EP0966774A1 - Mobilfunk-sektorstrahler - Google Patents

Mobilfunk-sektorstrahler

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Publication number
EP0966774A1
EP0966774A1 EP98912472A EP98912472A EP0966774A1 EP 0966774 A1 EP0966774 A1 EP 0966774A1 EP 98912472 A EP98912472 A EP 98912472A EP 98912472 A EP98912472 A EP 98912472A EP 0966774 A1 EP0966774 A1 EP 0966774A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
planar antenna
antenna according
layer
layers
spacers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98912472A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lutz Rothe
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.)
Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft fur Satelliten- und Moderne Informationstechnologien Mbh
Original Assignee
Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft fur Satelliten- und Moderne Informationstechnologien Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft fur Satelliten- und Moderne Informationstechnologien Mbh filed Critical Pates Technology Patentverwertungsgesellschaft fur Satelliten- und Moderne Informationstechnologien Mbh
Publication of EP0966774A1 publication Critical patent/EP0966774A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/18—Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas

Definitions

  • the present invention relates to a planar antenna, in particular for mobile radio, the planar antenna having a first and a second conductive layer and the two layers being arranged at a predetermined distance from one another.
  • the field of application of the invention primarily relates to the mobile radio sector and here in particular to the E and D networks.
  • the planar radiator forms an optimal antenna component or replacement component of spatially extended gain antennas with the possibility of mounting both in the free space and in the interior of stationary and mobile objects.
  • the area of application relates to general indoor applications, in that the streamer components form a spatially separate component from the final device.
  • Known antenna solutions for the field of mobile radio applications are based on linear antenna designs in the form of monopole or dipole arrangements in a shortened or unabridged version. These linear antennas are known both as externally mountable antennas and as components that are directly coupled to the terminal device, and they also have different directional factors and efficiency.
  • Known planar antenna solutions are based on dipole-like configurations or planar resonator arrangements arranged in planar fashion using electrically shortening structure supports, the geometry being short arrangements only reflects the wavelength dependency and thus excludes miniaturization, and the arrangement shortened by means of the dielectric structure supports used, depending on the susceptibility profile, goes hand in hand with the resulting reduction in efficiency. Likewise, the use of dielectric structural supports increases the manufacturing costs.
  • the electrical and usage properties of known antenna solutions preclude the achievement of the objectives of the present invention, so that the present invention extends the technology which can be used for the named application cases beyond the known prior art.
  • planar antenna can advantageously be used in cases in which the space located to the rear of the antenna apparatus is to be kept radiation-free or low-radiation and thus the electromagnetic radiation exposure of the user is to be minimized.
  • planar antenna according to the invention forms a basic module for short or medium-range transmission systems for communication, sensor or security applications.
  • the conductive layers are designed as self-supporting thin plates, preferably metallic plates or foils, as a result of which a relatively expensive dielectric, the Entire space between the two conductive layers filling structure support is no longer required.
  • planar antenna Due to the structure supports in the prior art, a geometrical shortening of the planar antenna was achieved due to the different dielectric constant of the structure support material from that of the evacuated space. In the planar antenna according to the invention, this is achieved by means of the distributed capacitive and loss-minimizing structural elements.
  • the vibration conditions of the planar emitter can advantageously be influenced with the recesses in the second layer, which form diaphragms.
  • the apertures form implemented capacities with distributed parameters, which in this form electrically extend the waveguide geometry or offer the possibility of geometric miniaturization.
  • the arrangement of the diaphragms is chosen symmetrically, since the condition of symmetry is the prerequisite for maintaining the preferred polarization of the electric field vector.
  • the diaphragm position there is the possibility of changing the direction of vibration of the field vectors primarily influenced by the diaphragms and thus of the resulting field profiles resulting from superposition.
  • the aperture position and contour primarily determine whether the capacitive or inductive components are raised or lowered within the blind component balance. Since the introduced apertures fundamentally influence the complex waveguide properties, in addition to changing the spectral oscillation condition, this also enables the spectral bandwidth of the given excited vibration type.
  • the area of each aperture can be either circular, elliptical, rectangular, square, triangular, hexagonal or irregular.
  • the optimal shape of the diaphragms and their arrangement can usually only be determined empirically by simulation attempts.
