DE9306200U1 - Planar antenna - Google Patents
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Description
RH-13122 Planarantenne RH-13122 Planar antenna
Die Erfindung betrifft eine Planarantenne mit zu einem Antennenarray zusammengeschalteten Strahlerelementen.The invention relates to a planar antenna with radiator elements connected to form an antenna array.
Derartige Planarantennen sind beispielsweise aus der GB-A-2 242 313, der EP-A-O 363 841, oder aus Electronics Letters, Vol. 18, No. 14, Seiten 624, 625 bekannt. Diese Planarantennen bestehen aus einer festen Anzahl zusammengeschalteter Strahlerelemente oder Elementarantennen. Eine derartige Antenne besitzt eine bestimmte Richtcharakteristik und führt in Abhängigkeit von der Anregung der Elementarstrahler bei Verwendung der Antenne als Empfangsantenne zu einem meßbaren Gewinn, der durch Vergrößerung der Apertur dieser Antenne, d. h. durch eine Erhöhung der Anzahl der Strahlerelemente erhöht werden kann.Such planar antennas are known, for example, from GB-A-2 242 313, EP-A-0 363 841, or from Electronics Letters, Vol. 18, No. 14, pages 624, 625. These planar antennas consist of a fixed number of interconnected radiating elements or elementary antennas. Such an antenna has a specific directional characteristic and, depending on the excitation of the elementary radiators, leads to a measurable gain when the antenna is used as a receiving antenna, which can be increased by enlarging the aperture of this antenna, i.e. by increasing the number of radiating elements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Planarantenne zu schaffen, mit der auf einfache Weise das Richtdiagramm der Planarantenne, d. h. die Empfangscharakteristik der als Empfangsantenne verwendeten Planarantenne bzw. die Abstrahlcharakteristik einer als Empfangsantenne verwendeten Planarantenne auf einfache Weise veränderbar und an die Wünsche und Gegebenheiten anpaßbar ist.The invention is based on the object of creating a planar antenna with which the directional diagram of the planar antenna, i.e. the reception characteristics of the planar antenna used as a receiving antenna or the radiation characteristics of a planar antenna used as a receiving antenna can be easily changed and adapted to the requirements and circumstances.
Ausgehend von den eingangs genannten herkömmlichen Planarantennen wird diese Aufgabe durch wenigstens einen transparenten Schirm gelöst, der über wenigstens einem Strahlerelement angeordnet ist.Based on the conventional planar antennas mentioned above, this task is solved by at least one transparent screen that is arranged above at least one radiator element.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines transparenten Schirms in Zusammenhang mit einer herkömmlichen Planarantenne ist es möglich, abgestrahlte bzw. empfangene elektromagnetische Wellen je nach den Phasenverhalten der durch den transparenten Schirm transmittierten Welle zuBy using a transparent screen in accordance with the invention in conjunction with a conventional planar antenna, it is possible to radiate or receive electromagnetic waves depending on the phase behavior of the wave transmitted through the transparent screen.
fokussieren oder zu defokussieren. Dadurch ergibt sich z. B. eine zum Rand der Apertur hin vor- oder nacheilende Phase, wodurch die Richtcharakteristik verändert wird.to focus or defocus. This results, for example, in a phase leading or lagging towards the edge of the aperture, which changes the directional characteristics.
Mit dem erfindungsgemäßen Merkmal ist es daher möglich, den Antennengewinn zu erhöhen, Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms zu unterdrücken oder bei planaren Antennenarrays einen gewünschten und ggf. bereits vorhandenen Schieleffekt zu unterstützen bzw. zu verstärken.With the feature according to the invention it is therefore possible to increase the antenna gain, to suppress side lobes of the radiation pattern or, in the case of planar antenna arrays, to support or reinforce a desired and possibly already existing squint effect.
