DE69531655T2

DE69531655T2 - Breitbandige Monopolantenne in uniplanarer gedruckter Schaltungstechnik und Sende- und/oder Empfangsgerät mit einer derartiger Antenne

Info

Publication number: DE69531655T2
Application number: DE69531655T
Authority: DE
Inventors: Patrice Les Jasmins Brachat; Christian Sabatier; Roger Behe
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2015-11-07
Also published as: FR2727250A1; FR2727250B1; DE69531655D1; US5835063A; JPH08256009A; EP0714151B1; EP0714151A1

Description

Das Gebiet der Erfindung ist jenes der Funkübertragungen. Genauer betrifft die Erfindung Sende- und/oder Empfangsantennen, insbesondere für Ausrüstungsgegenstände von geringer Größe wie etwa Mobiltelephone.
Die Erfindung findet folglich insbesondere auf Mobilfunk-Verkehrssysteme Anwendung. Der Ausbau der terrestrischen Mobilfunknetze gebietet nämlich die Bereitstellung von tragbaren, autonomen Stationen, die über die doppelte Funktionalität des Sendens und des Empfangens von Mikrowellensignalen verfügen. Diese Stationen müssen folglich eine integrierte Antenne enthalten.
Die derzeit für diese Anwendungen benutzten Frequenzen (in der Größenordnung von 2 GHz), sowie verschiedene Beschränkungen, die mit der Ergonomie und dem Design der kombinierten Vorrichtungen im Zusammenhang stehen (Integration der Antenne in die Konstruktion der Vorrichtung, einfache Aufbewahrung und Benutzung, Brüchigkeit von Antennen mit großen Abmessungen...), führen zur Verwendung von Antennen mit sehr kleinen Abmessungen. So sind mehrere Antennentypen bekannt, deren Abmessungen kleiner als die Wellenlänge des Mikrowellensignals sind.
Diese Antennen treten im Allgemeinen in Form eines Strahlungselements auf, das an der Außenseite eines metallischen Gehäuses, beispielsweise in Form eines Parallelepipeds, vorgesehen ist, das die Abschirmung für eine oder mehrere Elektronikkarten bildet, die insbesondere die Funktionen der Modulation und der Demodulation der Mikrowellensignale beim Senden bzw. beim Empfangen sicherstellen.
Ein erster bekannter Antennentyp ist der Halbwellendipol, d. h. ein Dipol der Länge λ/2, wobei λ die Betriebswellenlänge ist.
Der Halbwellendipol, der im Allgemeinen aus zweiadrigen Leitungen gebildet ist (d. h. aus leitfähigen zylindrischen Stäben), die von einer Versorgungsleitung gespeist werden, weist ein verhältnismäßig breitbandiges Verhalten auf, was ihn für zahlreiche Anwendungen zweckmäßig macht.
Mit seiner Verwendung sind jedoch mehrere Nachteile verbunden. Die Versorgungsleitungen (beispielsweise Koaxialleitungen) sind im Allgemeinen un symmetrisch, während die Antennenelemente hingegen symmetrisch sind. Damit die Abstrahlung des Halbwellendipols akzeptabel ist, empfiehlt es sich folglich, einen Symmetrieübertrager zu verwenden. Ein Symmetrieübertrager tritt herkömmlich als ein Transformator auf, der örtlich begrenzte oder verteilte Impedanzen einschaltet, wobei er ermöglicht, wenn er zwischen ein symmetrisches Antennenelement und eine asymmetrische Versorgungsleitung geschaltet ist, die Ströme über die abstrahlende Struktur symmetrisch zu machen. Ein derartiger Symmetrieübertrager weist den Hauptnachteil auf, eine Einstellung zu erfordern, die immer schwierig zu verwirklichen ist.
Außerdem sind Halbwellendipole bekannt, die an sich symmetrisch sind, so dass sie ohne Symmetrieübertrager verwendet werden können. Jedoch kann infolge der Verwendung von leitfähigen zylindrischen Stäben eine solche sich selbsttätig einstellende Symmetrie nur unter Inkaufnahme einer größeren Komplexität der Struktur der Antenne erzielt werden.
Schließlich sind im Allgemeinen die Halbwellendipole mit zylindrischen Stäben schwierig mechanisch zu handhaben und sie haben einen Raumbedarf, der noch zu groß ist (obgleich er schon verringert ist), denn die minimale Länge der Antenne, die durch die Länge der Hauptadern bestimmt ist, beträgt ungefähr λ/2.
