HU216219B

HU216219B - Planárantenna

Info

Publication number: HU216219B
Application number: HU9601501A
Authority: HU
Inventors: Lutz Rothe
Original assignee: Pates Technology Patentverwertungs-Gesellschaft für Satelliten- und Moderne Informationstechnologien mbH.
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1999-05-28
Also published as: BG100628A; TR28051A; PL314798A1; CN1136864A; EP0737371A1; NO962222L; FI962308A; HRP940969A2; AU1108495A; IL111827A0; CN1051408C; HUT74633A; KR960706699A; HU9601501D0; FI962308A0; DE4340825A1; NO962222D0; AU690942B2; TW293188B; ZA949494B

Abstract

A találmány tárgya planárantenna, amelynek síkrezőnátőrai vannak,amelyek táphálózatőn keresztül táplálási csatlakőzási pőnttal (7)vannak kapcsőlatban, ahől a planárantenna táplálási csatla őzásipőntja (7) csatőlóelem (13) évén űtánkapcsőlt elektrőnikűs áramkör(12), különösen kőnverter, csatlakőzási pőntjával (11) van összekötve,ahől a csatőlóelem (13) kőaxiális tápvőnal, amelynél a első vezető(20, 21) külső átmérője és a külső vezető (17) belső átmérője közöttiviszőny a táphálózat táplálási csatlakőzási pőntja (7) és azűtánkapcsőlt elektrőnikűs áramkör (12) csatlakőzási pőnt a (11) közöttváltőzik, ahől a találmány szerint a kőaxiális tápvőnal belső vezetője (20, 21) mindenkőr eltérőátmérővel (D1, D2, D3) rendelkező hárőm szakaszból (A1, A2, A3) áll,ahől az egyik külső szakasz (A1) külső vége a planárantenn táplálásicsatlakőzási pőntjával (7) villamős kapcsőlatban van, míg a másikkülső szakasz (A3) külső vége az űtánkapcsőlt elektrőnikűs áramkör(12) csatlakőzási pőntjával (11) villamős kapcsőlatban an, és a középső szakasz (A1) átmérője (D2) nagyőbb, mint a két külsőszakasz (A1, A3) átmérői (D1, D3) és a külső szakaszők (A1, A3) legalább szakaszőnként egy-egydielektrőmős gyűrűs tárcsával (R1, R2) vannak körülfőgva, ahőlmindegyik szakasz (A1, A2, A3) hűllámellenállást képez, amelynek nagságát az átmérők (D1, D2, D3 és DA), valamint a belső vezető (21) és akülső vezető (17) alkalmazőtt anyagai, valamint a mindenkőri szakasz(A1, A3) gyűrűs tárcsáinak (R1, R2) magassága határőzza meg A planárantenna a találmány szerint úgy is ki lehet képezve, hőgy acsatőlóelem kőaxiális tápvőnal, amelynél a külső vezető és a belsővezető a csatlakőzási pőntők (7, 11) között állandó átmérővel redelkezik, ahől a külső vezető és a belső vezető között különbözőanyagból való, előnyösen eltérő dielektrőmős állandójú gyűrűs tárcsákvannak elrendezve. ŕ

Description

A találmány tárgya planárantenna, amelynek síkrezonátorai vannak, amelyek táphálózaton keresztül táplálási 20 csatlakozási ponttal vannak kapcsolatban, ahol a planárantenna táplálási csatlakozási pontja csatolóelem révén utánkapcsolt elektronikus áramkör, különösen konverter, csatlakozási pontjával van összekötve, ahol a csatolóelem koaxiális tápvonal, amelynél a belső vezető külső átmérője és a külső vezető belső átmérője közötti viszony a táphálózat táplálási csatlakozási pontja és az utánkapcsolt elektronikus áramkör csatlakozási pontja között változik.

A műholdas jelek vételére szolgáló ismert antennarendszerek, különösen az elektronikus kommunikációs eszközökhöz alkalmazott, a 11,70 GHz és 12,50 GHz közötti frekvenciatartományba eső tv-, Astra- és DSRjelek vételére szolgáló antennarendszerek olyan dipóluscsoportok elektromágneses gerjesztésén alapulnak, amelyeket egymáshoz képest meghatározott fázisokban táplálnak, és amelyek lineáris polarizációjú vagy körpolarizációjú sugárzási erőtereket állítanak elő. Az ilyen jellegű planárantennákat rendszerint úgynevezett „triplate”vagy „mikrosztrip”-technika alkalmazásával valósítják meg. A planárantenna után elektronikus áramkör, különösen konverter van kapcsolva, amely a jeleket a mindenkori alkalmazáshoz igazodóan dolgozza fel.

A planárantenna és az elektronikus áramkör csatlakoztatása általában csőtápvonallal a sugárzott összegjel kapacitív becsatolásával történik.

