Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antenne, die insbesondere
angepasst ist, in der Nähe
oder bei der dritten Resonanz zu strahlen. Die Antenne besitzt eine
Reflektoreinrichtung, beispielsweise eine Reflektorplatte.The
The present invention relates to an antenna, in particular
is adjusted, nearby
or to shine at the third resonance. The antenna has one
Reflector device, such as a reflector plate.
Gedruckte
Dipolantennen mit Reflektorplatten sind beispielsweise in der US-PS
3 587 110 beschrieben, welche die Idee gedruckter Antennenstrukturen über einer
Reflektorebene offenbart. Die beschriebenen Dipole strahlen in erster
Resonanz.printed
Dipole antennas with reflector plates are for example in the US-PS
3 587 110 which describes the idea of printed antenna structures over a
Reflector level revealed. The dipoles described shine first
Resonance.
In 1 ist
ein Beispiel für
eine bekannte Dipolantenne, die zwei Antennenelemente umfasst, die auf
der linken Seite der Figur gezeigt sind, während der Real- und Imaginärteil der
Impedanz dieser Dipolantenne auf der rechten Seite der Figur gezeigt sind.
Die beiden Dipolelemente 1, 2 haben eine längliche
Form und sind einander gegenüberliegend
angeordnet. Anders ausgedrückt
sind die beiden Antennenelemente 1 und 2 auf der
gleichen Längsachse
in der gleichen Ebene positioniert. Die Antennenelemente 1 und 2 werden
an ihren entsprechenden Enden, die nahe zueinander sind, gespeist.
Dipolantennen, welche auf einem dielektrischen Substrat gedruckt
sind, wobei eine Reflexionsplatte in einem bestimmten Abstand zum
dielektrischen Substrat angeordnet ist, besitzen eine Anzahl von
Vorteilen gegenüber
herkömmlichen
Mikrostrip-Antennen. Die Hauptvorteile sind die größere Bandbreite,
der niedrigere Verlust und die niedrige parasitäre Strahlung der Speisungs-
oder Übertragungsleitungen.
Der Abstand zwischen der Reflektorplatte und dem dielektrischen
Substrat wird in vorteilhafter Weise auf λ/4 eingestellt, wobei λ die elektrische
Wellenlänge
der Mittenfrequenz innerhalb des Materials zwischen der Reflektorplatte
und dem dielektrischen Substrat ist.In 1 is an example of a known dipole antenna comprising two antenna elements shown on the left side of the figure, while the real and imaginary parts of the impedance of this dipole antenna are shown on the right side of the figure. The two dipole elements 1 . 2 have an elongated shape and are arranged opposite each other. In other words, the two antenna elements 1 and 2 positioned on the same longitudinal axis in the same plane. The antenna elements 1 and 2 are fed at their respective ends, which are close to each other. Dipole antennas printed on a dielectric substrate with a reflection plate located a certain distance from the dielectric substrate have a number of advantages over conventional microstrip antennas. The main advantages are the greater bandwidth, the lower loss and the low parasitic radiation of the supply or transmission lines. The distance between the reflector plate and the dielectric substrate is advantageously set to λ / 4, where λ is the electrical wavelength of the center frequency within the material between the reflector plate and the dielectric substrate.
Bis
heutzutage wurden gedruckte Dipolantennen, welche mit der ersten
Resonanz mit einer Impedanz in der Nähe von 50 Ohm strahlen, verwendet, wie
auch Dipolantennen, welche mit der zweiten Resonanz strahlen, deren
Impedanz eine Größe von mehreren
100 Ohm für
eine Parallelverbindung in Antennengruppen sind. Der Gewinn von
Dipolantennen, die bei der ersten Resonanz strahlen, wobei eine
Reflektorplatte in einem Abstand von λ/4 angeordnet ist, beträgt ungefähr 7,5 dB,
und der Gewinn von Dipolantennen, welche bei der zweiten Resonanz
strahlen, beträgt
ungefähr
8 dB. Jedoch haben Dipolantennen, welche auf der dritten Resonanz
strahlen, aufgrund ihrer Vergleichsweise hohen elektrischen Wellen länge einen
Gewinn von ungefähr
10 dB. Der Hauptnachteil von klassischen Dipolantennen, die bei
der dritten Resonanz arbeiten, ist das hohe Spannungsverhältnis der
stehenden Welle (VSWR), was bedeutet, dass ihre Eingangsimpedanz üblicherweise
nicht an die übliche
Systemimpedanz von 50 Ohm angepasst ist. Dieser Fall ist im Diagramm
auf der rechten Seite von 1 gezeigt,
welche den Realteil und den Imaginärteil einer solchen Dipolantenne zeigt,
welche die Form hat, die auf der linken Seite von 1 gezeigt
ist und die eine Reflektorplatte in dem Abstand von U4 der Antennenelemente 1, 2 hat. Das
Diagramm zeigt den Realteil und den Imaginärteil in der Nähe der dritten
Resonanz. Wie man im Diagramm ersehen kann, hat, wenn der Wert des
Realteils Re[Z] der Impedanz Z ungefähr 50 Ohm beträgt (bei
ungefähr
5,3 GHz), der Imaginärteil
Im[Z] der Impedanz Z einen negativen Wert, d.h., er hat kapazitiven
Charakter. Aus 1 wird deutlich, dass in diesem
Fall die Eingangsimpedanz nicht ideal ist.To date, printed dipole antennas that radiate with the first resonance at an impedance near 50 ohms have been used, as well as dipole antennas that radiate with the second resonance whose impedance is several hundred ohms for parallel connection in antenna arrays. The gain of dipole antennas radiating at the first resonance with a reflector plate at a pitch of λ / 4 is about 7.5 dB, and the gain of dipole antennas radiating at the second resonance is about 8 dB. However, dipole antennas which radiate on the third resonance have a gain of about 10 dB because of their comparatively high electrical wave length. The main disadvantage of traditional dipole antennas working on the third resonance is the high VSWR, which means that their input impedance is usually not matched to the usual system impedance of 50 ohms. This case is in the diagram on the right side of 1 showing the real part and the imaginary part of such a dipole antenna having the shape lying on the left side of FIG 1 is shown and the one reflector plate in the distance of U4 of the antenna elements 1 . 2 Has. The diagram shows the real part and the imaginary part near the third resonance. As can be seen in the diagram, when the value of the real part Re [Z] of the impedance Z is about 50 ohms (at about 5.3 GHz), the imaginary part Im [Z] of the impedance Z has a negative value, ie, it has capacitive character. Out 1 it becomes clear that in this case the input impedance is not ideal.
