EP1481445A1 - Antennenanordnung mit einem fl chendipol - Google Patents

Antennenanordnung mit einem fl chendipol

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EP1481445A1
EP1481445A1 EP03708115A EP03708115A EP1481445A1 EP 1481445 A1 EP1481445 A1 EP 1481445A1 EP 03708115 A EP03708115 A EP 03708115A EP 03708115 A EP03708115 A EP 03708115A EP 1481445 A1 EP1481445 A1 EP 1481445A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dipole
coupling element
antenna arrangement
arrangement according
dipole halves
Prior art date
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Granted
Application number
EP03708115A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1481445B1 (de
Inventor
Gerald Schillmeier
Werner Blaier
Udo Flinner
Ralf Exler
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.)
Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
Publication of EP1481445A1 publication Critical patent/EP1481445A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1481445B1 publication Critical patent/EP1481445B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/065—Microstrip dipole antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the invention relates to an antenna arrangement with an area dipole according to the preamble of claim 1.
  • Dipole antennas are well known. They can be used to receive a wide variety of frequencies. The length of the dipole halves depends on the frequency range to be transmitted.
  • area dipoles are known in principle, the dipole halves of which consist, for example, of two rectangular conductive dipole halves, which can also be formed, for example, on a substrate in the form of a printed circuit board.
  • Such area dipoles can also be used, for example, in the DVB-T area.
  • Such surface dipoles on the one hand, have a quality that is not sufficient for many applications and / or, above all, an insufficient broadband capability, above all when they should be realized in a comparatively compact design in relation to the operating wavelength.
  • This coupling element consists of a conductive, preferably flat arrangement, which is arranged such that it extends with a partial length next to the one dipole half and with a further partial length along the other dipole half. It is preferably provided that the boundary line or edge of the flat coupling element, which is closer to the corresponding lateral boundary lines or edges of the dipole halves of the surface dipole, are directly adjacent to one another.
  • the adjacent boundary lines or edges of the coupling element and the dipole halves of the surface dipole run parallel to one another. In plan view perpendicular to the plane of the surface It is preferably provided that the adjacent boundary edges of the coupling element and the dipole halves lie directly one above the other or are only arranged with a slight or minimal lateral offset to one another.
  • a particularly favorable implementation can be realized if the coupling element is arranged on one side of a substrate, preferably in the form of a printed circuit board, and the dipole halves of the surface dipole are arranged on the other side of the substrate. Regardless, however, the coupling element can be on the same side of the substrate or the printed circuit board, i.e. if necessary also be provided at the same level. It can also be provided on the substrate spacer or other device in order to arrange the coupling element, if necessary, on another height plane parallel to the plane of extent of the dipole halves of the surface dipole. A small height offset, for example on the order of 0.2 to 4 mm, enables favorable results. Distances of up to 10 mm and more are also possible.
  • the dipole halves are provided at their ends pointing away from one another with so-called roof capacities which are oriented transversely to the direction of extension of the dipole halves, i.e. electrical sections belonging to the dipole halves and which run transversely to the longitudinal extent of the dipole halves.
  • the dipole halves point outwards from their middle section to be facing each other to their opposite Sections become increasingly wider at least in a partial longitudinal direction, that is to say become wider in their plane of extension.
  • the lateral boundary edges of the dipole halves can preferably run diverging from the center to their outer end, as a result of which a further improvement in the broadband range can be achieved with the simplest implementation of the area dipole. Because the boundary edges of the coupling element preferably run parallel to the boundary edges of the adjacent dipole halves of the surface dipole (or are arranged only diverging at a small angle to one another), these boundary edges of the coupling element can also run obliquely.
  • a further coupling element is provided opposite the coupling element on the other adjacent side of the dipole halves.
  • This further coupling element can furthermore also comprise a matching network which can be implemented with the printed circuit board and the coupling element on a microstrip basis.
  • This further coupling element is preferably formed in the longitudinal direction of the dipole halves with a smaller longitudinal extension than the opposite coupling element mentioned first.
  • Both coupling elements can also be electrically (eg capacitively) or galvanically connected.
  • the adaptation network or parts thereof can also be provided on both coupling elements.
  • the radiation characteristic of the antenna can also be influenced by means of the two or the at least one coupling element.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a first exemplary embodiment of an antenna arrangement with an area dipole and a lateral coupling element
  • Figure 2 is a cross-sectional view along the
  • FIG. 3 shows a further cross-sectional illustration through the exemplary embodiment according to FIG. 1, but along a cross-sectional plane transverse to the longitudinal direction L in FIG. 1;
  • FIG. 4 an embodiment example modified from FIG. 1 in plan view with dipole halves widening outward in a wedge shape;
  • FIG. 5 an exemplary embodiment, modified from FIG. 4, in a top view with respect to a surface dipole with a correspondingly adapted coupling element;
  • FIG. 6 a further modified exemplary embodiment with an adaptation network
  • FIG. 7 an exemplary embodiment modified again compared to FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a first exemplary embodiment of an antenna arrangement according to the invention in the form of a flat dipole 1 with two dipole halves 1 ′ which extend in the longitudinal direction 3.
