DE19831877A1 - Gruppenantenne - Google Patents

Abstract

Für eine Gruppenantenne, die wenigstens eine Strahlergruppe mit mehreren planaren Mikrowellen-Resonatoren in Streifenleitungstechnik enthält, wird eine Struktur vorgeschlagen, bei welcher die Ankopplung an eine Speiseleitung über einen Koppelschlitz in der Rückseitenmetallisierung erfolgt, der durch einen der Resonatoren vollständig überdeckt ist. Die weiteren Resonatoren der Strahlergruppe sind über Verbindungsleitungen mit dem erstgenannten Resonator verbunden. Die Gruppenantenne enthält vorzugsweise eine größere Anzahl von Strahlergruppen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gruppenantenne mit wenigstens einer Strahlergruppe nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Bekannte Antennen dieser Art zeigen für viele Zwecke unzu­ reichende Eigenschaften hinsichtlich der Antennencharak­ teristik und bei Vorhandensein von T-Verzweigungen eine verstärkte unerwünschte Abstrahlung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gruppenan­ tenne der eingangs genannten Art anzugeben, die eine ver­ besserte Antennencharakteristik mit verringerter uner­ wünschter Abstrahlung zeigt.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Un­ teransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise enthält die Strahlergruppe wenigstens drei Re­ sonatoren. Besonders vorteilhaft ist eine Strahlergruppe mit sieben Resonatoren. Besonders günstige Eigenschaften zeigen Strahlergruppen, bei welchen ein direkt angeregter erster Resonator sich über dem Koppelschlitz befindet und diesen vorzugsweise in Längs- und Querrichtung überragt, und die übrigen Resonatoren gleichmäßig, insbesondere auf einem Kreis um das Zentrum des ersten Resonators, verteilt angeordnet und über je eine Verbindungsleitung mit dem ersten Resonator verbunden sind.

Vorteilhaft sind Anordnungen mit einer Spiegelsymmetrie be­ züglich wenigstens einer, vorzugsweise zwei, gekreuzten senkrecht zur Substratebene verlaufenden Spiegelebenen. Die mehreren Resonatoren schwingen vorteilhafterweise mit glei­ cher Phase und sind vorzugsweise gleich polarisiert.

Durch die Anordnung des Koppelschlitzes unter der Metalli­ sierungsfläche eines der Resonatoren der Strahlergruppe verursacht die Ankopplung an die Anschlußleitung keine direkte Abstrahlung wie beispielsweise bei einer Einkopp­ lung in eine Mikrostripleitung. Die Leistungsaufteilung erfolgt vorteilhafterweise ohne kompliziertes Leitungs­ netzwerk mit Diskontinuität (insbesonder T-Verzweigungen). Damit ist die Leistungsverteilung unempfindlicher gegen größere Substratdicken. Außerdem werden Leitungslängen minimiert, so daß es insgesamt zu geringeren Leitungsver­ lusten kommt.

Die erfindungsgemäße Gruppenantenne besitzt bezüglich der Substratebene im Vergleich zu einem klassischen Mikrostrip- Antennenarray weniger ausgeprägte Richtungsabhängigkeiten. Die Verkopplung der Antennenelemente untereinander ist ge­ ringer als bei bekannten Ausführungen, da die strahlenden Kanten der einzelnen Resonatorflächen (patches) größere Abstände besitzen können.