  • the electromagnetic resonance-oscillating arrangement is excited or fed by means of a coaxial wave line, the inner line of the wave line being conductively connected to the second layer and the outer line of the wave line being connected to the first layer, and the inner line being connected by an aperture within the first layer is arranged axially symmetrical to the diaphragm edge and without a galvanic connection to it.
  • FIG. 1 a top view of a first embodiment of the planar antenna according to the invention
  • Figure 2 A side view of the planar antenna according to Figure 1;
  • FIGS. 3a to 3c Spacers made of dielectric material for the planar antenna according to FIGS. 1 to 2;
  • FIGS. 7 and 8 further embodiments of the planar antenna according to the invention.
  • Figure 9 Side view of the planar antenna according to Figure 8.
  • FIGS. 14 to 16 further embodiments of the planar antenna according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a planar antenna according to the invention, in which two electrically conductive plates 1 and 2 are arranged flat and parallel one above the other.
  • the two conductive plates 1 and 2 have a circular border, the plate 1 having a diameter of 146 mm and the plate 2 having a diameter of 130 mm.
  • the distance between the two plates is 10 mm.
  • the two plates 1 and 2 are kept at a distance by means of the dielectric disks 5 and 6, which are shown in detail in FIGS. 3a to 3c.
  • projections 5a and 6a are formed on the flat sides of the disks 5 and 6, which extend through recesses 1a and 2a of the plates 1 and 2, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • these projections 5a, ⁇ a like rivets, are flattened by means of heat and pressure, so that a permanent connection of the two plates 1 and 2 is ensured.
  • the diameter of the two disks 5 and 6 is 50 mm.
  • the disks 5 and 6 are preferably made of polycarbonate.
  • the two plates 1 and 2 are arranged centrally one above the other. On one axis 4, the two disks 5 and 6 are arranged at the same distance from the center of the plates 1 and 2.
  • the feed-in or decoupling point 7 is arranged on the same axis 4.
  • the galva African coupling of the inner conductor of the coupling coaxial waveguide 9 takes place with the conductive plate 2 at point 7.
  • the inner conductor 11 according to FIG.
  • the outer conductor of the signal-coupling coaxial waveguide 9 is coupled to the flat conductive plate 1 arranged parallel to the plate 2 in the immediate vicinity of the aperture 1b.
  • diaphragms 8 Arranged within the conductive plate 2 are six diaphragms 8, which are positioned aquidistantly and symmetrically about the diameter of the plate 2, with circular edges and the same diaphragm diameters, the center points of which are each arranged on the line of symmetry 3.
  • the inner conductor 11 also extends through the disk 5.
  • the disc 5 has a cylindrical recess 5b.
  • the inner conductor 11 has a projection 11a which extends through the panel 2b of the plate 2 and is conductively connected to it, in particular is soldered.
  • the outer diameter of the socket 10 is equal to the inner diameter of the aperture 1b of the plate 1.
  • the inner diameter of the socket 10 is equal to the outer diameter of the inner conductor 11.
  • the distance between the two center points of the disks 5 and 6 from the center point of the plates 1 and 2 is 37.5 mm.
  • the distance from the coupling point 7 to the center of the plates 1 and 2 is 13 mm.
  • the diameter of the diaphragm openings 8 is 15 mm in each case.
  • the distance between the centers of the apertures 8 to each other is 17 mm.
  • the radiator according to FIGS. 1 to 6 is specially designed for a frequency range between 890 MHz and 960 MHz.
  • FIG. 7 shows a modification of the planar antenna according to FIGS. 1 to 6, in which the dielectric disk 6 has been replaced by a square dielectric plate 6, 10 mm thick.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the planar antenna according to the invention, the planar antenna being dimensioned for a frequency range between 1710 MHz and 1890 MHz.
  • This planar antenna also has two metallic plates 101 and 102, which are arranged flat parallel to one another, the metallic plate 101 being a circular plate and the metallic plate 102 being a square plate. The two plates are held at a distance of 8 mm from one another by means of spacers 111. The square plate is located centrally on the circular plate 101. The spacers or spacer bushes 111 engage with their purple projections through the circular recesses 101a, 102a of the plates 101 and 102.
  • the inner conductor 113 of the coupling coaxial waveguide 109 is galvanically coupled with the Conductive plate 102 at point 107.