Darüberhinaus wirken transparente Schirme frequenzselektiv, so daß derartige transparente Schirme auch dazu eingesetzt werden können, störende Signale aus benachbarten Frequenzbändern bei Verwendung der Antenne als Empfangsantenne zu unterdrücken, bevor diese störenden Signale die eigentliche Antenne überhaupt erreichen. Eine derartige Störunterdrückung vor Einkopplung des Empfangssignals in einen Wellenleiter, sei es mit Hilfe eines Fangoder Hauptreflektor, ist mit einem derartigen, als frequenzselektive Oberfläche wirkenden transparenten Schirm auf einfache Weise möglich.In addition, transparent screens have a frequency-selective effect, so that such transparent screens can also be used to suppress interfering signals from neighboring frequency bands when the antenna is used as a receiving antenna, before these interfering signals even reach the actual antenna. Such interference suppression before the receiving signal is coupled into a waveguide, whether with the help of a catch or main reflector, is easily possible with such a transparent screen that acts as a frequency-selective surface.
Der transparente Schirm weist vorzugsweise passive Streuelemente auf, die gemäß bevorzugter Ausführungsformen in Schleifenform, insbesondere ringförmig, zweidimensional, symetrisch und/oder in Form von quadratischen Rahmen ausgebildet sind. Quadratische Rahmen oder Ringe, etwa konzentrische Ringe, sind im wesentlichen polarisationsunabhängig. Jedoch auch polarisationssensitive Streuelemente wie magnetische Dipole, sind ebenfalls als passive Streuelemente auf vorteilhafte Weise verwendbar.The transparent screen preferably has passive scattering elements which, according to preferred embodiments, are designed in loop form, in particular ring-shaped, two-dimensional, symmetrical and/or in the form of square frames. Square frames or rings, such as concentric rings, are essentially polarization-independent. However, polarization-sensitive scattering elements such as magnetic dipoles can also be used advantageously as passive scattering elements.
Vorzugsweise ist der transparente Schirm bzw. sind die passiven Streuelemente in bzw. auf einer metallischen Fläche ausgebildet, die Aussparungen aufweist. Vorzugsweise sind die Aussparungen, mit denen die passivenPreferably, the transparent screen or the passive scattering elements are formed in or on a metallic surface that has recesses. Preferably, the recesses with which the passive
Streuelemente gebildet werden, in ein Blech, beispielsweise ein Kupferblech gestanzt. Die passiven Streuelemente
weisen dabei ein Transmissionsverhalten im gewünschten Nutzfrequenzband auf.
5Scattering elements are formed by punching them into a sheet of metal, for example a copper sheet. The passive scattering elements exhibit a transmission behavior in the desired frequency band.
5
Alternativ können die passiven Streuelemente des transparenten Schirms auch durch elektrisch leitende Bereiche ausgebildet sein, die auf einer dielektrischen Schicht aufgebracht sind. Auch hier wieder sind diese passiven Streuelemente resonant, derart, daß sie im Nutzfrequenzbereich für die einfallende oder abgestrahlte Welle transparent sind.Alternatively, the passive scattering elements of the transparent screen can also be formed by electrically conductive areas that are applied to a dielectric layer. Here again, these passive scattering elements are resonant, such that they are transparent to the incident or emitted wave in the useful frequency range.
Die passiven Streuelemente, die durch derartige elektrisch leitende, resonante Strukturen gebildet werden, weisen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gleiche Abmessungen auf. Vorzugsweise wiederholen sie sich ein- bzw. zweifach periodisch.According to one embodiment of the invention, the passive scattering elements formed by such electrically conductive, resonant structures have the same dimensions. They preferably repeat once or twice periodically.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, ändern sich jedoch die Abmessungen der passiven Streuelemente des transparenten Schirms lageabhängig, so daß die Anordnung der passiven Streuelemente auf dem transparenten Schirm von einer ein- oder zweidimensionalen Periodizität abweicht, und die Abmessungen eine Funktion des Ortes sind, an dem sich das jeweilige passive Streuelement auf dem transparenten Schirm befindet.According to a particularly advantageous embodiment, however, the dimensions of the passive scattering elements of the transparent screen change depending on the position, so that the arrangement of the passive scattering elements on the transparent screen deviates from a one- or two-dimensional periodicity, and the dimensions are a function of the location at which the respective passive scattering element is located on the transparent screen.
