EP3440738A1 - Antenna device - Google Patents

Antenna device

Info

Publication number
EP3440738A1
EP3440738A1 EP17716202.1A EP17716202A EP3440738A1 EP 3440738 A1 EP3440738 A1 EP 3440738A1 EP 17716202 A EP17716202 A EP 17716202A EP 3440738 A1 EP3440738 A1 EP 3440738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna device
radiator
coupling
wing
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17716202.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3440738B1 (en
Inventor
Mario Schühler
Lars Weisgerber
Mengistu TESSEMA
Rainer Wansch
Michael Schlicht
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3440738A1 publication Critical patent/EP3440738A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3440738B1 publication Critical patent/EP3440738B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0471Non-planar, stepped or wedge-shaped patch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration

Definitions

  • the invention relates to an antenna device.
  • the antenna device is used in particular for transmitting and / or receiving electromagnetic signals.
  • antennas Depending on their shape, size and power supply, antennas have different alignment characteristics with different properties. There are a variety of antenna shapes to meet the amount of requirements desired for the application.
  • the supply or coupling of the signal source to the radiator element plays a crucial role, because in addition to the shape and size of the properties of the radiated wave and the personally Vietnameseimpedanz the antenna are determined significantly.
  • Such properties can z.
  • the impedance bandwidth and the frequency dependence of the directional characteristic are also important factors of an antenna for broadband wireless communication.
  • a high polarization purity and omnidirectionality of the directional characteristic of the individual element is required.
  • circularly polarized antennas are typically used to to capture the mostly linearly polarized passive transponders even with very different orientations in the room.
  • multi-beam antennas are increasingly used in order to cover a larger angular range or space by means of a plurality of beam characteristics (beams).
  • Such a multi-lobe antenna makes it possible to determine the position of the transponders in the room (localization). For this purpose, very uniform and symmetrical beams are required, the generation of which is possible only by the aforementioned radiation properties of the individual element of the array antennas.
  • the antennas must be inexpensive.
  • a radiating element (usually in the form of a patch antenna) is often coupled to two feed points offset by 90 ° (see, eg, "Patch Antenna (Circular), 860 - 930 MHz" of Poynting Antennas (Pty.) Ltd.). This happens, for example, galvanically by wire lines below the patch.
  • a feed network (usually in microstrip line technology) is needed, which allows the phase shift of the supplied power of 90 °.
  • the directional characteristic here has a poor polarization purity or cross-polarization discrimination (XPD), which results in asymmetric lobes during beamforming.
  • XPD cross-polarization discrimination
  • this structure requires that the patch diameter must be on the order of half a wavelength and a large ground plane or a reflector are required to keep the reversion (cross-polarization) low. The bandwidth of such a structure is very low.
  • ceramic antennas can be used. These are very expensive and generally very narrowband. A more favorable method is to excite the radiating element at four feed points offset by 90 ° in each case [1].
  • radiator As a sheet metal element with bent on the four sides by 90 ° connection segments and to solder directly to the board; also the supply by wire elements is conceivable [2].
  • Another way to connect the patch element is to dis- connect the cable-guided wave via slots in the ground plane (see [3]).
  • a microstrip line usually orthogonal
  • the method of two- or four-point feeding can also be used here. This does not necessarily require a patch, but in both cases a reflector to reduce the reverberation and thus increase the profit.
  • the disadvantage is that the dimensions of the opposing feed points (slots) and the diameter of the patch amount to about half the wavelength of the signals that are emitted or received.
  • the dimensions of the radiator element or the distances of the feed points are of the order of half a wavelength. If these dimensions were to be reduced, the base point impedances of the radiator element would increase significantly in terms of magnitude: the smaller the radiator element, the greater the magnitude of the base-point impedance. This complicates impedance matching to 50 ohms or even 00 ohms and is generally associated with high power losses through the matching elements and a reduction in bandwidth. This makes a low-loss adaptation of radiator elements or at feed point distances significantly smaller than half the wavelength (eg one quarter of the wavelength) almost impossible.
  • the object of the invention is to propose an antenna device which permits miniaturization without significant loss of radiation properties.
  • the invention achieves the object by an antenna device which has a radiator element for emitting and / or receiving electromagnetic signals.
  • the radiating element has at least one coupling point.
  • the coupling point is connected to one side of the radiator element.
  • the coupling point is designed for the capacitive input and / or decoupling of electromagnetic signals.
  • the coupling point is directly on one side of the radiating element available.
  • the page refers depending on the design of the outer surface or outer border of the radiator element.
  • the radiation element on the at least one side is expanded, as it were, by an element - a wing element - which carries the coupling point.
  • the coupling point is an area via which electromagnetic signals are coupled in for emitting into the radiator element or are coupled out of the radiator element via the signals received by the radiating element.
  • the antenna device is a single antenna or is part of a plurality of individual radiators or a group antenna.
  • the radiating element is the part of the antenna device which serves for the actual radiation or the actual reception of the electromagnetic signals.
  • a web element for the capacitive coupling is present at the height of the side of the radiator element.
  • the antenna device has a conductor structure for conducting electromagnetic signals.
  • the conductor structure and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling parts.
  • the conductor structure is z. B. of electrical lines or printed conductors formed on a semiconductor substrate. The connection between the radiating element and the conductor structure for transmitting the electromagnetic signals takes place capacitively and in particular free from a galvanic coupling.
  • the radiation element has at least one wing element.
  • the radiator element and the wing element are galvanically coupled with each other.
  • the wing element is arranged on the side of the radiator element.
  • the radiator element and the diegeleiement form an angle with each other and the wing member has the coupling point.
  • the coupling Stelie is indirectly via the wing member on the side of the radiator element.
  • the radiator element and the wing element or possibly wing elements are in one piece executed or the wing element or the wing elements are connected to the radiator element.
  • the flight element is made in one embodiment of an electrically conductive material, in particular a metal.
  • the antenna device has a carrier element.
  • the conductor structure is at least partially applied to the carrier element. If, in one embodiment, the conductor structure consists at least partially of conductor tracks, then in a complementary embodiment, these conductor tracks have been applied or produced on the carrier element.
  • the carrier element for example, a substrate on which the conductor structure - z. B. with thin film or thick film process - has been applied.
  • the wing element is angled in the direction of the carrier element of the radiating element. The wing element thus extends from the side of the radiator element in the direction of the carrier element.
  • the coupling point is located at a free end of the wing element. The free end is the end of the wing element, which is remote from the side of the radiator element and therefore also from the radiator element. The free end is therefore an end that is not connected to the radiator element.
  • the radiating element is only capacitively connected to the conductor structure or to other structures.
  • the radiating element has at least one galvanic coupling in addition to the at least one capacitive coupling.
  • an intermediate medium is present in the region of the coupling parts, wherein the capacitive coupling takes place via the intermediate medium.
  • the intermediate medium is a dielectric and, alternatively, at least one non-conductor or an insulator.
  • the intermediate medium influences the type of coupling and therefore also the further electrical properties of the antenna device.
  • the intermediate medium is mounted between two electrically conductive units, so that the capacitive coupling results. These two at least partially electrically conductive units are formed in one embodiment of a wing element and a web element.
  • the radiating element is fastened at a distance from the carrier element.
  • the radiator element is in this embodiment z. B. above the support element. In one embodiment, the distance also has an effect on the radiation properties of the antenna device.
  • the mechanical fastening and the electrical coupling of the radiator element are realized via the same components (eg wing element and / or web element).
  • a distance between the radiator element and the carrier element is at least dependent on the wing element.
  • the distance between the radiator element and the support element is at least dependent on the configuration of the wing element and in particular of its geometric configuration.
  • the wing element is at least a part of a support structure which carries the steel element and thus also keeps at a distance from the support element.
  • the conductor structure is applied to the carrier element, so that in one embodiment in conjunction with the aforementioned embodiment, the radiator element is located at a distance above at least a portion of the conductor structure.
  • the conductor structure is thus at least partially covered or protected by the radiator element in this embodiment.
  • the antenna device has at least one web element.
  • the web element is coupled galvanically or capacitively to a feed point of the conductor structure.
  • the web element and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling point.
  • the conductor structure has a feed point at which thus electromagnetic signals from the conductor structure off or are coupled into the conductor structure. With this at least one feed point, a web element is galvanically or capacitively coupled.
  • the web element and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling point.
  • the web element and the wing element capacitively couple with each other. In one embodiment, therefore, the coupling between the conductor structure and the radiator element is indirectly via the web element and the wing element.
  • a distance between the radiator element and the carrier element depends at least on the web element.
  • the web element thus at least partially serves as a carrier element for the radiator element.
  • the radiating element is fastened via the wing element or via the wing element and a web element relative to the carrier element.
  • the wing element or the web element allow the electrical - and especially capacitive - connection between the radiator element and the conductor structure. In this embodiment, this is extended to corresponding mechanical properties that allow the wing member and / or the web member to carry the radiator element and thus to keep it at a predeterminable distance from the support element.
  • the distance between the radiator element and the conductor structure or, in particular, the carrier element-and possibly further components thereon- can be adjusted in a targeted manner via the wing or web or via the wing and web element in order to obtain certain effects or properties Radiation properties of the antenna device to achieve.
  • the radiator element is designed as a surface radiator.
  • a surface radiator differs from the so-called linear radiators (or even linear antennas) in that conducted waves are converted at a fiumbleenausdehnung in free space waves and vice versa.
  • Area radiators are used, for example, as directional spotlights. The area radiators are thus determined by an area which they span or cover.
  • the radiator element is designed as a surface radiator with an outer contour in the form of an n-corner. Where n is a natural number greater than or equal to three.
  • the surface radiator therefore in this embodiment has the outer contour of a triangle, a quadrangle or any other n-corner.
  • the outer contour relates to the projection of the radiator element onto the carrier element and therefore in one embodiment onto the surface which is covered by the radiator element.
  • On the sides of the outer contour therefore, at least one wing element is located between the corners in one embodiment. In an alternative embodiment, the wing element is located between two corners on at least one side. The arrangement of the at least one coupling point or, depending on the configuration of the at least one wing element takes place in an embodiment centrally on the associated side.
  • the radiator element is configured as a funnel-shaped surface radiator with a central depression.
  • the radiator element is therefore not flat in this embodiment, but has a lowering, which makes it funnel-shaped.
  • the radiator element is designed in the sense of a horn antenna.
  • the radiating element has at least one recess within its outer contour.
  • the radiator element is designed as an n-corner with n sides between the corners, then it provides an embodiment that the at least one Koppeistelie is arranged in the region of one side of the n-corner of the radiator element.
  • the coupling point is arranged centrally on one side of the n-corner.
  • n coupling points are present suitable for the n-angular radiator element, which are each arranged on one side of the surface radiator.
  • the radiator element is designed as a sheet metal. A sheet has a much larger area than height. Furthermore, the sheet preferably consists of an electrically conductive metal or metal mixture.
  • the radiator element is designed as a monopole.
  • a monopole or a monopole antenna is part of a dipole antenna (or half wave dipole antenna) as a linear antenna. Such antennas have a linear current distribution in the antenna structure.
  • the implementation is, for example, an electrical conductor, which is thin with respect to the wavelength, made of a metallic wire or a metallic rod.
  • a monopole antenna (also known as a quarter-wave antenna or ground plane antenna) is, for example, an antenna rod which is mirrored, for example, by an electrically conductive surface, thereby yielding a half-wave dipole.
  • the monopole is formed by a flat sheet, wherein the coupling point is then above or below the surface of the monopole.
  • the radiator element is designed as a rod-shaped monopole. In this case, the coupling point is located along a longitudinal axis of the rod-shaped monopole. .
  • the antenna device has a ground surface, which is located on the carrier element in a further embodiment.
  • the ground plane is connected to an electrical ground.
  • the radiating element has coupling points on several sides. In this case, the radiating element is capacitively coupled to the conductor structure via at least one coupling point. In a further embodiment, the radiator element is capacitively coupled to the conductor structure via more than one coupling point.
  • the coupling points or the coupling points having wing elements are each located on the sides of a radiating element having an n-angular outer contour.
  • the radiating element has four coupling points. In a concomitant embodiment, the radiating element is capacitively coupled to the conductor structure via all four coupling points.
  • the coupling points are arranged symmetrically around the radiator element.
  • the radiating element is connected to a signal source (eg in the form of a voltage source) via at least one coupling point.
