WO2009127318A1 - Mehrschichtige antenne planarer bauart - Google Patents

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WO2009127318A1
WO2009127318A1 PCT/EP2009/002234 EP2009002234W WO2009127318A1 WO 2009127318 A1 WO2009127318 A1 WO 2009127318A1 EP 2009002234 W EP2009002234 W EP 2009002234W WO 2009127318 A1 WO2009127318 A1 WO 2009127318A1
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WO
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patch
height
antenna according
additional element
thickness
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Application number
PCT/EP2009/002234
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Schillmeier
Frank Mierke
Original Assignee
Kathrein-Werke Kg
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Publication date
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Priority to EP09732432A priority patent/EP2238647B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line

Definitions

  • the invention relates to a multilayer antenna of planar design according to the preamble of claim 1.
  • a generic multilayer antenna has become known from DE 10 2006 027 694 B3.
  • the multilayer antenna of planar design comprises an electrically conductive ground plane, a conductive radiating surface (which is arranged at a parallel distance from the ground plane) and a dielectric carrier, which is sandwiched between the mass surface and the radiating surface.
  • a carrying device is arranged, on which an electrically conductive patch element is positioned.
  • the support for the patch element has a thickness or height that is smaller than the thickness or height of the patch element.
  • the patch element itself can be designed as a solid, ie as a solid material. It is also possible that the Patch element consists of a metal plate or a metal sheet, which is provided for example by cutting or punching with circumferential and away from the dielectric support webs, edges or the like.
  • Such an antenna is suitable in particular as a motor vehicle antenna, for example also for the SDARS services.
  • a patch antenna can be provided, in addition to further antenna radiators for other services, on a common base arrangement on separate antenna structures, etc., which are generally vertical to the base arrangement, etc.
  • Such an entire antenna arrangement is then located below a hood, as is known, for example, from EP 1 616 367 B1.
  • the patch antenna assembly comprises a ground plane, an above the ground plane through a dielectric substrate thereof separately arranged active planar patch antenna above which a planar parasitic patch antenna is arranged at a distance.
  • This likewise planar parasitic patch antenna is fastened to the inside or inside of a radoras, which comprises the dielectric substrate above the ground plane with the outside conversion circumference.
  • the object is achieved according to the invention in accordance with the features specified in claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the multilayer antenna of planar design basically corresponds to the structure known from DE 10 2006 027 694 B3. In that regard, reference is made to the disclosure content of the abovementioned prior publication and made part of the content of the present application.
  • the parasitic patch provided on the planar patch antenna above the carrying device 19 is now at least two-parted and comprises a first patch element and a patch additional element.
  • these telescope-like devices can be moved together to different extents, preferably one to the other, to different degrees.
  • the one patch element may preferably be designed box-shaped or box-like, preferably with an encircling and upwardly open edge.
  • the second patch element can consist of or comprise a solid or, for example, a likewise box-shaped radiation element, so that both patch elements can be positioned one another in a different position, in which the one patch is Element in the other, so to speak, "dips" to a certain height.
  • at least one of the two patch elements should have a length and / or a width which is preferably at least slightly smaller than the clear inside dimension of the second patch element provided with a circumferential or generally continuous closed edge can dive to a certain extent when needed.
  • the further patch additional element belonging to the parasitic radiator arrangement can, as mentioned, be in the form of a solid or else as a box.
  • the lower patch element may also be provided as a solid or as an open-bottom, box-shaped patch element, for example, which can dip into the upper patch additional element, especially if it is dimensioned to be slightly smaller is (ie in the longitudinal and transverse directions) as the upper patch additional element.
  • This patch attachment is now attached to the inside of the hood over the entire antenna assembly and / or is held over it, in such a way that this patch accessory sitting directly above the patch on the support device assembly.
  • no distance space is provided between the edges or webs of the patch arrangement located on the carrier device and the patch accessory device located above it.
  • the upper patch accessory can then be immersed at different depths in the box-shaped patch element located on the carrier device, or else a gap is created between the two.
  • the arrangement can also be reversed, for example, that the attached to the hood patch element sized larger and provided with the mentioned generally closed peripheral edge or ridge, and if necessary, the underlying held over the actual patch antenna patch element depending as far as possible overlaps.
  • the hood as a whole can be built lower, since no additional, albeit slight, height dimension for tolerance deviations has to be provided. If tolerance deviations are present, then this possibly leads to the fact that the patch additional element, which is held on the inside of the hood, can engage differently far into the box-shaped patch arrangement located on the carrying device, located underneath.
  • this two-part patch acts in electrical terms as the one-piece patch element described in the generic state of the art according to DE 10 2006 027 694 B3.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional representation through a multi-layer antenna according to the invention, in particular patch antenna with a patch additional element additionally provided according to the invention;
  • Figure 2 is a schematic plan view of the embodiment of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a schematic three-dimensional representation of the patch antenna according to the invention with a primary patch element designed in the manner of an open box, in which a patch additional element is inserted;
  • FIG. 4 shows a corresponding illustration to FIG. 3, but without the additional patch additional element;
  • FIG. 5 shows a diagrammatic cross-sectional view through the exemplary embodiment shown in FIG. 3 with an all-covering hood
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view deviating from FIG. 5 with a deviating hood geometry and a different type of holding device for the patch additional element;
  • FIG. 8 shows an embodiment example deviating from FIG. 3, with a patch additional element which has a recess lying in the central area at the top.
  • FIGS. 1 to 4 in which a patch antenna is shown which has surfaces and layers arranged one above the other along an axial axis Z.
  • a patch element is known in principle from DE 10 2006 027 694 B3, to the disclosure content of which reference is made in its entirety.
  • the patch element known from DE 10 2006 027 694 B3 does not have a two-part parasitic patch arrangement with a patch additional element according to the invention. It can be seen from the schematic cross-sectional illustration according to FIG. 1 that the patch antenna A has an electrically conductive ground surface 3 on its so-called under or mounting side 1.
  • a dielectric carrier 5 Arranged on the ground surface 3 or with a lateral offset therefrom is a dielectric carrier 5, which usually has an outer contour 5 1 in plan view, which corresponds to the outer contour 3 1 of the ground surface 3.
  • this dielectric support 5 can also be dimensioned larger or smaller and / or provided with outer contour 5 'deviating from the outer contour 3' of the ground surface 3.
  • the outer contour 3 'of the ground plane can be n-polygonal and / or even provided with curved sections or curved, although this is unusual.
  • the dielectric support 5 with an upper side 5a and a lower side 5b has a sufficient height or thickness, which generally corresponds to a multiple of the thickness of the mass surface 3, ie in contrast to the mass surface 3, which consists approximately only of a two-dimensional surface , the dielectric support 5 is designed as a three-dimensional body having sufficient height and thickness.
  • an electrically conductive radiation surface 7 is formed, which likewise can again be understood approximately as a two-dimensional surface.
  • This radiation surface 7 is fed and excited electrically via a feed line 9 which preferably extends transversely, in particular perpendicularly to the radiation surface 7 from below through the dielectric carrier 5 in a corresponding bore or a corresponding channel 5c.
  • connection point 11 From a generally lower connection point 11, to which a coaxial cable not shown in detail can be connected, then the inner conductor of the coaxial cable, not shown, to the feed line 9 is electrically-galvanic and thus connected to the radiation surface 7.
  • the outer conductor of the coaxial cable, not shown, is then electrically-galvanically connected to the underlying ground surface 3.