Die passiven Streuelemente sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bezüglich der Strahlerelemente zentriert angeordnet. Sie befinden sich daher aufgrund ihrer Zentrierung oberhalb der Antennenelemente im Nahfeld in der Ausbreitungsrichtung der Welle.According to one embodiment of the invention, the passive scattering elements are arranged centered with respect to the radiator elements. Due to their centering, they are therefore located above the antenna elements in the near field in the direction of propagation of the wave.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die passiven Streuelemente jedoch bezüglich der Strahlerelemente versetzt angeordnet.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, however, the passive scattering elements are arranged offset with respect to the radiator elements.
Üblicherweise ist die Hauptstrahlrichtung einer Planarantenne senkrecht zur Antennenfläche bzw. zur Apertur. Es ist jedoch in vielen Fällen vorteilhaft, einen Winkel zwischen der Flächennormalen der Planarantenne und der Hauptstrahlrichtung, also einen Offsetwinkel, vorzusehen.Usually, the main beam direction of a planar antenna is perpendicular to the antenna surface or the aperture. However, in many cases it is advantageous to provide an angle between the surface normal of the planar antenna and the main beam direction, i.e. an offset angle.
Ein solcher Offsetwinkel ist vorzugsweise durch Steuerung der komplexen Anregung der Strahlerelemente nach Betrag und/oder Phase einstellbar, beispielsweise durch die Wahl der Leitungsführung zwischen den Strahlerelemente und/oder der Anschluß-Leitungsführung der Planarantenne und/oder durch die Wahl des Abstandes zwischen den Strahlerelementen untereinander. Um insofern Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die dasselbe Anmeldedatum besitzende DE-A-.... verwiesen, die insofern zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.Such an offset angle can preferably be set by controlling the complex excitation of the radiator elements in terms of amount and/or phase, for example by selecting the line routing between the radiator elements and/or the connecting line routing of the planar antenna and/or by selecting the distance between the radiator elements. In order to avoid repetition, reference is made to DE-A-...., which has the same filing date and is therefore incorporated into the content of the present application.
Wird der Offsetwinkel zwischen der Flächennormalen der Planarantenne und der Hauptstrahlrichtung jedoch zu groß, nimmt der Antennengewinn ab, da die Hauptstrahlrichtung eines Strahlerelements bzw. eines Einzelstrahlers ebenfalls in der Flächennormalen der Planarantenne liegt. Da sich der Antennengewinn aus der Superposition der Richtcharakteristik des Strahlerelements einerseits und der Gruppencharakteristik des Antennenarrays andererseits ergibt, ist es durch Verwendung eines transparenten Schirms möglich, die aufgrund des in Offsetwinkels eintretende Verringerung des Gewichts durch Ändern der Richtcharakteristik des Einzelelements zu verändern. Dies läßt sich insbesondere durch die sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erreichen, bei der wenigstens ein passives Streuelement gegenüber dem Strahlerelement, über dem es angeordnet ist, versetzt ist. Im Nutzfrequenzband bewirktHowever, if the offset angle between the surface normal of the planar antenna and the main beam direction becomes too large, the antenna gain decreases, since the main beam direction of a radiator element or an individual radiator also lies in the surface normal of the planar antenna. Since the antenna gain results from the superposition of the directional characteristic of the radiator element on the one hand and the group characteristic of the antenna array on the other hand, it is possible to use a transparent screen to change the reduction in weight that occurs due to the offset angle by changing the directional characteristic of the individual element. This can be achieved in particular by the very advantageous embodiment of the invention, in which at least one passive scattering element is offset relative to the radiator element above which it is arranged. In the useful frequency band,
