DE19707535A1 - Folienstrahler - Google Patents

Folienstrahler

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  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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Description

Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Konfigurierung einer systemintegrierbaren Antennenkomponente mit minimaler flächenhafter Ausdehnung sowie begrenzter Flexibilität für den Frequenzbereich von 890 MHz bis 960 MHz, wobei die selbige Strahlerkomponente eine minimale Höhenabmessung aufzuweisen hat. Weiterhin besteht das Ziel in der Minimierung der Sensibilität des Strahlermoduls gegenüber dielektrischen oder bedingt leitfähigen Umgebungseinflüssen, insbe­ sondere gegenüber den Einflüssen der Hand des Nutzers.
Bezüglich der Strahlungseigenschaften besteht die Forderung der Erzielung einer betont einseitigen azimutalen Richtwirkung, d. h. der bevorzugten Ausleuchtung ausschließlich einer Raumhemisphäre sowie einer begrenzten Winkelversetzung der elevationsbezogenen Richtstrahlung gegenüber der Flächennormalen des Antennenmoduls, so daß eine resultierende Winkelversetzung der Haupt­ strahlungsrichtung im positiven Elevationswinkelbereich entsteht.
Anwendungsgebiet der Erfindung
Der Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich vordergründig auf den Sektor der Mobilfunk- und Handheld-Technik innerhalb der Spektralbereiche zwischen 890 MHz und 960 MHz oder 1710 MHz und 1890 MHz, indem die erfindungsgemäße Komponente in die entsprechende Endgeräte- und Handheld- Technik integriert wird.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Bekannte Antennenlösungen für den Bereich der Mobilfunkanwendungen be­ ruhen auf Linearantennenkonzeptionen in Form von Monopolanordnungen in verkürzter oder unverkürzter Ausführung. Diese Linearantennen sind sowohl als extern montierbare Bordantennen als auch als unmittelbar mit dem Endgerät ge­ koppelte Komponenten bekannt sowie mit unterschiedlichem Richtfaktor und Wirkungsgrad behaftet, wobei diese Komponenten in der Azimutalebene aus­ schließlich rundstrahlend sind. Bekannte Flachantennenlösungen beruhen auf flächenhaft angeordneten, dipolähnlichen Konfigurationen, deren Richtdiagramm unregelmäßig und in Verbindung mit dem jeweiligen Antennenträger bzw. Antennenkörper die Merkmale einer signifikanten Strahlungsfelddeformation aufweisen. Die auf den Anwendungsbereich bezogenen Strahlungseigenschaften sind denen der klassischen Linearantennen deutlich unterlegen. Gleichfalls sind gezielte Ausblendungseigenschaften des Strahlungsdiagrammes nicht nachweis­ bar. Weiterhin sind keine Lösungen bekannt, deren elektromagnetische bzw. Strahlungseigenschaften auf der Basis unsymmetrischer und offener Wellen­ leitertechniken, insbesondere der Microstriptechnik, unter Verwendung von Folienleitern oder folienähnlicher Leitflächen erzielt werden.
Die in der Patentschrift DE 41 13 277 dargestellte und azimutal rundstrahlende Antennenkonfiguration geht ausschließlich von einer Folie als mechanischen Strukturträger aus, wobei die benannte Antennenkomponente mit einer außerhalb des Endgerätecontainments angeordneten Kopfkapazität behaftet ist.
In gleicher Weise geht die in der Patentschrift DE 41 21 333 dargestellte und azimutal rundstrahlende Antennenkonfiguration von einer elektrisch nicht­ leitenden Folie als mechanischen Strukturträger aus, wobei die Hauptstrahlungs­ richtung bezüglich der Elevationswerte eine Neigung von ca. -30 Winkelgrad, d. h. einen negativen Elevationswinkel aufweist.
Die elektrischen sowie Gebrauchseigenschaften bekannter Antennenlösungen schließen die Erlangung der Ziele der gegenständlichen Erfindung aus, so daß mit der gegenständlichen Erfindung die für die benannten Anwendungsfelder einsetz­ bare Technik gegenüber dem bekannten Stand der Technik erweitert wird.
Darstellung des Wesens der Erfindung
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Konfigurierung einer systeminte­ grierbaren Antennenkomponente mit minimaler flächenhafter Ausdehnung sowie folienhafter Ausführung der Anordnung, vorzugsweise für den Frequenzbereich von 890 MHz bis 960 MHz, wobei die selbige Strahlerkomponente eine minimale Höhenabmessung aufzuweisen hat.
