EP3025394B1

EP3025394B1 - Breitbandige omnidirektionale antenne

Info

Publication number: EP3025394B1
Application number: EP14736620.7A
Authority: EP
Inventors: Claudia Daurer; Manfred Stolle
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: CN105393406B; US9748666B2; US20160164190A1; CN105393406A; WO2015010761A1; DE102013012308A1; EP3025394A1

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige omnidirektionale Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Omnidirektionale Antennen werden beispielsweise als Indoor-Antennen eingesetzt. Sie sind multibandfähig und können in einer vertikalen und/oder horizontalen Polarisationsausrichtung strahlen. In der Regel sind sie vor einer Grund- oder Massefläche angeordnet, die beispielsweise scheibenförmig gestaltet sein kann. Die gesamte Antennenanordnung ist dabei ferner unterhalb eines Schutzgehäuses, d.h. einer Antennenabdeckung (Radom) angeordnet.
Eine omnidirektionale und dabei vertikal polarisierte Antenne ist dabei beispielsweise aus der EP 1 695 416 B1 bekannt geworden. Der daraus bekannte monopolförmige Strahler erhebt sich senkrecht über einer Grundplatte oder Gegengewichtsfläche, von der er galvanisch getrennt ist. Der vertikal polarisierte monopolförmige Strahler umfasst also zumindest näherungsweise einen kegel- oder kegelstumpfförmigen Strahlerabschnitt (der mit einer divergierenden Erweiterung von der Grundplatte oder Gegengewichtsfläche weg weist) und/oder einen zylinder- oder topfförmigen Strahlerabschnitt. Vorzugsweise schließt sich an die Gegengewichtsfläche zunächst dem von der Gegengewichtsfläche mit seiner divergierenden Erweiterung weg weisenden kegel- oder kegelstumpfförmigen Strahlerabschnitt an, der dann in einen rohrförmigen Strahlerabschnitt übergeht. Eine bevorzugte Speisung erfolgt über eine serielle Leitungskopplung, die in der Zentral- oder Symmetrieachse des Monopolstrahlers ausgebildet ist.
Eine insoweit vergleichbare omnidirektionale Indoor-Antenne ist beispielsweise aus der EP 2 490 296 A1 bekannt geworden. Sie umfasst insoweit eine, mit dem zuvor erläuterten Stand der Technik vergleichbare, monopolförmige Strahleranordnung. Im Gegensatz zu dem einleitend erläuterten Stand der Technik wird bei der EP 2 490 296 A1 kein scheibenförmiger Reflektor, sondern eine ebenfalls konisch in Richtung monopolförmigen Strahler zulaufende kegelförmige Reflektoranordnung verwendet.
Eine breitbandige, dualpolarisierte omnidirektionale Antennenanordnung ist auch aus der WO 2012/101633 A1 als bekannt zu entnehmen. Sie kann beispielsweise an einer Deckenunterseite in einem Raum montiert werden. Vor einem Reflektor ist um 90° jeweils versetzt zueinander liegend eine Dipolanordnung vorgesehen, die in Draufsicht eine quadratische Struktur ergibt. Mittig innerhalb dieser, jeweils um 90° an den Seiten eines Quadrates, sich vor einem Reflektor erhebender Dipolstrahler ist noch ein elektrisch leitfähiger, vertikal zur Reflektorebene ausgerichteter und sich demgegenüber erhebender Monopol als vertikal polarisierter Strahler vorgesehen, der ebenfalls wieder, wie bei dem eingangs genannten Stand der Technik, einen dem Reflektor entfernt liegenden zylinderförmigen Abschnitt und einen dem Reflektor näher liegenden und in Richtung Reflektor konisch zulaufenden Kegelabschnitt umfasst.
Eine omnidirektionale Antennenanordnung ist auch noch aus der WO 2011/157172 A2 , sowie aus der US 7271775 B1 , als bekannt zu entnehmen.
Eine gattungsbildende omnidirektionale und dabei dualpolarisierte Antennenanordnung ist schließlich in der DE 10 2010 011 867 B4 dargestellt und beschrieben. Diese gattungsbildende breitbandige omnidirektionale und dabei dualpolarisierte Antenne weist neben einem monopolförmigen Strahler, der vertikal polarisiert ist, noch eine dualpolarisierte Strahleranordnung auf. Der Monopol ist dabei als zylinderförmige Strahleranordnung ausgebildet, in deren Zylindermantel in Umfangsrichtung versetzt liegend jeweils vertikal verlaufende Schlitze ausgebildet sind. Für den monopolförmigen vertikal polarisierten Strahler wie auch für den horizontal polarisierten Strahler in Form der Schlitzantenne sind separate Speiseeinrichtungen vorgesehen. Dabei werden die Schlitze in einer bevorzugten Ausführungsform mittels Vivaldi-Antennen angeregt. Die Vivaldi-Antennen dienen somit sowohl als eigenständiges horizontal polarisiertes Strahlerelement als auch als Speiseeinrichtung für die vertikalen Schlitze, was eine Erhöhung der Bandbreite bewirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ausgehend von dem vorstehend genannten gattungsbildenden Stand der Technik eine nochmals verbesserte omnidirektionale und dabei dualpolarisierte Antenne zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die vorliegende Erfindung wird nochmals eine deutliche Verbesserung gegenüber den herkömmlichen omnidirektionalen Antennen erzielt.
Dabei zeichnet sich die erfindungsgemäße omnidirektionale Antenne dadurch aus, dass sie bei insgesamt verringertem benötigten Bauraum nochmals sehr viel breitbandiger ist. Beispielsweise kann der vertikal polarisierte Strahler problemlos in einem Frequenzbereich von 790 MHz bis 960 MHz und von 1710 MHz bis 2700 MHz eingesetzt werden. Die horizontal polarisierte Strahlereinrichtung kann beispielsweise in einem Frequenzbereich von 1710 MHz bis 2700 MHz betrieben werden. Aber auch diese Werte sind nur beispielhaft, da die erfindungsgemäße Antenne auf diese Frequenzbereiche nicht beschränkt ist.
Die vorliegende omnidirektionale Antenne zeichnet sich ferner dadurch aus, dass vor einer Reflektorebene, beispielsweise einer scheibenförmigen flachen Reflektorebene im Abstand dazu mindestens zwei in Umfangsrichtung um eine Zentralachse versetzt zueinander liegende Vivaldi-Antennen angeordnet sind. Oberhalb der Ebene dieser Vivaldi-Antennen ist dann der monopolförmige und vertikal polarisierte Strahler positioniert.
Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Antenne für horizontal polarisierte Strahler zumindest drei oder zumindest vier in Umfangsrichtung der Zentralachse zueinander liegende Vivaldi-Antennen. Vivaldi-Antennen werden bekanntermaßen auch als Tapered-Slot-Antennen (TSA) bezeichnet, die über eine Schlitzleitung gespeist werden. Die eigentliche Antenne ist dabei ein zweidimensionales Exponentialhorn, bei welchem also die von der Einspeisestelle nach außen weg laufende schlitzförmige Struktur sich hornmäßig erweitert.
Die erfindungsgemäßen Vivaldi-Antennen weisen die Besonderheit auf, dass der Schlitz, der in das Exponentialhorn übergeht, nicht ausschließlich in einer zum Reflektor parallelen Ebene verläuft, sondern die verbleibenden, elektrisch leitfähigen und den Schlitz sowie das Exponentialhorn begrenzenden Flächen bogenförmig oder über Abstufungen (Knickungen) in Richtung Reflektor verlaufen.
Durch dieses Konstruktionsprinzip ist es möglich, dass sich die in dem Schlitzhorn ausbreitenden Wellen am Ende des Schlitzes komplett von der leitenden Fläche lösen. Die den Schlitz und das Horn seitlich begrenzenden leitenden Flächen können von daher bis zum Reflektor verlängert werden. Diese leitenden Flächen der Vivaldi-Antennen dienen gleichzeitig dem Monopol als Gegengewichtsfläche. Die Möglichkeit der Verlängerung dieser leitenden Flächen bis zum Reflektor bietet ferner den Vorteil, dass die Gegengewichtsfläche des Monopols, der sich über die Vivaldi-Antennen erhebt, vergrößert wird. Dadurch lässt sich wiederum eine größere Bandbreite erzielen. Zudem wird die Montage der Vivaldi-Strahler hierdurch vereinfacht.
Der monopolförmige Strahler kann alle geeigneten Formen aufweisen. Bevorzugt ist er rotationssymmetrisch um eine Zentralachse herum verlaufend ausgebildet. Bevorzugt ist er dabei nicht nur zylinderförmig, sondern zumindest leicht kegelig gestaltet, so dass seine Mantelfläche von der dem Reflektor bzw. den Vivaldi-Antennen zugewandt liegenden Seite zu seiner offenen Seite hin divergierend ausgestaltet ist.
Ebenso ist es möglich Monopole zu verwenden, die eine abgestufte oder geknickte Außenkontur aufweisen, von einem stärker divergierenden Kegelabschnitt in einen leichter divergierenden Kegelabschnitt übergehen. Weitere Abwandlungen können dabei umgesetzt werden.
Grundsätzlich wird durch die Form des Monopols, die Form der Vivaldi-Strahler und den Abstand zum Reflektor die Strahlungscharakteristik des V- und H-Pol-Strahlers beeinflusst. Dualpolarisierte Antennen werden vorwiegend für MIMO-Anwendungen genutzt, bei denen in der Regel eine möglichst hohe Deckungsgleichheit im Fernfeld gefordert wird. Durch geeignete Wahl der o.g. Parameter kann bei dieser Antenne die Deckungsgleichheit in den Vertikaldiagrammen verbessert werden.
Zusammenfassend kann also festgehalten werden, dass die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung in der Verkleinerung der Antennenanordnung, in dem Zusammenwirken und der Doppelnutzung der Strahlerelemente sowie in der speziellen Form des horizontal polarisierten Strahlers liegen. Dabei lässt sich im Rahmen der Erfindung ferner die Bandbreite des vertikal polarisierten Strahlers durch Verlängerung der Gegengewichtsfläche bis zum Reflektor ebenfalls vergrößern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1:: eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen omnidirektionalen, dualpolarisierten Antenne;
Figur 2:: eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Figur 1;
Figuren 3a bis 3c:: drei Darstellungen eines unterschiedlich geformten Monopols;
Figur 4:: eine Draufsicht auf die anhand von Figur 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße Antenne;
Figur 5a:: eine Unteransicht der Antenne bei quasi durchsichtigem Reflektor;
Figur 5b:: eine vergrößerte Detaildarstellung aus Figur 5a;
Figur 6:: eine axiale Schnittdarstellung durch den Monopol sowie den Zentralabschnitt der Vivaldi-Antennen zur Verdeutlichung der Speisung des Monopols;
Figur 7:: eine Draufsicht auf den Reflektor unter Einzeichnung zweier Ausnehmungen, durch die die Speiseleitung für die vertikal polarisierten und die horizontal polarisierten Strahler durchgeführt sind;
Figur 8:: eine entsprechende Darstellung zur Erläuterung der Einspeisung der Vivaldi-Antennen;
Figur 9:: eine zu Figur 2 ähnliche vertikale Schnittdarstellung durch die Antenne, wobei die horizontal polarisierten Strahler aus einem Blech bestehen und die Schlitze abweichend zu Figuren 7 und 8 über Kabel gespeist sind; und
Figur 10:: eine entsprechende Darstellung (Seitendarstellung) zu Figur 2, in der noch gewisse Abstände und Höhen eingezeichnet sind, die der Beschreibung von Bemaßungsangaben bezüglich der erläuterten omnidirektionalen Antenne dienen.

In Figur 1 ist die omnidirektionale dualpolarisierte Antenne wiedergegeben, und zwar mit einem Reflektor 1, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eben gestaltet ist und in Draufsicht eine scheibenförmige, d.h. kreisförmige Struktur aufweist. Durch den Reflektor 1 ist eine Reflektorebene 1' definiert.
Im Abstand oberhalb der Reflektorebene 1' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Vivaldi-Antennen 5 vorgesehen, die um eine senkrecht zur Reflektorebene 1' verlaufende Zentralachse Z (in Figur 4 und 5) in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die vier verwendeten Vivaldi-Antennen 5 jeweils um 90° versetzt liegend um die Zentralachse Z herum angeordnet. Die Zentralachse Z ist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel zentral und mittig zum Reflektor 1 und/oder zentral und mittig zu den vier Vivaldi-Antennen 5 positioniert und dabei rechtwinklig zur Reflektorebene 1' verlaufend ausgerichtet.
Die Vivaldi-Antennen 5 sind dabei in einem Abstand A (Figur 9) in Parallelausrichtung zur Reflektorebene 1' angeordnet.