Die
WO 88/090 65 offenbart eine Einrichtung zum Empfangen und/oder Übertragen
von elektro-magnetischen Signalen in einem breiten Frequenzband
von 33 MHz bis 1042 MHz, die durch ein planares Element gebildet
ist, welches eine Gruppe von planaren Aufbauplatten hat, die in
einer Konfiguration aufgebaut sind, so dass das planare Element symmetrisch
um zumindest eine Achse ist, wobei jedes der Plattenteile entweder
indirekt oder direkt mit oder fortlaufend mit den anderen Plattenteilen
verbunden ist. Ein signifikantes Merkmal des entsprechenden planaren
Antennenelements ist ein vergrößerter Erfassungsbereich
und Übertragungsbereich für elektro-magnetische
Wellen auf der vorderen und hinteren Fläche der Platten.The
WO 88/090 65 discloses a device for receiving and / or transmitting
of electro-magnetic signals in a wide frequency band
from 33 MHz to 1042 MHz, formed by a planar element
which has a group of planar building boards which are in
a configuration are constructed so that the planar element is symmetrical
around at least one axis, with each of the plate parts either
indirectly or directly with or continuously with the other plate parts
connected is. A significant feature of the corresponding planar
Antenna element is an enlarged detection area
and transmission range for electromagnetic
Waves on the front and back surfaces of the plates.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Antennenelement bereitzustellen,
welches bei der dritten Resonanz strahlt, dessen Impedanz leicht
an die Impedanz des Speisesystems angepasst werden kann.task
It is therefore an object of the present invention to provide an antenna element,
which emits at the third resonance whose impedance is light
can be adapted to the impedance of the feed system.
Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie im unabhängigen Patentanspruch
definiert. Zusätzliche
vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen beansprucht.These
Problem is solved by the invention as in the independent claim
Are defined. additional
advantageous features of the invention are claimed in the corresponding subclaims.
Die
Aufgabe wird durch eine Antenne im Anspruch 1 gelöst, mit:
einem
ersten Antennenelement, welches einen ersten und einen zweiten länglichen
Bereich aufweist, die parallel und mit einem Abstand zueinander
angeordnet sind, einen Querbereich, der den ersten und den zweiten
länglichen
Bereich in einem Abstand von dem speiseseitigen Ende des ersten
und des zweiten länglichen
Bereichs verbindet, und einen Speisebereich, der sich parallel zu
und zwischen dem ersten und dem zweiten langgestreckten Bereich
erstreckt, um den Querbereich mit einer Übertragungsleitung zu verbinden,
und einer Reflektoreinrichtung, die parallel beabstandet zu einer
gemeinsamen Ebene des ersten und des zweiten langgestreckten Bereichs
ist.The object is achieved by an antenna in claim 1, comprising:
a first antenna element having first and second elongate portions arranged parallel and spaced apart, a transverse portion connecting the first and second elongated portions at a distance from the feeding end of the first and second elongate portions and a feed area extending parallel to and between the first and second elongated areas to connect the transverse area to a transmission line, and reflector means spaced parallel to a common plane of the first and second elongated areas.
Die
Antenne nach der vorliegenden Erfindung ist angepasst, bei der dritten
Resonanz zu strahlen, was bedeutet, dass ein größerer Gewinn im Vergleich zu
herkömmlichen
Antennen, welche bei der ersten und bei der zweiten Resonanz strahlen, bereitgestellt
wird. Gleichzeitig damit hat die Antenne nach der vorliegenden Erfindung
eine gute Anpassungsfähigkeit.
Anders ausgedrückt
kann die Antenne gemäß der vorliegenden
Erfindung leicht so geformt werden, dass sie eine Impedanz in der
Nähe der
Impedanz des Speisesystems hat, beispielsweise 50 Ohm. Ein weiterer
Vorteil der Antenne nach der vorliegenden Erfindung ist die gemessene
Arbeitungsbandbreite von 10% für
ein VSWR kleiner als 2. Außerdem
kann die Antenne nach der vorliegenden Erfindung, wenn diese als
Dipolantenne verwendet wird, schnell angepasst werden, um bei Antennengruppen
angeordnet zu werden, wenn eine Bandbreite von 40-50 Grad in der
E-Ebene benötigt
wird sowie Phasenabtast-Gruppen und "intelligenten" Antennen.The antenna according to the present invention It is adapted to radiate at the third resonance, which means that a greater gain is provided compared to conventional antennas radiating at the first and second resonances. Simultaneously with this, the antenna according to the present invention has a good adaptability. In other words, the antenna according to the present invention can be easily formed to have an impedance close to the impedance of the feed system, for example, 50 ohms. A further advantage of the antenna according to the present invention is the measured working bandwidth of 10% for a VSWR less than 2. In addition, the antenna according to the present invention, when used as a dipole antenna, can be quickly adapted to be arranged at antenna arrays. when a bandwidth of 40-50 degrees in the E-plane is needed, as well as phase-scan groups and "smart" antennas.
Vorteilhafterweise
ist ein zweites Antennenelement gegenüber dem ersten Antennenelement
angeordnet und weist einen ersten und zweiten langgestreckten Bereich
auf, die parallel und mit einem Abstand zueinander angeordnet sind.
Anders ausgedrückt
ist das zweite Antennenelement auf der gleichen Längsachse
und in gleichen Ebene wie das erste Antennenelement angeordnet.