  • the surface dipole 1 comprises conductive surface elements 5 for the dipole halves 1 ', which can preferably be formed on a substrate 7, in particular in the form of a printed circuit board 7'.
  • the actual dipole halves 1 ' are rectangular and have a length L and a width B in the plane of extension E of the dipole halves 1'.
  • a feed point 11 is provided for the feed.
  • so-called roof capacitances 1 ′′ are formed on the opposite, ie outer ends 13 of the dipole halves l 1 to improve the broadband capability and / or to improve the quality of the antenna, which in the exemplary embodiment shown also have a rectangular structure and run at right angles to the longitudinal extent 3 of the area dipole 1.
  • the protrusions 16 of the roof capacities 1 " that is, the extent to which the roof capacities 1" protrude beyond the side delimitation edges 17 of the dipole halves 1 ', can be selected differently for optimization. In the exemplary embodiment shown, these protrusions 16 are smaller than the longitudinal dimension of the dipole halves 1 'without the roof capacities 1 ".
  • the width of the roof capacities 1 " is smaller than the width of the dipole halves 1 'and is preferably approximately 30% to 70%, preferably 40% to 60% of the width of the dipole halves 1'.
  • the widths can also be of the same order of magnitude lie.
  • a coupling element 21 is now provided, which in the exemplary embodiment shown consists of a conductive surface element 21 '.
  • this conductive surface element 21 ' is formed on the opposite side 25 of the printed circuit board 7'. Therefore, in the top view according to FIG. 1, the coupling element lying on the underside of the printed circuit board 7, 7 'is shown in broken lines.
  • the coupling element 21 is rectangular in plan view and is arranged such that its longitudinal extension extends parallel to the longitudinal direction 3 of the surface dipole 1.
  • boundary edge 21 "runs parallel to the side boundary edges 17 of the dipole halves 1 'parallel and preferably in plan view transversely to the plane of extent E congruent with the side boundary edges 17 or only with a slight lateral offset of preferably less than 20 mm, in particular less than 10.5 or even
  • the distance between the at least one coupling element and the respectively adjacent dipole half can be chosen to be larger the longer the roof capacities are.
  • a slightly divergent angle of preferably less than 5 °, in particular less than 1 ° can also be set between the boundary edges.
  • the distance between the adjacent edges remains the same or preferably changes only slightly, ie the change in distance between the adjacent edges the dipole halves and the coupling element should preferably not be more than 10%, in particular not more than 5% or at least not more than 1% of the operating wavelength over the length of the dipole halves, ie at least over half the length of the dipole halves.
  • the improved quality and broadband are also produced in that the plane E ⁇ of the coupling element 21 is offset from the plane of extension E D of the surface dipole 1, namely in the exemplary embodiment shown at a distance corresponding to the thickness D of the substrate 7.
  • the thickness of the substrate can be adjusted by suitable means Material selection, that is, can be additionally changed by the respective dielectric constant.
  • additional structures can also be provided in order to make the distance between the extension plane E ⁇ of the coupling element 21 and the dipole halves 1 ′ even larger, that is to say deviating from the thickness of the substrate 7.
  • the coupling element 21 can be on the same side like the surface dipole 1, and is only by a minimal dimension nated gap of preferably less than 5mm, in particular less than 1mm to the adjacent side boundary edge 17 of the dipole halves 1 'separated.
  • spacer elements can also be provided on the same side of the substrate, so that the coupling element 21 can be arranged in a plane offset from the plane of the dipole halves 1 '.
  • the coupling element and the dipole halves can also be arranged in an overlapping manner in plan view.
  • the overlap can extend over a certain length and / or the entire width of the dipole.
  • the exemplary embodiments 1 and 2 also show that the coupling element 21 is preferably arranged symmetrically to a transverse plane of symmetry 27, that is to say extends with the same partial length parallel to both dipole halves 1 '.
  • FIG. 4 an improvement in the antenna properties, in particular with regard to their broadband capability, is achieved by using no rectangular dipole halves 1 'but flat dipole halves 1', the side boundary edges 17 of which lie from their inner end 9 become increasingly wider towards their outer end 13, at least in a partial longitudinal extension of the dipole halves 1 '.
  • these dipole halves 1 ' are designed to become continuously wider from the inside to their outer end, so that their side boundary edges 17 from diverging from the inside to the outside.
  • the angle at which the side boundary edges 17 diverge with respect to each dipole half 1 ' can be, for example, around 30 °.
  • Values from 10 ° to 50 °, in particular 20 ° to 40 °, are preferably used. This results in a triangular or trapezoidal structure for the dipole halves 1 'from above.
  • the roof capacities 1 ′′ are again preferably present at the outer end and may then only protrude laterally to a lesser extent from the outer broad end of the dipole halves 1 ′.