Besonders vorteilhaft ist eine Strahlergruppe mit 7 Strah­ lerelementen (Resonatoren) der in Fig. 1 skizzierten Art, bei welcher um einen zentral angeordneten ersten Resonator R1 die übrigen Resonatoren unter gleichmäßiger Winkelver­ teilung auf einem Kreis um den zentralen Resonator angeord­ net sind. Die Abstände der Mittelpunkte der Resonatorflä­ chen voneinander sind zwischen benachbarten Resonatoren jeweils gleich groß. Die Flächenaufteilung der Gruppenan­ tenne läßt sich dann wie in Fig. 1 durch unterbrochene Hilfslinien skizziert, in ein gleichmäßiges Wabenmuster aufteilen mit jeweils im Zentrum der einzelnen Wabenzellen angeordneten Resonatorflächen. In der im Realfall geschlos­ senen Metallisierungsfläche des ersten Resonators R1 ist der darunterliegende Koppelschlitz KS in der Rückseiten­ metallisierung angedeutet. Die den zentralen Resonator R1 umgebenden weiteren Resonatoren R2 bis R7 sind mit dem zen­ tralen Resonator jeweils direkt über eine Mikrostrip-Ver­ bindungsleitung VL verbunden. Die Leitungslängen der Ver­ bindungsleitungen VL sind so gewählt, daß alle Resonatoren R1 bis R7 mit gleicher Phase schwingen.

Die Fig. 2 zeigt eine typische Charakteristik einer Strah­ lergruppe mit dem in Fig. 1 skizzierten Aufbau als Schnitt in der E-Ebene der Antenne.

Die Fig. 3 zeigt eine Strahlungscharakteristik einer sol­ chen Strahlergruppe in einer um 30° gegen die E-Ebene ge­ neigten Ebene. Die Antennendiagramme zeigen eine hohe Bün­ delung der Hauptkeule des Antennendiagramms und eine starke Nebenkeulendämpfung.

In der Fig. 4 ist eine aus einer Mehrzahl von Strahler­ gruppen der in Fig. 1 skizzierten Art in regelmäßiger An­ ordnung zusammengesetzte Gruppenantenne dargestellt. Die im konkreten Fall skizzierte Gruppenantenne besteht beispiels­ weise aus 91 gleich aufgebauten Strahlergruppen. Die An­ kopplung der einzelnen Strahlergruppen mit jeweils 7 Strah­ lerelementen (Resonatoren) erfolgt dabei über ein verlust­ armes Leiternetzwerk auf der Rückseite der Antenne über die Koppelschlitze in der Rückseitenmetallisierung, insbeson­ dere durch ein Hohleiternetzwerk mit Koppelschlitzen. Die Antenne zeigt ohne jegliche Aperturbelegung eine geringe Halbwertsbreite von weniger als 3° und eine Nebenkeulen­ dämpfung von mehr als 16 dB.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims (6)

1. Gruppenantenne, die wenigstens eine Strahlergruppe mit mehreren planaren Mikrowellenresonatoren in Streifenlei­ tungstechnik enthält, die mittels Abschnitten von Mikro­ streifenleitungen miteinander verbunden sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Speisung einer Strahlergruppe in der Weise erfolgt, daß sich unter einem der Mikrowellenresona­ toren in der rückseitigen Metallisierung des Substrates ein vorzugsweise rechteckförmiger Koppelschlitz befindet, der durch den darüberliegenden Resonator ganz abgedeckt wird und der den Resonator mit einer unter dem Schlitz sich be­ findenden Anschlußleitung verkoppelt.

2. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Längen der Mikrostreifenleitungen so dimen­ sioniert sind, daß die Resonatoren einer Strahlergruppe alle mit gleicher Phase schwingen.

3. Gruppenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der durch den Schlitz gespeiste Re­ sonator einer Strahlergruppe in der Mitte von weiteren Re­ sonatoren derselben Strahlergruppe befindet, die diesen ringförmig umgeben und sternförmig mit diesem über Mikro­ streifenleitungsabschnitte verbunden sind.

4. Planare Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahlergruppen vorhan­ den sind, die durch je eine Anschlußleitung eines auf der Rückseite der Rückseitenmetallisierung sich befindenden Leitungsnetzwerk gespeist wird.

5. Planare Gruppenantenne nach Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Substrats die Leiter bzw. Leitungsnetzwerke als Mikrostrei­ fenleiter bzw. Mikrostreifenleiternetzwerke ausgeführt werden.

6. Planare Gruppenantenne nach Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Substrats die Leiter bzw. Leitungsnetzwerke als Hohlleiter bzw. Hohlleiternetzwerke ausgeführt werden.