DE69302407T2

DE69302407T2 - Zirkularpolarisierte, ebene Antenne

Info

Publication number: DE69302407T2
Application number: DE69302407T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kasama; Takao Kawahara; Yukio Nakagawa; Hisamatsu Nakano; Itsuo Nakayama; Motoshige Sekine; Eiichi Tanaka; Kazuhiro Yokoyama; Shigeru Yoshida
Original assignee: Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2013-01-22
Also published as: US5453755A; EP0553707A1; DE69302407D1; ES2088167T3; EP0553707B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft zirkularpolarisierte ebene Antennen mit einer großen Anzahl von Antennenelementen für zirkularpolarisierte Wellen, die von der Außenseite einer Metallplatte eines Wellenleiter-Leistungsverteilers abstehen, wie beispielsweise in der EP-A1-0 132 945 offenbart.

2. Beschreibung des relevanten Standes der Technik

In den letzten Jahren ist eine Vielfalt von Kommunikationssystemen und Rundfunksystemen, die zirkularpolarisierte Mikrowellen verwenden, vorgeschlagen worden. Entsprechend ist eine Vieltalt von Antennen für zirkularpolarisierte Wellen zum Übertragen und Empfangen zirkularpolarisierter Mikrowellen untersucht und entwickelt worden. Als eine der zirkularpolarisierten Antennen ist eine zirkularpolarisierte ebene Antenne vorgeschlagen worden, die gewundene oder gedrehte Antennenelemente verwendet.
Genauer umfaßt diese zirkularpolarisierte ebene Antenne einen hohlen scheiben- oder diskettenförmigen Wellenleiter, der aus zwei scheibenförmigen Metallplatten aufgebaut ist, die unter einem vorbestimmten Abstand gleichmäßig beabstandet sind. Der Wellenleiter und ein Leistungseinspeisungsglied, das in der Mitte einer ersten Metallplatte angeordnet ist, bauen einen Wellenleiter-Leistungsverteiler auf. Auf der Außenseite einer zweiten Metallplatte ist eine gewundene oder Spiralantennenanordnung angeordnet, die aus einer großen Anzanl von gewundenen oder spiralartigen Antennenelementen besteht. Jedes gewundene Antennenelement umfaßt einen Stielabschnitt und einen spiraloder schraubenförmigen gewundenen Abschnitt. Ein Ende des Stielabschnitts oder Schaftabschnitts erstreckt sich im wesentlichen vertikal von der zweiten Metallplatte. Das andere Ende des Stielabschnitts ist in den Leiter eingesetzt. Das andere Ende des Stielabschnitts ist vom Wellenleiter isoliert. Der gewundene Abschnitt ist über 1-1,5 Windungen oder Schlaufen gewunden und mit dem vorstehenden Ende des Stielabschnitts verbunden. Die gewundene Antennenelementanordnung ist in eine Mehrzahl von Reihen aufgetrennt, die um das Zentrum der zweiten Metallplatte herum in einer Ringform angeordnet sind.
Mikrowellen werden vom gewundenen Abschnitt und dem vorstehenden oder abstenenden Ende des Wellenabschnitts jedes gewundenen Antennenelements empfangen. Die empfangenen Mikrowellen werden über den eingesetzten Abschnitt des Wellenabschnitts und des Wellenleiters zum Leistungseinspeisungsglied gesendet. Im Fall der Sendung und Übertragung werden von einem Sender empfangene Signale zum gewundenen Abschnitt und dem vorstehenden Abschnitt des Wellenabschnitts über den Wellenleiter und den eingesetzten Abschnitt des Stielabschnitts gesendet. Auf diese Weise werden zirkularpolarisierte Mikrowellen vom gewundenen Abschnitt und dem vorstehenden Abschnitt jedes gewundenen Antennenelements abgestrahlt.
Bezüglich der zirkularpolarisierten ebenen Antenne sind die Phasen der von sämtlichen der gewundenen Antennenelemente abgestrahlten zirkularpolarisierten Wellen aufeinander abgestimmt. Daher hängt die Drientierung des gewundenen Abschnitts jedes gewundenen Antennenelements, das heißt die Richtung um den Stielabschnitt des gewundenen Antennenelements von dessen Position gemäß seiner Lage auf der Metallplatte ab. Daher sollte der gewundene Abschnitt jedes gewundenen Antennenelements in einer vorbestimmten Richtung orientiert sein.
Infolgedessen wird angestrebt, den Vorgang der Anbringung einer großen Anzahl gewundener Antennenelemente auf der Metallplatte in unterschiedlichen Richtungen entsprechend vorbestimmter Positionen zu vereinfachen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine zirkularpolarisierte ebene Antenne anzugeben, bei der die Orientierung des gewundenen Abschnitts jedes gewundenen Antennenelements oder Curl-Antennenelements, das heißt die Richtung über oder um den Wellenabschnitt des gewundenen Antennenelements in einer vorbestimmten Richtung präzise eingestellt und vorgegeben werden kann und der Vorgang der Anbringung einer großen Anzahl gewundener Antennenelemente in unterschiedlichen Richtungen entsprechend der vorbestimmten Positionen erleichtert ist.
Die zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Wellenleiter, der eine Metallplatte aufweist, wobei die Metallplatte mehrere Löcher aufweist, zumindest einen Isolator, wobei der Isolator in einem Loch der Metallplatte angebracht ist und eine Durchgangsbohrung und einen Vorsprung aufweist, wobei sich die Durchgangsbohrung von außerhalb der Metallplatte in das Innere des Wellenleiters erstreckt, der Vorsprung zur Außenseite der Metallplatte vorsteht oder absteht und eine Nut aufweist, die zur Außenseite hin offen ist, und zumindest ein Antennenelement für zirkularpolarisierte Wellen, aufweisend einen Stielabschnitt oder Schaftabschnitt, einen Armabschnitt und einen gewundenen oder geschlungenen Abschnitt, wobei der Stielabschnitt in die Durchgangsbohrung des Isolators eingepaßt ist und ein oberes Ende aufweist, das über die Metallplatte hinaus nach außen vorsteht, wobei der Armabschnitt von diesem oberen Ende des Stielabschnitts, an einem Ende abschließend, vorsteht, wobei der gewundene Abschnitt im wesentlichen spiralförmig ist und mit diesem Ende des Armabschnitts verbunden ist, wobei der Armabschnitt mit der Nut des isolators in Eingriff gebracht ist, wodurch, falls die Position der Nut entsprechend einer gewünschten Ausrichtung des gewundenen Abschnitts des Zirkularwellenantennenelements eingestellt worden ist, der Eingriff des Armabschnitts in die Nut automatisch die Ausrichtung oder Orientierung des gewundenen Abschnitts in einer vorbestimmten Richtung einstellen oder vorgeben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Nut, die zur Außenseite hin offen ist, am vorstehenden Abschnitt des Isolators ausgebildet. Vorausgesetzt, daß die Position der Nut auf die gewünschte Orientierung des gewundenen Abschnitts jedes gewundenen Antennenelementes um den Wellenabschnitt eingestellt worden ist, kann die Orientierung oder Ausrichtung des gewundenen Abschnitts automatisch auf eine vorbestimmte Richtung eingestellt werden, wenn der Armabschnitt des gewundenen Antennenelements mit der Nut des Armabschnitts in Eingriff gebracht wird. Daher kann die Ausrichtung des gewundenen Abschnitts präzise auf eine vorbestimmte Richtung eingestellt werden. Infolgedessen kann der Vorgang der Anbringung einer großen Anzahl von gewundenen Antennenelementen in gewunschten unterschiedlichen Richtungen entsprechend vorbestimmmter Positionen einfach ausgeführt werden.
Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Lichte der folgenden detailierten Erläuterung der besten Ausführungsbeispiele der Erfindung gemäß Darstellung in den beiliegenden Zeichnungen noch näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1A ist eine Ansicht von oben, die ein gewundenes Antennenelement zeigt;
Figur 1B ist eine seitliche Ansicht des gewundenen Antennenelements der Figur 1A;
Figur 2A ist eine perspektivische Ansicht, die das gewundene Antennenelement zeigt;