Bei dem zweiten Antennenelement verbindet ein Querbereich den ersten
und den zweiten langgestreckten Bereich in einem Abstand vom speiseseitigen
Ende des ersten und des zweiten langgestreckten Bereichs, und ein Speisebereich
erstreckt sich parallel zu und zwischen dem ersten und dem zweiten
langgestreckten Bereich, um den Querbereich mit einer Übertragungsleitung
zu verbinden. Diese Reflektoreinrichtung wird allgemein für das erste
und das zweite Antennenelement verwendet und ist beabstandet zu und
parallel mit einer gemeinsamen Ebene des ersten und des zweiten
langgestreckten Bereichs des zweiten Antennenelements. Das erste
Antennenelement und das zweite Antennenelement, die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, arbeiten wie eine Dipolantenne. Die Reflektoreinrichtung
ist vorteilhafterweise eine Metallplatte, welche aus einem Metallmaterial
besteht.advantageously,
is a second antenna element opposite to the first antenna element
arranged and has a first and second elongated area
on, which are arranged parallel and at a distance from each other.
In other words
is the second antenna element on the same longitudinal axis
and arranged in the same plane as the first antenna element.
In the second antenna element, a transverse region connects the first one
and the second elongated area at a distance from the supply side
End of the first and second elongated area, and a dining area
extends parallel to and between the first and the second
elongated area to the transverse area with a transmission line
connect to. This reflector device will be general for the first
and the second antenna element is used and is spaced from and
parallel with a common plane of the first and the second
elongated portion of the second antenna element. The first
Antenna element and the second antenna element, which are opposite to each other
arranged, work like a dipole antenna. The reflector device
is advantageously a metal plate, which consists of a metal material
consists.
Vorteilhafterweise
ist der Abstand L2 kleiner als L/2, wobei L die Länge des
ersten und des zweiten länglichen
Bereichs ist. Dies bedeutet, dass der Querbereich enger an dem speiseseitigen
Ende des ersten und/oder zweiten Antennenelements als an dem Ende
gegenüber
dem speiseseitigen Ende angeordnet ist.advantageously,
the distance L2 is smaller than L / 2, where L is the length of the
first and second elongated
Area is. This means that the transverse region is closer to the feed side
End of the first and / or second antenna element as at the end
across from
the supply side end is arranged.
Vorteilhafterweise
ist der Abstand S zwischen dem Speisebereich an dem ersten bzw.
dem zweiten länglichen
Bereich kleiner als W2/2.advantageously,
is the distance S between the food area at the first or
the second oblong
Range smaller than W2 / 2.
Weiter
vorteilhaft ist es, dass eine Substanz mit niedrigen Verlust zwischen
dem ersten und/oder dem zweiten Antennenelement und der Reflektoreinrichtung
angeordnet ist, wodurch der Abstand H zwischen dem ersten und/oder
dem zweiten Antennenelement und der Reflektoreinrichtung im Wesentlichen H
= λ/4 ist,
wobei λ die
elektrische Wellenlänge
der Mittenfrequenz innerhalb der Substanz mit niedrigen Verlust
ist.Further
It is advantageous that a substance with low loss between
the first and / or the second antenna element and the reflector device
is arranged, whereby the distance H between the first and / or
the second antenna element and the reflector device substantially H
= λ / 4,
where λ is the
electrical wavelength
the center frequency within the substance with low loss
is.
Vorteilhafterweise
ist die Substanz mit niedrigem Verlust Luft. Dies bedeutet, dass
kein Material zwischen dem ersten und/oder zweiten Antennenelement
und der Reflektoreinrichtung angeordnet ist. Alternativ kann die
Substanz mit niedrigem Verlust ein synthetischer Schaum sein, beispielsweise
Polyurethan-Schaum.advantageously,
is the substance with low loss of air. This means that
no material between the first and / or second antenna element
and the reflector device is arranged. Alternatively, the
Low-loss substance may be a synthetic foam, for example
Polyurethane foam.
Vorteilhafterweise
besteht das erste und/oder zweite Antennenelement aus dünnen Metallplatten,
beispielsweise, wenn die Substanz mit niedrigem Verlust Luft ist.
Alternativ besteht das erste und/oder zweite Antennenelement aus
dünnen
Metallfilmen, welche auf einem dielektrischen Substrat gedruckt
sind. In diesem Fall und wenn die Antenne eine Dipolantenne ist,
welche ein erstes und ein zweites Antennenelement aufweist, kann
das erste und das zweite Antennenelement auf die gleiche Fläche des
elektrischen Substrats gedruckt werden. Alternativ kann das erste
und das zweite Antennenelement auf gegenüberliegenden Flächen des
dielektrischen Substrats gedruckt werden. Wenn die Antenne nach der
vorliegenden Erfindung eine Dipolantenne ist, welche aus einem ersten
und einem zweiten Antennenelement besteht, können die Übertragungsleitungen symmetrische
Mikrostrip-Leitungen sein. In diesem Fall können die symmetrischen Mikrostrip-Leitungen
koplanar zum ersten bzw. zweiten Antennenelement sein. Alternativ
können
die symmetrischen Mikrostrip-Leitungen im Wesentlichen orthogonal zum
ersten und dem zweiten Antennenelement sein. Weiterhin können in
vorteilhafterweise mehrere Antennen, welche ein erstes und ein zweites
Antennenelement aufweisen, in einer Antennengruppe angeordnet sein,
die als Universalantenne verwendet wird, einer Phasenabtastgruppe
oder einer "intelligenten" Antenne.advantageously,
the first and / or second antenna element consists of thin metal plates,
For example, if the low-loss substance is air.
Alternatively, the first and / or second antenna element is made
thin
Metal films printed on a dielectric substrate
are. In this case and if the antenna is a dipole antenna,
which has a first and a second antenna element can
the first and the second antenna element on the same surface of the
printed electrical substrate. Alternatively, the first
and the second antenna element on opposite surfaces of the
printed dielectric substrate. If the antenna after the
Present invention is a dipole antenna, which consists of a first
and a second antenna element, the transmission lines may be symmetrical
Be microstrip lines. In this case, the symmetrical microstrip lines
coplanar to the first and second antenna element, respectively. alternative
can
the symmetrical microstrip lines substantially orthogonal to the
be the first and the second antenna element. Furthermore, in
Advantageously, a plurality of antennas, which a first and a second
Antenna element to be arranged in an antenna array,
which is used as a universal antenna, a Phasenabtastgruppe
or a "smart" antenna.