  • the signal source serves in one embodiment as a signal source for an electromagnetic signal which is emitted via the radiation element.
  • the radiating element is connected via at least one coupling point with an open circuit.
  • the coupling via the coupling point takes place in each case capacitively. In the case of idling therefore no coupling with a consumer or an electrical resistance is provided via the coupling point. There is thus an open end.
  • the radiator element is connected via at least one coupling point with a short circuit.
  • at least two radiator elements are present.
  • these at least two radiator elements are coupled to one another - in particular capacitively or via a short circuit, that is to say galvanically.
  • An embodiment provides that the two radiator elements have different distances from the carrier element.
  • the radiator elements are at different heights applied.
  • the radiator elements overlap - z. B. in the projection perpendicular to the support element - and are free in an alternative embodiment of an overlap.
  • one of the two radiator elements has a recess, which is located, for example, in the center in the emitter element designed as a surface radiator.
  • the other radiating element is arranged in the region of the recess.
  • one radiator element corresponds to the recess of the other radiator element and, in one embodiment, is additionally located at a different height than the correspondingly associated recess.
  • a part of a radiating element has been offset in height.
  • the two radiator elements are capacitively coupled together.
  • the radiating element has at least one angled portion.
  • the radiator element z. B. rather rod-shaped or designed as a flat element and has at least one point on an angled or bent course.
  • the antenna device according to the invention therefore provides the advantages of reducing the dimensions of the antenna device and of not losing any or only little in terms of performance, such as radiation behavior with simultaneous impedance matching. On the nature of the capacitive coupling and the components involved in particular radiation properties and impedance matching can be targeted or set in particular.
  • FIG. 1 shows a spatial and partially transparent representations of a first embodiment of an antenna device
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the antenna device of FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section through the antenna device of FIG. 1
  • Fig. 4 shows a further spatial and partially transparent representations of the first
  • FIG. 11 shows a spatial and partially transparent illustrations of a fourth embodiment of an antenna device
  • Fig. 12 is a further spatial and partially transparent representations of the fourth
  • Fig. 13 is an enlarged detail of the antenna device of Fig. 11 and
  • FIG. 14 shows a section through the antenna device of FIG. 11 or FIG. 12.
  • the present invention essentially comprises an antenna element - especially a radiator element - as part of the antenna device 1, which is fed via a novel capacitive coupling.
  • the diameter can be well below half the wavelength of the electromagnetic signals to be emitted or received be reduced and thereby allows a lossless or low-loss impedance matching to significantly less than 100 ohms, z. B. 50 ohms. This succeeds depending on the design up to a quarter of the wavelength and below. It is also possible to dispense with the lossy adjustment elements required in the prior art for the adaptation of radiators smaller than half a wavelength. In addition, no large ground area or a reflector is required for the suppression of the reverberation.
  • the antenna device 1 is exemplified for operation at 910 MHz. With exemplary dimensions (square support element with 175 mm edge length and square radiator element with 75 mm edge length) and a height of 30 mm, the real part of the base point impedance amounts to approximately 200 ohms for a purely galvanic coupling.
  • radiator element 4 shows a three-dimensional representation of an antenna device 1 with a carrier element 2 and a radiator element 4. On the carrier element 2 there is still a ground surface 10. It can be seen that the radiator element 4 has a quadrangular outer contour and lowers in a funnel shape. In this case, the radiator element 4 is a total of spaced from the carrier element 2 and is held or carried here by the four coupling points or by the four wing elements 6.
  • FIG. 1 The area circled in FIG. 1 is shown larger in FIG. Evident are the four wing elements 6, which are located on the sides 40 of the square emitter element 4 here and have at their free ends 60 coupling points 5 for the capacitive coupling. From the support element 2 go at the four feed points 8 four web elements 7. The web elements 7 and the wing elements 6 meet at the coupling points 5 and cause there the capacitive coupling. In the section of Fig. 3 can also be seen how the radiator element 4 is lowered centrally to the carrier element 2 out. Furthermore, it can be seen that the wing elements 6 and thereby the coupling points 5 are located on the sides 40 of the square emitter element 4 here.
  • the wing elements 6 are designed here like the radiating element 4 as plates and are in particular galvanically coupled to the radiating element 4. Between the wing elements 6 and the web elements 7 is in the coupling region 5 each have an intermediate medium 9, which is designed here as a dielectric and thus also Has effects on the capacitive coupling and soft allows a fixation of the radiator element 4 with a defined distance between the wing element 6 and web element 7. Furthermore, here the web elements 7 are electrically coupled to the feed points 8 with the conductor structure on the support element 2.
  • the wing elements 6 and the radiator element 4 or its outer border form an angle 14, which is here at a 90 ° angle.
  • the wing elements 6 are here facing the carrier element 2 and thereby also facing away from the top of the radiator element 4.
  • the conductor structure 3 is in this case below the radiator element 4 and on the opposite side of the ground surface 10, that is below the support element 2.
  • the ground surface is located 10 and the conductor structure 3 above the support element 2.
  • the ground surface 10 or the conductor structure 3 are within any number of layered support elements 2.
  • the web elements 7 or possibly existing elements, the conductor structure with 3 connect the web elements 7, therefore protrude through the carrier element 2, depending on the configuration.
  • FIGS. 1 to 4 thus show the novel capacitive coupling of the radiation element 4 using the example of a patch with four feed points.
  • the coupling points 5 are located on the sides 40 of the radiator element 4.
  • the wings or wing elements 6) are attached to the sides of the Strahierelements 4 and bent downwards. From the support plate 2, four webs protrude - a web (or web element 7) per feed points 8 - and capacitively coupled via an intermediate medium 9 with the wings 7.
  • the width of the coupling gap between the web 7 and wing 6 can be reduced and also allows a defined distance between web 7 and wing 6.
  • an air gap may be provided.
  • the radiator element 4 and the wing elements 6 can be additionally attached to the webs 7, z. B.
  • the shape of the radiating element 4 and the capacitive coupling points 5 generate high field strengths at the coupling points 5, in which the majority of the energy fed in is concentrated. This forces the radiator 4 a wide electrical aperture, whereby the lateral dimensions of the radiator 4 can be significantly reduced.
  • Fig. 5 shows examples of some variants.
  • coupling point 5 There can be only one coupling point 5, several or here by way of example up to four coupling points 5.
  • the number of coupling points 5 can also be greater than four. This depends on the geometry of the radiator element 4. In the embodiments shown here, a capacitive coupling takes place over all coupling points 5.
  • the contacts are alternatively present on adjacent sides 40.
  • the connections shown here with an open circuit 12 or a short circuit 13 take place alternatively with a capacitive coupling or capacitor (concentrated component), c) examples of a linear polarization.
  • the variants are (from left to right):
  • a capacitive coupling or a capacitor (concentrated component) is also used.
  • the radiator element 4 can be shaped or configured differently.
  • Fig. 6 shows examples of some variants. Shown in each case is an n-shaped radiator element 4 whose outer contour is formed by the n-corner. Where n is a natural number greater than three.
  • FIG. 7 shows variants with a monopole as an embodiment of the radiator element 4. Furthermore, different variants for the coupling with web elements 7 are illustrated. In some embodiments, no winged elements are present in the embodiments, so that the radiating element 4 has the at least one coupling point directly on one side 40.
  • the variants of FIG. 7 a) to e) and I) have only the radiator element 4 and the web element 7.
  • the variants of FIGS. 7 f) to k) have the radiator element 4, at least one wing element 5 and at least one web element 7.
  • FIG. 7 Shown in FIG. 7 are the following configurations: a) simple monopole 4 when coupled to the feed substrate,
  • monopoles 4 which form a dipole and are coupled twice capacitively
  • monopolies 4 which are capacitively coupled to one another at the monopole ends and are capacitively coupled to the web elements 6 via the coupling points 5 and f) short circuit of two capacitively coupled monopoles 4, resulting in a dipole or patch.
  • the laterally mounted wing elements 6 are angled at 90 ° in the direction of the web elements 7 at an angle 14.
  • z. B. in the form of wide sheet metal elements. This is shown in Fig. 7 I), which allows a rotated by 90 ° view of the embodiment of Fig. 7 b).
  • the side 40 of the radiator element 4 is given here by the base.
  • the web element 7 embodied here as a strip is located on this side 40 through the coupling point 5 in capacitive connection with the radiating element 4.
  • the wing elements 6 on the radiator element 4 can be designed differently. 8 shows an example of some variants (description in each case again from left to right): a) triangular wing element 6 with arbitrary internal angles ⁇ 180 °;
  • the coupling points are in each case located on the free ends 60 and the wing elements 6 are connected to the respective radiating element with the ends opposite the free ends (depending on the design).
  • radiator element 4 and the webs 7 can be designed differently. These can vary in width, height, thickness and shape. In addition, they can be straight or angled. Between radiator element 4 and 2 supply plate, in addition to air, an intermediate medium 9 may be inserted, for. As dielectrics, ferrites, ferroelectrics and more.
  • the attachment of the web elements 7 on the supply board as an example of the support member 2 may be realized differently as the attachment of the radiator element 4 to the web elements 7, z. B. screwed, plugged, glued or soldered.
  • FIGS. 9 and 10 show two further embodiments with four points for capacitive coupling between the conductor structure on the carrier element 2 and the radiator element 4.
  • the wing elements 6 are located on the sides of the n-angular radiator element 4 and are bent in the direction of the support element 2.
  • the coupling points 5 for the capacitive coupling are therefore in this variant in the area of the feed points 8.
  • the wing elements 6 and the web elements 7 are coupled depending on the embodiment galvanic with each other or are made in one piece. In the last variant, therefore, the wing elements 6 with their coupling points 5 virtually open on the free ends 60 on the carrier element 2.
  • FIG. 10 there is a capacitive coupling - here in particular via an air gap - between web element 7 and wing element 6, so that between two see also the capacitive coupling point 5 is located. In this case, there is still a capacitive coupling between the web element 7 and the feed point 8.
  • the wing elements 6 can be seen here as sheet metal strips, which are attached to the sides of the radiator element 4 and bent downwards. It can also be seen that on the embodiments of wing elements 6 and web elements 7, the distance between the radiator element 6 and the support element 2 or z. B. a ground surface on the support element 2 are adjustable.
  • the at least one radiating element 4 is made of a metal sheet, wherein the wing elements 6 and the web elements 7 likewise consist of sheet metal.
  • FIGS. 11 to 14 show a further embodiment of the antenna device 1 with two radiator elements 4, 4 '.
  • This is, for example, a "stacked patch", eg for dual-band design or extended broadband design.
  • FIG. 11 shows the two differently configured radiator elements 4, 4 ', which are both spaced from the carrier element 2.
  • the higher radiating element 4 also first radiator element
  • the second radiator element 4 ' is located within the recess 21 and closer to the carrier element 2.
  • the second radiator element 4' in the illustrated embodiment is also configured quadrangular. Both radiator elements 4, 4 'are designed here plan and are here substantially parallel to the carrier element 2.
  • FIG. 12 shows the different configuration of the two radiator elements 4, 4 'and their arrangement relative to one another. It can also be seen that the wing elements 6 are located on the sides 40 of the upper or first square radiator element 4 and project from there in the direction of the carrier element 2. The capacitive coupling points 5 are therefore also on the sides. Evident is also the flat course of the wing element, which emanate from the sides of the upper radiator element 4 and are angled here in the direction of the support member 2.
  • Fig. 13 shows the enlarged section of the part of the antenna device 1 of Fig. 12. From the coupling points 5 project tongue elements 15 to the radiator element 4 'located further in the direction of the support member 2 and therefore also generate an electrical - in particular capacitive - coupling this - second - radiating element 4 '. Overall, therefore, the two beam elements 4, 4 'are capacitively coupled to one another and one of the two radiator elements 4 is capacitively coupled to the conductor structure 3 via the wing elements 6.
  • the section of FIG. 14 shows once again that the upper - first - radiating element 4 rests on the carrier element 2 via the connection of laterally located wing elements 6 and web elements 7 and is capacitively coupled - via the coupling points 5 - to the feed points 8.
  • a dielectric as intermediate medium 9 In this case, between the web elements 7 and the wing elements 6, a dielectric as intermediate medium 9. In the direction of the lower - second - emitter element 4 'extend the tongue elements 15, which also cause an electrical and here capacitive contacting.
  • the carrier element 2 has a width of 175 mm and the upper radiator element 4 has a side length of 75 mm. In this case, the outer contour of the upper radiator element 4, in particular quadrangular, is approximately 25 mm above the carrier element 2.
  • the lateral dimensions of the radiator element can be significantly smaller than half the wavelength at the operating frequency. So dimensions of one quarter of the wavelength or less are possible.
  • the effective aperture of the radiating element is greater than the lateral extent, since the shape of the radiator and the associated position of the coupling points causes a high concentration of energy or field strength at the coupling points.
  • the diameter of the ground plane may be, for example, half a wavelength or less.
  • the radiating element can be constructed very inexpensively, since no expensive substrates such as ceramics are required. In the simplest case stamped and bent parts made of sheet metal (eg aluminum) are sufficient.
  • Very low height which accommodates the use of flat antennas, e.g. for UHF RFID applications.
  • UHF RFID antennas for use in logistics, production or automation offer a technical field of application. These include, for example, gateways, including pulse reading (recording of many transponders in a short time), automated inventory or personal checks (eg healthcare). Another application is provided by mobile terminals for satellite or terrestrial mobile communications. Further applications are in the automotive sector or in the field of networking of vehicles or road users (so-called Car2X).
  • Car2X Car2X

