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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kommunikation
und betrifft insbesondere die Miniaturisierung und Konfiguration
einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne, die für eine mobile
Funkverbindung geeignet ist, die von einem Satelliten Gebrauch macht.
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EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
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In
jüngerer
Zeit sind von einigen Firmen Pläne
für ein
Mobiltelefon vorgeschlagen worden, das von Satelliten Gebrauch macht.
Hinsichtlich der Frequenzbänder
für diese
Planungen wird für
die Kommunikation (Übertragung)
von einem am Boden befindlichen Mobiltelefon zu einem Satelliten
ein Frequenzband von 1,6 GHz zugewiesen, während für die Kommunikation von dem
Satelliten zu dem am Boden befindlichen Mobiltelefon ein Frequenzband von
2,4 GHz zugewiesen wird.
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Darüber hinaus
wird das Frequenzband von 1,6 GHz auch als Frequenzband für die Verwendung bei
der bidirektionalen Kommunikation vom Boden zum Satelliten und vom
Satelliten zum Boden zugewiesen.
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Als
Antenne für
eine solche Satellitenkommunikation wird eine Rundstrahlantenne
vorgeschlagen (
JP-A-7-183
719 ).
12 veranschaulicht die Konstruktion
dieser Rundstrahlerantenne, die in der
JP-A-7-183 719 offenbart
ist.
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In 12 ist
eine Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 durch einen Zuführungsstift 1a,
ein flächiges
Strahlungselement 1b und ein dielektrisches Substrat 1c gebildet.
Die Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 zeichnet sich dadurch
aus, daß sich
nach unten eine Erdungsleiterplatte 1d erstreckt, um einen leitfähigen Zylinder 1e als
Erdung auszubilden.
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Normalerweise
hat die Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 eine derartige
Konfiguration, daß das
flächige
Strahlungselement 1b über
das dazwischen angeordnete dielektrische Substrat 1c auf
der Erdungsleiterplatte 1d parallel zu dieser angeordnet ist.
Die in 12 dargestellte Rundstrahlerantenne zeichnet
sich jedoch dadurch aus, daß sich
der gesamte Umfang der Erdungsleiterplatte 1d nach unten fortsetzt,
um eine zylindrische Konfiguration zu bilden, wie dies vorstehend
erwähnt
worden ist.
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Aufgrund
dieser Eigenschaft der in 12 dargestellten
Rundstrahlerantenne setzt sich die Erdungsleiterplatte 1d der
Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 nach unten fort, um
die Verstärkung
bei einem geringen Elevationswinkel zu verbessern.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Rundstrahlerantenne ist es jedoch schwierig,
eine Ansprechempfindlichkeit einer horizontalpolarisierten Komponente
bei einer Zirkularpolarisierung mit geringem Elevationswinkel zu
erzielen. Im praktischen Gebrauch kommt es somit zu einer Situation,
in der es schwierig ist, die Ansprechempfindlichkeit der Kommunikation
zu wahren, da Bäume
oder dergleichen eine vertikalpolarisierte Komponente absorbieren.
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Die
EP-A-0 821 428 ,
bei der es sich um Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ handelt, offenbart
eine Antenne mit einer Strahlung unterdrückenden Oberfläche.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Zum
Lösen des
vorstehend geschilderten Problems wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wie
sie im unabhängigen
Anspruch 1 definiert ist, eine Vielzahl flacher Strahlungselemente
unterhalb einer Erdungsleiterplatte einer Mikrostreifen-Flachantenne
angeordnet und mit der Erdungsleiterplatte elektrisch verbunden.
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Ferner
ist bei der vorliegenden Erfindung ein Sperrtopf (Blockiergehäuse) vorhanden.