Figur 2B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des gewundenen Antennenelements zeigt;
Figur 2C ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Modifikation des gewundenen Antennenelements zeigt;
Figur 2D ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Modifikation des gewundenen Antennenelements zeigt;
Figur 3A ist eine Ansicht von oben, die eine zirkularpolarisierte ebene Antenne zeigt, bei der auf einem Wellenleiter Leistungsverteiler gewundene Antennenelemente angebracht sind; Figur 3B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IIIB-IIIB der Figur 3A;
Figur 4A ist eine schematische Darstellung, die eine Modifikation des Wellenleiter-Leistungsverteilers zeigt;
Figur 4B ist eine schematische Darstellung, die eine weitere Modifikation des Wellenleiter-Leistungsverteilers zeigt;
Figur 4C ist eine schematische Darstellung, die eine noch weitere Modifikation des Wellenleiter-Leistungsverteilers zeigt;
Figur 4D ist eine schematische Darstellung, die eine noch weitere Modifikation des Wellenleiter-Leistungsverteilers zeigt;
Figur 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines gewundenen Antennenelements und eines Isolators entsprechend einem ersten Ausfünrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 6 ist eine Schnittansicht des Isolators usw. der Figur 5;
Figur 7 ist eine Ansicht von oben auf den Isolator usw. der Figur 5;
Figur 8 ist eine seitliche Ansicht des Isolators usw. der Figur 5;
Figur 9 ist eine perspektivische Teilexplosionsansicht einer zirkularpolarisierten ebenen Welle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 10 ist eine Schnittansicht eines gewundenen Antennenelements, eines Isolators usw. gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Figur 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht des gewundenen Antennenelements, des Isolators usw. der Figur 10;
Figur 12 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XII-XII der Figur 11;
Figur 13 ist eine seitliche Ansicht einer ersten Modifikation des gewundenen Antennenelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
Figur 14 ist eine Schnittansicht, die einen Stielabschnitt oder Schaftabschnitt und einen Isolator einer zweiten Modifikation des gewundenen Antennenelements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Figur 15 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 16 ist eine Schnittansicht, die die zirkularpolarisierte ebene Antenne der Figur 15 zeigt;
Figur 17 ist eine Ansicht von oben teilweise weggebrochen der zirkularpolarisierten ebenen Antenne der Figur 15;
Figur 1B ist eine Schnittansicht einer Modifikation der zirkularpolarisierten ebenen Antenne entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel;
Figur 19 ist eine Schnittansicht, die eine zirkularpolarisierte Antenne gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 20 ist eine Ansicht vor oben, die die zirkularpolarisierte ebene Antenne der Figur 19 zeigt;
Figur 21 ist eine Schnittansicbt, die eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 22 ist eine Schnittansicht, die einen Umsetzer, ein Aufnahmegehäuse hierfür usw. der zirkularpolarisierten ebenen Antenne der Figur 21 zeigt;
Figur 23 ist eine Schnittansicht des Aufnahmegehäuses des Umsetzers der zirkularpolarisierten ebenen Antenne gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 24 ist eine Ansicht von unten auf das Aufnahmegehäuse der Figur 23;
Figur 25 ist eine seitliche Ansicht, die das Aufnahmegehäuse der Figur 23 zeigt; und
Figur 26 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Luftdurchdringungsfilms und einer Luftventilationsabdeckung der Figur 23.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein gewundenes Antennenelement erläutert. Gemäß Darstellung in den Figuren 1A, 1B und 2A umfaßt das gewundene Antennenelement 2 einen Curl-Abschnitt oder gewundenen Abschnitt 2a und einen Stielabschnitt 2b. Der gewundene Abschnitt 2a ist von einem Punkt 5 zu einem Punkt e auf einem Umkreis herumlaufend gewunden (vergleiche Figur 1A und 2A) . Der Stielabschnitt 2b umfaßt einen geraden Streckenabschnitt fq und einen geraden Streckenschnitt qs. Im folgenden wird der Streckenabschnitt fq als aufrecht stehender Abschnitt des Stielelements 2b bezeichnet, während der Streckenabschnitt qs als Zweig- oder Armabschnitt des Stielabschnitts 2b bezeichnet werden wird. Ein Punkt f des Stielabschnitts 2b wird als hinterer Anschluß bezeichnet. Der Abschnitt, der an den Punkt f angrenzt, wird als hinterer Anschlußabschnitt bezeichnet.
Gemäß den Darstellungen in Figur 1A und 2A ist der gewundene Abschnitt 2a aus einem Drahtmaterial gefertigt und in Form einer Windung oder eines geschlungenen Teils ausgebildet. Die gewundene Form bedeutet eine Spiral- oder Schraubenform, wobei Halbkreise mit unterschiedlichen Durchmessern miteinander verbunden sind, oder eine ähnliche Spiralform. Für den Fall, daß das Zentrum einer Helix oder Schraubenlinie 0 ist, ist speziell der Startpunkt der Helix 5, der Endpunkt der Helix ist e und der Abstand zwischen dem Zentrum 0 und dem Endpunkt e der Helix ist r, wobei der Außenumfang C (2πr) die folgende Beziehung erfüllen sollte
(3/4)λ C (3/2)λ,
wobei λ die Ausbreitungswellenlänge der Antenne ist. Die Anzahl der Windungen des gewundenen Abschnitts liegt im Bereich von 1-1,5. Dies bedeutet, daß die Länge des gewundenen Abschnitts 2b der Hälfte oder weniger der Länge einer konventionellen Spiralantenne beträgt (die normalerweise 5 oder mehr Wicklungen des gewundenen Abschnitts umfaßt).
Gemäß Darstellung in den Figuren 1A, 1B und 2A ist der Stielabschnitt 2b aus einem Drahtmaterial gefertigt. Der aufrecht stehende Abschnitt erstreckt sich vertikal, wogegen der Armabschnitt 2c sich zum Startpunkt S des gewundenen Abschnitts 2a mit einem Winkel zum aufrecht stehenden Abschnitt erstreckt. Wenn Strom in den Stielabschnitt 2b fließt (der den aufrecht stehenden Abschnitt und den Armabschnitt 2c umfaßt) und in den gewundenen Abschnitt 2a fließt, wird vom gewundenen Abschnitt 2a abgestrahlte Leistung der Leistung überlagert, die vom Stielabschnitt 2b abgestrahlt wird, wodurch ein gewünschtes Abstrahlungsbündel gebildet wird.
Das gewundene Antennenelement 2 kann gemäß Darstellung in den Figuren 2B, 2C und 2D aufgebaut werden. Spezieller kann gemäß Darstellung in Figur 2B der Armabschnitt 2c kürzer als der in den Figuren 1A, 1B und 2A gezeigt sein. In Figur 2B ist der Punkt 0 der Figuren 1A, 1B und 2A zum Punkt 0' einwärts verschoben. Wie in Figur 2C gezeigt, kann der Stielabschnitt 2b nur aus einem aufrecht stehenden Abschnitt aufgebaut sein. Dann ist der aufrecht stehende Abschnitt 2b direkt mit dem Startpunkt S des gewundenen Abschnitts 2a verbunden. Darüberhinaus kann gemäß Darstellung in Figur 2D der aufrecht stehende Abschnitt 2b direkt mit dem Endpunkt e des gewundenen Abschnitts 2a verbunden sein. Darüberhinaus können der gewundene Abschnitt 2a und der Stielabschnitt 2b integral ausgebildet sein. Ferner können, nachdem der gewundene Abschnitt 2a und der Stielabschnitt 2b separat ausgebildet worden sind, diese Abschnitte gelötet oder geschweißt werden. In den Figuren 1A, 1B und 2A ist der Armabschnitt 2c mit dem Startpunkt S des gewundenen Abschnitts 2a verbunden. Stattdessen kann der Armabschnitt 2c mit dem Endpunkt e des gewundenen Abschnitts 2a verbunden werden. Darüberhinaus kann, wie durch eine gestrichelte Linie L in den Figuren 2A und 28 angezeigt, der aufrecht stehende Abschnitt sich vertikal zum Punkt (0 oder Punkt 0') erstrecken, wogegen der Armabschnitt 2c sich horizontal erstrecken kann.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 3A und 3B eine zirkularpolarisierte ebene Antenne mit gewundenen Antennenelementen erläutert.
