WO2013120994A1 - Leiterplattenanordnung zur speisung von antennen über ein dreileitersystem zur anregung unterschiedlicher polarisationen - Google Patents

Leiterplattenanordnung zur speisung von antennen über ein dreileitersystem zur anregung unterschiedlicher polarisationen Download PDF

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WO2013120994A1
WO2013120994A1 PCT/EP2013/053077 EP2013053077W WO2013120994A1 WO 2013120994 A1 WO2013120994 A1 WO 2013120994A1 EP 2013053077 W EP2013053077 W EP 2013053077W WO 2013120994 A1 WO2013120994 A1 WO 2013120994A1
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patch
circuit board
board assembly
antenna
printed circuit
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PCT/EP2013/053077
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Ralf JÜNEMANN
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Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/02—Details
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
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    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements

Definitions

  • Circuit board arrangement for feeding antennas via a three-conductor system for exciting different
  • the invention relates to a printed circuit board arrangement having at least one amplifier unit and at least two antenna elements, which are fed via a three-conductor system and preferably in the frequency range for
  • Millimeter waves work.
  • the arrangement is suitable for use in antenna arrays with several hundred or a thousand antennas, which are able to radiate different mutually orthogonal polarizations.
  • Circuit board assemblies which are used in said environment, serve different
  • the printed circuit board assemblies should be such that the overall system can be constructed as compact as possible and the space required, respectively the associated costs are reduced to a minimum.
  • Microstrip lines are arranged perpendicular to each other to maximize mutual decoupling
  • Millimeter wave range is suitable.
  • the invention may be used for use in antenna arrays having several hundred or a thousand antennas capable of different orthogonal ones
  • the circuit board assembly according to the invention is used for electrically connecting an amplifier unit
  • the at least two antenna elements are coupled via a three-conductor system to the amplifier unit, wherein the three-conductor system of three parallel to each other applied to the circuit board assembly or in the circuit board assembly
  • Antenna elements is because in this case, both a horizontal, as well as a vertical, as well as a left or right-handed circular polarization is possible. Furthermore, it is particularly advantageous for the at least two antenna elements to be connected by means of a three-conductor system the amplifier unit are coupled.
  • Three-conductor system which consists of three mutually parallel conductor tracks and can lead to two mutually orthogonal modes, namely allows a very compact structure of the entire circuit board assembly.
  • the at least two antenna elements are slot antennas and if each slot antenna is formed by a respective recess on a second metal layer of the printed circuit board assembly and / or if the two recesses of the
  • Circuit board assembly an advantage when the part of the first recess which forms the first antenna element is preferably orthogonal to the part of the second recess which forms the second antenna element, whereby the first antenna element orthogonal to the second
  • Antenna element is aligned, and / or if the first antenna element has the same shape and the same length as the second antenna element. Due to the fact that the two antenna elements are preferably oriented orthogonally with respect to one another, it is possible for them to be aligned with one another
  • Coupled circuit board assembly in addition, in the inventive
  • Printed circuit board assembly an advantage when a first patch is formed on a third metal layer, which is disposed above the two antenna elements, or when on a first metal layer, which is arranged below the two antenna elements, a first patch
  • Circuit board assembly exists when the first patch the
  • This embodiment of the first patch results in that the electromagnetic wave can be optimally radiated.
  • PCB assembly an advantage when above the first patch, above the at least two
  • Antenna elements is arranged, a second patch is arranged, wherein the two patches are separated from each other and from the at least two antenna elements by a respective dielectrics.
  • Using a second patch increases the usable bandwidth.
  • a closed metal layer which acts as a reflector. This allows the
  • Directional effect of the antenna arrangement can be improved.
  • Circuit board assembly an advantage when in the first substrate of the circuit board assembly, which the
  • Amplifier unit is able to signal each one the two outer conductors with the center conductor as
  • Circuit board arrangement an advantage when the at least two antenna elements are formed on the circuit board assembly and aligned orthogonal to each other.
  • the two antenna elements do not necessarily have to be aligned exactly orthogonal to one another.
  • Deviations from a 90 ° angle are also allowed.
  • FIG. 1A an antenna of an exemplary embodiment with two
  • Fig. 1B shows an antenna of an embodiment with two
  • Fig. IC is an exemplary exemplary construction of an MMIC amplifier unit for exciting a
  • Fig. 2A an embodiment of the invention
  • Antenna elements powered by a three-wire system and having a first patch
  • Fig. 2B shows another embodiment of
  • Circuit board assembly which comprises two antenna elements, the one of
  • Fig. 2C is another embodiment of the
  • a printed circuit board assembly which comprises two antenna elements, which are fed by a three-conductor system, and a downwardly radiating first patch;
  • Fig. 3A is a plan view of the first and second
  • 3B is a further plan view of the first, second and third metal layers of an embodiment of the printed circuit board assembly according to the invention.
  • 3C is another plan view of the first, second, third and fourth metal layers of a
  • Printed circuit board assembly; 4A is a further plan view of the first, second, third and fourth metal layers of
  • 4B is another plan view of the first, second, third and fourth metal layers of a
  • Circuit board arrangement wherein the operation of the patch at a circular left or
  • Fig. 1A shows an antenna with two ports, which is excited by an amplifier unit 1 via a three-conductor system 2 with a horizontal or vertical polarization.
  • the amplifier unit 1 is preferably an MMIC amplifier unit 1 (monolithic microwave integrated circuit)
  • the three-conductor system 2 it is preferable to have three parallel lines, whereby voltages are preferably carried on the two lines 3i, 32, which may differ in magnitude and phase.
  • the third line 33 serves as reference ground and is also called center conductor 3 3 and serves as a common conductor for the two lines 3i, 32 ⁇
  • FIG. 1A shows that a first line 3i of the three-conductor system 2 is connected to the connection port 1 of the antenna 4.
  • a second line 32 connects the
  • the third line 3 3 is the ground line, which is also led to the antenna 4.
  • the antenna 4 in FIG. 1A radiates both a horizontal polarization and a vertical polarization.
  • the solid arrows in FIG. 1A indicate two voltages which Although the same amplitude U have their phase, however, is different by 180 °.
  • the antenna 4 radiates a vertically polarized in such a line occupancy
  • the antenna 4 voltages are supplied, which are equal in both their amplitude and with respect to their phase position.
  • the antenna 4 then emits a horizontally polarized electromagnetic field.
  • the structures of the antenna 4 and the amplifier unit 1 shown in FIGS. 1A to 1C are completely imaged on the printed circuit board arrangement 5 according to the invention, as will be explained below.
  • Fig. 1B shows an antenna 4 with two ports, which is excited by an amplifier unit 1 via a three-conductor system 2 with a circular polarization.
  • a voltage is applied to the first line 3i and the second line 32 constituting the two outer lines of the three-conductor system 2.
  • the amplitude of these two voltages generated by the amplifier unit 1 is the same.
  • the phase of the voltage applied to the first line 3i is, however, shifted by -90 ° with respect to the phase of the voltage applied to the second line 32 voltage.
  • the antenna 4 radiates a levorotatory circular
  • Fig. 1B Facts are shown by the dashed arrows in Fig. 1B. It is also possible that the voltage on the first line 3i is shifted by + 90 ° with respect to the voltage on the second line 32. In this case, the antenna 4 radiates a clockwise circularly polarized electromagnetic field. This situation is shown in Fig. 1B by the solid arrows.
  • Phase shift of -90 ° or a phase shift of + 90 ° an electromagnetic field is emitted by the antenna 4, which has either a circular left-handed or a circular clockwise polarization.
  • the antenna 4 emits an electromagnetic field having either left-handed or right-handed elliptical polarization.
  • the amplifier unit 1 can generate voltages which have a different phase position and / or a different amplitude and that these different voltages on the first line 3i and the second line 32 with the line 3 3 can be supplied as the reference ground of the antenna 4, become
  • Amplifier unit 1 is constructed according to the MMIC principle, because thereby the phase and / or amplitude adjustment via a three-wire system 2 in a small footprint cost-effective, eg in SiGe technology can be produced.
  • Fig. IC shows an exemplary structure of a
  • Amplifier unit 1 for the excitation of an antenna 4 with horizontal or vertical or circular or
  • the amplifier unit 1 has on the output side five connection ports, which as
  • Bond pads (pads) 6i, 6 2 , 6 3 , 64 and 6 5 are executed.
  • the bond pads 61, 6 3 , and 65 are grounded
  • the first line 3i by means of a bonding process by bonding wires with the
  • Bond spot 6 2 connected.
  • the second line 3 2 is connected to the bonding pad 64.
  • the third line 3 3 is connected to the bonding pad 6 3 .
  • a high-frequency signal to be amplified is supplied to a 3dB coupler 7 within the amplifier unit 1. This 3dB coupler shares that
  • a first output signal is via a first
  • High frequency amplifier 8 1 amplified, whereas a second output signal via a second
  • High frequency amplifier 8 2 is amplified.
