EP0956615A1 - Transmission polarizer - Google Patents

Transmission polarizer

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Publication number
EP0956615A1
EP0956615A1 EP98962261A EP98962261A EP0956615A1 EP 0956615 A1 EP0956615 A1 EP 0956615A1 EP 98962261 A EP98962261 A EP 98962261A EP 98962261 A EP98962261 A EP 98962261A EP 0956615 A1 EP0956615 A1 EP 0956615A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
conductor track
conductor
structures
printed circuit
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Withdrawn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
EP98962261A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Menzel
Dietmar Pilz
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.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
DaimlerChrysler Aerospace 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
Priority claimed from DE19848721A external-priority patent/DE19848721A1/en
Application filed by DaimlerChrysler Aerospace AG filed Critical DaimlerChrysler Aerospace AG
Publication of EP0956615A1 publication Critical patent/EP0956615A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/195—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device
    • 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
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/22—Reflecting surfaces; Equivalent structures functioning also as polarisation filter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H01Q15/242—Polarisation converters
    • H01Q15/244—Polarisation converters converting a linear polarised wave into a circular polarised wave
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/185—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces wherein the surfaces are plane
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave according to the preamble of claim 1.
  • the concept of changing the polarization of an incident electromagnetic wave can have a variety of meanings. For example, this can be understood to mean the conversion from linear to circular polarization or vice versa or a rotation of the direction of polarization of the incident electromagnetic wave.
  • the targeted change in the polarization of electromagnetic waves is used in many areas of application to increase the signal quality.
  • the Radar technology uses circular polarization to suppress rain echoes and thus increases the radar range in bad weather.
  • the circular polarization in radio communication at frequencies in the microwave range allows the reduction of so-called intersymbol interference.
  • Such interference occurs when electromagnetic signals are reflected on objects on their way from the transmitter to the receiver.
  • an electromagnetic wave When an electromagnetic wave is reflected, its polarization changes.
  • the reflected wave maintains the direction of rotation in space, but reverses the direction of propagation in space, so that, for example, a right-hand circularly polarized wave becomes a left-hand circularly polarized wave.
  • An antenna designed for right circular polarization can therefore not receive the reflected, left circular polarized signal, so that the interfering signal does not appear in the receiver.
  • disturbing signals whose direction of polarization was not completely reversed during reflection are attenuated.
  • a common device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave is, for example, the meander line polarizer known from the literature [Derek McNamara, "An octave bandwith meanderline polarizer consisting of five identical sheets", IEEE - APS 1981, Vol. 1 , p. 237-240]. It has the following features:
  • the printed circuit boards each carry a plurality of electrically conductive lines arranged in a preferred direction
  • a single line is meandering and extends over the cross section of a printed circuit board
  • the meandering lines on all printed circuit boards are aligned in parallel, i.e. the two main axes of a meandering line on a circuit board lying in the plane of the front side of the circuit board and the two main axes of a meandering line on another circuit board lying in the plane of the front side of the circuit board do not differ.
  • the multilayer structure of a meandering line polarizer from a plurality of circuit boards layered one behind the other requires its comparatively large spatial expansion, which makes it difficult, if not prevented, to use this polarizer in many fields of application.
  • an electromagnetic wave incident on it with linear polarization in a direction A is converted into an electromagnetic wave with circular polarization in a direction of rotation B.
  • a second incident electromagnetic wave with polarization perpendicular thereto (cross polarization), ie with linear polarization in a direction A "perpendicular to direction A" is converted into an electromagnetic wave with circular polarization in a direction B 1 opposite to direction of rotation B.
  • the device contains at least one planarly constructed dielectric printed circuit board, each of which has a plurality of homogeneously distributed at least one printed circuit board both on its front side and on its rear side Carrying track structures
  • the at least one printed circuit board is made up of unit cells, each composed of a printed circuit structure on the front of the printed circuit board, an opposite printed circuit structure on the back of the printed circuit board, and the substrate of the printed circuit board lying between the two printed circuit structures, within one each unit cell, the two conductor track structures are arranged such that the two main axes of a conductor track structure lying in the plane of the front side on the front side of the circuit board and the two in the plane of the back of the main axes of a conductor track structure on the Back of the circuit board are rotated against each other by a predetermined angle.
  • An obvious optical difference between the known meander line polarizer and a typical embodiment of the invention is that in the first one single element - an elongated meander line - extends over the entire cross section of a printed circuit board, while in the second a large number of individual elements - Unit cells or interconnect structures - are arranged in rows that extend across the cross section of the circuit board.
  • a first advantage of the invention compared to the meander line polarizer is that the desired change in the polarization of an incident electromagnetic wave can be achieved according to the invention by means of a single printed circuit board, and thus the spatial dimensions of a typical embodiment of the invention are significantly smaller than that of one Meander line polarizer, which increases the number of potential areas of application compared to this.
  • the device according to the invention has functional differences from a meander line polarizer, as a result of which the main advantage - a high degree of signal decoupling - can be achieved:
  • An electromagnetic wave with a certain polarization incident on the device according to the invention undergoes a change in its polarization, for example in an electromagnetic wave with circular polarization in a direction of rotation B.
  • a second incident electromagnetic wave Wave to the first Wave of vertical polarization (cross polarization) is largely reflected. This means that the decoupling of a signal, that is to say the ratio between useful and cross-polarization, is decisively improved after the transmission of the signal by the device according to the invention through the reflection of the cross-polarized portion.
  • An advantageous embodiment of the invention is that each individual conductor structure on the front of the circuit board in the direction of its two main axes lying in the plane of the front has different geometries, and / or - that each individual conductor structure on the back of the circuit board in the direction of their two in the main axes lying on the plane of the rear side have different geometries.
  • the conductor track structure on the front side of the printed circuit board and the conductor are within each unit cell.
  • terbahn Geneva
  • projection means the projection of coordinates perpendicular to the plane of the front of the printed circuit board.
  • a suitable coordinate system is spanned, for example, by the main axes of the conductor structure on the front of the circuit board.
  • the term circumscribing polygon primarily refers to conductor track structures in the form of crosses or similar structures and means a shortening of the edge contour and an enlargement of the enclosed area, for example in such a way that a cross is circumscribed by a trapezoid or rectangle.
  • the fulfillment of the above arrangement requirement does not necessarily mean that the projections of the interconnect structures also overlap.
  • the conductor structure on the front of the circuit board and the conductor structure on the rear of the circuit board are arranged in such a way that the projections of the conductor structures on both sides of the circuit board overlap on the level of the front of the circuit board.
  • a further improvement in the degree of decoupling can be achieved with an ideal, central overlap of the projections of the conductor track structures.
  • the conductor track structure on the front of the circuit board and the conductor track structure on the rear of the circuit board are arranged such that
  • all conductor track structures of at least one side of at least one printed circuit board have the same shape and the same dimensions, and / or all conductor track structures of at least one side of at least one printed circuit board have uniform distances from one another in at least one preferred direction.
  • the individual conductor structures on one side of a circuit board are aligned parallel to one another, and the individual conductor structures on one side of a circuit board are arranged symmetrically with respect to at least one axis within the planar surface of the circuit board, preferably arranged in such a way - That the individual conductor track structures are arranged one side of a circuit board collinearly in rows perpendicular to each other, or
  • this contains a plurality of planarly constructed, dielectric printed circuit boards which are arranged with their flat sides parallel to one another, one behind the other, preferably congruently.
  • Figure 1 The principle of operation of the device according to the invention.
  • Figure 2 An elementary cell of the circuit board according to Figure 1.
  • FIG. 1 shows the principle of operation of the device according to the invention, here using the special embodiment of a planar, dielectric printed circuit board 1, which converts an incident electromagnetic wave 3, which is linearly polarized in the y direction, into a circularly polarized electromagnetic wave 4 after transmission.
  • the field strength vectors in the x and y directions are designated with Ex and Ey.
  • the printed circuit board 1 carries both on its front side 11 and on its rear side 12 a multiplicity of homogeneously distributed conductor track structures 21, 22.
  • the printed circuit board 1 is constructed from unit cells 2, each of which is composed of a conductor track structure 21 on the front side 11 of the Printed circuit board 1, an opposite conductor track structure 22 on the rear side 12 of the printed circuit board 1 and from the substrate of the printed circuit board 1 lying between the two conductor track structures 21, 22. It should be noted that the conductor track structures 22 on the rear side 12 in FIG. 1 are not in perspective are drawn in correctly, but that the dashed lines represent their projections on the front 11!
  • the two conductor track structures 21, 22 are arranged such that the two main axes of a conductor track structure 21 lying in the plane of the front side 11 on the front side 11 of the printed circuit board 1 and the two main axes lying in the plane of the rear side 12 one Conductor structure 22 on the rear side 12 of the circuit board 1 are each rotated relative to one another by a predetermined angle.
  • a single conductor track structure 21 on the front side 11 of the circuit board 1 has different geometries in the direction of its two main axes lying in the plane of the front side 11.