  • a patch antenna which has a dielectric 5 and a square shape in plan view.
  • this shape or the corresponding contour or outline 5 ' can also deviate from the square shape and generally have an n-polygonal shape. Although unusual, even curvy outer boundaries can be provided.
  • the radiation surface 7 seated on the dielectric 5 may have the same contour or outline 7 'as the dielectric 5 located underneath
  • the outline 7 embodiment is the basic form also the outline 5 'of the dielectric 5 adapted square formed, but has, at two opposite ends flattened portions 7 ", which are virtually formed by omitting a DC schenklig right triangle.
  • ⁇ n Represent polygonal contour or contour or even be provided with a curvy outer boundary 7 1 .
  • the mentioned ground plane 3 as well as the radiation surface 7 are sometimes referred to as a "two-dimensional" surface, since their thickness is so small that they can not be called quasi “solid".
  • the thickness of the ground plane and the radiating surface 3, 7 usually moves below 1 mm, i. usually less than 0.5 mm, in particular less than 0.25 mm, 0.20 mm, 0.10 mm.
  • the patch antenna A explained above can consist, for example, of a commercially available patch antenna, preferably of a so-called ceramic patch antenna, in which the dielectric carrier layer 5 therefore consists of a ceramic material.
  • a patch antenna in the sense of a stacked patch antenna is further developed, in which a patch arrangement 13 is additionally provided with lateral or vertical offset from the upper radiation surface 7, which is a first primary patch Element 53 and a second secondary patch attachment 55.
  • the first parasitic patch element 53 is designed so that it has a three-dimensional structure with different, ie greater height or thickness compared to the mentioned ground surface 3 and the radiation surface.
  • a support means 19 having a thickness or height 17, in particular a dielectric support means 19 is used, over which the primary patch member 53 is held and carried.
  • This dielectric support device 19 preferably consists of an adhesive or assembly layer 19 '(FIG. 6), which may be formed, for example, as a so-called double-sided adhesive bonding and assembly layer 19'.
  • Double-sided adhesive tapes or double-sided adhesive foam tapes, adhesive pads or the like which have a corresponding thickness mentioned above can be used for this purpose. This opens up the simple possibility of fixing and mounting the aforementioned patch element 53 on the top side of a commercially available patch antenna, in particular a commercially available ceramic patch antenna.
  • the stacked patch antenna described in this way is positioned on a chassis B indicated only as a line in FIG. 1, which may for example represent the base chassis for a motor vehicle antenna, in which the antenna according to the invention may be installed alongside other antennas for other services can.
  • the stacked patch antenna according to the invention can be used, for example, in particular as an antenna for geostationary positioning and / or for the reception of satellite or terrestrial signals, for example the so-called SDARS service.
  • SDARS service so-called satellite or terrestrial signals
  • the primary patch element 53 can be made, for example, of an electrically conductive, open-topped box-shaped metal body with corresponding longitudinal and transverse Stretch and sufficient height exist.
  • this patch element 53 can have a rectangular or square structure with a corresponding outline 53 '.
  • the patch element 53 has a longitudinal extension and a transverse extent, which is greater than the longitudinal and transverse extent of the radiation surface 7 and / or greater than the longitudinal and transverse extent of the dielectric carrier 5 and / or or the underlying ground surface 3.
  • the parasitic patch assembly 13 is bisected and comprises the primary patch 53 seated on or attached to the support 19 and supported in the manner of an upwardly open box and a base or central surface 153, which in the exemplary embodiment shown is provided with a peripheral edge or peripheral web 53b (generally in other words a corresponding elevation 53b) which rises transversely, in particular vertically, from the plane of the base surface 153 which is also parallel to the ground surface.
  • Such a patch element 53 can be produced for example by cutting and edges of an electrically conductive metal sheet, wherein the circumferential ridges 53b in the corner areas can be electrically / galvanically connected to each other, for example by soldering (wherein also in the central portion 153 also recesses may be provided , which will not be discussed further below.
  • the secondary patch additional element 55 which in the exemplary embodiment shown is likewise box-shaped, in the manner of a volume body of corresponding length and width and height.
  • the dimensioning in length and width is such that the dimensions, for example, at least slightly smaller than the free inner and transverse length between the circumferential ridges 53b of the primary patch element 53.
  • the secondary patch element ie the secondary patch additional element 55 can dive to varying degrees in the interior 53 a of the lower patch element 53.
  • the lowest level ie the lowest boundary plane 55 ', comes to lie in the interior 53a of the primary patch element 53, ie below the upper boundary plane 53', which is predetermined by the upper peripheral edge of the webs or edges or outer walls 53b ,
  • the secondary patch additional element 55 can also be designed such that it is similar to the lower patch element 53 in the manner of an open box with an interior 55a (see FIGS. 5 and 6) and with a circumferential one Edge or a circumferential ridge 55 b (generally a circumferential elevation 55 b) is formed, so this secondary patch additional element 55 with its opening side facing down and is closed by the overhead floor 155.
  • the so-explained patch additional element 55 is now by a separate support means 61 preferably in the form of an antenna covering and receiving Hood or housing 61 'held.
  • FIG. 5 shows a first schematic exemplary embodiment in a vertical section transversely to the ground plane or transversely to the radiation planes of the patch antenna, in which the upper side 61a on the upper side 61a, which is flat in this embodiment, has the inner side 61b there secondary patch additional element 55 with its upper side 13a, which is formed by the base or central surface 155, for example by gluing, by a separate locking or fixing mechanism, etc. held and fixed.
  • This embodiment allows tolerance errors to be easily compensated by the fact that depending on the resulting overall structure of the patch antenna including the primary patch element 53 and the patch additional element 55 and the height of the hood 61 and the available clear internal dimension below this hood 61 this patch - Additional element 55 can dive differently far into the lower primary patch element 53. As a result, tolerance errors can be compensated.
  • hood design which is rather trapezoidal in cross-section
  • the overhead patch additional element 55 is suspended by a separate support means 63 on the top 61a of the hood.
  • Any desired mechanical holding and / or latching and / or clamping mechanisms can be considered here in order to carry and fix the upper patch additional element accordingly.
  • the Total height 114 of the patch assembly 13 may vary slightly according to the different tolerance conditions. This is achieved by virtue of the fact that the patch arrangement 13 is divided into at least two and the two components, which may be positioned relative to one another in the optionally different relative distance, namely the patch element 53 and the patch additional element 55.
  • the thickness of the entire patch arrangement 13 should preferably have a dimension which is not only twice, 3, 4 or 5 times etc., but above all 10 times, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and / or 100 times and more of the thickness of the ground surface 3 and / or the thickness of the radiation surface 7 is.
  • the thickness or height 114 of the entire patch arrangement 13 is equal to or greater than a distance 17 between the underside of the patch element 53 and the top of the radiation surface 7.
  • this distance should not be less than 0.5 mm, preferably more than 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm or equal to or more than 1 mm. Values around 1.5 mm, ie generally between 1 mm to 2 mm or 1 mm to 3 mm, 4 mm or to 5 mm are fully sufficient.
  • the height or thickness 114 of the three-dimensional patch assembly 13 is preferably less than the height or thickness 15 of the dielectric carrier 5.
  • the overall thickness or overall height 114 of the patch assembly 13 is a measure less than 90%, in particular less than 80%, 70%, 60%, 50% or even less than 40% and optionally 30% or less than 20% of the height or thickness 15 of the carrier element 5 speaks .