das passive Streuelement durch elektromagnetische Verkopplung mit dem unter ihm befindlichen Strahlerelement eine Ablenkung der Einfalls- bzw. Abstrahlrichtung aus der Flächennormalen der Planarantenne. Die Verwendung einer Mehrzahl solcher passiver Streuelemente auf einem transparenten Schirm mit Versatz unterstützt den durch die Gruppencharakteristik erzeugten Schieleffekt planarer Antennen. Insbesondere bei derartigen, schielenden Antennen wird der Antennengewinn durch diese besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wesentlich verbessert. Antennen mit einer geringen Anzahl von Elementen (Apertur kleiner wenige Lambda) erfahren durch den Versatz eine Strahlablenkung, die durch die höhere Gewichtung der Einzelcharakteristik entsteht und eine deutliche Richtungsänderung des Welleneinfalls bzw.v der Abstrahlung bewirkt.The passive scattering element causes a deflection of the direction of incidence or radiation from the surface normal of the planar antenna through electromagnetic coupling with the radiator element located below it. The use of a plurality of such passive scattering elements on a transparent screen with an offset supports the squinting effect of planar antennas caused by the group characteristics. In particular with such squinting antennas, the antenna gain is significantly improved by this particularly advantageous embodiment of the invention. Antennas with a small number of elements (aperture less than a few lambda) experience a beam deflection due to the offset, which is caused by the higher weighting of the individual characteristics and causes a significant change in the direction of the wave incidence or radiation.
Die Vorteile der Erfindung lassen sich dadurch weiter verbessern, indem mehrere transparente Schirm übereinander angeordnet sind. Dadurch wird die Bündelung und der Antennengewinn noch weiter gesteigert. Die transparenten Schirme können dabei vorzugsweise als Multilayer-Strukturen ausgebildet sein, wodurch der Streueffekt erhöht und dadurch beispielsweise die Bündelung verbessert wird. Die Multilayer-Struktur kann in Zusammenhang mit einer Planarantenne auch die Antennenstruktur selbst, d. h. die Strahlerelemente umfassen, so daß sich eine hoch integrierte, kostengünstig herstellbare Planarantenne ergibt.The advantages of the invention can be further improved by arranging several transparent screens one above the other. This further increases the bundling and the antenna gain. The transparent screens can preferably be designed as multilayer structures, which increases the scattering effect and thus, for example, improves the bundling. In conjunction with a planar antenna, the multilayer structure can also include the antenna structure itself, i.e. the radiator elements, so that a highly integrated, cost-effectively manufactured planar antenna is produced.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich die Resonanzfrequenz einzelner Elemente des transparenten Schirms von der Resonanzfrequenz der Planarantenne bzw. der Strahlerelemente um eine Frequenzdifferenz Af. Bei einer leichten, ortsabhängigen Verschiebung der Resonanzfrequenz der passiven Streuelemente bwz. Strahler im transparenten SchirmAccording to another very advantageous embodiment of the invention, the resonance frequency of individual elements of the transparent screen differs from the resonance frequency of the planar antenna or the radiator elements by a frequency difference Af. With a slight, location-dependent shift in the resonance frequency of the passive scattering elements or radiators in the transparent screen
ändert sich ebenfalls ortsabhängig die Phase einer transmittierten Welle, die eine Frequenz f aufweist, etwa proportional der Verstimmung Af. Diese Verstimmung bzw. die Frequenzdifferenz erfolgt vorzugsweise durch Änderung der Abmessungen der passiven Streuelemente des transparenten Schirms bzw. der transparenten Schirme. Vorteilhaft ist es dabei, die Verstimmung der passiven Streuelemente, wenn diese als quadratische Rahmen oder konzentrische Ringe vorliegen, durch Umfangsänderungen herbeizuführen.the phase of a transmitted wave that has a frequency f also changes depending on the location, approximately proportional to the detuning Af. This detuning or the frequency difference is preferably achieved by changing the dimensions of the passive scattering elements of the transparent screen or screens. It is advantageous to bring about the detuning of the passive scattering elements, if they are present as square frames or concentric rings, by changing the circumference.
