EP0591323A1 - Planar zig-zag antenna - Google Patents

Planar zig-zag antenna

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Publication number
EP0591323A1
EP0591323A1 EP92913171A EP92913171A EP0591323A1 EP 0591323 A1 EP0591323 A1 EP 0591323A1 EP 92913171 A EP92913171 A EP 92913171A EP 92913171 A EP92913171 A EP 92913171A EP 0591323 A1 EP0591323 A1 EP 0591323A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna element
planar antenna
coating
strips
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92913171A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Peiniger
Birgit Fortyr
Heinz Chaloupka
Arndt Pischke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP92913171A priority Critical patent/EP0591323A1/en
Publication of EP0591323A1 publication Critical patent/EP0591323A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/364—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith using a particular conducting material, e.g. superconductor

Definitions

  • the invention relates to a planar antenna element in a stripline arrangement on a dielectric substrate, and to an antenna which is constructed from such planar antenna elements.
  • stripline technology is an important basis for the creation of electrical circuits for the generation, transmission and processing of electromagnetic alternating current signals with frequencies up to the gigahertz range, preferably with frequencies between 100 MHz and 10 GHz, in particular with frequencies from the range important for communication with artificial earth satellites around 1 GHz.
  • Stripline arrangements which depending on the size u. U. also as
  • “Microstrip line arrangements” are made up of strip-shaped electrical conductors on a first side of an essentially planar dielectric substrate which has a second side which is essentially parallel to the first side and which is essentially covered by an electrically conductive coating.
  • the thickness of the substrate between the first and second side is usually on the order of a millimeter.
  • the selectable height of a substrate for a stripline arrangement is subject to a restriction according to a criterion which determines the dielectric constant of the substrate and the vacuum wavelength of the electromagnetic to be guided through the stripline arrangement
  • planar antennas can be found in the "Textbook of High Frequency Technology" by Zinke and Brunswig, fourth edition, volume 1, Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg (1990), pages 413 ff. Basic terms for antennas are also explained in detail there - see Chapter 6, especially Chapter 6.1.7, page 365 ff.
  • Planar, meandering structured antennas in stripline technology emerge from EP 0 061 831 AI and GB 2 165 700 A.
  • the antennas are made up of conventional electrical conductors on conventional substrates.
  • the first-mentioned font refers to the adaptation of the shape of the antenna to a given radiation pattern; the second document refers to the weatherproof equipment of a conventional planar antenna.
  • Planar antennas are particularly interesting because they can be arranged on a single substrate together with other electronic circuits using stripline technology, which meets the general requirements for particularly compact communication systems in the high-frequency range.
  • antennas are desired whose dimensions are significantly smaller than the vacuum wavelength of the electromagnetic signals for which they are intended - for signals with frequencies in the GHz range, the vacuum wavelengths are around 10 cm, but they are Antennas desired with dimensions of 1 cm and less.
  • High-temperature superconductors "known materials. Information on this, in particular references to possible compositions for high-temperature superconductors, can be found in EP 0 337 656 A2; the" Int. Workshop on HTSC Thin Films: Properties and Applications “from April 15 to 19, 1991 in Rome as part of the lecture” Applications of HTSC Thin Films with Low Microwave Losses to Linear Devices "by H. Chaloupka and G. Müller on the applicability of Thin films from high-temperature superconductors in high-frequency circuits and antennas have been reported, with indications not only of high-temperature superconductors that can be used, but also of possible materials for substrates and the dimensioning of such substrates
  • miniaturization is not adversely affected by the properties of the material used to form the stripline arrangement if a superconductor is selected as such; miniaturization, however, involves a strong reduction in the bandwidth of the antenna, which severely limits its applicability and leads to the fact that, for communication systems with certain requirements for the width of the frequency band that can be used, instead of a single planar antenna, several appropriately coordinated planar antennas must be used. With increasing miniaturization, the corresponding
  • the present invention has for its object to provide an antenna element for a miniaturized antenna, specifically a planar antenna element, which, in addition to low losses (and thus high efficiency), has a significantly increased bandwidth compared to the planar antenna elements of the prior art.
  • a planar antenna element in a stripline arrangement on a dielectric substrate with a first side and a second side approximately parallel to this, which first side has a superconductive first coating which represents the stripline arrangement and which second side is essentially covered with an electrically conductive second coating, consists of a large number of closely adjacent and approximately parallel strips, each of which has two ends, the strips being connected to one another at their ends in the manner of a meander.
  • the invention further relates to a planar antenna in a stripline arrangement on a dielectric substrate, which planar antenna has an arrangement with at least one planar antenna element according to the invention, possibly in the context of one of the configurations described below.
  • planar antenna elements according to the invention can be used to achieve a special directivity, gff. in connection with other advantageous properties.
  • the planar antenna element according to the invention has a wealth of advantages compared to the antenna elements of the prior art.
  • the resonance effect occurring on the antenna element according to the invention and determining the resonance frequency and the bandwidth is substantially different from that Resonance effect on a usual rectangular
  • Strip line of a planar antenna element according to the prior art occurs; contrary to the antenna element of the prior art, the antenna element according to the invention is essentially a one-dimensional, folded resonator with a length which is a multiple of half the wavelength of the electromagnetic wave to be radiated or received in the substrate; the length of a planar antenna element according to the prior art is half this wavelength.
  • the high-frequency current on the planar antenna element according to the invention which causes the radiation, does not come about as in the prior art by a "two-dimensional" resonance, but by a "one-dimensional” resonance; the high-frequency currents which flow on the strips forming the antenna element are essentially in phase with one another at resonance and additively overlap.
  • a bandwidth of 7% with an efficiency of more than 50% can be achieved with the antenna element according to the invention - this can be compared with bandwidths in the range of 0.5% for the known planar antenna elements with the same dimensions.
  • Antenna element a special mode purity, i.e. a simple and easy to describe structure of the emitted electromagnetic field, since the antenna can not be excited in several mutually orthogonal directions like a simple planar antenna according to the prior art, but only in one direction parallel to the extension the stripes forming the meander; the radiation field of the antenna element according to the invention is relatively simple, so that the antenna element according to the invention is particularly suitable for use in a planar antenna having a group of antenna elements. It should also be emphasized that the use of
  • the mutually adjacent strips of the first coating in the antenna element according to the invention are of course capacitively and inductively coupled to one another due to their small spacing, so that the resonance behavior of the resonator consisting of the meandering strips is not necessarily the same as the resonance behavior of an elongated strip line piece of the same length. Coupling the strips to one another may also change the value of the resonance frequency in addition to the bandwidth, which must be taken into account by adapting the dimensions of the antenna element accordingly; under certain circumstances the length of the strips of the antenna element must deviate slightly from half the wavelength of the electromagnetic signal to be emitted or received, which is related to the dielectric constant of the substrate.
  • Such a requirement for adapting a theoretically determined dimensioning is particularly in the 1 High-frequency technology al current and familiar to the relevant expert; this applies to the dimensioning of stripline arrangements particularly because a closed one
  • the number of stripes in the planar 10 antenna element according to the invention can be geometric and electrical
  • Strip is advantageously limited to a maximum of forty, 15, preferably a maximum of twenty. especially the
  • Stripline arrangement selected manufacturing process PVD and CVD-20 processes of various types, including sputtering techniques and
  • the shape of the antenna element according to the invention of any configuration is advantageously chosen such that the strips are arranged within an approximately rectangular, in particular approximately square, edge.
  • the planar antenna element can be constructed in such a way that strips of different lengths, preferably strips, the length of which varies within a certain interval by the length necessary to achieve resonance at a preselected frequency, are combined become; such will be favorable Stripes of different lengths are arranged one behind the other in such a way that an antenna element with an approximately trapezoidal, preferably with a mirror-symmetrically trapezoidal, edge is formed.
  • All strips of a planar antenna element according to the invention are advantageously approximately straight and all have a uniform width; The latter requirement in particular ensures that the distribution of the electrical current on the antenna element is largely uniform at the resonance frequency, which is conducive to an easily manageable and calculable radiation field.
  • a “capacitive load” can be provided at each junction of two strips in the form of a formation which forms a capacitor with the second coating and the substrate, which in the
  • the substrate on which a planar antenna element is to be formed according to the invention preferably consists of a material with a relatively high dielectric constant, since the dimensions of the antenna element required for the given resonance frequency decrease with increasing dielectric constant.
  • Conceivable materials for such substrates are Plastics, possibly reinforced with glass fibers or the like, in particular polytetrafluoroethylene, which can optionally be fiber-reinforced. Crystalline, possibly microcrystalline, substrates are also conceivable; Proven materials for this are aluminum oxide, magnesium oxide and
  • Lanthanum aluminate In particular, lanthanum aluminate and magnesium oxide are very favorable if a ceramic high-temperature superconductor, such as, for example, is used as the superconductive material for the first and / or the second coating.
  • a ceramic high-temperature superconductor such as, for example, is used as the superconductive material for the first and / or the second coating.
  • Oxygen is to be used;
  • the ceramic can be applied to monocrystalline lanthanum aluminate
  • High-temperature superconductors grow epitaxially from the vapor phase, so that a superconductive due to favorable orientation of the crystal axes of the substrate
  • Coating can be obtained, the crystal axes of which are also oriented in directions favorable to achieve high current carrying capacity.