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

The invention relates to an antenna device (1) having an emitter element (4) for emitting and/or receiving electromagnetic signals. The emitter element (4) has at least one coupling point (5) which is connected to one side (40) of the emitter element (4) joined and is configured for capacitive coupling in and/or out of electromagnetic signals.

Description

Antennenvorrichtung  antenna device
Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung. Die Antennenvorrichtung dient insbesondere dem Senden und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen. Description The invention relates to an antenna device. The antenna device is used in particular for transmitting and / or receiving electromagnetic signals.
Die stetige Verkleinerung bzw. Miniaturisierung von elektronischen und elektromechani- schen Systemen bedingt letztendlich auch die entsprechende Verkleinerung der erforder- liehen Komponenten, ohne dabei an Performance zu verlieren. Im Gegenteil, die Steigerung der Leistungsfähigkeit dieser Baugruppen wird dabei angestrebt. The constant reduction or miniaturization of electronic and electromechanical systems ultimately also requires the corresponding reduction of the required components without losing any of their performance. On the contrary, the increase in the performance of these modules is sought.
Zusätzlich steigt der Bedarf an drahtlos kommunizierenden Komponenten und demnach auch die Anforderung an die Verkleinerung der Antennen als Kernstück dieser Baugrup- pen. Hierin liegt eines der grundlegenden Probleme der Miniaturisierung von Systemen, denn die Entwicklung und letztendlich die Abmessungen der benötigten Antennenelemente unterliegen gewissen physikalischen Grenzen. In addition, the demand for wirelessly communicating components, and hence the requirement for downsizing the antennas as the core of these assemblies, is also increasing. This is one of the fundamental problems of miniaturization of systems, because the development and ultimately the dimensions of the required antenna elements are subject to certain physical limits.
Antennen prägen, abhängig von ihrer Form, Größe und Speisung, verschiedene Richtcha- rakteristiken mit verschiedenen Eigenschaften aus. Es gibt eine Vielzahl von Antennenformen, um der Menge an den für die Anwendung gewünschten Anforderungen zu genügen. Hierbei spielt auch die Speisung bzw. Ankopplung der Signalquelle an das Strahlerelement eine entscheidende Rolle, denn neben der Form und Größe werden dadurch maßgeblich die Eigenschaften der abgestrahlten Welle und die Fußpunktimpedanz der Antenne bestimmt. Solche Eigenschaften können z. B. Form der Strahlungskeule, aber auch besonders die Polarisation (linear, zirkulär, elliptisch), die Polarisationsreinheit (Polarisationsentkopplung) und die Omnidirektionalität der abgestrahlten Freiraumwelle sein. Auch die Impedanzbandbreite und die Frequenzabhängigkeit der Richtcharakteristik sind maßgebliche Faktoren einer Antenne für breitbandige drahtlose Kommunikation. Um bei- spielsweise für das Keulenformen (sog. Beamforming) mit Gruppenantennen möglichst gleichmäßige und äußerst ähnliche Strahlungskeulen in verschiedene Raumrichtungen zu generieren, ist eine hohe Polarisationsreinheit sowie Omnidirektionalität der Richtcharakteristik des Einzelelements erforderlich. Für viele Anwendungen, z. B. bei UHF-RFID-(Ultra-High-Frequency-radio-frequency iden- tification-)Lesetoren, werden in der Regel zirkulär polarisierte Antennen verwendet, um die zumeist linear polarisierten passiven Transponder auch bei sehr unterschiedlichen Orientierungen im Raum sicher zu erfassen. Hierfür werden zunehmend Mehrkeulenantennen eingesetzt, um durch eine Vielzahl von Keulenausprägungen (Beams) einen größeren Winkelbereich bzw. Raum abzudecken. Dies erlaubt es, eine Vielzahl von häufig im Pulk angeordneten Transpondern sicher zu identifizieren. Zudem ermöglicht solch eine Mehrkeulenantenne die Bestimmung der Position der Transponder im Raum (Lokalisierung). Dafür sind sehr gleichmäßige und symmetrische Beams erforderlich, deren Erzeugung nur durch die genannten Strahlungseigenschaften des Einzelelements der Gruppenantennen möglich ist. Depending on their shape, size and power supply, antennas have different alignment characteristics with different properties. There are a variety of antenna shapes to meet the amount of requirements desired for the application. Here, the supply or coupling of the signal source to the radiator element plays a crucial role, because in addition to the shape and size of the properties of the radiated wave and the Fußpunktimpedanz the antenna are determined significantly. Such properties can z. B. shape of the lobe, but also especially the polarization (linear, circular, elliptical), the polarization purity (polarization decoupling) and the omnidirectionality of the radiated free-space wave. The impedance bandwidth and the frequency dependence of the directional characteristic are also important factors of an antenna for broadband wireless communication. In order, for example, to generate lobe shapes (so-called beamforming) with group antennas as uniformly as possible and extremely similar lobes in different spatial directions, a high polarization purity and omnidirectionality of the directional characteristic of the individual element is required. For many applications, eg. For example, in UHF RFID (Ultra High Frequency Radio Frequency Identification) reading ports, circularly polarized antennas are typically used to to capture the mostly linearly polarized passive transponders even with very different orientations in the room. For this purpose, multi-beam antennas are increasingly used in order to cover a larger angular range or space by means of a plurality of beam characteristics (beams). This makes it possible to securely identify a plurality of transponders frequently arranged in a cluster. In addition, such a multi-lobe antenna makes it possible to determine the position of the transponders in the room (localization). For this purpose, very uniform and symmetrical beams are required, the generation of which is possible only by the aforementioned radiation properties of the individual element of the array antennas.
Für viele Anwendungen müssen die Antennen preiswert sein. Um z. B. eine zirkulär polarisierte Richtcharakteristik kostengünstig zu erzeugen, wird häufig ein Strahlerelement (meist in Form einer Patch-Antenne) an zwei um 90° versetzten Speisepunkten angekoppelt (siehe z. B. "Patch Antenna (Circular), 860 - 930 MHz" von Poynting Antennas (Pty.) Ltd.). Dies geschieht beispielsweise galvanisch durch Drahtleitungen unterhalb vom Patch. Hier wird meist ein Speisenetzwerk (zumeist in Mikrostreifenleitungstechnologie) benötigt, weiches die Phasenverschiebung der zugeführten Leistung von 90° ermöglicht. Allerdings besitzt hierbei die Richtcharakteristik eine schlechte Polarisationsreinheit bzw. Kreuzpolarisationsunterdrückung (cross-polarisation discrimination, XPD), was asymmet- rische Keulen beim Beamforming zur Folge hat. Ebenso bedingt dieser Aufbau, dass der Patch-Durchmesser in der Größenordnung einer halben Wellenlänge liegen muss und eine große Massefläche oder ein Reflektor erforderlich sind um die Rückstrahlung (Kreuz- Polarisation) gering zu halten. Auch die Bandbreite eines solchen Aufbaus ist sehr gering. Um Antennen mit kleinen Abmessungen entwickeln zu können und dabei eine Richtcharakteristik mit hoher Polarisationsreinheit und Omnidirektionalität zu erzeugen, können Keramikantennen eingesetzt werden. Diese sind allerdings sehr teuer und im Allgemeinen sehr schmalbandig. Eine günstigere Methode ist, das Strahlerelement an vier um jeweils 90° versetzten Speisepunkten anzuregen [1]. Dabei ist es vorteilhaft, einen Strahler als Blechelement mit an den vier Seiten um 90° gebogenen Anschlusssegmenten zu verwenden und direkt mit der Platine zu verlöten; auch die Speisung durch Drahtelemente ist denkbar [2]. Dies benötigt ein kompaktes und entkoppeltes Speisenetzwerk [1], weiches die vier um jeweils 90° versetzten Phasen bereitstellt. Durch die Vierpunktspeisung kann der Durchmesser des Strahlerelements auf deutlich unter eine halbe Wellenlänge redu- ziert und gleichzeitig eine hohe Bandbreite erreicht werden. Die Bandbreite ist etwas größer gegenüber der zweipunkt-gespeisten Lösung. Allerdings sind verlustbehaftete Stich- leitungen erforderlich, um den Strahler anzupassen und dessen Bandbreite zu erhöhen. Weiterhin ist eine sehr große Massefläche gegenüber den Abmessungen des Strahlerelements erforderlich, um die Rückstrahlung (Kreuz-Polarisation) gering zu halten. Ebenso besitzt das Strahlerelement gegenüber der beschriebenen Idee eine deutlich grö- ßere elektrische Bauhöhe. For many applications, the antennas must be inexpensive. To z. For example, to inexpensively produce a circularly polarized directional characteristic, a radiating element (usually in the form of a patch antenna) is often coupled to two feed points offset by 90 ° (see, eg, "Patch Antenna (Circular), 860 - 930 MHz" of Poynting Antennas (Pty.) Ltd.). This happens, for example, galvanically by wire lines below the patch. Here is usually a feed network (usually in microstrip line technology) is needed, which allows the phase shift of the supplied power of 90 °. However, the directional characteristic here has a poor polarization purity or cross-polarization discrimination (XPD), which results in asymmetric lobes during beamforming. Likewise, this structure requires that the patch diameter must be on the order of half a wavelength and a large ground plane or a reflector are required to keep the reversion (cross-polarization) low. The bandwidth of such a structure is very low. In order to develop antennas with small dimensions and thereby produce a directional characteristic with high polarization purity and Omnidirektionalität, ceramic antennas can be used. These are very expensive and generally very narrowband. A more favorable method is to excite the radiating element at four feed points offset by 90 ° in each case [1]. It is advantageous to use a radiator as a sheet metal element with bent on the four sides by 90 ° connection segments and to solder directly to the board; also the supply by wire elements is conceivable [2]. This requires a compact and decoupled feed network [1], which provides the four offset by 90 ° phases. Due to the four-point feed, the diameter of the radiator element can be reduced to well below half a wavelength and at the same time a high bandwidth can be achieved. The bandwidth is slightly larger than the two-point powered solution. However, lossy required to adjust the radiator and increase its bandwidth. Furthermore, a very large ground area compared to the dimensions of the radiator element is required to keep the back radiation (cross-polarization) low. Likewise, the radiator element has a significantly greater electrical height compared to the idea described.
Eine weitere Möglichkeit, das Patch-Element anzukoppeln, besteht darin, die leitungsge- führte Welle über Schlitze in der Massefläche auszukoppeln (siehe [3]). Dabei kreuzt eine Mikrostreifenleitung (meist orthogonal) den Schlitz in der Masseleitung. Um eine zirkuläre Polarisation der Welle zu ermöglichen, kann auch hier die Methode der Zwei- bzw. Vier- Punkte-Speisung angewendet werden. Dafür ist nicht zwingend ein Patch erforderlich, allerdings in beiden Fällen ein Reflektor, um die Rückstrahlung zu verringern und somit auch den Gewinn zu erhöhen. Nachteilig ist, dass die Abmessungen der gegenüberliegenden Speisestellen (Schlitze) sowie der Durchmesser des Patches etwa die halbe Wel- lenlänge der Signale, die ausgestrahlt bzw. empfangen werden, betragen. Another way to connect the patch element is to dis- connect the cable-guided wave via slots in the ground plane (see [3]). In this case, a microstrip line (usually orthogonal) crosses the slot in the ground line. In order to enable a circular polarization of the wave, the method of two- or four-point feeding can also be used here. This does not necessarily require a patch, but in both cases a reflector to reduce the reverberation and thus increase the profit. The disadvantage is that the dimensions of the opposing feed points (slots) and the diameter of the patch amount to about half the wavelength of the signals that are emitted or received.
Bei den beschriebenen Methoden liegen die Abmessungen des Strahlerelements bzw. die Abstände der Speisepunkte in der Größenordnung einer halben Wellenlänge. Würden diese Abmessungen verkleinert werden, so würden sich die Fußpunktimpedanzen des Strahlerelements betragsmäßig deutlich erhöhen: desto kleiner das Strahlerelement, desto größer der Betrag der Fußpunktimpedanz. Dies erschwert die impedanzanpassung auf 50 Ohm oder auch 00 Ohm und ist im Allgemeinen mit hohen Leistungsverlusten durch die Anpasselemente und einer Verringerung der Bandbreite verbunden. Dies macht eine verlustarme Anpassung von Strahlerelementen bzw. bei Speisepunktabständen deutlich kleiner der halben Wellenlänge (z. B. ein Viertel der Wellenlänge) nahezu unmöglich. In the methods described, the dimensions of the radiator element or the distances of the feed points are of the order of half a wavelength. If these dimensions were to be reduced, the base point impedances of the radiator element would increase significantly in terms of magnitude: the smaller the radiator element, the greater the magnitude of the base-point impedance. This complicates impedance matching to 50 ohms or even 00 ohms and is generally associated with high power losses through the matching elements and a reduction in bandwidth. This makes a low-loss adaptation of radiator elements or at feed point distances significantly smaller than half the wavelength (eg one quarter of the wavelength) almost impossible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antennenvorrichtung vorzuschlagen, die eine Miniaturisierung erlaubt, ohne dass sich signifikante Einbußen der Strahlungseigenschaften ergeben. The object of the invention is to propose an antenna device which permits miniaturization without significant loss of radiation properties.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Antennenvorrichtung, die ein Strahlerelement zum Abstrahlen und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen aufweist. Dabei weist das Strahlerelement mindestens eine Koppelstelle auf. Die Koppelstelle ist mit einer Seite des Strahlerelements verbunden. Zudem ist die Koppelstelle zur kapazitiven Ein- und/oder Auskopplung von elektromagnetischen Signalen ausgestaltet. In einigen der folgenden Ausgestaltungen ist direkt an einer Seite des Strahlerelements die Koppelstelle vorhanden. Die Seite bezieht sich dabei je nach Ausgestaltung auf die Außenfläche oder Außenumrandung des Strahlerelements. In alternativen Ausgestaltungen wird das Strah- lereiement an der mindestens einen Seite gleichsam durch ein Element - ein Flügelelement - erweitert, das die Koppelstelle trägt. Je nach Ausgestaltung befindet sich somit unmittelbar oder mittelbar - insbesondere über ein Flügelelement - die mindestens eine Koppelstelle an einer Seite des Strahlerelements. Die Koppelstelle ist dabei ein Bereich, über den elektromagnetische Signale zum Ausstrahlen in das Strahlerelement eingekoppelt oder über den von dem Strahlelement empfangene Signale aus dem Strahlerelement ausgekoppelt werden. The invention achieves the object by an antenna device which has a radiator element for emitting and / or receiving electromagnetic signals. In this case, the radiating element has at least one coupling point. The coupling point is connected to one side of the radiator element. In addition, the coupling point is designed for the capacitive input and / or decoupling of electromagnetic signals. In some of the following embodiments, the coupling point is directly on one side of the radiating element available. The page refers depending on the design of the outer surface or outer border of the radiator element. In alternative embodiments, the radiation element on the at least one side is expanded, as it were, by an element - a wing element - which carries the coupling point. Depending on the configuration is thus directly or indirectly - in particular via a wing element - the at least one coupling point on one side of the radiator element. In this case, the coupling point is an area via which electromagnetic signals are coupled in for emitting into the radiator element or are coupled out of the radiator element via the signals received by the radiating element.
Die Antennenvorrichtung ist dabei eine einzelne Antenne oder ist ein Teil von mehreren Einzelstrahlern bzw. einer Gruppenantenne. The antenna device is a single antenna or is part of a plurality of individual radiators or a group antenna.
Das Strahlerelement ist das Teil der Antennenvorrichtung, das der eigentlichen Abstrah- lung bzw. dem eigentlichen Empfang der elektromagnetischen Signale dient. The radiating element is the part of the antenna device which serves for the actual radiation or the actual reception of the electromagnetic signals.
Verfügt das Strahlerelement unmittelbar an seiner Seite über die Koppelstelle, so mündest in einer Ausgestaltung ein Stegelement für die kapazitive Kopplung auf der Höhe der Seite des Strahlerelements. If the radiating element has the coupling point directly at its side, then in one embodiment a web element for the capacitive coupling is present at the height of the side of the radiator element.