  • a single conductor track structure 22 on the rear side 12 of the circuit board 1 has different geometries in the direction of its two main axes lying in the plane of the rear side 12. These different geometries are realized in both cases by the configuration of the conductor track structures 21, 22 in the form of rectangles.
  • the conductor structure 21 on the front 11 of the circuit board 1 and the conductor structure 22 on the rear 12 of the circuit board 1 are arranged such that the projection of the intersection of the main axes of the conductor structure 21 of the front 11 of the circuit board 1 on the The plane of the front side 11 of the printed circuit board 1 coincides with the projection of the intersection of the main axes of the printed conductor structure 22 of the rear side 12 of the printed circuit board 1 onto the plane of the front side 11 of the printed circuit board 1.
  • the printed conductor structures 21, 22 are arranged such that here in each case the centers of the two rectangles lie one above the other.
  • All conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 have the same shape and the same dimensions, namely that of an identical rectangle. All conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 point to one another in two preferred directions, here in a horizontal and vertical direction
  • the individual conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 are aligned parallel to one another.
  • the individual conductor track structures 21, 22 of one side 11, 12 of the circuit board 1 are arranged symmetrically with respect to two axes within the planar surface of the circuit board 1. Here these are on the front 11 of the circuit board 1, the vertical and the horizontal axis through the center and on the rear 12 of the circuit board 1, two axes through the center, which are rotated by the same angle from the vertical and the horizontal around the center .
  • Doors 21, 22 of one side 11, 12 of the circuit board 1 are arranged collinearly in mutually perpendicular rows and the mutually perpendicular rows on one side 11, 12 of the circuit board 1 each intersect in the center of a conductor structure 21, 22
  • FIGS. 2a and 2b show a preferred embodiment of an elementary cell 2 of the device according to the invention according to FIG. 1 in detail.
  • FIG. 2a shows a projection onto the flat side of the printed circuit board 1 according to FIG. 1
  • FIG. 2b shows a section through the printed circuit board 1 according to FIG. 1.
  • the term unit cell 2 is to be understood as a) a conductor track structure 21 of the front side 11 of the printed circuit board 1, b) the underlying substrate with the thickness h and the permittivity ⁇ r of the printed circuit board 1 and c) the second, on the rear side 12 of the printed circuit board 1, twisted by the angle i by the first conductor structure 22.
  • the conductor track structure 21 has the shape of a rectangle R1 with the different side lengths a1 and b1 and the conductor track structure 22 has the shape of the rectangle R2 with the different side lengths a2 and b2. Due to the different side lengths, the rectangles R1, R2 meet the requirement for different geometries in the direction of their respective two main axes x, y and ⁇ , ⁇ lying parallel to the plane of the front side 11 of the printed circuit board 1.
  • the conductor structure 21 on the front 11 of the circuit board 1 and the conductor structure 22 on the rear 12 of the circuit board 1 are arranged such that the projection of the intersection the main axes x, y of the conductor structure 21 of the front side 11 of the circuit board 1 on the level of the front side 11 of the circuit board 1 coincide with the projection of the intersection of the main axes ⁇ , ⁇ of the conductor structure 22 of the rear side 12 of the circuit board 1 on the level of Front side 11 of the circuit board 1.
  • the conductor track structures 21, 22 are arranged such that the centers of the two rectangles lie one above the other.
  • All conductor track structures 21, 22 on both sides 11, 12 of the printed circuit board 1 have uniform center distances to one another in two preferred directions, as a result of which their arrangement on the printed circuit board 1 is clearly determined.
  • these preferred directions are the x and y directions of the xy coordinate system of the conductor track structure 21. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, these directions correspond to the vertical and the horizontal of the circuit board 1.
  • the center distances from a conductor track structure 21 The dimensions of an elementary cell 2 define their respective four adjacent conductor track structures 21.
  • the center distance between two conductor track structures 21 in the transverse direction of the front side 11 of the printed circuit board 1 (or in the x direction of the xy coordinate system of the illustrated conductor track structure 21) bears the designation in FIG. 2a A.
  • the center distance between two conductor track structures in the longitudinal direction of the front side 11 of the printed circuit board 1 (or in the y direction of the x-y coordinate system of the illustrated conductor track structure 21) bears the designation B in FIG. 2a.
  • An optimal dimensioning of a circuit board 1 (with regard to the shape R1, R2 and the dimensions al, bl, a2, b2 of the conductor track structures 21, 22; the distances A, B of the conductor track structures 21, 22 of a circuit board side 11, 12 among themselves; the angle i by which the conductor track structures 21, 22 of two printed circuit board sides 11, 12 are rotated relative to one another; the thickness h and the permittivity ⁇ r of the printed circuit board substrate) is expediently created by means of field theoretical calculations. Developments are made for the field strengths in the air and in the dielectric, the coefficients of which are calculated by the boundary and continuity conditions on the metal and dielectric surfaces.
  • Shape of the conductor track structures identical rectangles R1 on the front 11, identical rectangles R2 on the rear 12
  • Shape of the conductor track structures identical rectangles R1 on the front 11, identical rectangles R2 on the rear 12
  • the device according to the invention proves to be particularly suitable for changing the polarization of incident electromagnetic waves with frequencies of 30 or 35 gigahertz from linear polarization to circular polarization and thus for use in, for example, radar technology.
  • the invention is not only limited to the exemplary embodiments described above, but rather can be transferred to others.
  • Circuit structures with different shapes and dimensions can also occur, for example on different circuit boards or on different sides of a circuit board or in different rows on one Side of a circuit board or alternating within a row or in another arrangement.
  • the rectangular conductor track structures are arranged such that they form rows which are parallel to one another and perpendicular to one another, the rows perpendicular to one another in each case intersecting in the center of a conductor track structure.
  • the rows parallel to one another are offset from one another, so that the rows perpendicular to one another no longer intersect in the center of a conductor track structure, but in the center of four adjacent conductor track structures, i. H. at the intersection or contact point of four unit cells each.

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Abstract

The invention relates to a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave. Existing devices to change the polarization of an incident electromagnetic wave preserve signal decoupling, i.e. the relation between useful polarization and cross-polarization of the incoming signal. Furthermore, said devices are far too big for many applications. The aim of the inventive device is to improve signal decoupling. During transmission of an electromagnetic wave through the transmission polarizer, the cross-coupled fraction of an incoming signal is greatly reflected thus leading to improved decoupling of the transmitted signal. Furthermore, the transmission polarizer can be manufactured in the form of a single planar printed board. The transmission polarizer is particularly useful to change the polarization of an incident electromagnetic wave, i.e. from linear to circular polarization or vice versa, and to rotate the polarization of an incident electromagnetic wave around a fixed angle.

Description

Beschreibungdescription
Transmi ssi onπ-Pol πri satorTransmi ssi onπ-Pol πri sator
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave according to the preamble of claim 1.
Der Begriff der Änderung der Polarisation einer einfallen- den elektromagnetischen Welle kann vielfältige Bedeutung haben. Beispielsweise kann darunter verstanden werden die Umwandlung von linearer in zirkuläre Polarisation oder umgekehrt oder auch eine Drehung der Polarisationsrichtung der einfallenden elektromagnetischen Welle.The concept of changing the polarization of an incident electromagnetic wave can have a variety of meanings. For example, this can be understood to mean the conversion from linear to circular polarization or vice versa or a rotation of the direction of polarization of the incident electromagnetic wave.
Die gezielte Änderung der Polarisation elektromagnetischer Wellen wird in vielen Anwendungsbereichen zur Erhöhung der Signalqualität eingesetzt. So dient beispielsweise in der Radartechnik die zirkuläre Polarisation dazu, Regenechos zu unterdrücken und erhöht so die Radar-Reichweite bei schlechtem Wetter. Auf ähnliche Weise erlaubt die zirkuläre Polarisation in der Funkkommunikation bei Frequenzen im Mi- krowellenbereich die Reduzierung von sogenannten Intersym- bol-Interferenzen.The targeted change in the polarization of electromagnetic waves is used in many areas of application to increase the signal quality. For example, in the Radar technology uses circular polarization to suppress rain echoes and thus increases the radar range in bad weather. In a similar way, the circular polarization in radio communication at frequencies in the microwave range allows the reduction of so-called intersymbol interference.