Die zirkularpolarisierte ebene Antenne umfaßt einen Wellenleiterleistungs-Verteiler 1 oder Hohlleiterleistungs-Verteiler 1 und zumindest ein gewundenes Antennenelement 2. Dem gewundenen Antennenelement 2 wird Leistung vom Wellenleiterleistungs-Verteiler 1 zugeführt. Dieser Aufbau wird als Wellenleiterleistungs-Einspeisungsaufbau bezeichnet. Der Wellenleiterleistungs-Verteiler 1 umfaßt ein Paar aus einer oberen Metallplatte 1a und einer unteren Metallplatte 1b, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die obere Metallplatte 1a umfaßt zumindest eine Durchgangsbohrung 1f. Zwischen den Metallplatten 1a und 1b ist ein Leistungsausbreitungsraum 1c ausgebildet. Die Distanz zwischen den Metallplatten 1a und 1b ist geringer als die Wellenlänge von Mikrowellen, die gesendet und empfangen werden. Ein Kurzschlußmetallring 1d ist zwischen den äußeren Umfang der Metallplatte 1a und den der Metallplatte 1b gelegt. Es ist zu beachten, daß die Form der Metallplatten 1a und ib nicht auf die in der Figur gezeigte Kreisform beschränkt ist. Die Form der Metallplatten 1a und 1b kann auch polygonal sein.
Gemäß Figur 3B ist ein mittiges Loch 1e im Zentrum der unteren Metallplatte 1b ausgebildet. Im mittigen Loch 1e ist eine Koaxialspeiseleitung 4 angebracht. Ein Außenleiter 4a der Koaxialspeiseleitung 4 ist mit der Metallplatte ib verbunden. Ein Innenleiter 4b der Koaxialspeiseleitung 4 ist in den Leistungsausbreitungsraum 1c eingesetzt. Falls erforderlich, kann ein Radio- oder Funkwellenabsorber 1g zur Absorption einer Restleistung innerhalb des Metallrings 1d angeordnet werden.
Die gewundenen Antennenelemente 2 sind entsprechend den Durchgangsbohrungen 1f in der oberen Metallplatte 1d angeordnet. Mit anderen Worten hält jede Durchgangsbohrung 1f einen Isolator 5. Der Stielabschnitt 2b jedes gewundenen Antennenelements 2 ist durch den Isolator 5 drehbar gehaltert. Der untere Endabschnitt des Stielabschnitts 2b ragt vom Isolator 5 in das Innere des Leistungsausbreitungsraum 1c. Andererseits ragt der obere Endabschnitt des Stielabschnitts 2b von der oberen Metallplatte la derart nach oben vor, daß vom Stielabschnitt 2b abgestrahlte Leistung derjenigen vom gewundenen Abschnitt 2a überlagert wird.
Die Distanz h vom Verbindungspunkt zwischen dem gewundenen Abschnitt 2a und dem Stielabschnitt 2b zur oberen Metallplatte la ist auf angenähert (1/2)λ oder weniger begrenzt (wobei λ die Ausbreitungswellenlänge der Antenne ist).
Da die zirkularpolarisierte ebene Antenne wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird jedem gewundenen Antennenelement 2 durch den Wellenleiterleistungs-Verteiler 1 Leistung von der Koaxialspeiseleitung 4 zugeführt. Mit anderen Worten wird die Leistung im Wellenleiterleistungs-Verteiler 1 zum unteren Endabschnitt des Stielabschnitts 2b gesendet. Die vom vorstehenden oder abstehenden aufrechten Abschnitts 2b und dem Armabschnitt 2c oberhalb der Metallplatte 1a abgestrahlte Leistung wird derjenigen Leistung überlagert, die vom gewundenen Abschnitt 2a abgestrahlt wird. Auf diese Weise wird ein Abstrahlungsbündel ausgebildet. Da eine große Anzahl gewundener Antennenelemente 2 benachbart angeordnet sind, kann hier infolge des Anordnungseffekts oder Feldeffekts ein scharf abgegrenztes Abstrahlbündel ausgebildet werden. Auf diese Weise kann die Verstärkung der Antenne verbessert werden. Darüberhinaus kann durch Drehen des gewundenen Abschnitts 2a um den aufrechten Abschnitt des Stielabschnitts 2b die Phase des abgestrahlten Feldes eingestellt werden.
Es ist zu beachten, daß die Metallplatten 1a und 1b gemäß Darstellung in den Figuren 4A, 4B, 4C und 4D aufgebaut sein können. Spezieller kann gemäß Figur 4A die untere Metallplatte 1b in Form eines Konus ausgebildet werden, wobei ihr Zentrum eine Einkeilung oder nach unten vorstehende Zahnung aufweist. Darüberhinaus kann gemäß Figur 4B die untere Metallplatte 1b in Form eines umgedrehten Konus ausgebildet sein, wobei dessen Zentrum nach oben vorsteht. Ferner kann gemäß Figur 4C die obere Metallplatte 1a in Konusform ausgebildet sein, wobei das Konuszentrum eine Einkeilung nach unten vorstehend aufweist. Darüberhinaus kann die untere Metallplatte 1b (nicht dargestellt) in Form eines umgekehrten Konus ausgebildet sein, wobei dessen Zentrum nach oben vorsteht. Die vorstehende Oberfläche kann die Form einer gekrümmten Oberfläche aufweisen. Die obere Metallplatte 1a und die untere Metallplatte 1b können in Form einer Kombination aus einer ebenen und gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein. Figur 4D zeigt ein Beispiel einer unteren Metallplatte ib, die mit einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5-9 eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Figur 9 zeigt einen hohlen scheibenförmigen Wellenleiterleistungs-Verteiler, der aus zwei Metallplatten 10 und 12 aufgebaut ist, die einander gegenüber liegen und gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Im Zentrum der unteren Metallplatte 12 ist ein Leistungseinspeisungsteil 14 angeordnet. Auf der oberen Metallplatte 10 ist eine große Anzahl von Löchern ausgebildet.
In den jeweiligen Löchern 16 der Metallplatte 10 ist eine große Anzahl Isolatoren 18, die aus einem isolierenden Harz hergestellt sind, durch ein Formverfahren über Metalleinlage (Spritzgießen über Metalleinlage, outsert forming process) ausgebildet. Gemäß Darstellung in Figur 6 umfaßt jeder Isolator 18 zwei Abschnitte 18a vergrößerten Durchmessers, die auf beiden Oberseiten der Metallplatte 10 ausgebildet sind. Die Abschnitte 18a vergrößerten Durchmessers verhindern, daß der Isolator 18 von der Metallplatte 10 abgenommen oder abgelöst wird. Darüberhinaus umfaßt jeder Isolator 18 ein Stieleinsetzloch 18b, das sich in vertikaler Richtung der Metallplatte 10 erstreckt. Ein unterer Abschnitt des Stieleinsetzlochs 18b weist einen größeren Durchmesser als dessen übriger Teil auf. Darüberhinaus ist am oberen Ende des Isolators 18 ein Vorsprung 18d in Form eines nach oben vorstehenden Zylinders ausgebildet und es ist eine Nut 18c, die nach außen offen ist, am oberen Ende des Vorsprungs 18d ausgebildet. Die Nut erstreckt sich im wesentlichen in radialer Richtung des Vorsprungs. Die Form für die Verwendung beim Formverfahren über Metalleinlage ist derart aufgebaut, daß jede Nut 18c in einer vorbestimmten Richtung gemäß der Position eines angeordneten Antennenelements ausgerichtet ist. Darüberhinaus ist ein Verbindungsteil 20 zur Verbindung zweier aneinandergrenzender Isolatoren 18 integral mit diesen ausgebildet, wie in den Figuren 5 und 9 gezeigt ist.
Wie oben erläutert, wird jedes gewundene Antennenelement 22, das am Isolator 18 angebracht wird, mit einem Stielabschnitt 22a, einem Zweig- oder Armabschnitt 22b und einem gewundenen Abschnitt oder Curl-Abschnitt 22c aufgebaut. Im Beispiel der Figur 5 ist der Armabschnitt 22b nahezu parallel zur Metallplatte 10 angeordnet. Darüberhinaus sind in der Mitte des Wellenabschnitts 22a Erhebungen oder Wölbungen 22d vorgesehen. Die Erhebungen 22d sind durch Abflachen von Bereichen des Stielabschnitts 22a gebildet. Beim Zusammenbau ist der Stielabschnitt in das Stieleinsatzloch 18b des Isolators 18 eingesetzt. Ferner ist der Armabschnitt 22b mit der Nut 18c in Eingriff. So sind gemäß Figur 6 die Erhebungen 22d an den Abschnitten vergrößerten Durchmessers des Stieleinsatzloches 18b angeordnet, wodurch verhindert wird, daß das gewundene Antennenelement 22 nach außen herausgleitet. Darüberhinaus wird Vorsorge getroffen, daß die Position der Nut 18c gemäß der Orientierung des gewundenen Abschnitts 22c eingestellt wird, wenn der Armabschnitt 22b mit der Nut 18c in Eingriff gebracht wird, wobei die Ausrichtung oder Orientierung des gewundenen Abschnitts 22c automatisch auf eine vorbestimmte Richtung eingestellt wird.