Az ilyen jellegű, utánkapcsolt elektronikus áramkörrel ellátott planárantennák esetén az egyes szerkezeti egységeket aránytalanul nagy méretekkel kell elkészíteni annak érdekében, hogy a vételi, illetve sugárzási telje- 50 sítmény megfelelően nagy értékű legyen. Ennek következtében az antenna nagy tömegű és nehezen kezelhetővé válik, ami ahhoz vezet, hogy az ilyen jellegű sugárzó rendszerek kézi hordozásra alkalmatlanok. Másfelől az alkalmazott csőtápvonalhoz alkalmazott egyes szerkezeti elemek méreteit tekintve a gyártási követelmények meglehetősen szigorúak, a planárantenna, csőtápvonal és elektronikus áramkör közötti jelátviteli csatlakozás is problematikus, úgyhogy már kis gyártási eltérések esetén is a jeleknek az egyik elemről a másikra való átvitele nehézségekbe ütközik. Ezenkívül egy ilyen jellegű csőtápvonal segítségével történő zajillesztés nem valósítható meg. A JP A 62-048103 lajstromszámú leírásból mikrosztrip-vezetékes antennához való rögzítőeszköz ismert, amelynek segítségével az antenna egy koaxiális vezetővel kapcsolható össze. A megoldás kidolgozásá25 nál olyan mikrosztrip-vezetékes antennából indultak ki, amely dielektromos anyagból áll, amelynek egyik felületére a mikrosztrip-vezeték, másik felületére pedig a földelővezető van rögzítve. A földelővezető a dielektromos anyaghoz képest lényegesen nagyobb vastagság30 gal rendelkezik. A JP A 62-048103 szerinti mikrosztripvezetékes antenna szintén rögzítőeszközzel van ellátva, amely a földelővezetőre csavarok segítségével van rögzítve. A rögzítőeszközben középcsap van beágyazva, amelynek helyzetét henger alakú dielektromos test rög35 zíti. A középcsapnak kisebb átmérőjű része, valamint nagyobb átmérőjű része van, ahol a kisebb átmérőjű rész a dielektromos anyagon és a mikrosztrip-vezetéken halad át, és ez utóbbival forrasz segítségével van összekapcsolva. A középcsapnak ilyen jellegű kialakítása elő40 nyökkel és hátrányokkal egyaránt jellemezhető. Előnye abban van, hogy ez a megoldás egyrészt az elem szabad végének a mikrosztrip-vezetékhez való forrasztása, másrészt a középcsap vastagabb része miatt a be nem mutatott külső áramkörökhöz (kapcsolási elrendezésekhez) 45 való csatlakoztatást megkönnyíti. Ahogy a JP A 62048103 szabadalmi leírásnak a technika állását ismertető részében kifejtik, a középcsapnak egy kisebb és egy nagyobb átmérővel való kialakítása viszont problémákhoz vezet, mivel a középcsap külső átmérőjének ugrásszerű változása a földelővezető és a dielektromos test közötti határolótartomány közelében a mikrosztrip-vezetékes antenna nem megfelelő impedanciaillesztéséhez vezet. A hibás impedanciaillesztés következtében visszaverődési és sugárzási veszteségek keletkeznek. A JP A 6255 048103 leírás feladatkitűzésében ezen visszaverődési és sugárzási veszteségek elkerülése szerepel. A fentiekben vázolt probléma megoldására az említett leírás azt javasolja, hogy a középcsapnak a kisebb külső átmérővel kialakított tartományát a földelő vezető irányában meg60 hosszabbítják, és a földelővezető tartományában dielekt2

HU 216 219 Β romos anyagból álló persellyel körülveszik, ami által járulékos bullámellenállás keletkezik, és amelynek segítségével a középcsap különböző átmérőjű tartományai közötti impedanciaillesztés valósítható meg. A JP A 62048103 erre alkalmas Dl, D2 átmérőket javasol. Az elektronikus áramkörrel való összeköttetés létrehozásához a rögzítőeszközbe a JP A 62-048103 leírásban nem kinyilvánított koaxiális perselyt kell behelyezni. A JP A 62-048103 leírásból tehát a rögzítőeszközben megvalósított impedanciaillesztés ismert. A JP A 62-048103 szerinti rögzítőeszköz viszont a planárantenna méreteihez képest viszonylag nagy méretekkel rendelkezik, aminek következtében a planárantenna és az utánkapcsolt elektronikus áramkör közötti összeköttetés viszonylag nagy helyet foglal el. Ezenkívül a rögzítőeszköz átviteli veszteségei nagyok, ami az antenna hatásfokát hátrányosan befolyásolja, mivel a planárantennának és az utánkapcsolt elektronikus áramkörnek impedancia vonatkozásában történő illesztése nem valósítható meg.

A találmány révén megoldandó feladat, hogy olyan, planárantennával, csatolóelemmel és utánkapcsolt elektronikus áramkörrel ellátott miniatürizált sugárzó rendszert hozzunk létre, amely egyszerűen és költségkímélőén előállítható szerkezeti részekből áll, és amelynek segítségével a planárantenna és az utánkapcsolt elektronika között impedancia vonatkozásában megfelelő illesztés valósítható meg.

