WO2014044734A1 - Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten antenne für ein fahrzeug - Google Patents

Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten antenne für ein fahrzeug Download PDF

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Guy-Aymar Chakam
Benjamin Becker
Manuel MIELKE
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Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • an antenna structure of a circularly polarized antenna for a vehicle or for a portable communication or navigation device is known.
  • the known antenna structure is intended for the use of particular frequencies and has a conductive base plate and a first and a second intersecting conductive element.
  • the intersecting elements are spaced apart at a point of intersection so that any electrical contact is avoided and no substantial capacitive coupling to each other occurs at the intersection.
  • Each element half has a length which corresponds to approximately a quarter wavelength for the intended frequency, wherein each element has at least one end portion which is arranged generally perpendicular to the base plate and at least one further Ab ⁇ section has, parallel to the planar conductive
  • Base plate is provided.
  • the elements and base generally define a volume with each end of each element electrically coupled to the base and the elements coupled together by a 90 ° phase shifter.
  • this antenna structure has two feed points.
  • the two intersecting elements are arranged with respect to the crossing point such that a geometric symmetry results for the intersecting elements with respect to the crossing point.
  • the intended 90 ° phase shifter is absolutely necessary. Also, providing and connecting the phase shifter to the two ends of the crossing antenna elements is costly.
  • the object of the invention is to provide an antenna structure of a circular polarized antenna for a vehicle, which is space-saving and inexpensive to integrate into existing antenna modules.
  • an antenna structure which can be arranged on an electrically conductive surface of a zirkularpo ⁇ lararraen antenna, which comprises a first ⁇ / 2 dipole, a second ⁇ / 2 dipole and a crossing point of the first to the second ⁇ / 2 dipole to form a cruciform dipole having.
  • the crossing dipoles are electrically connected at the point of intersection. With respect to the crossover point they have a geometrical asymmetry in at least one longitudinal direction of the dipoles or in both longitudinal directions such that the lengths of the Dipolschenkel are un ⁇ differently from the crossing point towards the ends, wherein a desired phase shift is adjusted by the asymmetry.
  • the antenna structure has only one feed point, which is placed at one end of one of the dipoles, whereby the direction of rotation of the circular polarization is determined.
  • the antenna structure according to the invention thus sees two asymmetrically crossing dipoles, in particular over one electrically conductive surface before.
  • This antenna structure is fed from a single feed point at a dipole end and, due to the asymmetry, a phase shift within the desired frequency range is achieved upon excitation of the second dipole.
  • these dipoles can be punched out of a metal plate, which gives much freedom in the design or inclination of the directional diagram.
  • These dipoles can also be used on printed circuit boards such as
  • FR4 material can be realized.
  • the first ⁇ / 2 dipole is U-shaped folded and the second ⁇ / 2 dipole is also bent in a U-shape.
  • the antenna structure thus has a first U-shaped beveled ⁇ / 2 dipole and a second U-shaped bent ⁇ / 2 dipole.
  • the first ⁇ / 2 dipole forms with the second ⁇ / 2 dipole a crossing point of a cross dipole, wherein the intersecting U-shaped der ⁇ edged ⁇ / 2 dipoles connected electrically conductively in the crossing point and geometrically asymmetric with respect to the
  • Such an antenna structure of an asymmetrical cross dipole has the advantage over the antenna structure known from the above publication that no phase shifter is required, since a circular polarization of the cross dipole according to the invention can be set by means of the design of the asymmetry. By utilizing the asymmetry and galvanic contact of the two dipoles, only a single feed pin is needed.
  • This design of the cross dipole provides that the individual dipoles are not arranged vertically above one another vertically, but are provided with an offset. Also, this cross-dipole can only be fed from a single end of one of the ⁇ / 2 dipoles, and no additional 90 ° phase-shifting connection to the feed ends of the intersecting dipoles is required. The location of this single feed point as well as the asymmetrical offset and the design of the dipoles allow a circular polarization to be generated for the reception of satellite services, as the attached figures show.
  • Antenna characteristic or the directional diagram of the antenna by reshaping of the individual dipole arms by means of intrinsic antenna geometry changes possible.
  • the phase shifter can be dispensed with, which means material and assembly costs reduced.
  • a cost-effective production by stamped antenna structures is possible.
  • the sheet material preferably comprises a copper alloy, which may be protected, for example, by a gold coating from corrosion.
  • the intersecting ⁇ / 2 dipoles can be arranged on a printed circuit board material.
  • the electrically conductive surface is preferably formed by a vehicle roof.