Wie zuvor genauer ausgeführt ist die Verringerung des Raumbedarfs eine wesentliche Aufgabe für die Antennenentwickler geworden.
Es ist folglich ein zweiter Antennentyp entworfen worden, der noch kompakter als der Halbwellendipol ist. Es handelt sich um die Antenne in Form eines umgeklappten F, die aus einem horizontalen rechtwinkligen leitfähigen Element und einem vertikalen rechtwinkligen leitfähigen Element gebildet ist. Das vertikale Element gewährleistet eine Kurzschlussfunktion über dem horizontalen Element, indem es eines seiner Enden mit einer Erdungsebene verbindet. Die Länge des horizontalen Elements beträgt im Allgemeinen L = λ/4. Mit anderen Worten: Das horizontale Element ist in einer Ebene parallel zur Erdungsebene in einer Höhe h von dieser beabstandet angeordnet.
Folglich sind für Frequenzen der Größenordnung von 2 GHz diese Abmessungen in der Größenordnung von einigen Zentimetern. Die erzielte Antenne weist folglich einen sehr geringen Raumbedarf auf (ihre minimale Länge beträgt λ/4 statt λ/2 für den Halbwellendipol).
Hingegen weist diese Antenne eine starke Frequenzdispersion und folg lich ein sehr schmales Durchlassband, beispielsweise in der Größenordnung von 2 bis 3% auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich diese Antennenstruktur im Wesentlichen wie ein λ/4-Resonator verhält.
Das Durchlassband einer Antenne ist hier als das Frequenzband definiert, über dem das Stehwellenverhältnis (SWR) kleiner als 2 ist. Dieser letztere Parameter gibt das Vermögen der Antenne an, die ihr zugeführte Wirkleistung zu übertragen, was für die Antennen geringer Größe kritischer ist.
Diese Größe hängt unmittelbar mit der Eingangsimpedanz der Antenne zusammen, die an die Impedanz der Übertragungsleitung angepasst sein muss, die das zu sendende und/oder zu empfangende Mikrowellensignal transportiert. Für eine optimale Funktion der Antenne ist es erforderlich, dass diese Impedanz über ein breites Frequenzband im Wesentlichen konstant bleibt (d. h. dass das Stehwellenverhältnis kleiner als 2 bleibt, wobei ein Stehwellenverhältnis gleich 1 einer idealen Anpassung entspricht). Ein Durchlassband von 2 bis 3%, wie es mit Hilfe einer Antenne in Form eines umgeklappten F erhalten wird, ist im Allgemeinen unzureichend.
Außerdem beschreibt das Dokument US 4 825 220 ein Antennenelement, das einen Dipol umfasst, der in eine "Balun-Struktur" integriert ist. Die Erdungsebene der nicht abgeglichenen Mikrostreifenleiter-Übertragungsleitung ist durch einen mittigen Schlitz so geteilt, dass eine abgeglichene Übertragungsleitung gebildet wird, die mit dem Schlitz zusammenwirkt, der sich zwischen einem Teil der Arme des gebildeten Dipols befindet. Über einem Teil der Mikrostreifen-Versorgungsleitung wird die Erdungsebene als solche benutzt.
Die Erfindung hat insbesondere zum Ziel, die Nachteile der verschiedenen bekannten Antennentypen, insbesondere jene der Halbwellendipole und der Antennen in Form eines umgeklappten F, zu beseitigen.
Genauer ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung einer Antenne mit einem geringen Raumbedarf, die einen breiten Durchlassbereich aufweist. Folglich hat die Erfindung insbesondere zum Ziel, eine solche Antenne zu schaffen, deren Durchlassband wenigstens in der Größenordnung von 20 bis 30% ist und die insbesondere im Vergleich zu einer Antenne in Form eines umgeklappten F einen geringeren Raumbedarf aufweist.
Außerdem hat die Erfindung zum Ziel, eine Antenne mit sich selbsttätig einstellender Symmetrie zu schaffen, die folglich keinen Symmetrieübertrager benötigt.