In einer Ausgestaltung weist die Antennenvorrichtung eine Leiterstruktur zum Leiten von elektromagnetischen Signalen auf. Dabei sind die Leiterstruktur und das Strahlerelement über die Koppelsteile kapazitiv miteinander gekoppelt. Die Leiterstruktur wird je nach Ausgestaltung z. B. aus elektrischen Leitungen oder aus Leiterbahnen auf einem Halb- leitersubstrat gebildet. Die Verbindung zwischen dem Strahlerelement und der Leiterstruktur zum Übertragen der elektromagnetischen Signale erfolgt dabei kapazitiv und insbesondere frei von einer galvanischen Kopplung. In one embodiment, the antenna device has a conductor structure for conducting electromagnetic signals. In this case, the conductor structure and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling parts. The conductor structure is z. B. of electrical lines or printed conductors formed on a semiconductor substrate. The connection between the radiating element and the conductor structure for transmitting the electromagnetic signals takes place capacitively and in particular free from a galvanic coupling.
In einer Ausgestaltung weist das Strahierelement mindestens ein Flügelelement auf. Da- bei sind das Strahlerelement und das Flügelelement galvanisch miteinander gekoppelt. Weiterhin ist das Flügelelement an der Seite des Strahlerelements angeordnet. Zudem bilden das Strahlerelement und das Flügeleiement einen Winkel miteinander und das Flügelelement weist die Koppelstelle auf. In dieser Ausgestaltung befindet sich somit die Koppelstelie mittelbar über das Flügelelement an der Seite des Strahlerelements. Je nach Ausgestaltung sind Strahlerelement und Flügelelement oder ggf. Flügelelemente einteilig ausgeführt oder das Flügelelement bzw. die Flügelelemente sind mit dem Strahlerelement verbunden. In one embodiment, the radiation element has at least one wing element. In this case, the radiator element and the wing element are galvanically coupled with each other. Furthermore, the wing element is arranged on the side of the radiator element. In addition, the radiator element and the Flügeleiement form an angle with each other and the wing member has the coupling point. In this embodiment, therefore, the coupling Stelie is indirectly via the wing member on the side of the radiator element. Depending on the design, the radiator element and the wing element or possibly wing elements are in one piece executed or the wing element or the wing elements are connected to the radiator element.
Das Flügeielement ist in einer Ausgestaltung aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall gefertigt. The flight element is made in one embodiment of an electrically conductive material, in particular a metal.
In einer Ausgestaltung weist die Antennenvorrichtung ein Trägerelement auf. Dabei ist in einer Ausgestaltung die Leiterstruktur auf dem Trägerelement zumindest teilweise aufgebracht. Besteht in einer Ausgestaltung die Leiterstruktur zumindest teilweise aus Leiter- bahnen, so sind in einer ergänzenden Ausgestaltung diese Leiterbahnen auf dem Trägerelement aufgebracht bzw. erzeugt worden. In einer Ausgestaltung ist das Trägerelement beispielsweise ein Substrat, auf dem die Leiterstruktur - z. B. mit Dünnschicht- oder Dickschichtverfahren - aufgebracht worden ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Flügelelement in Richtung des Trägerelements von dem Strahlerelement abgewinkelt. Das Flügelelement verläuft somit von der Seite des Strahlerelements in Richtung des Trägerelements. Weiterhin befindet sich die Koppelstelle an einem freien Ende des Flügelelements. Das freie Ende ist dabei das Ende des Flügelelements, das von der Seite des Strahlerelements und daher auch vom Strahlerele- ment abgewandt ist. Das freie Ende ist also ein Ende, das nicht mit dem Strahlerelement verbunden ist. In one embodiment, the antenna device has a carrier element. In one embodiment, the conductor structure is at least partially applied to the carrier element. If, in one embodiment, the conductor structure consists at least partially of conductor tracks, then in a complementary embodiment, these conductor tracks have been applied or produced on the carrier element. In one embodiment, the carrier element, for example, a substrate on which the conductor structure - z. B. with thin film or thick film process - has been applied. In a further embodiment, the wing element is angled in the direction of the carrier element of the radiating element. The wing element thus extends from the side of the radiator element in the direction of the carrier element. Furthermore, the coupling point is located at a free end of the wing element. The free end is the end of the wing element, which is remote from the side of the radiator element and therefore also from the radiator element. The free end is therefore an end that is not connected to the radiator element.
Dabei ist in einer Ausgestaltung das Strahlerelement nur kapazitiv mit der Leiterstruktur oder mit anderen Strukturen verbunden. In einer alternativen Ausgestaltung weist das Strahlerelement zusätzlich zu der mindestens einen kapazitiven Kopplung mindestens eine galvanische Kopplung auf. In one embodiment, the radiating element is only capacitively connected to the conductor structure or to other structures. In an alternative embodiment, the radiating element has at least one galvanic coupling in addition to the at least one capacitive coupling.
In einer Ausgestaltung ist im Bereich der Koppelsteile ein Zwischenmedium vorhanden, wobei die kapazitive Kopplung über das Zwischenmedium erfolgt. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Zwischenmedium um ein Dielektrikum und alternativ zumindest um einen Nichtleiter bzw. um einen Isolator. Das Zwischenmedium beeinflusst dabei die Art der Kopplung und daher auch die weiteren elektrischen Eigenschaften der Antennenvorrichtung. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Zwischenmedium zwischen zwei elektrisch leitfähigen Einheiten angebracht, so dass sich die kapazitive Kopplung ergibt. Diese beiden zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Einheiten werden in einer Ausgestaltung von einem Flügelelement und einem Stegelement gebildet. In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement beabstandet von dem Trägerelement befestigt. Das Strahlerelement befindet sich in dieser Ausgestaltung z. B. oberhalb des Trägerelements. Dabei hat in einer Ausgestaltung der Abstand auch eine Auswirkung auf die Strahlungseigenschaften der Antennenvorrichtung. In einer Ausgestaltung werden die mechanische Befestigung und die elektrische Ankopplung des Strahlerelements über die gleichen Bauteile (z. B. Flügelelement und/oder Stegelement) realisiert. In one embodiment, an intermediate medium is present in the region of the coupling parts, wherein the capacitive coupling takes place via the intermediate medium. In one embodiment, the intermediate medium is a dielectric and, alternatively, at least one non-conductor or an insulator. The intermediate medium influences the type of coupling and therefore also the further electrical properties of the antenna device. In a further embodiment, the intermediate medium is mounted between two electrically conductive units, so that the capacitive coupling results. These two at least partially electrically conductive units are formed in one embodiment of a wing element and a web element. In one embodiment, the radiating element is fastened at a distance from the carrier element. The radiator element is in this embodiment z. B. above the support element. In one embodiment, the distance also has an effect on the radiation properties of the antenna device. In one embodiment, the mechanical fastening and the electrical coupling of the radiator element are realized via the same components (eg wing element and / or web element).
In einer Ausgestaltung ist ein Abstand zwischen dem Strahlerelement und dem Trä- gerelement mindestens abhängig von dem Flügelelement. In dieser Ausgestaltung ist somit der Abstand zwischen Strahlerelement und Trägerelement zumindest abhängig von der Ausgestaltung des Flügelelements und insbesondere von dessen geometrischer Ausgestaltung. In einer damit einhergehenden Ausgestaltung ist das Flügelelement zumindest ein Teil einer Trägerstruktur, die das Stahlerelement trägt und damit auch im Abstand von dem Trägerelement hält. In one embodiment, a distance between the radiator element and the carrier element is at least dependent on the wing element. In this embodiment, therefore, the distance between the radiator element and the support element is at least dependent on the configuration of the wing element and in particular of its geometric configuration. In a concomitant embodiment, the wing element is at least a part of a support structure which carries the steel element and thus also keeps at a distance from the support element.
In einer Ausgestaltung ist die Leiterstruktur auf dem Trägerelement aufgebracht, so dass in einer Ausgestaltung in Verbindung mit der vorgenannten Ausgestaltung sich das Strahlerelement in einem Abstand oberhalb zumindest eines Teils der Leiterstruktur befindet. Die Leiterstruktur wird somit in dieser Ausgestaltung zumindest teilweise durch das Strahlerelement verdeckt bzw. geschützt. In one embodiment, the conductor structure is applied to the carrier element, so that in one embodiment in conjunction with the aforementioned embodiment, the radiator element is located at a distance above at least a portion of the conductor structure. The conductor structure is thus at least partially covered or protected by the radiator element in this embodiment.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Antennenvorrichtung mindestens ein Stegelement auf. Das Stegelement ist dabei galvanisch oder kapazitiv mit einer Speisestelle der Leiterstruktur gekoppelt. Weiterhin sind das Stegelement und das Strahlerelement über die Koppelstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. In dieser Ausgestaltung verfügt die Leiterstruktur über eine Speisestelle, an der somit elektromagnetische Signale aus der Leiterstruktur aus- bzw. in die Leiterstruktur eingekoppelt werden. Mit dieser mindestens einen Speisestelle ist ein Stegelement galvanisch oder kapazitiv gekoppelt. Schließlich sind das Stegelement und das Strahlerelement über die Koppelstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. In einer Ausgestaltung koppeln das Stegelement und das Flügelelement kapazitiv miteinander. In einer Ausgestaltung erfolgt daher die Kopplung zwischen Leiterstruktur und Strahlerelement mittelbar über das Stegelement und das Flügelelement. In einer Ausgestaltung hängt ein Abstand zwischen dem Strahlerelement und dem Trägerelement zumindest von dem Stegelement ab. In dieser Ausgestaltung dient das Stegelement somit zumindest teilweise auch als Trägerelement für das Strahlerelement. In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement über das Flügelelement oder über das Flügelelement und ein Stegelement relativ zu dem Trägerelement befestigt. Das Flügelelement bzw. das Stegelement erlauben die elektrische - und speziell kapazitive - Verbindung zwischen dem Strahlerelement und der Leiterstruktur. In dieser Ausgestaltung wird dies erweitert um entsprechende mechanische Eigenschaften, die es dem Flügelelement und/oder dem Stegelement erlauben, das Strahlerelement zu tragen und es damit in einem vorgebbaren Abstand zum Trägerelement zu halten. Über das Flügel- oder das Stegoder über das Flügel- und das Stegelement lässt sich daher der Abstand zwischen dem Strahlerelement und der Leiterstruktur bzw. speziell dem Trägerelement - und ggf. darauf befindlichen weiteren Komponenten - gezielt einstellen, um bestimmte Effekte oder Ei- genschaften der Strahlungseigenschaften der Antennenvorrichtung zu erzielen. In a further embodiment, the antenna device has at least one web element. The web element is coupled galvanically or capacitively to a feed point of the conductor structure. Furthermore, the web element and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling point. In this embodiment, the conductor structure has a feed point at which thus electromagnetic signals from the conductor structure off or are coupled into the conductor structure. With this at least one feed point, a web element is galvanically or capacitively coupled. Finally, the web element and the radiating element are capacitively coupled to one another via the coupling point. In one embodiment, the web element and the wing element capacitively couple with each other. In one embodiment, therefore, the coupling between the conductor structure and the radiator element is indirectly via the web element and the wing element. In one embodiment, a distance between the radiator element and the carrier element depends at least on the web element. In this embodiment, the web element thus at least partially serves as a carrier element for the radiator element. In one embodiment, the radiating element is fastened via the wing element or via the wing element and a web element relative to the carrier element. The wing element or the web element allow the electrical - and especially capacitive - connection between the radiator element and the conductor structure. In this embodiment, this is extended to corresponding mechanical properties that allow the wing member and / or the web member to carry the radiator element and thus to keep it at a predeterminable distance from the support element. Therefore, the distance between the radiator element and the conductor structure or, in particular, the carrier element-and possibly further components thereon-can be adjusted in a targeted manner via the wing or web or via the wing and web element in order to obtain certain effects or properties Radiation properties of the antenna device to achieve.
In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement als Flächenstrahler ausgeführt. Ein Flächenstrahler unterscheidet sich von den sog. linearen Strahlern (oder auch linearen Antennen) dadurch, dass leitungsgeführte Wellen an einer Fiächenausdehnung in Frei- raumwellen umgewandelt werden und umgekehrt. Flächenstrahler finden beispielsweise als Richtstrahler Verwendung. Die Flächenstrahler sind somit durch eine Fläche bestimmt, die sie aufspannen bzw. überdecken. In one embodiment, the radiator element is designed as a surface radiator. A surface radiator differs from the so-called linear radiators (or even linear antennas) in that conducted waves are converted at a fiächenausdehnung in free space waves and vice versa. Area radiators are used, for example, as directional spotlights. The area radiators are thus determined by an area which they span or cover.
In einer Variante ist das Strahlerelement als Flächenstrahler mit einer Außenkontur in Form eines n-Ecks ausgestaltet. Dabei ist n eine natürliche Zahl größer oder gleich drei. Der Flächenstrahler hat daher in dieser Ausgestaltung die Außenkontur eines Dreiecks, eines Vierecks oder eines anderen beliebigen n-Ecks. Die Außenkontur bezieht sich dabei in einer Ausgestaltung auf die Projektion des Strahlerelements auf das Trägerelement und daher in einer Ausgestaltung auf die Fläche, die von dem Strahlerelement überdeckt wird. An den Seiten der Außenkontur befindet sich daher zwischen den Ecken in einer Ausgestaltung jeweils mindestens ein Flügelelement. In einer alternativen Ausgestaltung befindet sich an mindestens einer Seite das Flügelelement zwischen zwei Ecken. Die Anordnung der mindestens einen Koppelstelle bzw. je nach Ausgestaltung des mindestens einen Flügelelements erfolgt in einer Ausgestaltung mittig auf der zugeordneten Seite. In einer Variante ist das Strahlerelement als trichterförmiger Flächenstrahler mit mittiger Absenkung ausgestaltet. Das Strahlerelement ist daher in dieser Ausgestaltung nicht flach, sondern verfügt über eine Absenkung, die es trichterförmig werden lässt. In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement im Sinne einer Hornantenne ausgestaltet. In einer weiteren Ausgestaltung verfügt das Strahlerelement innerhalb ihrer Außenkontur über mindestens eine Aussparung. In a variant, the radiator element is designed as a surface radiator with an outer contour in the form of an n-corner. Where n is a natural number greater than or equal to three. The surface radiator therefore in this embodiment has the outer contour of a triangle, a quadrangle or any other n-corner. In one embodiment, the outer contour relates to the projection of the radiator element onto the carrier element and therefore in one embodiment onto the surface which is covered by the radiator element. On the sides of the outer contour, therefore, at least one wing element is located between the corners in one embodiment. In an alternative embodiment, the wing element is located between two corners on at least one side. The arrangement of the at least one coupling point or, depending on the configuration of the at least one wing element takes place in an embodiment centrally on the associated side. In a variant, the radiator element is configured as a funnel-shaped surface radiator with a central depression. The radiator element is therefore not flat in this embodiment, but has a lowering, which makes it funnel-shaped. In one embodiment, the radiator element is designed in the sense of a horn antenna. In a further embodiment, the radiating element has at least one recess within its outer contour.