Wie oben erläutert, werden, da die beiden Isolatoren 18 durch das Verbindungsteil 20 miteinander verbunden sind, die Isolatoren nicht um das Loch 16 gedreht. Die Position der Nut 18c ist entsprechend der Ausrichtung des gewundenen Abschnitts 22c angeordnet worden. Daher wird, wenn der Armabschnitt 22b mit der Nut 18c in Eingriff gebracht wird, die Richtung des gewundenen Abschnitts 22c automatisch auf die vorbestimmte Richtung eingestellt. Da die beiden Isolatoren 18 durch das Verbindungsteil 20 verbunden sind, werden sie nicht um das Loch 16 gedreht. Daher kann, da das Loch 16 in einer exakten Kreisform ausgebildet werden kann, die Form des Werkzeugs oder Formwerkzeugs zur Ausbildung der Löcher vereinfacht werden. Folglich kann eine große Anzahl von Löchern 16 einfach in der Metallplatte 10 ausgebildet werden. Es ist zu beachten, daß die Anzahl von Isolatoren 18, die miteinander über das Verbindungsteil 20 verbunden sind, drei oder mehr betragen kann. Darüberhinaus können statt der Verwendung des Verbindungsteils 20 die Löcher 16, die in der Metallplatte 10 ausgebildet werden, nicht kreisförmig sein, beispielsweise quadratisch oder rechteckig, eine elliptische Form aufweisen oder im Querschnitt eine kürbisartige Form aufweisen, wodurch verhindert wird, daß die Isolatoren sich drehen. Diesbezüglich können die Isolatoren 18 durch ein Formverfahren über Metalleinlage ausgebildet werden. Darüberhinaus können die Isolatoren 18 auch durch andere Formverfahren hergestellt werden.
Darüberhinaus können die Isolatoren 18 nach Herstellung durch ein Formverfahren über Metalleinlage oder dergleichen oder auch ein anderes ähnliches Verfahren in die Löcher 16 der Metallplatte 10 eingesetzt werden. In diesem Fall können die Isolatoren 18 mit nicht kreisförmiger Ausbildung wie beispielsweise einer im Querschnitt kürbisartigen Form ausgebildet werden und jedes Loch 16 kann mit einer entsprechenden Form derart ausgebildet werden, daß die Isolatoren sich nicht drehen. Im Hinblick hierauf sollte jedes Loch 16 derart ausgebildet werden, daß die Nut 18 entsprechend der Position jedes gewundenen Antennenelements 22 in der vorbestimmten Richtung orientiert ist. Daher wird beim Einsetzen des gewundenen Antennenelements 22 in den Isolator 18, wenn der Armabschnitt 22b mit der Nut 18c in Eingriff gebracht wird, der gewundene Abschnitt 22c des gewundenen Antennenelements 22 entsprechend der Position des gewundenen Antennenelements 22 in der vorbestimmten Richtung ausgerichtet. Daher kann die Ausrichtung des gewundenen Abschnitts 22c präzise eingestellt werden und der Vorgang der Anbringung einer großen Anzahl von gewundenen Antennenelementen 22 auf den Isolatoren in unterschiedlichen Richtungen entsprechend deren Positionen kann einfach ausgeführt werden.
Darüberhinaus werden, wenn zumindest zwei Isolatoren 18 durch ein Verbindungsteil verbunden sind, die Isolatoren nicht um ihre Achsen der Löcher 16 gedreht. Daher können die auf der Metaliplatte ausgebildeten Löcher exakt kreisförmig sein und daher kann die Form des Formwerkzeugs oder dergleichen zu deren Ausbildung vereinfacht werden, wodurch die Kosten niedrig werden. Daher kann die zirkularpolarisierte ebene Antenne mit geringen Kosten hergestellt werden. Darüberhinaus kann, wenn die Isolatoren 18 auf der Metallplatte durch ein Formverfahren über Metalleinlage hergestellt worden sind, die Nut 18c jedes Isolators 18 präzise durch eine Formmatrize derart ausgebildet werden, daß die Ausrichtung der Nut 18c entsprechend der Position jedes gewundenen Antennenelements 22 eingestellt wird. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Isolatoren unabhängig voneinader ausgebildet und auf der Metallplatte angebracht werden, die Anzahl der zusammenfügenden Schritte gesenkt werden, so daß diese Antenne für eine Massenproduktion geeignet ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Figuren 10-12 eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Gemäß Figur 10 umfaßt ein Isolator 18 eine Durchgangsbohrung 31, in die ein Stielabschnitt 22a eines gewundenen Antennenelements 22 eingesetzt ist. Die Durchgangsbohrung 31 weist einen Abschnitt 31a reduzierten Durchmessers und einen Abschnitt 31b vergrößerten Durchmessers auf. Der Abschnitt 31a reduzierten Durchmessers ist in der oberen Seite des Isolators 18 ausgebildet, während der Abschnitt 31b vergrößerten Durchmessers im unteren Bereich des Isolators 18 ausgebildet ist. In der Mitte des Stielabschnitts 22a des gewundenen Antennenelements 22 sind ein Paar Warzen oder Erhebungen 22d vorgesehen. Die Erhebungen 22d werden durch Einebnen oder Abflachen von Teilen des Stielabschnittes 22a ausgebildet.
Gemäß Figur 12 ist der Innendurchmesser des Abschnitts 31a verringerten Durchmessers der Durchgangsbohrung 31 größer als der Außendurchmesser d1 des Stielabschnitts 22a und ist kleiner als der Außendurchmesser d2 des Stielabschnitts 22a und der Erhebungen 22d. Mit anderen Worten ist der Innendurchmesser des Abschnitts 31a reduzierten Durchmessers größer als der Außendurchmesser d1. Wenn der Stielabschnitt in die Durchgangsbohrung eingesetzt wird, wird die Durchgangsbohrung federnd oder elastisch so deformiert, daß sie den Durchtritt der Erhebungen ermöglicht.
Wird daher der Stielabschnitt 22a des gewundenen Antennenelements 22 in die Durchgangsbohrung 31 des Isolators 18 eingesetzt, wird der Abschnitt 31 reduzierten Durchmessers elastisch deformiert und hierdurch so aufgeweitet, daß die Erhebungen 22d in ihn eingefügt werden können. Wenn die Erhebungen 22d in den Abschnitt 31b vergrößerten Durchmessers geraten, nimmt die zu deren Einführung erforderliche Kraft augenblicklich ab. Auf diese Weise kann der Arbeiter feststellen, daß der Stielabschnitt 22a vollständig in die Durchgangsbohrung 31 über eine vorbestimmte Länge eingesetzt ist. Um den Stielabschnitt 22a aus der Durchgangsbohrung 31 herauszunehmen, müßte der Abschnitt 31b reduzierten Durchmessers durch die Erhebungen 22d elastisch deformiert und hierdurch aufgeweitet werden. Daher wird das gewundene Antennenelement 22, das relativ leicht ist, nicht durch Schwingungen oder dergleichen herausgleiten. Da darüberhinaus die erforderliche Arbeit des Einbaus vom gewundenen Antennenelement 2 darin besteht, den Stielabschnitt 22a in die Durchgangsbohrung 31 einzusetzen, kann diese Arbeit einfach ausgeführt werden.
Die Figur 13 zeigt eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels.
Ein Stielabschnitt 22a eines zirkularpolarisierten Antennenelements 22 umfaßt einen gebogenen Abschnitt 32 oder geknickten Abschnitt 32, der in Form eines Bogens oder einer nicht geradlinigen Erstreckung vorliegen kann. Der Außendurchmesser d3 des Stielabschnitts 22a und des gebogenen Abschnitts 32 ist größer als der Abschnitt 31a reduzierten Durchmessers und geringer als der Abschnitt 31b vergrößerten Durchmessers.
Daher wird bei dieser Modifikation, wenn der Stielabschnitt 22a in eine Durchgangsbohrung 31 eingesetzt wird, der Abschnitt 31a reduzierten Durchmessers elastisch deformiert und durch den Stielabschnitt 22a derart aufgeweitet, daß die Erhebungen 22d in ihn eingesetzt werden können. Daher kann auch in diesem Ausführungsbeispiel verhindert werden, daß das Antennenelement 22 aus der Durchgangsbohrung 31 herausgleitet, und das Antennenelement kann einfach eingesetzt werden.
