WO2012143179A1 - Antenna device - Google Patents
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Classifications
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/26—Turnstile or like antennas comprising arrangements of three or more elongated elements disposed radially and symmetrically in a horizontal plane about a common centre
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- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
- H01Q9/285—Planar dipole
Definitions
- the invention relates to an antenna device according to the preamble of claim 1.
- a radiator unit comprising four surface radiators, each having a first feed point for emitting a electromagnetic wave in a first polarization have been proposed.
- the invention is based on an antenna device, in particular for a handheld location device, with a radiator unit comprising at least three, advantageously at least four, surface radiators each having a first feed point for emitting an electromagnetic wave in a first polarization. It is proposed that at least one of the area radiators has at least one second feed point for emitting an electromagnetic wave in a second polarization. Advantageously, at least four of the area radiators each have at least one second feed point for emitting an electromagnetic wave in a second polarization.
- the antenna device could have a larger number of radiator units each having two or more feed points. Under a "radiator unit" is intended particular unit to be understood, which is intended to emit and / or receive an electromagnetic wave.
- the emitter unit preferably has at least one emitter which both transmits and receives the electromagnetic wave.
- the emitter unit could have a first emitter for sending and a second emitter for receiving.
- the emitter unit is intended to emit electromagnetic waves having a frequency between 500 MHz and 16 GHz, advantageously between 1 GHz and 8 GHz, and in particular less than -6 dB, preferably less than -10 dB, transmitted from one to the emitter unit Line to reflect.
- the emitter unit has an amplification greater than 3 dBi, particularly advantageously greater than 6 dBi, in at least part of the frequency range.
- a “surface radiator” is to be understood as a part of the antenna device which is intended to emit at least part of an electromagnetic wave and which has a ratio of one length to a width that is less than 8, preferably less than 6, more preferably less than 4.
- the surface radiators unconnected with each other, ie in particular isolated from each other.
- the surface radiators could be connected to one another by capacitors, coils and / or walls advantageously, advantageously in places where a distance between the surface radiators is the lowest.
- feed point is to be understood in particular a point at which an electrical energy is applied to the surface radiator by means of a conductor during transmission and, in particular, from which electrical energy is derived by means of the conductor when receiving.
- a "polarization” is to be understood to mean, in particular, an orientation of a change in an electrical component of the electromagnetic wave. ⁇ br/> ⁇ br/> [0006]
- the design of the antenna device according to the invention makes it possible to constructively provide an antenna with multiple polarizations, which provides a high antenna gain and low input reflections in a wide frequency range.
- the antenna device has a high mechanical stability.
- the first polarization is aligned at least substantially orthogonal to the second polarization, thereby structurally simple an advantageously low coupling between the two polarizations can be achieved.
- at least one area radiator particularly preferably four surface radiators, emit at least part of the electromagnetic wave in a first operating state in the first polarization and in a second operating state in the second polarization.
- the phrase "at least substantially orthogonal" should be understood to mean that the two polarizations differ by more than 60 degrees, advantageously more than 75 degrees, particularly advantageously 90 degrees
- the surface radiators could emit a two differently circularly polarized electromagnetic wave
- the radiator unit has a coupling between the two polarizations which is less than -10 dB, advantageously less than -15 dB, particularly advantageously less than -20 dB.
- At least one of the area radiators has an at least substantially circular radiator surface, whereby an advantageous adaptation in a wide frequency range is possible.
- At least three of the area radiators, particularly preferably at least four of the area radiators preferably have an at least substantially circular radiator surface.
- a "radiator surface” is to be understood in particular as meaning a surface of the surface radiator which delimits the surface radiator in the direction of the main maximum of the antenna radiograph of the planar radiator "understood that the radiator surface to less than 40%, preferably less than 20%, deviates from a circular area.
- surface radiators could have other forms that appear reasonable to the skilled person for a frequency and bandwidth, but preferably rectangular, polygonal, oval, elliptical and / or square shapes.
- the emitter unit preferably has the same antenna characteristic in both polarizations. Alternatively, the emitter unit could have different antenna characteristics in both polarizations.
- the surface radiators preferably one of an im
- radiator surface different radiator surface in particular an oval or elliptical radiator surface, on.
- different antenna characteristics could be achieved by different excitation of selected feed points, in particular with different amplitudes and / or phase angles.
- the first feed point and the second feed point are arranged at least substantially orthogonal to one another on a plane of the area radiators with respect to a center of the area radiator, whereby structurally simple advantageous feeding of the surface radiators is possible.
- an advantageous decoupling can be achieved due to a large distance of the feed points.
- a connecting line between the center of the area radiator and the first feed point and a connection line between the center of the area radiator and the first feed point have a mean between 60 degrees and
- the feed points are spaced apart from straight lines connecting the centers of the individual area radiators and the center of all the area radiators, alternatively or additionally, the area radiator have a different number of feed points, in particular distributed uniformly around the center, but advantageously three, each including 90 degrees to the nearest feed point, or more preferably four feed points, each 90 degrees to m include the nearest feed point.
- the radiator unit has a substrate on which the surface radiators are applied, whereby a particularly simple production of the radiator unit can be achieved.
- the free space could at least partially be adjacent to the surface radiators on one side facing away from the radiator surface.
- a "substrate" is to be understood as meaning a body with a surface which fixes the surface radiator
- the surface radiator could consist of a material which appears appropriate to a person skilled in the art, but advantageously of a punched sheet metal part in particular In this case, the surface radiator is preferably provided for high-frequency applications. such as Rogers 4350.
- the substrate could be made from a particularly inexpensive material such as FR4.
- the antenna device has a feed unit which is at least provided to feed the emitter unit differentially, whereby an advantageous for a location transmission and reception characteristic can be achieved.
- a "supply unit” is to be understood in particular as a unit which is intended to transmit a signal originating from a signal generator to the emitter unit and / or to transmit a received signal in the direction of a signal evaluation unit
- the feed unit converts an unbalanced output signal of the signal generator into an at least partially symmetrical signal for the differential feed of the emitter unit the supply unit and / or the supply unit at least one balun, in particular a balun, for balancing the unbalanced output signal of the signal generator .
- the radiator unit could be the unsymmetrical output Signal of the signal generator by means of a symmetrical
- the at least substantially differential signal has a differential signal component of at least 30%, advantageously at least 75%.
- the term "differential" is to be understood as meaning that the dispensing unit supplies the emitter unit with different, in particular opposite phase, signals in one operating state at a time of transmission
- the antenna device could comprise a feed unit which is at least provided for emitter unit - To feed renziell, in particular in order to achieve different advantageously adjustable antenna characteristics.
- the feed unit has at least one symmetrical feed line, whereby constructively the feed points can be advantageously contacted.
- the feed unit has at least three symmetrical feed lines, particularly advantageously at least four symmetrical feed lines.
- a line is to be understood which runs from a plane spanned by the ground plane to a plane spanned by the area radiators
- the symmetrical feed line is longer than 5 mm, particularly preferably longer than 10 mm directly connected
- a "symmetrical feed line” is to be understood as meaning in particular a line with at least two identically shaped conductors,
- the symmetrical feed line comprises two band-shaped conductors
- the conductors are applied to two sides of a particularly low-loss substrate
- the two conductors feed two different area radiators.