Oberhalb der Vivaldi-Antennen 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der monopolförmige Strahler 11 angeordnet, der nachfolgend teilweise auch als Monopol oder Strahler-Monopol 11 bezeichnet wird. Er ist rotationssymmetrisch zu einer senkrecht zur Reflektorebene 1' sitzenden Achse ausgebildet und positioniert. Diese Achse wird nachfolgend auch als Vertikalachse V bezeichnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls wiederum senkrecht zur Reflektorebene 1' steht. Wie es sich nachfolgend noch ergibt, sind die Vertikalachse V und die Zentralachse Z parallel, aber mit leichtem Seitenversatz zueinander angeordnet.
Wie sich bereits aus der Darstellung gemäß Figuren 1 und 2 ergibt, ist der Monopol-Strahler - obgleich er zylinderförmig oder hohlzylinderförmig gestaltet sein kann - im gezeigten Ausführungsbeispiel kegelig oder nach Art eines Kegelstumpfes gebildet. Dabei ist der Strahlermantel 13 von seiner den Vivaldi-Antennen zugewandt liegenden Montageseite oder Bodenbereich 14 aus zu dem zum Reflektor entfernt liegenden offenen Ende 13a hin bevorzugt konisch erweitert ausgebildet.
In Figur 3a ist der bereits in Figur 2 gezeigte Monopol-Strahler 11 nochmals separat in seinem Axialschnitt dargestellt. Daraus ist zu ersehen, dass der Monopol-Strahler 11 an seinem unteren, den Vivaldi-Antennen 5 zugewandt liegenden Ende geschlossen ist, und zwar durch einen flachen Boden 12. Die Außenkontur des Strahler-Monopols 11 ist in seinem Bodenbereich 14 noch stärker in Richtung Vivaldi-Antennen konisch zulaufend ausgebildet, d.h. nach Art eines Kegels.
Gehalten werden kann dieser Monopol-Strahler 11 mittels einer Halteeinrichtung 15, die beispielsweise aus einem Zylinder 15' bestehen kann, der beispielsweise im Zylinderinnenraum an die Außenkontur oder den Mantel 15" des Monopols 11 in dessen Bodenbereich 14 angepasst ist, mit dem der Monopol-Strahler 11 in die Halteeinrichtung 15 eintaucht. Diese Halteeinrichtung 15 ist bevorzugt elektrisch nicht leitfähig, besteht also aus einem dielektrischen Material. Der erwähnte Zylinder 15' ist ferner auf den Vivaldi-Antennen (zumindest mittelbar) positioniert und gehalten.
Anhand von Figur 3b ist nur gezeigt, dass der Monopol-Strahler 11 auch andere Querschnittsformen aufweisen kann. Bei der Variante gemäß Figur 3b ist auch der untere Bodenbereich 14 eben gestaltet, also nicht nur auf seiner Innenseite, sondern auch auf seiner außenliegenden Unterseite, so dass sich eine nach oben hin zur Öffnung erweiterte Becherform ergibt. Beliebige Abwandlungen sind hier denkbar, wie dies ferner beispielhaft gemäß Figur 3c gezeigt ist, die eine weitere Abwandlung eines Monopol-Strahlers 11 in Seitenansicht wiedergibt. Daraus ist zu ersehen, dass dessen Strahlermantel 13 in unterschiedlichen Höhen mehrfache Abwinklungen aufweisen kann, so dass die keglige oder konische Form von der Unterseite 14 des Monopols 11 ausgehend zur gegenüberliegenden, im gezeigten Ausführungsbeispiel offenen Oberseite 23a mit in unterschiedlichen Winkeln divergierenden Wandabschnitten ausgebildet sein kann.
Nachfolgend soll auf den Aufbau der Vivaldi-Antennen 5 eingegangen werden.
Anhand von Figur 4 ist dabei die Oberseite der Vivaldi-Antennen und anhand von Figur 5a die Unterseite der Vivaldi-Antennen wiedergegeben. Figur 5b zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung von Figur 5a.
Bekanntermaßen stellen Vivaldi-Antennen sogenannte Tapered-Slot-Antennen dar (TSA), also sogenannte aufgeweitete Schlitz-Antennen. Es handelt sich dabei um Breitband-Antennen. Häufig werden sie auf einem doppelseitig metallisierten Substrat realisiert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Speisung der Vivaldi-Antennen mittels Microstrip-Leitungen realisiert. Ein Dielektrikum oder Substrat 23 ist in Form einer Leiterplatine 9 plattenförmig gestaltet. In Draufsicht weist dieses Substrat 23, Dielektrikum 23 oder diese Leiterplatine 9 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine quadratische Form und im Allgemeinen eine regelmä-βige n-polygonale Form auf, wobei n eine natürliche Zahl >2 ist. Es handelt sich dabei um ein regelmäßiges n-Polygonal. Bei drei Vivaldi-Antennen, die um die Zentralachse Z angeordnet sind, würde sich also ein gleichseitiges Dreieck anbieten, bei welchem die einzelnen Vivaldi-Antennen jeweils um 120° versetzt zueinander ausgerichtet sind. Bei vier Vivaldi Antennen ergibt sich die quadratische Form usw.
Das Substrat kann aus allen geeigneten Materialien bestehen. Möglich ist, dass das Substrat beispielsweise aus einem Kunststoff-Körper gebildet ist. Dabei kann das Substrat selbst mehr oder weniger fest sein, also unbiegsam oder im Wesentlichen nicht biegsam oder verformbar. Möglich ist aber auch, dass das Substrat aus einem flexiblen Material gebildet ist, so dass insgesamt von einem flexiblen Substrat gesprochen werden kann. Die leitenden Schichten befinden sich dann auf diesem flexiblen Substrat bzw. in Form von Beschichtungen auf dem erwähnten Kunststoff-Körper, wenn dieser das Substrat bildet.
Die Oberseite 23a des erwähnten Substrats 23, welches in Form einer Leiterplatine 9 gebildet ist, bildet somit eine Speiseebene 123' mit einer Zentral- und/oder Speise-Fläche 123, die wie erläutert bevorzugt nach Art eines regelmäßigen n-Polygonals gebildet ist. In dieser Zentral- und/oder Speise-Fläche 123 sind die erwähnten Vivaldi-Antennen 5 vorgesehen und ausgebildet.
Entsprechend Figuren 4, 5a und 5b sind auf diesem plattenförmigen Substrat 23 in einem 90°-Abstand in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegend vier Vivaldi-Antennen 5 ausgebildet.
