs hat.The configuration and dimension of the protruding portions 70a, 70b, 72a and 72b are selected so that the radiation opening 66 has a small square cross-sectional shape at the bottom (where the first ground plane 50 contacts the dielectric spacer 52) and a large square cross-sectional shape at the surface of the first ground plane 50. Therefore, as shown in Figs. 5 to 7, the radiation opening 66 forms an electromagnetic radiation funnel that extends to have the shape of a truncated pyramid.
Gemäß Fig. 9 ist eine Anordnung aus den Strahlungselementen 36 und einem Kreismuster der Speiseleitungen 24 auf einem (nicht dargestellten) dielektrischen Substrat durch Ätzen einer leitenden Folie ausgebildet. Jedes der Strahlungselemente 36 ist quadratisch, wobei eine Seite ungefähr die Hälfte der Wellenlänge einer Mikrowelle hat. Die Strahlungselemente 36 und die Strahlungsöffnungen 66 sind an solchen Positionen ausgebildet, daß sie in der Anordnung mit konzentrischer Beziehung übereinanderliegen können.Referring to Fig. 9, an array of the radiating elements 36 and a circular pattern of the feed lines 24 is formed on a dielectric substrate (not shown) by etching a conductive foil. Each of the radiating elements 36 is square with one side having approximately half the wavelength of a microwave. The radiating elements 36 and the radiating apertures 66 are formed at such positions that they can be superimposed in the array in a concentric relationship.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel schließt jede Seite eines Strahlungselements 36 und jede Seite des quadratischen Schnitts einer Strahlungsöffnung 66 z.B. jeweils 45º ein. Es ist empirisch bekannt, daß ein solcher Winkel von 45º es ermöglicht, daß ein Antennenelement den höchstmöglichen Antennengewinn zeigt, obwohl theoretisch sichere Gründe hierfür nicht gefunden wurden. Das Strahlungselement 36 bildet zusammen mit der zweiten Masseebene 56 einen nicht abgestimmten planaren Resonatorkreis.In this preferred embodiment, each side of a radiating element 36 and each side of the square section of a radiating opening 66, for example, each 45º. It is empirically known that such an angle of 45º enables an antenna element to exhibit the highest possible antenna gain, although theoretically sound reasons for this have not been found. The radiating element 36 forms, together with the second ground plane 56, an untuned planar resonator circuit.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 9 wird nachfolgend der Betrieb der Planarantenne gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Mikrowelle, wie sie von einer Signalquelle wie einem (nicht dargestellten) Rundfunksatelliten gesendet wird, erreicht die erste Masseebene 50 der Planarantenne 58 als ebene Welle. Eine Mikrowelle, die an der Eintrittsöffnung einer Strahlungsöffnung 66 in der ersten Masseebene 50 angekommen ist, läuft weiter zum Boden der Strahlungsöffnung 66. Dabei wird eine Mikrowelle, die die Seitenwände 67 der Strahlungsöffnung 66 erreicht hat, dort reflektiert und läuft weiter zu einer anderen offenen Stelle, die im Boden der Strahlungsöffnung 66 ausgebildet ist, wobei die Laufrichtung geändert wird. Daher werden die durch die Seitenwände reflektierten Wellen und andere direkte Wellen innerhalb der Strahlungsöffnung 66 überlagert, und auf das Strahlungselement 36 konzentriert.Referring to Figs. 2 to 9, the operation of the planar antenna according to the preferred embodiment of the invention will be described below. A microwave transmitted from a signal source such as a broadcast satellite (not shown) reaches the first ground plane 50 of the planar antenna 58 as a plane wave. A microwave that has arrived at the entrance opening of a radiation opening 66 in the first ground plane 50 continues to travel to the bottom of the radiation opening 66. Meanwhile, a microwave that has reached the side walls 67 of the radiation opening 66 is reflected there and continues to travel to another open place formed in the bottom of the radiation opening 66, changing the direction of travel. Therefore, the waves reflected by the side walls and other direct waves within the radiation opening 66 are superimposed and concentrated on the radiation element 36.
Da die Strahlungselemente 36 und die zweite Masseebene 56 einen Resonator bilden, wird das Strahlungselement 36 durch die Mikrowelle angeregt. Im Strahlungselement 36 wird durch die eintreffende Mikrowelle ein hochfrequentes Signal induziert.Since the radiation elements 36 and the second ground plane 56 form a resonator, the radiation element 36 is excited by the microwave. A high-frequency signal is induced in the radiation element 36 by the incoming microwave.