Derartige Interferenzen entstehen, wenn elektromagnetische Signale auf dem Weg vom Sender zum Empfänger an Objekten reflektiert werden. Bei der Reflexion einer elektromagnetischen Welle ändert sich deren Polarisation. Im Extremfall des senkrechten Einfalls einer zirkulär polarisierten Welle auf einen ebenen Reflektor behält die reflektierte Welle die Drehrichtung im Raum bei, kehrt aber die Ausbreitungs- richtung im Raum um, so daß zum Beispiel aus einer rechts- zirkular polarisierten Welle eine linkszirkular polarisierte Welle wird. Eine für rechtszirkulare Polarisation ausgelegte Antenne kann deshalb das reflektierte, linkszirkular polarisierte Signal nicht empfangen, so daß im Empfänger das störende Signal nicht erscheint. Entsprechend werden störende Signale, deren Polarisationsrichtung bei einer Reflexion nicht vollständig umgekehrt wurde, gedämpft.Such interference occurs when electromagnetic signals are reflected on objects on their way from the transmitter to the receiver. When an electromagnetic wave is reflected, its polarization changes. In the extreme case of the vertical incidence of a circularly polarized wave on a flat reflector, the reflected wave maintains the direction of rotation in space, but reverses the direction of propagation in space, so that, for example, a right-hand circularly polarized wave becomes a left-hand circularly polarized wave. An antenna designed for right circular polarization can therefore not receive the reflected, left circular polarized signal, so that the interfering signal does not appear in the receiver. Correspondingly, disturbing signals whose direction of polarization was not completely reversed during reflection are attenuated.
Eine gebräuchliche Vorrichtung zur Änderung der Polarisa- tion einer einfallenden elektromagnetischen Welle ist beispielsweise der aus der Literatur bekannte Mäanderleitungs- Polarisator [Derek McNamara, "An octave bandwith meander- line polariser consisting of five identical sheets", IEEE - APS 1981, Vol. 1, p. 237 - 240]. Dieser weist folgende Merkmale auf:A common device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave is, for example, the meander line polarizer known from the literature [Derek McNamara, "An octave bandwith meanderline polarizer consisting of five identical sheets", IEEE - APS 1981, Vol. 1 , p. 237-240]. It has the following features:
- fünf planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatten, die hintereinander, Flachseite zu Flachseite, angeordnet sind, - die Leiterplatten tragen auf der Vorderseite jeweils mehrere in einer Vorzugsrichtung angeordnete, elektrisch leitfähige Leitungen,five planar dielectric circuit boards, which are arranged one behind the other, flat side to flat side, the printed circuit boards each carry a plurality of electrically conductive lines arranged in a preferred direction,
- eine einzelne Leitung ist mäanderförmig und erstreckt sich über den Querschnitt einer Leiterplatte,a single line is meandering and extends over the cross section of a printed circuit board,
- die mäanderförmigen Leitungen auf allen Leiterplatten sind parallel ausgerichtet, d.h. die beiden in der Ebene der Vorderseite der Leiterplatte liegenden Hauptachsen einer mäanderförmigen Leitung auf einer Leiterplatte und die beiden in der Ebene der Vorderseite der Leiterplatte liegenden Hauptachsen einer mäanderförmigen Leitung auf einer anderen Leiterplatte unterscheiden sich nicht.- The meandering lines on all printed circuit boards are aligned in parallel, i.e. the two main axes of a meandering line on a circuit board lying in the plane of the front side of the circuit board and the two main axes of a meandering line on another circuit board lying in the plane of the front side of the circuit board do not differ.
Insbesondere der mehrschichtige Aufbau eines Mäanderlei- tungs-Polarisators aus mehreren hintereinander geschichteten Leiterplatten bedingt seine vergleichsweise große räumliche Ausdehnung, die eine Anwendung dieses Polarisators in vielen Einsatzbereichen erschwert, wenn nicht sogar verhindert.In particular, the multilayer structure of a meandering line polarizer from a plurality of circuit boards layered one behind the other requires its comparatively large spatial expansion, which makes it difficult, if not prevented, to use this polarizer in many fields of application.
Bei geeigneter Dimensionierung eines Mäanderleitungs-Pola- risators wird eine auf ihn einfallende elektromagnetische Welle mit linearer Polarisation in eine Richtung A in eine elektromagnetische Welle mit zirkularer Polarisation in eine Drehrichtung B umgewandelt. Eine zweite einfallende elektromagnetische Welle mit dazu senkrechter Polarisation (Kreuzpolarisation) , also mit linearer Polarisation in einer zur Richtung A senkrechten Richtung A" wird in eine elektromagnetische Welle mit zirkularer Polarisation in eine zur Drehrichtung B entgegengesetzten Drehrichtung B1 umgewandelt. Das bedeutet, die Entkopplung eines Signals, also das Verhältnis zwischen Nutz- und Kreuzpolarisation, beziehungsweise das Verhältnis zwischen rechts- und links- zirkularer Polarisation, kann durch einen Mäanderleitungs- Polarisator nicht verbessert werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle anzugeben, die die Entkopplung eines Signals verbessert.With a suitable dimensioning of a meander line polarizer, an electromagnetic wave incident on it with linear polarization in a direction A is converted into an electromagnetic wave with circular polarization in a direction of rotation B. A second incident electromagnetic wave with polarization perpendicular thereto (cross polarization), ie with linear polarization in a direction A "perpendicular to direction A", is converted into an electromagnetic wave with circular polarization in a direction B 1 opposite to direction of rotation B. This means the decoupling of a signal, that is to say the relationship between useful and cross polarization, or the relationship between right and left circular polarization, cannot be improved by a meander line polarizer. The object of the present invention is therefore to provide a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave, which improves the decoupling of a signal.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung (Patentansprüche 2 bis 10) sowie bevorzugte Verwendungsmöglichkeiten der Erfindung (Patentansprüche 11 und 12) .The achievement of this object is represented by the features of claim 1. The further claims contain advantageous refinements and developments of the invention (claims 2 to 10) and preferred uses of the invention (claims 11 and 12).
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung, mindestens eine planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatte enthält, die mindestens eine Leiterplatte sowohl auf ihrer Vorderseite als auch auf ihrer Rückseite jeweils eine Vielzahl von homogen verteilten Leiterbahnstrukturen trägt, die mindestens eine Leiterplatte aus Elementarzellen aufgebaut ist, die sich jeweils zusammensetzen aus einer Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Lei- terplatte, einer ihr gegenüberliegenden Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen liegenden Substrat der Leiterplatte, innerhalb einer jeden Elementarzelle die beiden Leiter- bahnstrukturen derart angeordnet sind, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die beiden in der Ebene der Rückseite liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte jeweils gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel verdreht sind.The object is achieved according to the invention with respect to the device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave in that the device contains at least one planarly constructed dielectric printed circuit board, each of which has a plurality of homogeneously distributed at least one printed circuit board both on its front side and on its rear side Carrying track structures, the at least one printed circuit board is made up of unit cells, each composed of a printed circuit structure on the front of the printed circuit board, an opposite printed circuit structure on the back of the printed circuit board, and the substrate of the printed circuit board lying between the two printed circuit structures, within one each unit cell, the two conductor track structures are arranged such that the two main axes of a conductor track structure lying in the plane of the front side on the front side of the circuit board and the two in the plane of the back of the main axes of a conductor track structure on the Back of the circuit board are rotated against each other by a predetermined angle.
Ein augenfälliger optischer Unterschied zwischen dem be- kannten Mäanderleitungs-Polarisator und einer typischen Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sich bei dem ersten ein einziges Einzelelement - eine langgezogene Mäanderleitung - über den ganzen Querschnitt einer Leiterplatte erstreckt, während bei der zweiten eine Vielzahl von Einzelelementen - Elementarzellen oder Leiterbahnstrukturen - in Reihen angeordnet sind, die sich über den Querschnitt der Leiterplatte erstrecken.An obvious optical difference between the known meander line polarizer and a typical embodiment of the invention is that in the first one single element - an elongated meander line - extends over the entire cross section of a printed circuit board, while in the second a large number of individual elements - Unit cells or interconnect structures - are arranged in rows that extend across the cross section of the circuit board.
Ein erster Vorteil der Erfindung gegenüber dem Mäanderlei- tungs-Polarisator besteht darin, daß die erwünschte Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle erfindungsgemäß bereits mittels einer einzelnen Leiterplatte erzielt werden kann und somit die räumlichen Abmessungen einer typischen Ausführungsform der Erfindung wesentlich kleiner sind als die eines Mäanderleitungs-Po- larisators, wodurch sich die Anzahl der potentiellen Anwendungsgebiete im Vergleich zu diesem deutlich erhöht.A first advantage of the invention compared to the meander line polarizer is that the desired change in the polarization of an incident electromagnetic wave can be achieved according to the invention by means of a single printed circuit board, and thus the spatial dimensions of a typical embodiment of the invention are significantly smaller than that of one Meander line polarizer, which increases the number of potential areas of application compared to this.