A feladat megoldására olyan planárantennát hoztunk létre, amelynél a találmány szerint

- a koaxiális tápvonal belső vezetője mindenkor eltérő átmérővel rendelkező három szakaszból áll, ahol az egyik külső szakasz külső vége a planárantenna táplálási csatlakozási pontjával villamos kapcsolatban van, míg a másik külső szakasz külső vége az utánkapcsolt elektronikus áramkör csatlakozási pontjával villamos kapcsolatban van, és

- a középső szakasz átmérője nagyobb, mint a két külső szakasz átmérői és

- a külső szakaszok legalább szakaszonként egyegy dielektromos gyűrűs tárcsával vannak körülfogva, ahol mindegyik szakasz hullámellenállást képez, amelynek nagyságát az átmérők, valamint a belső vezető és a külső vezető alkalmazott anyagai, valamint a mindenkori szakasz gyűrűs tárcsáinak magassága határozza meg.

A feladat megoldására továbbá olyan planárantennát is létrehoztunk, amelynél a találmány szerint a csatolóelem koaxiális tápvonal, amelynél a külső vezető és a belső vezető a csatlakozási pontok között állandó átmérővel rendelkezik, ahol a külső vezető és a belső vezető között különböző anyagból való, előnyösen eltérő dielektromos állandójú gyűrűs tárcsák vannak elrendezve.

Előnyös, ha a belső vezető egyik végével a planárantenna táplálási csatlakozási pontjával, másik végével pedig az utánkapcsolt elektronikus áramkör csatlakozási pontjával villamos kapcsolatban van, továbbá a külső vezető a planárantenna alapsíkjaival, illetve testelősíkjaival, valamint az utánkapcsolt elektronikus áramkörrel villamos kapcsolatban van.

Előnyös továbbá, ha a belső vezető többrészes, ahol az egyes részek egymással villamos kapcsolatban vannak, ahol különösen az Al és A2 szakaszok egy részként vannak kiképezve, és az A3 szakasz a középső szakasznak az Al szakasszal ellentétes homlokoldalon elhelyezkedő zsákfuratában legalább részben helyezkedik el.

Célszerű még, ha a koaxiális tápvonal egyes szakaszai által képzett hullámellenállások révén a planárantenna és az utánkapcsolt elektronikus áramkör impedancia vonatkozásában és/vagy zaj vonatkozásában egymáshoz van illesztve.

Előnyös, ha a planárantenna és/vagy az utánkapcsolt elektronikus áramkör mikrosztrip-technológiával van előállítva, és mindenkor tartalmaz dielektromos hordozólemezt, amelynek a csatolóelemmel ellentétes oldala a csík alakú fémes vezetőket, a táplálási csatlakozási ponttal ellátott táphálózatot, a síkrezonátorokat és/vagy az elektronikus áramkört hordozza, míg a másik oldal mindenkor egy fémes alapsíkot, illetve testelősikot hordoz, amely a külső vezetővel villamos kapcsolatban van, és ahol a belső vezetőnek a planárantenna vagy az utánkapcsolt elektronikus áramkör felé mutató külső szakasza külső végével a táplálási csatlakozási pont, illetve csatlakozási pont tartományában a dielektromos hordozólemezen áthatolóan vagy azon átnyúlóan van elrendezve, és a táplálási csatlakozási ponttal, illetve csatlakozási ponttal villamos kapcsolatban van.

Célszerű továbbá, ha a belső vezető külső szakaszaira legalább egy-egy gyűrűs tárcsa van rátolva, amely mindenkor egyik homlokoldalával a belső vezető középső részén fekszik fel, és másik homlokoldalával a planárantenna hordozólemezén, illetve az utánkapcsolt elektronikus áramkör hordozólemezén fekszik fel.

Célszerű még, ha a planárantenna és az utánkapcsolt elektronikus áramkör fémes alapsíkja, illetve testelősíkjai között legalább egy mechanikus hordozólemez van elrendezve, amelynek vastagsága, illetve összvastagsága a koaxiális tápvonal külső vezetőjének hosszával hozzávetőlegesen egyenlő, és amely a külső vezetőt körülzárja.

A csatolóelem előnyösen csupán kevés részből áll, amelyek egyszerű módon állíthatók elő. Az ilyen jellegű elektromágneses „blende” révén történő szilárd galvanikus csatolásnak köszönhetően a sugárzó rendszer különösen robusztusán mechanikus erők, valamint szennyeződés ellen védve van, és így kiválóan alkalmazható hordozható kivitelben. A találmány szerinti sugárzó rendszer segítségével a síkrezonátorok kialakításától függően lineár- vagy körpolarizált hullámok fogadhatók, illetve sugározhatók, aminek köszönhetően előnyösen a legkülönbözőbb műholdak jelei fogadhatók és sugározhatók. A síkrezonátorok ebből a célból vagy négyzet, vagy téglalap alakúak. A komponenseknek a csatolóelem révén történő impedanciaillesztése előnyösen viszonylag könnyen a belső és külső vezető Al, A2, A3 szakaszainak hossz- és/vagy átmérőváltozásával biztosítható. Előnyös méretek alkalmas numerikus közelítési eljárások segítségével határozhatók meg, ahol egy rész méretváltozásai, valamint anyagváltozásai

HU216 219B a többi rész kiválasztandó méreteire vagy anyagállandóira hat ki.