- the feed unit has at least one feed line tapering for adaptation, whereby an impedance of a signal generator and / or a line between the signal generator and the feed unit, usually 50 ohms or 75 ohms, are structurally simply adapted to an impedance of the emitter unit can.
- the impedance of the emitter unit depends on its design and is usually greater than 75 ohms.
- the expression "tapering for adaptation" should be understood as meaning that the feed line has different cross sections on the plane defined by the ground plane and on the plane defined by the area radiators
- a cross section of the feed line changes from the plane defined by the ground plane and
- the feed line preferably tapers from the plane spanned by the ground plane and to the plane defined by the area radiators
- the feed line could be designed as a lambda / 4 transformer, in particular with sections of different line widths / 4 transformer for a center frequency of the antenna device, for example between 4 and 5 GHz optimized.
- the antenna device comprises at least one mass body with a ground plane that is aligned parallel to a plane of the area radiators, whereby an antenna with an advantageously high Antenna gain and a favorable front-to-back ratio can be achieved.
- a "ground plane” should be understood to mean, in particular, a preferably planar extension of the electrically conductive mass body which is at least as large as the radiator surface of the surface radiators
- the mass body is a layer which appears sensible to a person skilled in the art and / or a grid
- the antenna device has, in addition to the first ground plane, at least one further ground plane, advantageously four ground planes, which are arranged laterally next to the surface radiators
- a surface of this ground plane facing the surface radiator is concave
- these further ground areas extend at least between a plane spanned by the first ground plane and a plane spanned by the area radiators
- these further ground planes are directly on a housing of the handheld location device
- the hand-location device could have a coil which at least partially surrounds the emitter unit, the mass body and / or advantageously the feed unit.
- the coil is preferably intended to locate measuring objects inductively.
- the coil advantageously serves as a reflector and / or advantageously shields a part of the hand-held device against electromagnetic waves of the antenna device.
- the invention is based on a hand-held device with an antenna device according to the invention.
- the hand-held locating device is intended to locate an electrical line, a water pipe, a beam and / or another object in a wall, a ceiling and / or another fixed object.
- FIG. 1 shows a hand-held device with an antenna device according to the invention
- FIG. 2 the antenna device of Figure 1 with a radiator unit, a
- FIG. 5 shows a side of the supply unit facing away from FIG. 2, FIG.
- FIG. 7 shows a profile of an amplitude of a received signal of the antenna device from FIG. 1 with and without a measurement object.
- FIGS. 2, 3 and 5 show the antenna device 10.
- the antenna device 10 has a radiator unit 14, a feed unit 36 and a feed unit 54.
- the radiator unit 14 comprises four surface radiators 16, 18, 20, 22 and a substrate 32.
- the surface radiators 16, 18, 20, 22 are as one on the
- Substrate 32 applied electrically conductive layer formed.
- the four area radiators 16, 18, 20, 22 each have a first feed point 24 for the radiation of an electromagnetic wave in a first polarization and a second feed point 26 for the emission of an electromagnetic wave in a second polarization.
- the feed points 24, 26 are arranged on a plane of the surface radiators 16, 18, 20, 22 with respect to a center 30 of the surface radiator 16, 18, 20, 22, orthogonal to each other.
- the surface radiators 16, 18, 20, 22 have a circular radiator surface 28.
- center points 30 of the area radiators 16, 18, 20, 22 are arranged in such a way that they form corners of a square.
- the surface radiators 16, 18, 20, 22 are spaced less than 20 mm apart and have a diameter between 10 mm and 40 mm.
- the feed points 24, 26 of the surface radiators 16, 18, 20, 22 are arranged on straight lines which connect the centers 30 of the surface radiators 16, 18, 20, 22, in each case at an edge of the radiator surface 28. In each case two feed points which are mutually are arranged next to each other, form a pair of feed points.
- the feed unit 36 when transmitting, excites the two feed points 24, 26 of the feed point pairs, each substantially differentially from each other.
- the feed points 24 of two opposite pairs of feed points are excited.
- the feed points 26 of the other two opposite pairs of feed points are excited.
- the handheld location device 12 alternately transmits to one of the two polarizations and simultaneously receives on both polarizations.
- the handheld location device 12 could receive alternately on one of the two polarizations and only on the same or the other polarization.
- the feed unit 36 feeds the feed points 24, 26 of the feed point pairs in each case substantially differentially.
- the food unit 36 has four symmetrical supply lines 38, 40, 42, 44, which are each connected to a feed point pair, by recesses in the substrate 32 of the radiator unit 14.
- the feed lines 38, 40, 42, 44 have two conductors 56.
- the conductors 56 are arranged on two opposite sides of a substrate 58.
- the feed lines 38, 40, 42, 44 taper to the
- the feed unit 54 has a mass body with a ground surface 46, strip lines 60, solder pads 62 and a substrate 64.
- the ground surface 46 is arranged on a side of the substrate 64 facing the emitter unit 14 and aligned parallel to a plane of the surface emitters 16, 18, 20, 22.
- the strip lines 60 and the soldering surfaces 62 are arranged on a side of the substrate 64 facing away from the emitter unit 14.
- the solder pads 62 are conductively connected to each other by the ground plane 46.
- the solder pads 62 are provided with connectors, not shown, here U-FL connectors for
- the strip lines 60 are connected to a signal generator and a signal evaluation unit.
- the strip lines 60 connect the solder pads 62 to the feed unit 36.
- the strip line 60 has a characteristic impedance of 50 ohms.
- the supply line unit 54 recesses 66, through which the feed lines 38,
- the one conductor 56 of the feed lines 38, 40, 42, 44 is respectively connected to one of the strip lines 60, namely soldered.
- the other conductor 56 of the feed lines 38, 40, 42, 44 is respectively connected to the ground surface 46, namely soldered.
- FIG. 7 shows a diagram of a reflection received during a localization.
- an amplitude 68 of the reflection over a distance traveled by the hand-held tracking device 12 to a body 70 is shown.
- a solid curve 72 shows a profile of the amplitude 68 in a body having only a Plexiglas plate.
- a dashed curve 74 shows a profile of the amplitude 68 in a measurement in which a body is arranged next to the plexiglass plate at a position 76.
- the body is designed as a 6 mm diameter metal bar. It has a minimum distance of about 30 mm to the antenna device 10.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
The invention relates to an antenna device (10), in particular for a handheld locating appliance, comprising an emitter unit (14) having at least three surface transmitters (16, 18, 20, 22), each provided with a first feed point (24) for radiating an electro-magnetic wave in a first polarization. According to the invention, at least one of the surface transmitters (16, 18, 20, 22) is provided with at least one second feed point (26) for radiating an electro-magnetic wave in a second polarization.