  • the inner conductor according to FIG. 12 is guided centrally between the conductive plates 101 and 102 as well as through the diaphragm 101b within the conductive plate 101 by means of a dielectric socket 110, preferably a PTFE socket, the dielectric socket 110 over a defined length with a conductive bush 112 defined diameter ratio, which is galvanically connected on one side to the conductive plate 101, is closed.
  • the outer conductor of the signal-coupling coaxial waveguide 109 is coupled to the flat conductive plate 101 arranged parallel to the plate 102 in the immediate vicinity of the diaphragm 101b.
  • the spacers 111 are arranged at the locations 101a.
  • a distance bush 111 is located on the axis of symmetry 104 m at a distance of 25 mm from the center of the planar antenna.
  • the distance between the center of the planarant ne and entry point 107 is 12 mm.
  • the other two spacers 111 are located at a distance of 24 mm from the axis of symmetry 103 and at a distance of 25 mm from the axis of symmetry 104.
  • the approximately square plate 102 has an extension of 69 mm parallel to the axis of symmetry 104 and an extension of 70 mm along the Symmetry line 103.
  • the inner conductor 113 has an overall length of 10.5 mm, the projection 113a having a length of 1 mm.
  • the diameter of the inner conductor 113 is 1.3 mm.
  • the bushing 110 has a length of 8 mm and an outer diameter of 4.1 mm.
  • the inner diameter like the outer diameter of the inner conductor, is 1.3 mm.
  • the conductive bushing 112 has a total length of 5.7 mm, the section with a smaller outside diameter having a length of 0.7 mm.
  • the outer diameter is 5.0 or 8 mm.
  • the inner diameter of the conductive bush 112 is 4.1 mm. It surrounds the dielectric bushing 110.
  • the spacer bushings 111 are connected to the plates 101 and 102 like rivet elements, the projections of which are printed broadly or flatly under the influence of heat.
  • planar antenna it is also possible to screw the plates forming the conductive layers and the spacers together.
  • FIGS. 14 to 16 show further possible embodiments of the planar antenna according to the invention, although these are not designed specifically for a specific frequency, but are only intended to show different variants with regard to the shape of the plates, diaphragms and spacers.
  • FIG. 14 shows two flat circular plates 201 and 202 arranged parallel to one another, which are kept at a distance by means of a hexagonal spacer 205 " and a triangular spacer 306.
  • the plate 202 has six apertures 208a and 208b, two square apertures 208a and four circular apertures 308b being provided.
  • FIG. 15 shows a further planar antenna in which six circular diaphragms 308 are arranged on the line of symmetry 303.
  • the two plates 301 and 302 are kept at a distance by means of three spacer elements 305 and 306, the spacer elements 306 being arranged on bisectors of the angle between the axes 303 and 304 at a certain distance from the center of the plates 301 and 302.
  • the diameters of the spacer elements 305 and 306 differ from one another in this embodiment.
  • FIG. 16 shows a further embodiment of the planar antenna according to the invention, in which the base plate 401 has a pentagonal edge and the plate 402 has a circular edge. Only four diaphragms 408a and 408b are provided, these having different border shapes. The spacer elements 405 and 406 in turn have different edge forms.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Planarantenne, insbesondere für den Mobilfunk, wobei die Planarantenne eine erste und eine zweite leitfähige Schicht hat und die beiden Schichten in einem vordefinierten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die leitfähigen Schichten (1, 101, 201, 301, 401; 2, 102, 202, 302, 402) Platten oder Folien sind, die zueinander flächenparallel sind, und dass die zweite Schicht (2, 102, 202, 302, 402) eine Teilfläche der ersten Schicht (1, 101, 201, 301, 401) ist, und dass mindestens zwei dielektrische Abstandhalter (5, 205, 305, 405; 111; 6, 206, 306, 406) die beiden Schichten (1, 101, 201, 301, 401; 2, 102, 202, 302, 402) auf Abstand halten, und dass der Ort (7, 107, 207, 307, 407) der Ein- bzw. Auskopplung der Signale auf einer ersten Symmetrielinie (4, 104, 204, 304, 404) der Anordnung liegt.