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Spezielle
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
definiert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht zur Erläuterung
der Konfiguration einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne;
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2A bis 2D schematische
Darstellungen zur Erläuterung
verschiedener Beispiele der grundlegenden und typischen Formgebung
des flachen Strahlungselements;
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3A bis 3K schematische
Darstellungen zur Erläuterung
verschiedener Beispiele der typischen modifizierten Formgebung des
flachen Strahlungselements;
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4A bis 4C schematische
Darstellungen zur Erläuterung
verschiedener Beispiele für
die Position, in der eine Erdungsleiterplatte und das flache Strahlungselement
durch eine elektrische Kopplungseinrichtung elektrisch miteinander
gekoppelt sind;
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5A bis 5C schematische
Darstellungen zur Erläuterung
verschiedener Beispiele des Systems, bei dem die Erdungsleiterplatte
und das flache Strahlungselement durch die elektrische Kopplungseinrichtung
elektrisch miteinander gekoppelt sind, wobei
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5A eine schematische Darstellung einer Gleichstrom-Kopplung
mittels eines Drahts darstellt,
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5B eine schematische Darstellung einer kapazitiven
Kopplung mittels eines kapazitiven Elements darstellt und
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5C eine schematische Darstellung einer induktiven
Kopplung mittels eines induktiven Elements darstellt;
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6A bis 6E schematische
Darstellungen zur Erläuterung
verschiedener Beispiele für
die Länge
und die Breite der elektrischen Kopplungseinrichtung zum elektrischen
Koppeln der Erdungsleiterplatte und des flachen Strahlungselements;
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7A bis 7C Darstellungen
zur Erläuterung von
Beispielen, wobei
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7A eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht
einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne zeigt, die mit einer
Einrichtung zum Korrigieren der Verzerrung eines Strahlungsmusters
versehen ist,
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7B eine Bodenansicht der Anordnung gemäß 7A zeigt und
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7C eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht
der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne zeigt, bei der die
Einrichtung zum Korrigieren der Verzerrung eines Strahlungsmusters
in der Nähe
einer Zuführungsleitung
vorgesehen ist;
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8A und 8B Ansichten
zur Erläuterung
eines Beispiels der Anwendung der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne,
die an einem tragbaren Funkgerät
angebracht ist, wobei
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8A eine Ansicht zur Erläuterung
des Zustands zeigt, in dem die zirkularpolarisierte Weitwinkel-Antenne
von dem Gehäuse
des tragbaren Funkgeräts
entfernt angeordnet ist und die Zuführungsleitung aus dem Gehäuse herausgezogen
ist, und
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8B eine Darstellung in einem Zustand zeigt,
in dem die zirkularpolarisierte Weitwinkel-Antenne nahe bei dem
Gehäuse
des tragbaren Funkgeräts
angeordnet ist und die Zuführungsleitung
in das Gehäuse
hinein verlagert ist;
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9A und 9B schematische
Darstellungen der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne, wobei
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9A ein Beispiel eines Smith-Diagramms zur
Veranschaulichung von Doppelresonanz zeigt und
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9B ein Beispiel eines VSWR zeigt;
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10 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Beispiels, bei dem ein Strahlungsmuster bei der zirkularpolarisierten
Weitwinkel-Antenne hinsichtlich der positionsmäßigen Beziehung gemessen wird,
wobei eine horizontale Polarisierung bei einem geringen Elevationswinkel
vorhanden ist;
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11 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines Beispiels, bei dem ein Strahlungsmuster bei der zirkularpolarisierten
Weitwinkel-Antenne hinsichtlich der positionsmäßigen Beziehung gemessen wird,
bei der eine vertikale Polarisierung bei einem geringen Elevationswinkel
vorhanden ist;
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12 eine
Perspektivansicht zur Erläuterung
einer herkömmlichen
Technik;
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13 eine
Perspektivansicht einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne zur Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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14A und 14B schematische
Darstellungen der Strahlungscharakteristik der Antenne gemäß 13 bei
geringen Elevationswinkel, wobei
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14A eine vertikale Polarisationskomponente
darstellt und
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14B eine horizontale Polarisationskomponente
darstellt;
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15 eine
Darstellung zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels; und
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16A und 16B schematische
Darstellungen der Strahlungscharakteristik der in 13 gezeigten
Antenne, bei der ein Funkwellen-Absorber im Inneren des dielektrischen
Zylinders bis zu der Position vorgesehen ist, die der Höhe des planaren
Strahlungselements entspricht, wobei
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16A eine vertikale Polarisationskomponente
darstellt und
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16B eine horizontale Polarisationskomponente
darstellt.