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden anschließend mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen
erläutert,
in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind,
und in denen:advantageous
embodiments
The present invention will now be described with the aid of the attached drawings
explains
in which like parts are denoted by the same reference numerals,
and in which:
1 die
Form einer bekannten Dipolantenne und ein Diagramm mit dem Realteil
und dem Imaginärteil
der Impedanz einer derartigen Antenne zeigt; 1 shows the shape of a known dipole antenna and a diagram with the real part and the imaginary part of the impedance of such an antenna;
2 eine
Antenne nach der vorliegenden Erfindung zeigt, die als Dipolantenne
eingerichtet ist; 2 shows an antenna according to the present invention, which is set up as a dipole antenna;
3 ein
Diagramm mit dem Realteil und dem Imaginärteil der Impedanz der in 2 gezeigten
Antenne zeigt; 3 a diagram with the real part and the imaginary part of the impedance in 2 shows antenna shown;
4 eine
Dipolantenne gemäß der vorliegenden
Erfindung mit orthogonaler Speisung zeigt; 4 shows a dipole antenna according to the present invention with orthogonal feed;
5 eine
Dipolantennengruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, die als Universalantenne eingerichtet ist; 5 a dipole antenna array according to the present invention, which is arranged as a universal antenna;
6 ein
Beispiel für
die Verwendung von Dipolantennen nach der vorliegenden Erfindung zeigt; 6 shows an example of the use of dipole antennas according to the present invention;
7 eine
Universalantenne zeigt, welche mehrere Dipolantennen nach der vorliegenden
Erfindung aufweist, in einer Seitenansicht; 7 a universal antenna having a plurality of dipole antennas according to the present invention, in a side view;
8 Kopfansicht
der in 7 gezeigten Antennengruppe zeigt; 8th Head view of in 7 shown antenna group shows;
9 ein
Beispiel einer Mono-Pol-Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, welche ein Antennenelement aufweist; 9 shows an example of a mono-pole antenna according to the present invention having an antenna element;
10 ein
Beispiel für
eine Dipolantenne zeigt, wo die Antennenelemente auf der gegenüberliegenden
Seite eines dielektrischen Substrats aufgedruckt sind; 10 an example of a dipole antenna where the antenna elements are printed on the opposite side of a dielectric substrate;
11 ein
Beispiel einer Dipolantenne zeigt, bei der Antennenelemente durch
Metallplatten realisiert sind; 11 shows an example of a dipole antenna in which antenna elements are realized by metal plates;
12 ein
Diagramm eines gemessenen und vorhergesagten Antennengewinns der
in 4 gezeigten Dipolantenne zeigt; und 12 a diagram of a measured and predicted antenna gain of in 4 shows the dipole antenna shown; and
13 ein
Diagramm berechneter und gemessener Werte des VSWR für eine Dipolantenne der
in 8 gezeigten Antennengruppe zeigt. 13 a plot of calculated and measured values of VSWR for a dipole antenna in 8th shown antenna group shows.
2 zeigt
ein Beispiel für
eine Antenne nach der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Antenne
umfasst ein erstes Antennenelement 3 und ein zweites Antennenelement 4,
die einander gegenüberliegend
auf der gleichen Längsachse
angeordnet sind und sich in einer gemeinsamen Ebene erstrecken.
Die gezeigte Antenne arbeitet als Dipolantenne. Der erste und der
zweite längliche
Bereich 5, 6 sind parallel und mit einem Abstand
von W2 zueinander angeordnet. Der erste und der zweite längliche Bereich 5, 6 haben
daher die gleiche Länge
und die gleiche Breite. Ein Querbereich 7 verbindet den
ersten und den zweiten länglichen
Bereich 5, 6 in einem Abstand L2 vom speiseseitigen
Ende 9 des ersten und des zweiten länglichen Bereichs 5, 6.
Das speiseseitige Ende 9 des ersten Antennenelements ist das
Ende des Antennenelements, bei dem das Antennenelement gespeist
wird. Das erste Antennenelement 3 weist außerdem einen
Speisebereich 8 auf, der sich parallel zu und zwischen
dem ersten und dem zweiten länglichen
Bereich 5, 6 erstreckt. Anders ausgedrückt ist
der Speisebe reich 8 mit dem Querbereich 7 verbunden
und erstreckt sich parallel zu und einer gemeinsamen Ebene mit dem
ersten und dem zweiten länglichen
Bereich 5, 6, wodurch ein entsprechender Schlitz
zwischen dem Speisebereich 8 und dem ersten bzw. dem zweiten
länglichen Bereich 5, 6 gebildet
ist. Die Breite des Schlitzes oder der Abstand zwischen dem Speisebereich
und dem ersten bzw. dem zweiten länglichen Bereich 5, 6 hat einen
Wert S. Der Wert S ist so eingestellt, dass dieser kleiner ist als
W/2, wodurch W die Gesamtbreite des ersten Antennenelements ist.
Außerdem
ist der Abstand L2 zwischen dem Querbereich 7 und dem speiseseitigen
Ende 9 kleiner als L/2, wobei L die Gesamtlänge des
ersten und des zweiten länglichen
Bereichs 5, 6 ist. 2 shows an example of an antenna according to the present invention. The antenna shown comprises a first antenna element 3 and a second antenna element 4 which are arranged opposite one another on the same longitudinal axis and extend in a common plane. The antenna shown works as a dipole antenna. The first and the second elongated area 5 . 6 are arranged parallel to and at a distance from W2 to each other. The first and the second elongated area 5 . 6 therefore have the same length and the same width. A transverse area 7 connects the first and the second oblong area 5 . 6 at a distance L2 from the feeding end 9 the first and the second elongated area 5 . 6 , The feed side end 9 of the first antenna element is the end of the antenna element in which the antenna element is fed. The first antenna element 3 also has a dining area 8th on, which is parallel to and between the first and the second elongated area 5 . 6 extends. In other words, the dining area is rich 8th with the cross section 7 connected and extends parallel to and a common plane with the first and the second elongated region 5 . 6 , creating a corresponding slot between the dining area 8th and the first and second elongated areas, respectively 5 . 6 is formed. The width of the slot or the distance between the food area and the first and the second elongated area 5 . 6 has a value S. The value S is set to be smaller than W / 2, whereby W is the total width of the first antenna element. In addition, the distance L2 is between the transverse region 7 and the feed end 9 less than L / 2, where L is the total length of the first and second elongated areas 5 . 6 is.