  • the height or thickness 114 of the three-dimensional patch assembly 13 may also have a greater and above all significantly greater height or thickness than the thickness or height 15 of the dielectric carrier 5.
  • this height or thickness 15 of the carrier element 5 for example also have a dimension which is up to 1.5 times, 2 times, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and / or 10 times and more of the height or thickness 15 of Carrier element 5 corresponds.
  • the thickness or height 114 of the entire patch arrangement 13 should preferably be greater than the distance dimension 17 between the radiation area 7 and the underside 13b of the patch element 13.
  • the height 114a of the lower patch element 53 and the height 114b of the upper patch accessory 55 are preferably the same to allow for maximum tolerance compensation.
  • at least the two individual heights 114a and 114b (FIG. 5) with respect to the patch element 53 in relation to the patch additional element 55 and less than 50%, in particular less than 40%, 30%, 20%, in particular less than 10% of each other differ.
  • the upper patch additional element 55 is also electrically conductive or on its outer side or, if appropriate, provided with a hollow body with a conductive inner side. Therefore, this body can also be made of metal or of a plastic material or dielectric body, which may be provided with an electrical trically conductive layer is coated. In practice, installation within a hood can come into play, in which the upper second patch element 55 possibly comes to rest with its lower boundary plane 55 'only at the level of the upper boundary plane 53' of the lower patch element 53, or even is slightly above it.
  • the overall structure of the lower and upper patch elements can be reversed, such that, for example, the upper patch element 55, which is sized smaller by the outer contours, is constructed on the carrier device 19 and lower in the FIGS formed patch element 53 is attached to a hood and / or held, in other words so then the overhead patch element engages over the lower and the lower patch element in the upper patch element can dive.
  • the hood dimension which is basically less desirable.
  • both the patch element 53 and the patch additional element 55 are provided with a shape deviating from a rectangular or square structure, at least at two opposite regions, in which flattened areas 153 'and 155' are here formed at the corner regions. are provided.
  • the outline shapes of both patch elements 53, 55 should be adapted to one another in such a way that they are generally at least similar to one another and allow an optimal quasi-telescopic intermeshing.
  • the two patch elements 53, 55 can also be arranged such that the lower boundary plane of the upper patch element and the upper boundary plane of the lower patch element lie just in one plane or even between these two boundary planes a distance is formed.
  • the arrangement should be such be that the maximum distance between the upper boundary plane 53 'of the primary patch element 53 and the lower boundary plane 55' of the patch additional element 55 is smaller than 5 times the height 114 b of the patch additional element 55, preferably smaller 4 times, 3 times, 2 times and especially 1 times the height 114b of the patch attachment 55, or even less than half the height 114b.
  • FIG. 8 shows only to complete possible modifications, that, for example, a recess or cutout 55 "can also be introduced into the upper base or central surface 155 of the patch additional element 55 shown embodiment, this recess 55 "round hole or circular designed.

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Abstract

Eine verbesserte mehrschichtige Antenne zeichnet sich durch folgende Merkmale aus : die Patch-Anordnung (13) ist zumindest zweigeteilt und umfasst neben dem primären Patch-Element (53) ein sekundäres Patch-Zusatzelement (55), das Patch- Element (53) und das Patch-Zusatzelement (55) sind zur Veränderung ihrer Gesamthöhe (114) aufeinander zu und zumindest teilweise ineinander positionierbar, und das Patch-Zusatzelement (55) ist durch eine separate Halte- und Trageinrichtung, vorzugsweise durch eine die gesamte Antennenanordnung überdeckenden Haube (61) gehalten.

Description

Mehrschichtige Antenne planarer Bauart
Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Antenne plana- rer Bauart nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsbildende mehrschichtige Antenne ist aus der DE 10 2006 027 694 B3 bekannt geworden.
Die mehrschichtige Antenne planarer Bauart umfasst dabei eine elektrisch leitende Massefläche, eine leitende Strahlungsfläche (die im parallelen Abstand zur Massefläche angeordnet ist) sowie einen dielektrischen Träger, der zwischen der Massenfläche und der Strahlungsfläche sandwich- artig vorgesehen ist. Oberhalb der Strahlungsfläche ist eine Trageinrichtung angeordnet, auf der ein elektrisch leitfähiges Patch-Element positioniert ist. Die Trageinrichtung für das Patch-Element weist eine Dicke oder Höhe auf, die kleiner ist als die Dicke oder Höhe des Patch- Elementes.
Das Patch-Element selbst kann als Volumenkörper, also als Vollmaterial ausgebildet sein. Möglich ist auch, dass das Patch-Element aus einer Metallplatte oder einem Metallblech besteht, welches beispielsweise durch Schneiden oder Stanzen mit umlaufenden und vom dielektrischen Träger weg verlaufende Stege, Ränder oder dergleichen versehen ist.
Eine derartige Antenne eignet sich insbesondere als Kraftfahrzeug-Antenne, beispielsweise auch für die SDARS-Dien- ste. Dazu kann eine derartige Patchantenne neben weiteren Antennenstrahlern für andere Dienste auf einer gemeinsamen Sockelanordnung auf separaten zur Sockelanordnung in der Regel vertikal nach oben vorstehenden Antennenstrukturen etc. versehen sein.
Eine derartige gesamte Antennenanordnung befindet sich dann unterhalb einer Haube, wie dies beispielsweise aus der EP 1 616 367 Bl bekannt ist.
Bei derartigen Antennenanordnungen beispielsweise unter Verwendung einer aus der eingangs genannten DE 10 2006 027 694 B3 bekannten Patchantenne muss darauf geachtet werden, dass gewisse Toleranzen eingehalten werden. Dies erfordert durchaus, dass zur Vermeidung eines nicht ausreichenden Innenraumes innerhalb einer Haube ein zusätzliches geringes Maß von 1-2 mm als Toleranzausgleich zur Verfügung stehen muss. Bei haubenförmigen Abdeckungen führt dies aber insgesamt durchaus zu einer spürbaren Vergrößerung der gesamten Haube, da bereits eine geringe Vergrößerung der Minimalhöhe aufgrund einer bestimmten Kurvengestaltung der Haube zu einer nicht gewünschten Verbreiterung und Verlängerung des Haubengehäuses insgesamt führt.
Eine kompakte Breitbandantenne ist zudem aus der EP 1 793 451 Al bekannt geworden. Gemäß Figur 4 und 5 dieser Vor- Veröffentlichung umfasst die Patchantennen-Anordnung eine Massefläche, eine oberhalb der Massefläche durch ein dielektrisches Substrat davon getrennt angeordnete aktive flächenförmige Patchantenne, oberhalb der im Abstand eine flächige parasitäre Patchantenne angeordnet ist. Diese ebenfalls flächige parasitäre Patchantenne ist an der Unter- oder Innenseite eines Radoras befestigt, welches das dielektrische Substrat oberhalb der Massefläche mit dem Außen-Wandlungsumfang mit umfasst.