  • Aluminum oxide is particularly interesting due to its high dielectric constant of approximately 22 and its particularly high insulation resistance, due to which particularly low-loss strip line arrangements can be formed.
  • Metals with good conductivity such as copper, silver and gold, are suitable for the essentially continuous second coating of the substrate on which the superconducting planar antenna element according to the invention is applied.
  • the provision of a superconducting second coating is particularly advantageous; however, since the second coating is in any case less stressed than that
  • a second coating made of a conventional electrical conductor, in particular of copper or a noble metal is particularly useful under economic conditions.
  • the cost-effective producibility of the planar antenna element according to the invention is counterbalanced if the second coating consists of the same substance as the first coating and thus both coatings can possibly be applied in one operation.
  • the structuring of the first coating to form the stripline arrangement can either take place in a second operation by an etching process or the like, or the substrate can be covered with an only partially permeable mask in order to obtain the stripline arrangement in the first coating before the coatings are applied become.
  • a particularly advantageous material for forming the first coating (and possibly also the second coating) for a planar antenna element according to the invention of any design is a ceramic superconductor, advantageously a ceramic high-temperature superconductor of the 123 type (i.e. the known yttrium-barium Copper-oxygen compound) or a ceramic high temperature superconductor of the 2212 type (e.g. a compound of thallium, barium, calcium, copper and oxygen).
  • the thickness of the substrate for a planar antenna element according to the invention of any configuration is advantageously chosen between 0.3 mm and 1.5 mm, preferably between 0.5 mm and 1.0 mm, for conventional applications. As already stated, the selected thickness of the substrate may result in an occurrence of
  • FIG. 1 shows a simple exemplary embodiment of a planar antenna element according to the invention together with feed line in stripline technology
  • FIG 2 shows a further embodiment of the antenna element according to the invention, which is characterized by a particularly large bandwidth
  • FIG. 3 shows a cross section through a substrate with a
  • FIG. 5 shows a planar antenna, constructed from several antenna elements according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 Both figures show one
  • Stripline arrangement with an antenna element 1 according to the invention which, via a coupling element 13, to a feed line 12 belonging to the stripline arrangement, which depending on the application also possibly leads to a
  • the antenna element 1 is constructed from a multiplicity of strips 7, which are connected to one another at their ends 8 via connection points 10 in the manner of a meander 5.
  • the antenna element 1 has a resonance frequency, namely the frequency at which the length of each strip 7 (or the average length of all strips 7) corresponds to half the wavelength of the electromagnetic wave with the resonance frequency in the substrate (not shown in FIG. 1 and FIG. 2 for the sake of clarity) - this taking into account the coupling effects, which are narrow. adjacent strips 7 occur.
  • the planar antenna element 1 according to FIG. 1 contains nine strips 7, the antenna element 1 according to FIG. 2 contains eight strips 7; these numbers are possible according to the invention, but are in no way representative.
  • antenna element 1 can contain a very large number of strips 7, in particular up to 40 strips.
  • the width and the mutual spacing of the strips 7 are also not representative;
  • the dimensioning and arrangement of the strips 7 can be adapted to the requirements of each individual case.
  • the strips 7 of the antenna element 1 are of equal length to one another, so that the antenna element 1 is surrounded by a rectangular edge 9.
  • the antenna element 1 is fed by galvanic coupling of the feed line 12 to a strip 7, with a between the antenna element 1 and the feed line 12
  • Coupling element 13 a piece of a strip conductor intended as a quarter-wave transformer, is inserted.
  • the coupling element 13 is used to adapt the input impedance of the antenna element 1 to the impedance of the feed line 12.
  • FIG. 2 shows an antenna element 1 with strips 7 of different lengths, which strips 7 are arranged such that the antenna element 1 is enclosed by a trapezoidal edge 9.
  • This arrangement may not allow the same level of miniaturization as the arrangement of Figure 1, it is characterized by a particularly wide range.
  • the coupling of the feed line 12 to the antenna element 1 takes place capacitively in the exemplary embodiment according to FIG. 2; the coupling element 13 is given by a point at which the feed line 12 is close to the antenna element 1.
  • no further transformation element between the antenna element 1 and the feed line 12 may be necessary.
  • FIG. 3 shows a cross section through a dielectric substrate 2 with a first side 3 and a second side 4, a first coating 5 for forming an antenna element 1 being applied to the first side 3 and the second side 4 being an essentially continuous second coating 6 having.
  • the first coating 5 and the second coating 6 are both electrically conductive, whereby according to the invention the first coating 5 must be superconductive and the second coating 6 can be superconductive.
  • FIG. 3 also shows how a coaxial line 14 can be coupled to an antenna element 1.
  • the second coating 6 has a recess 15 on which the coaxial line 14 is seated in such a way that its outer conductor 16 touches and is connected to the second coating 6 and the inner conductor 17 points into the recess 15.
  • Figure 3 is a schematic representation; in particular, the thicknesses of the substrate 2, the first coating 5 and the second coating 6 are not necessarily drawn to scale; first coating 5 and second coating 6 can each by design, orders of magnitude thinner than that
  • Substrate 2 The representation of the coupling of the coaxial line 14 to the antenna element 1 is also only schematic, since this type of coupling is known per se and information on its practical implementation is therefore unnecessary.
  • FIG. 4 shows a detail from an embodiment of the antenna element according to the invention, which is another
  • connection points 10 of two strips 7 have formations 11 which, together with the substrate (not shown) and the second coating (also not shown), form a capacitor with an effective capacitance.
  • the substrate not shown
  • the second coating also not shown
  • the shape and arrangement of a shape 11 can be selected in accordance with the requirements and possibilities of the individual case. It should be noted that the strips 7 in the exemplary embodiment shown are not strictly parallel to one another; this is also not necessary according to the invention.
  • FIG. 5 finally shows a planar antenna which is constructed from two planar antenna elements 1 according to the invention.
  • the antenna elements 1 are galvanically coupled to the feed line 12 via a coupling element 13, are therefore parallel to one another and are operated with the same phase of the electromagnetic signal.
  • antenna elements 1 can be combined with one another for a variety of purposes, for example to achieve a directional effect and / or a circularly polarized radiation field become .
  • the invention relates to a planar antenna element in a stripline arrangement made of a dielectric substrate, which, in the case of particularly small dimensions, has a particularly high bandwidth with particularly high efficiency and can be combined in a simple manner with identical antenna elements to form a planar antenna.

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Abstract

Un élément planaire d'antenne (1) comprend un agencement de bandes conductrices sur un substrat diélectrique (2) avec une première face (3), et une deuxième face (4) à peu près parallèle à la première face. La première face (3) comprend un premier revêtement supraconducteur (5) qui forme les bandes conductrices, et la deuxième face (4) est essentiellement recouverte d'un deuxième revêtement électroconducteur (6). L'élément d'antenne (1) se compose d'une pluralité de bandes (7) étroitement serrées les unes à côté des autres, à peu près parallèles, pourvues chacune de deux extrémités (8). Les bandes (7) sont mutuellement reliées par leurs extrémités (8) à la manière d'un zig-zag. L'invention concerne également une antenne planaire composée d'au moins un élément planaire d'antenne (1). Cette antenne se caractérise en particulier par une largeur de bande et par une efficacité particulièrement élevées, tout en ayant des dimensions réduites, ainsi que par un champ de rayonnement électromagnétique à structure simple.A planar antenna element (1) comprises an arrangement of conductive strips on a dielectric substrate (2) with a first face (3), and a second face (4) approximately parallel to the first face. The first face (3) comprises a first superconductive coating (5) which forms the conductive strips, and the second face (4) is essentially covered with a second electroconductive coating (6). The antenna element (1) consists of a plurality of strips (7) tightly packed next to each other, approximately parallel, each provided with two ends (8). The strips (7) are mutually connected by their ends (8) in the manner of a zig-zag. The invention also relates to a planar antenna comprising at least one planar antenna element (1). This antenna is characterized in particular by a particularly high bandwidth and efficiency, while having reduced dimensions, as well as by an electromagnetic radiation field with a simple structure.

Description

Planare Mäander-AntennePlanar meander antenna
Die Erfindung betrifft ein planares Antennenelement in einer Streifenleiteranordnung auf einem dielektrischen Substrat, sowie eine Antenne, die aus derartigen planaren Antennenelementen aufgebaut ist.The invention relates to a planar antenna element in a stripline arrangement on a dielectric substrate, and to an antenna which is constructed from such planar antenna elements.