Impedancia és zaj vonatkozásában megfelelően jó illesztést olyan kiviteli alak biztosít, amelyre jellemző, hogy a planárantenna a síkrezonátorok segítségével 11,70 GHz és 12,50 GHz közötti frekvenciatartományba eső elektromágneses hullámokat fogad, és a táphálózat segítségével a táplálási csatlakozási pont felé vezet, ahol a csatolóelem vonatkozásában az alábbi méretek, valamint anyagtulajdonságok jellemzőek:

a) külső vezető:

anyag: Al, Cu, Ag, különösen Cu; vezetőképesség: 35,4χ 10⁶ - 63,5χ 10⁶ S/m; belső átmérő: 4,2-5,0 mm, előnyösen 4,8-5,0 mm, előnyösen 4,8 mm;

b) belső vezető:

külső szakasz:

hossz: 1,2-2,3 mm;

különösen 1,31-1,59 mm; különösen 1,59 mm;

külső átmérő: 0,8-2,0 mm;

különösen 1,0-1,3 mm; különösen 1,3 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség: 10,64χ 10⁶-63,5χ 10⁶ S/m különösen 35,4 χ 10⁶-63,5χ 10⁶S/m;

középső szakasz: hossz: 9-14,5 mm;

különösen 12,5-14 mm; különösen 13,5 mm;

külső átmérő: 1,8-2,4 mm;

különösen 1,8-2,2 mm; különösen 2 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség: 35,4χ 10⁶-63,5χ 10⁶ S/m; külső szakasz:

hossz: 4,6-8,5 mm;

különösen 5,5-7,0 mm; különösen 6,79 mm;

külső átmérő: 1,1-1,4 mm;

különösen 1,2-1,35 mm; különösen 1,3 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség: 10,64χ 10⁶—63,5 χ 10⁶ S/m különösen 35,4χ 10⁶—63,5 χ 10⁶S/m;

c) gyűrűs tárcsa:

anyag: teflon, kvarc dielektromos állandó: 2,05-3,75;

különösen 2,05-2,2; belső átmérő: 0,8-2,2 mm, különösen 1,1-1,5 mm; különösen 1,305 mm;

külső átmérő: 3,5-4,8 mm;

különösen 4,2-4,8 mm; különösen 4,8 mm;

d) gyűrűs tárcsa:

anyag: teflon, kvarc dielektromos állandó: 2,05-3,75;

különösen 2,05-2,2;

belső átmérő: 0,8-2,2 mm, különösen 1,3-1,4 mm; különösen 1,31 mm;

külső átmérő: 3,5-4,8 mm;

különösen 4,2-4,8 mm; különösen 4,8 mm;

A leírt értékek révén a sugárzó rendszer 11,70-12,50 GHz tartományra van optimalizálva.

A belső vezető külső átmérőjének ugrásszerű változása és annak két részre való osztása révén a sugárzó rendszer könnyen és gyorsan szerelhető. Nincs szükség járulékos alkatrészekre, amelyek a belső vezető részeit, valamint a gyűrűs tárcsákat megfelelő helyzetben tartanák. Ezenkívül a numerikus eljárás is leegyszerűsödik azáltal, hogy a csatolóelem három Al, A2, A3 szakaszra van felosztva, mivel így a számításoknál csupán három hullámellenállást kell figyelembe venni.

Mivel a csatolóelem belső vezetőjének külső végei a táplálási csatlakozási ponttal, illetve a csatlakozási ponttal vannak összeforrasztva, az egyes komponensek között állandó elektromos kapcsolat keletkezik.

Az impedanciaillesztés azzal is biztosítható, hogy a külső vezető belső átmérőjét és a belső vezető külső átmérőjét állandó értékűre választjuk, ahol egyben a planárantennát és az utánkapcsolt elektronikus áramkör alaplemezei között különböző dielektromos állandójú dielektromos gyűrűs tárcsák egymást határolóan vannak elrendezve. A mindenkori gyűrűs tárcsa vastagsága és anyaga a szakasz hullámellenállását határozza meg. Alkalmas numerikus eljárással az optimális értékek kiszámíthatók.

A planárantenna, valamint az utánkapcsolt elektronikus áramkör mikrosztrip-technika alkalmazásával történő kialakításának köszönhetően azok előállítása viszonylag költségkímélő és egyszerű módon valósítható meg, aminek köszönhetően különösen nagy darabszámok esetén jelentős költségek takaríthatók meg.

A mechanikus hordozólemez a sugárzó rendszert stabilizálja, és előnyösen elszigeteli a csatolóelemet, valamint az alapsíkokat a külső környezettől.

Annak érdekében, hogy a planárantenna segítségével körpolarizált elektromágneses hullámokat fogadhassunk, illetve sugározhassunk, téglalap vagy négyzet alakú síkrezonátorokat alkalmazhattunk, ahol a négyzet alakú síkrezonátorok esetén járulékos parazit sugárzó elemeket alkalmazunk, amelyek egy-egy síkrezonátor mindenkor egymással szemben lévő rezonátoréleitől meghatározott távolságban elrendezett nyomtatott vezetőkként vannak kialakítva. A mindenkor megválasztandó távolság attól függ, hogy a síkrezonátort milyen frekvenciákkal, illetve rezgésfeltételekre kell optimalizálni vagy beállítani. A síkrezonátorok és a párhuzamos nyomtatott vezetők előnyösen lézersugár segítségével állíthatók elő, ahol első lépésben litográfiái eljárás segítségével négyszög, illetve téglalap alakú felületet hozunk létre. Ezt követően a lézersugár segítségével egy csoporthoz tartozó síkrezonátorok pontos behangolása vagy célzott frekvenciaszerű eltolódása valósítható meg.

