-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine kostengünstige flache
Gruppenantenne, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich,
zum Empfang von Fernsehsendungen von einem geostationären
Satelliten.
-
Das US-Patent 4 486 758 beschreibt eine flache, aus drei
Platten bestehende Gruppenantenne zur Ankopplung von zirkular
polarisierter Strahlung an eine Vielzahl von Speiseleitungen
über eine planare Gruppe derartiger Elemente, die jeweils ein
Paar von orthogonal angeordneten Dipolen aufweisen, wobei jede
Dipolgruppe zwischen leitenden Platten angeordnet ist, die
jeweils entsprechende Gruppen von Öffnungen aufweisen. Die
Dipolgruppe und die zugehörigen Übertragungs-Streifenleitungen
werden von den leitenden Platten durch Schichten aus
Isoliermaterial in Abstand gehalten. Die Dipole sind so ausgebildet,
daß einer jedes Paares auf einer Oberfläche der Isolierplatte
angeordnet ist, während der andere Dipol des Paares auf der
gegenüberliegenden Oberfläche der Platte angeordnet ist. Die
jeweiligen Streifenleitungs-Netzwerke sind ebenfalls auf den
jeweils gegenüberliegenden Oberflächen der Platte ausgebildet.
Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Antenne ist eine
dritte, keine Öffnungen aufweisende Platte mit Abstand von
einer der mit Öffnungen versehenen leitenden Platten
angeordnet, um als reflektierende Fläche zu wirken.
-
Die Antenne wird entsprechend üblicher Techniken zur Herstellung
von starren gedruckten Schaltungen hergestellt, was dazu führt,
daß ziemlich hohe Verluste auftreten, und was weiterhin einer
Massenproduktion dieser Gruppenantenne mit niedrigen Kosten
nicht förderlich ist.
-
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 252 779 A beschreibt die
Verwendung von Metallplatten, die durch Prägen und Stanzen
geformt werden, um strahlende Schlitze zu bilden und um
Abstandsanschläge auf den Plattenoberflächen auszuprägen, die auf die
Isolierplatte gerichtet sind, die gedruckte Leiter und
Abschlüsse trägt. Die Anmeldung EP 0 252 779A gibt an, daß die
Verwendung von geprägten Abstandsanschlägen die Notwendigkeit
eines aufwendigen massiven Isoliermaterials vermeidet, das
erforderlich wäre, um die leitenden Platten von der die gedruckten
Leiter tragenden Isolierplatte in Abstand zu halten. Wir haben
jedoch festgestellt, daß das Prägen von Metallplatten zur
Bildung genauer Abstandsanschläge ein kompliziertes und
kostspieliges Verfahren zur Halterung der Streifenleitung darstellt.
Ein derartiges Verfahren eignet sich als solches nicht für
kostengünstige Gruppenantennen-Herstellungstechniken, bei denen
es erforderlich ist, daß alle Herstellungsvorgänge schnell und
so einfach wie möglich sind, während sich ein Produkt mit
ausreichender Qualität ergibt.
-
Die Veröffentlichung EP-A-312 989 beschreibt eine
Antennenstruktur, die zwischen oberen und unteren Platten
eingeschichtet ist und durch Vorsprünge gehaltert ist, die sich von diesen
Platten erstrecken. Die Veröffentlichung EP-A-228 743 beschreibt
eine Konstruktion, bei der eine Antennengruppe auf Ständern
befestigt ist, die sich von Tragteilen aus erstrecken. Die
Veröffentlichung DE-A-32 43 823 beschreibt eine
Umfangs-Abdichtanordnung beispielsweise für eine Schutzabdeckung.
-
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine kostengünstige Antenne auf
einer Massenproduktions-Grundlage zu schaffen, die geringe
Verluste aufweist.