Das
zweite Antennenelement 4, welches gegenüber dem ersten Antennenelement 3 angeordnet ist,
besitzt exakt die gleiche Form und gleichen Abmaße wie das erste Antennenelement 3.
Entsprechend weist das zweite Antennenelement 4 einen ersten
und einen zweiten länglichen
Bereich 10, 11 auf, die parallel zueinander und
in einem Abstand W2 zueinander angeordnet sind. Der erste und der
zweite längliche
Bereich 10, 11 haben die gleiche Länge L. Ein
Querbereich 12 verbindet den ersten und den zweiten länglichen
Bereich 10, 11 in einem Abstand L2 von dem speiseseitigen
Ende 14 des ersten und des zweiten länglichen Bereichs 10, 11.
Ein Speisebereich 13 erstreckt sich parallel zu und zwischen dem
ersten und dem zweiten länglichen
Bereich 10, 11. Die Breite S der Schlitze zwischen
dem Speisebereich 13 und dem ersten bzw. dem zweiten länglichen
Bereich 10, 11 ist kleiner als W/2, wobei W die Breite
des zweiten Antennenelements ist. Außerdem ist L2 kleiner als L/2,
wobei L die Gesamtlänge
des ersten und des zweiten länglichen
Bereichs 10, 11 ist.The second antenna element 4 which is opposite to the first antenna element 3 is arranged, has exactly the same shape and dimensions as the first antenna element 3 , Accordingly, the second antenna element 4 a first and a second elongated area 10 . 11 on, which are arranged parallel to each other and at a distance W2 to each other. The first and the second elongated area 10 . 11 have the same length L. A transverse area 12 connects the first and the second oblong area 10 . 11 at a distance L2 from the feeding end 14 the first and the second elongated area 10 . 11 , A dining area 13 extends parallel to and between the first and second elongate regions 10 . 11 , The width S of the slots between the dining area 13 and the first and second elongated areas, respectively 10 . 11 is smaller than W / 2, where W is the width of the second antenna element. In addition, L2 is less than L / 2, where L is the total length of the first and second elongated regions 10 . 11 is.
Durch
Auswahl der Form und der Maße
des ersten und/oder zweiten Antennenelements 3, 4,
wie in 2 gezeigt und in bezug darauf beschrieben, kann
der Realteil Re[Z] der Eingangsimpedanz Z der Antenne minimiert
werden, so dass eine sehr gute Anpassung zur Impedanz des Speisesystems
erreicht werden kann, was in 3 gezeigt
ist. Durch Variieren der Abmessungen des ersten und/oder zweiten
Antennenelements 3, 4 ist es möglich, eine feine Abstimmung
der Antennenimpedanz auf den gewünschten
Wert durchzuführen.By selecting the shape and dimensions of the first and / or second antenna element 3 . 4 , as in 2 and described in relation to this, the real part Re [Z] of the input impedance Z of the antenna can be minimized, so that a very good match with the impedance of the feed system can be achieved, which is 3 is shown. By varying the dimensions of the first and / or second antenna element 3 . 4 it is possible to fine tune the antenna impedance to the desired value.
In 3 ist
ein Frequenzdiagramm des Realteils Re[Z] und des Realteils Im[Z]
der Eingangsimpedanz Z der Antenne für die in 2 gezeigte
Dipolantenne gezeigt. Dadurch muss der Einfluss einer Reflexionsplatte,
welche in einem Abstand von ungefähr λ/4 von der gemeinsamen Ebene
der Antennenelemente 3, 4 angeordnet ist, in betracht
gezogen werden. Für
das in 3 gezeigte Diagramm wurde die Form der Dipolantenne,
welche in 2 gezeigt ist, für die Mittenübertragungsfrequenz
von 5,2 GHz optimiert, wie man aus dem Frequenzdiagramm in 1 sieht,
welches eine Dipolantennenimpedanz von ungefähr Z = 50 + j × 0 Ohm
für eine
Mittenfrequenz von 5,2 GHz für
den Fall zeigt, dass die Dipolantenne bei der dritten Resonanz strahlt.
Daher wird eine sehr gute Anpassung an die Übertragungs- oder Speiseleitungsimpedanz
von ungefähr
50 Ohm erreicht.In 3 is a frequency diagram of the real part Re [Z] and the real part Im [Z] of the input impedance Z of the antenna for the in 2 shown dipole antenna shown. As a result, the influence of a reflection plate, which at a distance of unge λ / 4 from the common plane of the antenna elements 3 . 4 is arranged to be considered. For the in 3 The diagram shown was the shape of the dipole antenna, which in 2 is optimized for the center transmission frequency of 5.2 GHz, as can be seen from the frequency diagram in 1 which exhibits a dipole antenna impedance of approximately Z = 50 + j × 0 ohms for a center frequency of 5.2 GHz in the case where the dipole antenna radiates at the third resonance. Therefore, a very good match to the transmission or feed line impedance of about 50 ohms is achieved.
In
den folgenden Figuren sind die Basisform und die Abmaße der gezeigten
Antennenelemente 3, 4 im Wesentlichen gleich wie
die Form der Antennenelemente 3, 4, die in 2 gezeigt
sind.In the following figures, the basic shape and the dimensions of the antenna elements shown are 3 . 4 essentially the same as the shape of the antenna elements 3 . 4 , in the 2 are shown.
In 4 ist
ein weiteres Beispiel einer Dipolantenne, die ein erstes Antennenelement 3 und
ein zweites Antennenelement 4 aufweist, die einander gegenüberliegend
angeordnet sind, gezeigt. Die beiden Antennenelemente sind auf der
gleichen Seite eines dielektrischen Substrats 16 aufgedruckt.
Das dielektrische Substrat ist auf einem Material 16, welches
einen niedrigen Verlust hat, befestigt, welches beispielsweise ein
Polyurethan-Schaum ist. Auf der anderen Seite des Materials 16 mit
dem niedrigen Verlust ist die Reflektorplatte 15 angeordnet.