Die Streifenleitertechnik ist eine wichtige Grundlage für die Erstellung elektrischer Schaltungen zur Erzeugung, Weiterleitung und Verarbeitung elektromagnetischer Wechselstromsigπale mit Frequenzen bis zum Gigahertz-Bereich, vorzugsweise mit Frequenzen zwischen 100 MHz und 10 GHz, insbesondere mit Frequenzen aus dem für die Kommunikation mit künstlichen Erdsatelliten wichtigen Bereich um 1 GHz. Streifenleiteranordnungen, die je nach Größe u. U. auch alsThe stripline technology is an important basis for the creation of electrical circuits for the generation, transmission and processing of electromagnetic alternating current signals with frequencies up to the gigahertz range, preferably with frequencies between 100 MHz and 10 GHz, in particular with frequencies from the range important for communication with artificial earth satellites around 1 GHz. Stripline arrangements, which depending on the size u. U. also as
"Mikrostreifenleiteranordnungen" bezeichnet werden, bestehen aus streifenförmigeπ elektrischen Leitern auf einer ersten Seite eines im wesentlichen planaren dielektrischen Substrates, das eine zu der ersten Seite im wesentlichen parallele zweite Seite aufweist, welche von einer elektrisch leitfähigen Beschichtung im wesentlichen überdeckt ist. Die Dicke des Substrates zwischen erster und zweiter Seite liegt üblicherweise in der Größenordnung eines Millimeters. Vorteilhafterweise unterliegt die wählbare Höhe eines Substrates für eine Streifenleiteranordnung einer Beschränkung nach einem Kriterium, das die Dielektrizitätskonstante des Substrates und die Vakuumwellenlänge der durch die Streifenleiteranordnung zu führenden elektromagnetischen"Microstrip line arrangements" are made up of strip-shaped electrical conductors on a first side of an essentially planar dielectric substrate which has a second side which is essentially parallel to the first side and which is essentially covered by an electrically conductive coating. The thickness of the substrate between the first and second side is usually on the order of a millimeter. Advantageously, the selectable height of a substrate for a stripline arrangement is subject to a restriction according to a criterion which determines the dielectric constant of the substrate and the vacuum wavelength of the electromagnetic to be guided through the stripline arrangement
Signale einbezieht. Ein wesentlicher Effekt, der die Dicke des Substrates begrenzt, ist das Auftreten sogenannter "Oberflächenwellen" auf dem Substrat, die in ihrer Ausbreitung weitgehend unabhängig von der konkreten Gestalt der Streifenleiteranordnung sind und deren Funktion u. U. beträchtlich stören können. Streifenleiteranordnungen, insb. "Mikrostreifenleitungen", sind eingehend beschrieben in dem "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meinke und Gundlach, vierte Auflage, Band 2, Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg (1986), S. K8 ff. Dort sind auch planare Antennen, nämlich Antennen in Streifenleiteranordnungen der erwähnten Art, beschrieben -Seiten N24 und N25. Auch ist ausgeführt, wie planare Antennen an Leitungssysteme zur Ein- oder Auskopplung von Hochfrequenzsignalen anzuschließen sind. Weitere Hinweise zu planaren Antennen sind dem "Lehrbuch der Hochfrequenztechnik" von Zinke und Brunswig, vierte Auflage, Band 1, Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg (1990), Seiten 413 ff., zu entnehmen. Auch sind dort Grundbegriffe zu Antennen eingehend erläutert - siehe Kapitel 6, insb. Kapitel 6.1.7, Seite 365 ff.Includes signals. An essential effect that limits the thickness of the substrate is the occurrence of so-called "surface waves" on the substrate, the spread of which is largely independent of the specific shape of the stripline arrangement and its function u. U can considerably disturb. Stripline arrangements, in particular "microstrip lines", are described in detail in the "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" by Meinke and Gundlach, fourth edition, volume 2, Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg (1986), pp. K8 ff. There are also planar antennas , namely antennas in strip line arrangements of the type mentioned, described pages N24 and N25. It is also explained how planar antennas are to be connected to line systems for coupling or decoupling high-frequency signals. Further information on planar antennas can be found in the "Textbook of High Frequency Technology" by Zinke and Brunswig, fourth edition, volume 1, Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg (1990), pages 413 ff. Basic terms for antennas are also explained in detail there - see Chapter 6, especially Chapter 6.1.7, page 365 ff.
Planare, mäanderartig strukturierte Antennen in Streifenleitertechnik gehen aus der EP 0 061 831 AI und der GB 2 165 700 A hervor. Die Antennen sind jeweils aus konventionellen elektrischen Leitern auf konventionellen Substraten aufgebaut. Die erstgenannte Schrift bezieht sich auf die Anpassung der Form der Antenne an eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik; die zweitgenannte Schrift bezieht sich auf die wetterfeste Ausrüstung einer herkömmlichen planaren Antenne.Planar, meandering structured antennas in stripline technology emerge from EP 0 061 831 AI and GB 2 165 700 A. The antennas are made up of conventional electrical conductors on conventional substrates. The first-mentioned font refers to the adaptation of the shape of the antenna to a given radiation pattern; the second document refers to the weatherproof equipment of a conventional planar antenna.
Planare Antennen sind insb. deshalb interessant, weil sie zusammen mit anderen elektronischen Schaltungen in Streifenleitertechnik auf einem einzigen Substrat angeordnet werden können, was den allgemeinen Wünschen nach besonders kompakten Kommunikationssystemen im Hochfrequenzbereich entgegenkommt. Für eine kompakte Bauweise sind Antennen erwünscht, deren Abmessungen wesentlich kleiner als die Vakuum-Wellenlänge der elektromagnetischen Signale sind, für die sie bestimmt sind - für Signale mit Frequenzen im GHz-Bereich liegen die Vakuum-Wellenlängen bei etwa 10 cm, es sind jedoch Antennen erwünscht mit Abmessungen von 1 cm und weniger.Planar antennas are particularly interesting because they can be arranged on a single substrate together with other electronic circuits using stripline technology, which meets the general requirements for particularly compact communication systems in the high-frequency range. For a compact design, antennas are desired whose dimensions are significantly smaller than the vacuum wavelength of the electromagnetic signals for which they are intended - for signals with frequencies in the GHz range, the vacuum wavelengths are around 10 cm, but they are Antennas desired with dimensions of 1 cm and less.
Der Anwendung einer "elektrisch kleinen" Antenne aus einem konventionellen elektrischen Leiter steht jedoch ihr üblicherweise sehr geringer Wirkungsgrad entgegen, der bedingt ist durch die hohen oh schen Verluste in dem elektrischen Leiter aufgrund des üblicherweise sehr geringen Strahlungswiderstandes der Antenne. Um die ohmschen Verluste zu vermeiden, ist bereits die Bildung von Antennen aus Supraleitern bekannt -siehe DE-PS 10 46 121. Die Verwendung von Supraleitern inHowever, the use of an "electrically small" antenna from a conventional electrical conductor is usually opposed to its very low efficiency, which is due to the high oh losses in the electrical conductor due to the usually very low radiation resistance of the antenna. In order to avoid ohmic losses, the formation of antennas from superconductors is already known - see DE-PS 10 46 121. The use of superconductors in
Hochfrequenzschaltungen, insb. Streifenleiteranordnungen, fand ein beträchtlich gesteigertes Interesse im Zusammenhang mit den vor einigen Jahren entdeckten keramischen Supraleitern mit hohen Sprungtemperaturen, den nunmehr allgemein als "keramischeRadio frequency circuits, especially stripline arrangements, have found a considerably increased interest in connection with the ceramic superconductors with high transition temperatures discovered a few years ago, which are now generally known as "ceramic
Hochtemperatursupraleiter" bekannten Materialien. Hinweise hierzu, insb. Hinweise auf mögliche Zusammensetzungen für Hochtemperatur-Supraleiter, sind der EP 0 337 656 A2 entnehmbar; auch wurde im Rahmen des "Int. Workshop on HTSC Thin Films: Properties and Applications" vom 15. bis zum 19.04.1991 in Rom im Rahmen des Vortrages "Applications of HTSC Thin Films with Low Microwave Losses to Linear Devices" von H. Chaloupka und G. Müller über die Einsetzbarkeit von Dünnfilmen aus Hochtemperatursupraleitern in Hochfrequenz-Schaltungen und Antennen berichtet. Es erfolgten dabei Hinweise sowohl auf einsetzbare Hochtemperatursupraleiter als auch auf mögliche Materialien für Substrate und die Dimensionierung solcher Substrate. Auch wurde eingehend über planare Antennen auf der Basis keramischerHigh-temperature superconductors "known materials. Information on this, in particular references to possible compositions for high-temperature superconductors, can be found in EP 0 337 656 A2; the" Int. Workshop on HTSC Thin Films: Properties and Applications "from April 15 to 19, 1991 in Rome as part of the lecture" Applications of HTSC Thin Films with Low Microwave Losses to Linear Devices "by H. Chaloupka and G. Müller on the applicability of Thin films from high-temperature superconductors in high-frequency circuits and antennas have been reported, with indications not only of high-temperature superconductors that can be used, but also of possible materials for substrates and the dimensioning of such substrates