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht weiterhin in der Konfigurierung eines Strahlermoduls mit betont einseitiger azimutaler Richtwirkung, d. h. der bevor­ zugten Ausleuchtung einer Raumhemisphäre sowie einer begrenzten Winkel­ versetzung der elevationsbezogenen Richtwirkung innerhalb des positiven Elevationswinkelbereiches.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, indem ein folienhafter und niederdielektrischer Träger einseitig mit einer leitfähigen Struktur, bestehend aus den parallel zueinander und geradlinig verlaufenden Leiterabschnitten (2), (3), (4) unterschiedlicher Länge und Breite versehen wird, wobei der Leiterabschnitt (3) leitfähig und einseitig (8) mit einer geschlossenen leitfähigen Schicht (1), die auf der gegenüberliegenden Fläche des folienhaften Strukturträgers aufgebracht ist, verbunden wird. Hierbei wird die leitfähige Verbindung entweder über die Durch­ kontaktierung der Massefläche (1) oder über die Führung der Massefläche durch die partielle Beschichtung der Folienquerschnittsflächen auf die Struktur- bzw.
Leiterseite hergestellt. Erfindungsgemäß werden die Leiterabschnitte (2), (3), (4) jeweils durch einen Spalt (5), (6) definierter Spaltbreite voneinander getrennt an­ geordnet, wobei die Leiterabschnitte (2), (3), (4) jeweils durch einen in Quer­ richtung verlaufenden streifenförmigen Leiterabschnitt (7) definierter Abschnitts­ länge und -breite leitfähig verbunden werden und der in Querrichtung verlaufende Leiterabschnitt an dem der Massekontaktierung (8) gegenüberliegenden Leiterab­ schnittsende angeordnet wird.
Der Leiterabschnitt (3), der an einem Leiterabschnittsende mit der Massefläche (8) verbunden und am gegenüberliegenden Leiterabschnittsende mit dem quer verlaufenden streifenförmigen Leiterabschnitt (7) verbunden ist, wird erfindungs­ gemäß am Ort (9) mit einem Signalwellenleiter gekoppelt, indem der Innenleiter eines koaxialen Wellenleiters durch eine Blende (10), die in der rückwärtigen Massefläche (1) angeordnet wird, zentrisch geführt und mit dem Leiterabschnitt (3) am Ort (9) auf der Längssymmetrielinie des Leiterabschnittes (3) gekoppelt wird und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters mit der rückwärtigen Massefläche (1) leitfähig an der Blendenberandung (10) verbunden wird. Erfindungsgemäß wird die Schwingungsbedingung der offenen und unsymme­ trischen Wellenleiterstruktur in Form der Microstriptechnik über die geometrische Länge der Leiterabschnitte (2) und (4) bzw. (2) oder (4) festgelegt.
Die Eingangsimpedanz der Microstrip-Anordnung wird hierbei über den Ort der Einkopplung (9) entlang der Längssymmetrielinie des Leiterabschnittes (3) bestimmt, der wiederum von der resultierenden Länge der Leiterabschnitte (2) und (4) abhängt, wobei die Signalein- bzw. -auskopplung am Ort (10) über eine kreisförmige koaxiale Blende oder eine schlitz- bzw. rechteckförmige Blende erfolgt.
Erfindungsgemäß wird die Verstimmung des Strahlers infolge dielektrischer Umgebungseinflüsse über die Länge der Leiterabschnitte (2) und (4) bzw. des Leiterabschnittes (2) oder (4) kompensiert, wobei der Verstimmungsgrad des Strahlers infolge dielektrischer Umgebungseinflüsse durch die Auflage einer dielektrischen Schicht (11) definierter Dielektrizitätszahl sowie definierter Geometrie beeinflußt bzw. minimiert wird.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Anordnung soll mittels eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Gemäß Abb. 1 wird eine Polystyrolfolie der Schichtdicke von 1 mm ein­ seitig und ganzflächig mit einer Kupfer- oder Aluminiumfolie der Schichtdicke zwischen 0.010 mm und 0.500 mm versehen. Gemäß Abb. 2 wird der selbige Polystyrolträger mit einer folienartigen und aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Struktur der Schichtdicke zwischen 0.010 mm und 0.500 mm, bestehend aus den parallel zueinander verlaufenden und jeweils durch einen Längsspalt getrennten, geradlinig verlaufenden Leiterabschnitten (2), (3), (4) versehen, wobei der Leiterabschnitt (3) leitfähig und einseitig mit einer ge­ schlossenen Kupferfläche, die sich auf der gegenüberliegenden Fläche als Massefläche fortsetzt, verbunden. An dem der Kurzschlußfläche gegenüber­ liegenden Ende des Leiterabschnittes (3) wird dieser durch einen querlaufenden streifenförmigen Leiterabschnitt (7) mit dem Leiterabschnitt (2) sowie (4) ver­ bunden.
Der Leiterabschnitt (3) wird am Ort (9) mit einem Signalwellenleiter gekoppelt, indem der Innenleiter eines koaxialen Wellenleiters zentrisch durch eine kreis­ förmige Blende (10), die in der Massefläche (1) eingebracht ist, geführt wird sowie mit dem Leiterabschnitt (3) galvanisch gekoppelt und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters mit der Blende (10) gekoppelt wird.
Gemäß der Abb. 3 wird die Anordnung strukturseitig und ganzflächig mit einer Polystyrolfolie der Schichtdicke von 1 mm überdeckt.
Die Abb. 4 veranschaulicht hierzu die Zusammenfugung der Anordnungs­ komponenten.