  • the circularly polarized antenna has a
  • SDARS antenna S_atellite Digital Audio Radio S_ystem
  • the crossed dipoles also have a relatively small construction with a relatively small height for spacing the cross dipole from an antenna board or from a curved, electrically conductive surface of a vehicle roof.
  • the SDARS antenna may be arranged on an electrically conductive upper surface of a shield chamber for the antenna circuit board, wherein the screen chamber has a Antennenanpas ⁇ sungsschalt Vietnamese, a tuner and / or amplifier may include environmentally.
  • the antenna structure of the GPS antenna may be disposed on an electrically conductive top of a shielding chamber of an antenna board, wherein the shielding chamber encloses an antenna matching circuit, a tuner and / or an amplifier.
  • the antenna structure via a leg of one of the intersecting ⁇ / 2 dipoles with a matching network and a coaxial feed line or with a receiver or
  • Transceiver is connected. It can be completely dispensed with the coupling of a second end of a leg of a crossing second ⁇ / 2 dipole on a phase shifter, which affects space and cost-saving.
  • the height h and thus the leg length of the four legs of the U-shaped bent ⁇ / 2 dipoles of the curvature of the electrically conductive surface such as a vehicle roof to adapt such that a horizontal crossing plane of the intersecting ⁇ / 2 dipoles results.
  • each ⁇ / 2 dipole remains kelenburgn despite the un ⁇ ter Kunststoff chamfers and different Schen-, wherein the effective wavelength is provided to the respective frequency range for ⁇ .
  • FIG. 1 shows a basic representation of the antenna structure according to the invention
  • Figure 2 is a schematic perspective view of an antenna structure of an asymmetrical cross dipole according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the asymmetrical cross dipole according to FIG. 1 on a curved vehicle roof;
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a
  • Antenna structure of an asymmetric cross dipole according to another embodiment of the invention.
  • the principal illustration of the antenna structure 1 according to the invention comprises two asymmetrical cross dipoles 5 and 6, which are electrically connected in their crossing point 7 and can be placed over an electrically conductive surface or are arranged ,
  • This antenna structure 1 is fed from a single feed point 17 at a dipole end 24 and, due to the asymmetry, a phase shift within the desired frequency range is achieved upon the excitation of the second dipole 6.
  • these dipoles 5 and 6 can be punched out of a metal plate, which gives much freedom in the design or inclination of the directional diagram.
  • These dipoles 5 and 6 can also be realized on printed circuit boards such as FR4 material.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of an antenna structure 1 of a circularly polarized antenna 3 with an asymmetrical cross dipole 8 according to an embodiment of the invention.
  • the funneldipol 8 is in this first Embodiment of the invention of a first ⁇ / 2 dipole 5 bent in a U shape and a second ⁇ / 2 dipole 6 bent in a U shape.
  • the length of half the effective wavelength of the first ⁇ / 2 dipole 5 extends from a base point A, which Further, the effective ⁇ / 2 length of the second ⁇ / 2 dipole 6 extends from a root C to a root D.
  • Infeed line 17 is connected.
  • the circular polarization is given. This is due to the difference in the sum of the length (Starting point is the crossing point 8) of the legs 14 and 18 compared to the length of the legs 24 and 16 and determined by the difference in the length of the legs 21, 22 and 15 compared to the sum of the length of the legs 5 and 13. Due to this structural asymmetry, a right circular polarization of the antenna structure 1 is achieved if the feed point at the foot point A is maintained. If, on the other hand, the entry point is moved to the base B, the result is a left circular polarization. The different leg lengths of the legs 13 to 16 with the heights hi3 to hi6 and the right-angled
  • Angling the dipole with the legs 21 and 22 in addition to the phase shift allows an adaptation of the shape of the directional diagram, taking into account the influence of the electrically conductive surfaces or a chassis.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the asymmetric cross dipole 8 according to FIG. 2 on a screen chamber 12.
  • a circuit board having ANPAS ⁇ sungsschalt Vietnameseen a tuner or an amplifier may be provided insulated from the radiating elements of the asymmetric cross dipole.
  • An output connection socket 23 for receiving a feed line 17, as shown in FIG. 2 can be provided below the electrically conductive surface 11 of the shielding chamber.
  • the electrically conductive upper side 11 can be adapted, for example, to the curvature of a vehicle roof.
  • the shielding chamber 12, which here has a rectangular top 11, also have a round or oval top 11.
  • Figure 4 shows a schematic perspective view of the asymmetric cross dipole 8 according to Figure 1 on a curved Vehicle roof 10, wherein the circularly polarized antenna 3 is disposed below a flat plastic cover 19 and the vehicle roof 10 of the vehicle 20 serves as an electrically conductive surface for the radiating ⁇ / 2 dipoles 5 and 6.