Die induzierten Hochfrequenzsignale werden als Empfangssignale gesammelt und über die Speiseleitungen 24 in den Umsetzer 28 gegeben, wie in Fig. 1 dargestellt.The induced high frequency signals are collected as receive signals and fed via the feed lines 24 into the converter 28, as shown in Fig. 1.
Bei der Planarantenne gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel dienen die in der ersten Masseebene 50 ausgebildeten Strahlungslöcher 66 als elektromagnetische Strahlungstrichter. Daher werden Funkwellen, die in einer größeren Fläche eingetroffen sind als es derjenigen eines Strahlungselements 36 entspricht, durch die Strahlungsöffnung 66 auf das Strahlungselement 36 konzentriert. Demgemäß zeigt das Strahlungselement 36 höheren Antennengewinn, so daß sogar eine kleinere Anzahl von Elementen vollständigen Empfang von Mikrowellen ermöglicht.In the planar antenna according to this preferred embodiment the radiation holes 66 formed in the first ground plane 50 serve as electromagnetic radiation funnels. Therefore, radio waves that have arrived in a larger area than that of a radiation element 36 are concentrated through the radiation hole 66 onto the radiation element 36. Accordingly, the radiation element 36 exhibits higher antenna gain, so that even a smaller number of elements enables complete reception of microwaves.
Ferner sind, da die Antennenelemente nicht dicht beieinander angeordnet werden müssen, wechselseitige Kopplungen zwischen den Speiseleitungen sowie zwischen den Speiseleitungen und den Strahlungselementen verringert und demgemäß sind die Verluste für empfangene Funkwellen verringert. Dies ermöglicht ebenfalls eine Verringerung der Gesamtlänge der Speiseleitungen, so daß die Verluste empfangener Funkwellen durch die Speiseleitungen weiter verringert sind.Furthermore, since the antenna elements do not have to be arranged close to each other, mutual couplings between the feed lines and between the feed lines and the radiating elements are reduced and, accordingly, the losses for received radio waves are reduced. This also enables a reduction in the total length of the feed lines, so that the losses of received radio waves through the feed lines are further reduced.
Wie in Fig. 9 dargestellt, können die Speiseleitungsverluste weiter verringert werden, wenn eine Speiseleitung 24 an einer Position angeordnet ist, an der sie durch einen Hohlraum 68 abgeschirmt ist, der zwischen zwei benachbarten Strahlungsöffnungen 66 ausgebildet ist. Im Ergebnis kann eine Planarantenne erhalten werden, die hinsichtlich ihres Empfangswirkungsgrads einer herkömmlichen überlegen ist.As shown in Fig. 9, the feed line loss can be further reduced when a feed line 24 is arranged at a position where it is shielded by a cavity 68 formed between two adjacent radiation openings 66. As a result, a planar antenna superior to a conventional one in reception efficiency can be obtained.
Das erste und das zweite Teil 50a und 50b, wie sie in den Fig. 8A bzw. 8B dargestellt sind, können auf die folgende Weise hergestellt werden. Gemäß Fig. 10 wird eine Platte aus einem Leiter, wie eine Metallplatte, für das erste Teil 50a bereitgestellt, in der ein Stanzloch 62a, wie es schraffiert dargestellt ist, durch Pressen oder dergleichen ausgebildet wird. Das Loch 62a weist quadratische Form mit zwei Herausrageteilen 67a und 67b auf, die gleichschenklige Trapeze sind, die an entgegengesetzten Seiten ausgestanzt sind.The first and second members 50a and 50b as shown in Figs. 8A and 8B, respectively, can be manufactured in the following manner. As shown in Fig. 10, a plate made of a conductor such as a metal plate is provided for the first member 50a, in which a punch hole 62a as shown in hatching is formed by pressing or the like. The hole 62a has a square shape with two protruding parts 67a and 67b which are isosceles trapezoids. which are punched out on opposite sides.
Gemäß den Fig. 11A bis 11C sind die zwei gleichschenkligen Trapeze 67a und 67b an ihren Grundlinien nach unten abgefalzt. Die gleichschenkligen Trapeze 67a und 67b bilden jeweils entgegengesetzte Seiten 67 einer Strahlungsöffnung 66.According to Figs. 11A to 11C, the two isosceles trapezoids 67a and 67b are folded downwards at their base lines. The isosceles trapezoids 67a and 67b each form opposite sides 67 of a radiation opening 66.
Gemäß den Fig. 12 bis 13C weist das zweite Teil 50b ebenfalls ein darin ausgebildetes Loch 64a auf, das entsprechend zwei gleichschenklige Trapeze 67c und 67d beläßt. Die gleichschenkligen Trapeze 67c und 67d sind ebenfalls entlang ihren Grundlinien nach unten abgefalzt.According to Figs. 12 to 13C, the second part 50b also has a hole 64a formed therein, which leaves two isosceles trapezoids 67c and 67d, respectively. The isosceles trapezoids 67c and 67d are also folded downwards along their base lines.