Aus der Vorveröffentlichung Anguera, J. ; Boada, L. ; Puen- te, C; Borja, C; Soler, J.: "Stacked H-shaped microstrip patch antenna, " IEEE Transactions on Antennas and Propaga- tion, Bd.52, Nr. 4, 983-993, April 2004 sind H-förmige Patchantennenanordnungen bekannt geworden, ebenso wie aus der Vorveröffentlichung Moussa, I. K.; Mohamed, D.A.E.; Badran, I. : "Analysis of Stacked Rectangular Microstrip Antenna," National Radio Science Conference, 2007.1-11, 13-15 März 2007. Aus der zuletzt genannten Vorveröffentli- chung ist auch die Wirkung variabler Abstände von Patch- Elementen zur Strahlungsfläche zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, eine nochmals verbesserte mehrschichtige Antenne planarer Bau- art zu entwickeln, die auch bei optimalem Antennenempfang eine Verringerung der einzuhaltenden Toleranzen ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im An- spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die mehrschichtige Antenne planarer Bauart entspricht grundsätzlich jenem Aufbau, wie er aus der DE 10 2006 027 694 B3 bekannt ist. Insoweit wird auf den Offenbarungsgehalt der vorstehend genannten Vorveröffentlichung verwie- sen und zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Die Verbesserung lässt sich nunmehr dadurch realisieren, dass das auf der planaren Patchantenne oberhalb der Trageinrichtung 19 vorgesehene parasitäre Patch nunmehr zumin- dest zweigeteilt ist und ein erstes Patch-Element sowie ein Patch-Zusatzelement umfasst. Zur Variierung der Gesamthöhe der beiden Patch-Elemente können diese teleskopähnlich unterschiedlich weit zusammengefahren werden, bevorzugt das eine in das andere unterschiedlich weit ein- tauchen. Das eine Patch-Element kann dabei vorzugsweise boxenförmig oder boxenähnlich bevorzugt mit einem umlaufenden und nach oben hin offenen Rand gestaltet sein. Das zweite nachfolgend teilweise auch als Patch- Zusatzelement bezeichnete Patch-Element kann aus einem Volumenkörper oder beispielsweise einem ebenfalls boxenförmig gestalteten Strahlungselement bestehen oder dieses umfassen, so dass beide Patch-Elemente aufeinander zu in unterschiedlicher Lage positioniert werden können, in welcher das eine Patch-Element in dem anderen quasi um eine gewisse Höhe "eintaucht" . Mit anderen Worten sollte also vorzugsweise zumindest eines der beiden Patch-Elemente eine Länge und/ oder eine Breite aufweisen, die bevorzugt zumindest geringfügig kleiner ist als das lichte Innenmaß des mit einem umlaufenden oder in der Regel umlaufenden geschlos- senen Rand versehene zweite Patch-Element über ein gewisses Maß bei Bedarf eintauchen kann. Dabei kann das weitere zur parasitären Strahleranordnung gehörende Patch- Zusatz - element wie erwähnt als Volumenkörper oder auch als boxen- förmig gestaltetes Element vorgesehen sein, welches bevorzugt nach unten hin offen ist. Insbesondere in diesem Falle kann aber auch das untere Patch-Element als Volumenkörper oder als beispielsweise sogar nach unten hin offe- nes, boxenförmiges Patch-Element ausgestattet sein, welches in das obere Patch-Zusatzelement eintauchen kann, insbesondere dann, wenn es geringfügig kleiner dimensioniert ist (also in Längs- und Querrichtung) als das obere Patch-Zusatzelement .
Diese Patch-Zusatzeinrichtung wird nunmehr an der Innenseite der die gesamte Antennenanordnung übergreifenden Haube befestigt und/oder ist darüber gehalten, und zwar derart, dass diese Patch- Zusatzeinrichtung direkt oberhalb der auf der Trageinrichtung befindlichen Patch-Anordnung sitzt. In Seitenansicht soll dabei bevorzugt kein Abstandsraum zwischen den Rändern oder Stegen der auf der Trägereinrichtung befindlichen Patch-Anordnung und der darüber befindlichen Patch-Zusatzeinrichtung vorgesehen sein. Bei Toleranzabweichung kann dann aber durchaus die obere Patch-Zusatzeinrichtung in das auf der Trägereinrichtung befindliche boxenförmige Patch-Element unterschiedlich tief eintauchen, oder aber es entsteht zwischen beiden ein Spalt.
Grundsätzlich kann die Anordnung auch umgekehrt sein, dass beispielsweise das an der Haube befestigte Patch-Element größer dimensioniert und mit dem erwähnten in der Regel geschlossenen umlaufenden Rand oder Steg versehen ist und dabei bei Bedarf das darunter liegende über die eigentliche Patchantenne gehaltene Patch-Element je nach Bedarf unterschiedlich weit übergreift. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann insgesamt die Haube niedriger bauen, da kein zusätzliches wenn auch nur geringes Höhenmaß für Toleranzabweichungen bereitgestellt werden muss. Sollten Toleranzabweichungen vorhanden sein, so führt dies allenfalls dazu, dass das an der Innenseite der Haube gehaltene Patch- Zusatzelement unterschiedlich weit in die darunter befindliche boxenförmige, auf der Trageinrichtung sitzende Patch-Anordnung eingreifen kann.
Dieses zweigeteilte Patch wirkt aber in elektrischer Hinsicht wie das in dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der DE 10 2006 027 694 B3 beschriebene einteilige Patch-Element .
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erörterung der Erfindung. Dabei zeigen im Einzelnen:
Figur 1 : eine Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäß mehrschichtige Antenne, insbesondere Patchantenne mit einem erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen Patch- Zusatzelement ;
Figur 2 : eine schematische Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ;
Figur 3 : eine schematische räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen Patchantenne mit einem nach Art einer offenen Box gestalteten primären Patch-Element, in welches ein Patch-Zusatzelement eintaucht; Figur 4 : eine entsprechende Darstellung zu Figur 3, jedoch ohne das weitere Patch-Zusatzelement ;
Figur 5 : eine schematische Querschnittsdarstellung durch das in Figur 3 wiedergegebene Ausführungsbeispiel mit einer alles überdeckenden Haube;
Figur 6 : eine zu Figur 5 abweichende Querschnittsdarstellung mit einer abweichenden Haubengeometrie und einer andersartigen Halteeinrichtung für das Patch-Zusatzelement;
Figur 7 : ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel von
Figur 2 in schematischer Draufsicht; und
Figur 8 : ein zu Figur 3 abweichendes Ausführungs- beispiel mit einem Patch- Zusatzelement , welches oben liegend in der Zentralfläche eine Ausnehmung aufweist.
Nachfolgend wird zunächst auf das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 4 Bezug genommen, in denen eine Patchantenne gezeigt ist, die längs einer axialen Achse Z übereinander angeordnete Flächen und Schichten aufweist. Ein derartiges Patch-Element ist vom Grundsatz her aus der DE 10 2006 027 694 B3 bekannt, auf deren Offenbarungsgehalt in vollem Umfange Bezug genommen wird. Allerdings weist das aus DE 10 2006 027 694 B3 bekannte Patch-Element keine zweigeteilte parasitäre Patch-Anordnung mit einem erfindungsgemäß Patch-Zusatzelement auf. Aus der schematischen Querschnittsdarstellung gemäß Figur 1 ist zu ersehen, dass die Patchantenne A auf ihrer sogenannten Unter- oder Anbauseite 1 eine elektrisch leitfähige Massefläche 3 aufweist. Auf der Massefläche 3 bzw. mit Seitenversatz dazu angeordnet ist ein dielektrischer Träger 5, der üblicherweise in Draufsicht eine Außenkontur 51 aufweist, die der Außenkontur 31 der Massefläche 3 entspricht. Dieser dielektrische Träger 5 kann aber auch größer oder kleiner dimensioniert und/oder mit zur Außenkon- tur 3' der Massefläche 3 abweichender Außenkontur 5' versehen sein. Allgemein kann die Außenkontur 3' der Massefläche n-polygonal sein und/oder sogar mit kurvigen Abschnitten versehen oder kurvig gestaltet sein, obgleich dies unüblich ist.