Description

Mobilfun -Sektorstrahier
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planarantenne, insbesondere für den Mobilfunk, wobei die Planarantenne eine erste unα eine zweite leitfahige Schicht hat und die beiden Schichten in einem vor efmierten Abstand zueinander angeordnet sind.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung bezieht sich vordergrundig auf den Mobilfunkbereich und hier insbesondere auf die E- und D-Netze. Hier cildet der Planarstrahler eine optimale Antennenkomponente bzw. Ersatzkomponente raumlich ausgedehnter Gewinnantennen mit der Montagemoglichkeit sowohl im Freiraum als auch im Innenraum stationärer und mobiler Objekte. Weitergehend bezieht sich der Anwendungsßereich auf allgemeine Innenraumanwenoung, indem die Stranlerkomconente eine räumlich abgesetzte Komponente vom ηeweiliσen Endgerat Dildet .
Bekannte Antennenlosungen für den Bereich der Mobilfunkan- wendungen beruhen auf Linearantennenkonzeptionen m Form von Monopol- oder Dipolanordnungen m verkürzter oder unverkürzter Ausfuhrung. Diese Linearantennen sind sowonl als extern montierbare Antennen als auch als unmittelbar mit dem Endgerat gekoppelte Komponenten bekannt, sowie mit un- terscniedlichem Richtfaktor und Wirkungsgrad behaftet. Bekannte Flachantennenlosungen beruhen auf flachennaft angeordneten, dipolahnlichen Konfigurationen bzw. flachenhaften Resonatoranordnungen unter Verwendung elektrisch verkürzender Strukturtrager, wobei die Geometrie für den Fall unver- kurzter Anordnungen ausschließlich die Wellenlangenabhan- gigkeit widerspiegelt und somit eine Miniaturisierung ausschließt, sowie die Mittels der verwendeten dielektrischen Strukturtrager in Abhängigkeit vom Suszeptibilitatsprofll verkürzten Anordnung mit der resultierenden Reduzierung des Wirkungsgrads einhergehen. Gleichfalls bedingt die Verwendung dielektrischer Strukturtrager die Erhöhung der Herstellungskosten. Die elektrischen sowie Gebrauchseigenschaften bekannter Antennenlosungen schließen die Erlangung der Ziele der vorliegenden Erfindung aus, so daß mit der vorliegenden Erfindung die für die benannten Anwendungsfalle einsetzbare Technik über dem bekannten Stand der Technik erweitert wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine miniaturisierte und flachenhafte Strahlerkomponente mit der Eigenschaft der Erzeugbarkeit einer linear polarisierten und räumlich gerichteten Sektorstrahlung sowohl in der Azimutal- als auch m der Elevationsebene bereitzustellen, bei der die Nutzstrahlung fast ausschließlich innerhalb einer Raumhemisphare vorzugsweise in den Spektralbereichen zwischen 890 MHz und 960 MHz bzw. 1710 MHz und 1890 MHz liegt.
Diese Aufgabe wird gemäß des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erfinderisch gelost. Die Planarantenne ist vorteilhaft in den Fallen anwendbar, in denen der rückwärtig zur Antennenapparatur gelegene Raum strahlungsfrei bzw. strahlungsarm gehalten und damit die elektromagnetische Strahlungsbelastung des Nutzers minimiert werden soll. Darber hinausgehend bildet die erfmdungsgemaße Planarantenne ein Basismodul für Kurz- oder Mittelstreckenubertragungssy- steme f r Kommunikations-, Sensor- oder sicherheitstechnische Anwendungen. Bei dem erfmdungsgemäßen Planarstrahler sind die leitfahigen Schichten als selbsttragende d nne Platten vorzugsweise metallische Platten oder Folien ausgebildet, wodurch ein relativ teuerer dielektrischer, den ge- samten Zwischenraum zwischen den beiden leitfähigen Schichten ausfüllenden, Strukturträger nicht mehr benötigt wird. Durch die Strukturträger beim Stand der Technik wurde bedingt durch die abweichende Dielektrizitätszahl des Strukturträgermaterials von der des evakuierten Raumes eine geometrische Verkürzung der Planarantenne erreicht. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Planarantenne mittels der verteilten kapazitiven und verlustminimierenden Strukturelemente erzielt.