Vor allem aber weist die erfindungsgemäße Vorrichtung funk- tionelle Unterschiede zu einem Mäanderleitungs-Polarisator auf, wodurch der Hauptvorteil - ein hoher Grad an Signal- Entkopplung - erzielt werden kann:Above all, however, the device according to the invention has functional differences from a meander line polarizer, as a result of which the main advantage - a high degree of signal decoupling - can be achieved:
Eine auf die erfindungsgemäße Vorrichtung einfallende elek- tromagnetische Welle mit bestimmter Polarisation, zum Beispiel eine elektromagnetische Welle mit linearer Polarisation in eine Richtung A, erfährt eine Änderung ihrer Polarisation, beispielsweise in eine elektromagnetische Welle mit zirkularer Polarisation in eine Drehrichtung B. Eine zweite einfallende elektromagnetische Welle mit zur ersten Welle senkrechter Polarisation (Kreuzpolarisation) wird weitestgehend reflektiert. Das bedeutet, daß die Entkopplung eines Signals, also das Verhältnis zwischen Nutz- und Kreuzpolarisation, nach der Transmission des Signals durch die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Reflexion des kreuzpolarisierten Anteils entscheidend verbessert wird.An electromagnetic wave with a certain polarization incident on the device according to the invention, for example an electromagnetic wave with linear polarization in a direction A, undergoes a change in its polarization, for example in an electromagnetic wave with circular polarization in a direction of rotation B. A second incident electromagnetic wave Wave to the first Wave of vertical polarization (cross polarization) is largely reflected. This means that the decoupling of a signal, that is to say the ratio between useful and cross-polarization, is decisively improved after the transmission of the signal by the device according to the invention through the reflection of the cross-polarized portion.
Darüber hinaus gehende Verbesserungen der Entkopplung eines Signals nach dessen Transmission sind durch nachfolgend be- schriebene Ausführungsformen der Erfindung erzielbar, deren Merkmale sowohl einzeln als auch in Kombination zur Verbesserung beitragen.Further improvements in the decoupling of a signal after its transmission can be achieved by the embodiments of the invention described below, the features of which contribute to the improvement both individually and in combination.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß jede einzelne Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vorderseite liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien aufweist, und/oder - daß jede einzelne Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Rückseite liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien aufweist.An advantageous embodiment of the invention is that each individual conductor structure on the front of the circuit board in the direction of its two main axes lying in the plane of the front has different geometries, and / or - that each individual conductor structure on the back of the circuit board in the direction of their two in the main axes lying on the plane of the rear side have different geometries.
Diese unterschiedliche Geometrien der Leiterbahnstrukturen können beispielsweise in Form von Rechtecken, Kreuzen oder Ellipsen realisiert werden. Die Vorteile von derartigen Formgebungen bestehen in deren besonders hohen Grad der Entkopplung eines Signals nach dessen Transmission durch die Leiterplatte.These different geometries of the conductor track structures can be realized, for example, in the form of rectangles, crosses or ellipses. The advantages of such designs are their particularly high degree of decoupling of a signal after its transmission through the circuit board.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb einer jeden Elementarzelle die Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Lei- terbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet, daß die Projektionen der umschreibenden Vielecke der Leiterbahnstrukturen beider Seiten der Leiterplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte sich überschneiden.In another advantageous embodiment of the invention, the conductor track structure on the front side of the printed circuit board and the conductor are within each unit cell. terbahnstruktur arranged on the back of the circuit board such that the projections of the circumscribing polygons of the conductor track structures of both sides of the circuit board overlap on the plane of the front of the circuit board.
Hier und im folgenden ist mit Projektion die bezogen auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte senkrechte Pro- jektion von Koordinaten gemeint. Ein geeignetes Koordinatensystem wird beispielsweise von den Hauptachsen der Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte aufgespannt. Der Begriff des umschreibenden Vielecks bezieht sich vor allem auf Leiterbahnstrukturen in der Form von Kreuzen oder ähnlichen Gebilden und bedeutet eine Verkürzung der Randkontour sowie eine Vergrößerung der umschlossenen Fläche, beispielsweise derart, daß ein Kreuz von einem Trapez oder Rechteck umschrieben wird. Für eine Elementarzelle, die zwei Leiterbahnstrukturen in der Form von Kreuzen beinhaltet, bedeutet die Erfüllung der obigen Anordnungsanforderung, demnach nicht zwangsläufig, daß sich auch die Projektionen der Leiterbahnstrukturen selbst überschneiden.Here and in the following, projection means the projection of coordinates perpendicular to the plane of the front of the printed circuit board. A suitable coordinate system is spanned, for example, by the main axes of the conductor structure on the front of the circuit board. The term circumscribing polygon primarily refers to conductor track structures in the form of crosses or similar structures and means a shortening of the edge contour and an enlargement of the enclosed area, for example in such a way that a cross is circumscribed by a trapezoid or rectangle. For an elementary cell that contains two interconnect structures in the form of crosses, the fulfillment of the above arrangement requirement does not necessarily mean that the projections of the interconnect structures also overlap.
Ist dies jedoch der Fall, so kann dadurch eine weitere Verbesserung des Entkopplungsgrades erzielt werden. Demnach sind in einer noch vorteilhafteren Ausgestaltung der Erfindung die Leiterbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet, daß die Projektionen der Leiterbahnstrukturen beider Seiten der Leiterplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte sich überschneiden. Eine weitere Verbesserung des Entkopplungsgrades kann bei idealer, mittiger Überschneidung der Projektionen der Leiterbahnstrukturen erzielt werden. Demnach sind in einer noch vorteilhafteren Ausgestaltung der Erfindung die Lei- terbahnstruktur auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Leiterbahnstruktur auf der Rückseite der Leiterplatte derart angeordnet,However, if this is the case, a further improvement in the degree of decoupling can be achieved. Accordingly, in an even more advantageous embodiment of the invention, the conductor structure on the front of the circuit board and the conductor structure on the rear of the circuit board are arranged in such a way that the projections of the conductor structures on both sides of the circuit board overlap on the level of the front of the circuit board. A further improvement in the degree of decoupling can be achieved with an ideal, central overlap of the projections of the conductor track structures. Accordingly, in an even more advantageous embodiment of the invention, the conductor track structure on the front of the circuit board and the conductor track structure on the rear of the circuit board are arranged such that
- daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur der Vorderseite der Leiterplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur der Rückseite der Leiterplatte auf die Ebene der Vorderseite der Leiterplatte.- That the projection of the intersection of the main axes of the conductor structure of the front of the circuit board on the level of the front of the circuit board coincides with the projection of the intersection of the main axes of the conductor structure of the rear of the circuit board on the level of the front of the circuit board.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung weisen alle Leiterbahnstrukturen zumindest einer Seite zumindest einer Leiterplatte die gleiche Form und die glei- chen Abmessungen auf, und/oder alle Leiterbahnstrukturen zumindest einer Seite zumindest einer Leiterplatte zueinander in zumindest einer Vorzugsrichtung einheitliche Abstände auf.In further advantageous refinements of the invention, all conductor track structures of at least one side of at least one printed circuit board have the same shape and the same dimensions, and / or all conductor track structures of at least one side of at least one printed circuit board have uniform distances from one another in at least one preferred direction.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte zueinander parallel ausgerichtet, und - die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte bezüglich mindestens einer Achse innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte symmetrisch angeordnet, vorzugsweise derart angeordnet, - daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen angeordnet sind, oderIn further advantageous embodiments of the invention, the individual conductor structures on one side of a circuit board are aligned parallel to one another, and the individual conductor structures on one side of a circuit board are arranged symmetrically with respect to at least one axis within the planar surface of the circuit board, preferably arranged in such a way - That the individual conductor track structures are arranged one side of a circuit board collinearly in rows perpendicular to each other, or
- daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen jeweils einer Seite einer Leiterplatte radialsymmetrisch angeordnet sind. Die kollineare Anordnung der Leiterbahnstrukturen in zueinander senkrecht stehenden Reihen kann man sich vorstellen als homogene Auffüllung eines rechtwinkligen Rasters auf der Leiterplatte mit Leiterbahnstrukturen.- That the individual conductor track structures are arranged radially symmetrically on one side of a circuit board. The collinear arrangement of the conductor track structures in rows perpendicular to one another can be imagined as homogeneous filling of a right-angled grid on the printed circuit board with conductor track structures.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält diese mehrere planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatten, die mit ihren Flachseiten parallel zueinander, hintereinander, vorzugsweise deckungsgleich, angeordnet sind.In a further advantageous embodiment of the invention, this contains a plurality of planarly constructed, dielectric printed circuit boards which are arranged with their flat sides parallel to one another, one behind the other, preferably congruently.
Im folgenden werden anhand der Figuren 1 und 2 beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher er- läutert. Es zeigenExemplary embodiments of the device according to the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2. Show it
Figur 1: Die prinzipielle Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Figure 1: The principle of operation of the device according to the invention.
Figur 2: Eine Elementarzelle der Leiterplatte gemäß Figur 1.Figure 2: An elementary cell of the circuit board according to Figure 1.