-
Gemäß der Erfindung wird eine flache Gruppenantenne geschaffen,
die eine aus Kunststoff bestehende Grund-Tragstruktur mit einer
Gruppe von ersten Stützpfosten für den Eingriff in ersten
Öffnungen einer auf der Grund-Tragstruktur befestigten
Gruppenantenne zur Erzielung einer seitlichen Ausrichtung in der Ebene
der Gruppe und eine aus Kunststoff bestehende Schutzabdeckung
einschließt, die zusammen mit der Grund-Tragstruktur eine
zusammenwirkende Dichtung aufweist, um auf diese Weise die
Schutzabdeckung auf der Grund-Tragstruktur festzuhalten und
die Gruppenantenne zu umschließen, wobei die Gruppenantenne
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Grund-Tragstruktur eine
Gruppe von zweiten Stützpfosten aufweist, die jeweils zur
Aufnahme eines mit einer Schulter versehenen Stiftes oder einer
Schraube ausgebildet sind, der bzw. die mit einer
entsprechenden zweiten Öffnung in der Gruppenantenne in Eingriff steht,
und daß jeder derartige Stift oder jede derartige Schraube
einen Schaft mit einer derartigen Länge aufweist, daß wenn
ein Stift oder eine Schraube auf dem jeweiligen zweiten
Stützpfosten befestigt ist, die Elemente der Gruppe festgehalten
und in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Gruppenantenne
ausgerichtet sind.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Paare von orthogonalen Abschlüssen in einer orthogonalen Gruppe
angeordnet, und die Ausrichtungen jedes Paares von Abschlüssen
verlaufen unter 45º zu den zueinander senkrechten Achsen der
Gruppe.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
Fig. 1 eine geschnittene schematische Teilansicht eines
Teils einer flachen Gruppenantenne gemäß der Ausführungsform
ist,
-
Fig. 2 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht
der flachen Gruppenantenne ist,
-
Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht der flachen
Gruppenantenne ist, die Einzelheiten der Befestigungsanordnungen
für die Baugruppe zeigt,
-
Fig. 4 eine Draufsicht auf die drei Platten aufweisende
Konstruktion der Antenne ist,
-
Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht ist, die zeigt, wie
die Schutzabdeckung gegenüber der Antennenbaugruppe befestigt
und abgedichtet ist,
-
Fig. 6 eine Einzelheit der Draufsicht ist, die
schematisch die Ausrichtung der orthogonalen Abschlüsse zeigt.
-
Die verschiedenen in den Zeichnungen gezeigten Ansichten sind
maßstäblich nicht genau und dienen lediglich zu
Erläuterungszwecken.
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist zu erkennen, daß die
Antenne eine ausgespannte Isolierfolie 11 umfaßt, die mit Hilfe
von Isolierschaumschichten 17, 19 zwischen zwei Metallplatten
13, 15 angeordnet ist. Auf der Isolierfolie 11 sind mit Hilfe
üblicher Techniken zur Herstellung von gedruckten Schaltungen
Paare von Schaltungsabschlüssen oder 'Erregungssonden' 21, 23
ausgebildet, die bezüglich einander orthogonal angeordnet sind,
und diese gedruckte Folie bildet die flache Streifenleitungs-
Speisestruktur.
-
Die Metallplatten 13, 15 sind jeweils mit einer Gruppe von
Öffnungen 25, 27 versehen, die in jeweiligen orthonalen Gruppen
angeordnet sind. Die Öffnungen 25 und 27 werden in der ebenen
Metallplatte 13, 15 durch einfache übliche
Metall-Ausstanztechniken hergestellt. Beispielsweise haben die Anmelder
festgestellt, daß es praktisch ist, eine Gruppe von Öffnungen in
einer ebenen Aluminiumplatte mit einer Dicke von nur 0,5 mm
auszustanzen. Derartige flache Platten weisen eine ausreichende
Steifigkeit auf, wenn sie zwischen Schichten aus
Isolierschaummaterial eingeschichtet sind, wie zum Beispiel aus geschäumtem
Polyäthylen, um die ausgespannte Streifenleitung zu haltern,
die auf einer dünnen Polyesterfolie ausgebildet ist. Die Folie
11 und die Platten 13, 15 sind derart angeordnet, daß die
Öffnungen 25, die Paare von Sonden 21, 23 und die Öffnungen 27
senkrecht zur Ebene der Isolierfolie 11 ausgerichtet sind und
zusammen eine Gruppe von Antennenelementen bilden. Die Sonden
jedes Paares sind miteinander über (nicht gezeigte)
Streifenleitungsabschlüsse verbunden, und alle Streifenleitungsabschnitte
sind mit einer gemeinsamen (nicht gezeigten) Streifenleitungs-
Speisesstruktur entsprechend bekannter Techniken verbunden, um
dem Empfang (oder die Aussendung) von zirkularpolarisierten
Hochfrequenzsignalen zu bewirken. Derartige Verbindungstechniken
sind beispielsweise aus dem US-Patent 4 792 810 bekannt.