  • Amplification factor of the first high-frequency amplifier 8 1 are set freely. The same applies to the
  • High-frequency amplifier 8 1 is a first
  • Phase shifter 9i supplied. The output of the first
  • Phase shifter 9i is connected to the second bonding pad 6 2 , which in turn is connected to the first line 3i
  • Radio frequency amplifier 8 2 is applied to the input of a second phase shifter 9 2 .
  • the output of the second phase shifter 9 2 is connected to the fourth bonding pad 64, which in turn is connected to the second line 3 2 .
  • Phase shifter 9 2 the phase of the high-frequency signal to be amplified can be set arbitrarily. Phase shifts of 0 °, -90 °, 90 ° and 180 ° are preferably set.
  • the first phase shifter 9i and the second phase shifter 9 2 can be constructed for example by capacitances and inductances, by which the
  • Phase shift is adjustable. Thereby can
  • High frequency signals can be adjusted so accurately that even non-ideal effects, e.g. can be attributed to asymmetries of the line structures which have arisen during the processing of the multilayer.
  • Fig. 2A shows an embodiment of the
  • Circuit board assembly 5 which comprises a plurality of antenna elements 4i, 4 2 and a first patch 21
  • the printed circuit board assembly 5 comprises four metal layers 22i, 222, 22 3 , 224.
  • the first metal layer 22 ⁇ and the second metal layer 222 are located at the
  • first substrate 23i Bottom or at the top of a first substrate 23i.
  • first substrate 23i is a dielectric that electrically isolates the first metal layer 22 ⁇ of the second metal layer 222nd.
  • Metal layer 22 3 and the fourth metal layer 224 are located on the lower side or on the upper side of a second substrate 2 32 - the first substrate 23i and the second
  • Substrate 2 32 should have dielectric constants suitable for high frequencies in the millimeter-wave range.
  • the first substrate 23i which is the first
  • Metal layer 22i and the second metal layer 222 is, from the second substrate 2 32, which is the third
  • Metal layer 223 and the fourth metal layer 22 4 separated by an intermediate layer 24.
  • preimpregnated fibers having similar dielectric properties as the first substrate 23i and the second substrate 322, wherein the melting temperature of the PREPREG is lower, so that at a suitable temperature and high
  • the two still solid substrates 23i, 2 32 are glued together via the intermediate layer 24. Furthermore, in the first substrate 23i of
  • a recess 28 is formed, in which the amplifier unit 1 is inserted.
  • This recess 28 is preferably created by a milling process, wherein the recess 28 should be chosen so deep that the terminal contacts, so the bonding pads 6i to 65 of the amplifier unit 1 are at the same height as the three-conductor system 2.
  • first metal layer 22i for this purpose is significantly thicker than, for example, the second
  • Metal layer 222 The higher thickness can be achieved, for example, by coppering. This ensures that even in a milling process, the first metal layer 22i is not severed and that in the following
  • Amplifier unit 1 can be arranged securely in the recess 28.
  • the second substrate 32 preferably also has to have its two metal layers 22 3 , 22 4 also be removed together with the intermediate layer 24 in the region of the recess 28. This can also be done by a stamping process before pressing.
  • the antenna 4 preferably consists of two antenna elements 4i, 42, which via the three-conductor system 2 to the
  • Amplifier unit 1 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled. As will be described in detail later, the at least two antenna elements 4i, 42 are coupled.
  • Printed circuit board assembly 5 is formed. These not shown in Fig. 2A recesses are made of the
  • a first patch 21 is formed on the third metal layer 22 3 , which is arranged above the two antenna elements 4 i, 42.
  • This first patch 21 causes, together with the two slot antennas 4 i, 42, an electromagnetic field to be emitted upwards or downwards, that is to say mainly perpendicularly to the first patch 21.
  • PCB assembly 5 leaves in two directions, is the first in the embodiment of FIG. 2A
  • Metal layer 22i formed as a closed metal layer, which thus acts as a reflector and reflects downwardly propagating part of the electromagnetic field back up again. Furthermore, a via hole 25 is not formed in Fig. 2A, 22 ⁇ 4 to 22 electrically contacted with each other the different metal layers.
  • the via is not formed in Fig. 2A, 22 ⁇ 4 to 22 electrically contacted with each other the different metal layers.
  • Penetrate circuit board assembly 5 and in more
  • Coupling tracks For example, on the same circuit board assembly 5 also an antenna may be formed, which acts as a receiver. To a direct coupling of the feeding antenna 4 in the
  • the feeding antenna 4 As will be explained later, of
  • Fig. 2B shows a further embodiment of the
  • Circuit board assembly 5 which has a plurality of antenna elements 4i, 4 2 and two patches 21, 26, which are fed by a three-conductor system 2.
  • the second patch 26 is on the fourth metal layer 22 4 , which is arranged above the two antenna elements 4i, 4 2 ,
  • Fig. 2B also shows the recess 28 into which the amplifier unit 1 is inserted.
  • Fig. 2C shows another embodiment of the
  • Circuit board assembly 5 which a plurality of antenna elements 4i, 4 2 , of a
  • 3-line system 2 are fed and one down radiating first patch 21 has. In this
  • Embodiment is on the first metal layer 22i, which is disposed below the two antenna elements 4i, 4 2, the first patch 21 is formed, wherein the first patch 21 is isolated by recesses within the first metal layer 22 ⁇ therefrom.
  • the third metal layer 223 is a completely closed one
  • Radiation direction can be influenced.
  • Fig. 3A shows a top view of the first and second metal layer 22 ⁇ , 22 2 of the invention
  • Amplifier unit 1 whose as connection contacts
  • first line 3i, the second line 3 2 and the third line 33 of the three-conductor system 2 are shown, which are formed on the first metal layer 22 2 . Good to
  • first line 3i is separated from the third line 3 3 by a recess.
  • second line 3 2 is also separated from the third line 3 3 by a further recess.
  • the first line 3i, the second line 3 2 and the third line 3 3 run parallel to each other.
  • the at least two antenna elements 4i, 42 are sliding edges 4i, 42 and that each slot antenna 4i, 42 is formed by a respective recess on the second metal layer 222 of the printed circuit board arrangement 5 according to the invention.
  • Antenna elements 4i, 42 in the direction of the amplifier unit 1 on, whereby the three mutually parallel lines or interconnects 3i, 32, 3 3 from each other
  • the first line 3i, the second line 32 and the third line 3 3 are also strip conductors 3i, 32, 3 3 . Good to see is that the two outer
  • Lines or printed conductors 3i, 32 of the three-conductor system 2 which also carry the excitation signals, in an area in front of the two antenna elements 4i, 42 on the
  • the ground plane 222 is formed on the second metal layer 222 and connected to the reference ground. This ground surface 222 is at least in the direction of the amplifier unit 1 back
  • the first antenna element 4i is preferably oriented orthogonally to the second antenna element 42. It is particularly advantageous that the first antenna element 4i has the same shape and the same length as the second antenna element 42. Good to see in Fig. 3A also that a
  • plated-through holes 55 are arranged on a round, in particular circular, ring and that these are the at least two antenna elements 4i, 4 second
  • the circular ring consisting of the
  • Through holes 25 ensures that no electromagnetic field from the two antenna elements 4i, 4 2 is emitted laterally and optionally
  • inventive circuit board assembly 5 may be arranged disturbs.
  • first metal layer 22i below the first antenna element 4i and the second antenna element 4 2 is arranged and as
  • the first metal layer 22i which acts as a reflector, is separated from the second metal layer 22i only by the first substrate 23i.
  • FIG. 3B shows a further plan view of the first, second and third metal layers 22i, 22 2 , 22 3 of FIG
  • a first patch 21 is formed on a third metal layer 22 3 , which is arranged above the two antenna elements 4i, 4 2 .
  • the third metal layer 22 3 is separated from the second metal layer 22 2 by the intermediate layer 24.
  • the first patch 21 has the shape of a square, but also the shape of a rhombus is possible. In this case, a first edge of the first is preferred
  • Antenna element 4i are removed and that also almost all points of the second edge of the first patch 21 are equidistant from the second antenna element 42.
  • Antenna element 4i, 42 are removed.
  • the first antenna element 4i and the second antenna element 42 are arranged below the first patch 21.
  • the antenna elements 4i, 42 are also horizontally and vertically away from the first and second edges of the first patch 21 for the sake of clarity.
  • the first patch 21 is formed on the first metal layer 22i, as shown in Fig. 2C.
  • the first antenna element 4i and the second antenna element 42 are preferably arranged directly above the first patch 21.
  • 3C shows a further plan view of the first, second, third and fourth metal layers 22i, 22 2 , 223, 22 4 of the printed circuit board assembly 5 according to the invention.
  • a second patch 26 is arranged, wherein the two patches 21, 26 are separated from one another by a
  • Dielectric 23 2 are separated.