Hochtemperatursupraleiter berichtet. Einzelheiten zu speziellen supraleitenden planaren Antennen finden sich darüber hinaus in dem Aufsatz "Supraleitende miniaturisierte Planarantennen" von A. Pischke, H. Chaloupka, N. Klein und G. Splitt, Kleinheubacher Berichte Band 34 (1991), Seiten 171 ff. Eine Miniaturisierung der üblicherweise rechteckigen oder runden Elemente planarer Antennen ist prinzipiell möglich durch die Verwendung dielektrischer Substrate mit hinreichend hohen Dielektrizitätskonstanten. Eine solche Miniaturisierung wird zwar nicht durch die Eigenschaften des zur Bildung der Streifenleiteranordnung verwendeten Materials beeinträchtigt, wenn als solches ein Supraleiter gewählt wird; mit der Miniaturisierung ist allerdings eine starke Reduzierung der Bandbreite der Antenne verbunden, was ihre Anwendbarkeit stark einschränkt und dazu führt, daß für Kommunikationssysteme mit gewissen Anforderungen an die Breite des einsetzbaren Frequenzbandes anstelle einer einzigen planaren Antenne mehrere, entsprechend abgestimmte planare Antennen verwendet werden müssen. Mit fortschreitender Miniaturisierung kann die entsprechendeHigh temperature superconductors reported. Details on special superconducting planar antennas can also be found in the article "Superconducting miniaturized planar antennas" by A. Pischke, H. Chaloupka, N. Klein and G. Splitt, Kleinheubacher reports volume 34 (1991), pages 171 ff. Miniaturization of the usually rectangular or round elements of planar antennas is possible in principle by using dielectric substrates with sufficiently high dielectric constants. Such miniaturization is not adversely affected by the properties of the material used to form the stripline arrangement if a superconductor is selected as such; miniaturization, however, involves a strong reduction in the bandwidth of the antenna, which severely limits its applicability and leads to the fact that, for communication systems with certain requirements for the width of the frequency band that can be used, instead of a single planar antenna, several appropriately coordinated planar antennas must be used. With increasing miniaturization, the corresponding
Einschränkung der Bandbreite sogar die Eignung der Antenne zur Übertragung breitbandiger Signale, wie z. B. Fernsehsignale, in Frage stellen - siehe z. B. den zuletzt zitierten Aufsatz, in dem eine bei einer Frequenz von 2,4 GHz betreibbare planare Antenne beschrieben wird, deren absolute Bandbreite lediglich 4 MHz beträgt und nur durch besondere Maßnahmen (Verwendung einer zweischichtigen Streifenleiteranordnung) auf 9 MHz, einen zur Übertragung eines Fernsehsignales geeigneten Wert, erhöht werden konnte. Der Sachverhalt der Bandbreiteneinschränkung bei zunehmender Miniaturisierung ist in dem Aufsatz "Fundamental Limitations in Antennas" von R. C. Hansen, Proceedings of the IEEE, Band 69 (1981) 170, dargestellt. Dort wird eine Beziehung genannt, die die Abmessung einer elektrisch kleinen Antenne (also beispielsweise einer planaren Antenne) zu einer minimalen Güte und damit einer maximalen Bandbreite in Beziehung setzt - abgesehen von Verlusten in der Antenne, die selbstverständlich ihre Bandbreite erhöhen infolge einer, allerdings höchst unerwünschten, Verringerung ihres Wirkungsgrades.Restriction of the bandwidth even the suitability of the antenna for the transmission of broadband signals, such as. B. television signals, question - see e.g. B. the last cited article in which a planar antenna that can be operated at a frequency of 2.4 GHz is described, the absolute bandwidth of which is only 4 MHz and only by special measures (use of a two-layer strip line arrangement) on 9 MHz, one for the transmission of a TV signal appropriate value, could be increased. The issue of bandwidth limitation with increasing miniaturization is presented in the article "Fundamental Limitations in Antennas" by R. C. Hansen, Proceedings of the IEEE, Volume 69 (1981) 170. There, a relationship is mentioned that relates the dimensions of an electrically small antenna (e.g. a planar antenna) to a minimum quality and thus a maximum bandwidth - apart from losses in the antenna, which of course increase their bandwidth as a result of one, but extremely undesirable, reducing their efficiency.
In Ansehung des Standes der Technik liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine miniaturisierte Antenne ein Anteπnenelement, und zwar ein planares Antennenelement, zu schaffen, das neben geringen Verlusten (und damit einem hohen Wirkungsgrad) eine im Vergleich zu den planaren Antennenelementen des Standes der Technik deutlich erhöhte Bandbreite aufweist.In view of the state of the art, the present The invention has for its object to provide an antenna element for a miniaturized antenna, specifically a planar antenna element, which, in addition to low losses (and thus high efficiency), has a significantly increased bandwidth compared to the planar antenna elements of the prior art.
Ein planares Antennenelement in einer Streifenleiteranordnung auf einem dielektrischen Substrat mit einer ersten Seite und einer zu dieser etwa parallelen zweiten Seite, welche erste Seite eine die Streifenleiteranordnung darstellende, supraleitfähige erste Beschichtung aufweist und welche zweite Seite mit einer elektrisch leitfähigen zweiten Beschichtung im wesentlichen überdeckt ist, besteht aus einer Vielzahl von eng nebeneinanderliegenden und zueinander etwa parallelen Streifen, deren jeder zwei Enden aufweist, wobei die Streifen an ihren Enden nach Art eines Mäanders untereinander verbunden sind.A planar antenna element in a stripline arrangement on a dielectric substrate with a first side and a second side approximately parallel to this, which first side has a superconductive first coating which represents the stripline arrangement and which second side is essentially covered with an electrically conductive second coating, consists of a large number of closely adjacent and approximately parallel strips, each of which has two ends, the strips being connected to one another at their ends in the manner of a meander.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine planare Antenne in einer Streifenleiteranordnung auf einem dielektrischen Substrat, welche planare Antenne eine Anordnung mit zumindest einem planaren Antennenelement gemäß der Erfindung, ggf. im Rahmen einer der nachstehend beschriebenen Ausgestaltungen, aufweist. In einer solchen planaren Antenne können erfiπdungsge äße planare Antennenelemente zur Erzielung einer besonderen Richtwirkung, gff. in Verbindung mit weiteren vorteilhaften Eigenschaften, angeordnet werden.The invention further relates to a planar antenna in a stripline arrangement on a dielectric substrate, which planar antenna has an arrangement with at least one planar antenna element according to the invention, possibly in the context of one of the configurations described below. In such a planar antenna, planar antenna elements according to the invention can be used to achieve a special directivity, gff. in connection with other advantageous properties.
Das planare Antenneπele ent gemäß der Erfindung weist im Vergleich zu den Antennenelementen des Standes der Technik eine Fülle von Vorzügen auf. So ist der auf dem erfindungsgemäßen Antennenelement auftretende und die Resonanzfrequenz sowie die Bandbreite bestimmende Resonanzeffekt substantiell verschieden von dem Resonanzeffekt, der auf einem üblichen rechteckigenThe planar antenna element according to the invention has a wealth of advantages compared to the antenna elements of the prior art. Thus, the resonance effect occurring on the antenna element according to the invention and determining the resonance frequency and the bandwidth is substantially different from that Resonance effect on a usual rectangular
Streifenleiter eines planaren Antennenelementes nach dem Stand der Technik auftritt; entgegen dem Antennenelement des Standes der Technik ist das Antennenelement gemäß der Erfindung im wesentlichen ein eindimensionaler, gefalteter Resonator mit einer Länge, die einem Vielfachen der halben Wellenlänge der abzustrahlenden oder zu empfangenden elektromagnetischen Welle in dem Substrat beträgt; die Länge eines planaren Antennenelementes gemäß dem Stand der Technik beträgt die Hälfte dieser Wellenlänge. Der hochfrequente Strom auf dem planaren Antennenelement gemäß der Erfindung, der die Abstrahlung bewirkt, kommt nicht wie beim Stand der Technik durch eine "zweidimensionale" Resonanz zustande, sondern durch eine "eindimensionale" Resonanz; die hochfrequenten Ströme, die auf den das Antennenelement bildenden Streifen fließen, sind bei Resonanz im wesentlichen in Phase zueinander und überlagern sich additiv. Tatsächlich kann mit dem erfindungsgemäßen Antennenelement eine Bandbreite von 7 % bei einem Wirkungsgrad von mehr als 50 % erreicht werden -dies ist zu vergleichen mit Bandbreiten im Bereich von 0,5 % bei den bekannten planaren Antennenelementen mit gleichen Abmessungen.Strip line of a planar antenna element according to the prior art occurs; contrary to the antenna element of the prior art, the antenna element according to the invention is essentially a one-dimensional, folded resonator with a length which is a multiple of half the wavelength of the electromagnetic wave to be radiated or received in the substrate; the length of a planar antenna element according to the prior art is half this wavelength. The high-frequency current on the planar antenna element according to the invention, which causes the radiation, does not come about as in the prior art by a "two-dimensional" resonance, but by a "one-dimensional" resonance; the high-frequency currents which flow on the strips forming the antenna element are essentially in phase with one another at resonance and additively overlap. In fact, a bandwidth of 7% with an efficiency of more than 50% can be achieved with the antenna element according to the invention - this can be compared with bandwidths in the range of 0.5% for the known planar antenna elements with the same dimensions.