Der dielektrische Träger 5 mit einer Oberseite 5a und einer Unterseite 5b weist eine ausreichende Höhe oder Dicke auf, die in der Regel einem Vielfachen der Dicke der Massenfläche 3 entspricht, also im Gegensatz zur Masseflä- che 3, die näherungsweise lediglich aus einer zweidimensionalen Fläche besteht, ist der dielektrische Träger 5 als dreidimensionaler Körper mit ausreichender Höhe und Dicke gestaltet.
Abweichend vom dielektrischen Körper 5 kann auch ein andersartiges Dielektrikum oder ein andersartiger Dielektrikum-Aufbau vorgesehen sein, auch unter Verwendung von Luft oder mit einer Schicht von Luft neben einem weiteren dielektrischen Körper. Bei Verwendung von Luft als Dielek- trikum muss dann natürlich eine entsprechende Trägereinrichtung beispielsweise mit Stelzen, Bolzen, Säulen etc. vorgesehen sein, um die weiteren darüber befindlichen und nachfolgend noch erläuterten Teile der Patchantenne zu tragen und zu halten.
Auf der Oberseite 5a gegenüberliegend zur Unterseite 5b (die benachbart zur Massefläche 3 zu liegen kommt) ist eine elektrisch leitfähige Strahlungsfläche 7 ausgebildet, die ebenfalls wieder näherungsweise als zweidimensionale Fläche verstanden werden kann. Diese Strahlungsfläche 7 wird über eine Speiseleitung 9 elektrisch gespeist und angeregt, die bevorzugt in Querrichtung, insbesondere senk- recht zur Strahlungsfläche 7 von unten her durch den dielektrischen Träger 5 in einer entsprechenden Bohrung oder einem entsprechenden Kanal 5c verläuft.
Von einer in der Regel unten liegenden Anschlussstelle 11, an welcher ein nicht näher gezeigtes Koaxialkabel angeschlossen werden kann, ist dann der Innenleiter des nicht gezeigten Koaxialkabels mit der Speiseleitung 9 elektrisch-galvanisch und damit mit der Strahlungsfläche 7 verbunden. Der Außenleiter des nicht gezeigten Koaxialka- bels ist dann mit der unten liegenden Massefläche 3 elektrisch-galvanisch verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ff ist eine Patchantenne beschrieben, die ein Dielektrikum 5 und eine in Draufsicht quadratische Form aufweist. Diese Form oder die entsprechende Kontur oder Umrisslinie 5' kann aber auch von der quadratischen Form abweichen und allgemein eine n-polygonale Form aufweisen. Obgleich unüblich, können sogar kurvige Außenbegrenzungen vorgesehen sein.
Die auf dem Dielektrikum 5 sitzende Strahlungsfläche 7 kann eine gleiche Kontur oder Umrisslinie 7 ' aufweisen wie das darunter befindliche Dielektrikum 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Grundform ebenfalls der Umrisslinie 5 ' des Dielektrikums 5 angepasst quadratisch gebildet, weist aber an zwei gegenüberliegenden Enden Abflachungen 7" auf, die quasi durch Weglassen eines gleich- schenklig rechtwinkligen Dreiecks gebildet sind. Allgemein kann also auch die Umrisslinie 7 ■ eine n-polygonale Umrisslinie oder Kontur darstellen oder sogar mit einer kurvigen Außenbegrenzung 71 versehen sein.
Die erwähnte Massefläche 3 wie aber auch die Strahlungsfläche 7 werden teilweise als "zweidimensionale" Fläche bezeichnet, da deren Dicke so gering ist, dass sie quasi nicht als "Volumenkörper" bezeichnet werden können. Die Dicke der Massefläche und der Strahlungsfläche 3, 7 bewegt sich üblicherweise unter 1 mm, d.h. in der Regel unter 0,5 mm, insbesondere unter 0,25 mm, 0,20 mm, 0,10 mm.
Dis bisher erläuterte Patchantenne A kann beispielsweise aus einer handelsüblichen Patchantenne bestehen, vorzugs- weise aus einer sogenannten Keramik- Patchantenne, bei der also die dielektrische Trägerschicht 5 aus einem Keramikmaterial besteht. Entsprechend der weiteren Schilderung ergibt sich, dass über die bisher erläuterte Patchantenne A hinaus gehend eine Patchantenne im Sinne einer Stacked- Patchantenne weiter ausgebildet ist, bei der mit Seitenoder Höhenversatz zur oberen Strahlungsfläche 7 zusätzlich ein Patch-Anordnung 13 vorgesehen ist die ein erstes primäres Patch-Element 53 und ein zweites sekundäres Patch- Zusatzelement 55 umfasst . Dabei ist das erste parasitäre Patch-Element 53 so gestaltet, dass es gegenüber der erwähnten Massefläche 3 und der Strahlungsfläche 7 eine dreidimensionale Struktur mit unterschiedlicher, d.h. größerer Höhe oder Dicke aufweist. Bevorzugt wird eine Trageinrichtung 19 mit einer Dicke oder Höhe 17, insbesondere eine dielektrische Trageinrichtung 19 eingesetzt, worüber das primäre Patch-Element 53 gehalten und getragen wird. Diese dielektrische Trag- einrichtung 19 besteht bevorzugt aus einer Haft- oder Montageschicht 19' (Figur 6), die beispielsweise als sogenannte doppelseitig klebende Haft- und Montageschicht 19' ausgebildet sein kann. Es können hierzu handelsübliche doppelseitig klebende Klebebänder oder doppelseitig kle- bende Schaumbänder, Klebepads oder dergleichen verwendet werden, die eine entsprechende, vorstehend genannte Dicke aufweisen. Dies eröffnet die einfache Möglichkeit, hierüber das erwähnte Patch-Element 53 auf der Oberseite einer handelsüblichen Patchantenne, insbesondere einer handels- üblichen Keramik- Patchantenne zu befestigen und zu montieren.
Die so geschilderte Stacked-Patchantenne ist auf einem in Figur 1 lediglich als Linie angedeuteten Chassis B posi- tioniert, welches beispielsweise das Basis-Chassis für eine Kraftfahrzeug-Antenne darstellen kann, in welchem die erfindungsgemäße Antenne gegebenenfalls neben weiteren Antennen für andere Dienste eingebaut sein kann. Die erfindungsgemäße Stacked- Patchantenne kann beispielsweise ins- besondere als Antenne für die geostationäre Positionierung und/oder für den Empfang von Satelliten- oder terrestrischen Signalen, beispielsweise des sogenannten SDARS-Dien- stes, verwendet werden. Einschränkungen für die Verwendung auch für andere Dienste sind jedoch nicht gegeben.
Das primäre Patch-Element 53 kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen, nach oben hin offenen boxenförmi- gen Metallkörper mit entsprechender Längs- und Querer- Streckung und ausreichender Höhe bestehen.
Wie aus der räumlichen Darstellung gemäß Figur 3 und 4 ersichtlich ist, kann dieses Patch-Element 53 eine recht- eckförmige oder quadratische Struktur mit entsprechendem Umriss 53' aufweisen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Patch-Element 53 eine Längserstreckung und eine Quererstreckung auf, die zum einen größer ist als die Längs- und Quererstreckung der Strahlungsfläche 7 und/oder zum anderen auch größer ist als die Längs- und Querstreckung des dielektrischen Trägers 5 und/oder der darunter befindlichen Massefläche 3.