Die Phasenänderung kann jedoch auch oder zusätzlich durch Änderung der elektromagnetischen Verkopplung der passiven Streuelemente untereinander erfolgen, was vorzugsweise durch vergrößerte Abstände der passiven Streuelemente untereinander realisierbar ist.However, the phase change can also or additionally be achieved by changing the electromagnetic coupling of the passive scattering elements with each other, which can preferably be achieved by increasing the distances between the passive scattering elements.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Frequenzdifferenz ist es vorteilhaft, wenn sich die Phase des transparenten Schirms von der Phase des Strahlerelements um eine Phasendifferenz &Dgr;£* unterscheidet. Die Phasendifferenz wird dabei vorzugsweise durch eine Änderung der elektromagnetischen Verkopplung der passiven Streuelemente oder mit den Strahlerelementen hervorgerufen.Alternatively or in addition to a frequency difference, it is advantageous if the phase of the transparent screen differs from the phase of the radiator element by a phase difference Δ£*. The phase difference is preferably caused by a change in the electromagnetic coupling of the passive scattering elements or with the radiator elements.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in Zusammenhang mit Planarantennen bzw. Wellenleitersystemen einsetzbar, die in den DE-A-The inventive measures of the present invention can be used in particular in connection with planar antennas or waveguide systems, which are described in the DE-A-
und mit selbem Anmeldedatum beschriebenand described with the same registration date
sind. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale ist jedoch nicht nur auf Planarantennen beschränkt. Vielmehr ist es auch möglich, Yagi-Antennen oder Mikrowellenantennen aller Art in der beschriebenen Weise zu verbessern.However, the application of the features according to the invention is not only limited to planar antennas. Rather, it is also possible to improve Yagi antennas or microwave antennas of all kinds in the manner described.
Unter dem Begriff Planarantenne ist nicht nur eine ebene Anordnung, sondern eine flächenhafte, gewölbte, sphäri-5 sehe oder zylindrische Anordnung bzw. auf einer sphärischen, gewölbten oder zylindrischen Oberfläche ausgebil-The term planar antenna refers not only to a flat arrangement, but also to a planar, curved, spherical or cylindrical arrangement or to an arrangement formed on a spherical, curved or cylindrical surface.
dete Antennenanordnung zu verstehen. Die Besonderheit einer Planarantenne ist darin begründet, daß direkt oder elektromagnetisch verkoppelte Strahlerelemente bzw. Einzel- oder Elementarstrahler flächenhaft angeordnet sind. 5The special feature of a planar antenna is that directly or electromagnetically coupled radiator elements or individual or elementary radiators are arranged in a surface. 5
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings. They show:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung einer Planarantenne mit einem transparenten Schirm in perspektivischer Schemadarstellung;Fig. 1 shows an arrangement according to the invention of a planar antenna with a transparent screen in a perspective schematic representation;
Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planarantenne mit zwei übereinander angeordneFig. 2 shows an embodiment of the planar antenna according to the invention with two superimposed
ten, transparenten Schirmen;ten, transparent screens;
Fig. 3 eine Perspektive Schemadarstellung einer Ausführungsform, bei der die passiven Streuelemente des transparenten Schirms zu den StrahleFig. 3 is a perspective schematic representation of an embodiment in which the passive scattering elements of the transparent screen are directed towards the beams
relementen der Planarantenne versetzt angeordnet sind;elements of the planar antenna are arranged offset;
Fig. 4 ein Frequenz-Gewinn-Diagramm zur Erläuterung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung;Fig. 4 is a frequency-gain diagram to explain the arrangement shown in Fig. 3;