Die Figur 14 zeigt eine zweite Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels. In der Mitte eines Stielabschnitts 22a ist eine Nut 33 umfangsmäßig eingearbeitet. In einer vorbestimmten Position einer Durchgangsbohrung 31 ist ein radialeinwärts gerichteter Vorsprung, der mit der Nut 33 in Eingriff gerät, umfangsmäßig ausgebildet. Der Innendurchmesser dieses einwärts gerichteten Vorsprungs 34 ist geringer als der Außendurchmesser des Stielabschnitts 22a und größer als der Durchmesser des Bodens der Nut 33. Der einwärts gerichtete Vorsprung 34 weist beispielsweise eine kegelförmige Verjüngung und eine Stufe auf der Seite auf, wo der Stielabschnitt 22a eingeführt wird, beziehungsweise auf der Seite, an der der Stielabschnitt 22a herausgenommen wird.
Daher wird entsprechend der zweiten Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels bei Einfügen des Stielabschnitts 22a in die Durchgangsbohrung 31 der einwärts gerichtete Vorsprung 34 elastisch deformiert und hierdurch so aufgeweitet, daß der Stielabschnitt 22a in die Bohrung eingesetzt werden kann. Wenn der Stielabschnitt 22a über eine vorbestimmte Länge eingesetzt ist, greift der einwärts gerichtete Vorsprung 34 in die Nut 33. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Stielabschnitt 22a aus der Durchgangsbohrung 31 herausgleitet. Darüberhinaus kann das Antennenelement 22 einfach eingebaut werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 15-17 eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Gemäß Darstellung in Figur 15 ist außerhalb der Metallplatte 10 ein Radom 42 (Antennenkupel) angeordnet. Das Radom 42 wird dazu verwendet, eine im Außenraum angeordnete zirkularpolarisierte ebene Antenne vor Regen und Schnee zu schützen und auch zum Beispiel vor einer Beschädigung durch Vögel und dergleichen. Das Radom 42 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt. Das Radom 42 sollte weder den Reflexionsverlust und Sendeverlust der zirkularpolarisierten ebenen Antenne erhöhen noch die Richtwirkung oder den Antennengewinn der Antenne beeinträchtigen. Daher ist das Radom 42 dünn ausgebildet. Darüberhinaus muß das Radom, um zu verhindern, daß die gewundenen Antennenelemente 22 durch starken Winddruck und äußere Substanzen beschädigt werden, eine Starrheit und Festigkeit vorbestimmten Grades aufweisen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Außenseite der Metallplatte 10 eine Schutzplatte 40 angeordnet. Die Schutzplatte 40 ist aus einem isolierenden Polystryrolschaum oder Styropor gefertigt. Auf der Außenseite der Schutzplatte 40 ist das Radom 42 angeordnet. Das Radom 42 ist aus Polypropylen oder dergleichen in Form einer dünnen Platte ausgebildet. Die Schutzplatte 40 weist Durchbohrungen 41 zur Halterung der gewundenen Antennenelemente 42 auf. Die Höhe der Schutzplatte 40 ist höher als die der gewundenen Antennenelemente 22.
Die spezifische induktive Kapazität der Schutzplatte 40 und der des Radoms 42 ist gering. Die Dicke des Radoms 42 ist relativ gering. Daher sind Reflexionsverlust und Sendeverlust sehr klein. Darüberhinaus kann, da eine dem Radom 42 auferlegte Kraft von der großen Oberfläche der Schutzplatte 40 aufgenommen wird, das Radom 42 davor bewahrt werden, durch auf das Radom wirkende Kräfte deformiert zu werden. Da die gewundenen Antennenelemente 22 nicht deformiert werden, kann folglich die Leistungsfähigkeit der Antenne nicht beeinträchtigt oder verschlechtert werden.
Da darüberhinaus die auf das Radom 42 einwirkenden Kräfte von der großen Oberfläche der Schutzplatte 40 aufgenommen werden oder abgefangen werden, kann das Radom 42 aus einem deformierbaren Kunstharz wie Polypropylen gefertigt werden. Daher weist das Radom 42 im Gegensatz zu einem konventionellen Radom aus einem harten Kunstharz eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Beschädigungen wie Rissen oder Sprüngen auf. Da darüberhinaus die Schutzplatte 40 aus Styropor gefertigt werden kann, ist deren Gewicht sehr gering. Infolgedessen kann die zirkularpolarisierte ebene Welle ohne merkliche Gewichtsänderungen verbessert werden. Wenn die zirkularpolarisierte ebene Welle an einem Pfahl oder dergleichen befestigt wird, kann die Antenne infolge ihres geringen Gewichts leicht fixiert werden.
Die Figur 1B zeigt eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels. In dieser Modifikation ist keine Schutzplatte vorgesehen. Stattdessen ist ein Radom 43 relativ dick ausgebildet. Darüberhinaus sind mit Sohlen versenene Löcher 44 zum Haltern der gewundenen Antennenelemente 22 vorgesehen. Der Innendurchmesser der mit Sohlen versehenen Löcher 44 ist größer als der Außendurchmesser des gewundenen Antennenelements 22. Die Tiefe dieser sohligen Löcher 44 ist größer als die Höhe des gewundenen Antennenelements 22. Daher kann jedes mit Sohle versehene Loch 44 das gewundene Antennenelement 22 gehäusemäßig einschließen. Der Boden des sohligen Lochs ist relativ dünn ausgebildet, so daß der Sendeverlust oder Übertragungsverlust des gewundenen Antennenelements 22 verringert ist.
Wie oben erläutert, wirkt der dünne Boden der sohligen Löcher 44 als konventionelles Radom, während der übrige Teil als Schutzplatte zum Schutz des Radoms vor einer Deformation wirkt. Daher wirkt das Radom 43 auch als Schutzplatte, so daß die Anzahl von konstruktiven Teilen der zirkularpolarisierten ebenen Antenne gemäß dieser Modifikation gering ist. Daher kann die Antenne einfach hergestellt werden und ist für eine Massenproduktion geeignet.
Obgleich die Schutzplatte 20 gemäß des obigen Ausführungsbeispiels aus Styropor gebildet ist, ist das Material nicht auf diese Ausbildung beschränkt. Das Schutzmaterial für die Schutzplatte 20 kann irgendein isolierendes Material sein mit einer geringen spezifischen induktiven Kapazität, das darüberhinaus die Strahlung von den zirkularpolarisierten Antennenelementen 22 nicht beeinflußt. Andererseits ist das Material des Radoms 42 beziehungsweise 43 nicht auf Polypropylen beschränkt. Stattdessen können diese Radome aus irgendeinem Material mit geringem Sendeverlust und geringem Reflexionsverlust gefertigt werden.
Wie oben erläutert, erfordert, da eine auf das Radom wirkende äußere Kraft durch die große Oberfläche der Schutzplatte abgefangen werden kann, das Radom selbst keine große Festigkeit und Starrheit. Daher kann das Radom dünn ausgebildet werden, um die Sende- oder Übertragungsverluste der Antennenelemente abzusenken. Da darüberhinaus das Radom keine hohe Starrheit erfordert, kann es aus einem deformierbaren Material gefertigt werden, wodurch verhindert wird, daß das Radom durch Risse, Sprünge oder dergleichen beschädigt wird.
Wird darüberhinaus die Schutzplatte aus Styropor gefertigt, dessen spezifische induktive Kapazität gering ist, beeinträchtigt es die Strahlung von den zirkularpolarisierten Antennenelementen überhaupt nicht. Da darüberhinaus die Masse der Schutzplatte sehr gering ist, kann die zirkularpolarisierte ebene Antenne ohne merkliche Gewichtsänderung verbessert werden. Wenn die zirkularpolarisierte ebene Antenne an einem Pfahl oder dergleichen befestigt wird, kann die Antenne infolge ihres geringen Gewichts leicht fixiert werden.