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of an antenna structure 2 of an asymmetrical cross dipole 8 according to a second embodiment of the invention.
  • the asymmetry of the crossed dipole is extreme, since the leg 13 of the U-shaped ⁇ / 2 dipole 5 is disposed immediately adjacent to the intersection point 7 and is connected to the feed line 17 via the foot point A.
  • this antenna structure is intended for use in the area of the windshield.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kreuzdipol bestehend aus zwei Dipolen, die einen galvanischen Kontakt am Kreuzungspunkt aufweisen und geometrisch asymmetrisch in Bezug auf den Kreuzungspunkt angeordnet sind. Dieser Kreuzdipol kann sowohl im Freiraum oder über einer metallischen Platte angeordnet sein.

Description

Beschreibung
Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten Antenne für ein Fahrzeug
Es wird eine Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten Antenne für ein Fahrzeug beschrieben.
Aus der Druckschrift WO 01/76007 AI ist eine Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten Antenne für ein Fahrzeug oder für ein tragbares Kommunikations- oder Navigationsgerät bekannt. Die bekannte Antennenstruktur ist für den Gebrauch besonderer Frequenzen vorgesehen und weist eine leitende Grundplatte sowie ein erstes und ein zweites einander kreuzendes leitendes Element auf. Die sich kreuzenden Elemente sind in einem Kreuzungspunkt voneinander beabstandet, so dass jeder elektrische Kontakt vermieden wird und auch keine substanzielle kapazitive Kopplung zueinander im Kreuzungspunkt auftritt. Jede Elementhälfte weist eine Länge auf, die etwa einer Viertel Wellenlänge für die vorgesehene Frequenz entspricht, wobei jedes Element mindestens einen Endabschnitt aufweist, der im Allgemeinen senkrecht zu der Grundplatte angeordnet ist und mindestens einen weiteren Ab¬ schnitt aufweist, der parallel zu der ebenen leitenden
Grundplatte vorgesehen ist.
Die Elemente und die Grundplatte definieren im Allgemeinen ein Volumen, wobei jedes Ende von jedem Element elektrisch mit der Grundplatte gekoppelt ist, und wobei die Elemente über einen 90° Phasenschieber miteinander gekoppelt sind. Somit hat diese Antennenstruktur zwei Einspeisepunkte. Außerdem sind die beiden sich kreuzenden Elemente derart in Bezug auf den Kreuzungspunkt angeordnet, dass sich eine geometrische Symmetrie für die sich kreuzenden Elemente in Bezug auf den Kreuzungspunkt ergibt. Um mit einem derartigen geometrisch symmetrischen Kreuzdipol zirkularpolarisierte Satellitensignale empfangen zu können, ist der vorgesehene 90° Phasenschieber unbedingt erforderlich. Auch das Bereitstellen und das Anschließen des Phasenschiebers an die beiden Enden der sich kreuzenden Antennenelemente ist kostenintensiv .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten Antenne für ein Fahrzeug zu schaffen, die raumsparend und kostengünstig in bestehende Antennenmodule integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Antennenstruktur einer zirkularpo¬ larisierten Antenne, welche auf einer elektrisch leitenden Fläche angeordnet werden kann, die einen ersten λ/2 Dipol, einen zweiten λ/2 Dipol und einen Kreuzungspunkt des ersten mit dem zweiten λ/2 Dipol unter Ausbildung eines Kreuzdipols aufweist. Die sich kreuzenden Dipole sind in dem Kreuzungspunkt elektrisch leitend verbunden. In Bezug auf den Kreuzungspunkt weisen sie eine geometrische Asymmetrie in mindestens eine Längsrichtung der Dipole oder in beide Längsrichtungen derart auf, dass die Längen der Dipolschenkel vom Kreuzungspunkt zu den Enden un¬ terschiedlich sind, wobei durch die Asymmetrie eine gewünschte Phasenverschiebung eingestellt wird. Die Antennenstruktur verfügt dabei nur über einen Speisepunkt, der an einem Ende eines der Dipole platziert ist, womit die Drehrichtung der zirkulären Polarisation bestimmt wird.