Description
Beschreibung description
Antennenvorrichtung The antenna device
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Antennenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In der Druckschrift DE 10 2005 062 874 A1 ist bereits eine Antennenvorrichtung, insbesondere für ein Handortungsgerät, mit einer Strahlereinheit, die vier Flächenstrahler umfasst, die jeweils einen ersten Speisepunkt zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer ersten Polarisation aufweisen, vorgeschlagen worden. The invention relates to an antenna device according to the preamble of claim 1. In the document DE 10 2005 062 874 A1 is already an antenna device, in particular for a hand-held device, with a radiator unit comprising four surface radiators, each having a first feed point for emitting a electromagnetic wave in a first polarization have been proposed.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Antennenvorrichtung, insbesondere für ein Handortungsgerät, mit einer Strahlereinheit, die zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, Flächenstrahler umfasst, die jeweils einen ersten Speisepunkt zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer ersten Polarisation aufweisen. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Flächenstrahler zumindest einen zweiten Speisepunkt zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer zweiten Polarisation aufweist. Vorteilhaft weisen zumindest vier der Flächenstrahler jeweils zumindest einen zweiten Speisepunkt zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer zweiten Polarisation auf. Zusätzlich könnte die Antennenvorrichtung eine größere Anzahl von Strahlereinheiten mit jeweils zwei oder mehr Speisepunkten aufweisen. Unter einer„Strahlereinheit" soll ins-
besondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine elektromagnetische Welle auszusenden und/oder zu empfangen. Vorzugsweise weist die Strahlereinheit zumindest einen Strahler auf, der die elektromagnetische Welle sowohl sendet als auch empfängt. Alternativ könnte die Strahlereinheit einen ersten Strahler zum Senden und einen zweiten Strahler zum Empfangen aufweisen. Insbesondere ist die Strahlereinheit dazu vorgesehen, elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz zwischen 500 MHz und 16 GHz, vorteilhaft zwischen 1 GHz und 8 GHz, abzustrahlen und dabei insbesondere weniger als -6 dB, vorzugsweise weniger als -10 dB, von einer an die Strahlereinheit übertragenen Lei- tung zu reflektieren. Vorteilhaft weist die Strahlereinheit in zumindest einem Teil des Frequenzbereichs eine Verstärkung größer als 3 dBi, besonders vorteilhaft größer als 6 dBi, auf. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Insbesondere soll unter einem„Flächenstrahler" ein Teil der Antennenvorrichtung verstanden werden, der dazu vor- gesehen ist, zumindest einen Teil einer elektromagnetischen Welle abzustrahlen und der ein Verhältnis von einer Länge zu einer Breite aufweist, die kleiner als 8, vorzugsweise kleiner 6, besonders bevorzugt kleiner als 4, ist. Vorzugsweise sind die Flächenstrahler miteinander unverbunden, d. h. insbesondere gegeneinander isoliert. Alternativ könnten die Flächenstrahler durch Kondensatoren, Spu- len und/oder vorteilhaft Wderstände miteinander verbunden sein, und zwar vorteilhaft an Stellen, an denen ein Abstand zwischen den Flächenstrahlern am geringsten ist. Unter dem Begriff„Speisepunkt" soll insbesondere ein Punkt verstanden werden, auf den bei einem Senden eine elektrische Energie auf den Flächenstrahler mittels eines Leiters aufgebracht wird und insbesondere von dem bei einem Empfangen eine elektrische Energie mittels des Leiters abgeleitet wird.The invention is based on an antenna device, in particular for a handheld location device, with a radiator unit comprising at least three, advantageously at least four, surface radiators each having a first feed point for emitting an electromagnetic wave in a first polarization. It is proposed that at least one of the area radiators has at least one second feed point for emitting an electromagnetic wave in a second polarization. Advantageously, at least four of the area radiators each have at least one second feed point for emitting an electromagnetic wave in a second polarization. In addition, the antenna device could have a larger number of radiator units each having two or more feed points. Under a "radiator unit" is intended particular unit to be understood, which is intended to emit and / or receive an electromagnetic wave. The emitter unit preferably has at least one emitter which both transmits and receives the electromagnetic wave. Alternatively, the emitter unit could have a first emitter for sending and a second emitter for receiving. In particular, the emitter unit is intended to emit electromagnetic waves having a frequency between 500 MHz and 16 GHz, advantageously between 1 GHz and 8 GHz, and in particular less than -6 dB, preferably less than -10 dB, transmitted from one to the emitter unit Line to reflect. Advantageously, the emitter unit has an amplification greater than 3 dBi, particularly advantageously greater than 6 dBi, in at least part of the frequency range. In particular, a "surface radiator" is to be understood as a part of the antenna device which is intended to emit at least part of an electromagnetic wave and which has a ratio of one length to a width that is less than 8, preferably less than 6, more preferably less than 4. Preferably, the surface radiators unconnected with each other, ie in particular isolated from each other. Alternatively, the surface radiators could be connected to one another by capacitors, coils and / or walls advantageously, advantageously in places where a distance between the surface radiators is the lowest. The term "feed point" is to be understood in particular a point at which an electrical energy is applied to the surface radiator by means of a conductor during transmission and, in particular, from which electrical energy is derived by means of the conductor when receiving.
Unter einer„Polarisation" soll insbesondere eine Ausrichtung einer Veränderung eines elektrischen Anteils der elektromagnetischen Welle verstanden werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antennenvorrichtung kann konstruktiv einfach eine Antenne mit mehreren Polarisationen bereitgestellt werden, die einen hohen Antennengewinn und niedrige Eingangsreflexionen in einem breiten Frequenzbereich bereitstellt. Zudem weist die Antennenvorrichtung eine hohe mechanische Stabilität auf. A "polarization" is to be understood to mean, in particular, an orientation of a change in an electrical component of the electromagnetic wave. <br/> <br/> [0006] The design of the antenna device according to the invention makes it possible to constructively provide an antenna with multiple polarizations, which provides a high antenna gain and low input reflections in a wide frequency range. In addition, the antenna device has a high mechanical stability.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die erste Polarisation zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Polarisation ausgerichtet ist, wodurch konstruktiv einfach eine vorteilhaft geringe Kopplung zwischen den