Die Figur 1 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf, hier anhand der speziellen Ausführungsform einer planaren, dielektrischen Leiterplatte 1, die eine einfallende, in y-Richtung linear polarisierte elektromagnetische Welle 3 nach der Transmission in eine zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle 4 umwandelt. Mit Ex und Ey sind die Feldstärkevektoren in der x- und y- Richtung bezeichnet. Die Leiterplatte 1 trägt sowohl auf ihrer Vorderseite 11 als auch auf ihrer Rückseite 12 jeweils eine Vielzahl von homogen verteilten Leiterbahnstrukturen 21, 22. Die Leiterplatte 1 ist aus Elementarzellen 2 aufgebaut, die sich je- weils zusammensetzen aus einer Leiterbahnstruktur 21 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1, einer ihr gegenüberliegenden Leiterbahnstruktur 22 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen 21, 22 liegenden Substrat der Leiterplatte 1. Zu beachten ist, daß die auf der Rückseite 12 befindlichen Leiterbahnstrukturen 22 in der Figur 1 nicht perspektivisch korrekt eingezeichnet sind, sondern daß die gestrichelten Linien jeweils deren Projektionen auf die Vorderseite 11 wiedergeben!FIG. 1 shows the principle of operation of the device according to the invention, here using the special embodiment of a planar, dielectric printed circuit board 1, which converts an incident electromagnetic wave 3, which is linearly polarized in the y direction, into a circularly polarized electromagnetic wave 4 after transmission. The field strength vectors in the x and y directions are designated with Ex and Ey. The printed circuit board 1 carries both on its front side 11 and on its rear side 12 a multiplicity of homogeneously distributed conductor track structures 21, 22. The printed circuit board 1 is constructed from unit cells 2, each of which is composed of a conductor track structure 21 on the front side 11 of the Printed circuit board 1, an opposite conductor track structure 22 on the rear side 12 of the printed circuit board 1 and from the substrate of the printed circuit board 1 lying between the two conductor track structures 21, 22. It should be noted that the conductor track structures 22 on the rear side 12 in FIG. 1 are not in perspective are drawn in correctly, but that the dashed lines represent their projections on the front 11!
Innerhalb einer jeden Elementarzelle 2 sind die beiden Leiterbahnstrukturen 21, 22 derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite 11 liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur 21 auf der Vorderseite 11 der Leiter- platte 1 und die beiden in der Ebene der Rückseite 12 liegenden Hauptachsen einer Leiterbahnstruktur 22 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 jeweils gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel verdreht sind.Within each unit cell 2, the two conductor track structures 21, 22 are arranged such that the two main axes of a conductor track structure 21 lying in the plane of the front side 11 on the front side 11 of the printed circuit board 1 and the two main axes lying in the plane of the rear side 12 one Conductor structure 22 on the rear side 12 of the circuit board 1 are each rotated relative to one another by a predetermined angle.
Eine einzelne Leiterbahnstruktur 21 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 weist in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vorderseite 11 liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien auf. Ebenso weist eine einzelne Leiterbahnstruktur 22 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Rückseite 12 liegenden Hauptachsen unterschiedliche Geometrien auf. Diese unterschiedlichen Geometrien sind in beiden Fällen durch die Ausgestaltung der Leiterbahnstrukturen 21, 22 in Form von Rechtecken verwirklicht. Innerhalb einer jeden Elementarzelle 2 sind die Leiterbahnstruktur 21 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 und die Leiterbahnstruktur 22 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 derart angeordnet, daß die Projektion des Schnitt- punktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur 21 der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen der Leiterbahnstruktur 22 der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1. Das bedeutet, die Leiterbahnstrukturen 21, 22 sind derart angeordnet, daß hier jeweils die Zentren der beiden Rechtecke übereinander liegen.A single conductor track structure 21 on the front side 11 of the circuit board 1 has different geometries in the direction of its two main axes lying in the plane of the front side 11. Likewise, a single conductor track structure 22 on the rear side 12 of the circuit board 1 has different geometries in the direction of its two main axes lying in the plane of the rear side 12. These different geometries are realized in both cases by the configuration of the conductor track structures 21, 22 in the form of rectangles. Within each unit cell 2, the conductor structure 21 on the front 11 of the circuit board 1 and the conductor structure 22 on the rear 12 of the circuit board 1 are arranged such that the projection of the intersection of the main axes of the conductor structure 21 of the front 11 of the circuit board 1 on the The plane of the front side 11 of the printed circuit board 1 coincides with the projection of the intersection of the main axes of the printed conductor structure 22 of the rear side 12 of the printed circuit board 1 onto the plane of the front side 11 of the printed circuit board 1. This means that the printed conductor structures 21, 22 are arranged such that here in each case the centers of the two rectangles lie one above the other.
Alle Leiterbahnstrukturen 21, 22 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 weisen die gleiche Form und die gleichen Abmessungen auf, nämlich die eines jeweils identischen Rechteckes. Alle Leiterbahnstrukturen 21, 22 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 weisen zueinander in zwei Vorzugsrichtungen, hier in waagrechter und senkrechterAll conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 have the same shape and the same dimensions, namely that of an identical rectangle. All conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 point to one another in two preferred directions, here in a horizontal and vertical direction
Richtung innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte 1, einheitliche Abstände auf.Direction within the planar surface of the circuit board 1, uniform distances.
Die einzelnen Leiterbahnstrukturen 21, 22 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 sind zueinander parallel ausgerichtet. Außerdem sind die einzelnen Leiterbahnstrukturen 21, 22 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 bezüglich zweier Achsen innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte 1 symmetrisch angeordnet. Hier sind dies auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 die senkrechte und die waagrechte Achse durch den Mittelpunkt und auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 zwei Achsen durch den Mittelpunkt, die jeweils um den gleichen Winkel aus der Senkrechten und der Waagrechten um den Mittelpunkt verdreht sind. Darüber hinaus sind die einzelnen Leiterbahnstruk- turen 21, 22 jeweils einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen angeordnet und die zueinander senkrecht stehenden Reihen auf einer Seite 11, 12 der Leiterplatte 1 schneiden sich jeweils im Zentrum einer Leiterbahnstruktur 21, 22.The individual conductor track structures 21, 22 on each side 11, 12 of the printed circuit board 1 are aligned parallel to one another. In addition, the individual conductor track structures 21, 22 of one side 11, 12 of the circuit board 1 are arranged symmetrically with respect to two axes within the planar surface of the circuit board 1. Here these are on the front 11 of the circuit board 1, the vertical and the horizontal axis through the center and on the rear 12 of the circuit board 1, two axes through the center, which are rotated by the same angle from the vertical and the horizontal around the center . In addition, the individual conductor track structures Doors 21, 22 of one side 11, 12 of the circuit board 1 are arranged collinearly in mutually perpendicular rows and the mutually perpendicular rows on one side 11, 12 of the circuit board 1 each intersect in the center of a conductor structure 21, 22
Die Figuren 2a und 2b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Elementarzelle 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 1 im Detail. Figur 2a zeigt eine Projek- tion auf die Flachseite der Leiterplatte 1 gemäß Figur 1, Figur 2b zeigt einen Schnitt durch die Leiterplatte 1 gemäß Figur 1. Unter dem Begriff Elementarzelle 2 soll verstanden werden a) eine Leiterbahnstruktur 21 der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1, b) das unter ihr liegende Substrat der Dicke h und der Permittivitat εr der Leiterplatte 1 sowie c) die auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 liegende, zweite, gegen die erste um den Winkel i verdrehte Leiterbahnstruktur 22.FIGS. 2a and 2b show a preferred embodiment of an elementary cell 2 of the device according to the invention according to FIG. 1 in detail. FIG. 2a shows a projection onto the flat side of the printed circuit board 1 according to FIG. 1, FIG. 2b shows a section through the printed circuit board 1 according to FIG. 1. The term unit cell 2 is to be understood as a) a conductor track structure 21 of the front side 11 of the printed circuit board 1, b) the underlying substrate with the thickness h and the permittivity εr of the printed circuit board 1 and c) the second, on the rear side 12 of the printed circuit board 1, twisted by the angle i by the first conductor structure 22.
In dem in den Figuren 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Leiterbahnstruktur 21 die Form eines Rechteckes Rl mit den unterschiedlichen Seitenlängen al und bl und die Leiterbahnstruktur 22 die Form des Rechteckes R2 mit den unterschiedlichen Seitenlängen a2 und b2. Durch die unterschiedlichen Seitenlängen erfüllen die Rechtecke Rl, R2 die Anforderung nach unterschiedlichen Geometrien in Richtung ihrer jeweiligen beiden parallel zur Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 liegenden Hauptachsen x, y und ξ, ψ.In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 2a and 2b, the conductor track structure 21 has the shape of a rectangle R1 with the different side lengths a1 and b1 and the conductor track structure 22 has the shape of the rectangle R2 with the different side lengths a2 and b2. Due to the different side lengths, the rectangles R1, R2 meet the requirement for different geometries in the direction of their respective two main axes x, y and ξ, ψ lying parallel to the plane of the front side 11 of the printed circuit board 1.