A lézersugár vagy litográfiái eljárás segítségével előállítható párhuzamos nyomtatott vezetők helyett négyzetes síkrezonátor esetén a frekvencia behangolása két azonos reaktív áramköri elem, különösen kapacitív elem segítségével valósítható meg, amelyek egyik pólusukkal a felület átlósainak metszéspontjával vannak összekötve, másik pólusukkal viszont a síkrezonátor egy-egy rezonátorétével állnak kapcsolatban, ahol a két rezonátoréi egymással szemben kell, hogy elhelyezkedjen, hogy a rezgésfeltételeknek eleget tevő szimmetriát biztosíthassuk. A reaktív áramköri elemek (például kondenzátorok) segítségével költségkímélő hangolás biztosítható, amely manuálisan könnyen végrehajtható.

Ezenkívül a négyzetes síkrezonátorok esetén két, egymással szemben lévő rezonátoréi közepén lézer vagy maratási eljárás segítségével rések képezhetők, amelyek lehetővé teszik, hogy négyzet alakú síkrezonátorok segítségével is fogadjunk, illetve sugározzunk körpolarizált hullámokat. Amennyiben a rés szélessége a vezeték hullámhosszának 0,025-szöröse, úgy a planárantenna frekvenciatartományára kiterjedően 1 dB-nél kisebb ellipticitással jellemezhető körös polarizációt biztosító módus-szuperponálás érhető el. Ebben az esetben a rések méreteinek azonosaknak kell lenniük. A réseknek a síkrezonátor középpontjának irányában mért hossza meghatározza a síkrezonátor által vett/sugárzott frekvenciát.

Előnyös, ha a síkrezonátorok négyzet alakúak, ahol az Y szimmetriasíkban az X tengellyel párhuzamosan elhelyezkedő élektől távköznyire a rezonátorfelület és a vezetőképes alapfelület között rövidzárlati csapok vannak elhelyezve.

Célszerű, ha a planárantenna sarkait képező síkrezonátorok középpontjai csatolóelem révén az alapfelülettel villamos kapcsolatban vannak.

Célszerű továbbá, ha a síkrezonátorok síkjával párhuzamosan előnyösen 2,05-4 értéktartományba eső dielektromos állandóval jellemezhető dielektromos vékonyréteg van elrendezve.

A járulékos dielektromos vékonyréteg járulékosan impedancia vonatkozásában illesztést biztosít a síkrezonátorok és a sugárzási erőtér között, ami által az antenna nyeresége előnyösen növekszik.

Előnyös, ha a dielektromos vékonyréteg a síkrezonátorok felületétől szabadtéri hullámhossz felének megfelelő távolságban van elrendezve.

Célszerű az olyan kiviteli példa is, amelynél a dielektromos vékonyréteg 0,6 mm és 0,9 mm közötti tartományba eső vastagsággal van kiképezve.

Ezenkívül a síkrezonátorok, a táplálóhálózat, valamint a csatolóelem külső hatásokkal, mint szennyeződésekkel és vízzel szemben előnyösen védve van.

A találmányt az alábbiakban előnyös kiviteli példák kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az

1. ábrán táphálózat segítségével tápoldali csatlakozási ponttal azonos fázisban összekapcsolt síkrezonátorokat tartalmazó elrendezéssel ellátott planárantenna felülnézete, a

2. ábrán csatolóelem oldalnézete, a

3. ábrán csatolóelem oldalnézete, a

4. ábrán párhuzamos nyomtatott vezetőkkel ellátott síkrezonátor-elem, a

5. ábrán reaktív áramköri elemekkel ellátott síkrezonátor-elem, és a

6. ábrán rés-vezetékelemmel ellátott síkrezonátorelem látható.

Az 1. ábrán egy találmány szerinti 1 planárantenna felülnézete látható. Az 1 planárantenna mikrosztriptechnológiával előállított antenna, ahol 2 alaplemez RT/duroid 5880-ból áll, amely lapos oldalam egy-egy vékony 3, 4 rézréteggel van bevonva, amelynek rétegvastagsága 17,5 μηι. Az 1 planárantenna több 5 síkrezonátorral van ellátva, amelyek 6 táphálózaton keresztül táplálási 7 csatlakozási ponttal azonos fázisban állnak kapcsolatban. Az 5 síkrezonátorok, a 6 táphálózat, valamint a táplálási 7 csatlakozási pont hagyományos fotolitográfiai eljárással vannak előállítva. Az 1 planárantennának a sugárzási térrel ellentétes oldalát az

I planárantenna alapsíkja, illetve 8 testelősíkja képezi. A 6 táphálózat és az 5 síkrezonátorok vékonyra kiképzett nyomtatott 9 vezetőkön keresztül impedancia vonatkozásában egymáshoz vannak illesztve, ahol a 9 vezetők a meghosszabbított 10 rezonátorélekkel 45°-os szöget bezáróan az 5 síkrezonátorok sarkaival vannak összekötve.