Fig. 5 ein Frequenz-Phasen-Diagramm zur Erläuterung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.Fig. 5 is a frequency-phase diagram to explain the arrangement shown in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Planarantenne in schematischer Darstellung. Über einem Substratträger 1 mit Strahlerelementen 2 ist ein transparenter Schirm 3 geringer Dicke in einem vorgegebenen Abstand a in einer parallelen Ebene angeordnet. Der transparente Schirm 3 weist passive Streuelemente 4 in periodischer Folge auf, die bezüglich der darunterlie-Fig. 1 shows a perspective view of a planar antenna according to the invention in a schematic representation. A transparent screen 3 of low thickness is arranged at a predetermined distance a in a parallel plane above a substrate carrier 1 with radiator elements 2. The transparent screen 3 has passive scattering elements 4 in a periodic sequence, which are arranged with respect to the underlying
genden Strahlerelemente 2 zentriert sind. Der transparente Schirm 3 ist im vorliegende Fall ein dünnes Substrat, auf das die passiven Streuelemente 4 in Form von quadratischen Schleifen aus Kupfer aufgebracht sind. Wie durch den Teil 5 angedeutet ist, fällt die Welle senkrecht auf die Arrayebene der Planarantenne ein bzw. wird senkrecht von ihr abgestrahlt.The transparent screen 3 is in this case a thin substrate onto which the passive scattering elements 4 are applied in the form of square copper loops. As indicated by part 5, the wave is incident perpendicularly on the array plane of the planar antenna or is radiated perpendicularly from it.
Die Anordnung und Verkopplung der Strahlerelemente 2 auf dem Substratträger 1 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher nicht im einzelnen erläutert. Es wird vielmehr Bezug genommen auf die dasselbeThe arrangement and coupling of the radiator elements 2 on the substrate carrier 1 is not the subject of the present invention and is therefore not explained in detail. Rather, reference is made to the same
Anmeldedatum aufweisenden DE-A und , dieDE-A and , which have the filing date
insofern zum Inhalt der vorliegenden Unterlagen gemacht werden.are therefore included in the content of these documents.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planarantenne, die sich von der in Fig. 1 dargestellten Planarantenne lediglich dadurch unterscheidet, daß zusatzlieh zum transparenten Schirm 3 zwei weitere transparente Schirme 6, 7 mit entsprechenden passiven Streuelementen 9 angeordnet sind. Auch hier sind die jeweiligen passiven Streuelemente 4, 8, 9 der übereinander angeordneten transparenten Schirme 3, 6, 7 bezüglich der Strahlerelemente 2 zentriert angeordnet und die Welle fällt senkrecht auf die Planarantenne ein bzw. wird senkrecht von ihr abgestrahlt, wie dies durch den Pfeil 5 angedeutet ist.Fig. 2 shows an embodiment of the planar antenna according to the invention, which differs from the planar antenna shown in Fig. 1 only in that two further transparent screens 6, 7 with corresponding passive scattering elements 9 are arranged in addition to the transparent screen 3. Here too, the respective passive scattering elements 4, 8, 9 of the transparent screens 3, 6, 7 arranged one above the other are arranged centered with respect to the radiator elements 2 and the wave falls vertically on the planar antenna or is radiated vertically from it, as indicated by the arrow 5.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß die passiven Streuelemente 4 des transparenten Schirms 3 gegenüber den Strahierelementen 2 auf dem Trägersubstrat 1 in Y-Richtung versetzt angeordnet sind. Die Haupt-Einfall- bzw. AbstrahlrichtungThe embodiment of the invention shown in Fig. 3 differs from the embodiment shown in Fig. 1 in that the passive scattering elements 4 of the transparent screen 3 are arranged offset in the Y direction relative to the radiation elements 2 on the carrier substrate 1. The main direction of incidence or emission
10 schließt daher mit der Flächennormalen 11 der Planarantenne einen Offsetwinkel &agr; ein.10 therefore encloses an offset angle α with the surface normal 11 of the planar antenna.