Claims (6)

1. Folienstrahler, bestehend aus einem folienhaften niederdielektrischen Träger mit minimalem Verlustwinkel, der auf der einen Seitenfläche ganzflächig leitfähig beschichtet und auf der gegenüberliegenden Fläche leitfähig strukturiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die leitfähige Struktur aus den parallel zueinander und geradlinig verlaufenden Leiterabschnitten (2), (3), (4) unterschiedlicher Länge und Breite konfiguriert wird;
  • - der Leiterabschnitt (3) leitfähig und einseitig (8) mit der gegenüberliegenden leitfähigen Schicht (1) verbunden wird, wobei die leitfähige Verbindung entweder über die Durchkontaktierung der Massefläche (1) erfolgt oder die Massefläche durch die partielle Beschichtung der Folienquerschnittsflächen auf die Strukturseite geführt wird;
  • - die Leiterabschnitte (2), (3), (4) jeweils durch einen Spalt (5), (6) definierter Spaltbreite voneinander getrennt angeordnet werden;
  • - die Leiterabschnitte (2), (3), (4) durch einen in Querrichtung verlaufenden streifenförmigen Leiterabschnitt (7) definierter Abschnittslänge und Breite leitfähig verbunden werden, wobei der in Querrichtung verlaufende Leiterab­ schnitt an dem der Massekontaktierung (8) gegenüberliegenden Leiterab­ schnittsende angeordnet wird;
  • - der Leiterabschnitt (3), der an einem Leiterabschnittsende mit der Massefläche (8) verbunden und am gegenüberliegenden Leiterabschnittsende mit dem quer verlaufenden streifenförmigen Leiterabschnitt (7) verbunden ist, mit dem Signal­ wellenleiter am Ort (9) gekoppelt wird, indem der Innenleiter eines koaxialen Wellenleiters durch eine Blende (10), die in der rückwärtigen Massefläche (1) angeordnet wird, zentrisch geführt und mit dem Leiterabschnitt (3) am Ort (9) auf der Längssymmetrielinie des Leiterabschnittes (3) gekoppelt wird und der Außenleiter des koaxialen Wellenleiters mit der rückwärtigen Massefläche (1) leitfähig an der Blendenberandung (10) verbunden wird.
2. Folienstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromag­ netische Schwingungsbedingung der Microstrip-Anordnung über die Länge der Leiterabschnitte (2) und (4) bzw. (2) oder (4) bestimmt wird.
3. Folienstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs­ impedanz der Microstrip-Anordnung über den Ort der Einkopplung (9) entlang der Längssymmetrielinie des Leiterabschnittes (3) bestimmt wird.
4. Folienstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalein- bzw. -auskopplung am Ort (10) über eine kreisförmige koaxiale Blende oder eine schlitz- bzw. rechteckförmige Blende erfolgt.
5. Folienstrahler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstimmung des Strahlers infolge dielektrischer Umgebungseinflüsse über die Länge der Leiterabschnitte (2) und (4) bzw. des Leiterabschnittes (2) oder (4) kompensiert wird.
6. Folienstrahler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ stimmungsgrad des Strahlers infolge dielektrischer Umgebungseinflüsse durch Auflage einer dielektrischen Schicht (11) definierter Dielektrizitätszahl sowie definierter Geometrie minimiert wird.
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