Die erfindungsgemäßen Antennenstruktur sieht somit zwei asymmetrisch kreuzende Dipole, insbesondere über einer elektrisch leitenden Fläche vor. Diese Antennenstruktur wird von einem einzigen Speisepunkt an einem Dipolende gespeist und dank der Asymmetrie wird eine Phasenverschiebung innerhalb des gewünschten Frequenzbereichs bei der Anregung des zweiten Dipols erreicht. Des Weiteren können diese Dipole aus einer Metallplatte herausgestanzt werden, was viel Freiraum in der Gestaltung bzw. Neigung des Richtdiagramms gibt. Diese Dipole können aber auch auf Leiterplatten wie beispielsweise
FR4-Material realisiert werden.
Bevorzugt ist der erste λ/2 Dipol U-förmig abgekantet und der zweite λ/2 Dipol ist ebenfalls U-förmig abgekantet. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Antennenstruktur somit einen ersten U-förmig abgekanteten λ/2 Dipol und einen zweiten U-förmig abgekanteten λ/2 Dipol auf. Der erste λ/2 Dipol bildet mit dem zweiten λ/2 Dipol einen Kreuzungspunkt eines Kreuzdipols, wobei die sich kreuzenden U-förmig abge¬ kanteten λ/2 Dipole in dem Kreuzungspunkt elektrisch leitend verbunden und geometrisch asymmetrisch in Bezug auf den
Kreuzungspunkt angeordnet sind.
Eine derartige Antennenstruktur eines asymmetrischen Kreuzdipols hat gegenüber der aus der obigen Druckschrift bekannten Antennenstruktur den Vorteil, dass kein Phasenschieber er- forderlich ist, da mithilfe der Gestaltung der Asymmetrie eine zirkuläre Polarisation des erfindungsgemäßen Kreuzdipols einstellbar ist. Durch die Nutzung der Asymmetrie und des galvanischen Kontakts der zwei Dipole, wird nur ein einziger Speisepin benötigt. Außerdem lassen sich die Formen von
Richtdiagrammen dieses asymmetrischen Kreuzdipols in weiten
Bereichen an die Erfordernisse elektrisch leitender Flächen wie Fahrzeugdächer in weiten Bereichen anpassen, was beispielsweise mit den standardmäßig eingesetzten Patchantennen für Satellitendienste nur in sehr eingeschränktem Maße möglich ist. Die sonst bei Patchantennen üblichen zusätzlichen Elemente, wie ein Sockel oder eine Schirmkammer unterhalb der Patchantenne, um eine Neigung des Richtdiagramms in Bezug auf eine gekrümmte elektrisch leitende Fläche zu erreichen, sind somit bei der asymmetrischen Gestaltung des Kreuzdipols nicht erforderlich.
Durch die freie Gestaltung der Dipole kann eine vollständige Kompensation von stark gekrümmten Dächern oder die Kompensation von Scheibenneigungen erreicht werden. Diese Gestaltung des Kreuzdipols sieht vor, dass die einzelnen Dipole nicht mittig übereinander senkrecht angeordnet werden, sondern mit einem Versatz versehen werden. Auch kann dieser Kreuzdipol lediglich von einem einzigen Ende eines der λ/2 Dipole aus gespeist werden und es ist keine 90° phasenschiebende zusätzliche Verbindung zu den Einspeiseenden der sich kreuzenden Dipole erforderlich. Durch die Lage dieses einzelnen Einspeisepunktes sowie den asymmetrischen Versatz und die Gestaltung der Dipole lässt sich eine zirkuläre Polarisation für den Empfang von Satellitendiensten, wie es die anhängenden Figuren zeigen, erzeugen.
Durch Verlagerung des Einspeisepunktes eines Dipols an ein anderes beispielsweise gegenüberliegendes Ende des Dipols kann von einer linkszirkulierenden zu einer rechtszirkulierenden Polarisation und umgekehrt gewechselt werden. Außerdem ist durch die Gestaltung ein Höhenausgleich der Antennenstruktur in Bezug auf eine gekrümmte elektrisch leitende Fläche wie einem Autodach möglich, wobei die U-förmige Gestaltung der Dipole diese Aufgabe erleichtert . Auch ist, wie bereits oben erwähnt, eine Umgestaltung der
Antennencharakteristik bzw. des Richtdiagramms der Antenne durch Umgestaltung der einzelnen Dipolarme mittels intrinsischer Antennengeometrieänderungen möglich. Zusätzlich kann auf den Phasenschieber verzichtet werden, was Material- und Montage- kosten vermindert. Ferner ist eine kostengünstige Herstellung durch gestanzte Antennenstrukturen möglich.
Dabei kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für die U-förmig abgekanteten und sich kreuzenden λ/2 Dipole ein gestanztes und abgekantetes Blechmaterial vorgesehen werden, wobei das Blechmaterial vorzugsweise eine Kupferlegierung aufweist, die beispielsweise durch eine Goldbeschichtung vor Korrosion geschützt sein kann.