zwei Polarisationen erreicht werden kann. Vorzugsweise strahlt zumindest ein Flächenstrahler, besonders bevorzugt strahlen vier Flächenstrahler, in einem ersten Betriebszustand in der ersten Polarisation und in einem zweiten Betriebszustand in der zweiten Polarisation zumindest einen Teil der elektromagnetischen Welle ab. Insbesondere soll unter der Wendung„zumindest im Wesentlichen orthogonal" verstanden werden, dass sich die zwei Polarisationen um mehr als 60 Grad, vorteilhaft mehr als 75 Grad, besonders vorteilhaft 90 Grad, unterscheiden. Alternativ könnten die Flächenstrahler eine zwei unterschiedlich zirkulär polarisierte elektromagnetische Welle aussenden. Insbesondere weist die Strahlerein- heit eine Kopplung zwischen den zwei Polarisationen auf, die kleiner als -10 dB, vorteilhaft kleiner als -15 dB, besonders vorteilhaft kleiner als -20 dB, ist. In a further embodiment, it is proposed that the first polarization is aligned at least substantially orthogonal to the second polarization, thereby structurally simple an advantageously low coupling between the two polarizations can be achieved. Preferably, at least one area radiator, particularly preferably four surface radiators, emit at least part of the electromagnetic wave in a first operating state in the first polarization and in a second operating state in the second polarization. In particular, the phrase "at least substantially orthogonal" should be understood to mean that the two polarizations differ by more than 60 degrees, advantageously more than 75 degrees, particularly advantageously 90 degrees Alternatively, the surface radiators could emit a two differently circularly polarized electromagnetic wave In particular, the radiator unit has a coupling between the two polarizations which is less than -10 dB, advantageously less than -15 dB, particularly advantageously less than -20 dB.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Flächenstrahler eine zumindest im Wesentlichen kreisrunde Strahlerfläche aufweist, wodurch eine vor- teilhafte Anpassung in einem breiten Frequenzbereich möglich ist. Vorzugsweise weisen zumindest drei der Flächenstrahler, besonders bevorzugt zumindest vier der Flächenstrahler, eine zumindest im Wesentlichen kreisrunde Strahlerfläche auf. Unter einer„Strahlerfläche" soll insbesondere eine Oberfläche des Flächenstrahlers verstanden werden, die den Flächenstrahler in Richtung des Hauptma- ximums des Antennendiagramms des Flächenstrahlers begrenzt. Vorzugsweise ist die Strahlerfläche loch- und/oder schlitzfrei ausgeführt. Insbesondere soll unter der Wendung„im Wesentlichen kreisrund" verstanden werden, dass die Strahlerfläche zu weniger als 40 %, vorteilhaft weniger als 20 %, von einer kreisrunden Fläche abweicht. Alternativ könnten Flächenstrahler andere, dem Fach- mann für eine Frequenz und Bandbreite als sinnvoll erscheinende Formen aufweisen, vorzugweise jedoch rechteckige, polygone, ovale, elliptisch und/oder quadratische Formen. Vorzugsweise weist die Strahlereinheit bei beiden Polarisationen eine gleiche Antennencharakteristik auf. Alternativ könnte die Strahlereinheit bei beiden Polarisationen unterschiedliche Antennencharakteristiken aufweisen. Dazu weisen die Flächenstrahler vorzugsweise eine von einer imFurthermore, it is proposed that at least one of the area radiators has an at least substantially circular radiator surface, whereby an advantageous adaptation in a wide frequency range is possible. At least three of the area radiators, particularly preferably at least four of the area radiators, preferably have an at least substantially circular radiator surface. A "radiator surface" is to be understood in particular as meaning a surface of the surface radiator which delimits the surface radiator in the direction of the main maximum of the antenna radiograph of the planar radiator "understood that the radiator surface to less than 40%, preferably less than 20%, deviates from a circular area. Alternatively, surface radiators could have other forms that appear reasonable to the skilled person for a frequency and bandwidth, but preferably rectangular, polygonal, oval, elliptical and / or square shapes. The emitter unit preferably has the same antenna characteristic in both polarizations. Alternatively, the emitter unit could have different antenna characteristics in both polarizations. For this purpose, the surface radiators preferably one of an im
Wesentlichen kreisrunden Strahlerfläche unterschiedliche Strahlerfläche, insbesondere eine ovale oder elliptische Strahlerfläche, auf. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung könnten unterschiedliche Antennencharakteristiken durch unterschiedliche Anregung ausgewählter Speisepunkte, insbesondere mit unter- schiedlichen Amplituden und/oder Phasenlagen, erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der erste Speisepunkt und der zweite Speisepunkt auf einer Ebene der Flächenstrahler, bezogen auf einen Mittelpunkt des Flächenstrahlers, zumindest im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind, wodurch konstruktiv einfach eine vorteilhafte Speisung der Flächenstrahler möglich ist. Insbesondere kann eine vorteilhafte Entkopplung aufgrund eines großen Abstandes der Speisepunkte erreicht werden. Unter der Wendung„bezogen auf einen Mittelpunkt des Flächenstrahlers orthogonal zueinander" soll insbesondere verstanden werden, dass eine Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des Flächenstrahlers und dem ersten Speisepunkt und eine Verbindungsli- nie zwischen dem Mittelpunkt des Flächenstrahlers und dem ersten Speisepunkt einen Wnkel zwischen 60 Grad und 130 Grad, vorteilhaft zwischen als 75 Grad und 105 Grad, besonders vorteilhaft von 90 Grad einschließen. Vorzugsweise sind die Speisepunkt von Geraden, die die Mittelpunkte der einzelnen Flächenstrahler und den Mittelpunkt aller Flächenstrahler verbinden, beabstandet ange- ordnet. Alternativ oder zusätzlich könnte der Flächenstrahler eine andere Anzahl von Speisepunkten aufweisen, die insbesondere gleichmäßig um den Mittelpunkt herum verteilt angeordnet sind, vorteilhaft jedoch drei, die jeweils 90 Grad zum nächstliegenden Speisepunkt einschließen oder besonders vorteilhaft vier Speisepunkte, die jeweils 90 Grad zum nächstliegenden Speisepunkt einschließen. Essentially circular radiator surface different radiator surface, in particular an oval or elliptical radiator surface, on. In a further alternative embodiment, different antenna characteristics could be achieved by different excitation of selected feed points, in particular with different amplitudes and / or phase angles. It is also proposed that the first feed point and the second feed point are arranged at least substantially orthogonal to one another on a plane of the area radiators with respect to a center of the area radiator, whereby structurally simple advantageous feeding of the surface radiators is possible. In particular, an advantageous decoupling can be achieved due to a large distance of the feed points. The phrase "with respect to a center of the area radiator orthogonal to one another" is to be understood in particular as meaning that a connecting line between the center of the area radiator and the first feed point and a connection line between the center of the area radiator and the first feed point have a mean between 60 degrees and Preferably, the feed points are spaced apart from straight lines connecting the centers of the individual area radiators and the center of all the area radiators, alternatively or additionally, the area radiator have a different number of feed points, in particular distributed uniformly around the center, but advantageously three, each including 90 degrees to the nearest feed point, or more preferably four feed points, each 90 degrees to m include the nearest feed point.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Strahlereinheit ein Substrat aufweist, auf dem die Flächenstrahler aufgebracht sind, wodurch eine besonders einfache Herstellung der Strahlereinheit erreicht werden kann. Alternativ könnte an die Flächenstrahler zumindest teilweise auf einer der Strahlerfläche abgewandten Seite ein Freiraum angrenzen. Insbesondere soll unter einem„Substrat" ein Körper mit einer Fläche verstanden werden, die den Flächenstrahler befestigt. Bevorzugt sind die Flächenstrahler aus einer flächigen Beschichtung des Substrats freigeätzt. Alternativ könnte die Beschichtung insbesondere direkt in einer Form der Flächenstrahler beispielsweise mittels einer physikalischen und/oder chemi- sehen Gasphasenabscheidung, einer Lackierung, Spincoating, Sprühcoating und/oder Sputtern auf das Substrat aufgebracht sein. Ebenfalls alternativ könnte der Flächenstrahler aus einem, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Material, vorteilhaft jedoch aus einem insbesondere gestanzten Blechteil, bestehen. Bevorzugt befestigen Speiseleitungen in diesem Fall die Flächenstrahler. Vor- zugsweise ist das Substrat speziell für hochfrequente Anwendungen vorgesehen,