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AM MEISTEN BEVORZUGTE WEISE
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Konfiguration,
die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist. In 1 sind Bereiche,
die denen der 12 entsprechen, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet. Das heißt, das Bezugszeichen 1 bezeichnet
eine Mikrostreifen-Flachantenne (MSA); 1a bezeichnet einen
Zuführungsstift
der MSA; 1b bezeichnet ein flächiges Strahlungselement der
MSA; 1c bezeichnet ein dielektrisches Substrat der MSA; 1d bezeichnet
eine Erdungsleiterplatte der MSA; 2 bezeichnet eine elektrische
Verbindungseinrichtung; 3 bezeichnet ein flaches Strahlungselement; 4 bezeichnet
einen dielektrischen Zylinder (Trägerzylinder); 5 bezeichnet
einen Zuführungspunkt;
und 6 bezeichnet eine Zuführungsleitung (Koaxialleitung
oder Koaxialkabel).
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Die
Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 in Form eines Kreises,
eines Vierecks oder dergleichen wirkt als zirkularpolarisierte Antenne
mit einer gewünschten
Frequenz bei geeigneter Auslegung der Parameter, wie zum Beispiel
der relativen dielektrischen Konstante, der Abmessungen usw. des
dielektrischen Substrats 1c, der Größe des flachen Strahlungselements 1b,
das flächig
auf dem dielektrischen Substrat 1c angeordnet ist, der
Position des Zuführungsstifts 1a usw.
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Die
Impedanzanpassung auf der Basis der Resonanzfrequenz und die Position
des Zuführungsstifts 1a sollten
jedoch in sorgfältiger
Weise erfolgen, wobei diese von der Formgebung und der Anordnung des
flächigen
Strahlungselements und der elektrischen Verbindungseinrichtung abhängig sind.
Bei der Impedanzanpassung auf der Basis der Position des Zuführungsstifts 1a ist
es notwendig, eine Versetzung vom Zentrum des dielektrischen Substrats 1c vorzunehmen,
um die charakteristische Impedanz der Zuführungsleitung 6 zu
erfüllen
(normalerweise 50 Ohm). Diese Versetzung verursacht Turbulenzen bei
einem Strom mit hoher Frequenz, so daß das Strahlungsmuster verzerrt
wird.
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1 veranschaulicht
ein Beispiel, bei dem die Betriebsfrequenz der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 etwa
1,6 GHz beträgt.
Das kreisförmige
flächige
Strahlungs element 1b ist auf dem kreisförmigen dielektrischen Substrat 1c flächig angeordnet. Die
Erdungsleiterplatte 1d der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 ist
von dem dielektrischen Zylinder 4 getragen, der im wesentlichen
den gleichen Durchmesser wie diese aufweist. Vier identische flache Strahlungselemente 3,
die entsprechend der Krümmungsform
des Umfangs des dielektrischen Zylinders 4 gekrümmt sind,
sind auf dem gesamten Umfang von letzterem in gleichmäßig beabstandeten oder
in regelmäßigen Intervallen
aufgebracht.
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Die
flachen Strahlungselemente 3 müssen nicht notwendigerweise
immer gekrümmt
sein, sondern diese können
auch ohne Krümmung
angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Anzahl der flachen Strahlungselemente 3 mit
vier oder mehr gewählt.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, die Dicke des dielektrischen Substrats 1c im
wesentlichen gleich der Längsabmessung
der flachen Strahlungselemente 3 zu wählen. Zum Erzielen eines Strahlungsmusters mit
Rundstrahleigenschaften ist es wichtig, daß die Oberfläche, auf
der die flachen Strahlungselemente 3 verteilt angeordnet
sind, die Umfangsfläche
ist, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Mikrostreifen-Flachantenne
(MSA) 1 hat.
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Die
Erdungsleiterplatte 1d ist mit den flachen Strahlungselementen 3 mit
Drähten
(elektrische Kopplungseinrichtungen 2) verbunden. Bei der
Erdungsleiterplatte 1d handelt es sich um einen Erdungsleiter,
der für
die Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 und die flachen
Strahlungselemente 3 gemeinsam vorgesehen ist.
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Das
dielektrische Substrat 1c hat eine relative dielektrische
Konstante von etwa 20, einen Durchmesser von etwa 30 mm und eine
Dicke von etwa 10 mm. Der dielektrische Zylinder 4 hat
eine relative dielektrische Konstante von etwa 4, einen Durchmesser
von etwa 30 mm und eine Höhe
von etwa 20 mm. Die Dicke des dielektrischen Substrats 1c und
die Längsabmessung
der flachen Strahlungselemente 3 sind im wesentlichen miteinander
identisch.