Die sich kreuzenden λ/2 Dipole können dabei auf einem Leiterplattenmaterial angeordnet sein. Ferner wird die elektrisch leitende Fläche bevorzugt von einem Fahrzeugdach gebildet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zirkularpolarisierte Antenne eine
SDARS-Antenne (S_atellite Digital Audio Radio S_ystem) für Sa¬ tellitenkommunikationsfrequenzen f sDARS zwischen
2, 320 GHz < f sDARS - 2, 345 GHz aufweist. Aufgrund dieser hohen Satellitenkommunikationsfrequenzen ergibt sich auch für die gekreuzten Dipole ein relativ kleiner Aufbau mit einer relativ geringen Höhe zur Beabstandung des Kreuzdipols von einer Antennenplatine bzw. von einer gekrümmten elektrisch leitenden Fläche eines Fahrzeugdaches.
Andererseits kann die SDARS-Antenne auf einer elektrisch leitenden Oberseite einer Schirmkammer für die Antennenplatine angeordnet sein, wobei die Schirmkammer einen Antennenanpas¬ sungsschaltkreis, einen Tuner und/oder einen Verstärker um- schließen kann.
Weiterhin ist es vorgesehen, eine derartige Antennenstruktur für eine GPS-Antenne (Global Positioning S_ystem) für Satteliten- navigationsfrequenzen fGps zwischen 1, 574 GHz < fGps - 1, 577 GHz einzusetzen. Auch hier kann die Antennenstruktur der GPS-Antenne auf einer elektrisch leitenden Oberseite einer Schirmkammer einer Antennenplatine angeordnet sein, wobei die Schirmkammer einen Antennenanpassungsschaltkreis, einen Tuner und/oder einen Verstärker umschließt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antennenstruktur über einen Schenkel eines der sich kreuzenden λ/2 Dipole mit einem Anpassungsnetzwerk und einer koaxialen Einspeiseleitung oder mit einem Receiver oder
Transceiver verbunden ist. Dabei kann auf die Ankopplung eines zweiten Endes eines Schenkels eines kreuzenden zweiten λ/2 Dipols über einen Phasenschieber vollständig verzichtet werden, was sich räum- und kostensparend auswirkt.
Ferner ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, die Höhe h und damit die Schenkellänge der vier Schenkel der U-förmig abgekanteten λ/2 Dipole der Krümmung der elektrisch leitenden Fläche wie einem Fahrzeugdach derart anzupassen, dass sich eine horizontale Kreuzungsebene der sich kreuzenden λ/2-Dipole ergibt.
Die Gesamtlänge eines jeden λ/2 Dipols bleibt trotz der un¬ terschiedlichen Abkantungen und der unterschiedlichen Schen- kelhöhen erhalten, wobei für λ die effektive Wellenlänge für den jeweiligen Frequenzbereich vorgesehen wird.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Antennenstruktur Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antennenstruktur eines asymmetrischen Kreuzdipols gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines
Kreuzdipols gemäß Figur 1 auf einer Schirmkammer;
Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des asymmetrischen Kreuzdipols gemäß Figur 1 auf einem gekrümmten Fahrzeugdach;
Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer
Antennenstruktur eines asymmetrischen Kreuzdipols gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung der erfindungs¬ gemäßen Antennenstruktur 1. Die prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Antennenstruktur 1 umfasst zwei sich asymmetrisch kreuzende Dipole 5 und 6, die in ihrem Kreuzungspunkt 7 elektrisch verbunden sind und über einer elektrisch leitenden Fläche angeordnet werden können oder angeordnet sind. Diese Antennenstruktur 1 wird von einem einzigen Speisepunkt 17 an einem Dipolende 24 gespeist und dank der Asymmetrie wird eine Phasenverschiebung innerhalb des gewünschten Frequenzbereichs bei der Anregung des zweiten Dipols 6 erreicht. Des Weiteren können diese Dipole 5 und 6 aus einer Metallplatte herausgestanzt werden, was viel Freiraum in der Gestaltung bzw. Neigung des Richtdiagramms gibt. Diese Dipole 5 und 6 können aber auch auf Leiterplatten wie FR4-Material realisiert werden.