Ist das Strahlerelement als n-Eck mit n Seiten zwischen den Ecken ausgestaltet, so sieht es eine Ausgestaltung vor, dass die mindestens eine Koppeistelie im Bereich einer Seite des n-Ecks des Strahlerelements angeordnet ist. In einer Ausgestaltung ist die Koppelstelle mittig an einer Seite des n-Ecks angeordnet. In einer weiteren Ausgestaltung sind passend zum n-eckigen Strahlerelement n Koppelstellen vorhanden, die jeweils auf einer Seite des Flächenstrahlers angeordnet sind. In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement als Blech ausgestaltet. Ein Blech hat dabei eine deutlich größere Flächen- als Höhenausdehnung. Weiterhin besteht das Blech vorzugweise aus einem elektrisch leitfähigen Metall oder Metallgemisch. If the radiator element is designed as an n-corner with n sides between the corners, then it provides an embodiment that the at least one Koppeistelie is arranged in the region of one side of the n-corner of the radiator element. In one embodiment, the coupling point is arranged centrally on one side of the n-corner. In a further embodiment, n coupling points are present suitable for the n-angular radiator element, which are each arranged on one side of the surface radiator. In one embodiment, the radiator element is designed as a sheet metal. A sheet has a much larger area than height. Furthermore, the sheet preferably consists of an electrically conductive metal or metal mixture.
In einer Variante ist das Strahlerelement als Monopol ausgestaltet. Ein Monopol bzw. eine Monopolantenne ist ein Teil einer Dipolantenne (bzw. Halbwellendipolantenne) als einer linearen Antenne. Solche Antennen weisen eine linienhafte Stromverteilung in der Antennenstruktur auf. In der Umsetzung handelt es sich beispielweise um einen gegenüber der Wellenlänge dünnen elektrischen Leiter aus einem metallischen Draht oder aus einem metallischen Stab. Eine Monopolantenne (auch Viertelwellenstrahler oder Groundplane- Antenne) ist beispielweise ein Antennenstab, der beispielsweise durch eine elektrisch leitfähige Oberfläche gespiegelt wird und dadurch einen Halbwellendipol ergibt. In einer alternativen Ausgestaltung wird der Monopol durch ein planes Blech gebildet, wobei sich die Koppelstelle dann ober- oder unterhalb der Fläche des Monopols befindet. In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement als stabförmiger Monopol ausgestaltet. Dabei befindet sich die Koppelstelle entlang einer Längsachse des stabförmigen Monopols. , In a variant, the radiator element is designed as a monopole. A monopole or a monopole antenna is part of a dipole antenna (or half wave dipole antenna) as a linear antenna. Such antennas have a linear current distribution in the antenna structure. The implementation is, for example, an electrical conductor, which is thin with respect to the wavelength, made of a metallic wire or a metallic rod. A monopole antenna (also known as a quarter-wave antenna or ground plane antenna) is, for example, an antenna rod which is mirrored, for example, by an electrically conductive surface, thereby yielding a half-wave dipole. In an alternative embodiment, the monopole is formed by a flat sheet, wherein the coupling point is then above or below the surface of the monopole. In one embodiment, the radiator element is designed as a rod-shaped monopole. In this case, the coupling point is located along a longitudinal axis of the rod-shaped monopole. .
In einer Ausgestaltung weist die Antennenvorrichtung eine Massefläche auf, die sich in einer weiteren Ausgestaltung auf dem Trägerelement befindet. Die Massefläche ist dabei mit einer elektrischen Masse verbunden. In einer Ausgestaltung weist das Strahlerelement an mehreren Seiten Koppelstellen auf. Dabei ist das Strahlerelement über mindestens eine Koppelstelle kapazitiv mit der Leiterstruktur gekoppelt. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Strahlerelement über mehr als eine Koppelstelle kapazitiv mit der Leiterstruktur gekoppelt. In einer Ausgestaltung befinden sich die Koppelstellen bzw. die Koppelstellen aufweisenden Flügelelemente jeweils an den Seiten eines eine n-eckige Außenkontur aufweisenden Strahlerelements. In one embodiment, the antenna device has a ground surface, which is located on the carrier element in a further embodiment. The ground plane is connected to an electrical ground. In one embodiment, the radiating element has coupling points on several sides. In this case, the radiating element is capacitively coupled to the conductor structure via at least one coupling point. In a further embodiment, the radiator element is capacitively coupled to the conductor structure via more than one coupling point. In one embodiment, the coupling points or the coupling points having wing elements are each located on the sides of a radiating element having an n-angular outer contour.
In einer Ausgestaltung weist das Strahlerelement vier Koppelstellen auf. In einer damit einhergehenden Ausgestaltung ist das Strahlerelement über alle vier Koppelstellen kapazitiv mit der Leiterstruktur gekoppelt. In one embodiment, the radiating element has four coupling points. In a concomitant embodiment, the radiating element is capacitively coupled to the conductor structure via all four coupling points.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Koppelstellen symmetrisch um das Strahlerelement herum angeordnet. In a further embodiment, the coupling points are arranged symmetrically around the radiator element.
In einer Ausgestaltung ist das Strahlerelement über mindestens eine Koppelstelle mit einer Signalquelle (z. B. in Form einer Spannungsquelle) verbunden ist. Die Signalquelle dient dabei in einer Ausgestaltung als Signalquelle für ein elektromagnetisches Signal, das über das Strahierelement ausgestrahlt wird. In one embodiment, the radiating element is connected to a signal source (eg in the form of a voltage source) via at least one coupling point. The signal source serves in one embodiment as a signal source for an electromagnetic signal which is emitted via the radiation element.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist das Strahlerelement über mindestens eine Koppelstelle mit einem Leerlauf verbunden. Die Kopplung über die Koppelstelle erfolgt dabei jeweils kapazitiv. Im Fall des Leerlaufs ist daher über die Koppelstelle keine Kopplung mit einem Verbraucher oder einem elektrischen Widerstand vorgesehen. Es liegt somit ein offenes Ende vor. In an alternative or additional embodiment, the radiating element is connected via at least one coupling point with an open circuit. The coupling via the coupling point takes place in each case capacitively. In the case of idling therefore no coupling with a consumer or an electrical resistance is provided via the coupling point. There is thus an open end.
In einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist das Strahlerelement über mindestens eine Koppelstelle mit einem Kurzschluss verbunden. In einer Ausgestaltung sind mindestens zwei Strahlerelemente vorhanden. Diese mindestens zwei Strahlerelemente sind dabei in einer weiteren Ausgestaltung miteinander - insbesondere kapazitiv oder über einen Kurzschluss, also galvanisch - miteinander gekoppelt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Strahlerelemente unterschiedliche Abstände zum Trägerelement aufweisen. Die Strahlerelemente sind auf unterschiedlichen Höhen aufgebracht. In einer Ausgestaltung überlappen sich die Strahlerelemente - z. B. in der Projektion senkrecht auf das Trägerelement - und sind in einer alternativen Ausgestaltung frei von einer Überlappung. In einer Ausgestaltung weist eines der zwei Strahlerelemente eine Aussparung auf, die sich beispielsweise mittig in dem als Flächenstrahler ausgestalteten Strahlerelement befindet. In einer weiteren Ausgestaltung ist das andere Strahlerelement im Bereich der Aussparung angeordnet. In einer Ausgestaltung entspricht ein Strahlerelement der Aussparung des anderen Strahlerelements und ist in einer Ausgestaltung ergänzend dazu auf einer anderen Höhe als die entsprechend zugehörige Aussparung befindlich. In der letztgenannten Ausgestaltung ist also gleichsam ein Teil eines Strahlerelements in der Höhe versetzt worden. Dabei sind vorzugweise die beiden Strahlerelemente kapazitiv miteinander gekoppelt. In einer weiteren Ausgestaltung verfügt das Strahlerelement über mindestens einen Ab- winklung. In dieser Ausgestaltung ist das Strahlerelement z. B. eher stabförmig oder eher als flächiges Element ausgestaltet und weist an wenigstens einer Stelle einen abgewinkelten oder abgeknickten Verlauf auf. Durch die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung ergeben sich daher die Vorteile, die Abmessungen der Antennenvorrichtung zu verringern und dabei nicht bzw. nur geringfügig an Performance, wie Strahlungsverhalten bei gleichzeitiger Impedanz-Anpassung, zu verlieren. Über die Art der kapazitiven Kopplung und der daran beteiligten Bauteile lassen sich insbesondere auch Strahlungseigenschaften und eine Impedanzanpassung gezielt vorgeben bzw. einstellen. In a further alternative or additional embodiment, the radiator element is connected via at least one coupling point with a short circuit. In one embodiment, at least two radiator elements are present. In a further embodiment, these at least two radiator elements are coupled to one another - in particular capacitively or via a short circuit, that is to say galvanically. An embodiment provides that the two radiator elements have different distances from the carrier element. The radiator elements are at different heights applied. In one embodiment, the radiator elements overlap - z. B. in the projection perpendicular to the support element - and are free in an alternative embodiment of an overlap. In one embodiment, one of the two radiator elements has a recess, which is located, for example, in the center in the emitter element designed as a surface radiator. In a further embodiment, the other radiating element is arranged in the region of the recess. In one embodiment, one radiator element corresponds to the recess of the other radiator element and, in one embodiment, is additionally located at a different height than the correspondingly associated recess. In the last-mentioned embodiment, as it were, a part of a radiating element has been offset in height. In this case, preferably, the two radiator elements are capacitively coupled together. In a further embodiment, the radiating element has at least one angled portion. In this embodiment, the radiator element z. B. rather rod-shaped or designed as a flat element and has at least one point on an angled or bent course. The antenna device according to the invention therefore provides the advantages of reducing the dimensions of the antenna device and of not losing any or only little in terms of performance, such as radiation behavior with simultaneous impedance matching. On the nature of the capacitive coupling and the components involved in particular radiation properties and impedance matching can be targeted or set in particular.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen: In particular, there are a variety of ways to design and further develop the antenna device according to the invention. Reference is made on the one hand to the claims, on the other hand to the following description of embodiments in conjunction with the drawings. Show it:
Fig. 1 eine räumliche und teilweise transparente Darstellungen einer ersten Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Antennenvorrichtung der Fig. 1 , Fig. 3 einen Schnitt durch die Antennenvorrichtung der Fig. 1 1 shows a spatial and partially transparent representations of a first embodiment of an antenna device, FIG. 2 shows an enlarged detail of the antenna device of FIG. 1, FIG. 3 shows a section through the antenna device of FIG. 1
Fig. 4 eine weitere räumliche und teilweise transparente Darstellungen der ersten Fig. 4 shows a further spatial and partially transparent representations of the first
Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung,  Embodiment of an antenna device,
Fig. 5 mehrere Prinzip-Skizzen zur Verdeutlichung der Ansteuerung der Antennenvorrichtung, 5 shows several schematic sketches to illustrate the control of the antenna device,
Fig. 6 mehrere Prinzip-Skizzen zur Verdeutlichung der Geometrie des Strahlerelements, 6 shows several principle sketches to illustrate the geometry of the radiating element,
Fig. 7 mehrere Prinzip-Skizzen zur Verdeutlichung der kapazitiven Ankopplung eines Strahlerelements, 7 shows several schematic sketches for illustrating the capacitive coupling of a radiating element,
Fig. 8 mehrere Prinzip-Skizzen zur Verdeutlichung der Geometrie der Flügelelemente, 8 shows several principle sketches to illustrate the geometry of the wing elements,
Fig. 9 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung, 9 shows a section through a second embodiment of an antenna device,
Fig. 10 einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung, 10 shows a section through a third embodiment of an antenna device,
Fig.11 eine räumliche und teilweise transparente Darstellungen einer vierten Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung, 11 shows a spatial and partially transparent illustrations of a fourth embodiment of an antenna device,
Fig. 12 eine weitere räumliche und teilweise transparente Darstellungen der vierten Fig. 12 is a further spatial and partially transparent representations of the fourth
Ausgestaltung einer Antennenvorrichtung,  Embodiment of an antenna device,
Fig. 13 einen vergrößerten Ausschnitt der Antennenvorrichtung der Fig. 11 und Fig. 13 is an enlarged detail of the antenna device of Fig. 11 and
Fig. 12 und  Fig. 12 and
Fig. 14 einen Schnitt durch die Antennenvorrichtung der Fig. 11 bzw. Fig. 12. 14 shows a section through the antenna device of FIG. 11 or FIG. 12.
Die vorliegende Erfindung umfasst im Wesentlichen ein Antennenelement - speziell ein Strahlerelement - als Teil der Antennenvorrichtung 1 , das über eine neuartige kapazitive Ankopplung gespeist wird. Dadurch kann der Durchmesser auf deutlich unter eine halbe Wellenlänge der auszustrahlenden bzw. zu empfangenen elektromagnetischen Signale reduziert werden und ermöglicht dabei eine verlustfreie bzw. verlustarme Impedanzanpassung an deutlich kleiner 100 Ohm, z. B. 50 Ohm. Dies gelingt je nach Ausgestaltung bis auf ein Viertel der Wellenlänge und darunter. Dabei ist es auch möglich, auf die im Stand der Technik für die Anpassung von Strahlern kleiner einer halben Wellenlänge er- forderlichen verlustbehafteten Anpassungselemente zu verzichten. Zudem ist für die Unterdrückung der Rückstrahlung keine große Massefläche oder ein Reflektor erforderlich. Dadurch sinkt insgesamt im Stand der Technik der Wirkungsgrad des Strahlerelements 4 deutlich. Die Antennenvorrichtung 1 ist beispielhaft für den Betrieb bei 910 MHz ausgestaltet. Mit beispielhaften Abmessungen (quadratisches Trägerelement mit 175 mm Kantenlänge und quadratisches Strahlerelement mit 75 mm Kantenlänge) und einer Höhe von 30 mm beläuft sich der Realteil der Fußpunktimpedanz bei einer rein galvanischen Kopplung auf ca. 200 Ohm. The present invention essentially comprises an antenna element - especially a radiator element - as part of the antenna device 1, which is fed via a novel capacitive coupling. As a result, the diameter can be well below half the wavelength of the electromagnetic signals to be emitted or received be reduced and thereby allows a lossless or low-loss impedance matching to significantly less than 100 ohms, z. B. 50 ohms. This succeeds depending on the design up to a quarter of the wavelength and below. It is also possible to dispense with the lossy adjustment elements required in the prior art for the adaptation of radiators smaller than half a wavelength. In addition, no large ground area or a reflector is required for the suppression of the reverberation. As a result, overall the efficiency of the radiator element 4 drops significantly in the prior art. The antenna device 1 is exemplified for operation at 910 MHz. With exemplary dimensions (square support element with 175 mm edge length and square radiator element with 75 mm edge length) and a height of 30 mm, the real part of the base point impedance amounts to approximately 200 ohms for a purely galvanic coupling.
Die Fig. 1 zeigt eine räumliche Darstellung einer Antennenvorrichtung 1 mit einem Trägerelement 2 und einem Strahlerelement 4. Auf dem Trägerelement 2 befindet sich hier noch eine Massefläche 10. Zu erkennen ist, dass das Strahlerelement 4 eine viereckige Außenkontur aufweist und sich trichterförmig absenkt. Dabei ist das Strahlerelement 4 insgesamt von dem Trägerelement 2 beabstandet und wird hier durch die vier Koppelstellen bzw. durch die vier Flügelelemente 6 gehalten bzw. getragen. 1 shows a three-dimensional representation of an antenna device 1 with a carrier element 2 and a radiator element 4. On the carrier element 2 there is still a ground surface 10. It can be seen that the radiator element 4 has a quadrangular outer contour and lowers in a funnel shape. In this case, the radiator element 4 is a total of spaced from the carrier element 2 and is held or carried here by the four coupling points or by the four wing elements 6.