Der Abstand H zwischen der Reflektorplatte 15 und dem dielektrischen
Substrat 17, auf dem die Antennenelemente 3, 4 gedruckt
sind, beträgt λ/4, wobei λ die elektrische
Wellenlänge
der Mittenfrequenz innerhalb des Materials 16 mit dem niedrigen
Verlust ist. Niedriger Verlust bedeutet, dass das Material 16 eine Dielektrizitätskonstante
von ungefähr
1 hat.In 4 is another example of a dipole antenna which is a first antenna element 3 and a second antenna element 4 shown, which are arranged opposite to each other shown. The two antenna elements are on the same side of a dielectric substrate 16 printed. The dielectric substrate is on a material 16 , which has a low loss attached, which is for example a polyurethane foam. On the other side of the material 16 with the low loss is the reflector plate 15 arranged. The distance H between the reflector plate 15 and the dielectric substrate 17 on which the antenna elements 3 . 4 is λ / 4, where λ is the electrical wavelength of the center frequency within the material 16 with the low loss is. Low loss means that the material 16 has a dielectric constant of about 1.
Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform sind das erste und
das zweite Antennenelement 3, 4 mit Mikrostrip-Leitungen 18 verbunden
und werden durch diese gespeist. Die Mirkostrip-Leitungen sind auf
eine Lagerplatte 19 gedruckt. Die Mikrostrip-Leitungen 18 erstrecken
sich orthogonal zur gemeinsamen Ebene des ersten und des zweiten
Antennenelements 3. Die speiseseitigen Enden 9, 14,
welche die Enden des ersten und des zweiten Antennenelements 3, 4 sind,
die eng zueinander sind, sind mit den Mikrostrip-Leitungen verbunden.
Innerhalb des Materials 16 mit dem niedrigen Verlust sind
die Mikrostrip-Leitungen 18 symmetrische Mikrostrips, die
sich in nicht nicht-symmetrische Mikrostrips in Richtung zu dem
SMA-Verbinder 20 ändern.At the in 4 Shown embodiment, the first and the second antenna element 3 . 4 with microstrip lines 18 connected and fed by these. The microstrip lines are on a bearing plate 19 printed. The microstrip lines 18 extend orthogonal to the common plane of the first and the second antenna element 3 , The supply-side ends 9 . 14 which the ends of the first and the second antenna element 3 . 4 which are close to each other are connected to the microstrip lines. Within the material 16 with the low loss are the microstrip lines 18 Symmetrical microstrips, resulting in non-symmetric microstrips towards the SMA connector 20 to change.
Obwohl
eine orthogonale Speisung der Antennenelemente 3, 4 in 4 gezeigt
ist, ist eine Speisung in der gleichen Ebene möglich. In diesem Fall erstrecken
sich die Mikrostrip-Leitungen 18 in der gleichen Ebene
wie das erste und das zweite Antennenelement 3, 4,
wobei das erste Antennenelement 3 und das zweite Antennenelement 4 auf
gegenüberliegenden
Seiten des dielektrischen Substrats 17 gedruckt sind.Although an orthogonal feed of the antenna elements 3 . 4 in 4 is shown, a supply in the same plane is possible. In this case, the microstrip lines extend 18 in the same plane as the first and the second antenna element 3 . 4 , wherein the first antenna element 3 and the second antenna element 4 on opposite sides of the dielectric substrate 17 are printed.
In 5 ist
eine Antenne 21, die mehrere Dipolantennen aufweist, wobei
jede ein erstes und ein zweites Antennenelement 3, 4 aufweist,
gezeigt. Die gezeigte Antenne besitzt vier Dipolantennen. Jede Dipolantenne
besitzt ein erstes und ein zweites Antennenelement 3, 4 und
ist auf einer Seitenfläche
eines Würfels
angeordnet. Das erste und das zweite Antennenelement 3, 4 sind
auf ein dielektrisches Substrat 23 aufgedruckt, welches
auf einem Substanz 22, welches niedrigen Verlust hat, angeordnet ist.
Innerhalb der Antenne ist ein quadratisches Loch gebildet, dessen
Seitenwände
durch entsprechende Reflektorplatten 24 gebildet sind.
Der Abstand H zwischen jeder Reflektorplatte auf der Innenseite
des Würfels
und der entsprechenden Dipolantenne beträgt λ/4, wobei λ die elektrische Wellenlänge der
Mittenfrequenz in der Substanz 22, die niedrigen Verlust hat,
ist. Die Längsachse
des ersten und des zweiten Antennenelements 3, 4 jeder
Dipolantenne, die in 5 gezeigt ist, sind parallel
zueinander und parallel zur Mittelachse des Durchgangslochs, welche durch
die vier Reflektorplatten 24 gebildet ist. Die in 5 gezeigte
Antenne 21 arbeitet als Universalantenne oder als "intelligente" Antenne.In 5 is an antenna 21 comprising a plurality of dipole antennas each having a first and a second antenna element 3 . 4 has shown. The antenna shown has four dipole antennas. Each dipole antenna has a first and a second antenna element 3 . 4 and is arranged on a side surface of a cube. The first and the second antenna element 3 . 4 are on a dielectric substrate 23 imprinted on a substance 22 , which has low loss, is arranged. Within the antenna, a square hole is formed, the side walls by corresponding reflector plates 24 are formed. The distance H between each reflector plate on the inside of the cube and the corresponding dipole antenna is λ / 4, where λ is the electrical wavelength of the center frequency in the substance 22 that has low loss is. The longitudinal axis of the first and the second antenna element 3 . 4 each dipole antenna used in 5 are shown are parallel to each other and parallel to the central axis of the through hole, which through the four reflector plates 24 is formed. In the 5 shown antenna 21 works as a universal antenna or as an "intelligent" antenna.
In 6 ist
die Verwendung von Dipolantennen gemäß der vorliegenden Erfindung
in einem Fahrzeug 25 gezeigt. Vier Dipolantennen 26,
die jeweils ein erstes und ein zweites Dipolelement 3, 4 aufweisen,
sind in den vier Ecken eines Fahrzeugs 25 integriert. Dadurch
können,
wie durch die Antenne 26 in der rechten vorderen Ecke des
Fahrzeugs 25 in 6 gezeigt ist, die vier Antennen
in den Stoßstangen 27 des
Fahrzeugs integriert werden. Die Längsachse der Antenne 26 erstreckt
sich normalerweise zum Boden.In 6 is the use of dipole antennas according to the present invention in a vehicle 25 shown. Four dipole antennas 26 each comprising a first and a second dipole element 3 . 4 are in the four corners of a vehicle 25 integrated. This allows, as by the antenna 26 in the right front corner of the vehicle 25 in 6 shown is the four antennas in the bumpers 27 integrated into the vehicle. The longitudinal axis of the antenna 26 normally extends to the ground.