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Bei
der Antenne gemäß diesem
Beispiel wird die Ansprechempfindlichkeit einer horizontalen Polarisationskomponente
bei der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 bei einem geringen
Elevationswinkel aufgrund der Wirkung eines Stroms mit hoher Frequenz
verbessert, der in Querrichtung der flachen Strahlungselemente 3 fließt, während die
Ansprechempfindlichkeit einer vertikalen Polarisationskomponente
durch die Wirkung eines Stroms mit hoher Frequenz verbessert wird,
der in Längsrichtung
der Elemente 3 fließt.
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Im
Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Antenne ist es bei der
Konfiguration gemäß der herkömmlichen
Technik, wie diese in 12 veranschaulicht ist, für einen
Strom mit hoher Frequenz schwierig, in horizontaler Richtung zu
fließen,
so daß das
axiale Verhältnis
bei geringem Elevationswinkel groß ist, obwohl die Ansprechempfindlichkeit
einer vertikalen Polarisationskomponente verbessert ist.
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Bei
dem in 1 dargestellten Beispiel sind die vier flachen
Strahlungselemente 3 rechteckig ausgebildet und auf einem
und demselben Umfang der Seitenfläche des dielektrischen Zylinders 4 angeordnet.
Jedoch können
verschiedene flache Strahlungselemente, wie sie in den 2A bis 2D,
den 3A bis 3K gezeigt
sind, oder dergleichen in Abhängigkeit
von der Form einer Satellitenumlaufbahn, einer Satellitenhöhe oder
dergleichen eines gewünschten
Satellitenkommunikationssystems in der gewünschten Weise kombiniert werden.
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Die 2A bis 2D veranschaulichen
Beispiele der typischen grundlegenden Formgebung des flachen Strahlungselements.
Die Beispiele der grundlegenden Formgebung beinhalten ein Rechteck,
das von Seite zu Seite länglich
ist, wie es in 2A gezeigt ist, ein
Rechteck, das länger
als breit ist, wie es in 2B gezeigt
ist, sowie ein Dreieck, wie es in 2D gezeigt
ist.
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Die 3A bis 3K zeigen
Beispiele der typischen modifizierten Formgebung des flachen Strahlungselements.
Die Beispiele beinhalten unregelmäßige Formgebungen, wie sie
in den 3A bis 3E gezeigt
sind, eine geneigte Formgebung, wie sie in 3F gezeigt
ist, Kerbformgebungen, wie sie in den 3G und 3H gezeigt sind, Hohlformen (rahmenartige
Formgebungen), wie sie in den 3I und 3J gezeigt sind, sowie eine radial verlaufende
Formgebung, wie sie in 3K gezeigt
ist.
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Ferner
können
verschiedene Konfigurationen der elektrischen Kopplungseinrichtung,
wie sie zum Beispiel in den 4A bis 4C, den 5A bis 5C und den 6A bis 6E dargestellt sind, in der gewünschten
Weise mit verschiedenen flachen Strahlungselementen kombiniert werden,
wie diese in den 2A bis 2D und den 3A bis 3K dargestellt sind.
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Die 4A bis 4C zeigen
Beispiele für
die Konfiguration der gekoppelten Positionen, in denen die Leiterplatte 1d und
das flache Strahlungselement 3 durch die elektrische Kopplungseinrichtung
gekoppelt sind.
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Die 5A bis 5C zeigen
schematische Darstellungen jeweils eines Kopplungssystems der elektrischen
Kopplungseinrichtung 2 (des elektrisch gekoppelten Bereichs). 5A zeigt eine Gleichstrom-Kopplung, bei
der die Leiterplatte 1d und das flache Strahlungselement 3 mittels
der durch einen Draht gebildeten elektrischen Kopplungseinrichtung 2 gekoppelt
sind. 5B zeigt eine kapazitive Kopplung
mittels der durch ein kapazitives Element gebildeten elektrischen
Kopplungseinrichtung 2. 5C zeigt
eine induktive Kopplung mittels der durch ein induktives Element
gebildeten elektrischen Kopplungseinrichtung 2.
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Die 6A bis 6E zeigen
Beispiele der Konfiguration der elektrischen Kopplungseinrichtungen 2,
die sich in der Länge
und der Breite voneinander unterscheiden. Die 6A bis 6C zeigen Beispiele der elektrischen Kopplungseinrichtungen 2,
die sich in ihrer Länge
voneinander unterscheiden, während die 6D und 6E Beispiele
der elektrischen Kopplungseinrichtungen 2 zeigen, die sich
in ihrer Breite voneinander unterscheiden.