Innerhalb der Elementarzelle 2 sind die Leiterbahnstruktur 21 auf der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 und die Leiterbahnstruktur 22 auf der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 derart angeordnet, daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen x, y der Leiterbahnstruktur 21 der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen ξ, ψ der Leiterbahn- Struktur 22 der Rückseite 12 der Leiterplatte 1 auf die Ebene der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1. Das bedeutet, die Leiterbahnstrukturen 21, 22 sind derart angeordnet, daß hier jeweils die Zentren der beiden Rechtecke übereinander liegen.Within the unit cell 2, the conductor structure 21 on the front 11 of the circuit board 1 and the conductor structure 22 on the rear 12 of the circuit board 1 are arranged such that the projection of the intersection the main axes x, y of the conductor structure 21 of the front side 11 of the circuit board 1 on the level of the front side 11 of the circuit board 1 coincide with the projection of the intersection of the main axes ξ, ψ of the conductor structure 22 of the rear side 12 of the circuit board 1 on the level of Front side 11 of the circuit board 1. This means that the conductor track structures 21, 22 are arranged such that the centers of the two rectangles lie one above the other.
Alle Leiterbahnstrukturen 21, 22 beider Seiten 11, 12 der Leiterplatte 1 weisen zueinander in zwei Vorzugsrichtungen einheitliche Mittenabstände auf, wodurch ihre Anordnung auf der Leiterplatte 1 eindeutig bestimmt wird. Hier sind diese Vorzugsrichtungen die x- und die y-Richtung des x-y-Koordi- natensystems der Leiterbahnstruktur 21. Diese Richtungen entsprechen in dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Senkrechten und der Waagrechten der Leiterplatte 1. Die Mittenabstände von einer Leiterbahnstruk- tur 21 zu ihren jeweils vier benachbarten Leiterbahnstrukturen 21 definieren die Abmessungen einer Elementarzelle 2. Der Mittenabstand zweier Leiterbahnstrukturen 21 in Querrichtung der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 (oder in x- Richtung des x-y-Koordinatensystems der dargestellten Lei- terbahnstruktur 21) trägt in Figur 2a die Bezeichnung A.All conductor track structures 21, 22 on both sides 11, 12 of the printed circuit board 1 have uniform center distances to one another in two preferred directions, as a result of which their arrangement on the printed circuit board 1 is clearly determined. Here, these preferred directions are the x and y directions of the xy coordinate system of the conductor track structure 21. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, these directions correspond to the vertical and the horizontal of the circuit board 1. The center distances from a conductor track structure 21 The dimensions of an elementary cell 2 define their respective four adjacent conductor track structures 21. The center distance between two conductor track structures 21 in the transverse direction of the front side 11 of the printed circuit board 1 (or in the x direction of the xy coordinate system of the illustrated conductor track structure 21) bears the designation in FIG. 2a A.
Der Mittenabstand zweier Leiterbahnstrukturen in Längsrichtung der Vorderseite 11 der Leiterplatte 1 (oder in y-Richtung des x-y-Koordinatensystems der dargestellten Leiterbahnstruktur 21) trägt in Figur 2a die Bezeichnung B.The center distance between two conductor track structures in the longitudinal direction of the front side 11 of the printed circuit board 1 (or in the y direction of the x-y coordinate system of the illustrated conductor track structure 21) bears the designation B in FIG. 2a.
Eine optimale Dimensionierung einer Leiterplatte 1 (hinsichtlich der Form Rl, R2 und der Abmessungen al, bl, a2 , b2 der Leiterbahnstrukturen 21, 22; der Abstände A, B der Leiterbahnstrukturen 21, 22 einer Leiterplattenseite 11, 12 untereinander; des Winkels i, um den die Leiterbahnstrukturen 21, 22 zweier Leiterplattenseiten 11, 12 gegeneinander verdreht sind; der Dicke h und der Permittivitat εr des Leiterplattensubstrates) wird zweckmäßigerweise mittels feldtheoretischer Berechnungen erstellt. Hierbei werden in der Luft und im Dielektrikum Entwicklungen für die Feldstärken angesetzt, deren Koeffizienten durch die Rand- und Stetigkeitsbedingungen auf den Metall- und Dielektrikum- Oberflächen berechnet werden.An optimal dimensioning of a circuit board 1 (with regard to the shape R1, R2 and the dimensions al, bl, a2, b2 of the conductor track structures 21, 22; the distances A, B of the conductor track structures 21, 22 of a circuit board side 11, 12 among themselves; the angle i by which the conductor track structures 21, 22 of two printed circuit board sides 11, 12 are rotated relative to one another; the thickness h and the permittivity εr of the printed circuit board substrate) is expediently created by means of field theoretical calculations. Developments are made for the field strengths in the air and in the dielectric, the coefficients of which are calculated by the boundary and continuity conditions on the metal and dielectric surfaces.
Damit ergibt sich beispielhaft für eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz von 30 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation folgende optimierte Dimensionierung:This results, for example, in a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave with a frequency of 30 gigahertz from linear polarization to circular polarization:
Signalfreguenz 30 GHzSignal frequency 30 GHz
Anzahl der Leiterplatten 1Number of circuit boards 1
Form der Leiterbahnstrukturen identische Rechtecke Rl auf der Vorderseite 11, identische Rechtecke R2 auf der Rückseite 12Shape of the conductor track structures identical rectangles R1 on the front 11, identical rectangles R2 on the rear 12
Abmessungen der Leiterbahnstrukturen al = 3,35 mm bl = 1,65 mm a2 = 0,50 b2 = 3,05 mmDimensions of the conductor track structures al = 3.35 mm bl = 1.65 mm a2 = 0.50 b2 = 3.05 mm
Anordnung der Leiterbahnstrukturen zueinander senkrechte ReihenArrangement of the conductor track structures rows perpendicular to each other
A = 4,0 mmA = 4.0 mm
B = 5,2 mm Verdrehung der Leiterbahnstrukturen l = 33° Dicke des Leiterplattensubstrates h = 1,57 mmW = 5.2 mm twist of the conductor structures l = 33 ° thickness of the circuit board substrate h = 1.57 mm
Permittivitat des Leiterplattensubstrates Er = 2,33 Entsprechend ergibt sich in einem zweiten Beispiel für eine Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz von 35 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisa- tion folgende optimierte Dimensionierung:Permittivity of the circuit board substrate Er = 2.33 Accordingly, in a second example for a device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave with a frequency of 35 gigahertz, from linear polarization to circular polarization, the following optimized dimensioning results:
Signalfrequenz 35 GHzSignal frequency 35 GHz
Anzahl der Leiterplatten 1Number of circuit boards 1
Form der Leiterbahnstrukturen identische Rechtecke Rl auf der Vorderseite 11, identische Rechtecke R2 auf der Rückseite 12Shape of the conductor track structures identical rectangles R1 on the front 11, identical rectangles R2 on the rear 12
Abmessungen der Leiterbahnstrukturen al = 2,76 mm bl = 1,38 m a2 = 0,30 mm b2 = 2,58 mmDimensions of the conductor track structures al = 2.76 mm bl = 1.38 m a2 = 0.30 mm b2 = 2.58 mm
Anordnung der Leiterbahnstrukturen zueinander senkrechte ReihenArrangement of the conductor track structures rows perpendicular to each other
A = 4,74 mmA = 4.74 mm
B = 3,01 mmW = 3.01 mm
Verdrehung der Leiterbahnstrukturen l = 32° Dicke des Leiterplattensubstrates h = 1,52 mmRotation of the conductor track structures l = 32 ° thickness of the circuit board substrate h = 1.52 mm
Permittivitat des Leiterplattensubstrates εr = 2,5Permittivity of the circuit board substrate εr = 2.5
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweist sich in den Ausführungsformen dieser beiden Beispiele als besonders geeignet für die Änderung der Polarisation von einfallenden elektromagnetischen Wellen mit Frequenzen von 30 bzw. 35 Gigahertz von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation und damit für eine Anwendung zum Beispiel in der Radartechnik. Die Erfindung ist aber nicht nur auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern vielmehr auf weitere übertragbar.In the embodiments of these two examples, the device according to the invention proves to be particularly suitable for changing the polarization of incident electromagnetic waves with frequencies of 30 or 35 gigahertz from linear polarization to circular polarization and thus for use in, for example, radar technology. However, the invention is not only limited to the exemplary embodiments described above, but rather can be transferred to others.
So ist zum Beispiel denkbar, anstatt der Änderung der Polarisation in Form einer Umwandlung der Polarisation von linearer Polarisation in zirkuläre Polarisation oder umgekehrt, eine Änderung der Polarisation in Form einer Drehung der Polarisation, beispielsweise um 90 Grad, durchzuführen.For example, instead of changing the polarization in the form of a conversion of the polarization from linear polarization to circular polarization or vice versa, it is conceivable to carry out a change in the polarization in the form of a rotation of the polarization, for example by 90 degrees.