Der in der Fig. 1 umkreiste Bereich ist in der Fig. 2 größer dargestellt. Zu erkennen sind die vier Flügelelemente 6, die sich an den Seiten 40 des hier viereckigen Strahlerele- ments 4 befinden und an ihren freien Enden 60 Koppelstellen 5 für die kapazitive Kopplung aufweisen. Von dem Trägerelement 2 gehen an den vier Speisestellen 8 vier Stegelemente 7 aus. Die Stegelemente 7 und die Fiügelelemente 6 treffen sich an den Koppelstellen 5 und bewirken dort die kapazitive Kopplung. Im Schnitt der Fig. 3 ist ebenfalls zu erkennen, wie sich das Strahlerelement 4 mittig zum Trägerelement 2 hin absenkt. Weiterhin ist zu erkennen, dass sich die Flügelelemente 6 und dadurch die Koppelstellen 5 an den Seiten 40 des hier viereckigen Strahlerelements 4 befinden. Die Flügelelemente 6 sind hier wie das Strahlerelement 4 als Bleche ausgestaltet und sind insbesondere galvanisch mit dem Strahlerelement 4 gekoppelt. Zwischen den Flügelelementen 6 und den Stegelementen 7 befindet sich im Koppelbereich 5 jeweils ein Zwischenmedium 9, das hier als Dielektrikum ausgestaltet ist und das damit auch Auswirkungen auf die kapazitive Kopplung hat und weiches eine Fixierung des Strahlerelements 4 mit definiertem Abstand zwischen Flügelelement 6 und Stegelement 7 ermöglicht. Weiterhin sind hier die Stegelemente 7 an den Speisestellen 8 galvanisch mit der Leiterstruktur auf dem Trägerelement 2 gekoppelt. Die Flügelelemente 6 und das Strahlerelement 4 bzw. dessen Außenumrandung bilden einen Winkel 14, bei dem es sich hier um einen 90°-Winkel handelt. Die Flügelelemente 6 sind hier dem Trägerelement 2 zugewandt und dabei auch von der Oberseite des Strahlerelements 4 abgewandt. The area circled in FIG. 1 is shown larger in FIG. Evident are the four wing elements 6, which are located on the sides 40 of the square emitter element 4 here and have at their free ends 60 coupling points 5 for the capacitive coupling. From the support element 2 go at the four feed points 8 four web elements 7. The web elements 7 and the wing elements 6 meet at the coupling points 5 and cause there the capacitive coupling. In the section of Fig. 3 can also be seen how the radiator element 4 is lowered centrally to the carrier element 2 out. Furthermore, it can be seen that the wing elements 6 and thereby the coupling points 5 are located on the sides 40 of the square emitter element 4 here. The wing elements 6 are designed here like the radiating element 4 as plates and are in particular galvanically coupled to the radiating element 4. Between the wing elements 6 and the web elements 7 is in the coupling region 5 each have an intermediate medium 9, which is designed here as a dielectric and thus also Has effects on the capacitive coupling and soft allows a fixation of the radiator element 4 with a defined distance between the wing element 6 and web element 7. Furthermore, here the web elements 7 are electrically coupled to the feed points 8 with the conductor structure on the support element 2. The wing elements 6 and the radiator element 4 or its outer border form an angle 14, which is here at a 90 ° angle. The wing elements 6 are here facing the carrier element 2 and thereby also facing away from the top of the radiator element 4.
Die Leiterstruktur 3 in Form von Leiterbahnen auf dem Trägerelement 2 zeigt die Fig. 4. Die Leiterstruktur 3 befindet sich dabei unterhalb des Strahlerelements 4 und auf der gegenüberliegenden Seite der Massefläche 10, also unterhalb des Trägerelements 2. In einer alternativen Ausgestaltung befindet sich die Massefläche 10 unter- und die Leiterstruktur 3 oberhalb des Trägerelements 2. Bei einem mehrlagigen Aufbau befinden sich die Massefläche 10 oder die Leiterstruktur 3 innerhalb einer beliebigen Anzahl von ge- schichteten Trägerelementen 2. Die Stegelemente 7 oder ggf. vorhandene Elemente, die die Leiterstruktur 3 mit den Stegelementen 7 verbinden, ragen daher je nach Ausgestaltung durch das Trägerelement 2 hindurch. The conductor structure 3 is in this case below the radiator element 4 and on the opposite side of the ground surface 10, that is below the support element 2. In an alternative embodiment, the ground surface is located 10 and the conductor structure 3 above the support element 2. In a multi-layer structure, the ground surface 10 or the conductor structure 3 are within any number of layered support elements 2. The web elements 7 or possibly existing elements, the conductor structure with 3 connect the web elements 7, therefore protrude through the carrier element 2, depending on the configuration.
Die Abbildungen Fig. 1 bis 4 zeigen somit die neuartige kapazitive Ankopplung des Strah- lerelements 4 am Beispiel eines Patch mit vier Speisepunkten. Durch die Kombination einer kapazitiven Kopplung und der Speisung an vier geeignet gewählten Punkten des Strahlerelements 4 ist es möglich, dass das Strahlereiement 4 ohne eine große Massefläche 10 bzw. ohne Reflektor leicht an eine gewünschte Impedanz, häufig 50 Ohm, ange- passt werden kann. FIGS. 1 to 4 thus show the novel capacitive coupling of the radiation element 4 using the example of a patch with four feed points. By combining a capacitive coupling and the feeding at four suitably chosen points of the radiator element 4, it is possible that the Strahlereiement 4 without a large ground surface 10 or without reflector easily to a desired impedance, often 50 ohms, can be adjusted.
Die Koppelstellen 5 befinden sich an den Seiten 40 des Strahlerelements 4. Dazu sind an den Seiten des Strahierelements 4 die Flügel (bzw. Flügelelemente 6) angebracht und nach unten gebogen. Von der Trägerplatine 2 ragen vier Stege hervor - ein Steg (bzw. Stegelement 7) je Speisepunkte 8 - und koppeln über ein Zwischenmedium 9 kapazitiv mit den Flügeln 7. Dadurch kann die Breite des Koppelspalts zwischen Steg 7 und Flügel 6 reduziert werden und ermöglicht außerdem einen definierten Abstand zwischen Steg 7 und Flügel 6. Dabei kann alternativ zu dem dielektrischen Material zwischen Steg 7 und Flügel 6 auch ein Luftspalt vorgesehen sein. Das Strahlerelement 4 bzw. die Flügelelemente 6 können ergänzend an den Stegen 7 befestigt werden, z. B. angeschraubt, ge- steckt, verklebt oder an das Zwischenmedium zwischen Steg 7 und Flügel 6 gelötet. Durch die Breite, Höhe und den Abstand der Koppelstelle 5 ist eine nahezu beliebige Im- pedanzanpassung möglich, was die Entwicklung des Antennenelements 1 deutlich vereinfacht, da kein verlustbehaftetes Anpassnetzwerk benötigt wird. The coupling points 5 are located on the sides 40 of the radiator element 4. For this purpose, the wings (or wing elements 6) are attached to the sides of the Strahierelements 4 and bent downwards. From the support plate 2, four webs protrude - a web (or web element 7) per feed points 8 - and capacitively coupled via an intermediate medium 9 with the wings 7. Thus, the width of the coupling gap between the web 7 and wing 6 can be reduced and also allows a defined distance between web 7 and wing 6. In this case, as an alternative to the dielectric material between web 7 and wing 6, an air gap may be provided. The radiator element 4 and the wing elements 6 can be additionally attached to the webs 7, z. B. screwed, plugged, glued or soldered to the intermediate medium between the web 7 and 6 wings. Due to the width, height and the distance of the coupling point 5 is an almost arbitrary Im- pedanzanpassung possible, which significantly simplifies the development of the antenna element 1, since no lossy matching network is needed.
Die Form des Strahlerelements 4 sowie die kapazitiven Koppelstellen 5 erzeugen an den Koppelstellen 5 hohe Feldstärken, in denen der Großteil der eingespeisten Energie konzentriert wird. Dies zwingt dem Strahler 4 eine breite elektrische Apertur auf, wodurch die lateralen Abmessungen des Strahlers 4 deutlich reduziert werden können. The shape of the radiating element 4 and the capacitive coupling points 5 generate high field strengths at the coupling points 5, in which the majority of the energy fed in is concentrated. This forces the radiator 4 a wide electrical aperture, whereby the lateral dimensions of the radiator 4 can be significantly reduced.
Die Ankopplung über die Koppelstellen 5 an den Seiten des jeweiligen Strahlerelements 4 kann unterschiedlich gestaltet sein. Fig. 5 zeigt exemplarisch einige Varianten. The coupling via the coupling points 5 on the sides of the respective radiator element 4 can be designed differently. Fig. 5 shows examples of some variants.
Gezeigt sind unterschiedliche Ausführungen der Architektur, wobei die Beschreibung von links nach rechts erfolgt: a) Unterschiedliche Anzahl von Speise- bzw. Koppelstellen 5: Shown are different versions of the architecture, wherein the description is from left to right: a) Different number of feed or coupling points 5:
Es kann nur eine Koppelstelle 5, mehrere oder hier beispielhaft bis zu vier Koppelstellen 5 geben. Die Anzahl der Koppelstellen 5 kann auch größer als vier sein. Dies ist abhängig von der Geometrie des Strahlerelements 4. Bei den hier gezeigten Ausgestaltungen findet über alle Koppelstellen 5 eine kapazitive Kopplung statt.  There can be only one coupling point 5, several or here by way of example up to four coupling points 5. The number of coupling points 5 can also be greater than four. This depends on the geometry of the radiator element 4. In the embodiments shown here, a capacitive coupling takes place over all coupling points 5.
b) Mit gegenüberliegenden Leerlauf (LL, 12) oder Kurzschluss (KK, 13) und einer Verbindung mit einer Spannungsquelle 1 1 , die hier auch als Signalquelle für die abzustrahlenden elektromagnetischen Signale dienen soll. b) With opposite idle (LL, 12) or short circuit (KK, 13) and a connection to a voltage source 1 1, which is also intended to serve as a signal source for the radiated electromagnetic signals here.
Die Kontaktierungen liegen alternativ an benachbarten Seiten 40 vor. Die hier gezeigten Verbindungen mit einem Leerlauf 12 bzw. einem Kurzschluss 13 erfolgen alterna- tiv mit einer kapazitiver Kopplung bzw. Kondensator (konzentriertes Bauelement), c) Beispiele für eine lineare Polarisation.  The contacts are alternatively present on adjacent sides 40. The connections shown here with an open circuit 12 or a short circuit 13 take place alternatively with a capacitive coupling or capacitor (concentrated component), c) examples of a linear polarization.
Die Varianten sind (von links nach rechts):  The variants are (from left to right):
Eine lineare Polarisation des Strahlerelements 4 über zwei einander gegenüberliegende kapazitive Koppelstellen 5 und der Verbindung mit einer Signalquelle 1 1.  A linear polarization of the radiator element 4 via two opposing capacitive coupling points 5 and the connection to a signal source 1 first
Eine duale lineare Polarisation mit vier Koppelstellen 5 und zwei Signalquellen 1 1 . A dual linear polarization with four coupling points 5 and two signal sources 1 1.
Eine duale lineare Polarisation mit Kurzschluss 13 an einer Seite des Strahlerelements 4, die der Koppelstelle 5 für die Kopplung mit einer Signalquelle 1 1 gegenüberliegt. A dual linear polarization with short circuit 13 on one side of the radiator element 4, which faces the coupling point 5 for coupling to a signal source 1 1.
Alternativ wird ebenfalls eine kapazitiver Kopplung bzw. ein Kondensator (konzentrier- tes Bauelement) verwendet.  Alternatively, a capacitive coupling or a capacitor (concentrated component) is also used.
Eine duale lineare Polarisation mit Leerlauf 1 1. d) Eine zirkuläre Polarisation mit vier Koppelstellen 5 und vier Signalquellen 1 1. A dual linear polarization with no load 1 1. d) A circular polarization with four coupling points 5 and four signal sources 1 1.
e) Eine duale zirkuläre Polarisation mit vier Koppelstellen 5 und zwei Signalquellen 1 1 , die jeweils zwei Speisestellen 8 aufweisen. Die Speisestellen 8 einer Signalquelle 1 1 sind dabei jeweils mit benachbarten Koppelstellen 5 kontaktiert. e) A dual circular polarization with four coupling points 5 and two signal sources 1 1, each having two feed points 8. The feeding points 8 of a signal source 1 1 are contacted in each case with adjacent coupling points 5.
f) Eine elliptische Polarisation mit drei kapazitiven Koppelstellen 5 und drei Signalquellen 1 1. f) An elliptical polarization with three capacitive coupling points 5 and three signal sources 1 1.
Das Strahlerelement 4 kann unterschiedlich geformt oder ausgestaltet sein. Fig. 6 zeigt exemplarisch einige Varianten. Gezeigt ist jeweils ein n-eckiges Strahlerelement 4, des- sen Außenkontur durch das n-Eck gebildet wird. Dabei ist n eine natürliche Zahl größer als drei. The radiator element 4 can be shaped or configured differently. Fig. 6 shows examples of some variants. Shown in each case is an n-shaped radiator element 4 whose outer contour is formed by the n-corner. Where n is a natural number greater than three.
Die Fig. 7 zeigt Varianten mit einem Monopol als Ausführung des Strahlerelements 4. Weiterhin sind unterschiedliche Varianten für die Kopplung mit Stegelementen 7 darge- stellt. Teilweise sind in den Ausgestaltungen keine Flügeleiemente vorhanden, so dass das Strahlerelement 4 die mindestens eine Koppelstelle direkt an einer Seite 40 aufweist. Die Varianten der Fig. 7 a) bis e) und I) weisen nur das Strahlerelement 4 und das Stegelement 7 auf. Die Varianten der Fig. 7 f) bis k) verfügen über das Strahlerelment 4, mindestens ein Flügelelement 5 und mindestens ein Stegelement 7. FIG. 7 shows variants with a monopole as an embodiment of the radiator element 4. Furthermore, different variants for the coupling with web elements 7 are illustrated. In some embodiments, no winged elements are present in the embodiments, so that the radiating element 4 has the at least one coupling point directly on one side 40. The variants of FIG. 7 a) to e) and I) have only the radiator element 4 and the web element 7. The variants of FIGS. 7 f) to k) have the radiator element 4, at least one wing element 5 and at least one web element 7.
Dargestellt sind in der Fig. 7 folgende Ausgestaltungen: a) einfacher Monopol 4 bei Kopplung am Speisesubstrat, Shown in FIG. 7 are the following configurations: a) simple monopole 4 when coupled to the feed substrate,
b) Monopol 4 mit kapazitiver Kopplung mit dem Stegelement 7 von links, b) monopole 4 with capacitive coupling with the web element 7 from the left,
c) Monopol 4 mit kapazitiver Kopplung von rechts, c) monopole 4 with capacitive coupling from the right,
d) zwei Monopole 4, die einen Dipol bilden und zweifach kapazitiv gekoppelt sind, e) zwei Monopole 4, die an den Monopolenden miteinander kapazitiv gekoppelt sind und über die Koppelstellen 5 kapazitiv mit den Stegelementen 6 gekoppelt sind und f) Kurzschluss zweier kapazitiv gekoppelter Monopole 4, woraus sich ein Dipol oder Patch ergibt. Die seitlich angebrachten Flügelelemente 6, sind unter einem Winkel 14 von 90° in Richtung der Stegelemente 7 abgewinkelt. d) two monopoles 4, which form a dipole and are coupled twice capacitively, e) two monopolies 4, which are capacitively coupled to one another at the monopole ends and are capacitively coupled to the web elements 6 via the coupling points 5 and f) short circuit of two capacitively coupled monopoles 4, resulting in a dipole or patch. The laterally mounted wing elements 6 are angled at 90 ° in the direction of the web elements 7 at an angle 14.
g) gewinkelter Monopol 4 (also mit einer Abwinklung 14) mit kapazitiver Kopplung von rechts mit einem Stegelement 6, g) angled monopole 4 (ie with a bend 14) with capacitive coupling from the right with a web element 6,
h) gewinkelter Monopol 4 mit kapazitiver Kopplung von links, h) angled monopole 4 with capacitive coupling from the left,
i) zweifach kapazitiv gekoppelter Monopol 4 (-Dipol), j) dualer kapazitiv gekoppelter Monopol 4 (=Dipol) mit kapazitiver Kopplung der Strahlerelemente, i) double capacitively coupled monopole 4 (dipole), j) dual capacitively coupled monopole 4 (= dipole) with capacitive coupling of the radiator elements,
k) dualer kapazitiv gekoppelter Monopol 4 (=Dipol) mit Kondensator (konzentriertes Bauelement) zwischen den Strahlerelementen 4. k) dual capacitively coupled monopole 4 (= dipole) with capacitor (concentrated component) between the radiator elements 4.
Anstelle von Monopolen in Form von Drähten oder z. B. Koaxialkabeln handelt es sich in alternativen Ausgestaltungen bei den Strahlerlementen 4 um Flächenstrahler, z. B. in Form von breiten Blechelementen. Dies zeigt die Fig. 7 I), die einen um 90° gedrehten Blick auf die Ausgestaltung der Fig. 7 b) erlaubt. Die Seite 40 des Strahlerelements 4 ist hier durch die Grundfläche gegeben. Das hier als Streifen ausgeführte Stegelement 7 befindet sich auf dieser Seite 40 durch die Koppelstelle 5 in kapazitiver Verbindung mit dem Strahlerelement 4. Instead of monopolies in the form of wires or z. B. coaxial cables is in alternative embodiments in the Strahlerlementen 4 to surface radiator, z. B. in the form of wide sheet metal elements. This is shown in Fig. 7 I), which allows a rotated by 90 ° view of the embodiment of Fig. 7 b). The side 40 of the radiator element 4 is given here by the base. The web element 7 embodied here as a strip is located on this side 40 through the coupling point 5 in capacitive connection with the radiating element 4.
Auch die Flügelelemente 6 am Strahlerelement 4 können unterschiedlich gestaltet sein. Fig. 8 zeigt exemplarisch einige Varianten (Beschreibung jeweils wieder von links nach rechts): a) dreieckförmiges Flügelelement 6 mit beliebigen Innenwinkeln < 180°; The wing elements 6 on the radiator element 4 can be designed differently. 8 shows an example of some variants (description in each case again from left to right): a) triangular wing element 6 with arbitrary internal angles <180 °;