  • a further improvement, in particular the quality of the adaptation, is realized in the exemplary embodiment according to FIG. 5 in that the coupling element 21, already explained with reference to FIGS. 1 ff, is provided on at least one side of the two dipole halves 1 ', which is on the same side in the same or is provided or formed for this purpose in a staggered plane or on the opposite side of the substrate on the boundary plane of the substrate or in a plane staggered thereto. Since the boundary edge 21 ′′ of the coupling element 21 adjacent to the side boundary edge 17 of the respective dipole half 1 ′ should preferably run parallel or with a constant distance or only diverging at a small angle or with a variable distance from one another, the plan view according to FIG. 4 then preferably results In this exemplary embodiment, the coupling element 21 is at least approximately roof-shaped or gable-shaped in a side view along the arrow representation 29.
  • a further coupling element 121 is provided on the opposite side to the coupling element 21.
  • a coupling element 21 or a further coupling element 121 is thus provided on both sides in plan view transversely to the plane of extent E of the substrate and thus to the plane of extent of the dipoles.
  • This further coupling element 121 preferably further comprises an adaptation network 31, which can also be implemented on a microstrip basis with the substrate 7 of the printed circuit board 7 'and the coupling element.
  • the connecting lines 33 to the matching network 31 and from there the feed lines 35 to the feed point 11 are also drawn in at the inner ends 9 of the two dipole halves 1 '.
  • This adaptation network 31 can also include devices for balancing.
  • the further coupling element 121 has only a smaller longitudinal extent in the longitudinal direction 3 than the first coupling element 21 in order to improve the adaptation.
  • the additional coupling elements 21, 121 can be provided on the same side of the substrate 7 as the surface dipoles 1 '.
  • both coupling elements 21, 121 can also be provided on the opposite side 25, that is to say on the opposite side of the substrate in relation to the surface dipoles 1 '.
  • a coupling element 21 or 121 can also be provided on the side of the substrate on which the surface dipoles 1 'are also provided, whereas the other coupling element 121 or 21 is arranged on the opposite side 25.
  • At least one slightly dimensioned gap 41 is provided between the boundary edge 21" of the coupling element 21 or 121 and the boundary edge 17 of the corresponding surface dipole 1 '.
  • the two coupling elements can also be electrically (e.g. capacitively) or galvanically connected, e.g. via a connection which is provided in the spacing space between the two inner ends of the dipole halves and / or via one or more bridge connections across the dipole halves.
  • the matching network or parts thereof can also be provided on the second coupling element or on both coupling elements.
  • Figure 7 shows in principle the same embodiment as Figure 6, but with the difference that to adapt to lower frequencies without extending the area used, the dipole halves 1 'are arranged asymmetrically with or without their coupling elements to their roof capacities 14, so that the Overhangs 16 of the roof capacity at the respective outer ends of the two dipole halves 1 'project at different distances transversely to the longitudinal direction of the dipole halves 1'.
  • the antenna can also be designed without a substrate.
  • the antenna arrangement is then, for example, using dipole halves and using at least one coupling element, which can be milled or stamped, for example, from sheet metal, preferably via spacers to form the antenna arrangement explained. adds.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

Antennenanordnung mit einem Flächendipol
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Dipolantennen sind hinlänglich bekannt. Sie können zum Empfang der unterschiedlichsten Frequenzen eingesetzt werden. Die Länge der Dipolhälften hängt dabei von dem jewei- ligen zu übertragenden Frequenzbereich ab.
In diesem Zusammenhang sind grundsätzlich auch Flächendipole bekannt, deren Dipolhälften beispielsweise aus zwei rechteckförmigen leitenden Dipolhälften bestehen, die beispielsweise auf einem Substrat auch in Form einer Leiterplatine ausgebildet sein können.
Derartige Flächendipole können beispielsweise auch im DVB- T-Bereich eingesetzt werden.
Derartige Flächendipole weisen aber zum einen eine für viele Anwendungsfälle nicht ausreichende Güte und/oder vor allem keine ausreichende Breitbandigkeit auf, vor allem dann, wenn sie in vergleichsweise kompakter Bauweise im Verhältnis zur Betriebswellenlänge realisiert werden sollen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher eine Antennenanordnung mit einem Flächendipol zu schaffen, welche eine verbesserte Güte und/oder Breitbandigkeit insbesondere bei kompakter Bauweise aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 und/oder 8 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es ist mehr als überraschend, dass eine Verbesserung der Güte und/oder Breitbandigkeit der Flächendipol-Antenne schon dadurch realisiert werden kann, dass ein zusätzliches Koppelelement vorgesehen ist. Dieses Koppelelement besteht aus einer leitenden, bevorzugt flächigen Anord- nung, die so angeordnet ist, dass es sich mit einer Teillänge neben der einen Dipolhälfte und mit einer weiteren Teillänge längs der anderen Dipolhälfte erstreckt. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Begrenzungslinie oder -kante des flächigen Koppelelements, die den entsprechen- den seitlichen Begrenzungslinien oder -kanten der Dipolhälften des Flächendipols näher liegt, unmittelbar benachbart zueinander liegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin- düng ist vorgesehen, dass die benachbart liegenden Be- grenzungslinien oder -kanten des Koppelelementes sowie der Dipolhälften des Flächendipols parallel zueinander verlaufen. In Draufsicht senkrecht zur Ebene des Flächendi- pols ist bevorzugt vorgesehen, dass die benachbart liegenden Begrenzungskanten des Koppelelementes und der Dipolhälften unmittelbar übereinander liegen oder nur mit geringem oder geringstem Seitenversatz zueinander angeordnet sind.