In Fig. 4 ist zur Erläuterung von Fig. 3 ein Diagramm dargestellt, auf dessen Abszisse die Frequenz und auf dessen Ordinate der Gewinn aufgetragen ist. Wie zuvor ausgeführt wurde, ergibt sich durch die Einstellung eines Offsetwinkels a, d. h. eines Winkels zwischen der Flächennormalen 11 der Planarantenne und der Abstrahlrichtung 10 der Antennenanordnung selbst ein Gewinnverlust. Durch bewußtes Verschieben der Resonanzfrequenz des transparenten Schirms um diese Frequenzdifferenz Äf gelangt man wiederum in den optimalen Antennengewinnbereich, so daß der Gewinnverlust aufgrund des Offsetwinkels &agr; der Antennenanordnung durch den Versatz des transparenten Schirms 3 bzw. dessen passive Streuelemente 4, d. h. durch die erfolgte Frequenzverschiebung um die Frequenzdifferenz &Dgr;&iacgr;, kompensiert wird.To explain Fig. 3, Fig. 4 shows a diagram in which the frequency is plotted on the abscissa and the gain on the ordinate. As previously explained, setting an offset angle a, i.e. an angle between the surface normal 11 of the planar antenna and the radiation direction 10 of the antenna arrangement itself, results in a loss of gain. By deliberately shifting the resonance frequency of the transparent screen by this frequency difference Äf, the optimum antenna gain range is reached, so that the loss of gain due to the offset angle α of the antenna arrangement is compensated by the offset of the transparent screen 3 or its passive scattering elements 4, i.e. by the frequency shift by the frequency difference Δη.
Fig. 5 zeigt den Phasenverlauf in Abhängigkeit der Signalfrequenz. Eine Phasendifferenz &Dgr;£, die ebenfalls durch Versatz der passiven Streuelemente 4 gegenüber dem Strahlerelement 2 entsteht, kann auf oben beschriebene Weise kompensiert werden, so daß Antennengewinn und Richtdiagramm optimiert werden.Fig. 5 shows the phase curve as a function of the signal frequency. A phase difference Δ£, which also occurs due to the offset of the passive scattering elements 4 relative to the radiator element 2, can be compensated in the manner described above, so that the antenna gain and directional diagram are optimized.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert. Dem Fachmann sind jedoch Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfin-0 dungsgedanke verlassen wird. So lassen sich die erfindungsgemäßen Merkmale nicht nur in Zusammenhang mit Planarantennen, sondern allgemein in Zusammenhang mit Mikrowellenantennen oder Yagi-Antennen, sei es im Rundfunkoder Fernsehübertragungswesen, anwenden. Die Antenne bzw. die transparenten Schirme brauchen nicht nur zweidimen-The invention has been explained using preferred embodiments. However, modifications and designs are possible for the person skilled in the art without thereby departing from the inventive concept. The features according to the invention can thus be used not only in connection with planar antennas, but generally in connection with microwave antennas or Yagi antennas, whether in radio or television broadcasting. The antenna or the transparent screens do not only need to be two-dimensional.
sional ausgebildet sein, sie können auch eine dreidimensionale Ausbildung aufweisen.sional formation, they can also have a three-dimensional formation.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340391A1 (en) * | 1993-11-26 | 1995-06-01 | Hirschmann Richard Gmbh Co | Microwave antenna using hollow waveguide |
| EP3520174A4 (en) * | 2016-09-29 | 2020-06-17 | Getsat Communications Ltd. | Methods circuits devices assemblies and systems for providing an active antenna |
-
1993
- 1993-04-23 DE DE9306200U patent/DE9306200U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340391A1 (en) * | 1993-11-26 | 1995-06-01 | Hirschmann Richard Gmbh Co | Microwave antenna using hollow waveguide |
| EP3520174A4 (en) * | 2016-09-29 | 2020-06-17 | Getsat Communications Ltd. | Methods circuits devices assemblies and systems for providing an active antenna |
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