Die Vivaldi- oder Vivaldi-ähnlichen Antenneneinrichtungen 5, also allgemein die "tapered slot"-Antennen 5 umfassen im gezeigten Ausführungsbeispiel das erwähnte Trägermaterial oder Substrat 23 (Dielektrikum 23), bei welchem z.B. auf der zur Gegengewichts- oder Reflektorfläche 1 abgewandt liegenden Oberseite 23a, also auf der Seite des Substrates 23 auf der auch der Monopol-Strahler 11 angeordnet ist, eine leitfähige Schicht 27 ausgebildet ist, die um 90° in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegende radiale schlitz- oder nutförmige Ausnehmungen 29 aufweist (siehe Figur 4). Jede der schlitzförmigen Ausnehmungen 29 beginnt mit einer kreisförmigen Ausnehmung 33 in der Regel benachbart zur Nähe des Zentrums Z des Substrates 23, wobei von den vier kreisförmigen, ebenfalls in 90° in Umfangsrichtung versetzt liegenden Ausnehmungen 33 jeweils die nach außen sich trichterförmig erweiternde schlitzförmige Struktur 29 ausgeht, in deren Bereich das Substrat 23 von einer leitfähigen Schicht befreit ist. Durch diesen kreisförmigen Freiraum 33 wird die durch die schlitzförmige Ausnehmung 29 gebildete Schlitzleitung 29' breitbandig abgeschlossen, wobei dieser kreisförmige Freiraum 33 bevorzugt um eine viertel Wellenlänge (bezogen auf eine mittlere Betriebswellenlänge) lang ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die sich nach außen hin trichterförmig erweiternden schlitzförmigen Ausnehmungen 29 in Radialrichtung, d.h. sie sind dabei bevorzugt symmetrisch zu einem durch das Zentrum Z (durch welche die Zentralachse Z verläuft) verlaufenden Radialvektor.
Dabei ist in Figur 4 jeweils für zumindest einen Teil der Vivaldi-Antenne die kreisförmige Ausnehmung 33 und die von dort ausgehende Schlitzleitung 29' von der Oberseite her zu sehen, wobei diese Ausnehmungen von der auf der Oberseite (also auf der Seite des Monopol-Strahles 11) auf dem Substrat ausgebildeten leitfähigen Schicht 27 umgeben ist. Ob und was von der Oberseite aus zu sehen ist, kommt jedoch auf den Durchmesser des Kegels und den Abstand des Beginns der Vivaldi-Antennen zur Zentralachse an. Möglicherweise sind sie auch voll vom Kegel verdeckt. Bei der Darstellung gemäß Figur 5a und 5b sind die von der Unterseite her an sich nicht sichtbaren kreisförmigen Ausnehmungen 33 und die von dort aus beginnenden schlitzförmigen Strukturen 29 in Form der Schlitzleitung 29' nur strichliert eingezeichnet, da diese Strukturen auf der dem Monopol-Strahler 11 zugewandt liegenden Oberseite ausgebildet sind, bei der Unteransicht gemäß Figur 5a und 5b an sich nicht sichtbar sind.
Die die Schlitzleitungen 29' begrenzenden Ränder 29" der schlitzförmigen Ausnehmung (Struktur) 29 können zur Anpassung der Breitbandigkeit der Antenne unterschiedlich gestaltet sein. Bevorzugt sind diese Schlitzleitungen 29' nach außen hin trichterförmig sich erweiternd gestaltet, wobei der Kurvenverlauf der die Schlitzleitungen 29' begrenzenden Ränder 29" einer exponentialen Funktion folgen kann.
Die Speisung jeder Schlitzleitung 29' erfolgt über jeweils eine Schlitz-Speiseleitung 35, die von einem Speisepunkt 37 (Verzweigung 37) im Zentrum Z des Substrats 23 sitzend ausgeht, der von der Zentral- und Symmetrieachse Z durchsetzt wird. Davon ausgehend verlaufen von einer ersten Verzweigungsstelle 35' ausgehend, zwei Schlitz-Speiseleitungen 35a gegensinnig zunächst mit einem radialen Leitungsabschnitt 35a, an den sich im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils zwei dazu rechtwinklig und gegensinnig verlaufende zweite Leitungsabschnitte 35b an einer weiteren Verzweigungsstelle 35" anschließen, um dann in einen dazu dritten, nochmals rechtwinklig abgewinkelten Leitungsabschnitt 35c überzugehen, der die jeweilige Schlitzleitung 29' quer und bevorzugt senkrecht schneidet. Andere, beispielsweise bogenförmige Verläufe der Speiseleitungen 35 sind ebenfalls möglich. Entscheidend ist, dass sie von einem Speisepunkt ausgehen und die Schlitzleitung 29 queren.
Um die Breitbandigkeit dieser Vivaldi-Antennen 5 zu verbessern ist vorgesehen, dass die auf dem Substrat 23 streifenleitungsförmigen Schlitzleitungen 35 mit einem entsprechenden Flächenelement 35d abgeschlossen sind, welches dreieck- oder kreissektorförmig oder ähnlich ausgebildet sein kann (Figur 5b).
Die jeweiligen mehrfachen Abwinklungen der Speiseschlitzleitungen 35 können in Umfangsrichtung jeweils im gleichen Sinne verlaufend erfolgen, so dass sich an jeden radialen Leitungsabschnitt 35a in Umfangsrichtung fortlaufend in gleicher Richtung ein nächster Schlitzleitungsabschnitt 35b usw. anschließt, wohingegen im gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Kreuzungspunkt 35 jeweils zwei entgegengesetzt verlaufende Speiseleitungsabschnitte ausgehen, die sich dann jeweils nochmals an einem nachfolgenden Verzweigungspunkt 35" in jeweils weiter Leitungsabschnitte verzweigen, die die Schlitzleitungen zur Einspeisung kreuzen.
Die erwähnten Schlitz-Speiseleitungen 35 sind dabei auf der unteren Seite 23b des Substrates 23, also dem Reflektor 1 zugewandt liegend ausgebildet, wobei die auf der gegenüberliegenden oberen Seite 23a des Substrats 23 ausgebildeten Schlitz-Leitungen 29' in Figur 5a und 5b strichliert dargestellt sind.