Eine besonders günstige Umsetzung lässt sich dann realisieren, wenn das Koppelelement auf der einen Seite eines Substrates, vorzugsweise in Form einer Leiterplatine, und die Dipolhälften des Flächendipols auf der anderen Seite des Substrats angeordnet sind. Unabhängig davon kann aber das Koppelelement auf der gleichen Seite des Substrates oder der Leiterplatine, d.h. gegebenenfalls auch auf gleichem Höhenniveau vorgesehen sein. Es kann auch auf dem Substratabstandshalter oder sonstiger Einrichtung vorgesehen sein, um das Koppelelement bei Bedarf auf einer anderen Höhenebene parallel zur Erstreckungsebene der Dipolhälften des Flächendipols anzuordnen. Ein geringer Höhenversatz beispielsweise in der Größenordnung von 0,2 bis 4 mm ermöglicht günstige Ergebnisse. Aber auch Abstände von bis zu 10 mm und mehr sind möglich.
Schließlich ergeben sich noch günstigere Werte, wenn die Dipolhälften an ihren voneinander wegweisenden Enden mit quer zur Erstreckungsrichtung der Dipolhälften ausgerichteten sogenannten Dachkapazitäten versehen sind, also zu den Dipolhälften gehörenden elektrischen Abschnitten, die quer zur Längserstreckung der Dipolhälften verlaufen.
In einer alternativen oder bevorzugt in einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Dipolhälften von ihrem aufeinander zu weisenden mittleren Abschnitt zu ihren gegenüberliegenden nach außen weisenden Abschnitten zumindest in einer Teillängsrichtung zunehmend breiter werden, also in ihrer Erstreckungsebene liegend breiter werden. Bevorzugt können die seitlichen Begrenzungskanten der Dipolhälften von der Mitte zu ihrem äuße- ren Ende hin divergierend verlaufen, wodurch eine nochmalige Verbesserung der Breitbandigkeit bei einfachster Umsetzung des Flächendipols realisierbar ist. Weil die Begrenzungskanten des Koppelelementes bevorzugt parallel zu den Begrenzungskanten der benachbart angeordneten Di- polhälften des Flächendipols verlaufen (oder nur in einem geringen Winkel zueinander divergierend angeordnet sind) können dann diese Begrenzungskanten des Koppelelementes ebenso schräg verlaufen.
Schließlich kann eine nochmalige Verbesserung auch dadurch realisiert werden, dass gegenüberliegend zu dem Koppelelement auf der anderen benachbarten Seite der Dipolhälften ein weiteres Koppelelement vorgesehen ist. Dieses weitere Koppelelement kann dabei ferner auch noch ein Anpass- Netzwerk umfassen, das mit der Leiterplatine und dem Koppelelement auf Microstrip-Basis ausgeführt sein kann. Dieses weitere Koppelelement wird bevorzugt in Längsrichtung der Dipolhälften mit geringerer LängserStreckung ausgebildet als das gegenüberliegende zuerst erwähnte Koppelele- ment .
Beide Koppelelemente können auch elektrisch (z.B. kapazitiv) oder galvanisch verbunden sein. Das Anpassungsnetzwerk oder Teile davon können auch auf beiden Koppelelemen- ten vorgesehen sein. Mittels der beiden oder des zumindest einen Koppelelementes kann zudem die Strahlungscharakteristik der Antenne beeinflusst werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine schematische Draufsicht auf ein ers- tes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Antenennenanordnung mit einem Flächendipol und einem seitlichen Koppelelement ;
Figur 2 : eine Querschnittsdarstellung längs der
Längserstreckungsebene in Figur 1;
Figur 3 : eine weitere Querschnittsdarstellung durch das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, jedoch längs einer Querschnittsebene quer zur Längserstreckungsrichtung L in Figur 1;
Figur 4 : ein zu Figur 1 abgewandeltes Ausführungs- beispiel in Draufsicht mit sich nach außen hin keilförmig erweiternden Dipolhälften;
Figur 5 : ein zu Figur 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel in Draufsicht bezüglich eines Flächendipols mit einem entsprechend ange- passten Koppelelement ;
Figur 6 : ein nochmals abgewandeltes Ausführungsbei- spiel mit einem Anpass-Netz erk; und
Figur 7 : ein gegenüber Figur 6 nochmals abgewandeltes Ausführungsbeispiel. In Figur 1 ist in schematischer Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung in Form eines Flachdipols 1 mit zwei Dipolhälften 1' gezeigt, die sich in Längsrichtung 3 erstrecken.