Da darüberhinaus das Radom auch als Schutzplatte wirkt, kann die zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß dieses Ausführungsbeispiels leicht zusammengesetzt werden, da die Anzahl ihrer konstruktiven Teile gering ist. Daher ist diese Antenne für die Massenproduktion geeignet.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figurn 19 und 20 eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Für eine zirkularpolarisierte ebene Antenne sollte eine große Anzahl von gewundenen Antennenelementen auf der Metallplatte eines Wellenleiters oder Hohlleiters angeordnet werden, um so eine vorbestimmte Antennenverstärkung oder einen vorbestimmten Antennengewinn zu erzielen. Daher muß die Metallplatte um so größer ausgebildet werden, je mehr die Anzahl der gewundenen Antennenelemente gesteigert wird. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß die Metallplatte durch Einwirkung äußerer Kräfte oder dergleichen deformiert wird. Darüberhinaus ist das Innere des Wellenleiters luftdicht. Daher kann ein großer Temperaturabfall bewirken, daß der Luftdruck im Wellenleiter geringer als Atmosphärendruck wird. Infolgedessen kann eine Kraft, die die Metallplatte nach innen verformt, zum Tragen kommen. Wenn die Metallplatte nach innen deformiert wird und hierdurch die Distanz g zwischen den beiden Metallplatten des Wellenleiters kurz wird, variiert das Frequenzband von übertragbaren Signalen und die Eigenschaften des Wellenleiters als der Wellenleiterleistungs-Verteiler kann fluktuieren.
Gemäß Darstellung in Figur 19 sind in diesem Ausführungsbeispiel Isolatoren 18 in einer großen Anzahl von Löchern in der Metallplatte des Wellenleiters durch ein Formverfahren über Metalleinlage ausgebildet. In einer Durchgangsbohrung für den isolator 18 ist ein Wellenabschnitt 22a eines gewundenen Antennenelements 22 eingesetzt. Im Zentrum einer unteren Metallplatte 12 ist ein Leistungseinspeisungsteil 14 angeordnet.
Zwei benachbarte Isolatoren sind über ein Verbindungsteil 46 verbunden, daß unterhalb der Metallplatte 10 angeordnet ist. Unterhalb des mittleren Bereichs des mittleren Teils 46 erstreckt sich ein Strebenteil 48 zwischen den beiden Metallplatten 10 und 12 und ist integral mit dem Verbindungsteil 46 ausgebildet. Gemäß Figur 20 beträgt die Anzahl von Verbindungsteilen 46 und von Strebenteilen 48 beispielsweise 6. Diese Verbindungsteile 46 und Strebenteile 48 sind äquidistant radial und umkreismäßig angeordnet und integral mit den Isolatoren 18 ausgebildet.
Das Innere des Wellenleiters, der aus den beiden Metallplatten 10 und 12 aufgebaut wird, ist luftdicht, wodurch verhindert wird, daß Feuchtigkeit an der Innenwand des Wellenleiters kondensiert.
Da das Strebenteil 48 zwischen den beiden Metallplatten 10 und 12 angeordnet und eingebunden ist, verhindert, selbst wenn auf die Metallplatte 10 und die demit verbundenen Teile eine äußere Kraft einwirkt oder selbst wenn eine Temperaturänderung zu einer Kraft führt, die die Metallplatte 10 nach innen ausbeult, das Strebenteil 48, daß die Metallplatte 10 deformiert wird.
Daher werden die Metallplatten 10 und 12, selbst wenn sie dünn sind, nicht deformiert, und daher ändern sich auch die Eigenschaften des Wellenleiters nicht. Da darüberhinaus die Starrheit und Festigkeit des Wellenleiters groß wird, können die Metaliplatten 10 und 12 dünn ausgebildet werden. Daher kann das Gesamtgewicht der zirkularpolarisierten Antenne reduziert werden.
Darüberhinaus ist das Strebenteil 48 integral mit dem Isolator 18 usw. durch ein Formverfahren über Metalleinlage (outsert forming process) ausgebildet. Daher ist ein Schritt zur Plazierung des Strebenteus 48 nicht erforderlich, so daß die Anzahl von konstruktiven Teilen der Antenne nicht erhöht wird.
Es ist zu beachten, daß das Strebenteil 48 auch durch einen anderen Prozeß als ein Formverfahren über Metalleinlage ausgebildet werden kann. Stattdessen kann das Strebenteil 48 so eingebaut werden, daß es zwischen den beiden Metallplatten 10 und 12 gehalten wird. In diesem Fall kann, außer wenn diese Metallplatten 10 und 12 nicht kurzgeschlossen sind, das Material des Strebenteils ein Metall sein. Darüberhinaus ist die Form des Strebenteils 48 nicht auf eine säulenartige Form beschränkt, sondern es sind eine Vielfalt anderer Formen wie zum Beispiel eine plattenartige Form möglich.
Da wie oben erläutert das Strebenteil verhindert, daß die beiden Metallplatten deformiert werden, ändert sich die Distanz zwischen den beiden Platten nicht. Daher können die Eigenschaften des Wellenleiters durch eine einfache Konstruktion aufrechterhalten werden. Da darüberhinaus die Metallplatten dünn sind, kann die Gesamtmasse der zirkularpolarisierten Antenne reduziert werden.
Wenn das Innere des Wellenleiters luftdicht ist, kann ferner, da eine Temperaturänderung dazu führt, daß der Innendruck geringer als der Atmosphärendruck wird, eine Kraft auftreten, die die Metallplatten dazu bringt, nach innen einzubeulen. Jedoch kann das Strebenteil dieser Kraft widerstehen.
Ist darüberhinaus das Strebenteil integral mit dem Isolator usw. durch das Formverfahren über Metalleinlage ausgebildet, kann der Arbeitsschritt zur Plazierung des Strebenteils entfallen. Daher ist die Anzahl konstruktiver Teile der Antenne nicht erhöht.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 21 und 22 eine zirkularpolarisierte ebene Antenne gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Von der zirkularpolarisierten ebenen Antenne empfangene Mikrowellen werden durch einen Umsetzer frequenzmäßig umgesetzt und dann zu einem Empfänger über eine Leistungseinspeisungssonde (Koppelstift), die im Zentrum eines ausgehöhlten scheibenförmigen Wellenleiters angeordnet ist, gewendet. Diese Signale von einem Sender werden von einem Umsetzer frequenzmäßig umgesetzt. Danach werden die resultierenden Signale von der Sonde zum hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter gesendet. Daher werden die gewundenen Antennenelemente erregt und hierdurch werden die zirkularpolarisierten Mikrowellen abgestrahlt. Üblicherweise ist der Umsetzer in einer vorbestimmten Position außerhalb der zirkularpolarisierten ebenen Antenne angeordnet. Die Eingangs/Ausgangssignale des Umsetzers werden vom scheibenförmigen hohlen Wellenleiter über einen adequaten Rechteckwellenleiter empfangen beziehungsweise zu diesem gesendet.
Da wie oben erläutert die Eingangs/Ausgangssignale des Umsetzers von der Sonde des scheibenförmigen hohlen Wellenleiters uber den Rechteckwellenleiter empfangen werden beziehungsweise zu der Sonde gesendet werden, werden, wann immer der elektromagnetische Schwingungsmodus oder Wellenmodus konvertiert wird, Signale geschwächt. Daher nimmt der Gewinn der gesamten Vorrichtung ab. Da darüberhinaus der Rechteckwellenleiter oder Rechteckhohlleiter für eine Übertragung eingesetzt wird, wird die Konstruktion der Vorrichtung kompliziert und schwer. Da darüberhinaus die Konstruktion der Vorrichtung kompliziert ist, tritt leicht Feuchtigkeit in den hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter und den Rechteckwellenleiter ein. Daher kann eine Kondensation oder dergleichen auftreten, wodurch die Frequenzeigenschaften variiert werden.
Gemäß Darstellung in Figur 21 ist außerhalb einer Metallplatte 12, die einen hohlen scheibenförmigen Wellenleiter bildet, ein Gehäuse 50 vorgesehen. Gemäß Figur 22 ist im Gehäuse 50 ein Umsetzer, der eine Mikrostreifenleitung 51 umfaßt, aufgenommen. Von der Mikrostreifenleitung 51 erstreckt sich eine Sonde 52 zum Außenraum des Gehäuses 50. Die Sonde 52 erstreckt sich durch die Metallplatte 12, wo die Sonde 52 von der Metallplatte 12 isoliert ist. Darüberhinaus erstreckt sich die Sonde 52 in den hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter. Daher baut die Sonde 52 eine Leistungseinspeisungssonde auf. Darüberhinaus ist diese Sonde 52 wasserdicht von einer Kapppe 53 abgedeckt, die aus einem isolierenden Kunstharz gebildet ist. Die Kappe 53 und das Gehäuse 50 sind mit einem O-Ring 54 wasserdicht versiegelt.