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Die
vorstehend genannten, verschiedenen Beispiele der flachen Strahlungselemente
sowie die vorstehend genannten, verschiedenen Beispiele der elektrischen
Kopplungseinrichtungen, wie diese in den 2A bis 2D, den 3A bis 3K, den 4A bis 4C, den 5A bis 5C sowie den 6A bis 6E dargestellt sind, können selektiv in der gewünschten Weise
als Einstellelemente zum Erzielen eines gewünschten Antennenstrahlungsmusters
kombiniert werden. Da es viele Kombinationen gibt, wie vorstehend
erläutert,
ist das Ausmaß an
Ausbildungsfreiheit zum Erzielen eines gewünschten Antennenstrahlungsmusters
sehr groß.
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Ferner
zeigen die 7A und 7B ein
Beispiel, bei dem eine Einrichtung zum Korrigieren von Verzerrung
des Strahlungsmusters vorhanden ist, die durch die Wechselwirkung
mit einer Zuführungsleitung
verursacht ist.
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7A zeigt eine im Schnitt dargestellte
Seitenansicht einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne, und 7B zeigt eine Ansicht der zirkularpolarisierten
Weitwinkel-Antenne betrachtet von der Bodenseite her, um das Innere
des dielektrischen Zylinders 4 zu veranschaulichen. Ein
ellipsenförmiger
Leiter (vgl. 7B) wird als Korrektureinrichtung
verwendet, und eine Zuführungsleitung 6 ist
durch den Leiter 7 hindurchgeführt. Die flachen Strahlungselemente 3 und
die elektrischen Kopplungseinrichtungen 2, die auf der
gekrümmten
Oberfläche
des dielektrischen Zylinders 4 angebracht sind, sind in
den 7A und 7B nicht
dargestellt.
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7C zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren
Beispiels einer Einrichtung zum Korrigieren von Verzerrung des Strahlungsmusters.
Bei dieser Konfiguration ist die Zuführungsleitung 6 von
einem dielektrischen Körper 8 umgeben.
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Wenn
in Kombination mit einem tragbaren Funkgerät eine zirkularpolarisierte
Weitwinkel-Antenne in lösbarer
Weise an einem Gehäuse
des tragbaren Funkgeräts
angebracht ist, kann das in 7C verwendete
Konfigurationsbeispiel als Einrichtung zum festen Haltern der zirkularpolarisierten
Weitwinkel-Antenne an dem Gehäuse
des tragbaren Funkgeräts
in einer vorbestimmten Distanz von dem Gehäuse verwendet werden.
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Die 8A und 8B zeigen
eine Konfiguration, bei der eine zirkularpolarisierte Weitwinkel-Antenne
nahe bei oder entfernt von dem Gehäuse eines tragbaren Funkgeräts angeordnet
werden kann.
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Das
heißt,
bei den 8A und 8B handelt
es sich um schematische Schnittdarstellungen, bei denen ein im Schnitt
dargestellter Hauptbereich der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne
an einem tragbaren Funkgerät
angebracht ist.
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Wie
in den 8A und 8B dargestellt,
ist jeweils ein dielektrischer Körper 8 mit
einer eingebauten Zuführungsleitung
derart vorgesehen, daß er
sich in der gewünschten
Weise in das Gehäuse 9 eines tragbaren
Funkgeräts
hineinschieben und aus diesem herausziehen läßt.
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In
den 8A und 8B stellt
das Bezugszeichen 10 eine Schaltung eines tragbaren Funkgeräts dar.
Eine zirkularpolarisierte Weitwinkel-Antenne, die ähnlich der
in 7C gezeigten Antenne konfiguriert ist,
ist an der Oberseite des dielektrischen Körpers 8 vorgesehen.
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Bei
dem in den 8A und 8B dargestellten Beispiel
ist ein elastischer Körper
an dem äußeren Umfang
des dielektrischen Körpers 8 angebracht. Das
heißt,
der dielektrische Körper 8 ist
zum Beispiel im Inneren einer Feder 11 angeordnet, die
einen elastischen Körper
bildet.