Der Flächendipol 1 umfasst dazu leitende Flächenelemente 5 für die Dipolhälften 1 ' , die bevorzugt auf einem Substrat 7, insbesondere in Form einer Leiterplatine 7' ausgebildet sein können.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind die eigentlichen Dipolhälften 1' rechteckförmig gestaltet und weisen eine Länge L und eine Breite B in der Erstreckungsebene E der Dipolhälften 1' auf.
An den beiden aufeinander zu weisenden, innenliegenden Enden 9 der Dipolhälften 1' ist eine Einspeisestelle 11 zur Einspeisung vorgesehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an den gegenüberliegenden, d.h. außenliegenden Enden 13 der Dipolhälften l1 zur Verbesserung der Breitbandigkeit und/oder zur Verbesserung der Güte der Antenne sogenannte Dachkapazitäten 1" ausgebildet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel für sich genommen ebenfalls wieder Rechteckstruktur aufweisen und verlaufen dabei rechtwinklig zur Längserstreckung 3 des Flächendipoles 1. Die Überstände 16 der Dachkapazitäten 1", also das Maß, mit welchem die Dachkapazitäten 1" über die Seitenbegrenzungskanten 17 der Dipolhälften 1' überstehen, kann zur Optimierung unterschiedlich gewählt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Überstände 16 kleiner als das Längsmaß der Dipolhälften 1' ohne die Dachkapazitäten 1". Andererseits weisen die Über- stände ein ErStreckungsmaß in Querrichtung zur Längsrichtung des Flächendipols 1 auf, welches größer als 10%, vorzugsweise größer als 20%, im- gezeigten Ausführungsbeispiel etwa um 40% bis 60% des Längserstreckungsmaßes einer Dipolhälfte 1' entspricht. Die Breite der Dachkapazitäten 1" ist im gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner als die Breite der Dipolhälften 1' und beträgt bevorzugt etwa 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Breite der Dipolhälften 1 ' . Die Breiten können aber auch in der gleichen Größenordnung liegen.
Zur Verbesserung der Güte und/oder Breitbandigkeit der Antenne ist nunmehr ein Koppelelement 21 vorgesehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem leitenden Flächenelement 21' besteht. Dieses leitende Flächenelement 21' ist im gezeigten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 auf der gegenüberliegenden Seite 25 der Leiterplatine 7' ausgebildet. Deshalb ist in der Draufsicht gemäß Figur 1 das auf der Unterseite zur Leiterplatine 7, 7' liegende Koppelelement strichiert eingezeichnet. Das Koppelelement 21 ist in Draufsicht rechteckförmig gestaltet und so angeordnet, dass es sich mit seiner Längserstreckung parallel zur Längsrichtung 3 des Flächendipols 1 erstreckt. Seine Begrenzungskante 21" verläuft benach- bart zu den Seitenbegrenzungskanten 17 der Dipolhälften 1' parallel und bevorzugt in Draufsicht quer zur Erstreckungsebene E deckungsgleich zu den Seitenbegrenzungskanten 17 oder nur mit geringem Seitenversatz von bevorzugt weniger als 20 mm, insbesondere weniger als 10,5 oder gar 1 mm dazu. Der Abstand zwischen dem zumindest einen Koppelelement und der jeweils benachbarten Dipolhälfte kann umso größer gewählt werden, je länger die Dachkapazitäten sind. Anstelle der parallelen Ausrichtung der Begrenzungskante 21" des Koppelelementes 21 zu den benachbarten Seitenbegrenzungskanten 17 der Dipolhälften 1' kann zwischen den Begrenzungskanten auch ein geringer divergierender Winkel von vorzugsweise weniger als 5°, insbesondere weniger als 1° eingestellt werden. Ein paralleler Verlauf der Kanten zueinander ist jedoch bevorzugt und ergibt für viele Einsatzfälle die besten Ergebnisse. Bei nicht linearen Begrenzungskanten der Dipolhälften und des Koppelele- mentes ist bevorzugt vorgesehen, dass der Abstand zwischen den benachbarten Kanten gleich bleibt oder sich bevorzugt nur geringfügig ändert. D.h. die Abstandsänderung zwischen den benachbarten Kanten der Dipolhälften und des Koppelelementes soll über die Länge der Dipolhälften, d.h. zu- mindest über die halbe Länge der Dipolhälften bevorzugt nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 5% oder zumindest nicht mehr als 1% der Betriebswellenlänge betragen.