Das erste und das zweite Teil 50a und 50b sind durch Löten oder dergleichen miteinander verbunden, wodurch die erste Masseebene 50 gebildet ist. Die gleichschenkligen Trapeze 67a, 67b, 67c und 67d grenzen eng aneinander an, wodurch sie Seitenwände 67 der Strahlungsöffnung 66 bilden. Die zwischen diesen Seitenwänden 67 und der ersten Masseebene 50 ausgebildeten Winkel können nach Wunsch dadurch eingestellt werden, daß die Konfiguration der Stanzlöcher 60a und 64a geändert wird.The first and second parts 50a and 50b are connected to each other by soldering or the like, thereby forming the first ground plane 50. The isosceles trapezoids 67a, 67b, 67c and 67d are closely adjacent to each other, thereby forming side walls 67 of the radiation opening 66. The angles formed between these side walls 67 and the first ground plane 50 can be adjusted as desired by changing the configuration of the punch holes 60a and 64a.
Beim vorstehend genannten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwischen dem dielektrischen Substrat 42 und der ersten und der zweiten Masseebene 50 und 56 die dielektrischen Abstandhalter 52 bzw. 54 angeordnet. Die Erfindung zeichnet sich jedoch durch die dreidimensionale Konfiguration der in der ersten Masseebene 50 ausgebildeten Strahlungsöffnungen 66 aus, so daß diese dielektrischen Abstandhalter 52 und 54 für die Erfindung nicht wesentlich sind.In the preferred embodiment mentioned above, the dielectric spacers 52 and 54 are arranged between the dielectric substrate 42 and the first and second ground planes 50 and 56. However, the invention is characterized by the three-dimensional configuration of the radiation openings 66 formed in the first ground plane 50, so that these dielectric spacers 52 and 54 are not essential to the invention.
Indessen sollte das Schaltungsmuster der Speiseleitungen 24 jeweils verschiedene Konfiguration abhängig davon aufweisen, ob die empfangene Mikrowelle eine rechtszirkularpolarisierte Welle oder eine linkszirkularpolarisierte Welle ist. Diese Typen zirkularpolarisierter Wellen, wie sie jeweiligen Ländern zugeordnet sind, sind vorgegeben. Ferner können auf den Schaltungsmustern der Speiseleitungen Teile wie ein Widerstandschip oder ein FET (Feldeffekttransistor) ausgebildet sein.Meanwhile, the circuit pattern of the feed lines 24 should have different configurations depending on whether the received microwave has a right circular polarization wave or a left-hand circularly polarized wave. These types of circularly polarized waves, as assigned to respective countries, are predetermined. Furthermore, parts such as a resistance chip or an FET (field effect transistor) may be formed on the circuit patterns of the feed lines.
Fig. 14 zeigt ein Antennenelement einer Planarantenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Was bei dem in Fig. 14 dargestellten Antennenelement gegenüber dem in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen verschieden ist, ist die Tatsache, daß unter einer ersten Masseebene 38 um eine Strahlungsöffnung 44 herum ein elektromagnetischer Strahlungstrichter ausgebildet ist, der durch Seitenwände 45 gebildet wird. In den Fig. 14 und 3 sind entsprechende Teile durch gleiche Bezugszahlen und Namen gekennzeichnet. Da entsprechende Teile ebenfalls entsprechende Funktionen aufweisen, wird hier keine detaillierte Beschreibung dazu wiederholt.Fig. 14 shows an antenna element of a planar antenna according to a second embodiment of the invention. What is different in the antenna element shown in Fig. 14 from the conventional one shown in Fig. 3 is the fact that an electromagnetic radiation funnel is formed under a first ground plane 38 around a radiation opening 44, which is formed by side walls 45. In Figs. 14 and 3, corresponding parts are identified by the same reference numerals and names. Since corresponding parts also have corresponding functions, a detailed description thereof is not repeated here.
Gemäß Fig. 14 ist, dank des durch die Seitenwände 45 gebildeten elektromagnetischen Strahlungstrichters, die Ausgangsleistung des Strahlungselements 36 im Vergleich zum Herkömmlichen erhöht. Daher ist es ersichtlich, daß eine Planarantenne mit den Antennenelementen gemäß diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel Mikrowellen mit hohem Wirkungsgrad empfangen kann, genauso wie die Planarantenne gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.As shown in Fig. 14, thanks to the electromagnetic radiation funnel formed by the side walls 45, the output power of the radiation element 36 is increased as compared with the conventional one. Therefore, it is apparent that a planar antenna having the antenna elements according to this second preferred embodiment can receive microwaves with high efficiency, just as the planar antenna according to the first preferred embodiment.
Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Strahlungsöffnungen 66 quadratischen Querschnitt auf. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern die in der ersten Masseebene ausgebildeten Strahlungslöcher können jeden beliebigen Querschnitt aufweisen, solange sie nur als elektromagnetische Strahlungstrichter wirken. Die Fig. 15 bis 17 zeigen die erste Masseebene einer Planarantenne gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der eine Strahlungsöffnung nicht nur kreisförmigen Querschnitt aufweist, sondern auch gerillte Seitenwände.According to the first preferred embodiment, the radiation openings 66 have a square cross-section. However, the invention is not limited to this, but the radiation holes formed in the first ground plane can have any cross-section as long as they only act as electromagnetic radiation funnels. Fig. 15 to 17 show the first ground plane of a planar antenna according to a third preferred embodiment of the invention, in which a radiation opening has not only a circular cross-section but also grooved side walls.
Gemäß den Fig. 15 bis 17 verfügt die erste Masseebene 50 der Planarantenne gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel über mehrere darin ausgebildete trichterförmige Strahlungsöffnungen 74. Eine Strahlungsöffnung 74 liegt in Form eines Kegelstumpfs vor, wie er durch eine Seitenwand 75 festgelegt wird, und sie verfügt über eine kreisförmige Öffnung, die in der Fläche der ersten Masseebene 50 als Bodenfläche ausgebildet ist, und eine Spitze zu einem (nicht dargestellten) Strahlungselement hin, die in der Richtung parallel zur Fläche der ersten Masseebene 50 abgeschnitten ist. Die abgeschnittene Seite des Stumpfs bildet die andere Öffnung 78 der Strahlungsöffnung 74.15 to 17, the first ground plane 50 of the planar antenna according to the third preferred embodiment has a plurality of funnel-shaped radiation apertures 74 formed therein. A radiation aperture 74 is in the shape of a truncated cone as defined by a side wall 75, and has a circular opening formed in the surface of the first ground plane 50 as a bottom surface and a tip toward a radiation element (not shown) cut off in the direction parallel to the surface of the first ground plane 50. The cut off side of the truncated cone forms the other opening 78 of the radiation aperture 74.
Innerhalb der Seitenwand 75 der Strahlungsöffnung 74 sind vier ringförmige Vorsprünge 76a bis 76d ausgebildet.Within the side wall 75 of the radiation opening 74, four annular projections 76a to 76d are formed.
Durch eine erste Masseebene 50, die Strahlungsöffnungen 74 mit der in den Fig. 15 bis 17 dargestellten Konfiguration aufweist, können die Aufgaben gemäß der Erfindung ebenfalls gelöst werden. Anders gesagt, können die Antennenverstärkungen der Strahlungselemente dadurch erhöht werden, daß Mikrowellen, die in eine Öffnung 74 mit relativ großer Fläche einfallen, durch die Strahlungsöffnung 74 auf die andere Öffnung 78 mit relativ kleiner Fläche konzentriert werden, wo sie auf ein (nicht dargestelltes) Strahlungselement einwirken. Im Ergebnis kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, eine Planarantenne mit gutem Empfangswirkungsgrad geschaffen werden.By providing a first ground plane 50 having radiation apertures 74 with the configuration shown in Figs. 15 to 17, the objects of the invention can also be achieved. In other words, the antenna gains of the radiation elements can be increased by concentrating microwaves incident on one aperture 74 with a relatively large area through the radiation aperture 74 onto the other aperture 78 with a relatively small area, where they act on a radiation element (not shown). As a result, as in the first embodiment, a planar antenna with good reception efficiency can be provided.
Indessen kann die erste Masseebene 50 dieses dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels dadurch erhalten werden, daß z.B. ein metallisierter Kunststoff geformt wird. Selbstverständlich kann die Strahlungsöffnung jede beliebige Form aufweisen, wie die eines Sechsecks, wie auch die eines Quadrats oder eines Kreises.However, the first ground plane 50 of this third preferred embodiment can be obtained by molding, for example, a metallized plastic. Of course, the radiation opening can have any shape, such as a hexagon, as well as a square or a circle.
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Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US4626865A (en) * | 1982-11-08 | 1986-12-02 | U.S. Philips Corporation | Antenna element for orthogonally-polarized high frequency signals |
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| US4990926A (en) * | 1987-10-19 | 1991-02-05 | Sony Corporation | Microwave antenna structure |
| AU624342B2 (en) * | 1987-10-19 | 1992-06-11 | Sony Corporation | Microwave antenna structure |
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