Figur 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antennenstruktur 1 einer zirkulär polarisierten Antenne 3 mit einem asymmetrischen Kreuzdipols 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Kreuzdipol 8 besteht in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung aus einem U-förmig abgekanteten ersten λ/2 Dipol 5 und einem U-förmig abgekanteten zweiten λ/2 Dipol 6. Dabei erstreckt sich die Länge der halben effektiven Wellenlänge des ersten λ/2 Dipols 5 von einem Fußpunkt A, der als Einspeisepunkt ausgebildet ist, bis zu einem Fußpunkt B. Ferner erstreckt sich die effektive λ/2-Länge des zweiten λ/2 Dipols 6 von einem Fußpunkt C bis zu einem Fußpunkt D. Die beiden λ/2 Dipole
5 und 6 sind in einem Kreuzungspunkt 7, in dem sie senkrecht aufeinander treffen, elektrisch leitend verbunden.
Dieses wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass die gesamte Antennenstruktur 1 dieses Kreuzdipols 8 aus einem Kupferblechmaterial 9 gestanzt und abgekantet wird. Dieses Stanzen und Abkanten kann in einem einzigen Ferti- gungsschritt erfolgen. Dabei werden die beiden λ/2 Dipole 5 und
6 U-förmig abgewinkelt. Während die Fußpunkte B, C und D der Schenkel 14, 15 und 16 der U-förmig abgewinkelten λ/2 Dipole 5 und 6 kapazitiv oder ohmsch auf einer elektrisch leitenden Fläche 4 fixiert sind, ist der Fußpunkt A des Schenkels 13 als
Einspeisepunkt ausgebildet und mit einer koaxialen
Einspeiseleitung 17 verbunden ist.
Die Schenkellängen der Schenkel 13 bis 16 definieren gleichzeitig die Höhen hi3, hi4, hi5 und hi6 einer nahezu horizontalen Kreu- zungsebene 18 über einer elektrisch leitenden Fläche 4, wobei in der horizontalen Kreuzungsebene 18 horizontale Abschnitte der beiden λ/2 Dipole angeordnet sind. Die horizontalen Abschnitte zu den Schenkeln 13, 14, 15 und 16 sind in Bezug auf den Kreuzungspunkt 7 unterschiedlich lang, so dass sich eine An- tennenstruktur 1 einer zirkularpolarisierten Antenne 3 mit einem asymmetrischen Kreuzdipol 8 ergibt.
Durch die Asymmetrie wird die zirkuläre Polarisation vorgegeben. Diese wird durch den Unterschied in der Summe der Länge (Ausgangspunkt ist der Kreuzungspunkt 8) der Schenkel 14 und 18 im Vergleich zur Länge der Schenkel 24 und 16 sowie durch den Unterschied in der Länge der Schenkel 21, 22 und 15 im Vergleich zur Summe der Länge der Schenkel 5 und 13 bestimmt. Durch diese strukturelle Asymmetrie wird eine rechts zirkuläre Polarisation der Antennenstruktur 1 erreicht, wenn der Einspeisepunkt am Fußpunkt A beibehalten wird. Wird hingegen der Einspeisepunkt an den Fußpunkt B verlegt, so ergibt sich eine links zirkuläre Polarisation. Die unterschiedlichen Schenkellängen der Schenkel 13 bis 16 mit den Höhen hi3 bis hi6 sowie die rechtwinklige
Abwinklung des Dipols mit den Schenkeln 21 und 22 ermöglichen zusätzlich zur Phasenverschiebung eine Anpassung der Form des Richtdiagramms unter Berücksichtigung des Einflusses der elektrisch leitenden Flächen oder eines Chassis.
Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des asymmetrischen Kreuzdipols 8 gemäß Figur 2 auf einer Schirmkammer 12. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in Figur 1 werden in den Nachfolgenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekenn- zeichnet und nicht extra erörtert. In dieser Schirmkammer 12 können abgeschirmt von den strahlenden Elementen des asymmetrischen Kreuzdipols 8 eine Schaltungsplatine mit Anpas¬ sungsschaltkreisen, einem Tuner oder einem Verstärker vorgesehen sein. Aus der Abschirmkammer kann unterhalb einer elektrisch leitenden Oberfläche 11 eine Ausgangsanschlussbuchse 23 zur Aufnahme einer Einspeiseleitung 17, wie sie Figur 2 zeigt, vorgesehen sein. Die elektrisch leitende Oberseite 11 kann beispielsweise an die Krümmung eines Fahrzeugdaches angepasst sein. Außerdem kann die Schirmkammer 12, die hier eine rechteckige Oberseite 11 aufweist, auch eine runde oder ovale Oberseite 11 aufweisen.