Die Erfindung hat auch zum Ziel, eine solche Antenne zu schaffen, die über einen großen Eingangsimpedanzbereich arbeiten kann, insbesondere bei Eingangsimpedanzen, die zwischen 10 und 200 Ohm liegen.
Diese und weitere Ziele, die im Folgenden deutlich werden, werden gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Sende- und/oder Empfangsantenne für Mikrowellensignale erreicht, wie sie durch den Anspruch 1 beschrieben ist.
Die Antenne der Erfindung ist folglich unter Verwendung der Technik gedruckter Schaltungen verwirklicht, wodurch eine erhebliche Platzeinsparung und ein viel einfacheres mechanisches Halten möglich sind.
Außerdem stellt die Hauptfläche des leitenden Belags, die eine Erdungsebene für die Versorgungsleitung bildet, sicher, dass sich die Speisung selbsttätig symmetrisch einstellt. Mit anderen Worten: Die Antenne gemäß der Erfindung erfordert nicht notwendig die Verwendung eine Symmetrieübertragers.
Die Versorgungsleitung speist die abstrahlende Ader über den Koppelschlitz.
Die Antenne gemäß der Erfindung beruht insbesondere auf einer neuartigen und erfinderischen Anpassung der Antenne in Form eines umgeklappten F. Tatsächlich ist die zweidimensionale Konfiguration der Antenne in Form eines umgeklappten F in eine einzige Ebene projiziert worden, welche die gesamte Antenne enthält. Mit anderen Worten: Die abstrahlende Ader und die Erdungsebene sind nicht mehr in zwei verschiedenen parallelen Ebenen, sondern in derselben Ebene. Im Vergleich zu der Antenne in Form eines umgeklappten F ist die Antenne der Erfindung folglich viel kompakter, da die Höhe h zwischen der abstrahlenden Ader (oder dem horizontalen leitfähigen Element) und der Erdungsebene entfällt.
Außerdem besitzt die Antenne der Erfindung ein viel breiteres Durchlassband als eine Antenne in Form eines umgeklappten F. Dies lässt sich insbesondere dadurch erklären, dass sich bei der Antenne in Form eines umgeklappten F die abstrahlende Ader genau über der Erdungsebene befindet und mit dieser einen Hohlraum bildet, der sehr frequenzselektiv ist (im Allgemeinen 2 bis 3% Durchlassband). Hingegen befinden sich im Fall der Erfindung die Erdungsebene und die abstrahlende Ader in derselben Ebene, so dass die Hohlraumresonanz viel schwächer ausgeprägt ist. Dies ermöglicht, Bandbreiten nahe 25% zu erzielen und gleichzeitig das Sendeband und das Empfangsband abzudecken.
Vorteilhaft kreuzen sich die Versorgungsleitung und der Koppelschlitz an einem Punkt, der Kreuzungspunkt genannt wird, wobei die Versorgungsleitung ein Endteil oder eine Serienblindleitung aufweist, das bzw. die sich mit einer ersten anpassungsfähigen Länge über den Kreuzungspunkt hinaus erstreckt, und der Koppelschlitz ein Endteil oder eine Parallelblindleitung aufweist, das bzw. die sich mit einer zweiten anpassungsfähigen Länge über den Kreuzungspunkt hinaus erstreckt.
Somit ist es möglich, das bekannte Prinzip der doppelten Blindleitungsanpassung (seriell und parallel) anzuwenden. Eine entsprechende Wahl dieser Serien- und Parallelblindleitung und gegebenenfalls weiterer Parameter (Breite der abstrahlenden Ader, Breite des Koppelschlitzes, Dicke des Verbindungsabschnitts des leitenden Belags, der die abstrahlende Ader mit der Hauptfläche verbindet, Position der Versorgungsleitung in Bezug auf den Verbindungsabschnitt des leitfähigen Belags) ermöglicht, die Antenne über eine große Bandbreite anzupassen. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe, zu der die abstrahlende Ader, die Hauptfläche und der Koppelschlitz gehören, von im Wesentlichen rechteckiger Form.
Vorteilhaft umfasst der leitende Belag mindestens zwei abstrahlende Adern, wobei der Raum in Längsrichtung zwischen jeder abstrahlenden Ader und der Hauptfläche einen verschiedenen Koppelschlitz bildet.
Folglich kann erzielt werden:

– eine Verschiedenartigkeit der Polarisation, indem der Versorgungsleitung ein Teiler zugeordnet wird;
– eine Zirkularpolarisation, indem der Versorgungsleitung Teiler und Phasenschieber zugeordnet werden.

Vorteilhaft umfasst die Antenne mindestens zwei Versorgungsleitungen, wobei jede der abstrahlenden Adern mit einer der Versorgungsleitungen zusammenwirkt.
Auf diese Weise kann eine Multiband-Sende-Empfangsantenne erhalten werden.
Bevorzugt weist die abstrahlende Ader mindestens eine Biegung auf, so dass sich die abstrahlende Ader zumindest teilweise entlang von mindestens zwei Seiten der Hauptfläche erstreckt.
Auf diese Weise wird der Gesamtraumbedarf der Antenne gering gehalten, da die minimale Abmessung der Antenne nicht mehr an die Gesamtlänge der abstrahlenden Ader, sondern nur noch an die Länge der Seiten der Hauptfläche des leitenden Belags gebunden ist.
Vorzugsweise ist die Breite der abstrahlenden Ader variabel. Auf diese Weise wird die Bandbreite der Antenne vergrößert.
Vorteilhaft weist die abstrahlende Ader mindestens eine Seitenverschiebung über mindestens einem der Längsränder und/oder mindestens eine Unterbrechung auf ihrer Oberfläche auf. Die Unterbrechung auf der Oberfläche der abstrahlenden Ader ist beispielsweise ein Schlitz.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antenne außerdem eine Erdungsfläche, die in einem vorgegebenen Abstand von der Versorgungsleitung angeordnet ist.
Wenn die Erdungsebene kein abstrahlendes Element aufweist, ermöglicht dies, die unerwünschte Abstrahlung der Versorgungsleitung zu unterbinden und eine Abstrahlung nur in einen Halbraum zu erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Erdungsebene ein leitender Belag mit der gleichen Form wie jener, der sich auf der zweiten Fläche der Substratplatte befindet, wobei sie eine Hauptfläche und mindestens eine abstrahlende Ader umfasst.
In diesem Fall ermöglicht die Erdungsebene, eine symmetrische Abstrahlung von jeder Seite der Antenne zu erzielen.
Vorzugsweise besitzt die Versorgungsleitung eine Impedanz, die im Wesentlichen zwischen 10 Ohm und 200 Ohm liegt.
Vorteilhaft liegt die Länge der abstrahlenden Ader im Wesentlichen zwischen λ/8 und λ/4, wobei λ die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung ist.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Mikrowellen-Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, die mindestens eine Antenne wie oben beschrieben umfasst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die beispielhaft und nicht beschränkend gegeben sind, und der beigefügten Zeichnung, worin:
1A und 1B eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Antenne gemäß der Erfindung zeigen;
2 eine genauere Teilansicht der in 1A gezeigten Antenne ist;
3 eine Kurve der Veränderung des Stehwellenverhältnisses in Abhängigkeit von der Frequenz für ein Beispiel einer Antenne gemäß der Erfindung zeigt;
4 ein Smithsches Leitungsdiagramm ist, das die Impedanzkurve zeigt, die einem Antennenbeispiel gemäß der Erfindung entspricht;
5, 6 und 7 Draufsichten einer jeweils anderen (zweiten, dritten bzw. vierten) Ausführungsform einer Antenne gemäß der Erfindung zeigen.
Die Erfindung betrifft folglich eine Antenne geringer Größe mit einem brei ten Durchlassband. Diese Antenne ist insbesondere dazu vorgesehen, tragbare Vorrichtungen und beispielsweise die Sender/Empfänger der terrestrischen Mobilfunknetze auszurüsten.