Wie aus den Figuren zu ersehen ist, ist die parasitäre Patch-Anordnung 13 zweigeteilt und umfasst das auf der Trägereinrichtung 19 sitzende oder daran befestigte und gehaltene primäre Patch-Element 53, welches nach Art einer nach oben hin offenen Box gestaltet ist und eine Basisoder Zentralfläche 153 umfasst, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem umlaufenden Rand oder einem umlaufenden Steg 53b (allgemein also einer entsprechenden Erhebung 53b) versehen ist, der sich von der Ebene der auch zur Massefläche parallelen Basisfläche 153 quer, insbesondere senkrecht erhebt. Ein derartiges Patch-Element 53 kann beispielsweise durch Schneiden und Kanten aus einem elektrisch leitfähigen Metallblech hergestellt werden, wobei die umlaufenden Stege 53b in den Eckbereichen miteinander elektrisch/galvanisch beispielsweise durch Löten verbunden sein können (wobei ferner im Zentralabschnitt 153 auch noch Ausnehmungen vorgesehen sein können, worauf nachfolgend nicht weiter eingegangen wird. Oberhalb dieses primären Patch-Elementes 53 befindet sich dann das sekundäres Patch-Zusatzelement 55, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls boxenförmig gestaltet ist, und zwar nach Art eines Volumenkörpers mit ent- sprechender Länge und Breite und Höhe. Die Dimensionierung in Länge und Breite ist derart, dass die Maße z.B. zumindest geringfügig kleiner sind als die freie Innen- und Querlänge zwischen den umlaufenden Stegen 53b des primären Patch-Elementes 53. Dies eröffnet nämlich die Möglichkeit, dass das sekundäre Patch-Element, d.h. das sekundäre Patch- Zusatzelement 55 in unterschiedlichem Maße in den Innenraum 53a des unteren Patch-Elementes 53 eintauchen kann. Mit anderen Worten kommt das zuunterst liegende Niveau, d.h. die unterste Begrenzungsebene 55' im Innenraum 53a des primären Patch-Elementes 53 zu liegen, also unterhalb der oberen Begrenzungsebene 53 ' , die durch die obere umlaufende Kante der Stege oder Ränder oder Außenwände 53b vorgegeben ist.
Abweichend von einem so gebildeten Volumenkörper kann aber auch das sekundäre Patch-Zusatzelement 55 auch so ausgestaltet sein, dass es ähnlich wie das untere Patch-Element 53 nach Art einer offenen Box mit einem Innenraum 55a (siehe Figuren 5 und 6) und mit einem umlaufenden Rand oder einem umlaufenden Steg 55b (allgemein einer umlaufenden Erhebung 55b) gebildet ist, also dieses sekundäre Patch-Zusatzelement 55 mit seiner Öffnungsseite nach unten weist und durch den oben liegenden Boden 155 abgeschlossen ist.
Das so erläuterte Patch-Zusatzelement 55 wird nunmehr durch eine separate Trageinrichtung 61 vorzugsweise in Form einer die Antenne überdeckenden und aufnehmenden Haube oder Gehäuse 61' gehalten.
In Figur 5 ist dabei ein erstes schematisches Ausführungs- beispiel im senkrechten Schnitt quer zur Masseebene bzw. quer zu den Strahlungsebenen der Patchantenne wiedergegeben, bei welcher an der oben liegenden, in diesem Ausführungsbeispiel flach gestalteten Hauben-Oberseite 61a an der dort befindlichen Innenseite 61b das sekundäre Patch- Zusatzelement 55 mit seiner Oberseite 13a, die durch die Basis- oder Zentralfläche 155 gebildet ist, beispielsweise durch Kleben, durch einen separaten Rast- oder Fixiermechanismus etc. gehalten und befestigt ist.
Diese Ausführungsform erlaubt es Toleranzfehler leicht dadurch auszugleichen, dass je nach dem sich ergebenden Gesamtaufbau der Patchantenne einschließlich des primären Patch-Elementes 53 und des Patch- Zusatzelementes 55 sowie nach Höhe der Haube 61 und dem zur Verfügung stehenden lichten Innenmaß unterhalb dieser Haube 61 dieses Patch- Zusatzelement 55 unterschiedlich weit in das untere primäre Patch-Element 53 eintauchen kann. Dadurch lassen sich Toleranzfehler ausgleichen.
Bei der Variante gemäß Figur 6 ist eine abweichende, im Querschnitt eher trapezförmige Haubengestaltung gezeigt. In diesem Falle ist das oben liegende Patch-Zusatzelement 55 über eine separate Trageinrichtung 63 an der Oberseite 61a der Haube aufgehängt. Es können hier beliebige mechanische Halte- und/oder Rast- und/oder Klemmmechanismen in Betracht kommen, um das obere Patch-Zusatzelement entsprechend zu tragen und zu fixieren.
Aus dem geschilderten Aufbau ergibt sich also, dass die Gesamthöhe 114 der Patch-Anordnung 13 durchaus entsprechend den unterschiedlichen Toleranzbedingungen leicht variieren kann. Dies wird dadurch erzielt, dass die Patch- Anordnung 13 zumindest zweigeteilt ist und die beiden im gegebenenfalls unterschiedlichen Relativabstand zueinander positionierbare Bestandteile, nämlich das Patch-Element 53 und das Patch-Zusatzelement 55 umfasst.
Die Dicke der gesamten Patch-Anordnung 13 soll bevorzugt ein Maß aufweisen, welches nicht nur das Doppelte, das 3-, 4- oder 5-fache usw., sondern vor allem das 10-fache, 20-, 30-, 40-, 50-, 60-, 70-, 80-, 90- und/oder 100-fache und mehr der Dicke der Massefläche 3 und/oder der Dicke der Strahlungsfläche 7 beträgt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dicke oder Höhe 114 der gesamten Patch-Anordnung 13 gleich oder größer als ein Abstand 17 zwischen der Unterseite des Patch-Elementes 53 und der Oberseite der Strahlungsfläche 7. Ander- erseits sollte dieser Abstand auch nicht kleiner als 0,5 mm sein, vorzugsweise mehr als 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm oder gleich oder mehr als 1 mm betragen. Werte um 1,5 mm, also allgemein zwischen 1 mm bis 2 mm oder 1 mm bis 3 mm, 4 mm oder bis 5 mm sind voll ausreichend.
Ferner ist auch zu ersehen, dass die Höhe oder Dicke 114 der dreidimensionalen Patch-Anordnung 13 bevorzugt kleiner ist als die Höhe oder Dicke 15 des dielektrischen Trägers 5. Bevorzugt weist die Gesamtdicke oder Gesamthöhe 114 der Patch-Anordnung 13 ein Maß auf, welches weniger als 90%, insbesondere weniger als 80%, 70%, 60%, 50% oder sogar weniger als 40% und gegebenenfalls 30% oder weniger als 20% der Höhe oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 ent- spricht .
Zudem ist eine Beschränkung auf die vorstehend genannte Höhe nicht zwingend notwendig. Von daher kann die Höhe oder Dicke 114 der dreidimensionalen Patch-Anordnung 13 auch eine größere und vor allem deutlich größere Höhe oder Dicke aufweisen als die Dicke oder Höhe 15 des dielektrischen Trägers 5. Mit anderen Worten kann diese Höhe oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 beispielsweise auch ein Maß aufweisen, welches bis zum 1,5-fachen, 2-fachen, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9- und/oder dem 10 -fachen und mehr der Höhe oder Dicke 15 des Trägerelementes 5 entspricht.