wie beispielsweise Rogers 4350. Alternativ könnte das Substrat aus einem besonders preiswerten Material bestehen, wie beispielsweise FR4. In addition, it is proposed that the radiator unit has a substrate on which the surface radiators are applied, whereby a particularly simple production of the radiator unit can be achieved. Alternatively, the free space could at least partially be adjacent to the surface radiators on one side facing away from the radiator surface. In particular, a "substrate" is to be understood as meaning a body with a surface which fixes the surface radiator Alternatively, the surface radiator could consist of a material which appears appropriate to a person skilled in the art, but advantageously of a punched sheet metal part in particular In this case, the surface radiator is preferably provided for high-frequency applications. such as Rogers 4350. Alternatively, the substrate could be made from a particularly inexpensive material such as FR4.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Antennenvorrichtung eine Speiseeinheit aufweist, die zumindest dazu vorgesehen ist, die Strahlereinheit differenziell zu speisen, wodurch eine für eine Ortung vorteilhafte Sende- und Empfangscharakteristik erreicht werden kann. Unter einer„Speiseeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein von einem Signalgenerator stammendes Signal an die Strahlereinheit zu übertragen und/oder ein emp- fangenes Signal in Richtung einer Signalauswertungseinheit zu übertragen. Vorzugsweise ist die Speiseeinheit direkt mit der Strahlereinheit, insbesondere an deren Speisepunkten, verbunden. Vorteilhaft passt die Speiseeinheit einen Wellenwiderstand des Signalgenerators an einen Wellenwiderstand der Strahlereinheit an. Vorzugsweise wandelt die Speiseeinheit ein unsymmetrisches Aus- gangssignal des Signalgenerators in ein zumindest teilweise symmetrisches Signal zur differenziellen Speisung der Strahlereinheit um. Vorzugsweise weist die Speiseeinheit und/oder die Zuleitungseinheit zumindest ein Symmetrierglied, insbesondere einen Balun, zur Symmetrierung des unsymmetrischen Ausgangssignals des Signalgenerators auf. Alternativ könnte die Strahlereinheit das unsym- metrische Ausgangssignal des Signalgenerators mittels einer symmetrischenFurthermore, it is proposed that the antenna device has a feed unit which is at least provided to feed the emitter unit differentially, whereby an advantageous for a location transmission and reception characteristic can be achieved. A "supply unit" is to be understood in particular as a unit which is intended to transmit a signal originating from a signal generator to the emitter unit and / or to transmit a received signal in the direction of a signal evaluation unit Preferably, the feed unit converts an unbalanced output signal of the signal generator into an at least partially symmetrical signal for the differential feed of the emitter unit the supply unit and / or the supply unit at least one balun, in particular a balun, for balancing the unbalanced output signal of the signal generator .On the other hand, the radiator unit could be the unsymmetrical output Signal of the signal generator by means of a symmetrical
Speiseleitung zumindest im Wesentlichen in ein differenzielles Signal umwandeln. Vorzugsweise weist das zumindest im Wesentlichen differenzielle Signal einen differenziellen Signalanteil von wenigstens 30 %, vorteilhaft wenigstens 75 %, auf. Unter„differenziell" soll insbesondere verstanden werden, dass die Spei- seeinheit die Strahlereinheit in zumindest einem Betriebszustand an einem Sendezeitpunkt mit unterschiedlichen, insbesondere gegenphasigen Signalen versorgt. Alternativ oder zusätzlich könnte die Antennenvorrichtung eine Speiseeinheit aufweisen, die zumindest dazu vorgesehen ist, die Strahlereinheit undiffe- renziell zu speisen, insbesondere um unterschiedliche vorteilhaft einstellbare An- tennencharakteristiken zu erreichen. Essentially transform feed line into a differential signal. Preferably, the at least substantially differential signal has a differential signal component of at least 30%, advantageously at least 75%. In particular, the term "differential" is to be understood as meaning that the dispensing unit supplies the emitter unit with different, in particular opposite phase, signals in one operating state at a time of transmission Alternatively or additionally, the antenna device could comprise a feed unit which is at least provided for emitter unit - To feed renziell, in particular in order to achieve different advantageously adjustable antenna characteristics.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Speiseeinheit zumindest eine symmetrische Speiseleitung aufweist, wodurch konstruktiv die Speisepunkte vorteilhaft kontaktiert werden können. Vorteilhaft weist die Speiseeinheit zumindest drei symmetrische Speiseleitungen, besonders vorteilhaft zumindest vier symmetrische Speiseleitungen, auf. Unter einer„Spei-
seleitung" soll insbesondere eine Leitung verstanden werden, die von einer von der Massefläche aufgespannten Ebene zu einer von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene verläuft. Vorzugsweise ist die symmetrische Speiseleitung länger als 5 mm, besonders bevorzugt länger als 10 mm. Vorzugsweise ist die Speiseleitung mit zwei Speisepunkten direkt verbunden. Bevorzugt weist dieIn an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the feed unit has at least one symmetrical feed line, whereby constructively the feed points can be advantageously contacted. Advantageously, the feed unit has at least three symmetrical feed lines, particularly advantageously at least four symmetrical feed lines. Under a "food In particular, a line is to be understood which runs from a plane spanned by the ground plane to a plane spanned by the area radiators Preferably, the symmetrical feed line is longer than 5 mm, particularly preferably longer than 10 mm directly connected
Speiseleitung eine Haupterstreckung auf, die senkrecht zu einer von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene ausgerichtet ist. Unter einer„symmetrischen Speiseleitung" soll insbesondere eine Leitung mit zumindest zwei gleich geformten Leitern verstanden werden. Vorzugsweise weist die symmetrische Speiselei- tung zwei bandförmige Leiter auf. Vorzugsweise sind die Leiter auf zwei Seiten eines insbesondere verlustarmen Substrats aufgebracht. Alternativ könnte zwischen den symmetrischen Leitungen ein Luftspalt angeordnet sein. Vorzugsweise speisen die zwei Leiter zwei unterschiedliche Flächenstrahler. Feed line on a main extension, which is aligned perpendicular to a plane spanned by the surface radiators. A "symmetrical feed line" is to be understood as meaning in particular a line with at least two identically shaped conductors, Preferably the symmetrical feed line comprises two band-shaped conductors Preferably, the conductors are applied to two sides of a particularly low-loss substrate Preferably, the two conductors feed two different area radiators.