Gruppenantenne

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 Mikrostrip-Antennenarray 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 einem 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.

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.

Claims

1. Antenna array which contains at least one antenna element group with a number of planar microwave resonators using stripline technology, with are connected to one another by means of sections of micro striplines, characterized in that an antenna element group is fed in such a way that a preferably rectangular coupling slot is located under one of the microwave resonators in the rear-face metallization of the substrate, is entirely covered by the resonator located above it, and couples the resonator to a connecting line located under the slot.

2. Antenna array according to Claim 1, characterized in that the lengths of the microstrip lines are designed such that the resonators in one antenna element group all oscillate in phase.

3. Antenna array according to Claim 1 or 2, characterized in that that resonator, which is fed through the slot, in an antenna element group is located in the centre of other resonators in the same antenna element group, which surround it in a circular shape and are connected in the form of a star to it via micro stripline sections.

4. Planar antenna array according to one of Claims 1-3, characterized in that there are a number of antenna element groups, which are each fed by one connecting line of a line network located on the rear face of the rear face metallization.

5. Planar antenna array as claimed in Claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the conductors or line networks on the rear face of the substrate are in the form of microstrip conductors or micro stripline networks, respectively.

6. Planar antenna array according to Claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the conductors or line networks on the rear face of the substrate are in the form of waveguides or waveguide networks, respectively.

Revendications

1. Antenne groupée qui contient au moins un groupe de rayonneurs comportant plusieurs résonateurs à micro-ondes plans réalisés par la technique des rubans conducteurs et reliés les uns aux autres au moyen de tronçons de micro-rubans conducteurs, caractérisée en ce que l'alimentation d'un groupe de rayonneurs s'effectue par le fait qu'une fente d'accouplement, de préférence rectangulaire, se trouve en dessous de l'un des résonateurs à micro-ondes dans la métallisation dorsale du substrat, est complètement recouverte par le résonateur situé par-dessus et accouple le résonateur à un conducteur de raccordement qui se trouve en dessous de la fente.

2. Antenne groupée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les longueurs des micro-rubans conducteurs sont dimensionnées de telle sorte que les résonateurs d'un groupe de rayonneurs ont tous à la même phase.

3. Antenne groupée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le résonateur d'un groupe de rayonneurs alimenté par l'intermédiaire de la fente se trouve au milieu d'autres résonateurs du même groupe de rayonneurs, qui l'entourent en forme d'anneau et lui sont reliés en étoile par des tronçons de micro-rubans conducteurs.

4. Antenne groupée plane selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle présente plusieurs groupes de rayonneurs qui sont alimentés chacun par un conducteur de raccordement d'un réseau de conducteurs situé sur le côté dorsal de la métallisation dorsale.

5. Antenne groupée plane selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que les conducteurs ou les réseaux de conducteurs situés sur le côté dorsal du substrat sont réalisés comme micro-rubans conducteurs ou comme réseaux de micro-rubans conducteurs.

6. Antenne groupée plane selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que les conducteurs ou les réseaux de conducteurs situés sur le côté dorsal du substrat sont réalisés comme conducteurs creux ou comme réseaux de conducteurs creux.

Zeichnung