Az 1 planárantenna táplálási 7 csatlakozási pontja, valamint egy utánkapcsolt 12 elektronikus áramkör

II csatlakozási pontja közötti összeköttetésre, ahogy a 2. és 3. ábrán látható, 13 csatolóelem szolgál. Az utánkapcsolt 12 elektronikus áramkör szintén mikrosztrip-technológiával van előállítva, és az 1 planárantenna felé mutató oldalán 14 testelősíkjával, az 1 planárantennával ellentétes oldalán pedig a ráforrasztott 15 elektronikus áramkörrel, valamint 16 csatlakozási ponttal van ellátva. A 13 csatolóelem három Al, A2, A3 szakaszból áll, amelyek hullámellenállásokat képeznek. A 17 külső vezető olyan persely, amely a sugárzó rendszer szerelése során 18 homlokoldalain szorítókötés segítségével a 8, 14 testelősíkokkal villamos kapcsolatba kerül. A 8, 14 testelősíkok között mechanikus 19 hordozólemez van beágyazva, amely a 17 külső vezetőt körülzárja. A belső vezető két forgásszimmetrikus 20,21 részből áll. A belső vezető egyik külső 21 részének külső D3 átmérője a középső 23 rész 22 furatának belső átmérőjével egyenlő. A belső vezető másik külső 24 része kisebb Dl átmérővel rendelkezik, mint a belső vezetőnek a hozzáformált középső 23 része. A belső vezető két külső 21, 24 részére 26, 27 gyűrűs tárcsák vannak ráhúzva, amelyeknek belső Rll, R12 átmérője belső vezető 21, 24 részeinek mindenkori külső Dl, D3 átmérőjének felel meg, és amelyeknek külső RA1, RA2 átmérője a 17 külső vezető belső átmérőjével egyenlő. A belső vezető középső 23 része és a 17 külső vezető között 28 gyűrűs légrés van kiképezve. Az Al, A2, A3 szakaszok hosszainak összege a két 2, 29 alaplemez közötti távolságnak felel meg. A belső vezető két külső 21,24 része a 2,29 alaplemezen áthalad, és a táplálási 7 csatlakozási ponttal, illetve a 16 csatlakozási ponttal forrasztás révén van összekötve.

A belső vezető középső 23 részének 22 fúrata olyan mélységű furat, hogy a gyártási tűrések figyelembevéte5

HU 216 219 Β lével a belső vezető külső 21 részének homlokoldala és a 22 furat feneke között mindenkor L légrés keletkezik.

Az 5 síkrezonátorok fölött a szabadtéri hullámhossz felének megfelelő távolságban dielektromos 35 vékonyréteg van párhuzamosan elrendezve, amelynek dielektromos állandója úgy van megválasztva, hogy a sugárzási tér és az 1 planárantenna impedancia vonatkozásában egymáshoz van illesztve. Ez akkor érhető el, ha a dielektromos réteg vastagsága hozzávetőlegesen 0,6 és 0,9 mm tartományba esik, és a dielektromos állandó 2,5 és 4 közötti tartományba esik.

A 4. és 5. ábrán 5 síkrezonátor különböző kiviteli alakjai láthatók.

így például a 4. ábra négyzet alakú 5 síkrezonátort mutat, amely Y tengellyel párhuzamosan elhelyezkedő 30 rezonátoréleitől A távolságban párhuzamosan elhelyezkedő 31 nyomtatott vezetőkkel van ellátva, amelyek parazit sugárzó elemeket képviselnek. A 31 nyomtatott vezetők módusillesztésre szolgálnak.

Az 5. ábra olyan négyzet alakú 5 síkrezonátort mutat, amelynek 32 középpontjára két kapacitív 33 reaktív áramköri elem (kondenzátor) van csatlakoztatva. A 33 reaktív áramköri elemek másik 34 pólusaival az 5 síkrezonátor egymással szemben fekvő 30 rezonátoréleire vannak csatlakoztatva.

A 6. ábra olyan négyzet alakú 5 síkrezonátort mutat, amelynek 30 élein a 32 középpont irányában SA hosszal és SB szélességgel jellemezhető két 36 rés van bemunkálva.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Planárantenna, amelynek síkrezonátorai vannak, amelyek táphálózaton keresztül táplálási csatlakozási ponttal vannak kapcsolatban, ahol a planárantenna táplálási csatlakozási pontja csatolóelem révén utánkapcsolt elektronikus áramkör, különösen konverter, csatlakozási pontjával van összekötve, ahol a csatolóelem koaxiális tápvonal, amelynél a belső vezető külső átmérője és a külső vezető belső átmérője közötti viszony a táphálózat táplálási csatlakozási pontja és az utánkapcsolt elektronikus áramkör csatlakozási pontja között változik, azzal jellemezve, hogy