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Speiseeinheit zumindest eine sich zur Anpassung verjüngende Speiseleitung aufweist, wodurch eine Impedanz eines Signalgenerators und/oder einer Leitung zwischen dem Signalgenerator und der Speiseeinheit, üblicherweise 50 Ohm oder 75 Ohm, konstruktiv einfach an eine Impedanz der Strahlereinheit angepasst werden kann. Die Impedanz der Strahlereinheit ist von deren Ausgestaltung abhängig und ist üblicherweise größer als 75 Ohm. Insbesondere soll unter der Wendung„zur Anpassung verjüngend" verstanden werden, dass die Speiseleitung auf der von der Massefläche aufgespannten Ebene und auf der von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene unterschiedliche Querschnitte aufweist. Vorzugsweise verändert sich ein Querschnitt der Speiseleitung von der von der Massefläche aufgespannten Ebene und zu der von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene kontinuierlich. Bevorzugt verjüngt sich die Speiseleitung von der Massefläche aufgespannten Ebene und zu der von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene. Alternativ könnte die Speiseleitung als Lambda/4-Transformer insbesondere mit abschnittsweise unterschiedlichen Leitungsbreiten ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Lambda/4-Transformer für eine Mittelfrequenz der Antennenvorrichtung, beispielsweise zwischen 4 und 5 GHz, optimiert. Furthermore, it is proposed that the feed unit has at least one feed line tapering for adaptation, whereby an impedance of a signal generator and / or a line between the signal generator and the feed unit, usually 50 ohms or 75 ohms, are structurally simply adapted to an impedance of the emitter unit can. The impedance of the emitter unit depends on its design and is usually greater than 75 ohms. In particular, the expression "tapering for adaptation" should be understood as meaning that the feed line has different cross sections on the plane defined by the ground plane and on the plane defined by the area radiators Preferably, a cross section of the feed line changes from the plane defined by the ground plane and The feed line preferably tapers from the plane spanned by the ground plane and to the plane defined by the area radiators Alternatively, the feed line could be designed as a lambda / 4 transformer, in particular with sections of different line widths / 4 transformer for a center frequency of the antenna device, for example between 4 and 5 GHz optimized.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Antennenvorrichtung zumindest einen Mas- sekörper mit einer Massefläche umfasst, die parallel zu einer Ebene der Flächenstrahler ausgerichtet ist, wodurch eine Antenne mit einem vorteilhaft hohen
Antennengewinn und einem vorteilhaften Vor-Rück-Verhältnis erreicht werden kann. Unter einer„Massefläche" soll insbesondere eine vorzugsweise ebene Er- streckung des elektrisch leitenden Massekörpers verstanden werden, die wenigstens so groß ist wie die Strahlerfläche der Flächenstrahler. Vorzugsweise ist der Massekörper als eine, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Schicht und/oder als ein Gitter, vorteilhaft jedoch als eine Kupferschicht einer Platine, ausgebildet. Vorzugsweise weist die Antennenvorrichtung neben der ersten Massefläche zumindest eine weitere Massefläche, vorteilhaft weitere vier Masseflächen, auf, die seitlich neben den Flächenstrahlern angeordnet sind. Vorteilhaft ist eine den Flächenstrahlern zugewandte Oberfläche dieser Massefläche konkav geformt. Vorzugsweise erstrecken sich diese weiteren Masseflächen zumindest zwischen einer von der ersten Massefläche aufgespannten Ebene und einer von den Flächenstrahlern aufgespannten Ebene. Vorteilhaft sind diese weiteren Masseflächen direkt auf ein Gehäuse des Handortungsgeräts aufgebracht und/oder von dem Gehäuse zumindest teilweise gebildet. Alternativ oder zusätzlich könnte das Handortungsgerät eine Spule aufweisen, die die Strahlereinheit, den Massekörper und/oder vorteilhaft die Speiseeinheit zumindest teilweise umschließt. Die Spule ist vorzugsweise dazu vorgesehen induktiv Messobjekte zu orten. Zudem dient die Spule vorteilhaft als Reflektor und/oder schirmt einen Teil des Handor- tungsgeräts gegen elektromagnetische Wellen der Antennenvorrichtung vorteilhaft ab. It is further proposed that the antenna device comprises at least one mass body with a ground plane that is aligned parallel to a plane of the area radiators, whereby an antenna with an advantageously high Antenna gain and a favorable front-to-back ratio can be achieved. A "ground plane" should be understood to mean, in particular, a preferably planar extension of the electrically conductive mass body which is at least as large as the radiator surface of the surface radiators Preferably, the mass body is a layer which appears sensible to a person skilled in the art and / or a grid Preferably, however, the antenna device has, in addition to the first ground plane, at least one further ground plane, advantageously four ground planes, which are arranged laterally next to the surface radiators Advantageously, a surface of this ground plane facing the surface radiator is concave Preferably, these further ground areas extend at least between a plane spanned by the first ground plane and a plane spanned by the area radiators Advantageously, these further ground planes are directly on a housing of the handheld location device brought and / or at least partially formed by the housing. Alternatively or additionally, the hand-location device could have a coil which at least partially surrounds the emitter unit, the mass body and / or advantageously the feed unit. The coil is preferably intended to locate measuring objects inductively. In addition, the coil advantageously serves as a reflector and / or advantageously shields a part of the hand-held device against electromagnetic waves of the antenna device.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Handortungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung. Unter einem„Handortungsgerät" soll ins- besondere ein Gerät zur Bestimmung von zumindest einer Information über eineIn addition, the invention is based on a hand-held device with an antenna device according to the invention. In particular, a device for determining at least one piece of information about a
Position eines fernen, unsichtbaren und/oder vorteilhaft verdeckt angeordneten Objekts verstanden werden. Vorzugsweise ist das Handortungsgerät dazu vorgesehen, eine elektrische Leitung, eine Wasserleitung, einen Balken und/der ein anderes Objekt in einer Wand, einer Decke und/oder einem anderen festen Ob- jekt zu orten. Position of a distant, invisible and / or advantageously concealed arranged object to be understood. Preferably, the hand-held locating device is intended to locate an electrical line, a water pipe, a beam and / or another object in a wall, a ceiling and / or another fixed object.
Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In derDrawing Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the
Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung,
die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Drawing is an embodiment of the invention shown. The drawing, the description and claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Handortungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung, 1 shows a hand-held device with an antenna device according to the invention,
Fig. 2 die Antennenvorrichtung aus Figur 1 mit einer Strahlereinheit, einer Fig. 2, the antenna device of Figure 1 with a radiator unit, a
Speiseeinheit und einer Zuleitungseinheit in einer perspektivischen Darstellung, Supply unit and a supply unit in a perspective view,
Fig. 3 die Strahlereinheit und die Speiseeinheit aus Figur 2 in einer perspektivischen Darstellung, 3 shows the emitter unit and the feed unit of Figure 2 in a perspective view,
Fig. 4 die Strahlereinheit aus Figur 2 in einer Draufsicht, 4 shows the radiator unit from FIG. 2 in a plan view,
Fig. 5 eine der Strahlereinheit aus Figur 2 abgewandte Seite der Zuleitungseinheit, FIG. 5 shows a side of the supply unit facing away from FIG. 2, FIG.