Anwendungsmöglichkeiten für eine derartige Vorrichtung zur Drehung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle liegen allgemein im Bereich gefalteter Linsen- oder Reflektorstrukturen, speziell bei der Erzeugung eines sogenannten Fan-Beams (d.h. einer Antennenabstrahlung, die in einer Richtung eine starke Bündelung, aber in der anderen Richtung eine schwache oder gar keine Bündelung besitzt) mit Hilfe eines speziellen Hohlleiters. Eine solche Anordnung ist leicht zu entwickeln, wenn das elektri- sehe Feld in Richtung der grossen Keulenbreite (sogenanntes H-Ebenen-Horn) liegen soll. Probleme gibt es, wenn das Feld in der anderen Richtung liegen soll (sogenanntes E-Ebenen- Horn) .Applications for such a device for rotating the polarization of an incident electromagnetic wave are generally in the area of folded lens or reflector structures, especially in the production of a so-called fan beam (ie antenna radiation which is highly focused in one direction but in the other direction weak or no bundling) with the help of a special waveguide. Such an arrangement is easy to develop if the electric field is to lie in the direction of the large lobe width (so-called H-plane horn). There are problems if the field is to be in the other direction (so-called E-level horn).
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die das Feld um 90 Grad dreht, kann man nun aber ein H-Ebenen-Horn verwenden und die Vorrichtung zur Drehung einsetzen.With the aid of the device according to the invention, which rotates the field by 90 degrees, one can now use an H-plane horn and use the device for rotation.
Ferner ist es möglich, die einheitlichen Abmessungen und/ oder Rechteck-Formen der Leiterbahnstrukturen zu ändern. So können durchaus auch Leiterbahnstrukturen mit verschiedenen Formen und Abmessungen auftreten, beispielsweise auf verschiedenen Leiterplatten oder auf verschiedenen Seiten einer Leiterplatte oder in verschiedenen Reihen auf einer Seite einer Leiterplatte oder alternierend innerhalb einer Reihe oder in anderer Anordnung.It is also possible to change the uniform dimensions and / or rectangular shapes of the conductor track structures. Circuit structures with different shapes and dimensions can also occur, for example on different circuit boards or on different sides of a circuit board or in different rows on one Side of a circuit board or alternating within a row or in another arrangement.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die rechtecki- gen Leiterbahnstrukturen so angeordnet, daß sie zueinander parallele und zueinander senkrechte Reihen bilden, wobei sich die zueinander senkrechten Reihen jeweils im Zentrum einer Leiterbahnstruktur schneiden. Es ist aber durchaus vorstellbar, daß die zueinander parallelen Reihen gegenein- ander versetzt sind, so daß die zueinander senkrechten Reihen sich nicht mehr im Zentrum einer Leiterbahnstruktur schneiden, sondern im Zentrum von jeweils vier benachbarten Leiterbahnstrukturen, d. h. am Schnitt- oder Kontaktpunkt von jeweils vier Elementarzellen. Außerdem ist es vorstell- bar, anstelle der axialsymmetrischen eine radialsymmetrische Anordnung der Leiterbahnstrukturen zu verwenden.In the exemplary embodiments shown, the rectangular conductor track structures are arranged such that they form rows which are parallel to one another and perpendicular to one another, the rows perpendicular to one another in each case intersecting in the center of a conductor track structure. However, it is quite conceivable that the rows parallel to one another are offset from one another, so that the rows perpendicular to one another no longer intersect in the center of a conductor track structure, but in the center of four adjacent conductor track structures, i. H. at the intersection or contact point of four unit cells each. It is also conceivable to use a radially symmetrical arrangement of the conductor track structures instead of the axially symmetrical one.
Außerdem ist es denkbar, mehrere Leiterplatten in Strahlrichtung hintereinander anzuordnen. It is also conceivable to arrange a number of circuit boards one behind the other in the beam direction.

Claims

Pa fintansprüdip. Pa fintansspripip.
1. Vorrichtung zur Änderung der Polarisation einer ein- fallenden elektromagnetischen Welle, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, sie enthält mindestens eine planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatte (1) , die mindestens eine Leiterplatte (1) trägt sowohl auf ihrer Vorderseite (11) als auch auf ihrer Rückseite1. Device for changing the polarization of an incident electromagnetic wave, characterized by the following features, it contains at least one planar dielectric circuit board (1) which carries at least one circuit board (1) both on its front side (11) and on their back
(12) jeweils eine Vielzahl von homogen verteilten Leiterbahnstrukturen (21, 22) , die mindestens eine Leiterplatte (1) ist aus Elementarzellen (2) aufgebaut, die sich jeweils zusammensetzen aus einer Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite(12) in each case a multiplicity of homogeneously distributed conductor track structures (21, 22), the at least one printed circuit board (1) is constructed from unit cells (2), each of which is composed of a conductor track structure (21) on the front
(11) der Leiterplatte (1) , einer ihr gegenüberliegenden Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) sowie aus dem zwischen den beiden Leiterbahnstrukturen (21, 22) liegenden Substrat der Leiterplatte (1) , innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) sind die beiden Leiterbahnstrukturen (21, 22) derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ξ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) jeweils gegeneinander um einen vorgegebenen Winkel (i) verdreht sind.(11) of the printed circuit board (1), an opposite conductor track structure (22) on the back (12) of the printed circuit board (1) and from between the two Conductor structures (21, 22) lying substrate of the circuit board (1), within each unit cell (2) the two conductor structures (21, 22) are arranged such that the two main axes (x, y ) a conductor track structure (21) on the front side (11) of the circuit board (1) and the two main axes (ξ, ψ) of a conductor track structure (22) on the back side (12) of the circuit board (1 ) are rotated against each other by a predetermined angle (i).
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede einzelne Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) unterschiedliche Geometrien auf- weist, und/oder daß jede einzelne Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) in Richtung ihrer beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ξ, ψ) unterschiedliche Geometrien aufweist.2. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each individual conductor structure (21) on the front (11) of the circuit board (1) in the direction of its two main axes (x, y) lying in the plane of the front (11) different geometries and / or that each individual conductor track structure (22) on the rear side (12) of the circuit board (1) has different geometries in the direction of its two main axes (ξ, ψ) lying in the plane of the rear side (12).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leiterbahnstrukturen (21, 22) die Form von Rechtecken (Rl, R2) aufweisen, oder daß die Leiterbahnstrukturen (21, 22) die Form von Kreuzen aufweisen, oder daß die Leiterbahnstrukturen (21, 22) die Form von Ellipsen aufweisen. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor track structures (21, 22) have the shape of rectangles (Rl, R2), or that the conductor track structures (21, 22) have the shape of crosses, or that the conductor track structures ( 21, 22) have the shape of ellipses.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Lei- terplatte (1) und die Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) derart angeordnet sind, daß die Projektionen der umschreibenden Vielecke der Leiterbahnstrukturen (21, 22) beider Seiten (11, 12) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that within each unit cell (2), the conductor structure (21) on the front (11) of the circuit board (1) and the conductor structure (22) on the back (12) of Printed circuit board (1) are arranged such that the projections of the circumscribing polygons of the conductor track structures (21, 22) on both sides (11, 12) of the printed circuit board (1) on the level of
Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) sich überschneiden.The front (11) of the circuit board (1) overlap.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) derart angeordnet sind, daß die Projektionen der Leiterplattenstrukturen (21, 22) beider Seiten (11, 12) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiter- platte (1) sich überschneiden.5. The device according to claim 4, characterized in that within each unit cell (2), the conductor structure (21) on the front (11) of the circuit board (1) and the conductor structure (22) on the back (12) of the circuit board (1) are arranged such that the projections of the printed circuit board structures (21, 22) of both sides (11, 12) of the printed circuit board (1) overlap on the plane of the front side (11) of the printed circuit board (1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) derart angeordnet sind, daß die Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (x, y) der Leiterbahnstruktur (21) der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) aufein- ander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (ξ, ψ) der Leiterbahnstruktur (22) der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) .6. The device according to claim 5, characterized in that - within each unit cell (2), the conductor structure (21) on the front (11) of the circuit board (1) and the conductor structure (22) on the back (12) of the circuit board (1 ) are arranged in such a way that the projection of the intersection of the main axes (x, y) of the conductor track structure (21) of the front side (11) of the circuit board (1) onto the plane of the front side (11) of the circuit board (1) coincides with the projection of the intersection point of the Main axes (ξ, ψ) of the conductor structure (22) of the rear (12) of the circuit board (1) on the level of the front (11) of the circuit board (1).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle Leiterbahnstrukturen (21, 22) zumindest einer Seite (11, 12) zumindest einer Leiterplatte (1) die gleiche Form und die gleichen Abmessungen aufweisen, und/oder daß alle Leiterbahnstrukturen (21, 22) zumindest einer Seite (11, 12) zumindest einer Leiterplatte (1) zueinander in zumindest einer Vorzugsrichtung einheitliche Abstände aufweisen.