- a koaxiális tápvonal belső vezetője (20, 21) mindenkor eltérő átmérővel (Dl, D2, D3) rendelkező három szakaszból (Al, A2, A3) áll, ahol az egyik külső szakasz (Al) külső vége a planárantenna (1) táplálási csatlakozási pontjával (7) villamos kapcsolatban van, míg a másik külső szakasz (A3) külső vége az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) csatlakozási pontjával (11) villamos kapcsolatban van és

- a középső szakasz (Al) átmérője (D2) nagyobb, mint a két külső szakasz (Al, A3) átmérői (Dl, D3) és

- a külső szakaszok (Al, A3) legalább szakaszonként egy-egy dielektromos gyűrűs tárcsával (RÍ, R2) vannak körülfogva, ahol mindegyik szakasz (Al, A2, A3) hullámellenállást képez amelynek nagyságát az átmérők (Dl, D2, D3 és DA), valamint a belső vezető (20, 21) és a külső vezető (17) alkalmazott anyagai, valamint a mindenkori szakasz (Al, A3) gyűrűs tárcsáinak (RÍ, R2) magassága határozza meg.
2. Az 1. igénypont szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a belső vezető egyik végével a planárantenna (1) táplálási csatlakozási pontjával (7), másik végével pedig az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) csatlakozási pontjával (11) villamos kapcsolatban van, továbbá a külső vezető (17) a planárantenna (1) alapsíkjaival, illetve testelősíkjaival (8, 14), valamint az utánkapcsolt elektronikus áramkörrel (12) villamos kapcsolatban van.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a belső vezető (20, 21) többrészes, ahol az egyes részek (20, 21) egymással villamos kapcsolatban vannak, ahol különösen az Al és A2 szakaszok egy részként vannak kiképezve, és az A3 szakasz a középső szakasznak (A2) az Al szakasszal ellentétes homlokoldalon elhelyezkedő zsákfuratában (22) legalább részben helyezkedik el.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a koaxiális tápvonal egyes szakaszai (Al, A2, A3) által képzett hullámellenállások (Zl, Z2, Z3) révén a planárantenna (1) és az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) impedancia vonatkozásában és/vagy zaj vonatkozásában egymáshoz van illesztve.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a planárantenna (1) és/vagy az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) mikrosztrip-technológiával van előállítva, és mindenkor tartalmaz dielektromos hordozólemezt (2, 29), amelynek a csatolóelemmel (13) ellentétes oldala a csík alakú fémes vezetőket, a táplálási csatlakozási ponttal (7) ellátott táphálózatot (6), a síkrezonátorokat (5) és/vagy az elektronikus áramkört (12) hordozza, míg a másik oldal mindenkor egy fémes alapsíkot, illetve testelősíkot (2, 29) hordoz, amely a külső vezetővel (17) villamos kapcsolatban van, és ahol a belső vezetőnek a planárantenna (1) vagy az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) felé mutató külső szakasza (Al, A3) külső végével a táplálási csatlakozási pont (7), illetve csatlakozási pont (11) tartományában a dielektromos hordozólemezen (2, 29) áthatolóan vagy azon átnyúlóan van elrendezve, és a táplálási csatlakozási ponttal (7), illetve csatlakozási ponttal (11) villamos kapcsolatban van.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a belső vezető külső szakaszaira (Al, A3) legalább egy-egy gyűrűs tárcsa (RÍ, R2) van rátolva, amely mindenkor egyik homlokoldalával a belső vezető középső részén (23) fekszik fel, és másik homlokoldalával a planárantenna (1) hordozólemezén, illetve az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) hordozólemezén (29) fekszik fel.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a planárantenna (1) és az utánkapcsolt elektronikus áramkör (12) fémes alapsíkja, illetve testelősíkjai (8, 14) között legalább egy mechanikus hordozólemez (19) van elrendezve, amelynek vastagsága, illetve összvastagsága a koaxiális tápvonal külső vezetőjének (17) hosszával hozzávetőlegesen egyenlő, és amely a külső vezetőt (17) körülzárja.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a planárantenna (1) a síkrezonátorok (5) segítségével 11,70 GHz és 12,50 GHz közötti frekvenciatartományba eső elektromágneses hullámokat fogad, és a táphálózat (6) segítségével a táplálási csatlakozási pont (7) felé vezet, ahol a csatolóelem (13) vonatkozásában az alábbi méretek, valamint anyagtulajdonságok jellemzőek :

a) külső vezető:

anyag: Al, Cu, Ag, különösen Cu; vezetőképesség: 35,4χ 10⁶-63,5χ 10⁶ S/m; belső átmérő: (DA) 4,2-5,0 mm, előnyösen 4,8-5,0 mm, előnyösen 4,8 mm;

b) belső vezető:

külső szakasz (Al):

hossz: (LA1) 1,2-2,3 mm;

különösen 1,31 -1,59 mm; különösen 1,59 mm;

külső átmérő: (Dl) 0,8-2,0 mm;

különösen 1,0-1,3 mm; különösen 1,3 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség: 10,64χ 10⁶-63,5χ 10⁶ S/m különösen 35,4 χ 10⁶-63,5χ 10⁶S/m;