Die 1A und 1B , eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, veranschaulichen eine erste Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfasst die Antenne eine Substratplatte 1 (in 1 nicht gezeigt), eine Versorgungsleitung 2 und einen leitfähigen Belag 3.
Die Substratplatte 1 ist beispielsweise ein Duroid-Substrat mit geringem Verlust vom mit Mikroglasfasern verstärkten PTFE-Typ, das eine relative Dielektrizitätskonstante ε_r = 2,2 und eine verringerte Dicke von 0,76 mm aufweist.
Die Versorgungsleitung 2 befindet sich auf einer ersten Fläche (beispielsweise an der Unterseite) der Substratplatte 1. Es handelt sich dabei beispielsweise um eine Mikrostreifenleitung.
Der leitende Belag 3, beispielsweise aus Kupfer, befindet sich auf einer zweiten Fläche (beispielsweise an der Oberseite) der Substratplatte 1 und kann in drei Teile unterteilt werden (fiktiv, da er in der Praxis einteilig ausgebildet ist): eine Hauptfläche 4, einen Zwischenabschnitt 5 und eine abstrahlende Ader 6.
Die Hauptfläche 4 (in diesem Beispiel rechteckig) des leitenden Belags 3 bildet eine Erdungsebene für die Versorgungsleitung 2, die sich auf der anderen Seite der Substratplatte 1 befindet. Die Antenne erzeugt folglich symmetrische Ströme über der abstrahlenden Ader 6. Mit anderen Worten: Die Antenne der Erfindung weist eine sich selbsttätig einstellende Symmetrie auf.
In diesem Beispiel ist die abstrahlende Ader 6 rechtwinklig und besitzt ein erstes Ende, das über den Zwischenabschnitt 5 mit der Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3 verbunden ist, und ein zweites, freies Ende, das sich teilweise längs einer Seite der Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3 erstreckt.
Die Länge der abstrahlenden Ader 6 beträgt nahezu λ/4, wobei λ die Betriebswellenlänge der Antenne ist.
Folglich weist die Antenne der Erfindung, die eben ist und deren maximale Länge λ/4 beträgt, einen geringeren Raumbedarf als ein Dipol der Länge λ/2 oder auch als eine Antenne in Form eines umgeklappten F mit der Länge λ/4 auf, bei der jedoch die abstrahlende Ader in einer Höhe h von der Erdungsebene entfernt angeordnet ist.
Die Antenne der Erfindung weist folglich nicht nur einen sehr geringen Raumbedarf, sondern auch eine große Bandbreite auf. Die Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3 verhält sich nämlich insbesondere gegenüber der Versorgungsleitung 2 und dem Koppelschlitz 7 und in sehr geringem Maße gegenüber der abstrahlenden Ader 6 wie eine Erdungsebene, wodurch sich die Selektivität der Antenne stark verringert. Außerdem ist die Hohlraumresonanz (und folglich die Selektivität der Antenne) viel schwächer ausgeprägt als bei einer Antenne in Form eines umgeklappten F, da die Erdungsebene (d. h. die Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3) und die abstrahlende Ader 6 in derselben Ebene liegen.
Im Allgemeinen weist die Antenne gemäß der Erfindung eine Bandbreite von 20 bis 30% auf und kann leicht in den Innenraum eines ultraleichten, tragbaren Kombinationsgeräts integriert werden.
Der sich Längsrichtung erstreckende Raum zwischen der abstrahlenden Ader 6 und der Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3 bildet einen Koppelschlitz 7, durch den die Versorgungsleitung 2 die abstrahlende Ader 6 speist.
In dem in 1A gezeigten Beispiel ist der Koppelschlitz 7 ebenfalls rechteckig.
2 ist eine genauere Teilansicht der in 1A gezeigten Antenne.
Um die Antenne einzustellen und um insbesondere ihre Bandbreite anzupassen können mehrere Parameter modifiziert werden, darunter insbesondere:

– die Länge I₁ einer Serienblindleitung, wobei die Serienblindleitung der Endteil der Speiseleitung 2 ist, der über den Kreuzungspunkt 9 zwischen der Versorgungsleitung 2 und dem Koppelschlitz 7 hinausgeht;
– die Länge I₂ einer Parallelblindleitung, wobei die Parallelblindleitung der Endteil des Koppelschlitzes 7 ist, der über den Kreuzungspunkt 9 hinausgeht;
– die Breite e₁ der abstrahlenden Ader 6;
– die Tiefe p des Koppelschlitzes 7;
– die Breite g des Koppelschlitzes 7;
– die Dicke e₂ des Zwischenabschnitts 5, der die abstrahlende Ader 6 mit der Haupffläche 4 verbindet;
– der Abstand e_p zwischen der Versorgungsleitung 2 und dem Zwischenabschnitt 5.

Folglich umfasst die Antenne der Erfindung, obwohl sie mittels der Technologie gedruckter Schaltungen verwirklicht ist, eine Serienblindleitung und eine Parallelblindleitung. Die Serienblindleitung und die Parallelblindleitung ermöglichen die Anpassung der Antenne nach dem bekannten Prinzip der doppelten Blindleitungsanpassung über einem breiten Frequenzband.
3 zeigt eine Kurve der Veränderung des Stehwellenverhältnisses (oder SWR) in Abhängigkeit von der Frequenz für ein Beispiel einer Antenne gemäß der ersten Ausführungsform der 1A und 2.
In diesem Beispiel haben die Parameter der Antenne die folgenden Werte:

– I₁= 13 mm;
– I₂ = 22,6 mm;
– e_I = 5 mm;
– e₂ = 6 mm;
– g = 5mm;
– e_p = 1,65 mm;
– p = 24,25 mm.

Diese Kurve ermöglicht, das Durchlassband [f1, f2] zu berechnen, das hier als das Frequenzband definiert ist, für welches das Stehwellenverhältnis kleiner als 2 bleibt. Diese Bandbreite kann auch als Prozentsatz ausgedrückt werden, der durch Division der Breite (f1, f2) des Durchlassbands durch die Mittenfrequenz f3 dieses Bands erhalten wird.
In dem vorerwähnten Beispiel liegt das Durchlassband im Wesentlichen zwischen f1 = 1,823 GHz und f2 = 2,333 GHz.
Mit einer Bandmittenfrequenz von f3 = 2,078 GHz beträgt diese Bandbreite ungefähr 25%. Die Antenne gemäß der Erfindung besitzt folglich eine Bandbreite, die groß genug ist, um gleichzeitig das Sendeband und das Empfangsband abzudecken.
4 zeigt in einem Smithschen Arbeitsdiagramm eine Kurve der Veränderung der Eingangsimpedanz für das vorhergehende Beispiel einer Antenne. Es wird daran erinnert, dass das Vorhandensein einer Schleife um das Zentrum des Arbeitsdiagramms (das der Punkt der idealen Anpassung in Bezug auf eine Versorgungsleitung von 50 Ohm ist) eine geringe Frequenzdispersion gewährleistet und in der Güte der Anpassung zum Ausdruck kommt.
Es ist jedoch anzumerken, dass in diesem Beispiel die Antenne nicht optimal eingestellt ist. Ein besseres Zentrieren der Schleife in Bezug auf das Zent rum des Smithschen Arbeitsdiagramms würde nämlich ermöglichen, die Leistungsfähigkeit der Antenne zu steigern.
In diesem Beispiel ist die Impedanz der Versorgungsleitung, die das zu sendende HF-Signal transportiert, auf 50 Ohm eingestellt worden; dieser Wert stellt jedoch kein bestimmendes Merkmal dar, denn die Eingangsimpedanz der Antenne gemäß der Erfindung kann einen beliebigen Wert annehmen, der zwischen 10 und 200 Ω liegt.
5 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass die abstrahlende Ader 6 eine Biegung 51 aufweist und sich entlang der zwei Seiten der Hauptfläche 4 des leitenden Belags 3 erstreckt. Somit wird der Gesamtraumbedarf der Antenne noch verringert. Wenn die Länge der abstrahlenden Ader 6 gleich λ/4 ist, können, indem eine Biegung 51 auf halber Länge geschaffen wird, Abmessungen erreicht werden, die λ/8 nahe kommen. Es ist klar, dass die Biegung 51 nicht zwangsläufig im Zentrum der abstrahlenden Ader 6 ist, oder aber, dass die abstrahlende Ader 6 mehr als eine Biegung aufweisen kann, so dass sie sich entlang von mehr als zwei Seiten der Hauptfläche 4 erstreckt.
6 zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung. Diese dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass die abstrahlende Ader 6 eine Breite aufweist, die über ihre Länge variabel ist. Wenn diese variable Breite richtig gewählt ist, ermöglicht sie, die Bandbreite der Antenne zu vergrößern. In dem in 6 gezeigten Beispiel weist die abstrahlende Ader 6 eine Seitenverschiebung 61, 62 über jedem ihrer Längsränder auf. Es wird angemerkt, dass in weiteren Ausführungsformen die abstrahlende Ader 6 einen Schlitz in ihrer Mitte oder mehrere Seitenverschiebungen auf jedem ihrer Längsränder aufweisen kann oder aber eine oder mehrere Seitenverschiebungen auf einem einzigen ihrer Längsränder aufweisen kann.
7 zeigt eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung. In dieser vierten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antenne mehrere abstrahlende Adern 6_A , 6_B , 6_C , 6_D (in diesem Beispiel vier). Jede abstrahlende Ader 6_A , 6_B , 6_C , 6_D ist über einen Zwischenabschnitt 5_A , 5_B , 5_C , 5_D mit der Hauptfläche 4 verbunden und jeder sich in Längsrichtung erstreckende Raum zwischen einer abstrahlenden Ader 6_A , 6_B , 6_C , 6_D und der Hauptfläche 4 bildet einen verschiedenen Koppelschlitz 6_A , 6_B , 6_C , 6_D .
Je nach Anwendung können die abstrahlenden Adern 6_A , 6_B , 6_C , 6_D völlig gleich sein oder nicht.
Genauso kann eine einzige Versorgungsleitung alle abstrahlenden Adern 6_A , 6_B , 6_C , 6_D speisen oder aber es können mehrere Versorgungsleitungen verwendet werden. Folglich kann, indem die Anzahl der Versorgungsleitungen erhöht wird und indem jeder abstrahlenden Ader eine andere Versorgungsleitung zugeordnet wird, eine Multiband-Sende-Empfangsantenne erhalten werden.
In dem in 7 gezeigten Beispiel umfasst die Antenne Mittel 71 zur Aufbereitung der von einer (nicht gezeigten) Hauptversorgungsleitung empfangenen HF-Signale, die zu den verschiedenen sekundären Versorgungsleitungen 2_A , 2_B , 2_C , 2_D , die den verschiedenen abstrahlenden Adern 6_A , 6_B , 6_C , 6_D zugeordnet sind, übertragen werden müssen.
Diese Mittel 71 ermöglichen das Erzielen