  • the metal layer 22 4 on which the second patch 26 is formed, provided with a recess, whereby the second patch 26 is isolated from the remaining metal layer 22 4th
  • the remaining metal layer 22 4 which does not form the second patch 26, is inter alia through the via 25 with the Reference ground connected.
  • the second patch 26 is separated from the first patch 21 by the second substrate 23 2 .
  • the second patch 26 is preferably arranged above the first patch 21 in such a way that the midpoint of the second patch 26 is arranged directly, that is, perpendicularly above the midpoint of the first patch 21.
  • the second patch 26 has the shape of a square or a rhombus and thus preferably has the same shape as the first patch 21.
  • the edges of the second patch 26 have a length which is preferably less than or equal to the length of the edges of the first patch 21.
  • the second patch 26 is arranged or aligned above the first patch 21 such that the edges of the second patch 26 extend as parallel as possible to the edges of the first patch 21.
  • the second patch 26 is spaced from the first patch 21 by a length such that the directivity of the
  • Antenna elements 4i, 4 2 is increased.
  • the length moves in the order of ⁇ / 4, wherein the wavelength in the material of the printed circuit board assembly 5 is to be set.
  • Metal layer 22 4 insulated is preferably selected such that the recess extends from the second patch 26 to the through-holes 25 which are arranged in a ring.
  • the outer contour of this recess is preferably designed circular, so that they are best arranged on the annular
  • Through holes 25 adapts.
  • the use of a second patch 26, which is optional, also leads to the fact that the usable bandwidth of the antenna 4 increases with the two antenna elements 4i, 4 2 .
  • the plated-through holes 25 serve to shield the antenna 4 with the two antenna elements 4i, 4 2 , these vias 25 extend over the metal layers 22i, 22 2 and 22 4 , whereby the antenna 4 by means of these circular
  • Antenna elements 4i, 4 2 radiates perpendicular to the metal layers 22 ⁇ to 22 4th
  • Fig. 4A shows a further plan view of the first, second, third and fourth metal layer 22 ⁇ 4 to 22 of the printed circuit board assembly according to the invention 5, wherein the operation of the first patch 21 for a vertical and / or horizontal polarization will be explained. It can be seen that the three-wire system 2 on the one hand with a common-mode excitation and on the other hand with a
  • Push-pull excitation is fed.
  • the common-mode excitation leads over the orthogonally arranged in the vicinity of the patch
  • Slot antennas 4i, 4 2 to a horizontal polarization of the radiated field. Good to see that, for example, the field lines of the third line 3 3 extend to the second line 32 or the first line 3i. This causes the slot antennas to cancel out the vertical component because the amplitudes are the same, so that only one horizontal
  • Amplifier unit 1 can therefore be changed directly between the two linear polarizations.
  • FIG. 4B shows a further plan view of the first, second, third and fourth metal layer 22 ⁇ 4 to 22 of the printed circuit board assembly according to the invention 5, wherein the
  • the described principle can also be used for non-planar antenna and conductor structures.

Abstract

Die Leiterplattenanordnung (5) dient zum elektrischen Verbinden einer Verstärkereinheit (1) mit zumindest zwei Antennenelementen (41, 42), wobei die zumindest zwei Antennenelemente (41, 42) auf der Leiterplattenanordnung (5) ausgebildet sind. Die Antennenelemente (41, 42) sind über ein Dreileitersystem (2) an die Verstärkereinheit (1) angekoppelt, wobei das Dreileitersystem (2) aus drei parallel zueinander verlaufenden auf der Leiterplattenanordnung (5) aufgebrachten Leiterbahnen (31, 32, 32) besteht.

Description

Leiterplattenanordnung zur Speisung von Antennen über ein Dreileitersystem zur Anregung unterschiedlicher
Polarisationen Die Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit zumindest einer Verstärkereinheit und zumindest zwei Antennenelementen, die über ein Dreileitersystem gespeist werden und bevorzugt im Frequenzbereich für
Millimeterwellen arbeiten. Insbesondere ist die Anordnung für den Einsatz in Antennenarrays mit mehreren hundert oder tausend Antennen geeignet, die in der Lage sind unterschiedliche zueinander orthogonale Polarisationen abzustrahlen . Leiterplattenanordnungen die in dem genannten Umfeld eingesetzt werden, dienen dazu, verschiedene
Antennenelemente mit der entsprechenden Verstärkereinheit zu verbinden. Dabei sollen die Leiterplattenanordnungen derart beschaffen sein, dass das Gesamtsystem möglichst kompakt aufgebaut werden kann und der Platzbedarf, respektive die damit verbundenen Kosten, auf ein Minimum reduziert werden.
Aus „ Dual Aperture-Coupled Microstrip Antenna for Dual or Circular Polarisation", A. Adrian und D. H. Schaubert,
Electronic Letters, 5, Nov. 1987, Vol. 23, No . 23, Seiten 1226-1228 ist eine Leiterplattenanordnung bekannt, auf welcher Antennenelemente angeordnet sind, die einen Patch für die Abstrahlung von orthogonal linearen Polarisationen oder orthogonal zirkulären Polarisationen anregen.
Nachteilig an der oben genannten Veröffentlichung ist, dass die beiden die Antennenelemente speisenden
Mikrostreifenleitungen senkrecht zueinander angeordnet sind, um eine maximale gegenseitige Entkopplung zu
erreichen. Dies führt zu einem erhöhten Platzbedarf und den damit verbundenen Kosten. Zusätzlich ist im Falle der zirkulären Polarisationen eine Beschaltung der
Antennenanordnung mit einem phasendrehenden Leistungsteiler, z.B. einem 90 ° -Ring-Hybrid notwendig, was den Platzbedarf und die Kosten weiter erhöht.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine
Leiterplattenanordnung zu schaffen, die kompakter
aufgebaut ist und dadurch günstiger in der Herstellung ist und sich gleichermaßen für Frequenzen im
Millimeterwellenbereich eignet. Insbesondere kann die Erfindung für den Einsatz in Antennenarrays mit mehreren hundert oder tausend Antennen verwendet werden, die in der Lage sind unterschiedliche zueinander orthogonale
Polarisationen abzustrahlen.
Die Aufgabe wird bezüglich der Leiterplattenanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung angegeben.
Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung dient zum elektrischen Verbinden einer Verstärkereinheit mit
zumindest zwei Antennenelementen, wobei die zumindest zwei Antennenelemente auf der Leiterplattenanordnung
ausgebildet sind. Die zumindest zwei Antennenelemente sind dabei über ein Dreileitersystem an die Verstärkereinheit angekoppelt, wobei das Dreileitersystem aus drei parallel zueinander verlaufenden auf der Leiterplattenanordnung aufgebrachten oder in die Leiterplattenanordnung
eingebrachten Leiterbahnen besteht. Es ist besonders vorteilhaft, dass die
Leiterplattenanordnung aus zumindest zwei
Antennenelementen besteht, weil in diesem Fall sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale, als auch eine links- bzw. rechtsdrehende zirkuläre Polarisation möglich ist. Im Weiteren ist es besonders vorteilhaft, dass die zumindest zwei Antennenelemente mittels eines Dreileitersystems an die Verstärkereinheit angekoppelt sind. Ein solches
Dreileitersystem, welches aus drei parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen besteht und zwei zueinander orthogonale Moden führen kann, ermöglicht nämlich einen sehr kompakten Aufbau der gesamten Leiterplattenanordnung.
Im Weiteren besteht ein Vorteil bei der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, wenn es sich bei den zumindest zwei Antennenelementen um Schlitzantennen handelt und wenn jede Schlitzantenne durch je eine Aussparung auf einer zweiten Metalllage der Leiterplattenanordnung gebildet ist und/oder wenn sich die beiden Aussparungen von den
Antennenelementen in Richtung der Verstärkereinheit fortsetzen und dadurch die drei parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen elektrisch voneinander trennen. Dies erlaubt einen sehr kompakten Aufbau, wobei das
Dreileitersystem die beiden als Schlitzantenne
ausgebildeten Antennenelemente auf vorteilhafte Weise anregt .
Weiterhin besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn der Teil der ersten Aussparung, der das erste Antennenelement bildet, vorzugsweise orthogonal zu dem Teil der zweiten Aussparung steht, der das zweite Antennenelement bildet, wodurch das erste Antennenelement orthogonal zu dem zweiten
Antennenelement ausgerichtet ist, und/oder wenn das erste Antennenelement die gleiche Form und die gleiche Länge hat wie das zweite Antennenelement. Dadurch, dass die beiden Antennenelemente vorzugsweise orthogonal zueinander ausgerichtet sind, ist es möglich, diese mit einer
horizontalen Polarisation oder einer vertikalen
Polarisation oder einer zirkulären links- bzw.
rechtsdrehenden Polarisation anzuregen. Zusätzlich besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn eine Vielzahl von Durchkontaktierungen auf einen kreisförmigen Ring
angeordnet sind und die beiden Antennenelemente
einschließen, wobei der kreisförmige Ring bestehend aus der Vielzahl an Durchkontaktierungen in Richtung des
Dreileitersystems hin keine Durchkontaktierungen aufweist. Dieses Vielzahl an Durchkontaktierungen stellen dabei sicher, dass das von den beiden Antennenelementen
ausgesendete elektromagnetische Feld nicht in andere
Leiterbahnen oder Komponenten innerhalb der
Leiterplattenanordnung einkoppelt . Zusätzlich besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn auf einer dritten Metalllage, die oberhalb der beiden Antennenelemente angeordnet ist, ein erster Patch ausgebildet ist, oder wenn auf einer ersten Metalllage, die unterhalb der beiden Antennenelemente angeordnet ist, ein erster Patch
ausgebildet ist, wobei der erste Patch durch Ausnehmungen innerhalb der ersten Metalllage von dieser isoliert ist.