Darüberhinaus sind das Gehäuse 50 und die Außenseite der Metallplatte 12 von einem Gehäuseteil 55 bedeckt. Das Gehäuseteil 55 ist aus einem Kunstharz gebildet. Außerhalb der Metallplatte 10 ist ein Radom 42 zum Abdecken von gewundenen Antennenelementen angeordnet. Der Umfang des Radoms 42 und der des Gehäuseteils 55 sind über ein eindämmendes Teil 56, das beide umschließt, wasserdicht verbunden. Ein Verbinder 57 ragt aus der Rückseite des Gehäuses 50 heraus und erstreckt sich durch das Gehäuseteil 55 nach außen. Der Verbinder 57 und das Gehäuseteil 55 sind durch eine Gummimuffe 58 wasserdicht gemacht.
Da wie oben erläutert die Sonde 52 in den hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter als Eingangs/Ausgangsanschluß des Umsetzers hineinragt, kann der Reckteckwellenleiter für die Übertragung entfallen. Daher nimmt die Anzahl der Male, mit der der elektromagnetische Wellenmodus konvertiert wird, ab. Infolgedessen kann ein entsprechend hoher Gewinn erzielt werden. Da darüberhinaus der Rechteckwellenleiter für die Übertragung beziehungsweise Sendung entfallen kann, ist die Konstruktion der Vorrichtung vereinfacht und die Masse ist reduziert.
Da darüberhinaus das Gehäuse 50 und die Außenseite der Metallplatte 12 durch das Gehäuseteil 55 abgedeckt sind, das aus einem (Kunst-)Harz gefertigt ist, ist die Verbindungsfläche zwischen dem Gehäuse 50 und der Metallplatte 12 frei von Feuchtigkeit usw.. Daher tritt keine Feuchtigkeit in das Innere des Wellenleiters vom Loch der Metallplatte 12 ein, die durch die Sonde 52 verläuft. Da darüberhinaus die Sonde 52 durch die Kappe 53 abgedeckt ist, tritt, selbst wenn im hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter eine Kondensation auftritt, kein elektrischer Kurzschluß zwischen der Sonde 52 und der Metallplatte 12 auf. Da darüberhinaus die Kappe 53 und das Gehäuse 50 durch den O-Ring wasserdicht sind, tritt keine Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 50. Daher ändern sich die Eigenschaften des Umsetzers nicht.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 21-26 eine zirkularpolarisierte Antenne gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Gemäß Darstellung in Figur 23 ist ein Umsetzer aus einer Mikrostreifenleitung usw. aufgebaut, die in einem Metallgehäuseteil 60 aufgenommen ist. Das Gehäuseteil 60 ist von einer Metallabdeckung 61 abgedeckt. Auf der Anschlußfläche oder Verbindungsfläche 62 zwischen dem Gehäuseteil 60 und der Metallabdeckung 61 ist eine NUL umfangsmäßig ausgebildet. In diese Nut 63 ist eine Verkapselung beziehungsweise ein Packmaterial 64 eingesetzt. Das Gehäuseteil 60 und die Abdeckung 61 sind durch Maschinenschrauben oder Metallschrauben 65 luftdicht verbunden. Auf diese Weise ist ein Aufnahmegehäuse aufgebaut.
Ein Sonde 52, die als Eingangs/Ausgangsanschluß eines Umsetzers oder Konverters wirkt, ragt durch das Gehäuseteil 60. Die Sonde 52 ist wasserdicht von einer Kappe 53 abgedeckt. Die Kappe 53 ist aus einem isolierendem (Kunst-) Harz hergestellt. Zwischen der Kappe 53 und dem Gehäuse 50 ist ein O-Ring luftdicht angeordnet. Ein Verbinder 57 des Umsetzers ragt durch ein Loch des Gehäuseteils 60. Am äußeren Umfang des Verbinders 57 ist ein O-Ring 66 luftdicht angeordnet.
Wie in Figur 26 gezeigt, ist an der Wand des Gehäuseteils 60 ein Luftloch 67 ausgebildet, das das Innere des Gehäuses mit dem Äußeren verbindet. Die Außenseite des Luftlochs 67 ist durch einen Luftdurchdringungsfilm 68 verschlossen. Der Luftdurchdringungsfilm 68 weist eine große Anzahl von sehr kleinen Löchern auf, deren Durchmesser geringer als der von Wassermolekülen und größer als der von Luftmolekülen ist. Die Außenseite des Luftdurchdringungsfilms 68 ist durch eine Luftventilationsabdeckung 69 abgedeckt. Die Luftventilationsabdeckung 69 weist eine nach außen konvexe Oberfläche auf. Daher wird eine Luftkammer 70 zwischen dem Luftdurchdringungsfilm und der Luftventilationsabdeckung 69 gebildet. Die Luftventilationsabdeckung 69 weist kleine Durchgangslöcher 71 auf, die die Luftkammer 70 mit dem Außenraum verbinden (der Durchmesser jedes dieser kleinen Durchgangslöcher 71 beträgt beispielsweise 0,8 mm).
Falls Luft im Gehäusebehälter sich entsprechend einer Temperaturänderung expandiert oder kontrahiert kann, wie oben beschrieben, Luft durch den Luftdurchdringungsfilm 68 eintreten beziehungsweise austreten. Daher nimmt die Druckänderung ab, die auf die Wand des Behälters infolge einer Expansion oder Kontraktion der Luft wirkt, und es kann die Starrheit oder Festigkeit des Gehäusebehälters im Vergleich mit derjenigen aus dem relevanten Stand der Technik reduziert werden. Daher kann die Wand des Gehäusebehälters dünn ausgebildet werden. Darüberhinaus können Rippen usw. zur Verstärkung weggelassen werden. Ferner kann der Gehäusebehälter kleine Abmessungen aufweisen und ein geringes Gewicht. Diesbezüglich verhindert der Luftdurchdringungsfilm 68, daß Feuchtigkeit in das Innere des Gehäusebehälters oder Aufnahmegehäuses eindringt. Daher tritt keine Kondensation im Inneren des Gehäusebehälters auf. Infolgedessen können die elektrischen Eigenschaften der Antenne stabilisiert werden.
Da der Luftdurchdringungsfilm 68 von der Luftventilationsabdekkung 69 abgedeckt ist, wird er nicht durch äußere Krafteinwirkung beschädigt. Da darüberhinaus die Fläche des Luftdurchdringungsfilms 68 groß ist, kann das Innere des Gehäusebehälters durch die Luftkammer 70 und die kleinen Durchgangslöcher 71 wirksam ventiliert werden.
Der Luftdurchdringungsfilm 68 ist beispielsweise durch Anheften von Polyestertexturgeweben oder -tüchern und durch Anwenden einer Behandlung zur Erzielung einer wasserabweisenden Eigenschaft hergestellt. Es ist jedoch zu beachten, daß der Luftdurchdringungsfilm 68 nicht auf diese texturierten Strukturen beschränkt ist. Stattdessen kann jedwedes Material für den Luftdurchdringungsfilm verwendet werden, welches den Durchtritt von Luft ermöglicht und denjenigen von Feuchtigkeit verhindert. Darüberhinaus muß die Sonde 52 nicht notwendigerweise durch die Kappe 53 abgedeckt werden. Anders ausgedrückt, besteht das Erfordernis, daß die Sonde 52 gegenüber dem Gehäuseteil 60 luftdicht sein sollte.
Darüberhinaus ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf jedes der obigen sechs Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Beispielsweise ist der Wellenleiterleistungs-Verteiler nicht auf hohlausgebildete scheibenförmige Wellenleiter gemäß der Ausführungsbeispiele beschränkt. Stattdessen kann der Wellenleiterleistungs-Verteiler ein rechteckiger Wellenleiter sein, der Mikrowellensignale leitet. Entsprechend den Ausführungsbeispielen ist die erste Metallplatte 12, die den hohlausgebildeten scheibenförmigen Wellenleiter bildet, eine Kurzschlußplatte, deren äußerer Umfang gebogen ist. Stattdessen kann die Kurzschlußplatte aus einem anderen Teil gebildet sein. Die Metallplatten 12 und 10 können mit Metall beschichtete dünne Filme oder Schichten sein, wobei das Metall auf einem Kunstharzteil abgeschieden oder durch Plattieren aufgebracht ist.
Die gewundenenen Antennenelemente 22 sind nicht auf diejenigen beschränkt, die den Ausführungsbeispielen entsprechen. Statt dieser gewundenen Antennenelemente 22 kann jedwede Konstruktion eingesetzt werden, bei der zirkularpolarisierte Antennenelemente jeweils aus einem Stielabschnitt und einem spiralförmigen Abschnitt aufgebaut sind, der mit dem oberen Ende von ersterem verbunden ist.

