DE19628125A1 - Aktive Empfangsantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Empfangsantenne nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Die Empfangsantenne findet Verwendung beim Empfang von Sa­ tellitensignalen, z. B. zur Navigation, sowie in Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen.

Für derartige Empfangsantennen eignen sich Schlitzantennen mit Strahlungsfeldankopplung, die z. B. eine Speiseleitung auf der Rückseite eines Substrates besitzen (B. D. M. Pozar, IEEE Trans. Antennas Prop. Vol. AP-34, No. 12. S. 1439-1446 (1986)).

Aus der japanischen Patentanmeldung 0 628 923A ist eine Schlitzantenne mit einem aus einem dielektrischen Material gebildeten Hohlraum bekannt, deren Schlitz in eine lei­ tende Wand gebracht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Empfangsantenne anzuge­ ben, die eine optimale Impedanzanpassung und minimales Rauschen gewährleistet, sowie einfach an die Fahrzeugka­ rosserie anpaßbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den integrierten um- und abschaltbaren rauscharmen Vorverstärker (LNA) her­ vorragende Empfangsleistungen erzielt werden. Mit der An­ tenne sind durch den um- und abschaltbaren LNA sowohl zir­ kular als auch linear polarisierte Wellen zu empfangen. Weiterhin ist die flache, mechanisch robuste Ausgestaltung der Antenne, sowie deren unsichtbare und aerodynamisch op­ timale Anordnung in der Fahrzeugkarosserie vorteilhaft.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen.

Gemäß Fig. 1 ist die Antenne 1 als schlitzförmig Ausspa­ rung in die metallische Fahrzeugkarosserie 2 eingebracht. Um die rückseitige Abstrahlung zu verhindern, ist die An­ tenne von hinten durch einen Hohlraum 3 mit geringer Tiefe abgeschlossen. Der Hohlraum ist mit einem Dielektrikum ge­ füllt, z. B. Teflon, Polystyrol o.a. Der rauscharme Vor­ verstärker (LNA) ist durch unterschiedlich lange Zuleitun­ gen L₁, L₂ mit der Antenne verbunden, so daß z. B. beim Empfang von zirkular polarisierten Wellen, die Addition der beiden um 90° gedrehten linearen Polarisationszustände im LNA erfolgt. Die richtige Phasenlage der Wellen wird über unterschiedlich lange Zuleitungen L₁, L₂ eingestellt. Der LNA ist in das Dielektrikum eingebracht und über Zu­ leitungen L₁, L₂ mit der metallischen Karosserie verbun­ den. Die gesamte in die metallische Karosserie einge­ brachte Antenne ist mit einer Lackschicht 4 beschichtbar.

Die Stromversorgung und die Auskopplung des verstärkten Signals erfolgt z. B. über die im Dielektrikum eingebrach­ ten Leitungen L₁, L₂. Für die Leitungen L₁, L₂ können Microstrip-Leitungen verwendet werden. Dies hat den Vor­ teil, daß der Aufbau der Antenne in Sandwich-Technik mög­ lich ist. Die Verwendung von Koaxialleitungen bietet den Vorteil, daß geringere elektrische Verluste auftreten.

Die schlitzförmige Antennenkontur kann als linearer Schlitz, Ringschlitz oder konusförmiger Schlitz ausgestal­ tet sind.

In Fig. 2 ist z. B. eine Ausgestaltung eines Ringschlitzes 5 dargestellt. Der rückseitige Hohlraum hat eine Tiefe von z. B. 1 mm. Die Zuleitungen L₁, L₂ sind z. B. Microstrip-Lei­ tungen mit einer Länge von L₁=λ4/ und L₂=λ/ bei einer Wellenlänge von z. B. λ=18,75 cm (entspricht einer Frequenz f=1,6 GHz.

Die Querschnittsfläche des Hohlraums der Antenne wird je nach Form der Schlitzantenne gestaltet, da die Form die Resonanzfrequenz der Antenne bestimmt.

Alle Bauteile werden bündig zur Oberfläche der metalli­ schen Fahrzeugkarosserie ausgeführt. Damit kann die An­ tenne überlackiert werden und ist somit nicht sichtbar. Da für die Schlitzantenne die gesamte sie umgebende Metall­ fläche (z. B. das gesamte Fahrzeugdach) als Massefläche wirkt, wird eine nahezu halbkugelförmig isotrope Richtcharakteristik erreicht, wie sie für die geplanten Anwendungsgebiete notwendig ist. Durch Integration der An­ tennenstruktur in eine konvexe Oberfläche (Fahrzeugaußen­ haut) kann eine nierenförmige Antennencharakteristik er­ reicht werden.

Claims (7)

1. Empfangsantenne mit einer Schlitzantenne, die von hin­ ten durch einen mit einem Dielektrikum gefüllten Hohlraum abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Schlitzantenne mit einem rauscharmen Vor­ verstärker verbunden ist, mit dem die Polarisati­ onszustände einstellbar sind,
• - daß die Zuleitungen L₁, L₂ zwischen Schlitzantenne und Vorverstärker unterschiedliche Längen besit­ zen, und damit eine bestimmte Phasenlage einstell­ bar ist, und
• - daß der Hohlraum eine durch die gewünschte Reso­ nanzfrequenz bestimmte Form und eine geringe Höhe aufweist.

2. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die schlitzförmige Aussparung der Antenne in ei­ ner Metallfläche eingebracht ist.

3. Empfangsantenne nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlitzantenne als Ringschlitz ausgebil­ det ist.

4. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuleitungen L₁, L₂ Microstrip-Leitungen sind.

5. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuleitungen L₁, L₂ Koaxialleitungen sind.

6. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlraum eine Höhe von weniger als 1 mm auf­ weist.

7. Verwendung einer Empfangsantenne nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzantenne in eine metallische Fahrzeugkarosserie eingebracht ist und überlackierbar ist.