Fig. 6 die Strahlereinheit, die Speiseeinheit und die Zuleitungseinheit aus Fig. 6, the radiator unit, the feed unit and the supply unit
Figur 2 in einer weiteren perspektivischen Darstellung und Figure 2 in a further perspective view and
Fig. 7 ein Verlauf einer Amplitude eines empfangenen Signals der Antennenvorrichtung aus Figur 1 mit und ohne einem Messobjekt. 7 shows a profile of an amplitude of a received signal of the antenna device from FIG. 1 with and without a measurement object.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Figur 1 zeigt ein Handortungsgerät 12 mit einer erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung 10, einer Recheneinheit 48, einem Display 50 und Laufrollen 52. Bei einem Betrieb verfährt ein Bediener das Handortungsgerät 12 mittels der Laufrollen 52 über einen nicht näher dargestellten Körper, insbesondere über eine Wand. Die Antennenvorrichtung 10 sendet elektromagnetische Wellen in den Körper und empfängt Reflexionen von in dem Körper angeordneten Messobjekten, beispielsweise von Kabel, Wasserleitungen und/oder Holzbalken. Die Recheneinheit 48 bestimmt eine Position und/oder eine Entfernung der Messobjekte von der Antennenvorrichtung 10 und stellt diese von einer verfahrenen Strecke abhängig auf dem Display 50 dar. Die Recheneinheit 48 wertet dazu eine Laufzeit, eine Polarisation und/oder eine Amplitude der empfangenen Reflexionen aus.
Die Figuren 2, 3 und 5 zeigen die Antennenvorrichtung 10. Die Antennenvorrichtung 10 weist eine Strahlereinheit 14, eine Speiseeinheit 36 und eine Zuleitungseinheit 54 auf. Die Strahlereinheit 14 umfasst vier Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 und ein Substrat 32. Die Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 sind als eine auf das1 shows a handheld location device 12 with an antenna device 10 according to the invention, a computing unit 48, a display 50 and rollers 52. In one operation, an operator moves the handheld location device 12 by means of the rollers 52 via a body, not shown, in particular via a wall. The antenna device 10 transmits electromagnetic waves into the body and receives reflections from measuring objects arranged in the body, for example cables, water pipes and / or wooden beams. The arithmetic unit 48 determines a position and / or a distance of the measurement objects from the antenna device 10 and displays them on the display 50 depending on a traveled distance. The computing unit 48 evaluates a transit time, a polarization and / or an amplitude of the received reflections , FIGS. 2, 3 and 5 show the antenna device 10. The antenna device 10 has a radiator unit 14, a feed unit 36 and a feed unit 54. The radiator unit 14 comprises four surface radiators 16, 18, 20, 22 and a substrate 32. The surface radiators 16, 18, 20, 22 are as one on the
Substrat 32 aufgebrachte elektrisch leitende Schicht ausgebildet. Die vier Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 weisen jeweils einen ersten Speisepunkt 24 zur Ab- strahlung einer elektromagnetischen Welle in einer ersten Polarisation und einen zweiten Speisepunkt 26 zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in ei- ner zweiten Polarisation auf. Dazu sind die Speisepunkte 24, 26 auf einer Ebene der Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 bezogen auf einen Mittelpunkt 30 des Flächenstrahlers 16, 18, 20, 22, orthogonal zueinander angeordnet. Die Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 weisen eine kreisrunde Strahlerfläche 28 auf. Substrate 32 applied electrically conductive layer formed. The four area radiators 16, 18, 20, 22 each have a first feed point 24 for the radiation of an electromagnetic wave in a first polarization and a second feed point 26 for the emission of an electromagnetic wave in a second polarization. For this purpose, the feed points 24, 26 are arranged on a plane of the surface radiators 16, 18, 20, 22 with respect to a center 30 of the surface radiator 16, 18, 20, 22, orthogonal to each other. The surface radiators 16, 18, 20, 22 have a circular radiator surface 28.
Wie Figur 4 zeigt, sind Mittelpunkte 30 der Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 so angeordnet, dass sie Ecken eines Quadrats bilden. Die Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 sind weniger als 20 mm voneinander beabstandet angeordnet und weisen eine Durchmesser zwischen 10 mm und 40 mm auf. Die Speisepunkte 24, 26 der Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 sind auf Geraden angeordnet, die die Mittelpunkte 30 der Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 verbinden, und zwar jeweils an einem Rand der Strahlerfläche 28. Jeweils zwei Speisepunkte, die zueinander nächstliegend angeordnet sind, bilden ein Speisepunktepaar. As FIG. 4 shows, center points 30 of the area radiators 16, 18, 20, 22 are arranged in such a way that they form corners of a square. The surface radiators 16, 18, 20, 22 are spaced less than 20 mm apart and have a diameter between 10 mm and 40 mm. The feed points 24, 26 of the surface radiators 16, 18, 20, 22 are arranged on straight lines which connect the centers 30 of the surface radiators 16, 18, 20, 22, in each case at an edge of the radiator surface 28. In each case two feed points which are mutually are arranged next to each other, form a pair of feed points.
Die Speiseeinheit 36 regt beim Senden die zwei Speisepunkte 24, 26 der Speisepunktepaare jeweils im Wesentlichen differenziell zueinander an. Bei einem Senden mit der ersten Polarisation werden die Speisepunkte 24 zweier gegenüberliegender Speisepunktepaare angeregt. Bei einem Senden mit der zweiten Polarisation werden die Speisepunkte 26 der anderen zwei gegenüberliegenden Speisepunktepaare angeregt. Bei einem Ortungsvorgang sendet das Handortungsgerät 12 abwechselnd auf einer der zwei Polarisation und empfängt gleichzeitig auf beiden Polarisationen. Alternativ könnte das Handortungsgerät 12 abwechselnd auf einer der zwei Polarisation und nur auf der gleichen oder der anderen Polarisation empfangen. The feed unit 36, when transmitting, excites the two feed points 24, 26 of the feed point pairs, each substantially differentially from each other. When transmitting with the first polarization, the feed points 24 of two opposite pairs of feed points are excited. When transmitting with the second polarization, the feed points 26 of the other two opposite pairs of feed points are excited. In a locate operation, the handheld location device 12 alternately transmits to one of the two polarizations and simultaneously receives on both polarizations. Alternatively, the handheld location device 12 could receive alternately on one of the two polarizations and only on the same or the other polarization.
Die Speiseeinheit 36 speist bei dem Senden die Speisepunkte 24, 26 der Speisepunktepaare jeweils im Wesentlichen differenziell. Dazu weist die Speiseein-
heit 36 vier symmetrische Speiseleitungen 38, 40, 42, 44 auf, die jeweils mit einem Speisepunktepaar verbunden sind, und zwar durch Aussparungen im Substrat 32 der Strahlereinheit 14. Die Speiseleitungen 38, 40, 42, 44 weisen zwei Leiter 56 auf. Die Leiter 56 sind auf zwei einander abgewandten Seiten eines Substrats 58 angeordnet. Die Speiseleitungen 38, 40, 42, 44 verjüngen sich zurThe feed unit 36 feeds the feed points 24, 26 of the feed point pairs in each case substantially differentially. For this purpose, the food unit 36 has four symmetrical supply lines 38, 40, 42, 44, which are each connected to a feed point pair, by recesses in the substrate 32 of the radiator unit 14. The feed lines 38, 40, 42, 44 have two conductors 56. The conductors 56 are arranged on two opposite sides of a substrate 58. The feed lines 38, 40, 42, 44 taper to the
Anpassung zwischen der Zuleitungseinheit 54 und der Strahlereinheit 14. Adaptation between the supply line unit 54 and the radiator unit 14.