Unter Patch wird im Rahmen dieser Anmeldung eine
metallisierte Fläche verstanden, die in ihren Abmessungen begrenzt und in der gegebenen Anordnung für den
gewünschten Frequenzbereich resonant ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung besteht, wenn der erste Patch die
Form einer Raute oder vorzugsweise die eines Quadrats hat, wobei eine erst Kante des ersten Patchs parallel zu einem ersten Antennenelement verläuft und wobei eine zweite Kante des ersten Patchs, die zu der ersten Kante des ersten Patchs benachbart ist, parallel zu einem zweiten Antennenelement verläuft. Diese Ausgestaltung des ersten Patchs führt dazu, dass die elektromagnetische Welle optimal abgestrahlt werden kann.
Außerdem besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn oberhalb des ersten Patchs, der oberhalb der zumindest beiden
Antennenelemente angeordnet ist, ein zweiter Patch angeordnet ist, wobei die beiden Patches voneinander und von den zumindest beiden Antennenelementen durch jeweils ein Dielektrika getrennt sind. Der Einsatz eines zweiten Patchs erhöht die nutzbare Bandbreite. Zusätzlich besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn oberhalb oder unterhalb der zumindest zwei Antennenelemente
entgegengesetzt zu dem Patch eine geschlossene Metalllage vorliegt, die als Reflektor wirkt. Dadurch kann die
Richtwirkung der Antennenanordnung verbessert werden.
Weiterhin besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn in dem ersten Substrat der Leiterplattenanordnung, welches das
Dreileitersystem trägt, eine Ausnehmung ausgebildet ist und wenn in diese Ausnehmung die Verstärkereinheit eingesetzt ist. In diesem Fall können die Verbindungen zwischen der Verstärkereinheit und dem Dreileitersystem möglichst kurz gehalten werden, wodurch auftretende
Reflexionen minimiert sind.
Zusätzlich besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn die
Verstärkereinheit in der Lage ist, jeweils ein Signal an die beiden Außenleiter mit dem Mittelleiter als
gemeinsamen Leiter des Dreileitersystems anzulegen, so dass die beiden Antennenelemente zusammen mit dem ersten Patch und optional mit dem zweiten Patch ein
elektromagnetisches Feld mit einer horizontalen
Polarisation oder einer vertikalen Polarisation oder einer zirkulär links- bzw. rechtsdrehenden Polarisation
erzeugen . Schlussendlich besteht bei der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung ein Vorteil, wenn die zumindest beiden Antennenelemente auf der Leiterplattenanordnung ausgebildet und orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Dabei müssen die beiden Antennenelemente nicht zwingend exakt orthogonal zueinander ausgerichtet sein.
Abweichungen von einem 90°-Winkel sind allerdings auch zulässig .
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen: Fig. 1A eine Antenne eines Ausführungsbeispiels mit zwei
Toren, die von einer MMIC-Verstärkereinheit über ein Dreileitersystem angeregt wird und ein elektromagnetisches Feld mit einer horizontalen oder einer vertikalen Polarisation abstrahlt;
Fig. 1B eine Antenne eines Ausführungsbeispiels mit zwei
Toren, die von einer MMIC-Verstärkereinheit über ein Dreileitersystem angeregt wird und ein elektromagnetisches Feld mit einer zirkulär links- bzw. rechtsdrehenden Polarisation
abstrahlt ; Fig. IC ein exemplarischer beispielhafter Aufbau einer MMIC-Verstärkereinheit zur Anregung einer
Antenne für eine horizontale oder vertikale oder zirkulär links- bzw. rechtsdrehende
Polarisation;
Fig. 2A ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung, welches zwei
Antennenelemente, die von einem Dreileitersystem gespeist werden, und einen ersten Patch aufweist ;
Fig. 2B ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, welches zwei Antennenelemente, die von einem
Dreileitersystem gespeist werden, und zwei
Patches aufweist;
Fig. 2C ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, welches zwei Antennenelemente, die von einem Dreileitersystem gespeist werden, und einen nach unten abstrahlenden ersten Patch aufweist; Fig. 3A eine Draufsicht auf die erste und zweite
Metalllage der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung;
Fig. 3B eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite und dritte Metalllage eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung;
Fig. 3C eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage eines
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung; Fig. 4A eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung, wobei die Funktionsweise des ersten Patchs bei einer vertikalen oder horizontalen Polarisation erläutert wird; und
Fig. 4B eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage eines
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung, wobei die Funktionsweise des Patchs bei einer zirkulär links- bzw.
rechtsdrehenden Polarisation erläutert wird. Fig. 1A zeigt eine Antenne mit zwei Toren, die von einer Verstärkereinheit 1 über ein Dreileitersystem 2 mit einer horizontalen oder vertikalen Polarisation angeregt wird. Bei der Verstärkereinheit 1 handelt es sich bevorzugt um eine MMIC-Verstärkereinheit 1 (engl. Monolithic Microwave Integrated Circuit; dt. monolithischer
Mikrowellenschaltkreis) . Bei dem Dreileitersystem 2 handelt es bevorzugt um drei parallele Leitungen, wobei bevorzugt auf den zwei Leitungen 3i, 32 Spannungen geführt werden, die sich in Betrag und Phase unterscheiden können. Die dritte Leitung 33 dient dabei als Bezugsmasse und wird auch Mittelleiter 33 genannt und dient als gemeinsamer Leiter für die zwei Leitungen 3i, 32·
In Fig. 1A ist dargestellt, dass eine erste Leitung 3i des Dreileitersystems 2 mit dem Anschlussport 1 der Antenne 4 verbunden ist. Eine zweite Leitung 32 verbindet die
Verstärkereinheit 1 mit dem zweiten Anschlussport der Antenne 4. Bei der dritten Leitung 33 handelt es sich um die Masseleitung, die ebenfalls zu der Antenne 4 geführt wird. Zu erkennen ist weiterhin, dass die Antenne 4 in Fig. 1A sowohl eine horizontale Polarisation, als auch eine vertikale Polarisation abstrahlt. Dabei geben die durchgezogenen Pfeile in Fig. 1A zwei Spannungen an, die zwar die gleiche Amplitude U haben, deren Phase allerdings um 180° verschieden ist. Wie später noch ausführlich erläutert wird, strahlt die Antenne 4 bei einer derartigen Leitungsbelegung ein vertikal polarisiertes
elektromagnetisches Feld aus. Im umgekehrten Fall, der durch die gestrichelten Pfeile gekennzeichnet ist, werden der Antenne 4 Spannungen zugeführt, die sowohl in ihrer Amplitude als auch bzgl. ihrer Phasenlage gleich sind. Die Antenne 4 sendet daraufhin ein horizontal polarisiertes elektromagnetisches Feld aus.
Es ist allerdings festzuhalten, dass sich die jeweilige Polarisation letztlich einzig aus der Anordnung der anregenden Strukturen in der Antenne 4 und aus der
Anordnung der Antenne 4 im Bezugssystem selbst ergibt.
Die in den Figuren 1A bis IC dargestellten Strukturen der Antenne 4 als auch die Verstärkereinheit 1 werden, wie nachfolgend noch erläutert wird, vollständig auf der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5 abgebildet.
Fig. 1B zeigt eine Antenne 4 mit zwei Toren, die von einer Verstärkereinheit 1 über ein Dreileitersystem 2 mit einer zirkulären Polarisation angeregt wird. Bezüglich des
Aufbaus wird auf die Beschreibung zu Fig. 1A verwiesen. Auch in Fig. 1B wird auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32, die die beiden äußeren Leitungen des Dreileitersystems 2 bilden, eine Spannung angelegt. Die Amplitude dieser beiden von der Verstärkereinheit 1 erzeugten Spannungen ist dabei gleich. Die Phase der auf der ersten Leitung 3i anliegenden Spannung ist dabei allerdings um -90° gegenüber der Phase der auf der zweiten Leitung 32 anliegenden Spannung verschoben. In diesem Fall strahlt die Antenne 4 ein linksdrehendes zirkulär
polarisiertes elektromagnetisches Feld ab. Dieser
Sachverhalt ist durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 1B dargestellt . Es ist ebenfalls möglich, dass die Spannung auf der ersten Leitung 3i um +90° gegenüber der Spannung auf der zweiten Leitung 32 verschoben ist. In diesem Fall strahlt die Antenne 4 ein rechtsdrehendes zirkulär polarisiertes elektromagnetisches Feld ab. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 1B durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt.