Weiterhin gewährleistet das erfindungsgemäßeFurthermore, the invention ensures
Antennenelement eine besondere Modenreinheit, also eine einfache und gut beschreibbare Struktur des abgestrahlten elektromagnetischen Feldes, da die Antenne nicht, wie eine einfache planare Antenne nach dem Stand der Technik, in mehreren zueinander orthogonalen Richtungen angeregt werden kann, sondern nur in einer Richtung parallel zur Erstreckung der den Mäander bildenden Streifen; das Strahlungsfeld des erfindungsgemäßen Antennenelementes ist relativ einfach, so daß sich das erfindungsgemäße Antennenelement in besonderer Weise zur Verwendung in einer eine Gruppe von Antennenelementen aufweisenden planaren Antenne eignet. Hervorzuheben ist auch, daß die Verwendung vonAntenna element a special mode purity, i.e. a simple and easy to describe structure of the emitted electromagnetic field, since the antenna can not be excited in several mutually orthogonal directions like a simple planar antenna according to the prior art, but only in one direction parallel to the extension the stripes forming the meander; the radiation field of the antenna element according to the invention is relatively simple, so that the antenna element according to the invention is particularly suitable for use in a planar antenna having a group of antenna elements. It should also be emphasized that the use of
Supraleitern den Einsatz von dielektrischen Substraten mit relativ hohen Dielektrizitätskonstanten ermöglicht, woraus sich Antennen mit besonders kleinen Abmessungen ergeben. Da die ohmschen Verluste in der Antenne wegen desSuperconductors enable the use of dielectric substrates with relatively high dielectric constants, which results in antennas with particularly small dimensions. Since the ohmic losses in the antenna because of the
Supraleiters klein bleiben, bleibt trotz der geringen Abmessungen der Antenne ein hoher Wirkungsgrad gewahrt.Superconductors remain small, despite the small dimensions of the antenna, high efficiency is maintained.
Für die Ankopplung einer Speiseleitung, insb. einer in Streifenleitertechnik aufgebauten Speiseleitung oder einer Koaxialleitung, stehen sämtliche galvanischen, induktiven und kapazitiven Kopplungsmöglichkeiten zur Verfügung. Erfindungsgemäß wird die konkrete Ausbildung der Kopplung dadurch erleichtert, daß das Antennenelement aus den bereits erwähnten Gründen nicht alle Möglichkeiten zurAll galvanic, inductive and capacitive coupling options are available for connecting a feed line, especially a feed line constructed using stripline technology or a coaxial line. According to the invention, the specific design of the coupling is facilitated in that the antenna element does not have all of the possibilities for the reasons already mentioned
Ausbildung einer Resonanz aufweist, die bei einem planaren Antennenelement des Standes der Technik vorliegen.Forming a resonance, which are present in a planar antenna element of the prior art.
Die untereinander benachbarten Streifen der ersten Beschichtung in dem erfindungsgemäßen Antennenelement sind natürlich aufgrund ihrer geringen Beabstandung kapazitiv und induktiv miteinander verkoppelt, so daß das Resonanzverhalten des aus den mäanderförmig miteinander verbundenen Streifen bestehenden Resonators nicht unbedingt dasselbe wie das Resonanzverhalten eines gestreckten Streifenleitungsstückes gleicher Länge ist. Durch die Kopplungen der Streifen aneinander wird neben der Bandbreite womöglich auch der Wert der Resonanzfrequenz verändert, was durch entsprechende Anpassung der Dimensionen des Antennenelementes zu berücksichtigen ist; unter Umständen muß die Länge der Streifen des Antennenelementes von der Hälfte der auf die Dielektrizitätskonstante des Substrates bezogenen Wellenlänge des abzustrahlenden oder zu empfangenden elektromagnetischen Signals leicht abweichen. Ein solches Erfordernis der Anpassung einer theoretisch ermittelten Dimensionierung ist jedoch insbesondere in der 1 Hochfrequenztechnik al lgegenwärtig und dem einschlägig bewanderten Fachmann geläufig ; dies gilt be i der Dimensionierung von Streifenleiteranordnungen in besonderem Maße schon deshalb , weil eine geschlosseneThe mutually adjacent strips of the first coating in the antenna element according to the invention are of course capacitively and inductively coupled to one another due to their small spacing, so that the resonance behavior of the resonator consisting of the meandering strips is not necessarily the same as the resonance behavior of an elongated strip line piece of the same length. Coupling the strips to one another may also change the value of the resonance frequency in addition to the bandwidth, which must be taken into account by adapting the dimensions of the antenna element accordingly; under certain circumstances the length of the strips of the antenna element must deviate slightly from half the wavelength of the electromagnetic signal to be emitted or received, which is related to the dielectric constant of the substrate. Such a requirement for adapting a theoretically determined dimensioning is particularly in the 1 High-frequency technology al current and familiar to the relevant expert; this applies to the dimensioning of stripline arrangements particularly because a closed one
5 theoretische Behandlung der elektromagnetischen5 theoretical treatment of electromagnetic
Eigenschaften einer Strei fenleiteranordnung nicht möglich ist.Properties of a strip conductor arrangement is not possible.
Die Anzahl der Streifen in dem erfindungsgemäßen planaren 10 Antennenelement kann den geometr ischen und el ektri schenThe number of stripes in the planar 10 antenna element according to the invention can be geometric and electrical
Erfordernissen j edes Einzelf alls angepaßt werden ; günstigerweise werden mindestens fünf , vorzugsweise mindestens zehn Streifen vorgesehen , und die Anzahl derThe requirements of each individual case are all adapted; at least five, preferably at least ten, strips are advantageously provided, and the number of strips
Streifen wird günstigerweise au f höchstens vierzig , 15 vorzugsweise höchstens zwanzig , begrenzt . Insbesondere dieStrip is advantageously limited to a maximum of forty, 15, preferably a maximum of twenty. especially the
Maximalzahl der Streifen wird günstigerweise au f dieThe maximum number of strips is favorably on the
Möglichkeiten des z ur Herstellung derPossibilities of producing the
Streifenleiteranor dnung gewählten Herstellungsverfahrens abgestimmt ; als Herstellungsverfahren kommen PVD- und CVD- 20 Verfahren vielfältiger Art , darunter Sputtertechniken undStripline arrangement selected manufacturing process; PVD and CVD-20 processes of various types, including sputtering techniques and
Laserablationsver fahren , gg f . kombiniert mit lithographischen V erfahren z ur Strukturierung der erhaltenen Beschichtung , und au ßerdem auchLaser ablation procedure, if necessary. combined with lithographic methods for structuring the coating obtained, and moreover
Siebdruckverfahren in Frage .Screen printing process in question.
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Die Form des erfindungsgemäßen Antennenelementes jedweder Ausgestaltung wird günstigerweise so gewählt, daß die Streifen innerhalb eines etwa rechteckigen, insbesondere etwa quadratischen, Randes angeordnet sind.The shape of the antenna element according to the invention of any configuration is advantageously chosen such that the strips are arranged within an approximately rectangular, in particular approximately square, edge.
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Zur Erhöhung der Bandbreite des erfindungsgemäßen planaren Antennenelementes kann dieses in der Weise aufgebaut werden, daß Streifen unterschiedlicher Länge, vorzugsweise Streifen, deren Länge innerhalb eines gewissen Intervalles -,,- um die zur Erzielung einer Resonanz bei einer vorgewählten Frequenz notwendigen Länge variiert, miteinander kombiniert werden; günstigerweise werden solche unterschiedlich langen Streifen derart hintereinander angeordnet, daß ein Antennenelement mit einem etwa trapezförmigen, vorzugsweise mit einem spiegelsymmetrisch trapezförmigen, Rand entsteht.To increase the bandwidth of the planar antenna element according to the invention, it can be constructed in such a way that strips of different lengths, preferably strips, the length of which varies within a certain interval by the length necessary to achieve resonance at a preselected frequency, are combined become; such will be favorable Stripes of different lengths are arranged one behind the other in such a way that an antenna element with an approximately trapezoidal, preferably with a mirror-symmetrically trapezoidal, edge is formed.
Alle Streifen eines erfindungsgemäßen planaren Antennenelementes sind günstigerweise etwa gerade und haben alle eine einheitliche Breite; insbesondere durch letztere Forderung wird sichergestellt, daß die Verteilung des elektrischen Stromes auf dem Antennenelement bei der Resonanzfrequenz weitestgehend gleichmäßig ist, was einem einfach handhabbaren und berechenbaren Strahlungsfeld förderlich ist.All strips of a planar antenna element according to the invention are advantageously approximately straight and all have a uniform width; The latter requirement in particular ensures that the distribution of the electrical current on the antenna element is largely uniform at the resonance frequency, which is conducive to an easily manageable and calculable radiation field.
Um die Miniaturisierung des erfindungsgemäßen planarenTo miniaturize the planar according to the invention
Antennenelementes jedweder Ausbildung weiter zu fördern, kann an jeder Verbindungsstelle zweier Streifen eine "kapazitive Belastung" vorgesehen werden in Gestalt einer Ausformung, die mit der zweiten Beschichtung und dem Substrat einen Kondensator bildet, der bei derTo further promote antenna element of any design, a "capacitive load" can be provided at each junction of two strips in the form of a formation which forms a capacitor with the second coating and the substrate, which in the
Betriebsfreqjuenz des Antennenelementes einen kapazitiven Widerstand in wirksamer Höhe hat. Eine solche kapazitive Belastung erlaubt es, die Länge der Streifen gegenüber der ohne kapazitive Belastung erforderlichen Länge zu reduzieren; damit kommt das Vorsehen der kapazitivenOperating frequency of the antenna element has a capacitive resistance at an effective height. Such capacitive loading allows the length of the strips to be reduced compared to the length required without capacitive loading; with this comes the provision of capacitive
Belastung einer weiteren Verkleinerung der Dimensionen bei gegebener Resonanzfrequenz entgegen.Counteract a further reduction in dimensions at a given resonance frequency.