Wie bereits oben angeführt, lassen sich die Schwingungsbedingungen des Planarstrahlers vorteilhaft mit den in der zweiten Schicht befindlichen Aussparungen, welche Blenden bilden, beeinflussen. Die Blenden bilden in diesem Zusammenhang implementierte Kapazitäten mit verteilten Parametern, die in dieser Form die Wellenleitergeometrie elektrisch verlängern bzw. die Möglichkeit der geometrischen Miniaturisierung bieten. Die Anordnung der Blenden ist hierbei symmetrisch gewählt, da die Symmetriebedingung die Voraussetzung für die Erhaltung der Vorzugspolarisation des elektrischen Feldvektors darstellt. Hierbei ist mittels der Blendenposition die Möglichkeit der Änderung der Schwingungsrichtung der durch die Blenden primär beeinflußten Feldvektoren und damit der durch Superposition entstehenden resultierenden Feldprofile gegeben. Der Ort der Blendeneinbringung sowie abhängigerweise die Blendenkontur bestimmen den Grad, die Beeinflussung der Leitungsströme sowie den damit verbundenen elektrischen bzw. magnetischen Feldkomponenten. Insofern entscheiden Blendenposition und -kontur primär über die Anhebung oder Absenkung der kapazitiven bzw. induktiven Komponenten innerhalb der Blindkomponenten- bilanz. Da die eingebrachten Blenden grundsätzlich die komplexen Wellenleitereigenschaften beeinflussen, ist hiermit neben der Änderung der spektralen Schwingungsbedingung die Möglichkeit der Beeinflussung der spektralen Bandbreite des angeregten Schwingungstyps gegeben. Die Flache jeder Blende kann dabei entweder kreisförmig, elliptisch, rechteckig, quadratisch, dreieckig, hexagonal oder unregelmäßig sej.n. Die optimale Form der Blenden und deren Anordnung laßt sich wiederum meist nur durch Simulationsversuche empirisch feststellen.
Die Anregung bzw. Speisung der elektromagnetisch resonanzschwingenden Anordnung erfolgt mittels einer koaxialen Wel- lenleitung, wobei der Innenleitung der Wellenleitung mit der zweiten Schicht und der Außenleiter der Wellenleitung mit der ersten Schicht leitend verbunden ist und der Innen- leiter durch eine Blende innerhalb der ersten Schicht axialsymmetrisch zur Blendenberandung und ohne galvanischer Verbindung zu dieser angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen im folgenden naher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1: Eine Draufsicht auf eine erste A.usfuh- rungsform der erfmdungsgemaßen Planarantenne;
Figur 2: Eine Seitenansicht auf die Planarantenne gemäß Figur 1;
Figuren 3a bis 3c: Abstandhalter aus dielektriscnem Material für die Planarantenne gemäß der Figuren 1 bis 2 ;
Figur 4 und 5: Erste und zweite elektrisch leitende
Schicht der Planarantenne gemäß der Figuren 1 und 2;
Figur 6: Innenleiter mit dielektrischer Buchse; - o -
Figuren 7 und 8: Weitere Ausfuhrungsformen der erfin- dungsgemaßen Planarantenne;
Figur 9: Seitliche Ansicht der Planarantenne gemäß Figur 8;
Figuren 10 bis 13: Einzeldarstellungen der Elemente der
Planarantenne gemäß der Figuren 8 und 9;
Figuren 14 bis 16: Weitere Ausfuhrungsformen der erfin- dungsgemaßen Planarantenne.
Die Figur 1 zeigt ein Ausfuhrungsßeispiel einer erfmdungs- gemaßen Planarantenne, bei der zwei elektrisch leitfahige Platten 1 und 2 übereinander flachenparallel angeordnet sind. Die beiden leitfahigen Platten 1 und 2 haben eine kreisförmige Berandung, wobei die Platte 1 einen Durchmesser von 146 mm und die Platte 2 einen Durchmesser von 130 mm hat. Der Abstand der beiden Platten zueinander betragt 10 mm. Die beiden Platten 1 und 2 werden mittels der dielektrischen Scheiben 5 und 6, welche im Detail m den Figuren 3a bis 3c dargestellt sind, auf Abstand gehalten. Wie aus der Figur 3b ersichtlich, sind an den flachen Seiten der Scheiben 5 und 6 Vorsprunge 5a bzw. 6a angeformt, welche durch Aussparungen la und 2a der Platten 1 und 2, wie sie m den Figuren 4 und 5 dargestellt sind, durchgreifen. Bei der Montage werden diese Vorsprunge 5a, βa, wie Nieten mittels Wärmezufuhr und Druck abgeflacht, so daß eine dauerhafte Verbindung der beiden Platten 1 und 2 gewahrleistet ist. Der Durchmesser der beiden Scheiben 5 und 6 betragt 50 mm. Die Scheiben 5 und 6 bestehen vorzugsweise aus Polycar- bonat. Die beiden Platten 1 und 2 sind zentrisch übereinander angeordnet. Auf der einen Achse 4 sind die beiden Scheiben 5 und 6 im gleichen Abstand zum Mittelpunkt der Platten 1 und 2 angeordnet. Auf der selben Achse 4 ist der Einspeise- bzw. Auskopplungspunkt 7 angeordnet. Die galva- nische Kopplung des Innenleiters des koppelnden koaxialen Wellenleiters 9 erfolgt mit der leitfahigen Platte 2 im Punkt 7. Hierbei wird der Innenleiter 11 gemäß der Abbildung 6 mittels einer dielektrischen Buchse 10 vorzugsweise PTFE-Buchse, zentrisch durch die Blendenöffnung lb der Platte 1 gefuhrt. Der Außenleiter des signalkoppelnden koaxialen Wellenleiters 9 wird mit der flachenparallel zur Platte 2 angeordneten leitfahigen Platte 1 in unmittelbarer Umgebung der Blende lb gekoppelt.