Claims

1. Zirkularpolarisierte ebene Antenne, aufweisend: einen Wellenleiter (1), der eine Metallplatte (1a; 10) aufweist, wobei die Metallplatte mehrere Löcher (if) aufweist;

zumindest einen Isolator (5; 18), wobei der Isolator in einem Loch (1f) der Metallplatte angebracht ist und eine Duchgangsbohrung (18b; 31b) und einen Vorsprung (18d) aufweist, wobei sich die Durchgangsbohrung von außerhalb der Metallplatte in das Innere des Wellenleiters (1) erstreckt, der Vorsprung (18d) zur Außenseite der Metallplatte vorsteht und eine Nut (18c) aufweist, die zur Außenseite hin offen ist; und

zumindest ein Antennenelement (22) für zirkularpolarisierte Wellen, aufweisend einen Stielabschnitt (22a), einen Armabschnitt (22b) und einen gewundenen Abschnitt (22c), wobei der Stielabschnitt in die Durchgangsbohrung (18b; 31) des Isolators eingepaßt ist und ein oberes Ende aufweist, das über die Metallplatte (1a, 10) hinaus nach außen vorsteht, wobei der Armabschnitt (22b) von diesem oberen Ende des Stielabschnitts, an einem Ende abschließend, vorsteht, wobei der gewundene Abschnitt (22c) im wesentlichen spiralförmig ist und mit diesem Ende des Armabschnitts (22b) verbunden ist, wobei der Armabschnitt mit der Nut (18c) des Isolators in Eingriff gebracht ist,

wodurch, falls die Position der Nut entsprechend einer gewünschten Ausrichtung des gewundenen Abschnitts des Zirkularwellenantennenelements eingestellt worden ist, der Eingriff des Armabschnitts (22b) in die Nut (18c) automatisch die Ausrichtung des gewundenen Abschnitts in einer vorbestimmten Richtung einstellen wird.

2. Zirkularpolarisierte ebene Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei benachbarte Isolatoren (18) ein gemeinsames Verbin dungsteil (20; 46) aufweisen, das die beiden Isolatoren verbindet, wobei das Verbindungsteil mit diesen integral ausgebildet ist.

3. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (18) im Loch der Metallplatte (1a; 10) durch ein Formverfahren über Metalleinlage ausgebildet ist.

4. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Stielabschnitt (22a) des zirkularpolarisierten Antennenelements (22) Erhebungen (22d) aufweist, die an dessen Mitte ausgebildet sind, wobei die Durchgangsbohrung (18b, 31) des Isolators einen Abschnitt (31b) vergrößerten Durchmessers und einen Abschnitt (31a) verringerten Durchmessers aufweist, wobei der Abschnitt (31b) vergrößerten Durchmessers an der Seite der Metallplatte (10) angeordnet ist, der Abschnitt (31a) verringerten Durchmessers auf der entgegengesetzten Seite hierzu angeordnet ist, ein Innendurchmesser des Abschnitts (31a) verringerten Druchmessers derart größer als ein Außendurchmesser des Stielabschnitts (22a) ist, daß das Einsetzen des Stielabschnitts in die Durchgangsbohrung dazu führt, daß die Durchgangsbohrung federnd deformiert wird und hierdurch ermöglicht wird, daß die Erhebungen (22d) durch den Abschnitt verringerten Duchmessers treten, wobei der Innendurchmesser des Abschnitts größeren Durchmessers größer als der Außendurchmesser des Stielabschnitts (22a) und der Erhebungen ist.

5. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stielabschnitt (22a) des zirkularpolarisierten Antennenelements (22) einen gebogenen Abschnitt (32) aufweist, der in seiner Mitte ausgebildet ist, wobei die Durchgangsbohrung (31) des Isolators (18) einen Abschnitt (31b) vergrößerten Durchmessers und einen Abschnitt (31a) verringer ten Durchmessers aufweist, wobei der Abschnitt vergrößerten Durchmessers an der Seite der Metallplatte (10) angeordnet ist, der Abschnitt verringerten Durchmessers an der entgegengesetzten Seite hierzu angeordnet ist und ein Innendurchmesser des Abschnitts (31a) verringerten Durchmessers derart größer als ein Außendurchmesser des Stielabschnitts ist, daß das Einsetzen des Stielabschnitts in die Durchgangsbohrung (31) dazu führt, daß die Durchgangsbohrung federnd deformiert wird und hierdurch ermöglicht wird, daß der gebogene Abschnitt (32) durch den Abschnitt verringerten Durchmessers tritt, wobei ein Innendurchmesser des Abschnitts vergrößerten Durchmessers größer als der Außendurchmesser des Stielabschnitts und des gebogenen Abschnitts ist.

6. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stielabschnitt (22a) des zirkularpolarisierten Antennenelements (22) eine Nut (33) aufweist, die in seiner Mitte um seinen Umfang herum ausgebildet ist, wobei die Durchgangsbohrung (31) des Isolators einen einwärts gerichteten Vorsprung (34) aufweist, wobei dieser Vorsprung derart federnd deformiert wird, daß er ermoglicht, daß der Stielabschnitt durch die Durchgangsbohrung tritt, wenn der Stielabschnitt in die Durchgangsbohrung eingesetzt wird, wobei der einwärts gerichtete Vorsprung (34) mit der Nut (33) derart in Eingriff gebracht wird, daß verhindert wird, daß der Stielabschnitt aus der Durchgangsbohrung heraus gleitet, wenn eine Kraft zur Entfernung des Stielabschnitts angewandt wird.

7. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie ferner aufweist:

eine Schutzplatte (40), die auf einer Außenseite der Metallplatte (10) angeordnet ist, aufweisend Löcher (41), die die zirkularpolarisierten Antennenelemente (22) gehäuseartig umgeben; und

eine Antennenkuppel (42), die in Form einer dünnen Platte vorliegt und an einer Außenseite der Schutzplatte (40) angeordnet ist.

8. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzplatte (40) aus Styropor hergestellt ist.

9. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß sie ferner aufweist:

eine Antennenkuppel, die an einer Außenseite der Metallplatte angeordnet ist und mit Sohlen versehene Löcher aufweist, welche die zirkularpolarisierten Antennenelemente gehäuseartig umgeben.

10. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wellenleiter aufweist:

eine weitere Metallplatte (12), die der Metallplatte (10) gegenüberliegend angeordnet ist; und

ein Strebenteil (48), das zwischen den beiden Metallplatten (10, 12) angeordnet ist, um zu verhindern, daß der Abstand zwischen den beiden Metallplatten kürzer als ein vorbestimmter Abstand wird.

11. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter ein luftdicht ausgebildetes Inneres aufweist.

12. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (18) und das Strebenteil (48) integral ausgebildet sind.

13. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 11

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wellenleiter eine zweite Metallplatte (12) gegenüberliegend der Metallplatte (10) aufweist, wobei die zirkularpolarisierte Antenne ferner umfaßt:

ein Gehäuse (50), das außerhalb der zweiten Metallplatte (12) angeordnet ist; und

einen Umsetzer, der in diesem Gehäuse aufgenommen ist; und

wobei der Umsetzer eine Sonde (52) als Eingangs/Ausgangsanschluß aufweist, wobei die Sonde vom Gehäuse absteht und sich durch die zweite Metallplatte (12) erstreckt und in den Wellenleiter hineinragt und ferner gegenüber der zweiten Metallplatte isoliert ist.

14. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (50) und eine Außenseite der zweiten Metallplatte (12) von einem Gehäuseteil (55) abgedeckt sind.

15. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (52) wasserdicht mit einem isolierenden Harz bedeckt ist, wobei das Gehäuse (50) wasserdicht ausgebildet ist.

16. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 13,

daß sie ferner aufweist:

einen aufnehmenden Behälter mit einem Gehäuseteil (60) zur Aufnahme eines Umsetzers,

und wobei der aufnehmende Behälter aufweist:

eine Verkapselung (64) zur luftdichten Verbindung der Verbindungsflächen (62) des Gehäuseteils (60);

ein Dichtteil (64), das den Eingangs/Ausgangsanschluß (52) des Umsetzers, welcher aus dem Gehäuseteil (60) herausragt, luftdicht hält; und

einen Luftdurchdringungsfilm (68) mit einer großen Anzahl von Löchern, deren Durchmesser geringer als der von Wassermolekülen und größer als der Durchmesser von Luftmolekülen ist, um Luftlöcher, die an einer Wand des Gehäuseteils (60) definiert sind, zu schließen.

17. Zirkularpolarisierte flache Antenne nach Anspruch 16,

daß der aufnehmende Behälter eine Luftventilations-Abdeckung aufweist, die den Luftdurchdringungsfilm (68) von dessen Außenseite her abdeckt und eine Luftkammer (70) mit dem Luftdurchdringungsfilms ausbildet, wobei die Luftventilationsabdeckung zumindest eine Durchgangsbohrung (71) aufweist, um die Luftkammer mit dem Außenraum zu verbinden.