Das Substrat, auf dem ein planares Antennenelement gemäß der Erfindung zu bilden ist, besteht vorzugsweise aus einem Material mit relativ hoher Dielektrizitätskonstante, da die zu gegebener Resonanzfrequenz erforderlichen Abmessungen des Antennenelementes mit wachsender Dielektrizitätskonstante sinken. Günstigerweise wird ein Substrat mit einer Dielektrizitätskonstanten von zumindest zehn, vorzugsweise zumindest fünfundzwanzig, gewählt. Denkbare Materialien für solche Substrate sind Kunststoffe, ggf. verstärkt durch Glasfasern oder dergleichen, insbesondere Polytetrafluoräthylen, das ggf. faserverstärkt sein kann. Auch sind kristalline, ggf. mikrokristalline, Substrate denkbar; erprobte Materialien hierfür sind Aluminiumoxid, Magnesiumoxid undThe substrate on which a planar antenna element is to be formed according to the invention preferably consists of a material with a relatively high dielectric constant, since the dimensions of the antenna element required for the given resonance frequency decrease with increasing dielectric constant. A substrate with a dielectric constant of at least ten, preferably at least twenty-five, is favorably selected. Conceivable materials for such substrates are Plastics, possibly reinforced with glass fibers or the like, in particular polytetrafluoroethylene, which can optionally be fiber-reinforced. Crystalline, possibly microcrystalline, substrates are also conceivable; Proven materials for this are aluminum oxide, magnesium oxide and
Lanthanaluminat. Insbesondere Lanthanaluminat und Magnesiumoxid sind sehr günstig, wenn als supraleitfähiges Material für die erste und/oder die zweite Beschichtung ein keramischer Hochtemperatursupraleiter wie z. B. die bekannte Verbindung aus Yttrium, Barium, Kupfer undLanthanum aluminate. In particular, lanthanum aluminate and magnesium oxide are very favorable if a ceramic high-temperature superconductor, such as, for example, is used as the superconductive material for the first and / or the second coating. B. the known compound of yttrium, barium, copper and
Sauerstoff verwendet werden soll; auf einkristallinem Lanthanaluminat kann der keramischeOxygen is to be used; The ceramic can be applied to monocrystalline lanthanum aluminate
Hochtemperatursupraleiter aus der Dampfphase epitaxial aufwachsen, so daß durch günstige Orientierung der Kristallachsen des Substrates eine supraleitfähigeHigh-temperature superconductors grow epitaxially from the vapor phase, so that a superconductive due to favorable orientation of the crystal axes of the substrate
Beschichtung erhalten werden kann, deren Kristallachsen ebenfalls in zur Erzielung hoher Stromtragfähigkeit günstigen Richtungen orientiert sind. Aluminiumoxid ist besonders interessant durch seine hohe Dielektrizitätskonstante von etwa 22 und seinen besonders hohen Isolationswiderstand, aufgrund dessen besonders verlustarme Streifenleiteranordnungen bildbar sind.Coating can be obtained, the crystal axes of which are also oriented in directions favorable to achieve high current carrying capacity. Aluminum oxide is particularly interesting due to its high dielectric constant of approximately 22 and its particularly high insulation resistance, due to which particularly low-loss strip line arrangements can be formed.
Für die im wesentlichen durchgehende zweite Beschichtung des Substrates, auf dem das supraleitfähige planare Antennenelement gemäß der Erfindung aufgebracht ist, kommen gut leitfähige Metalle wie Kupfer, Silber und Gold in Frage. Im Hinblick auf geringe Verluste besonders günstig ist das Vorsehen einer supraleitfähigen zweiten Beschichtung; da die zweite Beschichtung jedoch in jedem Fall weniger belastet ist als die dieMetals with good conductivity, such as copper, silver and gold, are suitable for the essentially continuous second coating of the substrate on which the superconducting planar antenna element according to the invention is applied. In view of low losses, the provision of a superconducting second coating is particularly advantageous; however, since the second coating is in any case less stressed than that
Streifenleiteranordnung bildende erste Beschichtung, ist insbesondere unter ökonomischen Bedingungen eine zweite Beschichtung aus einem konventionellen elektrischen Leiter, insbesondere aus Kupfer oder einem Edelmetall, sinnvoll. Der kostengünstigen Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen planaren Antennenelemeπtes kommt es entgegen, wenn die zweite Beschichtung aus derselben Substanz wie die erste Beschichtung besteht und somit womöglich beide Beschichtungen in einem Arbeitsgang aufgebracht werden können. Die Strukturierung der ersten Beschichtung zur Bildung der Streifenleiteranordnung kann in einem solchen Fall entweder in einem zweiten Arbeitsgaπg durch einen Ätzprozeß oder dergleichen erfolgen, oder das Substrat kann zum Erhalt der Streifenleiteranordnung in der ersten Beschichtung vor dem Aufbringen der Beschichtungen mit einer nur teilweise durchlässigen Maske überdeckt werden.First coating forming the stripline arrangement, a second coating made of a conventional electrical conductor, in particular of copper or a noble metal, is particularly useful under economic conditions. The cost-effective producibility of the planar antenna element according to the invention is counterbalanced if the second coating consists of the same substance as the first coating and thus both coatings can possibly be applied in one operation. In such a case, the structuring of the first coating to form the stripline arrangement can either take place in a second operation by an etching process or the like, or the substrate can be covered with an only partially permeable mask in order to obtain the stripline arrangement in the first coating before the coatings are applied become.
Als besonders vorteilhaftes Material zur Bildung der ersten Beschichtung (und womöglich auch der zweiten Beschichtung) für ein erfindungsgemäßes planares Antennenelement jedweder Ausbildung kommt insbesondere ein keramischer Supraleiter in Frage, vorteilhafterweise ein keramischer Hochtemperatur- Supraleiter des 123-Typs (also die bekannte Yttrium-Barium- Kupfer-Sauerstoff-Verbindung) oder ein keramischer Hochtemperatursupraleiter des 2212-Typs (z. B. eine Verbindung aus Thallium, Barium, Calcium, Kupfer und Sauerstoff).A particularly advantageous material for forming the first coating (and possibly also the second coating) for a planar antenna element according to the invention of any design is a ceramic superconductor, advantageously a ceramic high-temperature superconductor of the 123 type (i.e. the known yttrium-barium Copper-oxygen compound) or a ceramic high temperature superconductor of the 2212 type (e.g. a compound of thallium, barium, calcium, copper and oxygen).
Die Dicke des Substrates für ein erfindungsgemäßes planares Antennenelement jedweder Ausbildung wird für übliche Anwendungen günstigerweise zwischen 0,3 mm und 1,5 mm gewählt, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,0 mm. Wie bereits ausgeführt, ist von der gewählten Dicke des Substrates unter Umständen ein Auftreten vonThe thickness of the substrate for a planar antenna element according to the invention of any configuration is advantageously chosen between 0.3 mm and 1.5 mm, preferably between 0.5 mm and 1.0 mm, for conventional applications. As already stated, the selected thickness of the substrate may result in an occurrence of
Oberflächenwelleπ auf dem Substrat abhängig; durch die Wahl der Dicke des Substrates in der angegebenen Größenordnung kann jedoch der Störeffekt der Oberflächenwellen in einer hinreichend geringen Größenordnung gehalten werden.Surface wave π depending on the substrate; by the choice of the thickness of the substrate in the specified order of magnitude, however, the interference effect of the surface waves can be kept in a sufficiently small order of magnitude.
Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Die Darstellung der Ausführungsbeispiele ist teilweise schematisiert und/oder leicht verzerrt, wo solches zur Herausstellung der jeweils wesentlichen Merkmale sinnvoll erschien. Im einzelnen zeigen:The further explanation of the invention is based on the Exemplary embodiments shown in the drawing. The illustration of the exemplary embodiments is partially schematic and / or slightly distorted, where such seemed useful to emphasize the essential features. In detail show:
FIG 1 ein einfaches Ausführungsbeispiel für ein planares Antennenelement gemäß der Erfindung nebst Speiseleitung in Streifenleitertechnik;1 shows a simple exemplary embodiment of a planar antenna element according to the invention together with feed line in stripline technology;
10 FIG 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antennenelementes, das sich durch eine besonders große Bandbreite auszeichnet;10 FIG 2 shows a further embodiment of the antenna element according to the invention, which is characterized by a particularly large bandwidth;
FIG 3 einen Querschnitt durch ein Substrat mit einer3 shows a cross section through a substrate with a
Streifenleiteranordnung nebst einer Möglichkeit zur -i5 Ankopplung einer Koaxialleitung an die Stripline arrangement with a possibility for - i5 coupling a coaxial line to the
Streifenleiteranordnung;Stripline arrangement;
FIG 4 einen Ausschnitt aus einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antennenlementes;4 shows a section of a particularly compact embodiment of the antenna element according to the invention;
20 FIG 5 eine planare Antenne, aufgebaut aus mehreren erfindungsgemäßen Antennenelementen.20 FIG. 5 shows a planar antenna, constructed from several antenna elements according to the invention.
Zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips wird zunächst auf die Figuren 1 und 2 gemeinsam 5 Bezug genommen. Beide Figuren zeigen jeweils eineTo explain the principle on which the invention is based, reference is first made to FIGS. 1 and 2 together. Both figures show one
Streifenleiteranordnung mit einem erfindungsgemäßen Antennenelement 1, das über ein Koppelelement 13 an eine zur Streifenleiteranordnung gehörige Speisεleitung 12, die je nach Anwendung zu einer womöglich gleichfalls inStripline arrangement with an antenna element 1 according to the invention which, via a coupling element 13, to a feed line 12 belonging to the stripline arrangement, which depending on the application also possibly leads to a
-ZQ Streifenleitertechnik aufgebauten elektronischen- ZQ stripline technology built electronic
Schaltung, beispielsweise einem Sender oder Empfänger, führen kann. Das Antennenelement 1 ist aufgebaut aus einer Vielzahl von Streifen 7, die an ihren Enden 8 über Verbindungsstellen 10 nach Art eines Mäanders 5 untereinander verbunden sind. Das Antennenelement 1 hat eine Resonanzfrequenz, und zwar diejenige Frequenz, bei der die Länge jedes Streifens 7 (bzw. die gemittelte Länge aller Streifen 7) der halben Wellenlänge der elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz in dem (in Figur 1 und Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten) Substrat entspricht - dies unter Berücksichtigung der Kopplungseffekte, die unter den eng. benachbarten Streifen 7 auftreten. Das planare Antennenelement 1 gemäß Figur 1 enthält neun Streifen 7, das Anteπnenelement 1 nach Figur 2 acht Streifen 7; diese Zahlen sind erfindungsgemäß möglich, aber keineswegs repräsentativ. In der Praxis kann in dem Antennenelement 1 eine sehr große Anzahl von Streifen 7, insbesondere bis zu 40 Streifen, enthalten sein. In allen Figuren der Zeichnung, insbesondere in Figur 1 und Figur 2, ist auch die Breite und die gegenseitige Beabstandung der Streifen 7 nicht repräsentativ; Dimensionierung und Anordnung der Streifen 7 können in der Praxis den Anforderungen jedes Einzelfalls angepaßt werden.Circuit, such as a transmitter or receiver, can lead. The antenna element 1 is constructed from a multiplicity of strips 7, which are connected to one another at their ends 8 via connection points 10 in the manner of a meander 5. The antenna element 1 has a resonance frequency, namely the frequency at which the length of each strip 7 (or the average length of all strips 7) corresponds to half the wavelength of the electromagnetic wave with the resonance frequency in the substrate (not shown in FIG. 1 and FIG. 2 for the sake of clarity) - this taking into account the coupling effects, which are narrow. adjacent strips 7 occur. The planar antenna element 1 according to FIG. 1 contains nine strips 7, the antenna element 1 according to FIG. 2 contains eight strips 7; these numbers are possible according to the invention, but are in no way representative. In practice, antenna element 1 can contain a very large number of strips 7, in particular up to 40 strips. In all the figures of the drawing, in particular in FIG. 1 and FIG. 2, the width and the mutual spacing of the strips 7 are also not representative; In practice, the dimensioning and arrangement of the strips 7 can be adapted to the requirements of each individual case.
Im Rahmen der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Streifen 7 des Antennenelementes 1 untereinander gleich lang, so daß das Antennenelement 1 von einem rechteckigen Rand 9 eingefaßt ist. Die Speisung des Anteπnenelementes 1 erfolgt durch galvanische Ankopplung der Speiseleitung 12 an einen Streifen 7, wobei zwischen dem Antennenelement 1 und der Speiseleitung 12 einIn the context of the embodiment shown in FIG. 1, the strips 7 of the antenna element 1 are of equal length to one another, so that the antenna element 1 is surrounded by a rectangular edge 9. The antenna element 1 is fed by galvanic coupling of the feed line 12 to a strip 7, with a between the antenna element 1 and the feed line 12
Koppelelement 13, ein als Viertelwellentransformator gedachtes Stück eines Streifenleiters, eingefügt ist. Das Koppelelement 13 dient der Anpassung der Eingangsimpedanz des Antennenelementes 1 an die Impedanz der Speiseleitung 12.Coupling element 13, a piece of a strip conductor intended as a quarter-wave transformer, is inserted. The coupling element 13 is used to adapt the input impedance of the antenna element 1 to the impedance of the feed line 12.
In Figur 2 ist ein Antenπenelement 1 mit unterschiedlich langen Streifen 7 dargestellt, welche Streifen 7 so angeordnet sind, daß das Antenπenelemeπt 1 von einem trapezförmigen Rand 9 eingefaßt ist. Diese Anordnung erlaubt möglicherweise nicht denselben Grad der Miniaturisierung wie die Anordnung nach Figur 1, sie zeichnet sich jedoch durch eine besonders große Bandbreite aus. Die Ankopplung der Speiseleitung 12 an das Antennenelement 1 erfolgt im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 kapazitiv; das Koppelelement 13 ist gegeben durch eine Stelle, an der die Speiseleitung 12 dem Antennenelement 1 dicht angenähert ist. Durch geeignete Wahl der Lage des Koppelelementes 13 ist unter Umständen kein weiteres Transformationselement zwischen Antennenelement 1 und Speiseleitung 12 erforderlich.FIG. 2 shows an antenna element 1 with strips 7 of different lengths, which strips 7 are arranged such that the antenna element 1 is enclosed by a trapezoidal edge 9. This arrangement may not allow the same level of miniaturization as the arrangement of Figure 1, it is characterized by a particularly wide range. The coupling of the feed line 12 to the antenna element 1 takes place capacitively in the exemplary embodiment according to FIG. 2; the coupling element 13 is given by a point at which the feed line 12 is close to the antenna element 1. By a suitable choice of the position of the coupling element 13, no further transformation element between the antenna element 1 and the feed line 12 may be necessary.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein dielektrisches Substrat 2 mit einer ersten Seite 3 und einer zweiten Seite 4, wobei auf die erste Seite 3 eine erste Beschichtung 5 zur Bildung eines Antennenelementes 1 aufgebracht ist und die zweite Seite 4 eine im wesentlichen durchgehende zweite Beschichtung 6 aufweist. Erste Beschichtung 5 und zweite Beschichtung 6 sind beide elektrisch leitfähig, wobei εrfindungsgemäß die erste Beschichtung 5 supraleitfähig sein muß und die zweite Beschichtung 6 supraleitfähig sein kann. In Figur 3 ist weiterhin dargestellt, wie eine Koaxialleitung 14 an ein Antennenelement 1 ankoppelbar ist. Die zweite Beschichtung 6 hat eine Aussparung 15, auf der die Koaxialleitung 14 in der Weise aufsitzt, daß ihr Außenleiter 16 die zweiten Beschichtung 6 berührt und mit dieser verbunden ist sowie der Innenleiter 17 in die Aussparung 15 hineinweist. Ein elektrisches Feld zwischen dem Außenleiter 16 und dem Innenleiter 17 kann auf diese Weise das Substrat 2 bis zu dem Antennenelement 1 durchdringen. Um eine Anpassung der Eingangsimpedanz des Antennenelementes 1 an die Impedanz der Koaxialleitung 14 zu erzielen, kann gegebenenfalls der Innenleiter 17 in dem Außenleiter 16 verschoben werden. Es sei darauf hingewiesen, daß Figur 3 eine schematisierte Darstellung ist; insbesondere sind die Dicken des Substrates 2, der ersten Beschichtung 5 und der zweiten Beschichtung 6 nicht unbedingt maßstäblich gezeichnet; erste Beschichtung 5 und zweite Beschichtung 6 können je nach Ausgestaltung um Größenordnungen dünner als dasFIG. 3 shows a cross section through a dielectric substrate 2 with a first side 3 and a second side 4, a first coating 5 for forming an antenna element 1 being applied to the first side 3 and the second side 4 being an essentially continuous second coating 6 having. The first coating 5 and the second coating 6 are both electrically conductive, whereby according to the invention the first coating 5 must be superconductive and the second coating 6 can be superconductive. FIG. 3 also shows how a coaxial line 14 can be coupled to an antenna element 1. The second coating 6 has a recess 15 on which the coaxial line 14 is seated in such a way that its outer conductor 16 touches and is connected to the second coating 6 and the inner conductor 17 points into the recess 15. An electrical field between the outer conductor 16 and the inner conductor 17 can penetrate the substrate 2 up to the antenna element 1 in this way. In order to match the input impedance of the antenna element 1 to the impedance of the coaxial line 14, the inner conductor 17 can optionally be displaced in the outer conductor 16. It should be noted that Figure 3 is a schematic representation; in particular, the thicknesses of the substrate 2, the first coating 5 and the second coating 6 are not necessarily drawn to scale; first coating 5 and second coating 6 can each by design, orders of magnitude thinner than that
Substrat 2 sein. Auch die Darstellung der Ankopplung der Koaxialleitung 14 an das Antennenelement 1 ist nur schematisiert, da diese Art der Ankopplung an sich bekannt ist und Hinweise zu ihrer praktischen Realisierung daher entbehrlich sind.Substrate 2. The representation of the coupling of the coaxial line 14 to the antenna element 1 is also only schematic, since this type of coupling is known per se and information on its practical implementation is therefore unnecessary.