Innerhalb der leitfahigen Platte 2 sind sechs aquidistant und über den Durchmesser der Platte 2 symmetrisch positionierte Blenden 8 mit kreisförmiger Berandung und gleichen Blendendurchmessern angeordnet, deren Mittelpunkte jeweils auf der Symmetrielinie 3 angeordnet sind.
Aus der Figur 1 ist ersichtlich, daß der Innenleiter 11 auch durch die Scheibe 5 greift. Hierzu hat die Scheibe 5 eine zylmderformige Aussparung 5b. Der Innenleiter 11 hat einen Vorsprung 11a, welcher durch die Blende 2b der Platte 2 durchgreift und mit dieser leitfahig verbunden, insbesondere verlotet ist. Der Außendurchmesser der Buchse 10 ist gleich dem Innendurchmesser der Blende lb der Platte 1. Der Innendurchmesser der Buchse 10 ist gleich dem A.ußendurch- messer des Innenleiters 11. Der Abstand der beiden Mittei- punkte der Scheiben 5 und 6 vom Mittelpunkt der Platten 1 und 2 betragt 37,5 mm. Der Abstand vom Einkoppelpunkt 7 zum Mittelpunkt der Platten 1 und 2 betragt 13 mm. Der Durchmesser der Blendenöffnungen 8 betragt jeweils 15 mm. Der Abstand der Mittelpunkte der Blendenöffnungen 8 zueinander jeweils 17 mm. Der Strahler gemäß der Figuren 1 bis 6 ist speziell für einen Frequenzbereich zwischen 890 MHz und 960 MHz ausgelegt.
Die Figur 7 zeigt eine Abwandlung der Planarantenne gemäß der Figuren 1 bis 6, bei der die dielektrische Scheibe 6 durch eine quadratische dielektrische Platte 6 , der Dicke 10 mm, ersetzt worden ist.
Die Figur 8 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der erfm- dungsgemaßen Planarantenne, wobei die Planarantenne für einen Frequenzbereich zwischen 1710 MHz und 1890 MHz dimensioniert ist. Diese Planarantenne besitzt ebenfalls wieder zwei metallische Platten 101 und 102, die flachenparallel zueinander angeordnet sind, wobei die metallische Platte 101 eine kreisförmige und die metallische Platte 102 eine quadratische Platte ist. Die beiden Platten werden mittels Abstandhalter 111 in einem Abstand von 8 mm zueinander gehalten. Die quadratische Platte befindet sich zentrisch auf der kreisförmigen Platte 101. Die Abstandhalter bzw. Distanzbuchsen 111 greifen mit ihren Vorsprungen lila durch die kreisförmigen Aussparungen 101a, 102a der Platten 101 und 102. Die galvanische Kopplung des Innenleiters 113 des koppelnden koaxialen Wellenleiters 109 erfolgt mit der leitfahigen Platte 102 im Punkt 107. Hierbei wird der Innenleiter gemäß der Figur 12 mittels einer dielektrischen Buchse 110, vorzugsweise PTFE-Buchse, zentrisch zwischen den leitfahigen Platten 101 und 102 sowie durch die Blende 101b innerhalb der leitfahigen Platte 101 gefuhrt, wobei die dielektrische Buchse 110 über einer definierten Lange mit einer leitfahigen Buchse 112 definierten Durchmesser- verhaltnisses, die einseitig mit der leitfahigen Platte 101 galvanisch verbunden ist, geschlossen ist. Der Außenleiter des signalkoppelnden koaxialen Wellenleiters 109 wird mit der flachenparallel zur Platte 102 angeordneten leitfahigen Platte 101 in unmittelbarer Umgebung der Blende 101b gekoppelt.