középső szakasz (A2):

hossz: (LA2) 9-14,5 mm;

különösen 12,5-14 mm; különösen 13,5 mm;

külső átmérő: (D2) 1,8-2,4 mm;

különösen 1,8-2,2 mm; különösen 2 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség :35,4 χ 10⁶-63,5 χ 10⁶ S/m; külső szakasz (A3):

hossz: (LA3) 4,6-8,5 mm;

különösen 5,5-7,0 mm; különösen 6,79 mm;

külső átmérő: (D3) 1,1-1,4 mm;

különösen 1,2-1,35 mm; különösen 1,3 mm;

anyag: Al, Cu, Ag vezetőképesség: 10,64χ 10⁶-63,5χ 10⁶ S/m különösen 35,4χ 10⁶ —63,5 χ 10⁶S/m;

c) gyűrűs tárcsa (Rl):

anyag: teflon, kvarc dielektromos állandó: 2,05-3,75;

különösen 2,05-2,2; belső átmérő: 0,8-2,2 mm, különösen 1,1-1,5 mm; különösen 1,305 mm;

külső átmérő: 3,5-4,8 mm;

különösen 4,2-4,8 mm; különösen 4,8 mm;

d) gyűrű stárcsa (R2):

anyag: teflon, kvarc dielektromos állandó: 2,05-3,75;

különösen 2,05-2,2; belső átmérő: 0,8-2,2 mm, különösen 1,3-1,4 mm; különösen 1,31 mm;

külső átmérő: 3,5-4,8 mm;

különösen 4,2-4,8 mm; különösen 4,8 mm;
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a síkrezonátorok (5) téglalap alakúak, amelyeknek oldalaránya (Y :X) előnyösen 0,935, és azonos fázisban a táphálózat által (6) vannak táplálva, ahol a táphálózat (6) legalább egy vezetéke a síkrezonátor (5) legalább egy sarkával határos, különösen a meghosszabbított rezonátorélekkel (30) 45°-os szöget bezáróan helyezkedik el oly módon, hogy a planárantenna (1) körpolarizált elektromágneses hulláma a síkrezonátor (5) által vételre vagy kisugárzásra kerül.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy négyzet alakú síkrezonátor (5) két, egymással szemben lévő oldalán (30), különösen Y tengellyel párhuzamos oldalain mindenkor párhuzamosan nyomtatott vezető (31) van elrendezve, ahol a nyomtatott vezetők (31) a síkrezonátorhoz (5) képest mindenkor különösen a vett jelek vezetékbeli hullámhosszának 0,02-szorosával egyenlő távolságban vannak elrendezve.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a síkrezonátor (5) átlósai metszéspontja és a síkrezonátor (5) két, egymással szemben lévő rezonátoréle (30) között koncentrált, kapacitív vagy állítható reaktív áramköri elemek (33) vannak beiktatva, ahol a síkrezonátor (5) előnyösen négyzet alakú.
12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a síkrezonátorok (5) négyzet alakúak, ahol két, egymással szemben lévő élén az X tengellyel mindenkor párhuzamosan, valamint a szimmetriasíkban egy-egy résvezető elem van elrendezve.
13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a síkrezonátorok (5) négyzet alakúak, ahol az Y szimmetriasíkban az X tengellyel párhuzamosan elhelyezkedő élektől távköznyire a rezonátorfelület és a vezetőképes alapfelület (8) között rövidzárlati csapok vannak elhelyezve.
14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a planárantenna (1) sarkait (34) képező síkrezonátorok (5) középpontjai csatolóelem révén az alapfelülettel (8) villamos kapcsolatban vannak.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a síkrezonátorok (5) síkjával párhuzamosan, előnyösen 2,05-4 értéktartományba eső dielektromos állandóval jellemezhető dielektromos vékonyréteg (35) van elrendezve.
16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a dielektromos vé7 konyréteg (35) a síkrezonátorok (5) felületétől szabadtéri hullámhossz felének megfelelő távolságban van elrendezve.
17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti planárantenna, azzal jellemezve, hogy a dielektromos vékonyréteg (35) 0,6 mm és 0,9 mm közötti tartományba eső vastagsággal van kiképezve.
18. Planárantenna, amelynek síkrezonátorai vannak, amelyek táphálózaton keresztül táplálási csatlakozási ponttal vannak kapcsolatban, ahol a planárantenna táplálási csatlakozási pontja csatolóelem révén utánkapcsolt elektronikus áramkör, különösen konverter csatlakozási pontjával van összekötve, ahol a csatolóelem koaxiális tápvonal, amelynél a belső vezető külső átmérője és a külső vezető belső átmérője közötti viszony a táphálózat táplálási csatlakozási pontja és az utánkap5 csőit elektronikus áramkör csatlakozási pontja között változik, azzal jellemezve, hogy a csatolóelem (13) koaxiális tápvonal, amelynél a külső vezető és a belső vezető a csatlakozási pontok (7, 11) között állandó átmérővel rendelkezik, ahol a külső vezető és a belső vezető

10 között különböző anyagból való, előnyösen eltérő dielektromos állandójú gyűrűs tárcsák (R) vannak elrendezve.