Figur 4 zeigt in ebenfalls schematisierter Darstellung einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antennenelementes, die eine weitereFIG. 4 shows a detail from an embodiment of the antenna element according to the invention, which is another
Miniaturisierung erlaubt. Die Verbindungsstellen 10 zweier Streifen 7 weisen Ausformungen 11 auf, die mit dem (nicht dargestellten) Substrat und der (ebenfalls nicht dargestellten) zweiten Beschichtung einen Kondensator mit einer wirksamen Kapazität bilden. Bei der geschilderten Betriebsart des Antenneπelementes liegt an jeder Verbindungsstelle 10 eine hohe Spannung und ein niedriger Strom vor; daher kann an einer solchen Stelle durch das Vorsehen einer wirksamen Kapazität unter Beibehaltung der Resonanzfrequenz eine Verkürzung der Abmessungen erreicht werden. Die Form und Anordnung einer Ausformung 11 ist entsprechend den Anforderungen und Möglichkeiten des Einzelfalls wählbar. Zu bemerken ist, daß die Streifen 7 im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht streng parallel untereinander sind; erfindungsgemäß ist dies auch nicht erforderlich .Miniaturization allowed. The connection points 10 of two strips 7 have formations 11 which, together with the substrate (not shown) and the second coating (also not shown), form a capacitor with an effective capacitance. In the described operating mode of the antenna element there is a high voltage and a low current at each connection point 10; therefore, at such a point, by providing an effective capacitance while maintaining the resonance frequency, the dimensions can be shortened. The shape and arrangement of a shape 11 can be selected in accordance with the requirements and possibilities of the individual case. It should be noted that the strips 7 in the exemplary embodiment shown are not strictly parallel to one another; this is also not necessary according to the invention.
Figur 5 zeigt schließlich eine planare Antenne, die aus zwei planaren Antennenelementen 1 gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Die Anteπnenelemente 1 sind über ein Koppelelement 13 an die Speiseleitung 12 galvanisch gekoppelt, liegen somit parallel zueinander und werden mit derselben Phase des elektromagnetischen Signals betrieben. Nach Art des dargestellten Ausführungsbeispiels können Antennenelemente 1 zu vielfältigen Zwecken, beispielsweise zur Erzielung einer Richtwirkung und/oder eines zirkulär polarisierten Strahlungsfeldes, miteinander kombiniert werden .FIG. 5 finally shows a planar antenna which is constructed from two planar antenna elements 1 according to the invention. The antenna elements 1 are galvanically coupled to the feed line 12 via a coupling element 13, are therefore parallel to one another and are operated with the same phase of the electromagnetic signal. In the manner of the exemplary embodiment shown, antenna elements 1 can be combined with one another for a variety of purposes, for example to achieve a directional effect and / or a circularly polarized radiation field become .
Die Erfindung betrifft ein planares Antennenelement in einer Streifenleiteranordnung aus einem dielektrischen Substrat, das bei besonders kleinen Dimensionen eine besonders hohe Bandbreite bei besonders hohem Wirkungsgrad aufweist und in einfacher Weise mit gleichartigen Antennenelementen zu einer planaren Antenne kombinierbar ist. The invention relates to a planar antenna element in a stripline arrangement made of a dielectric substrate, which, in the case of particularly small dimensions, has a particularly high bandwidth with particularly high efficiency and can be combined in a simple manner with identical antenna elements to form a planar antenna.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Planares Antennenelement (1) in einer Streifenleiter- anordnung auf einem dielektrischen Substrat (2) mit einer ersten Seite (3) und einer zu dieser etwa parallelen zweiten Seite (4), welche erste Seite (3) eine die Streifenleiteranordnung darstellende, supraleitfähige erste Beschichtung (5) aufweist und welche zweite Seite (4) mit einer elektrisch leitfähigen zweiten Beschichtung (6) im wesentlichen überdeckt ist, welches Antennenelement (1) aus einer Vielzahl von eng nebeneinanderliegenden und zueinander etwa parallelen Streifen (7) besteht, deren jeder zwei Enden (8) aufweist, welche Streifen (7) an ihren Enden (8) nach Art eines Mäanders untereinander verbunden sind.1. Planar antenna element (1) in a strip line arrangement on a dielectric substrate (2) with a first side (3) and a second side (4) approximately parallel to this, which first side (3) represents a superconducting line strip arrangement Has first coating (5) and which second side (4) is essentially covered with an electrically conductive second coating (6), which antenna element (1) consists of a plurality of closely adjacent and approximately parallel strips (7), each of which has two ends (8), which strips (7) are connected to one another at their ends (8) in the manner of a meander.
2. Planares Antennenelement (1) nach Anspruch 1, das aus mindestens fünf, vorzugsweise mindestens zehn, sowie höchstens vierzig, vorzugsweise höchstens zwanzig, Streifen (7) besteht.2. Planar antenna element (1) according to claim 1, which consists of at least five, preferably at least ten, and at most forty, preferably at most twenty, strips (7).
3. Planares Antennenelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Streifen (7) innerhalb eines etwa rechteckigen, insbesondere etwa quadratischen, Randes (9) angeordnet sind.3. Planar antenna element (1) according to claim 1 or 2, in which the strips (7) are arranged within an approximately rectangular, in particular approximately square, edge (9).
4. Planares Antennenelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Streifen (7) innerhalb eines etwa trapezförmigen, vorzugsweise innerhalb eines spiegelsymmetrisch trapezförmigen, Randes (9) angeordnet sind.4. Planar antenna element (1) according to claim 1 or 2, in which the strips (7) are arranged within an approximately trapezoidal, preferably within a mirror-symmetrically trapezoidal, edge (9).
5. Planares Antennenelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem alle Streifen (7) etwa gerade sind und alle eine einheitliche Breite haben.5. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which all strips (7) approximately are straight and all have a uniform width.
6. Planares Antennenelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeweils zwei Streifen (7) an einer Verbindungsstelle (10) miteinander verbunden sind, welche Verbindungsstelle (10) eine Ausformung (11) aufweist, die mit der zweiten Beschichtung (6) und dem Substrat (2) einen Kondensator bildet.6. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which in each case two strips (7) are connected to one another at a connection point (10), which connection point (10) has a shape (11) which is connected to the second coating (6 ) and the substrate (2) forms a capacitor.
7. Planares Antennenelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (2) eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die zumindest gleich zehn, vorzugsweise zumindest gleich fünfundzwanzig, ist.7. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, wherein the substrate (2) has a dielectric constant which is at least equal to ten, preferably at least equal to twenty-five.
8. Planares Antennenelemeπt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (2) im wesentlichen aus einem Kunststoff, insbesondere Polytetrafluoräthylεn, besteht.8. planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which the substrate (2) consists essentially of a plastic, in particular polytetrafluoroethyl.
9. Planares Antennenelement (1) nach einεm der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Substrat (2) aus LaAlO,, vorzugsweise aus einkristallinem LaAlO-j, besteht.9. Planar antenna element (1) according to one of claims 1 to 7, in which the substrate (2) consists of LaAlO ,, preferably of single-crystal LaAlO- j .
10. Planares Antennenelement (1) nach einεm dεr Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Substrat (2) aus A^O, besteht.10. Planar antenna element (1) according to einεm dεr claims 1 to 7, in which the substrate (2) consists of A ^ O.
11. Planares Antεnnenelement (1) nach einem der vorhergεhenden Ansprüche, bei dem die zweitε Bεschichtung (6) aus einem Metall, iπsbesondεrε Kupfεr, Silbεr oder Gold, besteht.11. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which the second layer (6) consists of a metal, iπsbesondεrε copper, silver or gold.
12. Planares Antennεnεlεment (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die zweite Beschichtung (6) supraleitfähig ist. 12. Planar antenna antenna (1) according to one of claims 1 to 10, in which the second coating (6) is superconductive.
13. Planares Antennenelement (1) nach Anspruch 12, bei dem die zweite Beschichtung (6) aus derselbεn Substanz wie die erste Beschichtung (5) besteht.13. Planar antenna element (1) according to claim 12, wherein the second coating (6) consists of the same substance as the first coating (5).
14. Planares Antennenelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erstε Beschichtung (5) aus einem keramischεn Supralεiter besteht.14. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which the first coating (5) consists of a ceramic superconductor.
15. Planares Antennenelement (1) nach Anspruch 14, bei dem die erstε Beschichtung (5) aus einem keramischen Hochtemperatursupraleitεr, insbεsondεre aus YBa Cu,07 , bestεht.15. Planar antenna element (1) according to claim 14, in which the first coating (5) consists of a ceramic high-temperature superconductor, in particular YBa Cu, 0 7 .
16. Planarεs Antennenelement (1) nach einem der vorhergehendεn Ansprüchε, bεi dem das Substrat (2) zwischen der εrsten Seitε (3) und der zweiten Seite (4) eine Dicke zwischεn 0,3 mm und 1,5 mm, vorzugswεisε zwischεn 0,5 mm und 1,0 mm, hat.16. Planar antenna element (1) according to one of the preceding claims, in which the substrate (2) between the first side (3) and the second side (4) has a thickness between 0.3 mm and 1.5 mm, preferably between 0 , 5 mm and 1.0 mm.
17. Planare Antennε in einer Streifenleiteranordnung auf einem dielεktrischεn Substrat (2), diε eine Anordnung mit zumindest einεm planarεn Antεnnenelε εnt (1) nach εinε dεr vorhergehenden Ansprüche aufweist. 17. Planar antennas in a stripline arrangement on a dielectric substrate (2), which has an arrangement with at least one planar antenna element (1) according to εinε of the preceding claims.
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