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Wenn
die zirkularpolarisierte Weitwinkel-Antenne aus dem Gehäuse 9 herausgezogen
ist (vgl. 8A) wirkt die elastische
Kraft der Feder 11 (die Kraft für die Druckbeaufschlagung und
zum Öffnen der
zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne und des Gehäuses) derart,
daß der
dielektrische Körper 8 die zirkularpolarisierte
Weitwinkel- Antenne
in einer vorbestimmten, von dem Gehäuse abgelegenen Position in
feststehender Weise abstützt.
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Wenn
dagegen der dielektrische Körper 8 in das
Gehäuse 9 hineingeschoben
ist (vgl. 8B), ist die zirkularpolarisierte
Weitwinkel-Antenne in der Nähe
des Gehäuses 9 des
tragbaren Funkgeräts
entgegen der Widerstandskraft der Feder 11 mittels einer
geeigneten Verriegelungseinrichtung (nicht gezeigt) festgelegt.
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Die 9A, 9B, 10 und 11 zeigen Meßbeispiele
gemäß Smith-Diagramm,
VSWR, Strahlungsmuster usw. bei der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne.
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13 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In 13 sind
Teile, die zu denen in 1 äquivalent sind, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine erneute Beschreibung von derartigen
Teilen an dieser Stelle verzichtet wird.
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Von
den Bestandteilen der Antenne bei diesem in 13 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind
lineare Strahlungselemente 12 und ein Sperrtopf 13 bei
der in 1 dargestellten Antenne nicht vorhanden.
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Der
Sperrtopf 13 ist durch einen leitfähigen Zylinder 13a gebildet,
der auf einer Koaxialleitung 6 angeordnet ist. Die Koaxialleitung 6 und
der leitfähige Zylinder 13a sind
auf der Seite der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 offen,
während
ein äußerer Leiter
der Koaxialleitung 6 auf der der MSA gegenüberliegenden
Seite mit dem leitfähigen
Zylinder 13a derart verbunden ist, daß er in einem Endbereich 13b kurzgeschlossen
ist.
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Die
elektrische Länge
des in dieser Weise gebildeten Sperrtopfes 13 ist derart
gewählt,
daß sie etwa ¼ Wellenlänge oder
etwa ½ Wellenlänge beträgt.
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Die
vier linearen Strahlungselemente 12 sind mit einer elektrischen
Länge von
etwa ¼ Wellenlänge ausgebildet
und an der Seitenfläche
des dielektrischen Zylinders 4 in abwechselnder Weise mit
vier flachen Strahlungselementen 3 angeordnet. Das eine
Ende von jedem linearen Strahlungselement 12 ist mit einer
Erdungsleiterplatte 1b elektrisch gekoppelt, während das
andere Ende der Elemente 12 mit der Oberfläche des
leitfähigen
Zylinders 13a elektrisch gekoppelt ist.
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Auf
diese Weise wird mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 13 eine
Strahlungselement-Verbundkonstruktion geschaffen, bei der die linearen
Strahlungselemente 12 zusätzlich zu den flachen Strahlungselementen 3 vorgesehen
sind.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 13 besitzt das dielektrische Substrat 1c eine
relative dielektrische Konstante von etwa 29, einen Durchmesser
von 28 mm und eine Dicke von 10 mm. Ein dielektrischer Zylinder 4 ist
aus Keramikmaterial (Forsterit) mit einer relativen dielektrischen
Konstante von etwa 6,5, einem Durchmesser von 28 mm, einer Höhe von 20
mm und einer Dicke von 2 mm gebildet. Für die linearen Strahlungselemente 12 wird
ein Draht mit einem Durchmesser von 0,6 mm verwendet. Der leitfähige Zylinder 13a des
Sperrtopfes 13 weist einen Außendurchmesser von 6 mm auf.
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Für die Koaxialleitung 6 wird
ein halbstarres Kabel mit einem Außendurchmesser von 2,2 mm verwendet.
Ein zentraler Leiter der Koaxialleitung 6 ist an seinem
einen Ende mit einem Zuführungsstift 1a verbunden
und an seinem anderen Ende mit einem Verbinder 15 verbunden.
Die flachen Strahlungselemente 3 sind jeweils 10 mm lang
und 15 mm breit. Die elektrischen Kopplungseinrichtungen 2 sind
jeweils 5 mm lang und 2 mm breit. Der Sperrtopf 13 ist unter
den flachen Strahlungselementen 3 derart angeordnet, daß er die
flachen Strahlungselemente 3 nicht überlappt.