Die Zuleitungseinheit 54 weist einen Massekörper mit einer Massefläche 46, Streifenleitungen 60, Lötflächen 62 und ein Substrat 64 auf. Die Massefläche 46 ist auf einer der Strahlereinheit 14 zugewandten Seite des Substrats 64 angeordnet und parallel zu einer Ebene der Flächenstrahler 16, 18, 20, 22 ausgerichtet. Die Streifenleitungen 60 und die Lötflächen 62 sind auf einer der Strahlereinheit 14 abgewandten Seite des Substrats 64 angeordnet. Die Lötflächen 62 sind durch die Massefläche 46 leitend miteinander verbunden. Die Lötflächen 62 sind dazu vorgesehen, mit nicht näher dargestellten Steckern, hier U-FL-Steckern fürThe feed unit 54 has a mass body with a ground surface 46, strip lines 60, solder pads 62 and a substrate 64. The ground surface 46 is arranged on a side of the substrate 64 facing the emitter unit 14 and aligned parallel to a plane of the surface emitters 16, 18, 20, 22. The strip lines 60 and the soldering surfaces 62 are arranged on a side of the substrate 64 facing away from the emitter unit 14. The solder pads 62 are conductively connected to each other by the ground plane 46. The solder pads 62 are provided with connectors, not shown, here U-FL connectors for
Koaxialkabel, verbunden zu werden. Über die Stecker sind die Streifenleitungen 60 mit einem Signalgenerator und einer Signalauswertungseinheit verbunden. Die Streifenleitungen 60 verbinden die Lötflächen 62 mit der Speiseeinheit 36. Die Streifenleitung 60 weist einen Wellenwiderstand von 50 Ohm auf. Dazu weist die Zuleitungseinheit 54 Aussparungen 66 auf, durch die die Speiseleitungen 38,Coaxial cable to be connected. About the plug, the strip lines 60 are connected to a signal generator and a signal evaluation unit. The strip lines 60 connect the solder pads 62 to the feed unit 36. The strip line 60 has a characteristic impedance of 50 ohms. For this purpose, the supply line unit 54 recesses 66, through which the feed lines 38,
40, 42, 44 der Speiseeinheit 36 geführt sind. Der eine Leiter 56 der Speiseleitungen 38, 40, 42, 44 ist jeweils mit einer der Streifenleitungen 60 verbunden, und zwar verlötet. Der andere Leiter 56 der Speiseleitungen 38, 40, 42, 44 ist jeweils mit der Massefläche 46 verbunden, und zwar verlötet. 40, 42, 44 of the feed unit 36 are guided. The one conductor 56 of the feed lines 38, 40, 42, 44 is respectively connected to one of the strip lines 60, namely soldered. The other conductor 56 of the feed lines 38, 40, 42, 44 is respectively connected to the ground surface 46, namely soldered.
Figur 7 zeigt ein Diagramm einer bei einer Ortung empfangenen Reflexion. Dabei ist eine Amplitude 68 der Reflexion über einer von dem Handortungsgerät 12 zu einem Körper verfahrenen Strecke 70 dargestellt. Eine durchgezogen dargestellte Kurve 72 zeigt einen Verlauf der Amplitude 68 bei einem Körper, der nur eine Plexiglasplatte aufweist. Eine gestrichelt dargestellte Kurve 74 zeigt einen Verlauf der Amplitude 68 bei einer Messung, bei der ein Körper neben der Plexiglasplatte an einer Stelle 76 angeordnet ist. Der Körper ist als eine Metallstange mit 6 mm Durchmesser ausgebildet. Er weist einen minimalen Abstand von ungefähr 30 mm zur Antennenvorrichtung 10 auf.
FIG. 7 shows a diagram of a reflection received during a localization. In this case, an amplitude 68 of the reflection over a distance traveled by the hand-held tracking device 12 to a body 70 is shown. A solid curve 72 shows a profile of the amplitude 68 in a body having only a Plexiglas plate. A dashed curve 74 shows a profile of the amplitude 68 in a measurement in which a body is arranged next to the plexiglass plate at a position 76. The body is designed as a 6 mm diameter metal bar. It has a minimum distance of about 30 mm to the antenna device 10.
Claims
Antennenvorrichtung, insbesondere für ein Handortungsgerät (12), mit einer Strahlereinheit (14), die zumindest drei Flächenstrahler (16, 18, 20, 22) um- fasst, die jeweils einen ersten Speisepunkt (24) zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer ersten Polarisation aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Flächenstrahler (16, 18, 20, 22) zumindest einen zweiten Speisepunkt (26) zur Abstrahlung einer elektromagnetischen Welle in einer zweiten Polarisation aufweist. Antenna device, in particular for a hand-held locating device (12), with a radiator unit (14) which comprises at least three surface radiators (16, 18, 20, 22), each of which has a first feed point (24) for radiating an electromagnetic wave in a first Have polarization, characterized in that at least one of the surface radiators (16, 18, 20, 22) has at least a second feed point (26) for radiating an electromagnetic wave in a second polarization.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polarisation zumindest im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Polarisation ausgerichtet ist. Antenna device according to claim 1, characterized in that the first polarization is aligned at least substantially orthogonally to the second polarization.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Flächenstrahler (16, 18, 20, 22) eine zumindest im Wesentlichen kreisrunde Strahlerfläche (28) aufweist. Antenna device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the surface radiators (16, 18, 20, 22) has an at least substantially circular radiator surface (28).
Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Speisepunkt (24) und der zweite Speisepunkt (26) auf einer Ebene der Flächenstrahler (16, 18, 20, 22), bezogen auf einen Mittelpunkt (30) des Flächenstrahlers (16, 18, 20, 22), zumindest im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the first feed point (24) and the second feed point (26) are on a plane of the surface radiators (16, 18, 20, 22), relative to a center point (30) of the surface radiators (16 , 18, 20, 22), are arranged at least substantially orthogonally to one another.
Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlereinheit (14) ein Substrat (32) aufweist, auf dem die Flächenstrahler (16, 18, 20, 22) aufgebracht sind. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiator unit (14) has a substrate (32) on which the surface radiators (16, 18, 20, 22) are applied.
6. Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speiseeinheit (36), die zumindest dazu vorgesehen ist, die Strahlereinheit (14) differenziell zu speisen.
6. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized by a feed unit (36) which is at least intended to differentially feed the radiator unit (14).
7. Antennenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseeinheit (36) zumindest eine symmetrische Speiseleitung (38, 40, 42, 44) aufweist. 7. Antenna device according to claim 6, characterized in that the feed unit (36) has at least one symmetrical feed line (38, 40, 42, 44).
8. Antennenvorrichtung zumindest nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseeinheit (38, 40, 42, 44) zumindest eine sich zur Anpassung verjüngende Speiseleitung (38, 40, 42, 44) aufweist. 8. Antenna device at least according to claim 6, characterized in that the feed unit (38, 40, 42, 44) has at least one feed line (38, 40, 42, 44) which tapers for adaptation.
9. Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Massekörper mit einer Massefläche (46), die parallel zu einer Ebene der Flächenstrahler (16, 18, 20, 22) ausgerichtet ist. 9. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized by at least one mass body with a ground surface (46) which is aligned parallel to a plane of the surface radiators (16, 18, 20, 22).
10. Handortungsgerät mit einer Antennenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Hand-held locating device with an antenna device (10) according to one of the preceding claims.
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