– entweder einer Verschiedenartigkeit der linearen Polarisation, wenn die Mittel 71 einen Teiler 71 umfassen;
– oder aber einer Zirkularpolarisation, wenn die Mittel 71 Teiler und Phasenschieber umfassen.

Die Elemente (Teiler, Phasenschieber), welche die Mittel zur Aufbereitung der Signale 71 bilden, können mittels verschiedener Längen der Versorgungsleitungen, mittels Hybrid-Ring-Koppler oder auch mittels jeder anderen Lösung, die dem Fachmann bekannt ist und die gewünschte Funktion erfüllt, verwirklicht sein.
Es ist klar, dass zahlreiche weitere Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen werden können. Die Antenne kann beispielsweise eine weitere Erdungsebene umfassen, die in einem vorgegebenen Abstand von der Versorgungsleitung angeordnet ist, wobei sie von dieser durch die Luft oder durch ein Dielektrikum getrennt ist. In diesem letzteren Fall umfasst die Antenne nacheinander die folgenden Schichten: eine Erdungsebene, ein Dielektrikum, eine Versorgungsleitung, eine Substratplatte und einen leitenden Belag. Die zusätzliche Erdungsebene hat beispielsweise zur Aufgabe, die unerwünschte Abstrahlung der Versorgungsleitung zu unterbinden und eine Abstrahlung in nur einen Halbraum zu erzielen.
Außerdem kann vorgesehen werden, die zusätzliche Erdungsebene in Form eines leitenden Belags zu verwirklichen, der ebenfalls eine Hauptfläche und eine abstrahlende Ader umfasst, der ein Schlitz zugeordnet ist. In diesem Fall wird eine symmetrische Abstrahlung von jeder Seite der Antenne erzielt.
Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die weiter oben dargestellt worden sind, können außerdem auf vielfältige Weise kombiniert werden, um noch weitere Ausführungsformen der Antenne gemäß der Erfindung zu schaffen. So kann beispielsweise eine abstrahlende Ader eine variable Breite aufweisen und sich über zwei Seiten der Hauptfläche des leitenden Belags erstrecken.
Außerdem betrifft die Erfindung jede Mikrowellen-Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, die mit einer Antenne gemäß der Erfindung ausgerüstet ist. Gegebenenfalls kann eine solche Vorrichtung mehrere Antennen umfassen, insbesondere eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne.