Die verbesserte Güte und Breitbandigkeit wird auch dadurch hergestellt, dass die Ebene Eκ des Koppelelementes 21 zur Erstreckungsebene ED des Flächendipols 1 versetzt liegt, im gezeigten Ausführungsbeispiel nämlich in einem Abstand entsprechend der Dicke D des Substrates 7. Die Dicke des Substrates kann durch geeignete Materialwahl, d.h. durch die jeweilige Dielektrizitätskonstante noch zusätzlich verändert werden. Es können aber noch zusätzliche Aufbauten vorgesehen sein, um den Abstand zwischen der Erstreckungsebene Eκ des Koppelelementes 21 und der Dipol- hälften 1' noch größer zu gestalten, also abweichend von der Dicke des Substrates 7. Genauso kann das Koppelelement 21 auf der gleichen Seite wie der Flächendipol 1 ausgebildet sein, und ist nur durch einen geringst dimensio- nierten Spalt von bevorzugt weniger als 5mm, insbesondere weniger als 1mm zu der benachbarten Seitenbegrenzungskante 17 der Dipolhälften 1' getrennt. Genauso können auch auf der gleichen Seite des Substrates Abstandselemente vor- gesehen sein, so dass das Koppelelement 21 in einer zur Ebene der Dipolhälften 1' versetzt liegenden Ebene angeordnet werden kann.
Sofern das Koppelelement auf einer anderen Seite oder einer anderen Höhenebene als die Dipolhälften angeordnet ist, können das Koppelelement und die Dipolhälften in Draufsicht auch in überlappender Weise angeordnet werden. Die Überlappung kann sich über eine gewisse Länge und/oder die gesamte Breite des Dipols erstrecken.
Das Ausführungsbeispiel 1 und 2 zeigt auch, dass das Koppelelement 21 bevorzugt symmetrisch zu einer quer verlaufenden Symmetrieebene 27 angeordnet ist, sich also mit gleicher Teillänge parallel zu beiden Dipolhälften 1' erstreckt.
Nunmehr wird auf ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 Bezug genommen, in welchem eine Verbesserung der Antenneneigenschaften, insbesondere bezüglich deren Breitbandig- keit dadurch realisiert wird, dass keine rechteckförmigen Dipolhälften 1', sondern flächige Dipolhälften 1' verwendet werden, deren Seitenbegrenzungskanten 17 von ihrem innenliegenden Ende 9 zu ihrem außenliegenden Ende 13 zumindest in einer Teillängserstreckung der Dipolhälften 1' zunehmend breiter werden. Im gezeigten Ausführungsbei- spiel gemäß Figur 4 sind diese Dipolhälften 1' von innen zu ihrem äußeren Ende kontinuierlich breiter werdend ausgebildet, so dass ihre Seitenbegrenzungskanten 17 von innen nach außen divergierend verlaufen. Der Winkel, mit dem die Seitenbegrenzungskanten 17 bezüglich jeder Dipolhälfte 1' divergieren, kann beispielsweise um 30° betragen. Bevorzugt werden Werte von 10° bis 50°, insbesondere 20° bis 40° verwendet. Es ergibt sich von daher für die Dipolhälften 1' von oben eine dreiecks- bzw. trapezförmige Struktur. Die Dachkapazitäten 1" sind ebenfalls wieder bevorzugt am äußeren Ende vorhanden und stehen dann möglicherweise nur in geringerem Maße über das außenliegende breite Ende der Dipolhälften 1' seitlich über.
Eine nochmalige Verbesserung, insbesondere der Güte der Anpassung wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 dadurch realisiert, dass zumindest an einer Seite der beiden Dipolhälften 1' das bereits anhand der Figuren 1 ff erläuterte Koppelelement 21 vorgesehen ist, welches auf der gleichen Seite in gleicher oder dazu versetzt liegender Ebene oder auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates auf der Begrenzungsebene des Substrates oder in einer dazu versetzt liegenden Ebene vorgesehen oder ausgebildet ist. Da die Begrenzungskante 21" des Koppelelementes 21 benachbart zu der Seitenbegrenzungskante 17 der jeweiligen Dipolhälfte 1' bevorzugt parallel oder mit gleichbleibendem Abstand oder nur in einem geringen Winkel divergierend bzw. mit veränderlichem Abstand zueinander verlaufen soll, ergibt sich dann bevorzugt die in Draufsicht gemäß Figur 4 wiedergegebene Konstruktion. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Koppelelement 21 in einer Seitenansicht längs der Pfeildarstellung 29 zumindest näherungsweise dach- oder giebelförmig gestaltet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist nunmehr ergänzend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 noch auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Koppelelement 21 ein weiteres Koppelelement 121 vorgesehen. Somit ist in Draufsicht quer zur Erstreckungsebene E des Substrates und damit zur Erstreckungsebene der Dipole beidseitig zu die- sen ein Koppelelement 21 bzw. ein weiteres Koppelelement 121 vorgesehen. Dieses weitere Koppelelement 121 umfasst bevorzugt ferner noch ein Anpass-Netzwerk 31, das mit dem Substrat 7 der Leiterplatine 7 ' und dem Koppelelement ebenfalls auf Microstrip-Basis ausgeführt sein kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind noch die Anschlussleitungen 33 zum Anpass-Netzwerk 31 und von dort die Einspeiseleitungen 35 zu der Einspeisestelle 11 an den innenliegenden Enden 9 der beiden Dipolhälften 1 ' eingezeichnet. Dieses Anpass-Netzwerk 31 kann noch Einrichtun- gen zu einer Symmetrierung umfassen.