Die Besonderheit im gezeigten Ausführungsbespiel besteht nun darin, dass die sich von innen nach außen trichterförmig erweiternde schlitzförmige Struktur 29 nicht durchgängig in einer Ebene, entsprechend der Substrat-ebene 23' bis zu einem Ende weitergeführt ist, sondern dass die leitfähige Schicht 27, die auch als Blech 127 ausgebildet sein kann, über die Begrenzungskanten 23" (Längs- und Querseiten) der Leiterplatine 9, d.h. über das Substrat 23 hinaus verlängert ist und dabei nunmehr, wie aus Figur 1 oder Figur 2 beispielhaft zu ersehen ist, über bogenförmige und/oder über Knickstellen 43 gegebenenfalls mit unterschiedlichem Neigungswinkel in Richtung Reflektor 1 verlaufen kann. Dabei wird jedoch die Schlitzbreite, d.h. die Breite der trichterförmig sich erweiternden Schlitzleitung 29' auch in dem Übergangsbereich, wo die leitende Schicht 27 oder das elektrisch leitfähige Blech 127 die Leiterplattenebene 9' verlässt, beibehalten. D.h. dass hier die Schlitze auch stetig und kontinuierlich breiter werden und die Schlitzbreite nicht durch Ausbildung von Ecken oder Abstufungen diskontinuierlich erweitert wird. Die Exponentialform aus der Ebene wird sozusagen auf das Blech "projiziert". Bei der Draufsicht auf die Antenne ist eine stetige Exponentialkurve zu sehen. Die Ausbildung kann auch derart sein, dass die leitfähige Schicht oder Fläche 27 auf dem Substrat 23 spätestens beim Übergang in die nach außen hin verlaufende Verlängerung 27a z.B. in Form einer Metallblech-Verlängerung 127a gebildet ist. Mit anderen Worten kann die leitfähige Schicht 27 im Bereich des Substrates als leitfähige Schicht auf dem Substrat ausgebildet sein, wobei sie beim Verlassen des Substrates 23 dann in ein eine ausreichende Steifigkeit und Tragfähigkeit aufweisendes Metallblech 127 nach Art einer Metallblech-Verlängerung 127a übergeht. Ansonsten kann aber auch hier im Bereich der Verlängerung 27a eine Tragstruktur beispielsweise unter Verwendung eines Dielektrikums vorgesehen sein, auf welchem die elektrisch leitfähige Schicht 27 über die Zentral- und/oder Speise-Fläche 123, also über den Zentral- oder Speisebereich 123 hinaus, als elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet ist.
Wie aus den Darstellungen zu ersehen ist, werden die schlitzförmigen Ausnehmungen 29 und damit die Schlitzleitungen 29' nach Verlassen des Substrates 23 zunehmend schneller breiter.
Da wie geschildert die leitende Fläche bzw. die leitende Schicht 27, die wie erwähnt in Form eines leitfähigen Bleches 127 ausgebildet sein kann, nach unten, also in Richtung Reflektor 1 geneigt verläuft, können die sich über die Schlitze 29 ausbreitenden elektromagnetischen Wellen am Ende des Schlitzes (in Höhe des Substrates 23) (spätestens) beginnen, sich von der leitenden Fläche 27, 127 abzulösen. Im Konkreten lösen sich die elektromagnetischen Wellen allerdings schon ab, bevor sie das Blech erreichen. Die Stelle, an der sie sich ablösen, ist frequenzabhängig und hängt von der Schlitzbreite der betreffenden Stelle ab. Denn bei einer Vivaldi-Antenne, so wie sie in üblicher Weise eingesetzt wird, handelt es sich um eine tapered-slot-Antenne mit einer koplanaren Struktur, bei welcher auf einem Dielektrikum 23 auf beiden Seiten eine elektrisch leitfähige Struktur aufgebracht ist, wodurch eine Abstrahlung der elektromagnetischen Wellen in einer parallelen Richtung zur Ebene des Dielektrikums erzeugt wird. Auch im gezeigten Ausführungsbeispiel breiten sich die elektromagnetischen Wellen in den jeweiligen schlitzförmigen Strukturen 29 in der Substrat-Ebene 23' aus (die auch als Speise-Ebene 123' bezeichnet wird), wobei sich diese elektromagnetischen Wellen dann von den leitenden Flächen 27, 127 ablösen und ablösen müssen, da die die schlitzförmigen Strukturen 29 begrenzenden elektrisch leitfähigen Flächen 27 aus der Substrats- oder Speise-Ebene 23', 123' herausgeführt und in Richtung Reflektor 1 verlaufend ausgerichtet bzw. weggeführt werden. Die Ablösung der elektromagnetischen Wellen ist - wie bereits erwähnt - frequenzabhängig. Die größte Schlitzbreite am Ende des Blechs bestimmt damit die untere Grenzfrequenz. Bis zu dieser Stelle haben sich somit alle gewünschten Frequenzen vom Strahler gelöst. Da sich die elektromagnetischen Wellen also letztlich völlig von der leitenden Fläche 27 ablösen, da - wie erläutert - diese leitende Fläche 27 zunehmend weiter sich von der Leiterplatinenebene 9', d.h. der Substrat- oder Speise-Ebene 23', 123' in Richtung Reflektorebene 1' entfernt, ist es möglich, diese leitende Fläche 27 oder das leitfähige Blech 127 mittels einer Verlängerung 27a bzw. 127a zu versehen, die bis zum Reflektor 1 verlängert ist. D.h. mit anderen Worten, dass die leitfähige Schicht oder das leitfähige Blech am Ende direkt mit dem Reflektor mechanisch verbunden werden kann, gegebenenfalls sogar galvanisch dort angeschlossen ist. Dies hat zudem den weiteren Vorteil, dass sich die Gegengewichtsfläche des Monopols 11 hierdurch vergrößert. Der Monopol-Strahler 11 erfährt dadurch eine größere Bandbreite. Zum anderen vereinfacht sich dadurch die Montage der Vivaldi-Strahler.
Je nachdem, welche geometrische Form die leitende Fläche 27 mit der radialen Erweiterung 27a bzw. welche Form die leitfähigen Bleche 127 mit einer entsprechenden Erweiterung 127a aufweisen, die gleichzeitig dadurch die Gegengewichtsfläche für den Monopol-Strahler 11 bildet, kann der Monopol-Strahler 11 entsprechend geformt, d.h. unterschiedlich geformt sein. Durch die abfallenden Flanken der leitenden Fläche 27 bietet sich an, dass der monopolförmige Strahler 11 entsprechend von seiner untenliegenden Speise- und Verankerungsstelle zu seinem dem Reflektor entfernt liegenden offenen Ende 13a sich konisch erweitert, so dass die Mantelflächen 13 in Erstreckungsrichtung eher senkrecht zur geneigten Ebene 27' der leitenden Schicht 27 außerhalb des Substrates 9 ausgerichtet sind oder weniger von einer Senkrechten abweichen. Diese Formgebung ist auch deshalb gewünscht und bevorzugt, um eine möglichst hohe Deckungsgleichheit der Strahlungsdiagramme der V- und H-Pol-Strahler zu erreichen.
Anhand von Figur 6, 7 und 8 sind ferner noch mögliche Anspeisungen der Antennen gezeigt.