Andererseits soll die Dicke oder Höhe 114 der gesamten Patch-Anordnung 13 bevorzugt größer sein als das Abstandsmaß 17 zwischen der Strahlungsfläche 7 und der Unterseite 13b des Patch-Elementes 13.
Die Höhe 114a des unteren Patch-Elementes 53 und die Höhe 114b des oberen Patch-Zusatzelementes 55 sind bevorzugt gleich, um einen maximalen Toleranzausgleich zu ermöglichen. Bevorzugt sollen zumindest die beiden Einzelhöhen 114a und 114b (Figur 5) bezüglich des Patch-Elementes 53 im Verhältnis zum Patch- Zusatzelement 55 und weniger als 50%, insbesondere weniger als 40%, 30%, 20%, insbesondere weniger als 10% voneinander abweichen.
Auch das obere Patch-Zusatzelement 55 ist natürlich elektrisch leitfähig oder an seiner Außenseite oder gegebenen- falls mit einem Hohlraumkörper mit einer leitenden Innenseite versehen. Von daher kann dieser Körper ebenfalls aus Metall bestehen oder aus einem Kunststoffmaterial oder dielektrischen Körper, der gegebenenfalls mit einer elek- trisch leitfähigen Schicht überzogen ist. In der Praxis kann dabei ein Einbau innerhalb einer Haube zum Tragen kommen, bei der das obere zweite Patch-Element 55 eventuell mit seiner unteren Begrenzungsebene 55 ' nur in Höhe der oberen Begrenzungsebene 53 ' des unteren Patch-Elementes 53 zu liegen kommt, oder sogar geringfügig darüber positioniert ist.
Nur der Vollständigkeit halber wird auch erwähnt, dass der Gesamtaufbau von unterem und oberen Patch-Element umgekehrt vorgenommen sein kann, dergestalt, dass beispielsweise das von den Außenkonturen kleiner dimensioierte obere Patch-Element 55 auf der Trägereinrichtung 19 aufgebaut ist und das in den Figuren untere geschildete Patch- Element 53 an einer Haube befestigt und/oder gehalten ist, mit anderen Worten also das dann oben liegende Patch-Element das untere übergreift und das untere Patch-Element in dem oberen Patch-Element eintauchen kann. Dies würde aber zu einer Vergrößerung der Haubenabmessung führen, was grundsätzlich weniger erwünscht ist.
Grundsätzlich wird auch angemerkt, dass das jeweils eine Teil der gesamten Patch-Anordnung 13, welches kleiner dimensioniert ist und in das jeweils andere Patch-Element oder Patch- Zusatzelement (welches nach Art einer offenen
Box gestaltet ist) eintauchen kann, als Volumenkörper
(also Vollkörper) oder ebenfalls als nach einer Seite hin offene Box gestaltet sein kann. Dabei liegt die offene
Seite des so gestalteten boxenförmigen Patch-Elementes 53 oder Patch-Zusatzelementes 55 bevorzugt jeweils auf der dem anderen Patch-Element zugewandt liegenden Seite. Mit anderen Worten liegen also die offenen Seiten des Patch- Elementes 53 und des Patch-Zusatzelementes 55 auf den bei- den aufeinander zugewandt liegenden Seiten. Grundsätzlich kann die Öffnungsseite, insbesondere bei dem kleiner dimensionierten Patch-Zusatzelement 55, auch auf der zum Patch-Element 53 abgewandt liegenden Seite ausgebildet sein.
Abschließend wird anhand von Figur 7 nur grundsätzlich erläutert, dass auch andere geometrische Formen und Konturen nicht nur für die obere Strahlungsfläche 7, sondern bevorzugt auch für die beiden ineinander greifbaren Patch- Einrichtungen 53, 55 denkbar sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist zumindest an zwei gegenüberliegenden Bereichen sowohl das Patch-Element 53 als auch das Patch- Zusatzelement 55 mit einer von einer rechteckförmigen oder quadratischen Struktur abweichenden Form versehen, in dem hier an den Eckbereichen Abflachungen 153' bzw. 155' vorgesehen sind. Ganz allgemein sollten allerdings die Umrissformen beider Patch-Elemente 53, 55 so aneinander angepasst sein, dass sie in der Regel zumindest ähnlich zueinander sind und eine optimale quasi teleskopartige Ineinanderfügbarkeit erlauben.
Es sind bisher Ausführungsbeispiele beschrieben worden, bei denen, wie in den Zeichnungen dargestellt worden ist, das Patch-Element 53 und das Patch- Zusatzelement 55 zumindest teilweise ineinander eintauchen. Wie bereits erwähnt worden ist, können die beiden Patch-Elemente 53, 55 auch so angeordnet sein, dass die untere Begrenzungsebene des oberen Patch-Elementes und die obere Begrenzungsebene des unteren Patch-Elementes gerade in einer Ebene liegen oder dass sogar zwischen diesen beiden Begrenzungsebenen ein Abstand gebildet ist. Die Anordnung soll dabei derart sein, dass der maximale Abstand zwischen der oberen Begrenzungsebene 53 ' des primären Patch-Elementes 53 und der unteren Begrenzungsebene 55' des Patch-Zusatzelementes 55 kleiner ist als das 5-fache der Höhe 114b des Patch-Zu- satzelementes 55, vorzugsweise kleiner ist als das 4 -fache, 3 -fache, 2 -fache und insbesondere 1- fache der Höhe 114b des Patch- Zusatzelementes 55 oder sogar kleiner ist als die halbe Höhe 114b.
Schließlich wird auch noch auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 verwiesen, das nur zur Vervollständigung möglicher Abwandlungen zeigt, dass beispielsweise auch in der oberen Basis- oder Zentralfläche 155 des Patch-Zusatzelementes 55 eine Ausnehmung oder ein Ausschnitt 55" ein- gebracht sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Ausnehmung 55" rundloch- oder kreisförmig gestaltet.

Claims

Patentansprüche ;
1. Mehrschichtige Antenne planarer Bauart, insbesondere Patchantenne vorzugsweise unter Ausschluss einer inverted F-Antenne, mit mehreren entlang einer axialen Achse (Z) mit oder ohne Seitenversatz zueinander anordneten Flächen und/oder Schichten, mit den folgenden Merkmalen: es ist eine elektrisch leitende Massefläche (3) vor- gesehen, es ist eine leitende Strahlungsfläche (7) vorgesehen, die im seitlichen Abstand zur Massefläche (3) anordnet ist und vorzugsweise parallel dazu verläuft, es ist ein dielektrischer Träger (5) vorgesehen, der zwischen der Massefläche (3) und der Strahlungsfläche (7) zumindest in einer Teilhöhe und/oder einem Teilbereich gegebenenfalls neben Luft angeordnet ist, - die Strahlungsfläche (7) ist mit einer elektrisch leitenden Speiseleitung (9) elektrisch verbunden, - mit einer Trageinrichtung (19) , die direkt oder mittelbar auf der zur Massefläche (3) gegenüberliegenden Seite der Strahlungsfläche (7) vorgesehen ist, mit einer elektrisch leitfähigen Patch-Anordnung (13), welche auf der zur Strahlungsfläche (7) gegenüberlie- genden Seite der Trageinrichtung (19) vorgesehen ist, die Trageinrichtung (19) weist eine Dicke oder Höhe (17) auf, die kleiner ist als die Dicke oder Höhe (114) der Patch-Anordnung (13) , - die Patch-Anordnung (13) umfasst ein Patch-Element (53) , welches boxenförmig oder boxenähnlich gestaltet ist und dazu neben einem Basis- oder Zentralabschnitt (153) quer dazu wegstehende Erhebungen, Ränder und/oder Stege (53b) umfasst, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
- die Patch-Anordnung (13) ist zumindest zweigeteilt und umfasst neben dem primären Patch-Element (53) ein sekundäres Patch- Zusatzelement (55) , das Patch-Element (53) und das Patch-Zusatzelement (55) sind zur Veränderung ihrer Gesamthöhe (114) aufeinander zu und zumindest teilweise ineinander positionierbar, und das Patch- Zusatzelement (55) ist durch eine separate Halte- und Trageinrichtung, vorzugsweise durch eine die gesamte Antennenanordnung überdeckenden Haube (61) gehalten.