b) n-Eck mit n 3 bis hin zu einem kreisförmigen oder elliptischen Flügelelement 6 oder einer Form ähnlich einem T-Stück (ganz rechts); b) n-corner with n 3 to a circular or elliptical wing element 6 or a shape similar to a tee (far right);
c) beliebig abgewinkelte Flügelelemente 6, deren Anbindung an das - hier nicht dargestellte - Strahlerelement jeweils am rechten Ende erfolgen würde. Auf den freien Enden 60 befinden sich jeweils die Koppelstellen und mit den - je nach Ausgestaltung den freien Enden gegenüberliegenden - Enden sind die Flügelelemente 6 mit dem je- weiligen Strahlerelement verbunden. c) any angled wing elements 6, whose connection to the - not shown here - radiator element would take place in each case at the right end. The coupling points are in each case located on the free ends 60 and the wing elements 6 are connected to the respective radiating element with the ends opposite the free ends (depending on the design).
Ebenso wie die Flügel 6 am Strahlerelement 4 können auch die Stege 7 unterschiedlich gestaltet sein. Diese können in Breite, Höhe, Dicke und Form variieren. Außerdem können diese gerade oder abgewinkelt sein. Zwischen Strahlerelement 4 und Speiseplatine 2 kann neben Luft ein Zwischenmedium 9 eingefügt sein, z. B. Dielektrika, Ferrite, Ferro- elektrika und weitere. Die Befestigung der Stegelemente 7 auf der Speiseplatine als ein Beispiel für das Trägerelement 2 kann wie die Befestigung des Strahlerelements 4 an den Stegelementen 7 unterschiedlich realisiert sein, z. B. angeschraubt, gesteckt, verklebt oder gelötet. Die Abbildungen Fig. 9 und Fig. 10 zeigen zwei weitere Ausführungsformen mit vier Punkten zur kapazitiven Kopplung zwischen der Leiterstruktur auf dem Trägerelement 2 und dem Strahlerelement 4. Dabei besteht jeweils eine kapazitive Kopplung zwischen der Leiterstruktur auf dem Trägerelement 2 und den Stegelementen 7 an den Speisestellen 8. Die Flügelelemente 6 befinden sich an den Seiten des n-eckigen Strahlerelements 4 und sind in Richtung des Trägerelements 2 gebogen. In der Ausgestaltung der Fig. 9 besteht eine galvanische Kopplung zwischen den Stegelementen 7 und den Flügelelementen 6 in den hier mit Kreisen und Pfeilen hervorgehobenen Bereichen. Die Koppelstellen 5 für die kapazitive Kopplung befinden sich daher in dieser Variante im Bereich der Speisestellen 8. Die Flügelelemente 6 und die Stegelemente 7 sind dabei je nach Ausgestaltung galvanisch miteinander gekoppelt oder sind einteilig ausgeführt. In der letzten Variante münden daher quasi die Flügelelemente 6 mit ihren Koppelstellen 5 auf den freien Enden 60 auf dem Trägerelement 2. As well as the wings 6 on the radiator element 4 and the webs 7 can be designed differently. These can vary in width, height, thickness and shape. In addition, they can be straight or angled. Between radiator element 4 and 2 supply plate, in addition to air, an intermediate medium 9 may be inserted, for. As dielectrics, ferrites, ferroelectrics and more. The attachment of the web elements 7 on the supply board as an example of the support member 2 may be realized differently as the attachment of the radiator element 4 to the web elements 7, z. B. screwed, plugged, glued or soldered. FIGS. 9 and 10 show two further embodiments with four points for capacitive coupling between the conductor structure on the carrier element 2 and the radiator element 4. In each case, there is a capacitive coupling between the conductor structure on the carrier element 2 and the web elements 7 on the Feeding points 8. The wing elements 6 are located on the sides of the n-angular radiator element 4 and are bent in the direction of the support element 2. In the embodiment of Fig. 9 there is a galvanic coupling between the web elements 7 and the wing elements 6 in the areas highlighted here with circles and arrows. The coupling points 5 for the capacitive coupling are therefore in this variant in the area of the feed points 8. The wing elements 6 and the web elements 7 are coupled depending on the embodiment galvanic with each other or are made in one piece. In the last variant, therefore, the wing elements 6 with their coupling points 5 virtually open on the free ends 60 on the carrier element 2.
In der Ausgestaltung der Fig. 10 besteht eine kapazitive Kopplung - hier insbesondere über einen Luftspalt - zwischen Stegelement 7 und Flügelelement 6, so dass sich zwi- sehen beiden auch die kapazitive Koppelstelle 5 befindet. Dabei besteht weiterhin eine kapazitive Kopplung zwischen dem Stegelement 7 und der Speisestelle 8. Dies im Gegensatz zur galvanischen Kopplung zwischen den Flügelelementen 6 und dem Strahlerelement 4. Die Flügelelemente 6 sind hier auch als Blechstreifen zu erkennen, die an den Seiten des Strahlerelements 4 befestigt und nach unten umgebogen sind. Auch ist zu erkennen, dass über die Ausgestaltungen von Flügelelementen 6 und Stegelementen 7 der Abstand zwischen dem Strahlerelement 6 und dem Trägerelement 2 oder z. B. einer Massefläche auf dem Trägerelement 2 einstellbar sind. In the embodiment of FIG. 10 there is a capacitive coupling - here in particular via an air gap - between web element 7 and wing element 6, so that between two see also the capacitive coupling point 5 is located. In this case, there is still a capacitive coupling between the web element 7 and the feed point 8. This in contrast to the galvanic coupling between the wing elements 6 and the radiator element 4. The wing elements 6 can be seen here as sheet metal strips, which are attached to the sides of the radiator element 4 and bent downwards. It can also be seen that on the embodiments of wing elements 6 and web elements 7, the distance between the radiator element 6 and the support element 2 or z. B. a ground surface on the support element 2 are adjustable.
In einer Ausgestaltung ist das mindestens eine Strahlerelement 4 aus einem Blech gefer- tigt, wobei die Flügelelemente 6 und die Stegelemente 7 ebenfalls aus Blech bestehen. In one embodiment, the at least one radiating element 4 is made of a metal sheet, wherein the wing elements 6 and the web elements 7 likewise consist of sheet metal.
Die Abbildungen Fig. 11 bis Fig. 14 zeigen eine weitere Ausgestaltung der Antennenvorrichtung 1 mit zwei Strahlerelementen 4, 4'. Dies ist beispielweise ein„Stacked Patch", z. B. für Dual-Band-Design oder erweitertes breitbandiges Design. Die Fig. 1 1 zeigt die zwei unterschiedlich ausgestaltete Strahlerelemente 4, 4', die beide von dem Trägerelement 2 beabstandet sind. Das höher befindliche Strahlerelement 4 (auch erstes Strahlerelement) weist eine viereckige Außenkontur und eine mittige viereckige Aussparung 21 auf. Andere Außenkonturen sind ebenfalls möglich. Das zweite Strahlerelement 4' befindet sich innerhalb der Aussparung 21 und näher am Trägerelement 2. Dabei ist das zweite Strahlerelement 4' in der dargestellten Ausgestaltung ebenfalls viereckig ausgestaltet. Beide Strahlerelemente 4, 4' sind hier plan ausgestaltet und befinden sich hier im Wesentlichen parallel zum Trägerelement 2. Zu erkennen ist die Leiterstruktur 3 in Form von Leiterbahnen auf dem Trägerelement 2 mit den vier Speise- stellen 8, mit denen jeweils ein Stegelement 7 verbunden ist. Dies erfolgt hier passend zu den vier Koppelstellen 5 an den Flügelelementen 6 an den vier Außenseiten 40 des oberen Strahlerelements 4. FIGS. 11 to 14 show a further embodiment of the antenna device 1 with two radiator elements 4, 4 '. This is, for example, a "stacked patch", eg for dual-band design or extended broadband design. FIG. 11 shows the two differently configured radiator elements 4, 4 ', which are both spaced from the carrier element 2. The higher radiating element 4 (also first radiator element) has a quadrangular outer contour and a central quadrilateral recess 21. Other outer contours are also possible. The second radiator element 4 'is located within the recess 21 and closer to the carrier element 2. In this case, the second radiator element 4' in the illustrated embodiment is also configured quadrangular. Both radiator elements 4, 4 'are designed here plan and are here substantially parallel to the carrier element 2. To recognize the conductor structure 3 in the form of conductor tracks on the carrier element 2 with the four feed points 8, with each of which a web element 7 is connected is. This takes place here matching the four coupling points 5 on the wing elements 6 on the four outer sides 40 of the upper radiating element 4.
Die Fig. 12 lässt die unterschiedliche Ausgestaltung der zwei Strahlerelemente 4, 4' und deren Anordnung zueinander erkennen. Zu sehen ist auch, dass sich die Flügelelemente 6 an den Seiten 40 des oberen bzw. ersten viereckigen Strahlerelements 4 befinden und von dort in Richtung des Trägerelements 2 ragen. Die kapazitiven Koppelstellen 5 befinden sich daher ebenfalls auf den Seiten. Zu erkennen ist auch der flächige Verlauf der Flügelelement, die von den Seiten des oberen Strahlerelements 4 ausgehen und hier in Richtung des Trägerelements 2 abgewinkelt sind. FIG. 12 shows the different configuration of the two radiator elements 4, 4 'and their arrangement relative to one another. It can also be seen that the wing elements 6 are located on the sides 40 of the upper or first square radiator element 4 and project from there in the direction of the carrier element 2. The capacitive coupling points 5 are therefore also on the sides. Evident is also the flat course of the wing element, which emanate from the sides of the upper radiator element 4 and are angled here in the direction of the support member 2.
Die Fig. 13 zeigt den vergrößerten Ausschnitt des Teils der Antennenvorrichtung 1 der Fig. 12. Von den Koppelstellen 5 ragen Zungenelemente 15 zu dem weiter in Richtung des Trägerelements 2 befindlichen Strahlerelement 4' und erzeugen daher auch eine elektrische - hier insbesondere kapazitive - Kopplung zu diesem - zweiten - Strahlerelement 4'. Insgesamt sind also die zwei Strahlelemente 4, 4' miteinander kapazitiv gekoppelt und ist eines der zwei Strahlerelemente 4 über die Flügelelemente 6 kapazitiv mit der Leiterstruktur 3 gekoppelt. Der Schnitt der Fig. 14 zeigt noch einmal, dass das obere - erste - Strahlerelement 4 über die Verbindung aus seitlich befindlichen Flügelelementen 6 und Stegelementen 7 auf dem Trägerelement 2 ruht und kapazitiv - über die Koppelstellen 5 - mit den Speisestellen 8 gekoppelt ist. Dabei befindet sich zwischen den Stegelementen 7 und den Flügelelementen 6 ein Dielektrikum als Zwischenmedium 9. In Richtung des unteren - zwei- ten - Strahlerelements 4' verlaufen die Zungenelemente 15, die ebenfalls eine elektrische und hier kapazitive Kontaktierung bewirken. Zusätzlich ist noch aufgetragen, dass das Trägerelement 2 eine Breite von 175 mm und das obere Strahlerelement 4 eine Seitenlänge von 75 mm aufweist. Dabei befindet sich die - hier insbesondere viereckige - Außenkontur des oberen Strahlerelements 4 unge- fähr 25 mm oberhalb des Trägerelements 2. Fig. 13 shows the enlarged section of the part of the antenna device 1 of Fig. 12. From the coupling points 5 project tongue elements 15 to the radiator element 4 'located further in the direction of the support member 2 and therefore also generate an electrical - in particular capacitive - coupling this - second - radiating element 4 '. Overall, therefore, the two beam elements 4, 4 'are capacitively coupled to one another and one of the two radiator elements 4 is capacitively coupled to the conductor structure 3 via the wing elements 6. The section of FIG. 14 shows once again that the upper - first - radiating element 4 rests on the carrier element 2 via the connection of laterally located wing elements 6 and web elements 7 and is capacitively coupled - via the coupling points 5 - to the feed points 8. In this case, between the web elements 7 and the wing elements 6, a dielectric as intermediate medium 9. In the direction of the lower - second - emitter element 4 'extend the tongue elements 15, which also cause an electrical and here capacitive contacting. In addition, it is also applied that the carrier element 2 has a width of 175 mm and the upper radiator element 4 has a side length of 75 mm. In this case, the outer contour of the upper radiator element 4, in particular quadrangular, is approximately 25 mm above the carrier element 2.
Die kapazitive Ankopplung mindestens eines Strahlerelements an - vorzugsweise vier - Stellen bietet folgende Vorteile: The capacitive coupling of at least one radiating element to - preferably four - points offers the following advantages:
Die lateralen Abmessungen des Strahlerelements können deutlich kleiner als die halbe Wellenlänge bei der Arbeitsfrequenz sein. So sind Abmessungen von einem Viertel der Wellenlänge oder weniger möglich. The lateral dimensions of the radiator element can be significantly smaller than half the wavelength at the operating frequency. So dimensions of one quarter of the wavelength or less are possible.
Die wirksame Apertur des Strahlerelements ist größer als die laterale Ausdehnung, da die Form des Strahlers und die damit verbundene Position der Koppelstellen eine hohe Konzentration der Energie bzw. Feldstärke an den Koppelstellen hervorruft.  The effective aperture of the radiating element is greater than the lateral extent, since the shape of the radiator and the associated position of the coupling points causes a high concentration of energy or field strength at the coupling points.
Es ist eine einfache, verlustarme Impedanzanpassung möglich.  It is a simple, low-loss impedance matching possible.
Es ermöglicht trotz der geringen Volumenabmessungen eine hohe relative Bandbreite, sowohl für die Impedanzanpassung als auch für die Richtcharakteristik. Es bedarf keiner großen Massefläche und/oder Reflektors, um die Rückstrahlung zu reduzieren. Der Durchmesser der Massefläche kann beispielsweise eine halbe Wellenlänge oder kleiner sein.  Despite the small volume dimensions, it allows a high relative bandwidth, both for the impedance matching and for the directional characteristic. It does not require a large ground plane and / or reflector to reduce the reverberation. The diameter of the ground plane may be, for example, half a wavelength or less.
Das Strahlerelement kann sehr kostengünstig aufgebaut werden, da keine teuren Substrate, wie Keramiken, erforderlich sind. Im einfachsten Fall sind bereits Stanz- und Biegeteile aus Blech (z. B. Aluminium) ausreichend.  The radiating element can be constructed very inexpensively, since no expensive substrates such as ceramics are required. In the simplest case stamped and bent parts made of sheet metal (eg aluminum) are sufficient.
Sehr geringe Bauhöhe, was dem Einsatz für flache Antennen entgegenkommt, z.B. für UHF-RFID-Anwendungen.  Very low height, which accommodates the use of flat antennas, e.g. for UHF RFID applications.
Ein technisches Anwendungsgebiet bieten beispielsweise UHF-RFID-Antennen für den Einsatz in Logistik, Produktion oder Automatisierung. Dazu gehören beispielsweise Tordurchfahrten u. a. mit Pulklesung (Erfassung vieler Transponder in kurzer Zeit), automatisierte Inventur oder Personenkontrollen (z. B. Healthcare). Eine weitere Anwendungsmöglichkeit bieten mobile Terminals für die Satelliten- oder die terrestrische Mobilkommunikation. Weitere Anwendungen liegen im Automotiv-Bereich bzw. im Bereich der Vernet- zung von Fahrzeugen oder Verkehrsteilnehmern (sog. Car2X). Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. For example, UHF RFID antennas for use in logistics, production or automation offer a technical field of application. These include, for example, gateways, including pulse reading (recording of many transponders in a short time), automated inventory or personal checks (eg healthcare). Another application is provided by mobile terminals for satellite or terrestrial mobile communications. Further applications are in the automotive sector or in the field of networking of vehicles or road users (so-called Car2X). The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
Referenzen: References:
[1] A. E. Popugaev and R. Wansch, "A novel miniaturization technique in microstrip feed network design," in Proc. of the 3rd European Conference on Antennas and Propa- gation, EuCAP 2009, Berlin, Mar. 2009, pp. 2309 - 2313. [2] A. E. Popugaev, R. Wansch, S. Urquijo, „A NOVEL HIGH PERFORMANCE ANTENNA FOR GNSS APPLICATIONS," in Proc. of the 2nd Second European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), Edinburgh, UK, Nov. 1 1-16, 2007. [1] A. E. Popugaev and R. Wansch, "A novel miniaturization technique in microstrip feed network design," in Proc. of the 3rd European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2009, Berlin, Mar. 2009, pp. 2309-2131. [2] AE Popugaev, R. Wansch, S. Urquijo, "A NOVEL HIGH PERFORMANCE ANTENNA FOR GNSS APPLICATIONS," in Proc. Of the 2nd Second European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), Edinburgh, UK. Nov. 1-16, 2007.
[3] L. Weisgerber and A. E. Popugaev, "Multibeam antenna array for RFID applica- tions," in Proc. of the 2013 European Microwave Conference (EuMC), Nuremberg, Oct. 2013, pp. 84 - 87. [3] L. Weisgerber and A. E. Popugaev, "Multibeam Antenna Array for RFID Applications," in Proc. of the 2013 European Microwave Conference (EuMC), Nuremberg, Oct. 2013, pp. 84 - 87.