Die Distanzbuchsen 111 sind an den Orten 101a angeordnet. Eine Distanzbuchse 111 befindet sich auf der Symmetrieachse 104 m einem Abstand von 25 mm zum Mittelpunkt der Planarantenne. Der Abstand zwischen Mittelpunkt der Planaranten- ne und Einspeisepunkt 107 betragt 12 mm. Die beiden anderen Distanzbuchsen 111 befinden sich in einem Abstand von 24 mm zur Symmetrieachse 103 und in einem Abstand von 25 mm zur Symmetrieachse 104. Die naherungsweise quadratische Platte 102 hat eine Ausdehnung von 69 mm parallel zur Symmetrieachse 104 und eine Ausdehnung von 70 mm entlang der Symme- tπelinie 103. Der Innenleiter 113 hat eine gesamte Lange von 10,5 mm, wobei der Vorsprung 113a eine Lange von 1 mm aufweist. Der Durchmesser des Innenleiters 113 betragt 1,3 mm. Die Buchse 110 hat eine Lange von 8 mm und einen Außendurchmesser von 4,1 mm. Der Innendurchmesser betragt, wie der Außendurchmesser des Innenleiters 1,3 mm. Die leitfahi- ge Buchse 112 hat eine gesamte Lange von 5,7 mm, wobei der Abschnitt mit kleinerem Außendurchmesser eine Lange von 0,7 mm hat. Der äußere Durchmesser betragt 5,0 bzw. 8 mm. Der Innendurchmesser der leitfahigen Buchse 112 betragt 4,1 mm. Er umschließt die dielektrische Buchse 110. Die Distanzbuchsen 111 werden wie Nietelemente mit den Platten 101 und 102 verbunden, wobei deren Vorsprunge lila unter Warmeem- fluß breit bzw. flach gedruckt wird.
Bei allen Ausfuhrungsformen der Planarantenne ist es jedoch auch möglich, die die leitfahigen Schichten bildenden Platten und die Abstandhalter miteinander zu verschrauben.
Die Figuren 14 bis 16 zeigen weitere mögliche Ausfuhrungsformen der erfmdungsgemäßen Planarantenne, wobei diese nicht speziell für eine bestimmte Frequenz ausgelegt sind, sondern lediglich verschiedenen Varianten bezuglich der Be- randungsformen der Platten sowie Blenden und Distanzscheiben aufzeigen sollen.
So zeigt die Figur 14 zwei flachenparallel zueinander angeordnete kreisförmige Platten 201 und 202, welche mittels einer Hexagonaldistanzscheibe 205 "und einer dreieckformigen Distanzscheibe 306 auf Abstand gehalten werden. Die Platte 202 hat sechs Blenden 208a und 208b, wobei zwei quadratische Blenden 208a und vier kreisförmige Blenden 308b vorgesehen sind.
Die Figur 15 zeigt eine weitere Planarantenne, bei der sechs kreisförmige Blenden 308 auf der Symmetrielinie 303 angeordnet sind. Die beiden Platten 301 und 302 werden mittels drei Distanzelementen 305 und 306 auf Abstand gehalten, wobei die Distanzelemente 306 auf Winkelhalbierenden zwischen den Achsen 303 und 304 in einem bestimmten Abstand zum Mittelpunkt der Platten 301 und 302 angeordnet sind. Die Durchmesser der Distanzelemente 305 und 306 weichen in dieser Ausfuhrungsform voneinander ab.
Die Figur 16 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausfüh- rungsform der Planarantenne, bei der die Grundplatte 401 eine pentagonale Berandung und die Platte 402 eine kreisförmige Berandung aufweist. Es sind lediglich vier Blenden 408a und 408b vorgesehen, wobei diese unterschiedliche Be- randungsformen aufweisen. Die Distanzelemente 405 und 406 weisen wiederum voneinander unterschiedliche Berandungsfor- en auf.