Welche Phasenverschiebung welche zirkuläre Polarisation ergibt, hängt letztlich auch hier von der Anordnung der Strukturen innerhalb der Antenne 4 und der Anordnung der Antenne 4 im Bezugssystem selbst ab. Es bleibt allerdings festzuhalten, dass bei gleicher Amplitude und einer
Phasenverschiebung von -90° oder einer Phasenverschiebung von +90° ein elektromagnetisches Feld durch die Antenne 4 ausgesendet wird, das entweder eine zirkulär linksdrehende oder aber eine zirkulär rechtsdrehende Polarisation aufweist .
Nicht dargestellt ist weiterhin der Anwendungsfall, dass sowohl eine Differenz in der Amplitude, als auch in der Phase bei den Spannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 vorliegen. In diesem Fall sendet die Antenne 4 ein elektromagnetisches Feld aus, das entweder eine linksdrehende oder eine rechtsdrehende elliptische Polarisation aufweist.
Dadurch, dass die Verstärkereinheit 1 Spannungen erzeugen kann, die eine unterschiedliche Phasenlage und/oder eine unterschiedliche Amplitude aufweisen und dass diese unterschiedlichen Spannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 mit der Leitung 33 als Bezugsmasse der Antenne 4 zugeführt werden können, werden
elektromagnetische Wellen erzeugt, die eine
unterschiedliche Polarisation haben. Wie bereits
erläutert, ist es besonders vorteilhaft, wenn die
Verstärkereinheit 1 nach dem MMIC-Prinzip aufgebaut ist, weil dadurch die Phasen- und/oder Amplitudeneinstellung über ein Dreileitersystem 2 bei geringem Platzbedarf kostengünstig, z.B. in SiGe-Technologie hergestellt werden kann .
Fig. IC zeigt einen exemplarischen Aufbau einer
Verstärkereinheit 1 für die Anregung einer Antenne 4 mit horizontaler oder vertikaler oder zirkularer oder
elliptischer Polarisation. Die Verstärkereinheit 1 weist ausgangsseitig fünf Anschlussports auf, die als
Bondflecken (Pads) 6i, 62, 63, 64 und 65 ausgeführt sind. Dabei sind die Bondflecken 61, 63, und 65 mit Masse
verbunden, wohingegen an den Bondflecken 62 und 64
unterschiedliche Spannungen anliegen. Wie im Weiteren noch ausführlich dargestellt ist, wird die erste Leitung 3i mittels eines Bondprozesses durch Bonddrähte mit dem
Bondfleck 62 verbunden. Die zweite Leitung 32 wird mit dem Bondfleck 64 verbunden. Die dritte Leitung 33 wird mit dem Bondfleck 63 verbunden. Ein zu verstärkendes Hochfrequenz- Signal wird innerhalb der Verstärkereinheit 1 einem 3dB- Koppler 7 zugeführt. Dieser 3dB-Koppler teilt das
angelegte Eingangssignal in zwei Ausgangssignale auf, die die gleiche Amplitude und die gleiche Phasenlage haben. Ein erstes Ausgangssignal wird über einen ersten
Hochfrequenzverstärker 81 verstärkt, wohingegen ein zweites Ausgangssignal über einen zweiten
Hochfrequenzverstärker 82 verstärkt wird.
Wie in Fig. IC dargestellt ist, kann der
Verstärkungsfaktor des ersten Hochfrequenzverstärkers 81 frei eingestellt werden. Gleiches gilt für den
Verstärkungsfaktor des zweiten Hochfrequenzverstärkers 82. Das verstärkte Ausgangssignal des ersten
Hochfrequenzverstärkers 81 wird einem ersten
Phasenschieber 9i zugeführt. Der Ausgang des ersten
Phasenschiebers 9i ist mit dem zweiten Bondfleck 62 verbunden, der wiederum mit der ersten Leitung 3i
verbunden ist. Das Ausgangssignal des zweiten
Hochfrequenzverstärkers 82 wird an den Eingang eines zweiten Phasenschiebers 92 angelegt. Der Ausgang des zweiten Phasenschiebers 92 ist mit dem vierten Bondfleck 64 verbunden, der wiederum mit der zweiten Leitung 32 verbunden ist. Über den ersten Phasenschieber 9i und den zweiten
Phasenschieber 92 kann die Phase des zu verstärkenden Hochfrequenzsignals beliebig eingestellt werden. Bevorzugt werden Phasenverschiebungen von 0°, -90°, 90° und 180° eingestellt. Der erste Phasenschieber 9i und der zweite Phasenschieber 92 können beispielsweise durch Kapazitäten und Induktivitäten aufgebaut sein, durch die die
Phasenverschiebung einstellbar ist. Dadurch können
horizontale und vertikale Polarisationen erreicht werden. Ebenfalls können zirkulär linksdrehende und zirkulär rechtsdrehende Polarisationen erzielt werden. Durch
Variation der Amplitude des zu verstärkenden Signals mittels des ersten Hochfrequenzverstärkers 81 und des zweiten Hochfrequenzverstärkers 82 kann zusätzlich eine elliptische Polarisation erreicht werden. Die Amplitude und die Phase der einzelnen zu verstärkenden
Hochfrequenzsignale können derart genau eingestellt werden, dass auch nichtideale Effekte, die z.B. auf während der Prozessierung des Multilayers entstandene Unsymmetrien der Leitungsstrukturen zurückzuführen sind, ausgeglichen werden können.
Fig. 2A zeigt ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, welche mehrere Antennenelemente 4i, 42 und einen ersten Patch 21
aufweist, die von dem Dreileitersystem 2 gespeist werden. Die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 5 umfasst vier Metalllagen 22i, 222 , 223 , 224 . Die erste Metalllage 22 \ und die zweite Metalllage 222 befinden sich an der
Unterseite bzw. an der Oberseite eines ersten Substrats 23i. Bei dem ersten Substrat 23i handelt es sich um ein Dielektrikum, welches die erste Metalllage 22 \ von der zweiten Metalllage 222 elektrisch trennt. Die dritte
Metalllage 223 und die vierte Metalllage 224 befinden sich auf der Unterseite bzw. auf der Oberseite eines zweiten Substrats 2 32 - Das erste Substrat 23i und das zweite
Substrat 2 32 sollten Dielektrizitätskonstanten aufweisen, die sich für hohe Frequenzen im Millimeterwellenbereich eignen. Das erste Substrat 23i, welches die erste
Metalllage 22i und die zweite Metalllage 222 umfasst, ist von dem zweiten Substrat 2 32 , welches die dritte
Metalllage 223 und die vierte Metalllage 224 umfasst, durch eine Zwischenschicht 24 getrennt. Bei der
Zwischenschicht handelt es sich um PREPREG (engl.
preimpregnated fibres; dt. vorimprägnierte Fasern), welches ähnliche dielektrische Eigenschaften aufweist, wie das erste Substrat 23i und das zweite Substrat 2 32 , wobei die Schmelztemperatur des PREPREGs niedriger ist, so dass bei geeigneter Temperatur und einem hohen
Verpressungsdruck die beiden noch festen Substrate 23i, 2 32 über die Zwischenschicht 24 miteinander verklebt werden . Weiterhin ist in dem ersten Substrat 23i der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, welches das Dreileitersystem 2 trägt, eine Ausnehmung 28 ausgebildet, in welcher die Verstärkereinheit 1 eingesetzt ist. Diese Ausnehmung 28 wird bevorzugt über einen Fräsprozess geschaffen, wobei die Ausnehmung 28 so tief gewählt sein sollte, dass die Anschlusskontakte, also die Bondflecken 6i bis 65 der Verstärkereinheit 1 auf der gleichen Höhe sind, wie das Dreileitersystem 2. In Fig. 2A ist
dargestellt, dass die erste Metalllage 22i zu diesem Zweck deutlich dicker ist, als beispielsweise die zweite
Metalllage 222 . Die höhere Dicke kann beispielsweise durch Aufkupfern erreicht werden. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei einem Fräsprozess die erste Metalllage 22i nicht durchtrennt wird und dass im Folgenden die
Verstärkereinheit 1 sicher in der Ausnehmung 28 angeordnet werden kann. Um die Ausnehmung 28 innerhalb des ersten Substrats 23i zu schaffen, muss bevorzugt auch das zweite Substrat 2 32 mit seinen beiden Metalllagen 223, 224 ebenfalls zusammen mit der Zwischenschicht 24 im Bereich der Ausnehmung 28 entfernt werden. Dies kann auch durch einen Stanzprozess vor dem Verpressen erfolgen. Die Antenne 4 besteht bevorzugt aus zwei Antennenelementen 4i, 42, die über das Dreileitersystem 2 an die
Verstärkereinheit 1 gekoppelt sind. Wie später noch ausführlich beschrieben wird, handelt es sich bei den zumindest zwei Antennenelementen 4i, 42 um
Schlitzantennen, wobei jede Schlitzantenne 4i, 42 durch je eine Aussparung auf der zweiten Metalllage 222 der
Leiterplattenanordnung 5 gebildet ist. Diese in Fig. 2A nicht dargestellten Aussparungen setzen sich von den
Antennenelementen 4i, 42 in Richtung der Verstärkereinheit 1 fort und trennen dadurch die drei parallel zueinander verlaufenden Leitungen 3i, 32, 33, also die Leiterbahnen 3i, 32, 33, elektrisch voneinander. Unter Koppeln ist dabei zu verstehen, dass das Dreileitersystem 2 in zwei
Schlitzleitungen konvertiert, von denen jeweils ein Teil je ein Antennenelement 4i, 42 bildet, bei denen es sich um eine Schlitzantenne 4i, 42 handelt.