In 7 ist
ein Beispiel einer Antennengruppe 28, die mehrere, beispielsweise
acht Dipolelemente aufweist, gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. In dem gezeigten Beispiel sind alle Dipolantennen,
die jeweils ein erstes und ein zweites Antennenelement 3, 4 aufweisen,
auf der gleichen Fläche eines
dielektrischen Substrats 29 gedruckt und werden durch symmetrische
Mikrostrip-Leitungen 33 gespeist, die sich orthogonal zur
gemeinsamen Ebene der Dipolantennen erstrecken. In einem Abstand
H vom dielektrischen Substrat 29 ist eine Reflektorplatte 30 angeordnet.
Zwischen dem dielektrischen Substrat und der Reflektorplatte 30 ist
eine Substanz 35, die niedrigen Verlust hat, angeordnet.
Die Substanz 35, die einen niedrigen Verlust hat, kann
Luft oder ein Lagermaterial mit niedrigem Verlust sein, beispielsweise
Polyurethan-Schaum. Der Abstand H wird so gewählt, dass er λ/4 ist, wobei λ die elektrische
Wellenlänge
bei der Mittenfrequenz und der Substanz ist, die den niedrigen Verlust
hat. Die Mikrospeise- oder Übertragungsleitungen 34 sind
innerhalb der Substanz, die den niedrigen Verlust hat, symmetrisch. Zwischen
der Reflektorplatte und den SMA-Verbindern 32, um die Antennenspeiseleitungen 33 mit
einer weiteren Übertragungseinrichtung
zu verbinden, findet eine Übertragung
von den symmetrischen zu den nicht-symmetrischen Mikrostrip-Leitungen
innerhalb der Übertragungsleitungen 34 statt.
Die SMA-Verbinder 32 können
an der Lagerplatte 31 befestigt sein.In 7 is an example of an antenna group 28 which has a plurality of, for example, eight dipole elements, according to the present invention. In the example shown, all dipole antennas are each a first and a second antenna element 3 . 4 on the same surface of a dielectric substrate 29 printed and are made by symmetrical microstrip lines 33 which extend orthogonal to the common plane of the dipole antennas. At a distance H from the dielectric substrate 29 is a reflector plate 30 arranged. Between the dielectric substrate and the reflector plate 30 is a substance 35 , which has low loss, arranged. The substance 35 which has a low loss, may be air or a low-loss bearing material, such as polyurethane foam. The distance H is chosen to be λ / 4, where λ is the electrical wavelength at the center frequency and the substance, which has the low loss. The micro supply or transmission lines 34 are symmetrical within the substance that has the low loss. Between the reflector plate and the SMA connectors 32 to the antenna feeders 33 to connect to another transmission device, a transmission from the balanced to the non-symmetrical microstrip lines within the transmission lines takes place 34 instead of. The SMA connectors 32 can on the bearing plate 31 be attached.
In 8 ist
eine Kopfansicht der in 7 gezeigten Antenne 28 gezeigt.
Jede der acht Dipolantennen besitzt ein erstes und ein zweites Antennenelement 3, 4.
Alle ersten und zweiten Antennenelement 3, 4 sind
auf die gleiche Fläche
des dielektrischen Substrats 29 gedruckt. Alle Dipolantennen sind
parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Die Antennengruppe,
welche in 7 und 8 gezeigt
ist, kann als Komfortantenne, Festphasenantenne oder Adaptivphasenantenne
verwendet werden.In 8th is a head view of the in 7 shown antenna 28 shown. Each of the eight dipole antennas has a first and a second antenna element 3 . 4 , All first and second antenna element 3 . 4 are on the same surface of the dielectric substrate 29 printed. All dipole antennas are arranged parallel and spaced from one another. The antenna group, which in 7 and 8th can be used as a comfort antenna, a solid phase antenna or an adaptive phase antenna.
Bei
den in 4 bis 8 oben gezeigten Ausführungsformen
bestehen die Antennenelemente aus dünnen Metallfilmen, die auf
ein dielektrisches Substrat aufgedruckt sind.At the in 4 to 8th In the embodiments shown above, the antenna elements are made of thin metal films printed on a dielectric substrate.
In 9 ist
eine Antenne gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, welche aus dünnen
Metallplatten besteht, die nicht auf irgendein Substrat gedruckt
sind und sich frei erstrecken. Die in 9 gezeigte
Antenne ist als eine Mono-Polantenne realisiert, die lediglich ein
Antennenelement 3 aufweist. Eine Reflektorplatte 36 ist
in einem Abstand H und parallel zum Antennenelement 3 angeordnet.
Der Abstand H ist auf H = λ/4
festgelegt, wobei λ die
elektrische Wellenlänge
der Mittenfrequenz innerhalb Luft ist. Bei der in 9 gezeigten
Ausführungsform ist
das Substrat, welches niedrigen Verlust aufweist, Luft. Das Antennenelement 3 ist
auf einer Lagerebene 37 befestigt, welche sich orthogonal
zur Reflektorplatte 36 erstreckt. Bei einer alternativen
Ausführungsform,
die nicht gezeigt ist, kann das Antennenelement 3 der Mono-Polantenne,
die in 9 gezeigt ist, auch auf ein dielektrisches Substrat
gedruckt werden, wodurch das elektrische Substrat entweder auf eine
Substanz, die niedrigen Verlust hat, befestigt werden kann, beispielsweise
Polyurethan-Schaum, oder sich frei erstrecken kann.In 9 For example, an antenna according to the present invention is shown which consists of thin metal plates that are not printed on any substrate and extend freely. In the 9 The antenna shown is realized as a mono-pole antenna, which is only an antenna element 3 having. A reflector plate 36 is at a distance H and parallel to the antenna element 3 arranged. The distance H is set to H = λ / 4, where λ is the electrical wavelength of the center frequency within air. At the in 9 In the embodiment shown, the substrate having low loss is air. The antenna element 3 is at a storage level 37 attached, which is orthogonal to the reflector plate 36 extends. In an alternative embodiment, which is not shown, the antenna element 3 the mono pole antenna used in 9 can also be printed on a dielectric substrate, whereby the electrical substrate can either be attached to a substance that has low loss, such as polyurethane foam, or can extend freely.