Claims

Patentansprüche
1. Planarantenne, insbesondere für den Mobilfunk, wobei die Planarantenne eine erste und eine zweite leitfähige Schicht hat und die beiden Schichten in einem vordefinierten Abstand zueinander angeordnet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- daß die leitfähigen Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) Platten oder Folien sind, die zueinander flächenparallel sind;
- daß die zweite Schicht (2,102,202,302,402) eine Teilfläche der ersten Schicht (1,101,201,301,401) ist;
daß mindestens zwei dielektrische Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) die beiden Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) auf Abstand halten;
- daß der Ort (7,107,207,307,407) der Ein- bzw. Auskopplung der Signale auf einer ersten Symmetrielinie (4,104,204,304,404) der Anordnung liegt.
2. Planarantenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Schicht (2,102,202,302,402) mehrfach kleiner als die erste Schicht (1,101,201,301,401) ist.
3. Planarantenne nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) die beiden Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) miteinander mechanisch verbinden und zusammenhalten.
4. Planarantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) einen kreisförmigen, elliptischen, quadratischen, rechteckigen, dreieckigen, penta- oder hexagonalen Querschnitt haben.
5. Planarantenne 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 Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) mit unterschiedlichen Querschnittsformen die Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) auf Abstand halten.
6. Planarantenne nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) auf der ersten Symmetrielinie (4,104,204,304,404) oder auf einer im Winkel von 45 Grad zur ersten Symmetrielinie (4,104,204,304,404) verlaufenden Achse, insbesondere jeweils im gleichen Abstand zum Mittelpunkt der zweiten Schicht (2,102,202,302,402), angeordnet sind.
7. Planarantenne nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) die gleiche oder ungleiche stoffliche Zusammensetzung haben.
8. Planarantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf einer rechtwinklig oder parallel zur ersten Syinmetrielinie (4,104,204,304,404) verlaufenden Linie, welche insbesondere ebenfalls eine zweite Symmetrielinie (3,103,203,303,403) der Anordnung oder der zweiten Schicht (2,102,202,302,402) ist, mindestens eine Blende (8, 208a, 208b, 308, 408a, 408b) symmetrisch zur ersten Symmetrielinie (4,104,204,304,404) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Blendenöffnung kreisförmig, elliptisch, quadratisch, rechteckig, dreiek- kig, penta- oder hexagonal ist.
9. Planarantenne 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 mehrere Blenden (8, 208a, 208b, 308, 408a, 408b) mit unterschiedlich großen und geformten Blendenöffnungen vorgesehen sind.
10. Planarantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Signalein- bzw. Auskopplung mittels einer koaxialen Wellenleitung (9,109) erfolgt, indem der Innenleiter (11,113) des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der zweiten Schicht (2,102,202,302,402) und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters leitfähig mit der ersten Schicht (1,101,201,301,401) verbunden ist, wobei der Innenleiter des koaxialen Wellenleiters durch eine elektromagnetische Blende (lb,101b), die als kreisförmige Öffnung innerhalb der ersten Schicht (1,101,201,301,401) ausgeführt ist, axialsymmetrisch zur Blendenberandung und ohne galvanische Kopplung zu dieser geführt ist, und zur Gewährleistung der Axialsymmetrie der Innenleiter über der Länge der Distanz zwischen den beiden Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) mit einer Buchse 5,110) aus dielektrischem Material, deren Außendurchmesser dem Blendendurchm.es- ser und deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Innenleiters des koaxialen Wellenleiters bemessen ist, umschlossen ist.
11. Planarantenne 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 die Buchse (110) mittels einer leitfähigen weiteren Buchse (112) umschlossen ist, die einseitig mit der ersten Schicht (1,101,201,301,401) galvanisch verbunden ist und deren Länge kleiner als der Abstand der beiden Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) zueinander ist.
12. Planarantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Abstandhalter (5,205,305,405; 111; 6,206,306,406) derartig ausgeführt sind, daß deren dielektrische Suszeptibilität veränderbar ist bzw. mittels von extern einwirkender elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Felder bzw. Wirkmechanismen steuertbar ist.
13. Planarantenne nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) eine kreisförmige, elliptische, quadratische, rechteckige, dreieckige, penta- oder hexagonale Berandung haben, wobei die Schichten (1,101,201,301,401; 2,102,202,302,402) die gleiche oder jeweils eine andere Art der Berandung haben.
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