Weiterhin ist auf der dritten Metalllage 223, die oberhalb der beiden Antennenelemente 4i, 42 angeordnet ist, ein erster Patch 21 ausgebildet. Dieser erste Patch 21 bewirkt, dass zusammen mit den beiden Schlitzantennen 4i, 42 ein elektromagnetisches Feld nach oben bzw. nach unten, also hauptsächlich senkrecht zu dem ersten Patch 21, abgestrahlt wird. Um zu verhindern, dass dieses
elektromagnetische Feld die erfindungsgemäße
Leiterplattenanordnung 5 in zwei Richtungen verlässt, ist in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2A die erste
Metalllage 22i als geschlossene Metallschicht ausgebildet, die somit als Reflektor wirkt und den sich nach unten ausbreitenden Teil des elektromagnetischen Felds wieder zurück nach oben reflektiert. Weiterhin ist in Fig. 2A noch eine Durchkontaktierung 25 ausgebildet, die die verschiedenen Metalllagen 22 \ bis 224 miteinander elektrisch kontaktiert. Die Durchkontaktierung
25 dient ebenfalls dazu, zu verhindern, dass Teile des elektromagnetischen Felds, die von der Antenne 4
abgestrahlt werden, seitlich die erfindungsgemäße
Leiterplattenanordnung 5 durchdringen und in weitere
Leiterbahnen einkoppeln. Beispielsweise kann auf der gleichen Leiterplattenanordnung 5 auch eine Antenne ausgebildet sein, die als Empfänger fungiert. Um eine direkte Einkopplung der speisenden Antenne 4 in die
Empfangsantenne zu vermeiden, wird die speisende Antenne 4, wie später noch erläutert wird, von
Durchkontaktierungen 25 umgeben und damit geschirmt.
Fig. 2B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, welches mehrere Antennenelemente 4i, 42 und zwei Patches 21, 26 aufweist, die von einem Dreileitersystem 2 gespeist werden. Die Leiterplattenanordnung 5 aus Fig. 2B
entspricht der Leiterplattenanordnung 5 aus Fig. 2A mit dem Unterschied, dass oberhalb des ersten Patchs 21 ein zweiter Patch 26 ausgebildet ist. Die beiden Patches 21,
26 sind durch das zweite Substrat 232 voneinander
elektrisch getrennt. Weiterhin sind die beiden Patches 21, 26 durch die Zwischenschicht 24 auch von den beiden
Antennenelementen 4i, 42 elektrisch getrennt. Der zweite Patch 26 ist auf der vierten Metalllage 224, die oberhalb der beiden Antennenelemente 4i, 42 angeordnet ist,
ausgebildet, wobei der zweite Patch 26 durch Ausnehmungen innerhalb der vierten Metalllage 224 von dieser isoliert ist. Fig. 2B zeigt auch die Ausnehmung 28, in die die Verstärkereinheit 1 eingesetzt ist. Fig. 2C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, welches mehrere Antennenelemente 4i, 42, die von einem
Dreileitersystem 2 gespeist werden und einen nach unten abstrahlenden ersten Patch 21 aufweist. In diesem
Ausführungsbeispiel ist auf der ersten Metalllage 22i, die unterhalb der beiden Antennenelemente 4i, 42 angeordnet ist, der erste Patch 21 ausgebildet, wobei der erste Patch 21 durch Aussparungen innerhalb der ersten Metalllage 22 \ von dieser isoliert ist. Um zu verhindern, dass das elektromagnetische Feld, das von der Antenne 4 abgestrahlt wird, die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 5 in zwei Richtungen verlässt, handelt es sich bei der dritten Metalllage 223 um eine vollständig geschlossene
Metallfläche. Der Teil des elektromagnetischen Felds, der in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2C die Antenne 4 nach oben verlässt, also in Richtung der dritten Metalllage 223 und der vierten Metalllage 224, wird an der dritten
Metalllage 223 zurück reflektiert. Das elektromagnetische Feld verlässt die erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 5 in diesem Fall einzig an ihrer Unterseite. Somit kann sehr einfach durch Änderung der Anordnung des ersten
Patchs 21 und der geschlossenen Metalllage die
Abstrahlrichtung beeinflusst werden.
Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf die erste und zweite Metalllage 22 \ , 222 der erfindungsgemäßen
Leiterplattenanordnung 5. Gut zu erkennen ist die
Verstärkereinheit 1, deren als Anschlusskontakte
ausgeprägten Bondflecken 62 bis 64 über Bonddrähte mit dem Dreileitersystem 2 verbunden sind. Weiterhin sind die erste Leitung 3i, die zweite Leitung 32 und die dritte Leitung 33 des Dreileitersystems 2 dargestellt, die auf der ersten Metalllage 222 ausgebildet sind. Gut zu
erkennen ist weiterhin, dass die erste Leitung 3i durch eine Aussparung von der dritten Leitung 33 getrennt ist. Weiterhin ist ebenfalls die zweite Leitung 32 von der dritten Leitung 33 durch eine weitere Aussparung getrennt. Die erste Leitung 3i, die zweite Leitung 32 und die dritte Leitung 33 laufen dabei parallel zueinander. Gut zu erkennen ist außerdem, dass es sich bei den zumindest zwei Antennenelementen 4i, 42 um Schiitzantenenn 4i, 42 handelt und das jede Schlitzantenne 4i, 42 durch je eine Aussparung auf der zweiten Metalllage 222 der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5 gebildet ist. Diese beiden Aussparungen setzen sich von den
Antennenelementen 4i, 42 in Richtung der Verstärkereinheit 1 fort, wodurch die drei parallel zueinander verlaufenden Leitungen bzw. Leiterbahnen 3i, 32, 33 voneinander
elektrisch getrennt werden. Aufgrund der Verwendung einer Leiterplattenanordnung 5 handelt es sich bei der ersten Leitung 3i, der zweiten Leitung 32 und der dritten Leitung 33 auch um Leiterbahnen 3i, 32, 33 . Gut zu erkennen ist außerdem, dass die beiden äußeren
Leitungen bzw. Leiterbahnen 3i, 32 des Dreileitersystems 2 , die auch die Anregungssignale führen, in einem Bereich vor den beiden Antennenelementen 4i, 42 auf die
Massefläche 222 übergehen, wodurch das Dreileitersystem 2 von drei parallelen Leitungen endlicher Breite in zwei parallele Schlitzleitungen konvertiert. Die Massefläche 222 ist auf der zweiten Metalllage 222 ausgebildet und mit der Bezugsmasse verbunden. Diese Massefläche 222 ist zumindest in Richtung der Verstärkereinheit 1 hin
kreisrund ausgebildet, wodurch eine unerwünschte
Abstrahlung beim Übergang von den drei parallelen
Leitungen endlicher Breite auf die zwei parallelen
Schlitzleitungen vermieden wird. Es ist allerdings auch möglich, dass die Massefläche 222 insgesamt rund,
insbesondere kreisrund, ausgebildet ist.
Das erste Antennenelement 4i ist bevorzugt orthogonal zu dem zweiten Antennenelement 42 ausgerichtet. Es ist besonders vorteilhaft, dass das erste Antennenelement 4i die gleiche Form und die gleiche Länge hat wie das zweite Antennenelement 42. Gut zu erkennen ist in Fig. 3A ebenfalls, dass eine
Vielzahl von Durchkontaktierungen 55 auf einem runden, insbesondere kreisförmigen, Ring angeordnet sind und dass diese die zumindest beiden Antennenelemente 4i, 42
einschließen. Der kreisförmige Ring bestehend aus der
Vielzahl an Durchkontaktierungen 25 weist in Richtung des Dreileitersystems 2 hin keine Durchkontaktierung 25 auf. Durch diesen kreisförmigen Ring mit der Vielzahl von
Durchkontaktierungen 25 ist sichergestellt, dass kein elektromagnetisches Feld von den beiden Antennenelementen 4i, 42 seitlich abgestrahlt wird und gegebenenfalls
Empfangsantennen, die beispielsweise auf der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5 angeordnet sein können, stört.