-
Zusätzlich kann die Antenne mit einer dritten, im allgemeinen
keine Öffnungen aufweisenden Metallplatte 29 versehen sein, die
mit Abstand von der Metallplatte 15 angeordnet ist, um als
Reflektorplatte zu wirken.
-
Die aus drei Platten bestehende Konstruktion und die
Reflektorplatte 37 sind an einer starren Grundplatte 20, die bei dieser
Ausführungsform aus einem Kunststofformteil besteht, durch
Befestigungsmittel, bei dieser Ausführungsform durch
Befestigungsschrauben 31, 33, befestigt, die jeweils in Sackbohrungen in den
Pfosten 35 bzw. 37 in Eingriff stehen und durch entsprechende
Öffnungen in der Folie 11 und in dem Platten 13, 15 und 29
hindurchlaufen. Zusätzlich hierzu sind mit Schultern versehene
Pfosten oder Dübel 39 vorgesehen, die durch eng passende
Öffnungen in allen Schichten der zusammengebauten Konstruktion
hindurchlaufen, um eine genaue seitliche Ausrichtung der
Öffnungen 25, 27 mit den Sonden 21, 23 zu erzielen. Es sei bemerkt,
daß die Öffnungen in den Metallplatten, durch die die Pfosten
35 hindurchlaufen, ein Spiel aufweisende Öffnungen sind, um eine
Verformung der Metallplatten zu verhindern, wenn die Schrauben
angezogen werden. Weiterhin weisen die Schrauben 31 mit
Schultern versehene Abstandsschaftabschnitte 31a mit einer
vorgegebenen Länge auf, so daß sie, wenn sie in geeigneter Weise
festgezogen werden, keine unangemessene Kompression auf die aus
drei Platten bestehende Konstruktion ausüben, die aus den
Metallplatten 13, 15, der ausgespannten Isolierfolie 11 und den
tragenden isolierschaumschichten 17, 19 bestehen, wodurch der
maximale Abstand zwischen den Außenoberflächen der Platten an
jeder Befestigungsstelle festgelegt wird. Die Länge des mit
einer Schulter versehene Abschnittes 31a ist derart, daß wenn
die Platten 13, 15 und die Schaumschichten 17, 19 die maximale
Dicke aufweisen, die durch Herstellungstoleranzen zulässig ist,
sich eine unbedeutende Zusammendrückung und Verformung der aus
drei Platten bestehenden Struktur ergibt. Weiterhin ergibt sich,
wenn die Dicke der Teile 13, 15, 17 und 19 auf dem minimal
zulässigen Wert liegt, ein unbedeutendes Spiel beim Festhalten
der aus drei Platten bestehenden Konstruktion durch die
Schrauben. Die Isolierschaumschichten 17, 19 weisen keine Öffnung auf,
mit Ausnahme der Öffnungen, an denen die Lagefestlegungs- und
Befestigungspfosten hindurchlaufen. Daher steuern die Schrauben
31, die Schulter 31a und die Pfosten 35 zusammen mit den
Isolierschaumschichten 17 und 19 in genauer Weise den Abstand
zwischen den Außenoberflächen der Masse-Ebenen 13 und 15. Der
Isolierschaum ist weich und umgreift die Speisestruktur in
sanf ter, jedoch ausreichender Weise, um irgenwelche periodischen
Verformungen in der Nähe der oben erwähnten
Wellenlängen-Teilperiode zu verhindern.
-
Die Anmelder haben festgestellt, daß es vorteilhaft ist, eine
Vielzahl von Ausrichtungen für die Sondenpaare 21, 23 zu
verwenden. Insbesondere haben die Anmelder festgestellt, daß das
Betriebsverhalten der Gruppenantenne optimiert wird, wenn die
Ausrichtungen der einzelnen Sonden unter 45º zu dem Achsen der
Spalten und Zeilen der orthogonalen Gruppe von Antennenelementen
verlaufen.