Figur 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des asymmetrischen Kreuzdipols 8 gemäß Figur 1 auf einem gekrümmten Fahrzeugdach 10, wobei die zirkularpolarisierte Antenne 3 unter einer flachen Kunststoffabdeckung 19 angeordnet ist und das Fahrzeugdach 10 des Fahrzeugs 20 als elektrisch leitende Fläche für die strahlenden λ/2 Dipole 5 und 6 dient.
Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Antennenstruktur 2 eines asymmetrischen Kreuzdipols 8 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Asymmetrie des Kreuzdipols extrem, da der Schenkel 13 des U-förmigen λ/2 Dipols 5 unmittelbar neben dem Kreuzungspunkt 7 angeordnet ist und über den Fußpunkt A mit der Einspeiseleitung 17 verbunden ist. Im Gegensatz zu der vorhergehenden ersten Ausführungsform der Antennenstruktur ist diese Antennenstruktur für den Einsatz im Bereich der Wind- schutzscheibe vorgesehen.
Bezugs zeichenliste
1 Antennenstruktur (1. Ausführungsform)
2 Antennenstruktur (2. Ausführungsform) 3 zirkularpolarisierte Antenne
4 gekrümmte Fläche
5 erster Dipol
6 zweiter Dipol
7 Kreuzungspunkt
8 Kreuzdipol
9 Blechmaterial
10 Fahrzeugdach
11 Oberseite
12 Schirmkammer
13 Schenkel
14 Schenkel
15 Schenkel
16 Schenkel
17 Einspeiseleitung
18 Kreuzungsebene
19 Kunststoffabdeckung
20 Fahrzeug
21 Abschnitt
22 Fahne
23 Ausgangsanschlussbuchse
24 Dipolende
A Fußpunkt
B Fußpunkt
C Fußpunkt
D Fußpunkt
h Höhe

Claims

Antennenstruktur einer zirkularpolarisierten Antenne, welche auf einer elektrisch leitenden Fläche angeordnet werden kann, aufweisend:
einen ersten λ/2 Dipol (5),
einen zweiten λ/2 Dipol (6),
einen Kreuzungspunkt (7) des ersten mit dem zweiten λ/2 Dipol unter Ausbildung eines Kreuzdipols (8), wobei die sich kreuzenden Dipole (5, 6) in dem Kreu¬ zungspunkt (7) elektrisch leitend verbunden sind und in Bezug auf den Kreuzungspunkt (7) eine geometrische
Asymmetrie in mindestens eine Längsrichtung der Dipole (5, 6) derart aufweisen, dass die Längen der Dipolschenkel vom Kreuzungspunkt zu den Enden unterschiedlich sind, zum Einstellen einer gewünschten Phasenverschiebung, und wobei die Antennenstruktur (1) nur über einen Speisepunkt verfügt, der an einem Ende (24) eines der Dipole (5, 6) platziert ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 1, wobei der erste λ/2 Dipol
(5) U-förmig abgekantet ist und wobei der zweite λ/2 Dipol
(6) U-förmig abgekantet ist.
Antennenstruktur nach Anspruch 2, wobei die U-förmig abgekanteten und sich kreuzenden λ/2 Dipole (4, 5) ein gestanzt und abgekantetes Blechmaterial (9) aufweisen.
4. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sich kreuzenden λ/2 Dipole (4, 5) auf einem Leiterplattenmaterial angeordnet sind. Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitende Fläche (4) von einem
Fahrzeugdach (10) gebildet wird.
Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zirkularpolarisierte Antenne (3) eine
SDARS-Antenne für Sattelitenkommunikationsfrequenzen f sDARS zwischen 2, 320 GHz < f sDARS - 2, 345 GHz aufweist.
Antennenstruktur nach Anspruch 6, wobei die SDARS-Antenne auf einer elektrisch leitenden Oberseite (11) einer Schirmkammer (12) einer Antennenplatine angeordnet ist, und wobei die Schirmkammer (12) einen Antennenanpassungs¬ schaltkreis, einen Tuner und/oder einen Verstärker umschließt .
Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zirkularpolarisierte Antenne (3) eine GPS-Antenne für Sattelitennavigationsfrequenzen fGps zwischen
1, 574 GHz < fGPS -S 1, 577 GHz aufweist.
Antennenstruktur nach Anspruch 8, wobei die GPS-Antenne auf einer elektrisch leitenden Oberseite (11) einer Schirmkammer (12) einer Antennenplatine angeordnet ist, und wobei die Schirmkammer (12) einen Antennenanpassungsschaltkreis , einen Tuner und/oder einen Verstärker umschließt.
Antennenstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schenkel (13) eines der sich kreuzenden λ/2 Dipole (5, 6) mit einem Anpassungsnetzwerk und einer koaxialen Einspeiseleitung (17) oder mit einem Receiver oder
Transceiver verbunden ist. Antennenstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Höhe und damit die Schenkellänge der vier Schenkel (13 bis 16) der U-förmig abgekanteten λ/2 Dipole (5, 6) der Krümmung der elektrisch leitenden Fläche (4) derart an- gepasst ist, dass sich eine horizontale Kreuzungsebene der sich kreuzenden λ/2-Dipole (5, 6) ergibt.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD788078S1 (en) * 2014-01-22 2017-05-30 Agc Automotive Americas R&D, Inc. Antenna
FR3033449B1 (fr) * 2015-03-05 2018-04-13 Tdf Structure antennaire omnidirectionnelle large bande
US10396443B2 (en) 2015-12-18 2019-08-27 Gopro, Inc. Integrated antenna in an aerial vehicle
KR101965226B1 (ko) * 2017-10-23 2019-08-27 중앙대학교 산학협력단 안테나 장치
US11041936B1 (en) * 2018-10-04 2021-06-22 Hrl Laboratories, Llc Autonomously reconfigurable surface for adaptive antenna nulling
CN110416714A (zh) * 2019-09-04 2019-11-05 江苏宁光通信设备有限公司 一种非对称偶极子广播电视多媒体发射天线
DE102022132788A1 (de) * 2022-12-09 2024-06-20 Fuba Automotive Electronics Gmbh Satellitenantenne
TR2023005191A1 (tr) * 2023-05-10 2024-11-21 Plan S Uydu Ve Uzay Teknolojileri Anonim Sirketi Bi̇r turni̇ke anten

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001076007A1 (en) 2000-03-31 2001-10-11 Rangestar Wireless, Inc. Wide beamwidth ultra-compact antenna with multiple polarization
EP1341260A1 (de) * 2002-03-01 2003-09-03 FUBA Automotive GmbH &amp; Co. KG Empfangsantennen-Anordnung für Satelliten- und/oder terrestrische Funksignale auf Fahrzeugen
WO2006000116A1 (de) * 2004-06-23 2006-01-05 Huber+Suhner Ag Breitband-patchantenne
WO2010129628A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 Flextronic Automotive Inc. Gps, gsm, and wireless lan antenna for vehicle applications
WO2011017198A2 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Venti Group, LLC Cross-dipole antenna
EP2343777A1 (de) * 2009-05-26 2011-07-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Antennenvorrichtung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3680135A (en) 1968-02-05 1972-07-25 Joseph M Boyer Tunable radio antenna
US5592182A (en) * 1995-07-10 1997-01-07 Texas Instruments Incorporated Efficient, dual-polarization, three-dimensionally omni-directional crossed-loop antenna with a planar base element
US6014107A (en) * 1997-11-25 2000-01-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual orthogonal near vertical incidence skywave antenna
DE10163793A1 (de) 2001-02-23 2002-09-05 Heinz Lindenmeier Flachantenne für die mobile Satellitenkommunikation
US6486848B1 (en) * 2001-08-24 2002-11-26 Gregory Poilasne Circular polarization antennas and methods
JP2003338783A (ja) * 2002-05-21 2003-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd アンテナ装置
FR2841388B1 (fr) * 2002-06-20 2005-05-20 Centre Nat Etd Spatiales Antenne a brins a polarisation circulaire
US7450081B1 (en) * 2007-03-12 2008-11-11 Sandia Corporation Compact low frequency radio antenna
EP2174382A1 (de) * 2007-07-25 2010-04-14 Jast SA Omnidirektionale antenne für mobilsatelliten-rundfunkanwendungen
DE102010004470B4 (de) * 2010-01-13 2013-05-08 Continental Automotive Gmbh Antennenstruktur für ein Fahrzeug

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001076007A1 (en) 2000-03-31 2001-10-11 Rangestar Wireless, Inc. Wide beamwidth ultra-compact antenna with multiple polarization
EP1341260A1 (de) * 2002-03-01 2003-09-03 FUBA Automotive GmbH &amp; Co. KG Empfangsantennen-Anordnung für Satelliten- und/oder terrestrische Funksignale auf Fahrzeugen
WO2006000116A1 (de) * 2004-06-23 2006-01-05 Huber+Suhner Ag Breitband-patchantenne
WO2010129628A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-11 Flextronic Automotive Inc. Gps, gsm, and wireless lan antenna for vehicle applications
EP2343777A1 (de) * 2009-05-26 2011-07-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Antennenvorrichtung
WO2011017198A2 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Venti Group, LLC Cross-dipole antenna

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Publication number Publication date
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