Gut zu erkennen ist weiterhin, dass die erste Metalllage 22i unterhalb des ersten Antennenelements 4i und des zweiten Antennenelements 42 angeordnet ist und als
vollständig geschlossene Metallschicht ausgebildet ist, die als Reflektor wirkt. Die erste Metalllage 22i die als Reflektor wirkt, ist dabei einzig durch das erste Substrat 23i von der zweiten Metalllage 22i getrennt.
Fig. 3B zeigt eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite und dritte Metalllage 22i, 222, 223 der
erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5. Zu erkennen ist, dass auf einer dritten Metalllage 223, die oberhalb der beiden Antennenelemente 4i, 42 angeordnet ist, ein erster Patch 21 ausgebildet ist. Die dritte Metalllage 223 ist dabei durch die Zwischenschicht 24 von der zweiten Metalllage 222 getrennt.
Dargestellt ist, dass der erste Patch 21 die Form eines Quadrats hat, wobei aber auch die Form einer Raute möglich ist. Bevorzugt ist dabei eine erste Kante des ersten
Patchs 21 parallel zu dem ersten Antennenelement 4i angeordnet und eine zweite Kante des ersten Patchs 21, die zu der ersten Kante des ersten Patchs 21 benachbart ist, verläuft parallel zu dem zweiten Antennenelement 42. Unter benachbart ist hier zu verstehen, dass sich die beiden Kanten in einem Punkt berühren. Dadurch ist
sichergestellt, dass fast alle Punkte der ersten Kante des ersten Patchs stets gleich weit von dem ersten
Antennenelement 4i entfernt sind und dass ebenfalls fast alle Punkte der zweiten Kante des ersten Patchs 21 gleich weit von dem zweiten Antennenelement 42 entfernt sind.
Gleiches gilt im Übrigen auch für fast alle Punkte der ersten Kante und der zweiten Kante untereinander, die stets in etwa gleich weit von dem jeweiligen
Antennenelement 4i, 42 entfernt sind.
Bevorzugt sind das erste Antennenelement 4i und das zweite Antennenelement 42 unter dem ersten Patch 21 angeordnet. In den Zeichnungsfiguren sind die Antennenelemente 4i, 42 allerdings auch horizontal und vertikal entfernt zu den ersten und zweiten Kanten des ersten Patchs 21, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen. Selbiges gilt auch für den Fall, dass der erste Patch 21 auf der ersten Metalllage 22i ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2C gezeigt ist. In diesem Fall ist das erste Antennenelement 4i und das zweite Antennenelement 42 bevorzugt direkt über dem ersten Patch 21 angeordnet.
Fig. 3C zeigt eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage 22i, 222, 223, 224 der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5. Gut zu
erkennen ist, dass oberhalb des ersten Patchs 21 der oberhalb der zumindest beiden Antennenelemente 4i, 42 angeordnet ist, ein zweiter Patch 26 angeordnet ist, wobei die beiden Patches 21, 26 voneinander durch ein
Dielektrikum 232 getrennt sind. Dabei ist die Metalllage 224, auf der der zweite Patch 26 ausgebildet ist, mit einer Ausnehmung versehen, wodurch der zweite Patch 26 von der restlichen Metalllage 224 isoliert ist. Die restliche Metalllage 224, die nicht den zweiten Patch 26 bildet, ist dabei u.a. durch die Durchkontaktierung 25 mit der Bezugsmasse verbunden. Der zweite Patch 26 ist von dem ersten Patch 21 durch das zweite Substrat 232 getrennt. Bevorzugt ist der zweite Patch 26 derart über dem ersten Patch 21 angeordnet, dass der Mittelpunkt des zweiten Patchs 26 direkt, also senkrecht über dem Mittelpunkt des ersten Patchs 21 angeordnet ist. Bevorzugt weist der zweite Patch 26 die Form eines Quadrats oder einer Raute auf und hat damit vorzugsweise die gleiche Form wie der erste Patch 21.
Die Kanten des zweiten Patchs 26 haben dabei eine Länge, die bevorzugt kleiner oder gleich ist, als die Länge der Kanten des ersten Patchs 21. Der zweite Patch 26 ist, wie bereits beschrieben, oberhalb des ersten Patchs 21 derart angeordnet bzw. ausgerichtet, dass die Kanten des zweiten Patchs 26 möglichst parallel zu den Kanten des ersten Patchs 21 verlaufen.
Der zweite Patch 26 ist von dem ersten Patch 21 so um eine Länge beabstandet, dass die Richtwirkung der
Antennenanordnung mit dem Patch 21 und den beiden
Antennenelementen 4i, 42 erhöht wird. Bevorzugt bewegt sich die Länge in der Größenordnung von λ/4, wobei die Wellenlänge im Material der Leiterplattenanordnung 5 anzusetzen ist. Die Aussparung auf der vierten Metalllage 224, die den zweiten Patch 26 von der restlichen
Metalllage 224 isoliert, ist bevorzugt derart gewählt, dass die Aussparung sich von dem zweiten Patch 26 bis hin zu den Durchkontaktierungen 25 erstreckt, die ringförmig angeordnet sind. Die Außenkontur dieser Ausnehmung ist bevorzugt kreisförmig ausgestaltet, so dass sie sich bestmöglich an die ringförmig angeordneten
Durchkontaktierungen 25 anpasst. Der Einsatz eines zweiten Patchs 26, welcher optional ist, führt auch dazu, dass sich die nutzbare Bandbreite der Antenne 4 mit den beiden Antennenelementen 4i, 42 erhöht. Wie bereits erläutert, dienen die Durchkontaktierungen 25 dazu, um die Antenne 4 mit den beiden Antennenelementen 4i, 42 zu schirmen, wobei sich diese Durchkontaktierungen 25 über die Metalllagen 22i, 222 und 224 erstrecken, wodurch die Antenne 4 mittels dieser kreisförmigen
Berandung eingerahmt ist. Lediglich im Bereich der beiden Schlitzleitungen des Dreileitersystems 2, die in die beiden Antennenelemente 4i und 42 übergehen, ist diese Schirmung unterbrochen. Die Antenne 4 mit den beiden
Antennenelementen 4i, 42 strahlt dabei senkrecht zu den Metalllagen 22 \ bis 224.
Fig. 4A zeigt eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage 22 \ bis 224 der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, wobei die Funktionsweise des ersten Patchs 21 für eine vertikale und/oder horizontale Polarisation erläutert wird. Zu erkennen ist, dass das Dreileitersystem 2 einerseits mit einer Gleichtaktanregung und andererseits mit einer
Gegentaktanregung gespeist wird. Bei einer
Gleichtaktanregung sind die beiden Speisespannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 bezüglich der dritten Leitung 33 in Betrag und Phase gleich. Dieser Sachverhalt ist durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 4A dargestellt .
Bei der Gegentaktanregung sind die Speisespannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 bezüglich der dritten Leitung 33 zwar in ihren Amplituden gleich, ihre Phasen unterscheiden sich jedoch um 180°. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 4A durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt. Aufgrund der Tatsache, dass die erste Leitung 3i und die zweite Leitung 32, auf denen die
Speisespannungen anliegen, auf die Massefläche 222
übergehen, führt beispielsweise die Gleichtaktanregung über die in Patchnähe orthogonal angeordneten
Schlitzantennen 4i, 42 zu einer horizontalen Polarisation des abgestrahlten Feldes. Gut zu erkennen ist, dass beispielsweise die Feldlinien von der dritten Leitung 33 hin zur zweiten Leitung 32 oder zur ersten Leitung 3i verlaufen. Dies führt über die Schlitzantennen dazu, dass sich die vertikale Komponente aufhebt, weil die Amplituden gleich groß sind, so dass einzig eine horizontale
Komponente erhalten bleibt. Dies führt zu einer
horizontalen Polarisation des abgestrahlten Feldes, wie dies durch den gestrichelten Pfeil über dem ersten Patch 21 dargestellt ist. Analog hierzu ist die Funktionsweise zu erklären, wenn das Dreileitersystem mit einer Gegentaktanregung gespeist wird. Hierzu wird auf die durchgezogenen Pfeile verwiesen. Aufgrund der Phasendifferenz von 180° heben sich die horizontalen Komponenten der sich über die beiden
Schlitzantennen 4i, 42 ausbreitenden elektromagnetischen Felder auf, so dass das abgestrahlte elektromagnetische Feld einzig eine vertikale Polarisation aufweist. Durch Umschalten zwischen den beiden Speisemoden
(Gleichtaktspeisung, Gegentaktspeisung) auf der
Verstärkereinheit 1 kann also unmittelbar zwischen den beiden linearen Polarisationen gewechselt werden.