-
Die gemeinsame Speise-Streifenleitungskonstruktion, die
vorstehend erwähnt wurde (und in den Zeichnungen nicht gezeigt
ist), weist einen Ausgangsabschluß auf, der in einen
Rechteckhohlleiter 41 einkoppelt, dessen Ausbreitungsachse senkrecht
zur Ebene der aus drei Platten bestehenden Konstruktion steht.
-
Um Leckverluste an den Rändern der Metallplatten zu verringern,
können die Ränder mit (nicht gezeigten) Lippen unter einem
rechten Winkel zur Ebene der Platten ausgebildet sein. In
gleicher Weise kann die reflektierende Platte 29 mit unter
rechten Winkeln abgewinkelten Lippen 45 versehen sein.
-
Die Antennenbaugruppe ist gegen die Umgebung durch eine aus
Kunststoff bestehende Schutzabdeckung 43 geschützt, die an der
aus Kunststoff bestehenden Grund-Tragstruktur 30 über eine
Umfangsdichtung befestigt ist. Fig. 5 zeigt die Einzelheiten einer
geeigneten Abdichtung zwischen der Schutzabdeckung und der
Grund-Tragstruktur. Aus Gründen der Klarheit sind die
Antennenbauteile, das heißt die aus drei Platten bestehende Konstruktion
und der rückseitig angeordnete Ref lektor, in Fig. 5
fortgelassen. Die Schutzabdeckung 43 weist einen Umfangsflansch 51
auf, der in einer nach innen gerichteten Lippe 52 endet.
Wahlweise kann ein weiterer, kleinerer Flansch 53 auf der
Innenoberfläche der Schutzabdeckung 43 benachbart zum Flansch 51
befestigt sein, um einen Umfangskanal 54 zu bilden. Die Grund-
Tragstruktur 30 weist einen Umfangsflansch 55 und einen weiteren
entgegengesetzt gerichteten Flansch 56 auf, zwischen denen eine
Schulter 57 gebildet ist.
-
Wenn die Konstruktion zusammengebaut wird, so wird die
Schutzabdeckung 43 gegen die Grund-Tragstruktur 30 gedrückt, so daß
der Flansch 55 der Grund-Tragstruktur in den Kanal 54 eintritt,
und die nach innen gerichtete Lippe 52 der Schutzabdeckung mit
der Schulter 57 in Eingriff kommt, so daß die Schutzabdeckung
43 in Anlage an der Grund-Tragstruktur 30 gehalten wird und
sich eine im wesentlichen wasserdichte Abdichtung an der
Verbindung zwischen diesen Teilen ergibt. Bei manchen Anwendungen
kann ein Klebemittel oder ein Dichtungsmittel auf die
Verbindung zwischen der Schutzabdeckung und der Grund-Tragstruktur
aufgebracht werden, um die sichere Abdichtung zu verstärken.
-
In vorteilhafter Weise weist die Grund-Tragstruktur eine (nicht
gezeigte) Druckausgleichsöffnung auf, um auf diese Weise das
Entweichen irgendwelcher kondensierter Feuchtigkeit zu
ermöglichen und um den Aufbau eines übermäßigen Druckes zu
verhindern, beispielsweise, wenn die Antenne der Sonne ausgesetzt ist.
-
Die Antenne kann in der nachstehenden Folge zusammengebaut
werden:
-
Der auf der Rückseite angeordnete Reflektor wird in der Grund-
Tragstruktur 30 angeordnet und an dieser mit Hilfe der Schrauben
33 befestigt, die in die Pfosten 37 eingeschraubt werden. Als
nächstes wird die aus drei Platten bestehende Baugruppe über
die Pfosten 39 aufgesetzt und die mit einem Schaft versehenen
Schrauben 31 werden in die Pfosten 35 eingesetzt. Schließlich
wird die aus drei Platten bestehende Konstruktion durch die
Schutzabdeckung 43 dadurch abgedekct, daß die Schutzabdeckung
gegen die Grund-Tragstruktur gedrückt wird, um die Abdichtung
zwischen diesen Teilen in Eingriff zu bringen. Weil die Pfosten
39 und die mit einem Schaft versehenen Schrauben 31 eine genaue
linearisierte Anordnung der Bauteile der Antenne ergeben, kann
der gesamte Zusammenbau sehr schnell und durch relativ wenig
ausgebildetes Personal erfolgen. Dies ermöglicht es, daß die
Antenne mit kostengünstigen Massenproduktions-Techniken
hergestellt wird.