Gruppenantenne

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 Resonator vollständig überdeckt ist. Die weiteren Resonatoren der Strahlergruppe sind über Verbindungsleitungen mit den erstgenannten Resonator verbunden. Die Gruppenantenne enthält vorzugsweise eine größere Anzahl von Strahlergruppen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Gruppenantenne mit wenigstens einer Strahlergruppe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bekannte Antennen dieser Art zeigen für viele Zwecke unzureichende Eigenschaften hinsichtlich der Antennencharakteristik und bei Vorhandensein von T-Verzweigungen eine verstärkte unerwünschte Abstrahlung.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gruppenantenne der eingangs genannten Art anzugeben, die eine verbesserte Antennencharakteristik mit verringerter unerwünschter Abstrahlung zeigt.

[0004] Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

[0005] Vorzugsweise enthält die Strahlergruppe wenigstens drei Resonatoren. 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.

[0006] Vorteilhaft sind Anordnungen mit einer Spiegelsymmetrie bezüglich wenigstens einer, vorzugsweise zwei, gekreuzten senkrecht zur Substratebene verlaufenden Spiegelebenen. Die mehreren Resonatoren schwingen vorteilhafterweise mit gleicher Phase und sind vorzugsweise gleich polarisiert.

[0007] Durch die Anordnung des Koppelschlitzes unter der Metallisierungsfläche eines der Resonatoren der Strahlergruppe verursacht die Ankopplung an die Anschlußleitung keine direkte Abstrahlung wie beispielsweise bei einer Einkopplung in eine Mikrostripleitung. Die Leistungsaufteilung erfolgt vorteilhafterweise ohne kompliziertes Leitungsnetzwerk mit Diskontinuität (insbesonder T-Verzweigungen). Damit ist die Leistungsverteilung unempfindlicher gegen größere Substratdicken. Außerdem werden Leitungslängen minimiert, so daß es insgesamt zu geringeren Leitungsverlusten kommt.

[0008] Die erfindungsgemäße Gruppenantenne besitzt bezüglich der Substratebene im Vergleich zu einem klassischen MikrostripAntennenarray weniger ausgeprägte Richtungsabhängigkeiten. Die Verkopplung der Antennenelemente untereinander ist geringer als bei bekannten Ausführungen, da die strahlenden Kanten der einzelnen Resonatorflächen (patches) größere Abstände besitzen können.

[0009] Besonders vorteilhaft ist eine Strahlergruppe mit 7 Strahlerelementen (Resonatoren) der in Figur 1 skizzierten Art, bei welcher um einen zentral angeordneten ersten Resonator R1 die übrigen Resonatoren unter gleichmäßiger Winkelverteilung auf einen Kreis um den zentralen Resonator angeordnet sind. Die Abstände der Mittelpunkte der Resonatorflächen voneinander sind zwischen benachbarten Resonatoren jeweils gleich groß. Die Flächenaufteilung der Gruppenantenne läßt sich dann wie in Figur 1 durch unterbrochene Hilfslinien skizziert, in ein gleichmäßiges Wabenmuster aufteilen mit jeweils im Zentrum der einzelnen Wabenzellen angeordneten Resonatorflächen. In der im Realfall geschlossenen Metallisierungsfläche des ersten Resonators R1 ist der darunterliegende Koppelschlitz KS in der Rückseitenmetallisierung angedeutet. Die den zentralen Resonator R1 umgebenden weiteren Resonatoren R2 bis R7 sind mit dem zentralen Resonator jeweils direkt über eine Mikrostrip-Verbindungsleitung VL verbunden. Die Leitungslängen der Verbindungsleitungen VL sind so gewählt, daß alle Resonatoren R1 bis R7 mit gleicher Phase schwingen.

[0010] Die Figur 2 zeigt eine typische Charakteristik einer Strahlergruppe mit dem in Figur 1 skizzierten Aufbau als Schnitt in der E-Ebene der Antenne.

[0011] Die Figur 3 zeigt eine Strahlungscharakteristik einer solchen Strahlergruppe in einer um 30° gegen die E-Ebene geneigten Ebene. Die Antennendiagramme zeigen eine hohe Bündelung der Hauptkeule des Antennendiagramms und eine starke Nebenkeulendämpfung.

[0012] In der Figur 4 ist eine aus einer Mehrzahl von Strahlergruppen der in Figur 1 skizzierten Art in regelmäßiger Anordnung zusammengesetzte Gruppenantenne dargestellt. Die im konkreten Fall skizzierte Gruppenantenne besteht beispielsweise aus 91 gleich aufgebauten Strahlergruppen. Die Ankopplung der einzelnen Strahlergruppen mit jeweils 7 Strahlerelementen (Resonatoren) erfolgt dabei über ein verlustarmes Leiternetzwerk auf der Rückseite der Antenne über die Koppelschlitze in der Rückseitenmetallisierung, insbesondere durch ein Hohleiternetzwerk mit Koppelschlitzen. Die Antenne zeigt ohne jegliche Aperturbelegung eine geringe Halbwertsbreite von weniger als 3° und eine Nebenkeulendämpfung von mehr als 16 dB.

[0013] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Ansprüche

1. Gruppenantenne, die wenigstens eine Strahlergruppe mit mehreren planaren Mikrowellenresonatoren in Streifenleitungstechnik enthält, die mittels Abschnitten von Mikrostreifenleitungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung einer Strahlergruppe in der Weise erfolgt, daß sich unter einem der Mikrowellenresonatoren 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 befindenden Anschlußleitung verkoppelt.

2. Gruppenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Mikrostreifenleitungen so dimensioniert sind, daß die Resonatoren einer Strahlergruppe alle mit gleicher Phase schwingen.

3. Gruppenantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der durch den Schlitz gespeiste Resonator einer Strahlergruppe in der Mitte von weiteren Resonatoren derselben Strahlergruppe befindet, die diesen ringförmig umgeben und sternförmig mit diesem über Mikrostreifenleitungsabschnitte verbunden sind.

4. Planare Gruppenantenne nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahlergruppen vorhanden 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 Mikrostreifenleiter 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.

Zeichnung