Fig. 4B zeigt eine weitere Draufsicht auf die erste, zweite, dritte und vierte Metalllage 22 \ bis 224 der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung 5, wobei die
Funktionsweise des ersten Patchs 21 bei einer zirkulären Polarisation erläutert wird. Wie bereits erläutert, unterscheiden sich die Speisespannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 des
Dreileitersystems 2 in ihrer Phase, wobei die Amplitude dieser beiden Speisespannungen gleich ist. Der
gestrichelte Pfeil erläutert den Fall, dass sich die Phase der einzelnen Speisespannungen um -90° unterscheidet, wohingegen der durchgezogene Pfeil den Fall beschreibt, dass sich die Phase der beiden Speisespannungen um +90° unterscheidet. In diesem Fall heben sich die jeweiligen horizontalen oder vertikalen Komponenten der elektrischen Felder über die erste Schlitzantenne 4i und die zweite Schlitzantenne 42 nicht mehr vollständig auf.
Eine Anregung mittels dieser Speisespannungen führt über die in Patchnähe orthogonal angeordneten Schlitzantennen 4i, 42 zu einer linksdrehend zirkulären bzw. rechtsdrehend zirkulären Polarisation des abgestrahlten
elektromagnetischen Felds. Durch Umschalten zwischen diesen beiden Speisemoden auf der Verstärkereinheit 1 kann also unmittelbar zwischen den beiden zirkulären
Polarisationen gewechselt werden. Für die beschriebene erfindungsgemäße Leiterplattenanordnung 5 gilt, dass bei einer Phasenverschiebung von 0° zwischen den beiden
Speisespannungen auf der ersten Leitung 3i und der zweiten Leitung 32 ein linear horizontal polarisiertes
elektromagnetisches Feld abgestrahlt wird, wohingegen bei einer Phasenverschiebung von 180° ein linear vertikal polarisiertes elektromagnetisches Feld abgestrahlt wird. Für den Fall, dass die Phasenverschiebung -90° beträgt, wird in der beschriebenen Anordnung ein zirkulär
linksdrehend polarisiertes elektromagnetisches Feld abgestrahlt, wohingegen bei einer Phasenverschiebung von +90° ein zirkulär rechtsdrehend polarisiertes Feld
abgestrahlt wird.
Durch Ändern der Amplitude innerhalb der Verstärkereinheit 1 kann zu einer elliptischen Polarisation gewechselt werden. Prinzipiell lässt sich das beschriebene Prinzip aber auch für nichtplanare Antennen- und Leiterstrukturen anwenden.
Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Leiterplattenanordnung (5) zum elektrischen Verbinden einer Verstärkereinheit (1) mit zumindest zwei
Antennenelementen (4i, 42) , wobei die Antennenelemente (4i, 42) auf oder in der Leiterplattenanordnung (5) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antennenelemente (4i, 42) über ein
Dreileitersystem (2) an die Verstärkereinheit (1)
angekoppelt sind, wobei das Dreileitersystem (2) aus drei parallel zueinander verlaufenden auf der
Leiterplattenanordnung (5) aufgebrachten oder in die
Leiterplattenanordnung (5) eingebrachten Leiterbahnen (3i, 32, 33) besteht.
2. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei den Antennenelementen (4i, 42) um
Schlitzantennen (4i, 42) handelt und dass jede
Schlitzantenne (4i, 42) durch je eine Aussparung auf einer zweiten Metalllage (222) der Leiterplattenanordnung (5) gebildet ist, und/oder
dass sich die beiden Aussparungen von den
Antennenelementen (4i, 42) in Richtung der
Verstärkereinheit (1) fortsetzen und dadurch die drei parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen (3i, 32, 33) voneinander trennen. 3. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden äußeren Leiterbahnen (3i,
32) des
Dreileitersystems (2) in einem Bereich vor den beiden Antennenelementen (4i, 42) auf eine Massefläche (222) übergehen, wodurch das Dreileitersystem (2) in zwei
Schlitzleitungen konvertiert.
4. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Massefläche (222) auf der zweiten Metalllage (222) angeordnet ist, und/oder
dass die Massefläche (222) zumindest in Richtung der
Verstärkereinheit (1) hin rund ausgebildet ist, wodurch eine unerwünschte Abstrahlung beim Übergang von den drei parallel zueinander laufenden Leiterbahnen (3i, 32, 33) endlicher Breite auf die zwei parallelen Schlitzleitungen vermieden wird.
5. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Teil der ersten Aussparung, der das erste
Antennenelement (4i) bildet, orthogonal zu dem Teil der zweiten Aussparung steht, der das zweite Antennenelement (42) bildet, und/oder dass das erste Antennenelement (4i) die gleiche Form und die gleiche Länge hat wie das zweite Antennenelement (42) .
6. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (25) auf einem Ring angeordnet sind und Antennenelemente (4i, 42)
einschließt, wobei der Ring in Richtung zum
Dreileitersystem (2) hin keine Durchkontaktierung (25) aufweist .
7. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf einer dritten Metalllage (223) , die oberhalb der beiden Antennenelemente (4i, 42) angeordnet ist, ein erster Patch (21) ausgebildet ist, oder dass auf einer ersten Metalllage (22i) , die unterhalb der beiden Antennenelemente (4i, 42) angeordnet ist, ein erster Patch (21) ausgebildet ist.
8. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Patch (21) die Form eines Quadrats oder einer Raute hat, wobei eine erste Kante des ersten Patchs (21) parallel zu einem ersten Antennenelement (4i)
verläuft und wobei eine zweite Kante des ersten Patchs (21), die zu der ersten Kante des ersten Patchs (21) benachbart ist, parallel zu einem zweiten Antennenelement (42) verläuft.
9. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Kante des ersten Patchs (21) und die zweite Kante des ersten Patchs (21) zumindest etwa die gleiche Länge haben wie das erste Antennenelement (4i) und das zweite Antennenelement (42) , und/oder
dass das erste Antennenelement (4i) unter oder über dem ersten Patch (21) angeordnet ist, und dass das zweite Antennenelement (42) unter oder über dem ersten Patch (21) angeordnet ist.
10. Leiterplattenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass oberhalb des ersten Patchs (21), der oberhalb der zumindest beiden Antennenelemente (4i, 42) angeordnet ist, ein zweiter Patch (26) angeordnet ist, wobei die beiden Patches (21, 26) voneinander durch ein Dielektrikum (232) getrennt sind.
11. Leiterplattenanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mittelpunkt des zweiten Patchs (26) direkt über dem Mittelpunkt des ersten Patchs (21) liegt und/oder dass der zweite Patch (26) die Form eines Quadrats oder einer Raute hat, und/oder
dass Kanten des zweiten Patchs (26) zumindest in etwa gleiche Länge haben oder kleiner sind als die Kanten des ersten Patchs (21) , und/oder
dass der zweite Patch (26) oberhalb des ersten Patchs (21) derart ausgerichtet ist, dass die Kanten des zweiten
Patchs (26) parallel zu den Kanten des ersten Patchs (21) verlaufen, und/oder
dass der zweite Patch (26) von dem ersten Patch (21) um eine Länge senkrecht beabstandet ist, wodurch die
Richtwirkung und die nutzbare Bandbreite der Antenne verbessert werden.
12. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass oberhalb oder unterhalb der Antennenelemente (4i, 42) entgegengesetzt zu dem Patch (21) eine geschlossene
Metallschicht (22i, 223) angeordnet ist, die als Reflektor wirkt .
13. Leiterplattenanordnung einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem ersten Substrat (23i) der
Leiterplattenanordnung (5) , welches das Dreileitersystem (2) trägt, eine Ausnehmung (28) ausgebildet ist und, dass in diese Ausnehmung (28) die Verstärkereinheit (1)
eingesetzt ist.
14. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich bei der Verstärkereinheit (1) um einen MMIC handelt, dessen Anschlusskontakte (62, 63, 64) über
Bonddrähte mit dem Dreileitersystem (2) auf der
Leiterplattenanordnung (5) verbunden sind und/oder dass die Anschlusskontakte (62, 63, 64) zumindest in etwa auf gleicher Höhe sind wie das Dreileitersystem (2) .
15. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verstärkereinheit (1) ausgebildet ist, um jeweils ein Signal an die beiden Außenleiter (3i, 32) mit einem Mittelleiter (33) als gemeinsamen Leiter des
Dreileitersystems (2) zulegen, sodass die beiden
Antennenelemente (4i, 42) zusammen mit dem ersten Patch (21) oder zusammen mit dem ersten Patch (21) und mit dem zweiten Patch (26) ein elektromagnetisches Feld mit einer horizontalen Polarisation oder einer vertikalen
Polarisation oder einer zirkulär linksdrehenden
Polarisation oder einer zirkulär rechtsdrehenden
Polarisation abstrahlen.
16. Leiterplattenanordnung nach einem der vorherigen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antennenelemente (4i, 42) orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
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