2. Mehrschichtige Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Zusatzelement (55) mit seiner un- teren Begrenzungsebene (55') so angeordnet ist, dass die untere Begrenzungsebene (55') in Höhe oder unterhalb der oberen Begrenzungsebene (53') des primären Patch-Elementes (53) zu liegen kommt.
3. Mehrschichtige Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Zusatzelement (55) mit seiner unteren Begrenzungsebene (55') so angeordnet ist, dass die untere Begrenzungsebene (55 ') oberhalb der oberen Begren- zungsebene (53') des primären Patch-Elementes (53) zu liegen kommt, und zwar mit einem maximalen Abstand, der geringer ist als die 5-fache Höhe (114b), vorzugsweise geringer ist als die 4-fache, 3 -fache, 2-fache Höhe und ins- besondere geringer ist als die Höhe (114b) des Patch- Zusatzelementes (55b) und bevorzugt geringer ist als die halbe Höhe (114b) des Patch-Zusatzelementes (55) .
4. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und/oder Breite des Patch-Zusatzelementes (55) so dimensioniert ist, dass es in den Aufnahmeraum (53a) des Patch-Elementes (53) eintauchen kann, der durch die Zentralfläche (153) und die vorzugsweise umlaufenden Erhebungen, Ränder und/oder Stege (53b) des primären Patch-Elementes (53) umgrenzt ist.
5. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und Breite des Patch-Zusatzelementes (55) zumindest geringfügig kleiner sind als das lichte Innenmaß des Aufnähmeräumes (53a) des Patch-Elementes (53) .
6. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (114a) des Patch- Elementes (53) und die Höhe (114b) des Patch-Zusatzelementes (55) gleich sind oder weniger als 50%, insbesondere weniger als 40%, 30%, 20% und insbesondere weniger als 10% voneinander abweichen.
7. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und/oder die Breite des primären Patch-Elementes (53) von der Länge und /oder Breite des Patch-Elementes (55) um weniger als 40%, insbesondere weniger als 30%, 20%, 10% und weniger als 5% und insbesondere weniger als 2% voneinander abweichen.
8. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamthöhe (114) der Patch-Anordnung (13) kleiner ist als die Dicke oder Höhe (15) des dielektrischen Trägers (5) zwischen der Massefläche (3) und der Strahlungsfläche (7) .
9. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamthöhe (114) der Patch-Anordnung (13) größer ist als die Dicke oder Höhe des dielektrischen Trägers (5) zwischen der Massefläche (3) und der Strahlungsfläche (7), wobei die Dicke oder Höhe (114) des Patchelementes (13) bis zum 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9- oder 10 -fachen und mehr der Dicke oder Höhe (15) des dielektrischen Trägers (5) entspricht.
10. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Element (53) und
/oder das Patch-Zusatzelement (55) eine Längs- und/oder Quererstreckung der Strahlungsfläche (7) aufweist, die größer oder gleich ist als die Längs- und/oder Quererstreckung des dielektrischen Trägers (5) und/oder größer ist als die Längs- oder Quererstreckung der Massefläche (3) .
11. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke oder Ge- samthöhe (144) der Patch-Anordnung (13) mehr als das Doppelte, mehr als das 3-, 4- oder 5-fache, insbesondere mehr als das 6-, 7-, 8-, 9- oder 10 -fache und insbesondere mehr als das 20-, 30-, 40-, 50-, 60-, 70-, 80-, 90- oder 100- fache und mehr der Dicke der Massefläche (3) und/oder der Dicke der Strahlungsfläche (7) beträgt.
12. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Element (53) und/oder das Patch- Zusatzelement (55) aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere Metall besteht.
13. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Element (53) und/oder das Patch- Zusatzelement (55) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht und mit einer elektrisch leitfähigen Schicht ganz oder teilweise überzogen ist, wobei zumindest die Zentral- oder Basisabschnitte und /oder die umlaufenden Seitenbegrenzungen und/oder die vorgesehenen Ränder oder Stege mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sind.
14. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch-Element (53) zumindest näherungsweise boxenförmig gestaltet ist, nämlich mit einem Zentralabschnitt (153) , der von einem umlaufend geschlossenen oder abschnittsweise ausgebildeten Rand oder Steg (53b) umgeben ist, wobei die Öffnungsseite des so gebildeten boxenförmig gestalteten Patch-Elementes (53) von der Strahlungsfläche (7) oder der Massefläche (3) wegweisend liegt.
15. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Patch- Zusatzelement
(55) zumindest näherungsweise boxenförmig gestaltet ist, nämlich mit einem Zentralabschnitt (153), der von einem umlaufend geschlossenen oder abschnittsweise ausgebildeten Rand oder Steg (55b) umgeben ist, wobei die Öffnungsseite des so gebildeten boxenförmig gestalteten Patch-Zusatzelementes (55) vorzugsweise auf die Strahlungsfläche (7) oder die Massefläche (3) zuweisend liegt.
16. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unter Anpassung ihrer Gesamthöhe (114) ineinander unterschiedlich positionierbare Patch-Elemente (53) und Patch- Zusatzelemente (55) berührungsfrei oder unter gegenseitiger Kontaktierung ineinander eintauchen.
17. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägereinrichtung (19) das Patch-Element (53) angeordnet ist, welches einen
Zentralabschnitt (153) aufweist, der von einem Rand oder Steg (53b) umgeben ist, der von der Strahlerfläche (7) weg ausgerichtet ist, und dass das Patch-Zusatzelement, welches über eine separate Trageinrichtung (61, 61') gehalten ist, mit kleineren Außenabmessungen hierin eintaucht.
18. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis
17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der beiden Patch-Elemente (53, 55), vorzugsweise das Patch-Zu- satzelement (55) an der Innenseite der Haube (61) befestigt, insbesondere mittels kleben oder einer mechanischen Befestigungs- , Rast- oder Klemmeinrichtung gehalten ist.
19. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite der
Haube (61) eine separate Trag- und/oder Befestigungseinrichtung (63) zur Fixierung des benachbarten Patch-Elementes vorzugsweise in Form des Patch- Zusatzelementes (55) vorgesehen ist.
20. Mehrschichtige Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Patch- Zusatzelement (55) an dessen Basis- oder Zentralfläche (155) eine Ausnehmung (55") ausgebildet ist, vorzugsweise eine kreisförmige Ausnehmung .
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