Claims

Ansprüche claims
Antennenvorrichtung (1 ) Antenna device (1)
mit einem Strahlerelement (4) zum Abstrahlen und/oder Empfangen von elektromagnetischen Signalen, with a radiating element (4) for emitting and / or receiving electromagnetic signals,
wobei das Strahlerelement (4) mindestens eine Koppelstelle (5) aufweist, wobei die Koppelstelle (5) mit einer Seite (40) des Strahlerelements (4) verbunden ist, und wherein the radiating element (4) has at least one coupling point (5), wherein the coupling point (5) is connected to one side (40) of the radiator element (4), and
wobei die Koppelstelle (5) zur kapazitiven Ein- und/oder Auskopplung von elektromagnetischen Signalen ausgestaltet ist. wherein the coupling point (5) is designed for the capacitive input and / or decoupling of electromagnetic signals.
Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , Antenna device (1) according to claim 1,
wobei die Antennenvorrichtung (1 ) eine Leiterstruktur (3) zum Leiten von elektromagnetischen Signalen aufweist, und wherein the antenna device (1) has a conductor pattern (3) for conducting electromagnetic signals, and
wobei die Leiterstruktur (3) und das Strahlerelement (4) über die Koppelstelie (5) kapazitiv miteinander gekoppelt sind. wherein the conductor structure (3) and the radiator element (4) via the coupling Stelie (5) are capacitively coupled together.
Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, Antenna device (1) according to claim 1 or 2,
wobei das Strahlerelement (4) mindestens ein Flügelelement (6) aufweist, wobei das Strahlerelement (4) und das Flügelelement (6) galvanisch miteinander gekoppelt sind, wherein the radiator element (4) has at least one wing element (6), wherein the radiator element (4) and the wing element (6) are galvanically coupled together,
wobei das Flügeleiement (6) an der Seite (40) des Strahlerelements (4) angeordnet ist, wherein the winged element (6) is arranged on the side (40) of the radiator element (4),
wobei das Strahlerelement (4) und das Flügeleiement (6) einen Winkel (14) miteinander bilden, und wherein the radiating element (4) and the Flügeleiement (6) form an angle (14) with each other, and
wobei das Flügelelement (6) die Koppelstelle (5) aufweist. wherein the wing element (6) has the coupling point (5).
Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 3, Antenna device (1) according to claim 3,
wobei die Antennenvorrichtung (1 ) ein Trägerelement (2) aufweist, the antenna device (1) having a carrier element (2),
wobei das Flügelelement (6) in Richtung des Trägerelements (2) von dem Strahlerelement (4) abgewinkelt ist, und wherein the wing element (6) is angled in the direction of the carrier element (2) from the radiator element (4), and
wobei sich die Koppelstelle (5) an einem freien Ende (60) des Flügelelements (6) befindet. wherein the coupling point (5) is located at a free end (60) of the wing element (6).
Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Antenna device (1) according to one of Claims 1 to 4,
wobei im Bereich der Koppelstelie (5) ein Zwischenmedium (9) vorhanden ist und wobei die kapazitive Kopplung über das Zwischenmedium (9) erfolgt. wherein in the region of the coupling Stelie (5) an intermediate medium (9) is present, and wherein the capacitive coupling via the intermediate medium (9).
6. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, 6. Antenna device (1) according to claim 4 or 5,
wobei das Strahlerelement (4) beabstandet von dem Trägerelement (2) befestigt ist.  wherein the radiating element (4) is fixed at a distance from the carrier element (2).
7. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 7. Antenna device (1) according to one of claims 2 to 6,
wobei die Antennenvorrichtung (1 ) mindestens ein Stegelement (7) aufweist, wobei das Stegelement (7) galvanisch oder kapazitiv mit einer Speisestelie (8) der Leiterstruktur (3) gekoppelt ist und  wherein the antenna device (1) has at least one web element (7), wherein the web element (7) is galvanically or capacitively coupled to a feed stile (8) of the conductor structure (3) and
wobei das Stegelement (7) und das Strahlerelement (4) über die Koppelstelle (5) kapazitiv miteinander gekoppelt sind.  wherein the web element (7) and the radiating element (4) are capacitively coupled to one another via the coupling point (5).
8. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Antenna device (1) according to one of claims 1 to 7,
wobei das Strahlerelement (4) als Flächenstrahler ausgestaltet ist.  wherein the radiating element (4) is designed as a surface radiator.
9. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, 9. antenna device (1) according to claim 8,
wobei das Strahlerelement (4) als Flächenstrahler mit einer Außenkontur in Form eines n-Ecks ausgestaltet ist und  wherein the radiating element (4) is designed as a surface radiator with an outer contour in the form of an n-corner, and
wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich drei ist.  where n is a natural number greater than or equal to three.
10. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, 10. Antenna device (1) according to claim 8 or 9,
wobei das Strahlerelement (4) als trichterförmiger Flächenstrahler mit einer mittigen Absenkung ausgestaltet ist.  wherein the radiating element (4) is designed as a funnel-shaped surface radiator with a central depression.
11. Antennenvorrichtung ( 1 ) nach Anspruch 9 oder 10, 11. Antenna device (1) according to claim 9 or 10,
wobei die Koppelstelle (5) mittig im Bereich einer Seite des n-Ecks des Strahlerelements (4) angeordnet ist.  wherein the coupling point (5) is arranged centrally in the region of one side of the n-corner of the radiator element (4).
12. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , 12. Antenna device (1) according to one of claims 8 to 1 1,
wobei das Strahlerelement (4) als Blech ausgestaltet ist.  wherein the radiator element (4) is designed as a sheet metal.
13. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Antenna device (1) according to one of claims 1 to 12,
wobei das Strahlerelement (4) als Monopol ausgestaltet ist.  wherein the radiator element (4) is designed as a monopole.
14. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei die Leiterstruktur (3) auf dem Trägerelement (2) aufgebracht ist. 14. Antenna device (1) according to one of claims 2 to 13, wherein the conductor structure (3) on the carrier element (2) is applied.
15. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, 15. Antenna device (1) according to one of claims 2 to 14,
wobei auf dem Trägerelement (2) eine Massefläche (10) vorhanden ist.  wherein on the carrier element (2) a ground surface (10) is present.
16. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, 16. Antenna device (1) according to one of claims 2 to 15,
wobei das Strahlerelement (4) an mehreren Seiten (40) Koppelstellen (5) aufweist und  wherein the radiating element (4) on a plurality of sides (40) coupling points (5) and
wobei das Strahlerelement (4) über mindestens eine Koppelstelle (5) kapazitiv mit der Leiterstruktur (3) gekoppelt ist.  wherein the radiating element (4) is capacitively coupled to the conductor structure (3) via at least one coupling point (5).
17. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 16, 17. Antenna device (1) according to claim 16,
wobei das Strahlerelement (4) über mehr als eine Koppelstelle (5) kapazitiv mit der Leiterstruktur (3) gekoppelt ist.  wherein the radiating element (4) is capacitively coupled to the conductor structure (3) via more than one coupling point (5).
18. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 18. Antenna device (1) according to one of claims 1 to 17,
wobei das Strahlerelement (4) vier Koppelstellen (5) aufweist.  wherein the radiating element (4) has four coupling points (5).
19. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 18, 19. Antenna device (1) according to claim 18,
wobei das Strahierelement (4) über die vier Koppeistellen (5) kapazitiv mit der Leiterstruktur (3) gekoppelt ist.  wherein the radiation element (4) is capacitively coupled to the conductor structure (3) via the four Koppeistellen (5).
20. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, 20. Antenna device (1) according to one of claims 16 to 19,
wobei das Strahierelement (4) über mindestens eine Koppelstelie (5) mit einer wherein the Strahierelement (4) via at least one coupling Stelie (5) with a
Signalquelle (1 1 ) verbunden ist. Signal source (1 1) is connected.
21 . Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, 21. Antenna device (1) according to one of Claims 16 to 20, characterized
wobei das Strahlerelement (4) über mindestens eine Koppeistelle (5) mit einem Leerlauf (12) verbunden ist, sodass ein offenes Ende vorliegt.  wherein the radiating element (4) is connected via at least one Koppeistelle (5) with an idle (12), so that there is an open end.
22. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, 22. Antenna device (1) according to one of claims 16 to 20,
wobei das Strahlerelement (4) über mindestens eine Koppelstelie (5) mit einem Kurzschiuss (13) verbunden ist. 23. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Antennenvorrichtung (1 ) mindestens zwei Strahlerelemente (4, 4') aufweist. wherein the radiator element (4) via at least one coupling Stelie (5) is connected to a Kurzschiuss (13). 23. Antenna device (1) according to one of claims 1 to 22, wherein the antenna device (1) has at least two radiator elements (4, 4 ').
24. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 23, 24. Antenna device (1) according to claim 23,
wobei die zwei Strahlerelemente (4, 4') - insbesondere kapazitiv oder galvanisch - miteinander gekoppelt sind.  wherein the two radiator elements (4, 4 ') - in particular capacitive or galvanic - are coupled together.
25. Antennenvorrichtung (1 ) nach Anspruch 23 oder 24, 25. Antenna device (1) according to claim 23 or 24,
wobei die zwei Strahlerelemente (4, 4') unterschiedliche Abstände zum Trägerelement (2) aufweisen.  wherein the two radiator elements (4, 4 ') have different distances from the carrier element (2).
26. Antennenvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, 26. Antenna device (1) according to one of claims 23 to 25,
wobei ein Strahlerelement (4) der zwei Strahlerelemente (4, 4') eine Aussparung (21 ) aufweist und wobei ein anderes Strahlerelement (4') der zwei Strahlerelemente (4, 4') im Bereich der Aussparung (21 ) angeordnet ist.  wherein a radiator element (4) of the two radiator elements (4, 4 ') has a recess (21) and wherein another radiator element (4') of the two radiator elements (4, 4 ') in the region of the recess (21) is arranged.
EP17716202.1A 2016-04-07 2017-04-06 Antenna device Active EP3440738B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205842 2016-04-07
DE102016207434.2A DE102016207434B4 (en) 2016-04-07 2016-04-29 antenna device
PCT/EP2017/058278 WO2017174736A1 (en) 2016-04-07 2017-04-06 Antenna device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3440738A1 true EP3440738A1 (en) 2019-02-13
EP3440738B1 EP3440738B1 (en) 2021-04-21

Family

ID=59930125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17716202.1A Active EP3440738B1 (en) 2016-04-07 2017-04-06 Antenna device

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11223131B2 (en)
EP (1) EP3440738B1 (en)
JP (1) JP6795614B2 (en)
CN (1) CN109219906B (en)
DE (1) DE102016207434B4 (en)
WO (1) WO2017174736A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101609665B1 (en) * 2014-11-11 2016-04-06 주식회사 케이엠더블유 Antenna of mobile communication station
DE102018201575B3 (en) * 2018-02-01 2019-06-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. antenna device
EP3671951A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-24 FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antenna device
KR20210152347A (en) * 2020-06-08 2021-12-15 삼성전자주식회사 Antenna sturcture and electronic device including the same
CN111786078B (en) * 2020-08-04 2021-06-25 大连海事大学 Broadband radio frequency identification reader-writer antenna with circularly polarized beam width
KR20220039133A (en) * 2020-09-21 2022-03-29 삼성전자주식회사 Antenna structure and electronic device including the same
CN113422200B (en) * 2021-07-05 2023-11-10 江苏方天电力技术有限公司 Back reflection multi-frequency-point hollowed-out built-in antenna and design method thereof
CN114400442B (en) * 2022-03-25 2022-05-31 成都天锐星通科技有限公司 Dual circularly polarized antenna unit and dual circularly polarized array antenna
CN115101930B (en) * 2022-07-15 2022-11-15 广东工业大学 Dual-frequency satellite navigation antenna with edge-loaded resonant branches

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6816122B2 (en) * 2002-01-29 2004-11-09 Mitsumi Electric Co., Ltd. Four-point feeding loop antenna capable of easily obtaining an impedance match
EP2073309B1 (en) * 2007-12-21 2015-02-25 Alcatel Lucent Dual polarised radiating element for cellular base station antennas
DE102010035934A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 Heinz Lindenmeier Receiving antenna for circularly polarized satellite radio signals
KR20140089578A (en) 2011-11-04 2014-07-15 카트라인-베르케 카게 Patch radiator
US8890766B2 (en) * 2011-12-01 2014-11-18 Sony Corporation Low profile multi-band antennas and related wireless communications devices
DE102012101443B4 (en) * 2012-02-23 2017-02-09 Turck Holding Gmbh Planar antenna arrangement
CN202797284U (en) * 2012-10-10 2013-03-13 华为技术有限公司 Feed network, antenna and dual-polarized antenna array feed circuit
US9246222B2 (en) * 2013-03-15 2016-01-26 Tyco Electronics Corporation Compact wideband patch antenna
US9634396B2 (en) * 2013-07-09 2017-04-25 Galtronics Corporation Ltd. Extremely low-profile antenna
US9711853B2 (en) * 2013-08-07 2017-07-18 Huawei Technologies Co., Ltd. Broadband low-beam-coupling dual-beam phased array
EP3387705B1 (en) * 2016-04-26 2022-06-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019514285A (en) 2019-05-30
DE102016207434A1 (en) 2017-10-12
WO2017174736A1 (en) 2017-10-12
US20190044238A1 (en) 2019-02-07
CN109219906A (en) 2019-01-15
CN109219906B (en) 2020-12-01
US11223131B2 (en) 2022-01-11
DE102016207434B4 (en) 2017-11-23
JP6795614B2 (en) 2020-12-02
EP3440738B1 (en) 2021-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3440738B1 (en) Antenna device
EP2664025B1 (en) Multiband reception antenna for the combined reception of satellite signals and terrestrially emitted radio signals
EP1842262B1 (en) Aperture-coupled antenna
EP2135324B1 (en) Antenna apparatus for transmitting and receiving electromagnetic signals
DE102005010894B4 (en) Planar multiband antenna
DE602005002330T2 (en) Logarithmic periodic microstrip array antenna with grounded semi-coplanar waveguide to microstrip line transition
WO2018149689A1 (en) Antenna device and antenna array
DE60213902T2 (en) M-shaped antenna
DE10196280T5 (en) Narrow-band, symmetrical, crossed, circularly polarized antenna loaded with meander lines
EP2592691B1 (en) Receiver antenna for circular polarised satellite radio signals
DE102011076209B4 (en) antenna
DE102015007503A1 (en) Dipole radiator arrangement
EP1969674B1 (en) Antenna arrangement and use thereof
WO2016045830A1 (en) Antenna for short-range radar
DE102005030631B3 (en) Motor vehicle antenna for e.g. terrestial mobile radio, has discone/cone antenna with electrically conductive surface formed according to type of cone or triangle or trapezoid, where surface is aligned transverse to base/measuring surface
DE10035820A1 (en) Multifunctional antenna device has three or more antennas with ration between phases and amplitudes dependent on frequency band
DE60112335T2 (en) PHASE-CONTROLLED GROUP ANTENNA WITH VOLTAGE-CONTROLLED PHASE SLIDER
WO2019158543A1 (en) Antenna for communicating with a transponder
DE102004050598A1 (en) Micro strip line antenna for use in automobile industry for transmitting and receiving e.g. circularly polarized satellite radio signal, has resonant unit enclosing recesses whose form deviates from rectangular form
EP3707775B1 (en) Coupling and decoupling device between a circuit carrier and a waveguide
DE102012101443A9 (en) Planar antenna arrangement
DE102014018573B4 (en) Antenna arrangement with planar slotted patch antenna of high bandwidth
DE102017200129A1 (en) Ndip antenna
EP2546925A1 (en) Antenna module

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20181004

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20201104

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502017010138

Country of ref document: DE

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1385614

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20210515

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20210421

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210721

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210722

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210821

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210823

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210721

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502017010138

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20220124

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210821

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20220430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220406

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220430

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220406

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 1385614

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20220406

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230524

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20220406

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20230417

Year of fee payment: 7

Ref country code: DE

Payment date: 20230418

Year of fee payment: 7

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20230420

Year of fee payment: 7

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20170406

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210421