In 10 ist
ein Beispiel einer Dipolantenne, die ein erstes und ein zweites
Antennenelement 3, 4 aufweist, gezeigt. Bei diesem
Beispiel ist das erste Antennenelement 3 als dünner Metallfilm
auf eine obere Fläche
eines dielektrischen Substrats 38 gedruckt, während das
zweite Antennenelement 4 als dünner Metallfilm auf die untere
Fläche
des dielektrischen Substrats 38 aufgedruckt ist. Das dielektrische Substrat
ist auf einer Substanz 39, die niedrigen Verlust aufweist,
angeordnet, die beispielsweise Polyurethan-Schaum oder Luft sein
kann. In einem Abstand H von dem dielektrischen Substrat 38 ist
eine Reflektorebene positioniert. Der Abstand H wird dadurch auf
H = λ/4
festgelegt, wobei λ die
elektrische Wellenlänge
bei der Mittenfrequenz in der Substanz, die niedrigen Verlust aufweist,
ist. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel werden
das erste und das zweite Antennenelement 3, 4 durch
symmetrische Mikrostrip-Leitungen gespeist, die sich in der gleichen
Ebene wie das entsprechende Antennenelement 3, 4 erstrecken.In 10 is an example of a dipole antenna that includes first and second antenna elements 3 . 4 has shown. In this example, the first antenna element is 3 as a thin metal film on an upper surface of a dielectric substrate 38 printed while the second antenna element 4 as a thin metal film on the lower surface of the dielectric substrate 38 is printed. The dielectric substrate is on a substance 39 having low loss, which may be polyurethane foam or air, for example. At a distance H from the dielectric substrate 38 a reflector plane is positioned. The distance H is thereby set at H = λ / 4, where λ is the electric wavelength at the center frequency in the substance having low loss. At the in 10 The example shown, the first and the second antenna element 3 . 4 powered by symmetrical microstrip lines, which are in the same plane as the corresponding antenna element 3 . 4 extend.
In 11 ist
ein Beispiel einer Dipolantenne, welche ein erstes und ein zweites
Antennenelement 3, 4 aufweist, gezeigt. In diesem
Beispiel besteht das erste und das zweite Antennenelement aus dünnen Metallplatten
mit einer endlichen Dicke, die sich frei erstrecken. In diesem Fall
ist das Material, welches niedrigen Verlust hat, welches zwischen
den ersten und dem zweiten Element 3, 4 und der
Reflektorplatte 43 angeordnet ist, Luft. Die Reflektorplatte 43 ist
in einem Abstand H von der Verbindungsebene des ersten und des zweiten
Antennenelements 3, 4 angeordnet, wobei H auf
H = λ/4
festgelegt ist, wobei λ die elektrische
Wellenlänge
bei der Mittenfrequenz in Luft ist. Bei dem in 11 gezeigten
Beispiel werden das erste und das zweite Antennenelement durch symmetrische
Metallstreifenleitungen 44, 45 gespeist, welche
sich orthogonal zur gemeinsamen Ebene des ersten und des zweiten
Antennenelements 3, 4 erstrecken. Die Metallstreifenleitungen 44, 45 bestehen
aus Metall mit einer endlichen Dicke.In 11 is an example of a dipole antenna which includes first and second antenna elements 3 . 4 has shown. In this example, the first and second antenna elements are made of thin metal plates having a finite thickness that extend freely. In this case, the material which has low loss is that between the first and the second element 3 . 4 and the reflector plate 43 is arranged, air. The reflector plate 43 is at a distance H from the connection plane of the first and second antenna elements 3 . 4 where H is set to H = λ / 4, where λ is the electrical wavelength at the center frequency in air. At the in 11 As shown, the first and second antenna elements are formed by symmetrical metal strip lines 44 . 45 which are orthogonal to the common plane of the first and the second antenna element 3 . 4 extend. The metal strip lines 44 . 45 are made of metal with a finite thickness.
12 zeigt
den gemessenen und den vorhergesagten Antennengewinn für die in 4 gezeigte
Ausführungsform.
Aus dem Diagramm kann man erkennen, dass der maximale Antennengewinn ungefähr 9,5 dBi
beträgt,
was bedeutet, dass die Antenne nach der vorliegenden Erfindung,
die bei der dritten Resonanz strahlt, einen viel höheren Antennengewinn
als bekannte Antennen liefert, die bei der ersten und der zweiten
Resonanz strahlen. 12 shows the measured and the predicted antenna gain for the in 4 shown embodiment. From the diagram, it can be seen that the maximum antenna gain is about 9.5 dBi, which means that the antenna according to the present invention radiating at the third resonance provides a much higher antenna gain than known antennas used in the first and second antennas to radiate the second resonance.
In 13 sind
die berechneten und die gemessenen Werte des VSWR für eine Dipolantenne der
Antennengruppe, die in 7 und 8 gezeigt ist,
gezeigt. Wie man ersehen kann, hat diese eine Dipolantenne in der
Antennengruppe von 7 und 8 eine Betriebsbandbreite
von 8% für
ein VSWR niedriger als 2.In 13 are the calculated and measured values of the VSWR for a dipole antenna of the antenna array used in 7 and 8th shown is shown. As you can see, this has a dipole antenna in the antenna array of 7 and 8th an operating bandwidth of 8% for a VSWR lower than 2.
In
allen Ausführungsformen
und Beispielen, die in 3 bis 11 der
vorliegenden Erfindung gezeigt sind, besteht die Reflektorebene
oder die Reflektorplatte aus einem Metallmaterial. Dadurch kann die
Reflektorplatte entweder als dünner
Metallfilm auf ein entsprechendes Substrat aufgedruckt werden oder
die Reflektorplatte kann aus einem Metallfilm mit einer endlichen
Dicke bestehen.In all embodiments and examples that are in 3 to 11 According to the present invention, the reflector plane or the reflector plate is made of a metal material. As a result, the reflector plate can be printed either as a thin metal film on a corresponding substrate or the reflector plate can be made of a metal film consist of a finite thickness.