In Figur 6 ist zu ersehen, dass die Anspeisung 45 für den Monopol-Strahler 11 ein Koaxialkabel 45a umfasst, welches durch eine Bohrung 1a im Reflektor 1 (Figur 7) von der Rückseite des Reflektors 1 ausgehend verläuft, wobei die Bohrung 1a in axialer Verlängerung der Vertikalachse V angeordnet werden kann, die die Rotationsachse des Monopol-Strahlers darstellt. Mit anderen Worten verläuft also die Koaxialleitung 45a durch die Bohrung 1a im Reflektor 1 und z.B. eine nachfolgende, senkrecht zur Reflektorebene 1' stehende Strecke und durchsetzt anschließend eine weitere Bohrung 9a in der Leiterplatine 9 / Substrat 23 und in der leitfähigen Schicht 27. Von dort ist die Koaxialleitung in axialer Verlängerung, also gerade weiterverlaufend bis zur unteren Einspeisestelle 11c am Monopol-Strahler 11 geführt. Der Innenleiter des Koaxialkabels ist dort an der Einspeisestelle 11a mit dem elektrisch leitfähigen Monopolstrahler 11 verbunden, in der Regel angelötet. Dabei kann der Monopol-Strahler 11 aus elektrisch leitfähigem Material bestehen oder aus einem dielektrischen Material, welches dann mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen ist. Der Außenleiter des Koaxialkabels 45a ist mit der Massefläche der Platine der Vivaldi-Strahler verbunden, also mit der leitfähigen Schicht 27 bzw. mit dem elektrisch leitfähigen Blech 127.
Die Anspeisung 47 für die Vivaldi-Strahler erfolgt hier nur beispielhaft mittels einer Koaxialleitung 47a, die durch eine zweite Bohrung 1b von der Rückseite des Reflektors 1 ausgehend führt, wobei diese zweite Bohrung 1b zur Zentralachse Z, d.h. zum Mittelpunkt der scheibenförmigen Reflektoranordnung versetzt liegt, d.h. zumindest leicht versetzt liegt, wie aus Figur 7 zu ersehen ist. Von dort wird das Koaxialkabel in senkrechter Verlängerung zur Reflektorebene 1' in Richtung Substrat 23 weitergeführt, wo das Koaxialkabel 47a das Substrat 23 und die Schicht 27 in einer zweiten Bohrung 23b au-βermittig durchläuft (siehe Figur 7) um dann oberhalb der leitfähigen Schicht 27 über eine bogenförmige Rückführung 47b in Richtung Substrat 23 zurückgeführt zu werden. Dabei sollte das Kabel möglichst eng anliegend an der leitfähigen Schicht geführt werden, um die Strahlungscharakteristik von V-Pol-Strahlern nicht zu beeinflussen. Da die Schlitz-Speiseleitung 35 unterhalb der Leiterplatine/Substrat (also dem Reflektor 1 zugewandt liegend) vorgesehen ist, also unterhalb der die Massefläche bildenden leitenden Schicht 27, um Störungen durch den kegelförmigen Monopol-Strahler 11 zu vermeiden, wird das koaxiale Speisekabel 47a an seinem Anschlussende von oben her durch eine Bohrung 27b in der elektrisch leitfähigen Schicht 27 bzw. im elektrisch leitfähigen Blech 127 und eine dazu koaxiale Bohrung 27c in der Leiterplatine, also dem Substrat, hindurchgeführt, d.h. der Innenleiter wird hier durchgeführt, um den Innenleiter an dem Verzweigungspunkt 37 der Vivaldi-Antennen 5 von oben her anzulöten, der somit die Anspeisestelle darstellt. Der Außenleiter wird wiederum mit der Massefläche, d.h. der leitenden Schicht 27 (Blech 127) galvanisch verbunden, in der Regel verlötet. Da die Kabelführung unterhalb der Vivaldi-Strahler kaum Einfluss auf die Antennen-Charakteristik hat, da dieser Bereich nahezu feldfrei ist, führt diese vereinfachte Anschlusssituation zu keiner nachteilhaften Veränderung der Strahlungscharakteristik der omnidirektionalen, dualpolarisierten Antenne.
Die Verlegung der Koaxialkabel, d.h. der Speiseleitung 45 bzw. des Koaxialkabels 45a für den Monopol 11 wie aber auch für die Speiseleitung 47 mit dem Koaxialkabel 47a für die Vivaldi-Antennen 5 kann aber auch auf einem anderen Weg als geschildert erfolgen.
Nachfolgend wird auf Figur 9 Bezug genommen, in welcher die bisher geschilderten Vivaldi-Antennen 5 aus einem Metallblech 127 gebildet sind, also ohne das in den bisherigen Ausführungsbeispielen erwähnte Substrat oder Dielektrikum 23. Alle Vivaldi-Antennen 5 einer entsprechenden Antennenanordnung können insoweit aus einem gemeinsamen Metallblech 127 bestehen, aus der die Gesamtanordnung ausgestanzt und durch Kanten und/oder Biegen (allgemein Verformen) in die gewünschte Form gebracht ist. Auch die anhand der vorausgegangenen Ausführungsbeispielen beschriebene Schicht 27 (bei den anderen Ausführungsbeispielen auf der Oberseite 23a des Substrats 23 ausgebildet) ist also somit Teil des Metallbleches 127 bei der Variante gemäß Figur 9.
Der wiedergegebene Monopol 11 sowie die zugehörige Speise- oder Koaxialleitung 45 ist und kann auch in diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 so ausgebildet sein, wie dies anhand der vorausgegangenen Ausführungsbeispiele erläutert wurde. Abweichend jedoch zu den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen kann die Speisung der Vivaldi-Antennen nicht über Micro-Leitungen, sondern mittels Koaxialkabel 147 erfolgen, die beispielsweise im feldfreien Raum zwischen dem Metallblech 127 der Vivaldi-Antennen 5 und dem Reflektor 1 verlaufen und zusammengeführt werden können, d.h., dass die Koaxialkabel 147 insbesondere in dem feldfreien Raum zwischen Reflektor 1 und der Zentral- und/oder Speise-Fläche 123 verlaufen, der in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einem Metallblech 127 besteht.
In diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 9 ist also eine gemeinsame Einspeiseöffnung oder -zuführung 109 an einer entsprechenden Durchbrechung im Reflektor 1 vorgesehen, durch die eine entsprechende Anzahl von Koaxialkabeln 147 hindurchgeführt sind, wobei die Außenleiter 147a in der Speiseebene 123' mit den aus einem Metallblech 127 gebildeten Vivaldi-Antennen (galvanisch) verbunden sind, und die Innenleiter 147b (ähnlich wie in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen) zu den Speiseleitungen 35 führen oder als Speiseleitungen 35 dienen und entsprechend ausgebildet sind, und dabei die Ausnehmungen 29 in Form der Schlitzleitungen 29' zur Einspeisung in den zugehörigen Vivaldi-Antennen 5 kreuzen, vorzugsweise senkrecht kreuzen und dabei parallel zur Speiseebene 123' verlaufen. Von daher sind im gezeigten Ausführungsbeispiel bei der Verwendung von vier Vivaldi-Antennen vier Koaxialkabel 147 vorgesehen.
Nachfolgend wird auf Figur 10 Bezug genommen, die eine Darstellung entsprechend Figur 2 wiedergibt.
Daraus ist also ersichtlich, dass die Speisung der Vivaldi-Antennen 5, d.h. der Vivaldi-Strahler auch auf andere Weise als durch Microstrip-Leitungen erfolgen kann. Wie geschildet, ist es auch möglich, jede Schlitzleitung 35 mit einem Kabel zu speisen, das mit dem Innenleiter des zugehörigen Koaxialkabels 147 verbunden ist oder aus dem Innenleiter 147b des zugehörigen Koaxialkabels 147 besteht, wobei die einzelnen Koaxialkabel 147 dann an anderer Stelle zusammengeschaltet werden können, beispielsweise im feldfreien Raum zwischen dem Reflektor und dem Blech. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie im Bereich der Durchführung 109 oder sogar unterhalb des Reflektors 1 zusammengeschaltet. Dadurch ist es also möglich, dass die Vivaldi-Strahler komplett aus Blech geformt sind. Eine Platine ist hierbei nicht zwingend nötig. Wenn die Vivaldi-Strahler dann komplett aus einem Blech, also einem Metallblech 127 geformt sind, ist auch eine sogenannte Substrat-Ebene 23' nicht mehr vorgesehen, da ja das Substrat 23 selbst wegfällt. Von daher wird die in den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen als Substrat-Ebene 23' bezeichnete Ebene auch als Speise-Ebene 123' bezeichnet.
In dem geschilderten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist es dann auch möglich, den vertikal polarisierten Strahler, d.h. den Monopolstrahler 11 mittig auf dem Metallblech 127 in der Zentral- und/oder Speise-Fläche 123 zu positionieren, so dass die Zentralachse Z und die Vertikalachse V zusammenfallen, wie aus Figur 9 zu ersehen ist.
Daraus ist zu ersehen, dass beispielsweise das Substrat 23 bzw. die sich darauf befindliche elektrisch leitfähige Fläche 27 in einem Abstand A gegenüber der Reflektorfläche 1' angeordnet ist, wobei dieser Abstand A beispielsweise zwischen 30 mm und 60 mm, insbesondere zwischen 35 mm und 55 mm oder zwischen 40 mm und 50 mm liegen kann. Werte um 45 mm erscheinen geeignet.
Die Gesamthöhe G der gesamten dualpolarisierten omnidirektionalen Antenne kann beispielsweise größer als 50 mm, insbesondere größer als 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm sein. Die erfindungsgemäße Antenne kann allerdings sehr kompakt aufgebaut sein und insbesondere eine Gesamthöhe G aufweisen, die kleiner ist als 120 mm, insbesondere kleiner ist als 115 mm, 110 mm, 105 mm, 100 mm, 95 mm, 90 mm.
Die eigentliche Höhe M des Monopol-Strahlers 11 oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht 27, 127 und damit oberhalb des Substrats 23 kann beispielsweise zwischen 20 mm bis 60 mm variieren, insbesondere größer sein als 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm. Bevorzugt ist diese Höhe jedoch kleiner als 55 mm, 50 mm, 45 mm oder beispielsweise 40 mm.
Die Öffnungsweite W des Monopol-Strahlers 11 kann beispielsweise kleiner als 60 mm, insbesondere kleiner als 55 mm, 50 mm, 45 mm, 40 mm und insbesondere 35 mm sein. Werte größer als 20 mm, insbesondere 25 mm, 30 mm oder 35 mm erweisen sich als günstig. Dabei kann die Öffnungsweite W zwischen 75 % und 125 % der Weite W1 im Bodenbereich 12, 14 sein, insbesondere zwischen 80 % und 120 %, 85 % und 115 % oder 90 % und 110 % bzw. 95 % und 105 % schwanken, insbesondere ungefähr doppelt so groß sein wie die Weite W1 im Bodenbereich.
Die Länge K, d.h. die Kantenlänge 23' des Substrats 23, also der Leiterplatine 9, kann im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen 30 mm und 70 mm bevorzugt variieren, also vorzugsweise größer sein als 35 mm, 40 mm, 45 mm. Andererseits sollte diese Kantenlänge zur Herstellung einer kompakten Antennengröße kleiner als 65 mm, 60 mm oder 55 mm sein. Werte um 50 mm erweisen sich als günstig.
Unter Berücksichtigung der vorstehend genannten Daten ist es möglich, beispielsweise einen kreisförmigen Reflektor 1 zu verwenden, dessen Außenmaß RD größer als 200 mm, insbesondere größer als 210 mm, 220 mm, 230 mm oder 240 mm ist. Vor allem lässt sich aber eine kompakte Antenne im Rahmen der Erfindung realisieren, deren Durchmessermaß des Reflektors 1 kleiner als 350 mm, insbesondere kleiner als 330 mm, 310 mm, 300 mm, 290 mm, 280 mm, 270 mm und insbesondere kleiner als 260 mm ist. Werte um 250 mm sind möglich.

Claims

Breitbandige, omnidirektionale Antenne, mit folgenden Merkmalen:
- mit einem Monopol-Strahler (11), der vertikal polarisiert ist,

- mit zumindest zwei horizontal polarisierten und um eine Zentralachse (Z) in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegenden Strahlern,

- mit einem Reflektor (1), vor dem im Abstand (A) die zumindest beiden horizontal polarisierten Strahler und der Monopol-Strahler (11) angeordnet sind,
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
- die zumindest beiden horizontal polarisierten Strahler umfassen jeweils eine Vivaldi-Antenne (5),

- die Vivaldi-Antennen (5) weisen eine Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) auf, die eine Speiseebene (123') bildet, in der eine elektrisch leitfähige Schicht (27, 127) mit in Strahlungsrichtung sich weitenden Schlitzleitungen (29') ausgebildet oder vorgesehen ist,

- die Speiseebene (123') ist in einem Abstand (A) zum Reflektor (1) angeordnet, und

- die elektrisch leitfähige Schicht (27, 127) ist unter Ausbildung von zumindest einer bogenförmigen und/oder abgeknickten Verlängerung (27a, 127a) aus der Speiseebene (123') zumindest mit einer Komponente in Richtung Reflektor (1) herausgeführt.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (27) auf einem Substrat (23), vorzugsweise auf der dem Monopol (11) zugewandt liegenden Oberseite (23a) des Substrats (23), ausgebildet ist.
Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) und damit die Speiseebene (123') hinausgeführten Verlängerungen (27a, 127a) in Form eines Metallbleches (127) gebildet sind.
Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vivaldi-Antennen (5) in der Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) sowie die darüber überstehenden Verlängerungen (127a) insgesamt aus einem Metallblech (127) gebildet sind oder ein Metallblech (127) umfassen.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schlitzleitungen (29') begrenzende elektrisch leitfähige Schicht (27, 127) sowie die davon ausgehenden Verlängerungen (27a, 127a) bis zum Reflektor (1) führen und vorzugsweise mit dem Reflektor (1) mechanisch fest und elektrisch-galvanisch verbunden sind, vorzugsweise an diesem angelötet sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) mit der in diesem Bereich ausgebildeten elektrisch leitfähigen Schicht (27, 127) auf der Oberseite (23a) des Substrates (23) ausgebildet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) in senkrechter Draufsicht eine regelmäßige n-polygonale Form aufweist, wobei n eine Zahl >2 ist und dabei n der Anzahl der Vivaldi-Antennen (5) entspricht.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) direkt oder zumindest mittelbar auf der Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) angeordnet und/oder gehalten ist, die aus der elektrisch leitfähigen Schicht (27) auf der Oberseite des Substrats (23) oder aus einem Metallblech (127) gebildet ist.
Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) mittels einer elektrisch nicht-leitfähigen und/oder dielektrischen Halteeinrichtung (15) zumindest mittelbar auf der Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) angeordnet ist.
Antenne nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) vom Reflektor (1) bzw. vom Substrat (23) weglaufend konisch erweitert ist oder konisch erweiterte Abschnitte aufweist.
Antenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) von seiner dem Substrat (23) zugewandt liegenden Montageseite ausgehend zu seinem freien Ende (13a) hin mit unterschiedlichem Neigungswinkel ausgebildete, aufeinander folgende konische Abschnitte umfasst.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) einen Strahlermantel (13) umfasst und im Innenbereich des Strahlermantels (13) von seiner der Montageseite gegenüberliegenden Seite aus hohl ausgebildet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmige Struktur (29) der Vivaldi-Antennen (5) auf der dem Monopol-Strahler (11) zugewandt liegenden Seite des Substrats (23) ausgebildet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Reflektor (1) zugewandt liegenden Seite des Substrats (23) die Schlitz-Speiseleitungen (35, 35a, 35b, 35c) ausgebildet sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzleitungen (29') von jeweils einem vorzugsweise kreisförmigen Freiraum (33) ausgehen.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die sich erweiternden Schlitzleitungen (29') der Vivaldi-Antennen (5) in der Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) beginnen und nach dem Verlassen dieser Zentral- und/oder Speise-Fläche (123) und insbesondere nach dem Verlassen des Substrats (23) durch Luft geführt sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vivaldi-Antennen (5) um eine das Substrat (23) zentral durchsetzende Zentralachse (Z) in Umfangsrichtung in gleichen Abständen versetzt zueinander angeordnet sind, und dass der Monopol-Strahler (11) mit seiner zur Zentralachse (Z) parallelen Vertikalachse (V) außermittig dazu versetzt angeordnet ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Monopol-Strahler (11) über eine koaxiale Speiseleitung (47, 47a) gespeist wird, deren Innenleiter mit der Unterseite des Monopol-Strahlers (11) und deren Außenleiter mit elektrisch leitfähigen Flächen (27) auf dem Substrat (23) elektrisch-galvanisch verbunden ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine koaxiale Speiseleitung (47, 47a) für die Vivaldi-Antennen (5) über eine außermittige Bohrung im Substrat (23) auf die Oberseite des Substrats (23) und über eine bogenförmige Rückführung (47b) und eine weitere Bohrung (27b, 27c) in der Leiterplatine geführt ist, worüber der Innenleiter mit den Schlitzspeiseleitungen (35) auf der Unterseite des Substrats (23) und der Außenleiter mit der elektrisch leitfähigen Schicht (27) auf der Oberseite des Substrats (23) elektrisch-galvanisch verbunden ist.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vivaldi-Antennen (5) koaxiale Speiseleitungen (147) vorgesehen sind, die im Bereich zwischen dem Reflektor (1) und der Zentralsbereichs- und/oder Speisebereichs-Fläche (123) durch Luft geführt sind, wobei die zugehörigen Innenleiter (147b) dieser Koaxialkabel (147) mit der jeweiligen Schlitz-Speiseleitung (35) einer zugehörigen Vivaldi-Antenne (5) elektrisch verbunden oder gekoppelt sind oder die zugehörige Schlitz-Speiseleitung (35) bilden.
Antenne nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die der Speisung der Vivaldi-Antennen (5) dienenden Koaxialkabel (147) auf der zum Monopol-Strahler (11) abgewandt liegenden Seite des Reflektors (1) zusammengeführt oder zusammengeschaltet sind.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei Draufsicht auf die Antenne die die Schlitzleitungen (29') der Vivaldi-Antennen (5) begrenzenden Ränder (29") eine stetige, vorzugsweise exponentiale Kurve in dem Bereich bilden, in dem die elektrisch leitfähige Schicht (27, 127) die Zentral- und/oder Speise-Fläche (123), insbesondere in Form der Oberseite (123a) des Substrats (23), verlässt und in die Verlängerungen (27a, 127a) übergeht.
Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen (27a, 127a) zumindest abschnittsweise und insbesondere zu über 75% ihrer Länge in einem Winkelbereich von mehr als 10°, insbesondere mehr als 20°, 30° oder 40° und insbesondere in einem Winkelbereich von weniger als 80°, 70°, 60° oder weniger als 50°, insbesondere um 45° in Richtung Reflektor (1) aus der Speiseebene (123') herausgeführt sind.
Antenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich die leitfähige Schicht (27) auf einem flexiblen Substrat (23) befindet und/oder die leitfähige Schicht (27) als Beschichtung auf einem Substrat ausgebildet ist, welches aus einem Kunststoff-Körper besteht oder diesen umfasst.