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Bei
der zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne der 13 ist
die Ansprechempfindlichkeit einer horizontalen Polarisationskomponente
bei der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 bei geringem Elevationswinkel
durch die Wirkung eines Stroms mit hoher Frequenz verbessert, der
in Querrichtung der flachen Strahlungselemente 3 fließt, während die
Ansprechempfindlichkeit einer vertikalen Polarisationskomponente
bei der Mikrostreifen-Flachantenne (MSA) 1 bei geringem
Elevationswinkel durch die Wirkung eines Stroms mit hoher Frequenz,
der in Längsrichtung
der flachen Strahlungselemente 3 fließt, sowie eines Stroms mit
hoher Frequenz verbessert ist, der die linearen Strahlungselemente 12 entlangfließt.
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Wie
vorstehend beschrieben, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vier rechteckige flache Strahlungselemente
auf ein und derselben seitlichen Umfangsfläche des dielektrischen Zylinders 4 angeordnet.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und
es können
verschiedene Formgebungen der flachen Strahlungselemente 3 in
Abhängigkeit
von den Formen einer Satellitenumlaufbahn, einer Satellitenhöhe oder
dergleichen eines gewünschten
Satellitenkommunikationssystems in der gewünschten Weise kombiniert werden.
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Ferner
ist es hinsichtlich der linearen Strahlungselemente 12 und
des Sperrtopfes 13 möglich, das
axiale Verhältnis
oder die Verstärkung
durch Einstellen der jeweiligen Längen der linearen Strahlungselemente
und des Sperrtopfes oder der Kopplungspositionen von diesen zu steuern.
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Die 14A und 14B zeigen
schematische Darstellungen der Strahlungscharakteristik bei geringem
Elevationswinkel bei der Antenne gemäß 13, wobei 14A eine vertikale Polarisationskomponente
darstellt und 14 eine horizontale Polarisationskomponente
darstellt.
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15 zeigt
eine Schnittdarstellung einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne
zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels. Auch in 15 sind Teile,
die Teilen bei den anderen Zeichnungen entsprechen, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei
dem in 15 dargestellten Beispiel ist ein
Funkwellenabsorber 14 als Einrichtung zum Korrigieren von
Verzerrung des Strahlungsmusters im Inneren des dielektrischen Zylinders 4 bei
der in 1 gezeigten Antenne angeordnet.
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Innerhalb
der vier flachen Strahlungselemente 3 sorgt der Funkwellen-Absorber 14 für den Abbau
von Interferenzen zwischen der Zuführungsleitung 6 und
den flachen Strahlungselementen 3. Infolgedessen werden
die Strahlungsmuster einer horizontalen Polarisationskomponente
und einer vertikalen Polarisationskomponente im wesentlichen gleichmäßig.
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Die 16A und 16B zeigen
schematische Darstellungen der Strahlungscharakteristik, wobei der
Funkwellen-Absorber im Innern des dielektrischen Zylinders 4 bis
zu der Position eingefüllt
ist, die der Höhe
der flachen Strahlungselemente 3 bei der in 13 dargestellten
Antenne entspricht, wobei 16A das
Meßresultat
einer vertikalen Polarisationskomponente zeigt und 15B das
Meßresultat einer
horizontalen Polarisationskomponente zeigt.
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Wenn
man die Kennlinien der 16A und 16B mit denen der 14A und 14B vergleicht, ist es offensichtlich,
daß das
in den 16A und 16B veranschaulichte
Beispiel, bei dem der Funkwellen-Absorber eingebaut ist, dem in
den 14A und 14B dargestellten
Beispiel, bei dem kein Funkwellen-Absorber vorhanden ist, wirkungsmäßig überlegen
ist.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie
vorstehend beschrieben, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Schaffung einer zirkularpolarisierten Weitwinkel-Antenne
möglich,
bei der sich eine Ansprechempfindlichkeit einer horizontalen Polarisationskomponente
bei einer Zirkularpolarisation bei einem geringen Elevationswinkel
erzielen läßt und sich
die Kommunikations-Ansprechempfindlichkeit im praktischen Gebrauch
selbst dann aufrechterhalten läßt, wenn
die vertikale Polarisationskomponente durch Bäume oder dergleichen absorbiert
wird.