Das weitere Koppelelement 121 weist in Längsrichtung 3 nur eine geringere Längserstreckung auf als das erste Koppelelement 21, um die Anpassung zu verbessern.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 können die zusätzlichen Koppelelemente 21, 121 auf der gleichen Seite des Substrates 7 vorgesehen sein, wie die Flächendipole 1' . Beide Koppelelemente 21, 121 können aber auch auf der gegenüberliegenden Seite 25 vorgesehen sein, also auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates bezogen auf die Flächendipole 1'. Schließlich kann aber auch ein Koppelelement 21 bzw. 121 auf der Seite des Substrates vorgesehen sein, auf der auch die Flächendipole 1' vorgesehen sind, wohingegen das andere Koppelelement 121 bzw. 21 auf der gegenüberliegenden Seite 25 angeordnet ist. Immer dann, wenn die Koppelelemente auf der gleichen Seite und gegebenenfalls auf der gleichen Erstreckungsebene wie die Flächendipole 1" vorgesehen sind, ist bevorzugt zwischen der Begrenzungskante 21" des Koppelelementes 21 bzw. 121 und der Begrenzungskante 17 des entsprechenden Flächendipols 1' zumindest ein geringfügig dimensionierter Spalt 41 vorgesehen.
Die beiden Koppelelemente können aber auch elektrisch (z.B. kapazitiv) oder galvanisch miteinander verbunden sein, z.B. über eine Verbindung, die in dem Abstandsraum zwischen den beiden innenliegenden Enden der Dipolhälften vorgesehen ist, und/oder über eine oder mehrere Brückenverbindungen über die Dipolhälften hinweg. Das Anpass- Netzwerk oder Teile davon können zudem auch auf dem zweiten Koppelelement oder auf beiden Koppelelementen vor- gesehen sein.
Figur 7 zeigt vom Grundsatz her das gleiche Ausführungsbeispiel wie Figur 6, jedoch mit dem Unterschied, dass zur Anpassung hin zu niedrigeren Frequenzen ohne Ausdehnung der genutzten Fläche die Dipolhälften 1' asymmetrisch mit oder ohne ihre Koppelelemente zu ihren Dachkapazitäten 14 angeordnet sind, so dass die Überstände 16 der Dachkapazität an den jeweils außenliegenden Enden der beiden Dipolhälften 1' quer zur Längsrichtung der Dipolhälften 1' unterschiedlich weit überstehen.
Nur der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, dass die Antenne auch ohne Substrat ausgebildet sein kann. Die Antennenanordnung ist dann beispielsweise unter Verwendung von Dipolhälften und unter Verwendung zumindest eines Koppelelementes, das beispielsweise aus Metallblechen gefräst oder gestanzt sein kann, bevorzugt über Abstandshalter zur erläuterten Antennenanordnung zusammenge- fügt .

Claims

Patentansprüche:
1. Antennenanordnung mit einem Flächendipol (1), der vor- zugsweise auf einem Substrat (7) insbesondere in Form einer Leiterplatine (71) angeordnet ist, mit oder ohne an den außenliegenden Enden (13) der Dipolhälften (1') ausgebildeten und sich quer zur Längsrichtung (3) der Dipolhälften (1') erstreckenden Dachkapazitäten (14), gekenn- zeichnet durch die folgenden Merkmale a) es ist zumindest ein Koppelelement (21, 121) vorgesehen, b) das Koppelelement (21, 121) ist so ausgebildet und/ oder angeordnet, dass die Begrenzungskante (21") die- ses Koppelelementes (21, 121) zur jeweils benachbarten
Seitenbegrenzungskante (17) der beiden Dipolhälften
(l1) zumindest über jeweils die halbe Länge einer
Dipolhälfte (l1), vorzugsweise jedoch über die gesamte
Länge der Dipolhälften - parallel oder mit gleichem Abstand kleiner als 5 mm verläuft, oder
- zumindest näherungsweise parallel verläuft, oder
— mit einem Winkel ( ) von weniger als 10° divergierend verläuft, oder - mit sich veränderndem Abstand verläuft, wobei die Abstandsänderung nicht mehr als 10% der Betriebswellenlänge beträgt.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Koppelelement (21) zumindest mit annäherungsweise gleicher Teillänge neben beiden Dipolhälften (1 ' ) erstreckt .
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (21) aus einem leitenden Flächenelement (21') besteht.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass die Begrenzungskante (21") des Koppelelementes (21) in einem Abstand von weniger als 3 mm, insbesondere weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm zu der jeweils benachbarten Seitenbegrenzungskante (17) der zugehörigen Dipolhälfte (!') liegt.
5. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (21) in einer zur Erstreckungsebene (E) des Flächendipols (1) versetzt liegenden Ebene (Eκ) angeordnet ist.
6. Antennenanordnung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (l1) auf einer Seite des Substrates (7) angeordnet sind, und dass das zumindest eine Koppelelement (21) auf der dazu gegenüberliegenden Seite (25) des Substrates (7) angeordnet ist.
7. Antennenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandshalter vorgesehen sind, worüber der Abstand zwischen der Erstreckungsebene (E) des Flächendipols (1) zur Ebene (Eκ) unterschiedlich vorwählbar ist .
8. Antennenanordnung mit einem Flächendipol (1), der vorzugsweise auf einem Substrat (7) insbesondere in Form einer Leiterplatine (71) angeordnet ist, mit oder ohne an den außenliegenden Enden (13) der Dipolhälften (1') ausgebildeten und sich quer zur Längsrichtung (3) der Dipol- hälften (l1) erstreckenden Dachkapazitäten (1"), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (1') zumindest in einer Teillänge zwischen ihrem innen- und ihrem außenliegenden Ende' (9, 13) eine zunehmend größere Breite (B) quer zur Längsrichtung (3) in der Erstreckungsebene (E) liegend aufweisen.
9. Antennenanordnung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (l1) von ihrem innen- zu ihrem außenliegenden Ende (9, 13) mit divergierenden Seitenbegrenzungskanten (17) versehen sind.
10. Antennenanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (1') in Draufsicht zumindest näherungsweise Dreiecks- oder Trapezform aufweisen.
11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungskanten (21") des Koppelelementes (21) winklig zueinander verlaufende
Abschnitte aufweisen, die vorzugsweise zumindest über die halbe Länge der Dipolhälften parallel oder zumindest näherungsweise parallel oder in einem Winkel (α) kleiner 3° oder allgemein mit sich veränderndem Abstand von nicht mehr als 5% der Betriebswellenlänge zu den benachbart angeordneten Seitenbegrenzungskanten (17) der jeweiligen Dipolhälfte (l1) verlaufen, die von ihrem innen- zu ihrem außenliegenden Ende winklig zur Längsrichtung (3) des Flächendipols (1) vorgesehen sind.
12. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres Kop- pelelement (121) vorgesehen ist, welches auf der zum ersten Koppelelement (21) gegenüberliegenden Seite der Dipolhälften (l1) ausgebildet ist.
13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Koppelelement
(121) auf der gleichen Seite (25) des Substrates (7) vorgesehen ist, auf der auch das erste Koppelelement (21) angeordnet oder ausgebildet ist.
14. Antennenanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Koppelelement (121) mit einem Anpass-Netzwerk (31) vorzugsweise auch in Microstrip-Technik versehen ist.
15. Antennenanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpass-Netzwerk (31) oder Teile davon auf beiden Koppelelementen (21, 121) angeordnet sind.
16. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass beide Koppelelemente (21, 121) elektrisch, d.h. insbesondere kapazitiv oder galvanisch miteinander verbunden sind, und zwar vorzugsweise über eine Verbindung, die zwischen den aufeinander zu weisenden innenliegenden Enden der Dipolhälften (1') liegt und/oder über zumindest eine oder mehrere Brückenverbindungen über die Dipolhälften (1') hinweg.
17. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Koppelelement (121) in Längsrichtung (3) des Flächendipols (1) kürzer dimensioniert ist als das erste Koppelelement (21) .
18. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am außenliegende Ende der Dipolhälften (1') Dachkapazitäten (1") ausgebildet sind.
19. Antennenanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachkapazitäten (1") mit ihren seitlichen Überständen so gebildet sind, dass sie sich auf beiden Seiten der Dipolhälften (l1) quer zu deren Längsrichtung (3) mit gleichem Abstandsmaß erstrecken.
20. Antennenanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachkapazitäten (1") mit ihren seitlichen Überständen so gebildet sind, dass sie sich auf beiden Seiten der Dipolhälften (l1) quer zu deren Längsrich- tung (3) mit unterschiedlichem Abstandsmaß erstrecken.
21. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (l1) und die gegebenenfalls vorgesehenen Dachkapazitäten (1") sowie das zumindest eine Koppelelement (21, 121) direkt und/oder unter Zwischenschaltung von Abstandshaltern auf einem Substrat (7) vorzugsweise in Form einer Leiterplatine (7') angeordnet sind.
22. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dipolhälften (l1) sowie die gegebenenfalls vorgesehenen Dachkapazitäten (14) und das zumindest eine Koppelelement (21, 121) in Form diskreter Bauteile unter Verwendung von Abstandshaltern aufgebaut sind, wobei die Dipolhälften (1) gegebenenfalls mit vorgesehenen Dachkapazitäten (1") und vorzugsweise das zumindest eine Koppelelement (21, 121) aus Stanzteilen gebildet sind.
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