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that all conductor track structures (21, 22) at least one side (11, 12) of at least one circuit board (1) have the same shape and the same dimensions, and / or that all conductor track structures (21 , 22) at least one side (11, 12) of at least one printed circuit board (1) have uniform distances from one another in at least one preferred direction.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) zueinander parallel ausgerichtet sind, und daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) bezüglich mindestens einer Achse innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte (1) symmetrisch angeordnet sind, vorzugsweise derart angeordnet sind, daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen angeordnet sind, oder daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) radialsymmetrisch angeordnet sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that - the individual conductor structures (21, 22) one side (11, 12) of a circuit board (1) are aligned parallel to each other, and that the individual conductor structures (21, 22) each one side (11, 12) of a printed circuit board (1) is arranged symmetrically with respect to at least one axis within the planar surface of the printed circuit board (1), preferably arranged such that the individual conductor track structures (21, 22) each have one side (11, 12 ) a printed circuit board (1) are arranged collinearly in rows perpendicular to each other, or that the individual conductor track structures (21, 22) are arranged radially symmetrically on one side (11, 12) of a circuit board (1).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß sie mehrere planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatten (1) enthält, die mit ihren Flachseiten parallel zueinander, hintereinander, vorzugsweise deckungsgleich, angeordnet sind.9. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t - that it contains a plurality of planar dielectric circuit boards (1) which are arranged with their flat sides parallel to one another, one behind the other, preferably congruently.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie genau eine planar aufgebaute, dielektrische Leiterplatte (1) enthält, - die sowohl auf ihrer Vorderseite (11) als auch auf ihrer Rückseite (12) eine Vielzahl von homogen verteilten, rechteckförmigen Leiterbahnstrukturen (21, 22) trägt, und daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die Lei- terbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) derart angeordnet sind, daß die Projektion des Schnittpunktes der Haupt- achsen (x, y) der Leiterbahnstruktur (21) der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) aufeinander fällt mit der Projektion des Schnittpunktes der Hauptachsen (ξ, ψ) der Leiterbahnstruktur (22) der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) auf die Ebene der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) , und daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) zueinander derart parallel ausgerichtet sind, und daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) bezüglich zweier zueinander senkrecht stehenden Achsen innerhalb der planaren Oberfläche der Leiterplatte (1) symmetrisch angeordnet sind, derart, daß die einzelnen Leiterbahnstrukturen (21, 22) jeweils einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) kollinear in zueinander senkrecht stehenden Reihen angeordnet sind, und - daß sich die zueinander senkrecht stehenden Reihen auf einer Seite (11, 12) einer Leiterplatte (1) jeweils im Zentrum einer Leiterbahnstruktur (21, 22) schneiden.10. The device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it contains exactly one planar dielectric board (1), - both on its front (11) and on its back (12) a plurality of homogeneously distributed, rectangular conductor track structures (21, 22), and that within each unit cell (2) the conductor track structure (21) on the front side (11) of the circuit board (1) and the conductor track structure (22) on the rear side (12) of the circuit board (1) are arranged in such a way that the projection of the point of intersection of the main axes (x, y) of the conductor track structure (21) of the front side (11) of the circuit board (1) onto the plane of the front side (11) of the circuit board (1) on one another falls with the projection of the intersection of the main axes (ξ, ψ) of the conductor structure (22) of the back (12) of the circuit board (1) on the Level of the front side (11) of the circuit board (1), and that the individual conductor track structures (21, 22) on each side (11, 12) of a circuit board (1) are aligned parallel to one another in such a way that the individual conductor track structures (21, 22 ) one side (11, 12) of a printed circuit board (1) is arranged symmetrically with respect to two mutually perpendicular axes within the planar surface of the printed circuit board (1) such that the individual conductor track structures (21, 22) each have one side (11, 12) of a circuit board (1) are arranged collinearly in mutually perpendicular rows, and - that the mutually perpendicular rows on one side (11, 12) of a circuit board (1) each intersect in the center of a conductor track structure (21, 22).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) die Leiterbahnstrukturen (21) die Form von Rechtecken (Rl) der Kantenlängen 3,35 mm und 1,65 mm haben, daß auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) die Leiterbahnstrukturen (22) die Form von Rechtecken (R2) der Kantenlängen 0,50 mm und 3,05 mm haben, daß die zur ersten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) parallelen Reihen der Leiterbahnstrukturen (21) einen Mittenabstand (A) von 4 , 0 mm haben, daß die zur zweiten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) parallelen Reihen der Leiterbahn- Strukturen (21) einen Mittenabstand (B) von 5,2 mm haben, daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die beiden Leiterbahnstrukturen (21, 22) derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ξ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) jeweils gegeneinander um einen Winkel (i) von 33 Grad verdreht sind, daß das Substrat der Leiterplatte (1) eine Dicke (h) von 1,57 mm und eine Permittivitat (εr) von 2,33 hat.11. The device according to claim 10, characterized in that on the front (11) of the circuit board (1), the conductor track structures (21) have the shape of rectangles (R1) of the edge lengths 3.35 mm and 1.65 mm that on the back (12) of the circuit board (1) the conductor track structures (22) have the shape of rectangles (R2) of edge lengths 0.50 mm and 3.05 mm, that the rows parallel to the first axis of symmetry of the front side (11) of the circuit board (1) of the conductor track structures (21) have a center distance (A) of 4.0 mm such that the rows of the conductor track parallel to the second axis of symmetry of the front side (11) of the circuit board (1) Structures (21) have a center distance (B) of 5.2 mm, that within each unit cell (2) the two conductor track structures (21, 22) are arranged in such a way that the two main axes (x , y) a conductor track structure (21) on the front side (11) of the circuit board (1) and the two main axes (ξ, ψ) of a conductor track structure (22) lying on the back side (12) of the circuit board in the plane of the rear side (12) (1) are rotated relative to each other by an angle (i) of 33 degrees so that the substrate of the printed circuit board (1) has a thickness (h) of 1.57 mm and a permittivity (εr) of 2.33.
12 . Vorrichtung nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) die Leiterbahnstrukturen (21) die Form von Rechtecken (Rl) der Kantenlängen 2,76 mm und 1,38 mm haben, daß auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) die Leiterbahnstrukturen (22) die Form von Rechtecken (R2) der Kantenlängen 0,30 mm und 2,58 mm haben, daß die zur ersten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) parallelen Reihen der12th Apparatus according to claim 8, characterized in that on the front side (11) of the printed circuit board (1) the conductor track structures (21) have the shape of rectangles (R1) of the edge lengths 2.76 mm and 1.38 mm, that on the rear side (12 ) of the printed circuit board (1) the conductor track structures (22) have the shape of rectangles (R2) of edge lengths 0.30 mm and 2.58 mm, that the parallel to the first axis of symmetry of the front (11) of the printed circuit board (1) parallel rows of
Leiterbahnstrukturen (21) einen Mittenabstand (A) von 4,74 mm haben, daß die zur zweiten Symmetrieachse der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) parallelen Reihen der Leiterbahn- Strukturen (21) einen Mittenabstand (B) von 3,01 mm haben, daß innerhalb einer jeden Elementarzelle (2) die beiden Leiterbahnstrukturen (21, 22) derart angeordnet, daß die beiden in der Ebene der Vorderseite (11) liegenden Hauptachsen (x, y) einer Leiterbahnstruktur (21) auf der Vorderseite (11) der Leiterplatte (1) und die beiden in der Ebene der Rückseite (12) liegenden Hauptachsen (ξ, ψ) einer Leiterbahnstruktur (22) auf der Rückseite (12) der Leiterplatte (1) jeweils gegeneinander um einen Winkel (i) von 32 Grad verdreht sind, daß das Substrat der Leiterplatte (1) eine Dicke (h) von 1,52 mm und eine Permittivitat (εr) von 2,5 hat.Conductor structures (21) have a center distance (A) of 4.74 mm, that the rows of conductor structure (21) parallel to the second axis of symmetry of the front side (11) of the circuit board (1) have a center distance (B) of 3.01 mm have that within each unit cell (2) the two conductor structures (21, 22) are arranged such that the two main axes (x, y) of a conductor structure (21) lying in the plane of the front (11) the front side (11) of the printed circuit board (1) and the two main axes (ξ, ψ) of a conductor track structure (22) in the plane of the back side (12) on the back side (12) of the printed circuit board (1) each at an angle ( i) are rotated by 32 degrees so that the substrate of the printed circuit board (1) has a thickness (h) of 1.52 mm and a permittivity (εr) of 2.5.
13. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Änderung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle von linearer Polarisation nach zirkularer Polarisation oder umgekehrt.13. Use of a device according to one of the preceding claims for changing the polarization of an incident electromagnetic wave from linear polarization to circular polarization or vice versa.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Drehung der Polarisation einer einfallenden elektromagnetischen Welle um einen festen Winkel, vorzugsweise um 90 Grad. 14. Use of a device according to one of claims 1 to 5 for rotating the polarization of an incident electromagnetic wave by a fixed angle, preferably by 90 degrees.
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