Claims

Sende- und/oder Empfangsantenne für Mikrowellensignale, die aufweist: – eine Substratplatte (1); – mindestens eine Versorgungsleitung (2; 2_A bis 2_D ), die auf einer ersten Fläche dieser Substratplatte liegt; – Einen leitenden Belag (3), der auf einer zweiten Fläche angeordnet ist, welche der ersten Fläche der Substratplatte (1) gegenüber liegt, um folgendes zu definieren: – eine Hauptfläche (4), die als Erdungsebene für die Versorgungsleitung (2; 2_A bis 2_D ) wirkt; – mindestens eine abstrahlende Ader (6; 6_A bis 6_D ) mit einem ersten Ende, das mit der Hauptfläche (4) verbunden ist und einem zweiten freien Ende, das sich mindestens teilweise entlang von mindestens einer Seite der Hauptfläche (4) erstreckt; dadurch gekennzeichnet, daß ein sich zwischen einer jeden abstrahlenden Ader (6; 6_A bis 6_D ) und der Hauptfläche (4) in Längsrichtung erstreckender Raum einen Koppelschlitz (7; 7_A bis 7_D ) mit einer Versorgungsleitung bildet.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (2; 2_A bis 2_D ) und der Koppelschlitz (7; 7_A bis 7_D ) sich an einem Kreuzungspunkt genannten Punkt kreuzen, und daß die Versorgungsleitung (2; 2_A bis 2_D ) ein Endteil oder eine Serienblindleitung aufweist, das bzw. die sich über den Kreuzungspunkt einer ersten anpassungsfähigen Länge hinaus erstreckt und, daß der Koppelschlitz (7; 7_A bis 7_D ) ein Endteil oder eine Parallelblindleitung aufweist, das bzw. die sich über den Kreuzungspunkt einer zweiten anpassungsfähigen Länge hinaus erstreckt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Elemente aus der Gruppe, zu der die abstrahlende Ader (6; 6_A bis 6_D ), die Hauptfläche (4) und der Koppelschlitz (7; 7_A bis 7_D ) gehören, in etwa eine rechteckige Form aufweist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Belag (3) mindestens zwei abstrahlende Adern (6_A bis 6_D ) umfaßt, wobei der Längsraum zwischen jeder abstrahlenden Ader und der Hauptfläche einen verschiedenen Koppelschlitz (7_A bis 7_D ) bildet.
Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Versorgungsleitungen (2_A bis 2_D ) umfaßt, wobei jede der abstrahlenden Adern (6_A bis 6_D ) mit einer der Versorgungsleitungen zusammenwirkt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abstrahlende Ader (6; 6_A bis 6_D ) mindestens eine Biegung (51) aufweist, so daß sich diese abstrahlende Ader zumindest teilweise entlang von mindestens zwei Seiten der Hauptfläche (41) erstreckt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der abstrahlenden Ader (6; 6_A , bis 6_D ) variabel ist.
Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abstrahlende Ader (6; 6_A bis 6_D ) mindestens eine Seitenverschiebung (61, 62) über mindestens einem der Längsränder und/oder mindestens eine Unterbrechung, beispielsweise einen Schlitz, auf der Fläche aufweist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenfalls eine zusätzliche Erdungsfläche aufweist, welche mit einem vorgegebenen Abstand der Versorgungsleitung überlagert ist, wobei diese zusätzliche Erdungsfläche kein abstrahlendes Element bildet, wodurch erreicht wird, daß die Antenne nur in einem Halbraum abstrahlt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebenfalls eine zusätzliche Erdungsfläche aufweist, welche mit einem vorgegebenen Abstand der Versorgungsleitung überlagert ist, wobei diese zusätzliche Erdungsfläche ein leitender Belag ist, der dieselbe Form aufweist, wie der auf der zweiten Fläche der Sustratplatte angebrachte Belag, wobei sie eine Hauptfläche und mindestens eine abstrahlende Ader umfaßt und wobei diese zusätzliche Erdungsfläche das symmetrische Abstrahlen der Antenne auf beiden Seiten derselben ermöglicht.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (2; 2_A bis 2_D ) einen Eingangswiderstand aufweist, der in etwa zwischen 10 Ohm und 200 Ohm liegt.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der abstrahlenden Ader (6; 6_A bis 6_D ) in etwas zwischen λ/8 und λ/4 liegt, wobei λ die Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung ist.
Mikrowellen-Sende- und/oder Empfangsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfaßt.