DE3889061T2

DE3889061T2 - Mikrowellenantenne.

Info

Publication number: DE3889061T2
Application number: DE3889061T
Authority: DE
Inventors: Junichi Kajikuri; Takashi Otsuka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2008-10-19
Also published as: AU624342B2; DE3889061D1; CN1018875B; KR970002728B1; EP0312989B1; EP0312989A2; KR890007450A; CN1034096A; EP0312989A3; AU2361988A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Mikrowellen-Antenne des Planarfeld-Typs zum Empfang z.B. von Satelliten-Signalen und speziell auf den Aufbau einer Mikrowellen-Antenne.
Im Stand der Technik wurde eine Planarfeld-Antenne für zirkular polarisierte Wellen vorgeschlagen, insbesondere eine Planar-Antenne mit hängend befestigten Speiseleitungen, bei der ein Substrat zwischen Metall- oder metallbedeckten Kunststoff-Platten angeordnet ist, die mehrere beabstandete Öffnungen aufweisen, die einen Teil von Strahlungs-Elementen bilden, außerdem ein Paar auf einer gemeinsamen Ebene liegende Resonanz-Sonden, die senkrecht zueinander stehen und deren Anzahl einer Anzahl von beabstandeten Öffnungen entspricht, und wobei die dem Paar Resonanz-Sonden eingespeisten Signale in den hängend befestigten (suspended) Leitungen in Phase gemischt werden (siehe auch unsere US-Patentanineldung Nr. 888,117, eingereicht am 22. Juli 1986 und die europäische Patentanmeldung EP-A 253128, die ein Dokument gemäß Art. 54 (3) EPC darstellt).
EP-A 252779 stellt ein Dokument gemäß Art. 54 (3) EPC dar und offenbart eine Planar-Antenne mit hängend befestigten Speiseleitungen mit allen Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1, mit Vorsprüngen, die durch Verformung der oberen und der unteren Platte gebildet sind, und mit einem Eingangs- und einem Ausgangs-Wellenleiter.
FR-A-2 552 273 beschreibt eine Antenne mit hängend befestigten Speiseleitungen mit einer massiven oberen und unteren Platte von jeweils ziemlich großer Dicke. Einstückig geformte Vorsprünge, die sich von der jeweiligen Platte zum Substrat der Antenne erstrecken, werden zur Bildung des Kavitäts- Kanals der Speiseeinrichtung verwendet und sind ebenfalls aus massivem Material. Die Herstellung der Antenne ist damit kompliziert und teuer und nicht für eine Massenproduktion geeignet.
Es ist wünschenswert, die Dicke der oben beschriebenen Planar-Antenne im Vergleich zur bereits existierenden zu verringern und ebenfalls die mechanische Gestaltung zu vereinfachen. Es ist weiterhin wünschenswert, ein billiges Substrat zu verwenden, das bereits auf dem Markt für Hochfrequenz-Anwendungen verfügbar ist, um eine Antennen-Verstärkung zu erreichen, die gleich oder größer als die der bekannten Planar- Antenne ist, die ein teures Mikrostreifen- oder Mikrostrip- Leitungs-Substrat verwendet.
Die hängend befestigte Leitung weist den Vorteil auf, daß sie einen verlustarmen Schaltkreis zum Speisen der Planar-Antenne bildet und daß sie außerdem auf einem billigen filmartigen Substrat gebildet werden kann. Weiterhin ist es möglich, da diese herkömmliche Planar-Antenne ein kreisförmiges oder rechteckiges Wellenleiter-Öffnungs-Element als Strahlungs-Element verwendet, eine Planarfeld-Antenne zu konstruieren, die eine geringe Verstärkungs-Abweichung über einen relativ breiten Frequenzbereich aufweist.
Inzwischen wurde ein Antennenelement des Patch-Typs mit Mikrostrip-Leitungen vorgeschlagen, um die Dicke der Planarfeld-Antenne zu verringern. Diese Patch-Typ-Antenne mit Mikrostrip-Leitungen kann ebenfalls mit einer hohen Leistungsfähigkeit und einer weiten Bandbreite bei gleichzeitiger effektiver Verwendung der Vorteile der hängend befestigten Leitungen und der dünnen Strahlungs-Elemente hergestellt werden, und kann gleichzeitig in Dicke und Gewicht reduziert werden, wie in unserer europäischen Patentanmeldung EP-A- 301580 (Dokument gemäß Art. 54 (3) EPC) offenbart ist.
In einer Planarfeld-Antenne mit hängend befestigten Leitungen, bei der ein Substrat zwischen einem Paar Metall- oder metallbedeckter Kunststoff-Platten angeordnet ist, befinden sich die gedruckten Resonanz-Patch-Strahler an Stellen auf dem Substrat, die Schlitzen entsprechen, die entweder in den Metall- oder den metallbedeckten Kunststoff-Platten ausgebildet sind, wodurch die Planar-Antenne gebildet wird.
In der in unserer europäischen Patentanmeldung EP-A-301580 offenbarten Planarfeld-Antenne weisen jedoch mehrere der gedruckten Resonanz-Patch-Strahler Flansche auf, die um sie herum als Trageglieder ausgebildet sind, so daß nach der Herstellung eine spanende oder Schneide-Behandlung notwendig wird. Somit kann sie nicht effizient massenproduziert werden und ist auch teurer.
Demgemäß ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Planarfeld-Antenne zur Verfügung zu stellen.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine Planarfeld-Antenne zur Verfügung zu stellen, die effi-zient massenproduziert werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, eine Planarfeld-Antenne zur Verfügung zu stellen, die mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Planar-Antenne mit hängend befestigten Speiseleitungen gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Obige und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente und Teile bezeichnen.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf den Hauptbestandteil eines Ausführungsbeispiels einer Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 3a, 3b und 3c stellen jeweils Diagramme dar, die die Preß-Behandlung der oberen und/oder unteren Platte der Antenne der vorliegenden Erfindung erklären,
Fig. 4a und 4b zeigen eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht eines in der Antenne der vorliegenden Erfindung verwendeten Strahlungs-Elementes für zirkular polarisierte Wellen,
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer in der Antenne der vorliegenden Erfindung verwendeten hängend befestigten Leitung,
Fig. 6 und 7 zeigen jeweils charakteristische Graphen der in der Antenne der vorliegenden Erfindung verwendeten Strahlungs-Vorrichtungen für zirkular polarisierte Wellen,
Fig. 8a bis 8c zeigen jeweils den Aufbau des äußeren Teils der Speisevorrichtung der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 zeigt das Montage-Verfahren des äußeren Teils der Speisevorrichtung der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10a und 10b zeigen eine Schnittansicht bzw. eine Rückansicht der gesamten Anordnung der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 11 zeigt eine Anordnung zur Befestigung des Hauptkörpers der Antenne der vorliegenden Erfindung an einer hinteren Hülle,
Fig. 12 zeigt die Aufsicht auf ein Beispiel einer in der Antenne der vorliegenden Erfindung verwendeten unteren Platte,
Fig. 13a und 13b zeigen ein weiteres Beispiel der Anordnung zur Befestigung des Hauptkörpers der Antenne der vorliegenden Erfindung an der hinteren Hülle,
Fig. 14 zeigt ein Beispiel einer Anordnung zur Befestigung der hinteren Hülle der Antenne der vorliegenden Erfindung an einer Stange,
Fig. 15 zeigt ein Beispiel, bei dem die hintere Hülle der Antenne dem vorliegenden Erfindung an der Stange befestigt ist,
Fig. 16 erklärt das Einstellen des Neigungswinkels der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 zeigt ein Beispiel der Befestigung der Stange der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 18 zeigt ein weiteres Beispiel einer Anordnung zum Tragen eines Substrates der Antenne der vorliegenden Erfindung,
Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht des Hauptbestandteiles der in Fig. 18 gezeigten Antenne der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 20 zeigt eine Aufsicht auf den in Fig. 18 gezeigten Abstandshalter.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Planarfeld-Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 1 bis 7 genau beschrieben.
Ein zirkular polarisiertes Strahlungselement und eine hängend befestigte Leitung, die beide in dieser Erfindung verwendet werden, werden unter Bezug auf die Fig. 4 bis 7 beschrieben.
Die Fig. 4a und 4b zeigen den Aufbau eines St.rahlungs-Elemen tes für zirkular poiarisierte Wellen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 4a eine Aufsicht und Fig. 4b eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 4a zeigen. In den Fig. 4a und 4b bezeichnen die Bezugsziffern 1 eine untere Platte oder eine erste Metallplatte (oder eine metallbedeckte Kunststoff-Platte), 2 eine obere Platte oder eine zweite Metall- (oder metallbedeckte Kunststoff-)Platte und 3 ein Substrat aus einem dünnen Film (filmartiges biegsames Substrat), das zwischen der ersten und zweiten Metallplatte 1 und 2 angeordnet ist. Die erste Metallplatte 1 hat einen nach außen gewölbten Vorsprung 30 (siehe Fig. 1 und 2), von dem das Substrat 3 getragen wird. Die zweite Metallplatte 2 hat eine Öffnung, z.B. eine kreisförmige Öffnung von 14 mm Durchmesser, wie in Fig. 4a gezeigt, d.h. einen sog. Schlitz 5, und einen in der Nähe des Schlitzes 5 ausgebildeten, nach außen gewölbten Vorsprung 31 (siehe Fig. 2) zum Tragen des Substrates 3. Wenn die erste und die zweite Metallplatte 1 und 2 das Substrat 3 zwischen sich einschließen, sind die erste und die zweite Metallplatte 1 und 2 so angeordnet, daß ihre Trageglieder 30 und 31 zusammentreffen und sich gegenüberliegen. Die Dicke der ersten und der zweiten Metallplatte 1 und 2 wird dadurch sehr stark verringert und beträgt z.B. ungefähr 2 mm. Weiterhin wird eine Kavität 7 gebildet, die mit dem Schlitz 5 in Verbindung steht, wenn das Substrat 3 zwischen der ersten und der zweiten Metallplatte 1 und 2 eingeschlossen ist.
Eine leitende Folie 8 wird so auf das Substrat 3 aufgebracht, daß sie korrespondiert mit und konzentrisch ist zu dem Schlitz 5 der zweiten Metallplatte 2, wie in Fig. 4a gezeigt, und einen sogenannten gedruckten Patch-Strahler vom Resonanz-Typ bildet. Diese leitende Folie 8 ist zur Bildung einer hängend befestigten Leitung an die Kavität 7 gekoppelt. In diesem Fall hat die leitende Folie 8 mit im wesentlichen kreisförmiger Form einen solchen Durchmesser, daß sie bei einer vorbestimmten Frequenz in Resonanz schwingt. Die leitende Folie 8 enthält Schlitze 8a und 8b (Fig. 4a), die sich bei Winkelpositionen in einem vorbestimmten Winkel, z.B. 45º, relativ zur Richtung der hängend befestigten Leitung diametral gegenüberliegen, um zirkular polarisierte Wellen zu empfangen und zu senden. Wie in Fig. 4a gezeigt, ist der linke Schlitz 8a bei 45º von der Waagerechten, und der Schlitz 8b bei +45º von der Waagerechten angeordnet. Wenn in diesem Ausführungsbeispiel Mikrowellen in der Zeichenebene gesendet oder empfangen werden, kann die Antenne gemäß der Erfindung eine im Uhrzeigersinn zirkular polarisierte Welle senden oder empfangen. Um eine gegen den Uhrzeigersinn zirkular polarisierte Welle zu senden oder zu empfangen, müssen die Schlitze 8a und 8b bei 45º relativ zur Richtung der hängend befestigten Leitung an der leitenden Folie 8 angebracht sein und auf der gegenüberliegenden Seite zu der für die im Uhrzeigersinn zirkular polarisierte Welle, mit den Schlitzen 8a und 8b bei +45º bzw. -45º.
Der Aufbau der hängend befestigten Leitung zur Speisung der Planar-Anordnung wird in Fig. 5 dargestellt, die eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in F.ig. 4b zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der leitende Belag 8 durch Ätzen hergestellt, d.h. durch Entfernen von unerwünschten Teilen des Belages, eines leitenden Filmes, der das Substrat 3 in einer Dicke von z.B. 25 bis 100 µm bedeckt. Die hängend befestigte Leitung 8 wird von der ersten und der zweiten Metallplatte 1 und 2 umgeben, so daß eine hohle Koaxialleitung gebildet wird. In diesem Fall bildet sie, da das Substrat 3 dünn ist und nur als Trageeinrichtung dient, eine Speiselei tung mit einem geringen Übertragungsverlust, sogar obwohl es kein verlustarmes Substrat ist. Während der Übertragungsver lust einer offenen Streifenleitung aus z.B. Teflon (eingetragenes Warenzeichen)- Glassubstrat in einen Bereich von 4 bis 6 dB/m bei 12 GHz fällt, hat die hängend befestigte Leitung der vorliegenden Erfindung, die aus einem filmartigen Substrat von 25 µm Dicke besteht, einen Übertragungsverlust im Bereich von ungefähr 2,5 bis 3 dB/m bei 12 GHz. Obwohl das filmartige biegsame Substrat billig im Vergleich zum Teflon-Glassubstrat ist, bringt das erstere auch noch viele Vorteile hinsichtlich der Aufbau(-Charakteristik) mit sich.
Fig. 6 zeigt die Verlust/Frequenz-Charakteristik des zirkular polarisierten Strahlungs-Elementes der vorliegenden Erfindung. Aus Fig. 6 ist damit ersichtlich, daß dieses zirkular polarisierte Strahlungs-Element der Erfindung eine ausgezeichnete minimale Rückflußdämpfung von -30 dB im 12 GHz-Band aufweist und daß das einzelne Element eine Rückflußdämpfung von weniger als -14 dB (Spannungs-Welligkeitsfaktor, VSWR < 1,5) über eine Bandbreite von ungefähr 900 MHz hat, und damit eine relativ breite Verstärkung erzeugt. Der Grund dafür ist, daß obwohl die Höhe h von der Oberfläche der ersten Metallplatte 1 zur Oberfläche des Substrates 3 (vgl. Fig. 4) ungefähr 1 mm beträgt, die entsprechende relative Dielektrizitätskonstante eine Funktion der relativen Dielektrizitätskonstanten der Luft zwischen der ersten Metallplatte 1 und des Substrates 3 ist, und die relative Dielektrizitätskonstante des Substrates 3 mit ungefähr 1,05 sehr klein gewählt werden kann.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel des gemessenen Achsenverhältnisses der zirkular polarisierten Welle der vorliegenden Erfindung. In Fig. 7 zeigt die Kurve a ein gemessenes Achsenverhältnis, bei dem die Antenne der Erfindung ein einzelnes zirkular polarisiertes Strahlungs-Element aufweist, und Kurve b zeigt ein gemessenes Achsenverhältnis, bei dem die Antenne der Erfindung vier zirkular polarisierte Strahlungs-Elemente hat. Der Toleranzbereich beträgt ungefähr 1 dB bei einer Frequenz von 12 GHz, und wie in Fig. 7 gezeigt, genügt die Planarfeld-Antenne mit kreisförmigen Patch-Schlitzen der vorliegenden Erfindung diesem Toleranzbereich in ausreichender Weise.
Fig. 1 zeigt eine Schaltkreis-Anordnung eines phasenabgegli chenen Speiseschaltkreises, in dem mehrere der in den Fig. 4a und 4b gezeigten zirkular polarisierten Strahlungs-Elemente verwendet sind, und wobei die hängend befestigte Leitung zur phasenabgeglichenen Speisung verwendet wird, wodurch eine Planarfeld-Antenne gebildet wird. Der Teig mit den Voll- Linien in Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1. Der Teil mit den Strichlinien in Fig. 2 zeigt die zweite Metallplatte 2 (nicht in Fig. 1 gezeigt), die die Oberseite der Vorrichtung von Fig. 1 bedeckt.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind mehrere der Vorsprünge 30 an der ersten Metallplatte 1 zwischen den leitenden Belägen 8 und den hängend befestigten Leitungen zum Tragen des Substrates 3 ausgebildet. Der Vorsprung 30 ist weiterhin auf der ersten Metallplatte 1 um den äußeren Randteil der Planarfeld- Antenne herum wie gezeigt ausgebildet. Andere Teile der ersten Metallplatte 1 bilden die Kavitäten 7. Damit besteht die Gefahr, daß die Ausgangssignale der mehreren leitenden Beläge 8 durch die gleiche Kavität 7 geleitet werden und daß damit die oben genannten Ausgangssignale miteinander gekoppelt werden. Wenn jedoch der Abstand zwischen benachbarten leitenden Belägen 8 und der Abstand zwischen den oberen und den unteren Wänden der Kavität 7 passend gewählt sind, kann eine notwendige Isolierung errichtet werden, wodurch die oben genannte Gefahr des gegenseitigen Koppelns eliminiert wird. Da die elektrischen Kraftlinien an den oberen und unteren Wänden jeder Kavität 7 konzentriert sind, gibt es entlang des den leitenden Belag 8 tragenden Substrates 3 im wesentlichen kein elektrisches Feld, wodurch die dielektrische Dämpfung verringert wird. Als Folge wird der Übertragungsverlust der Leitung reduziert.
Vorsprünge 31 und Kavitäten 7 sind ebenfalls an der zweiten Metallplatte 2 entsprechend denen der ersten Metallplatte 1 ausgebildet. Im speziellen sind die Vorsprünge 3l auf der zweiten Metallplatte 2 zum Tragen des Substrats 3 um die Schlitze 5 herum und um die Außenseite der Positionen der Speisevorrichtungen zwischen den leitenden Eelägen 8 und den hängend befestigten Leitungen ausgebildet, wogegen andere Teile zwischen den Vorsprüngen die Kavitäten 7 bilden (siehe Fig. 2).
Da das Substrat 3 durch die oben beschriebenen Vorsprünge 30, 31 gleichförmig getragen wird, kann verhindert werden, daß es nach unten verbogen wird. Zusätzlich ist es möglich, da die obere und die untere Metallplatte 1 und 2 ähnlich zum Stand der Technik mit dem Substrat 3 um die jeweiligen Strahlungs-Elemente, die Speisevorrichtungen usw. herum in gegenüberliegenden Kontakt gebracht werden, das Verursachen irgendeiner Resonanz bei einer besonderen Frequenz o.ä. zu vermeiden.
Unter Bezug auf Fig. 1 werden 16 Strahlungs-Elemente in Vierer-Gruppen angeordnet, um vier Strahlungs-Elementgruppen Gl bis G4 zur Verfügung zu stellen. Ein Verbindungspunkt Pl in der zu jeder Gruppe führenden hängend befestigten Leitung ist vom Mittelpunkt der Gruppe um eine Länge von λ g/2 (λg stellt die Leitungs-Wellenlänge bei der Mittenfrequenz dar) verschoben. Die Verbindungspunkte P2 und P3 der zwei Strahlungs-Elemente jeder Gruppe speisenden, hängend befestigten Leitungen sind mit einer Verschiebung von jeweils λ g/4 vom Mittelpunkt zwischen diesen beiden miteinander verbunden. Demgemäß ist in jeder Gruppe der Strahlungs-Elemente das untere rechte Strahlungs-Element zum oberen rechten Strahlungs-Element um 90º phasenverschoben, das untere linke Strahlungs-Element ist zu ihm um 180º phasenverschoben und das obere linke Strahlungs-Element ist zu ihm um 270º phasenverschoben, wodurch das Achsenverhältnis verbessert wird. In anderen Worten kann das Achsenverhältnis durch Variation der räumlichen Phase und der Phase der Speiseleitung verbessert werden. Andererseits haben jeweils zwei sefrkrecht oder waagrecht benachbarte Patch-Strahler um 90º voneinander verschobene Schlitzrichtungen.
Der Verbindungspunkt Pl in jeder Gruppe und die Verbindungspunkte P4 bis P6 in den die jeweiligen Gruppen speisenden hängend befestigten Leitungen sind miteinander auf eine solche Art und Weise verbunden, daß sie vom Punkt 10 einer Speisevorrichtung 9 gleich weit entfernt sind.
Mit der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, durch eine Veränderung der Phase der Speisung und durch eine Änderung des Leistungsverteilungs-Verhältnisses, oder durch eine Veränderung der Positionen der Verbindungspunkte Pl und der Verbindungspunkte P4 bis P6, verschiedene Richtcharakteristiken zu erhalten. In anderen Worten wird die Phase der Speisung durch eine Veränderung des Abstandes zwischen dem Speisungspunkt 10 zu den Verbindungspunkten Pl und P4 bis P6 verändert, und die Amplitude wird durch eine Variation des Scheinwiderstandsverhältnisses durch eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Dicke der Leitungen, die die verschiedenen Äste der hängend befestigten Leitungen bilden, verändert, wodurch die Richtcharakteristik in einem breiten Bereich variiert werden kann.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren, in dem die Vorsprünge 31 und die Schlitze 5 der zweiten Metallplatte 2, z.B. durch ein Preß- Verfahren oder eine Preß-Behandlung gebildet werden, wobei die flache Metallplatte 2, wie in Fig. 3a gezeigt, vorbereitet wird, die Vorsprünge 31 werden durch die Preß-Behandlung (Zieh-Behandlung) unter Verwendung einer Metallform (nicht gezeigt), wie in Fig. 3b gezeigt, gebildet, und der Schlitz 5 wird durch eine Preß-Behandlung (Ausstanz-Verfahren), wie in Fig. 3c gezeigt, gebildet. Im Fall der ersten Metallplatte 1 reicht, obwohl nicht gezeigt, das Verfahren von Fig. 3b, d.h. das Verfahren zum Bilden der Vorsprünge 30 aus.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Vorsprünge 30 und 31 zum Tragen des Substrates 3 durch die einfache Preß-Behandlung geformt, und eine spanende Bearbeitung ist nicht notwendig, so daß die Antenne der Erfindung mit einer hohen Effizienz und mit geringen Kosten massenproduziert werden kann. Im Stand der Technik muß das Trageglied ebenso wie der Flansch mit einer hohen Genauigkeit um die Schlitze 5 für die Strahlungs-Elemente angeordnet sein. Im Unterschied zum Stand der Technik ist für die Vorsprünge 30 und 31 dieses Ausführungsbeispieles keine hohe Genauigkeit im Herstellungsprozeß notwendig, so lange sie zum leitenden Belag 8, der das Strahlungs-Element und die hängend befestigte Leitung bildet, beabstandet angeordnet sind und damit nicht beeinträchtigen.
Weiterhin wird, gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das Gewicht und die Dicke der Antenne der vorliegenden Erfindung verringert, da die Dicke des Strahlungs-Elementes (im wesentlichen die Summe der Dicken der ersten und der zweiten Metallplatte 1 und 2) ungefähr 4 mm beträgt, und die aus Metall bestehende Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung ungefähr 1,1 kg wiegt (ein Quadrat von 40 cm x 40 cm) oder die aus metallbedeckten Kunststoffmaterial hergestellte Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung 0,3 bis 0,5 kg wiegt (ebenfalls ein Quadrat von 40 cm x 40 cm). Weiterhin kann die aus Metall bestehende Antenne durch die Preß-Behandlung hergestellt und effizient massenproduziert werden, da die erste und die zweite Metallplatte, die die Antenne der vorliegenden Erfindung bilden, sehr dünn sind. Da sie leicht und dünn ist, kann die Antenne der Erfindung mit niedrigen Kosten hergestellt werden und ist vom Gesichtspunkt der Marktfähigkeit her ein sehr attraktives Produkt. Da die entsprechende relative Dielektrizitätskonstante &epsi; der vorliegenden Erfindung auf 1,5 verringert werden kann, kann eine hohe Antennenverstärkung über eine große Bandbreite erreicht werden.
Weiterhin ist, da die hängend befestigte Leitung als Speiseleitung verwendet wird, die durch die zweite Metallplatte 2 gebohrte Öffnung 5 als Schlitz ausgebildet, wobei der Durchmesser dieses Schlitzes mit ungefähr 14 mm klein gewählt ist, weswegen der Abstand zwischen den benachbarten Strahlungs-Elementen groß gemacht werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Breite der Speiseleitungen erhöht werden kann, wodurch der Übertragungsverlust in der Leitung verringert wird. Zusätzlich kann der Gewinn (Effizienz) der Antenne verbessert werden, da eine Antennenverstärkung über eine weite Bandbreite erhalten werden und der Übertragungsverlust verringert werden kann.
Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel hauptsächlich ein Strahlungs-Element beschrieben wurde, muß nicht erwähnt werden, daß wegen des Reziprozitäts-Satzes der Antenne das Strahlungs-Element (bzw. die aus einer Anordnung von Strahlungs-Elementen gebildete Antenne) auch als Empfangs-Element (Empfangsantenne) dienen kann, ohne daß sich seine Charakteristiken ändern.
Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel ein kreisförmiger gedruckter Resonanz-Strahler beschrieben wurde, ist die Form des gedruckten Resonanz-Strahlers nicht auf die obige beschränkt, sondern kann andere erforderliche Formen aufweisen.
Obwohl die Antenne dieses Ausführungsbeispieles für das Frequenzband bei 12 GHz verwendet wird, kann sie in ähnlicher Weise durch Veränderung der Größe der Strahlungs-Elemente in anderen Frequenzbereichen verwendet werden.
Da die Vorsprünge gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung an der ersten und zweiten, bzw. oberen und unteren Platte an den entsprechenden Stellen durch die Preß-Behandlung geformt werden, und das Substrat durch diese Vorsprünge getragen wird, kann die Antenne der vorliegenden Erfindung effizienter massenproduziert und ihre Herstellungskosten verringert werden.
Die Speiseeinrichtung 9 befindet sich an der äußeren Seite des Hauptkörpers der Antenne in Fig. 1 und hat in der Praxis einen Aufbau, wie ihn die Fig. 8a bis 8c zeigen. Die Fig. 8a zeigt ihre Rückansicht, Fig. 8b eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 8a und Fig. 8c eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 8a.
In den Fig. 8a und 8b werden ein Eingangs-Wellenleiter 40 bzw. ein Ausgangs-Wellenleiter 41 gezeigt. Der Eingangs-Wellenleiter 40 weist einen ihn umgebenden Flansch 42 auf, in den mehrere Bohrungen 43 für Befestigungsschrauben eingebohrt sind. Der Eingangs-Wellenleiter 40 ist an der Oberseite eines Konverters 44 befestigt, z.B. durch Löten oder ähnliches. Der Konverter 44 weist auf beiden Seiten einen Flansch 45 auf, der in Fig. 8a in seitlicher Richtung wegsteht, wobei in diese Flansche 45 jeweils Bohrungen 46 für Eefestigungsschrauben eingebohrt sind. Der Konverter 44 hat ebenfalls einen Ausgangsanschluß 47, der an der Seitenwand seiner Unterseite zur Verbindung mit einem Kabel (nicht gezeigt) befestigt ist. Der Konverter 44 hat eine hintere Abdeckung 48, die in Richtung seiner Unter- und Außenseite wegsteht.
Wie in Fig. 9 gezeigt, sind durch den Flansch des Ausgangs-Wellenleiters 41 Bohrungen 49 für Befestigungsschrauben an Stellen, die den Schraubenbohrungen 43 des Eingangs-Wellenleiters 40 entsprechen, eingebohrt. In einer gleichen Art und Weise weisen die Metallplatten 1 und 2 und das Substrat 3 jeweils mehrere Bohrungen 50, 51 bzw. 52 auf. Dann wird der vorstehende Teil des Ausgangs-Wellenleiters 51 in eine Öffnung 53 gedrückt, die sich in der zweiten Metallplatte 2 befindet. Danach wird der Ausgangs-Wellenleiter 41 dem Eingangs-Wellenleiter 40 gegenüberliegend angebracht, Schrauben 54 werden in die Schraubenbohrungen 43, 50, 52, 49 und 51 eingeschraubt und danach werden ihre vorstehenden Enden jeweils mit selbstsperrenden Muttern 55 fixiert, wodurch der Eingangs- und Ausgangswellenleiter 40, 41 zu einem Stück mit den Metallplatten 1, 2 und dem Substrat 3 zusammengesetzt werden.
Der Konverter 44 wird, nachdem seine Flansche 45 jeweils mit den Vorsprüngen 56, die an der hinteren Abdeckung 48 ausgebildet sind (siehe Fig. 8c) in Übereinstimmung gebracht worden sind, durch Schrauben 57 mit der hinteren Abdeckung 48 verbunden. Die erste Metallplatte 1 weist ebenfalls eine durchgehende Öffnung 58 auf, so daß der Eingangs- und der Ausgangs-Wellenleiter 40 und 41 miteinander durch die Öffnung 58 in Verbindung stehen. Der Eingangs-Wellenleiter 40 hat eine durch seine Seitenwand gehende Öffnung 60, so daß eine mit einem Schaltkreis (nicht gezeigt) verbundene Modulations-Sonde 59, die sich innerhalb des Konverters 44 befindet, durch diese Öffnung in den Eingangs-Wellenleiter 40 hineinragen kann.
Wie in den Fig. 8a bis 8c ersichtlich, weist die hintere Abdeckung 48 um die Außenseite des Konverters 44 herum ein vorspringendes oder vorstehendes Teil auf, und eine weitere Abdeckung 61 (siehe die Fig. 10a und 10b) für den Konverter 44 ist an oben genanntem Teil unabhängig von der hinteren Abdeckung 48 befestigt.
Der Zusammenbau der Antenne der Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 9 beschrieben, die eine perspektivische Explosionsansicht darstellt.
Die selbstsperrenden Muttern 55 werden, in Bezug auf Fig. 9, jeweils eingelegt und dann an der zweiten Metallplatte 2 befestigt, so daß sie mit den durch die zweite Metallplatte 2 hindurchgehenden Schraubenbohrungen 51 übereinstimmen. Dann wird der vorstehende Teil des Ausgangs-Wellenleiters 41 in die Öffnung 53 der zweiten Metallplatte 2 eingedrückt. Gleichzeitig werden die durch die Flansche auf beiden Seiten des Ausgangs-Wellenleiters 41 hindurchgehenden Schraubenbohrungen 49 jeweils mit den Schraubenbohrungen 51 der zweiten Metallplatte 2 in Übereinstimmung gebracht.
Dann wird die erste Metallplatte 1 auf der hinteren Abdeckung 48 angeordnet und das Substrat 3 zwischen die erste und die zweite Metallplatte 1 und 2 geklemmt. Gleichzeitig werden die Schraubenbohrungen 49, 52 und 50 miteinander in Übereinstimmung gebracht. Die Schraubenbohrungen 43 des am Konverter 44 befestigten Eingangs-Wellenleiters 40 werden mit den Schraubenbohrungen 50 der ersten Metallplatte 1, die durch das ausgeschnittene Teil der hinteren Abdeckung 48 gesehen werden können, in Übereinstimmung gebracht. Die Schrauben 54 werden dann in die Schraubenbohrungen 43, 50, 52, 49 und 51 eingesetzt, mit den selbstklemmenden Muttern 55 verbunden und dann befestigt, so daß der Eingangs- und der Ausgangs-Wellenleiter 40, 41 zusammen mit den Metallplatten 1, 2 und dem Substrat 3 aus einem Stück bestehen. Wenn sie zu einem Stück zusammengesetzt sind, liegt der Speisungspunkt 10 der Speisevorrichtung des Substrates 3 dem Eingangs- und dem Ausgangs-Wellenleiter 40 und 41 gegenüber.
Die Fig. 10a und 10b zeigen eine Anordnung, bei der die hintere Abdeckung 48 und ein Radom 62 an der Planarfeld-Antenne mit dem Konverter 44 befestigt sind. Die Fig. 10a zeigt eine seitliche Schnittansicht und Fig. 10b eine Rückansicht davon. Die hintere Abdeckung 48 besteht aus einem Kunststoffmaterial, wie z.B. ein verstärktes Kunststoffmaterial oder ähnliches mit einer ausgezeichneten Wasserdichtigkeit, und das Radom 62 besteht aus einem Kunststoffmaterial, das z.B. ein Hochfrequenz-Signal kaum dämpft, und das ausgezeichnet wasserdicht ist. Zwischen der zweiten Metallplatte 2 und dem Radom 62 der Planarfeld-Antenne befindet sich ein Hohlraum von vorbestimmter Größe, um den Reflexionsverlust zu verringern.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel können, obwohl die die Antenne bildende erste und zweite Metallplatten 1 und 2 dünn sind, der Eingangs- und der Ausgangs-Wellenleiter 40 und 41 unter Verwendung der Schrauben 54 leicht und fest zu einem Stück zusammengesetzt werden. Weiterhin können, da die selbstklemmenden Muttern 55 im wesentlichen im voraus in die zweite Metallplatte 2 einlegt oder an ihr befestigt werden, der Eingangs- und der Ausgangs-Wellenleiter 40, 41 leicht zusammen mit der ersten und der zweiten Metallplatte 1, 2 und dem Substrat 3 nur durch Einschrauben der Schrauben 54 in die Muttern 55 zu einem Stück zusammengesetzt werden.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Anordnung, bei der der Hauptkörper der Antenne an der hinteren Abdeckung 48 befestigt wird.
Die hintere Abdeckung 48 weist, in Bezug auf Fig. 11, mehrere Bolzen 65 mit den ihr an vorbestimmten Stellen im voraus eingelegten Bolzenköpfen auf. Die Bolzen 65 werden aufeinanderfolgend mit der unteren Platte 1, dem Substrat 3 und der oberen Platte 2, die den Hauptkörper der Antenne bilden, verbunden, und dann werden die vorstehenden Enden der Bolzen 65 mit ebenen Unterlagsscheiben 66 und Sprengringen 67 verbunden. Danach werden sie durch Muttern 68 befestigt. Es ist nicht notwendig zu erwähnen, daß die untere Platte 1, das Substrat 3 und die obere Platte 2 durchgehende Öffnungen aufweisen, wodurch sie durch die Bolzen 65 im voraus verbunden werden können.
Die Zahl der Bolzen 65 ist vorbestimmt, z.B. 23, so daß, wie typischerweise in Fig. 12 gezeigt, die untere Platte 1 23 durchgehende Öffnungen 69 entsprechend der Anzahl der Bolzen 65 aufweist. Natürlich haben das Substrat 3 und die obere Platte 2 ähnliche durchgehende Öffnungen.
Die Fig. 13a und 13b zeigen ein anderes Beispiel einer Anordnung, die es erlaubt, den Hauptkörper der Antenne an der hinteren Abdeckung 48 zu befestigen.
In diesem Beispiel hat, wie in Fig. l3a gezEigt, die hintere Abdeckung 48 mehrere einstückig ausgebildete Vorsprünge 71. Die Anzahl der Vorsprünge 71 ist z.B. 23, ahnlich wie oben beschrieben. Demgemäß haben die untere Platte 1, das Substrat 3 und die obere Platte 2, die den Hauptkörper der Antenne bilden, mehrere durchgehende Öffnungen an Stellen, die diesen Vorsprüngen 71 entsprechen.
Beim Zusammenbauen werden die Vorsprünge 71 der hinteren Abdeckung 48 jeweils in die Öffnungen der unteren Platte 1, des Substrates 3 und der oberen Platte 2, die den Hauptkörper der Antenne bilden, eingeführt, mit dem Ergebnis, daß diese Vorsprünge 71 vom Hauptkörper der Antenne wegstehen. Um den Hauptkörper der Antenne an der hinteren Abdeckung 48 zu befestigen, wird ein Plattenhalter 72, der z.B. aus einer Feder aus rostfreiem Stahl besteht, wie in Fig. 13b gezeigt, verwendet und auf jedem Vorsprung 71 angeordnet. Eine Schneidschraube 73 wird in den Vorsprung 71 von oberhalb des Plattenhalters 72 eingeführt und dann befestigt, wodurch der Hauptkörper der Antenne an der hinteren Abdeckung 48 befestigt wird. Der Plattenhalter 72 kann aus Kunststoffmaterial bestehen und wird auf den Vorsprung 71 aufgedrückt. Falls der Plattenhalter 72 aus Kunststoff besteht, so handelt es sich um ein nichtleitendes Material, so daß die Richtcharakteristik der Antenne nicht durch den Halter 72 beeinflußt wird.
Dann umgreift das Radom 62 die hintere Abdeckung 48, wobei der Hauptkörper der Antenne eingeschlossen wird und somit die Planarfeld-Antenne vollständig ist (siehe Fig. 10a).
Im in der Fig. 13a gezeigten Beispiel sind die Vorsprünge 71, anstatt daß die Bolzen 65 in der hinteren Abdeckung 48 eingebettet sind, an der hinteren Abdeckung 48 ausgebildet, und es ist möglich, die Herstellungs-Effizienz der hinteren Abdeckung 48 zu erhöhen. Weiterhin kann der Zusammenbau erleichtert werden, da anstelle der Muttern, der Unterlagsscheiben usw. Schneidschrauben 73 verwendet werden. Weiterhin wird, da der Vorsprung 71 hoch genug ist, mittels dem Plattenhalter 72 die Verwendung der Schneidschraube 73 möglich, womit die Anzahl der Montageteile verringert wird. Zusätzlich kann die Schneidschraube einen Kreuzschlitzkopf aufweisen, so daß die Herstellungs-Effizienz in der Produktion erhöht werden kann.
Fig. 14 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Anordnung, bei der die hintere Abdeckung 48 an einer Stange 80 befestigt wird.
In Bezug auf Fig. 14 weist die hintere Abdeckung 48 eine Anzahl von Bolzen 81 auf, die im voraus in ihrer hinteren Wand eingebettet werden. Diese Bolzen 81 sind mit den Öffnungen 83 eines bewegbaren Ständers 82 verbunden und durch Muttern 84 befestigt, wodurch der bewegbare Ständer 82 an der hinteren Abdeckung 48 befestigt ist. Der bewegbare Ständer 82 hat ein Paar vorstehender Teile 82a, die von seiner oberen Seite nach hinten ragen und ein Paar vorstehender Teile 82b, die von seiner unteren Seite nach hinten ragen und ein bißchen größer sind als die ersteren. Die vorstehenden Teile 82a haben jeweils durchgehende Öffnungen 85 und die vorstehenden Teile 82b haben jeweils durchgehende Schlitze 86. Die Stange 80, an dem der bewegbare Ständer 82 befestigt ist, weist ein Paar Stangen-Trageglieder 88 und 89 auf, die an den vorstehenden Teilen 82a und 82b des bewegbaren Ständers 82 entsprechenden Stellen an ihr ausgebildet sind. Diese Trageglieder 88 und 89 weisen durchgehende Löcher 88' und 89' auf, die ebenfalls durch die Stange 80 an Stellen hindurchgehen, die den Öffnungen 85 der vorstehenden Teile 82a und den Schlitzen 86 der vorstehenden Teile 82b entsprechen. Dann werden die Öffnungen 85 und die durchgehenden Löcher 88 in Übereinstimmung gebracht, und die Öffnungen 86 und die durchgehenden Löcher 89' ebenfalls, und zwar durch Bolzen 90 und 91, die eingeführt und dann durch Muttern 92, 93 befestigt werden, wodurch der bewegbare Ständer 82 an der Stange 80 befestigt wird. Wenn der bewegbare Ständer 82 unter der Bedingung bewegt wird, daß die Muttern 92, 93 nicht völlig fest sind, kann der bewegbare Ständer 82 um den Bolzen 90 im Bereich der Schlitze 86 gedreht werdend wodurch der Neigungswinkel der Antenne grob eingestellt werden dann.
Die Stange 80 hat ein durchgehendes Loch 94 an der Stelle zwischen ihren Tragegliedern 88 und 89. Die Stange 80 hat ebenfalls eine an ihr durch Schweißen oder ähnliches an ihrer einen, dem durchgehenden Loch gegenüberliegenden Seite befestigte Mutter 95. Ein Bolzen 96 zur Feineinstellung des Neigungswinkels wird von oben durch das durchgehende Loch 94 in die Mutter 95 eingeführt, und mit ihr verbunden. Wenn der Bolzen 96 in die Mutter 95 eingeschraubt wird, gerät die Spitze des Bolzens 96 in Kontakt mit dem bewegbaren Ständer 82. Wenn der Bolzen 96 unter der Bedingung, daß die Muttern 92 und 93 lose sind, weitergedreht wird, wird der bewegbare Ständer 82 durch den Druck des Bolzens 96 von der Stange 80 wegbewegt. Damit wird es möglich, den Neigungswinkel der Antenne fein einzustellen. Das bedeutet, daß der Neigungswinkel der Antenne nur durch den einzelnen Bolzen 96 im Bereich eines vorbestimmten Winkels, z.B. 16º, fein eingestellt werden kann.
Die Stange 80 ist zumindest in der Nähe des Teiles, an dem die Antenne befestigt ist, gebogen oder geneigt, z.B. in der Nähe des Tragegliedes 89, und zwar um einen vorbestimmten Winkel, z.B. 20º. Demgemäß muß der bewegbare Ständer 82 nicht weit rotiert werden, um einen vorbestimmten Neigungswinkel der Antenne zu erhalten, und außerdem können die Schlitze 86 kurz sein, wodurch es möglich wird, die Größe der Metallhalterungen des bewegbaren Ständers 82 klein zu halten.
Eine Abdeckung 97 ist an dem bewegbaren Ständer 82 befestigt, um den oberen Teil der Stange 80 zu bedecken. Die Abdeckung 97 weist an ihrer unteren Seite einen Ausschnitt 97a, durch den die Stange 80 verläuft, und Verbindungsglieder 97b auf, die an beiden Seiten des Ausschnittes 97a zur Verbindung mit einem Konverter-Gehäuse 102 ausgebildet sind.
Die hintere Abdeckung 48 weist ein Paar Vorsprünge 98 und Vorsprünge 99 in einer vorbestimmten Anzahl, z.B. 4, auf, die an ihrer hinteren Wand ausbildet sind. Ein Konverter 100 wird an dem Paar Vorsprünge 98 durch nicht gezeigte Schrauben befestigt. Eine Dichtung 101 ist um den Konverter 100 herum vorgesehen, und das Konverter-Gehäuse wird an den Vorsprüngen 99 durch nicht gezeigte Schrauben befestigt. Gleichzeitig ist der obere Teil des Konverter-Gehäuses 102 mit den Verbindungsgliedern 97b der Abdeckung 97 verbunden.
Fig. 15 zeigt den Gesamtaufbau einer bereits zusammengebauten Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Rückansicht. Der Hauptkörper der Antenne ist von der senkrechten Richtung um einen vorbestimmten Winkel, z.B. 10º weggeneigt. Weiterhin bilden, da die Stange 80 wie oben beschrieben gebogen ist, der Hauptkörper der Antenne und die Stange 80 einen Winkel von 20º zueinander. Somit ist es in diesem Fall möglich, unter Verwendung des Neigungswinkel-Feineinstellungs-Bolzens 96 den Neigungswinkel der Antenne in einem Bereich von 30º bis 46º zu verändern. Es ist unnötig zu sagen, daß dieser Neigungswinkel der Antenne frei gewälhlt werden kann abhängig von den Empfangsbedingungen für Radiowellen im entsprechenden Gebiet.
Fig. 16 zeigt, wie der Neigungswinkel der Antenne durch den Neigungswinkel-Feineinstellungs-Bolzen 96 verändert werden kann. In Fig. 16 zeigt die durchgezogene Linie den Fall, daß der Bolzen 96 völlig lose ist, und die gestrichelte Linie mit den zwei Punkten zeigt den Fall, daß der Bolzen 96 vollständig eingeschraubt ist.
Das Verfahren zum Einstellen des Neigungswinkels und des Azimuthwinkels der Antenne wird im folgenden beschrieben.
Zuerst wird die Stange 80 vorläufig befestigt, die Muttern 92, 93 werden lose befestigt und der bewegbare Ständer 82 wird grob bewegt, um den Neigungswinkel der Antenne nahe des Winkels, der dem des Gebietes entspricht, in Richtung auf einen geostationären Satelliten, z.B. ungefähr 380 in Tokio, Japan und ungefähr 310 in Sapporo, Japan, einzustellen. Dann kann durch Einstellen des Neigungswinkels-Feineinstellungs- Bolzens 96, der Neigungswinkel der Antenne auf den Wert eingestellt werden, der dem des Gebietes genau entspricht. Dann wird die Stange 80 gedreht, um die Antenne nach Südwesten (im Fall von Japan) zu drehen, wodurch der Azimuthwinkel der Antenne grob eingestellt wird. Dann wird eine gewünschte Radiowelle empfangen und der Bolzen 96 wird wieder eingestellt, um den Neigungswinkel der Antenne endgültig festzulegen. Danach wird der bewegbare Ständer 82 durch Befestigung der Muttern 92, 93 an der Stange 80 befestigt. Die Stange 80 wird wiederum leicht gedreht, um den Azimuthwinkel der Antenne endgültig festzulegen und dann wird die Stange 80 fixiert. Auf diese Weise können vorbestimmte Radiowellen zuverlässig empfangen werden.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel, wie die Stange 80 installiert werden kann. In diesem Beispiel wird die Stange 80 auf einem Zaun 106, z.B. einer nach Süden gerichteten Veranda, mittels Befestigungsplatten 107, U-förmigen Bolzen 108 und Muttern 109 befestigt. Es ist nicht notwendig, zu erwähnen, daß die Befestigungsmethode der Stange 80 nicht auf die oben beschriebene Methode beschränkt ist.
Gemäß dem in Fig. 14 gezeigten Beispiel kann, da die als Befestigungsständer dienende Stange verwendet wird, den Hauptkörper der Antenne und die Stange zu einem Stück zusammenzusetzen, die Zahl der Bauteile der Antennen-Befestigungs-Anordnung reduziert und ihr Aufbau einfach gemacht werden. Weiterhin kann, da der Feineinstell-Mechanismus nur aus einem Bolzen besteht, die Anzahl seiner Bauteile reduziert und das Einstellen mit Leichtigkeit durchgeführt werden. Zusätzlich kann, da die Stange gebogen oder geneigt ist, der durch den Neigungswinkel-Einstellmechanismus beanspruchte Raum selber reduziert werden.
Fig. 18 zeigt ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erf indung, bei dem zwischen der unteren Platte 1 und dem Substrat 3 und zwischen dem Substrat 3 und der oberen Platte 2 jeweils Abstandshalter 110 und 111 angeordnet sind, die das Substrat 3 tragen und die Abstände zwischen dem Substrat und der unteren und der oberen Platte 1, 2 gleichförmig machen. Jeder der Abstandshalter 110, 111 kann aus einem leicht schäumbaren dielektrischen Material, wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder ähnlichem, mit einer niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante und einem geringen Übertragungsverlust bestehen.
Fig. 19 zeigt die Schnittansicht eines Beispieles, bei dem der Abstandshalter 110 zwischen der unteren Platte 1 und dem Substrat 3 und der Abstandshalter 111 zwischen dem Substrat 3 und der oberen Platte 2 angeordnet ist. Gemäß diesem Aufbau kann das Substrat 3 auf einfache Weise zwischen der oberen und der unteren Platte 2 und 1 mit einem gleichmäßigen Abstand dazwischen gehaltert werden, so daß verhindert wird, daß das Substrat sich teilweise nach oben oder nach unten verschiebt.
Um den dielektrischen Verlust zu minimieren, haben die Abstandshalter 110 und 111 durchgehende Öffnungen 112, 113 an den den Strahlungs-Elementen, d.h. den gedruckten Elementen 8, entsprechenden Stellen.
Die Fig. 20 zeigt den detaillierten Aufbau des Abstandshalters 110, wie er typischerweise von den Abstandshaltern 110 und 111 repräsentiert wird. Der Abstandshalter 111 ist genauso ausgebildet wie der Abstandshalter 110.
Unter Bezug auf Fig. 20 wird eine Öffnung 114 gezeigt, durch die der mit dem Konverter 44 in Verbindung stehende Eingangs-Wellenleiter 40 (siehe Fig. 8b) hindurchgeht, außerdem Öffnungen 114 zum Positionieren der Öffnungen 116, durch die die Vorsprünge 71 (siehe Fig. 13a) zum Befestigen der ganzen Konstruktion hindurchgehen. Durch jeden Vorsprung 30 (siehe Fig. 19) geht eine Öffnung 117. Ohne Rücksicht auf das Vorhandensein der Vorsprünge 30 sind die Öffnungen 117 auf dem ganzen Abstandshalter 110 ausgebildet, um den Masseriproduktions-Wirkungsgrad der Abstandshalter 110 zu verbessern. In der Praxis gehen die Vorsprünge 30 durch etwa 30 % dieser Öffnungen 117.
Im Beispiel von Fig. 19 wird, da die Abstandshalter mit einer Anzahl von entsprechenden Öffnungen zwischen der oberen Platte und dem Substrat und zwischen dem Substrat und der unteren Platte zum Tragen des Substrates vorgesehen sind, das Substrat eindeutig def iniert an einer Zwischenposition zwischen der oberen und der unteren Platte mit jeweils gleichem Abstand zu ihnen, im Vergleich z.B. zu Fig. 2, getragen. Damit ist es möglich, eine Verschlechterung der Antennen-Charakteristik durch eine Verschiebung der Position des Substrates nach oben oder nach unten zu vermeiden. Zusätzlich können, da die Anzahl der Vorsprünge 30, 31, die von der oberen und der unteren Platte wegstehen, beträchtlich reduziert werden kann, die Platten leicht produziert und der Massenproduktions-Wirkungsgrad verbessert werden.

Claims

1. Planar-Antenne mit hängend befestigten Speiseleitungen mit einem Substrat (3), das zwischen einer oberen Platte (2) und einer unteren Platte (1) angeordnet ist, wobei die obere Platte (2) mehrere beabstandete erste Öffnungen (5) aufweist, die Strahlungs-Elemente definieren, entsprechend mehrere Strahler (8), die auf dem Substrat (3) in Ausrichtung mit den jeweiligen Öffnungen (5) ausgebildet sind, und eine Speise-Einrichtung (9, 10) zur Speisung der Strahler (8), wobei ein erster Teil der oberen und der unteren Platte (2,1) jeweils aus einer flachen Scheibe im wesentlichen ohne Vorsprünge besteht und ein zweiter Teil der oberen und unteren Platte (2,1) Vorsprünge (31,30) aufweist, die sich an entsprechenden Steilen auf der oberen und unteren Platte (2,1) an mehreren Orten befinden, wobei sich die Vorsprünge (31,30) zwischen der oberen Platte (2) und dem Substrat (3) und zwischen der unteren Platte (1) und dem Substrat (3) erstrecken, und das Substrat (3) von den Vorsprüngen (31,30) getragen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorsprünge (31,30) durch Verformung der oberen und der unteren Platte (2,1) gebildet sind und daß die Speise-Einrichtungen einen Eingangs-Wellenleiter (40), einen Ausgangs-Wellenleiter (41) und eine Trage-Vorrichtung mit einem Bolzen (54) aufweist, der durch die obere und die untere Platte (2,1) und das Substrat zum Tragen des Eingangs und des Ausgangs-Wellenleiters (40,41) hindurchragt.

2. Antenne gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet

daß die obere und die untere Platte (2,1) durch eine Preß-Behandlung verformt sind.

3. Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2,

gekennzeichnet durch

ein Radom (62) und eine hintere Hülle (48) zum Bedecken der oberen und der unteren Platte (2,1), mehrere Tragglieder (65,71), die auf der Innenfläche der hinteren Hülle (48) ausgebildet sind, und entsprechende mehrere zweite Öffnungen (69), die sich in 35 der oberen und der unteren Platte (2,1) und im Substrat (3) an den Traggliedern (65,71) entsprechenden Steilen befinden, wodurch die obere und die untere Platte (2,1) und das Substrat (3) durch die Tragglieder (65,71) getragen sind, die sich durch die entsprechenden mehreren zweiten Öffnungen (69) erstrecken.

4. Antenne gemäß Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet

daß die mehreren Tragglieder aus Vorsprüngen (71) bestehen, die mit der Hülle (48) einstückig geformt worden sind, und die Antenne weiterhin Platten-Halter (72) und Bolzen (73) zum Haltern der oberen und der unteren Platte (2,1) und des Substrats (3) an den Stellen der Vorsprünge (71) aufweist.

5. Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2,

gekennzeichnet durch

ein Radom (62) und eine hintere Hülle (48) zum Bedecken der oberen und der unteren Platte (2,1), eine Stange (80) mit einem aus der Senkrechten weggebogenen oberen Teil, ein erstes durchgehendes Loch (88'), das sich an der oberen Seite des geneigten oberen Teiles befindet, und ein zweites durchgehendes Loch (89'), das sich an der unteren Seite des geneigten oberen Teiles befindet, eine Befestigungs-Vorrichtung mit einem ersten Bolzen (90), der sich durch das erste durchgehende Loch (88') zur Befestigung der hinteren Hülle (48) an der Stange (80) erstreckt und eine Einstell-Vorrichtung mit einem zweiten Bolzen (91), der sich durch das zweite durchgehende Loch (89') zum Einstellen des Neigungswinkels der hinteren Hülle (48) erstreckt.

6. Antenne gemäß Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet

daß die Stange (80) ein drittes durchgehendes Loch (94) aufweist, das im wesentlichen senkrecht zum ersten und zum zweiten durchgehenden Loch (88',89') ist, und außerdem eine Feineinstell-Vorrichtung mit einem dritten Bolzen (96), der sich durch das dritte durchgehende Loch (94) zur Feineinstellung des Neigungswinkels der hinteren Hülle (48) erstreckt.

7. Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,

gekennzeichnet durch

einen ersten Abstandshalter (111) mit entsprechenden mehreren beabstandeten dritten Öffnungen (113), der zwischen der oberen Platte (2) und dem Substrat (3) eingefügt ist, und einen zweiten Abstandshalter (110) mit entsprechenden mehreren von beabstandeten vierten Öffnungen (112), der zwischen das Substrat (3) und der unteren Platte (1) eingefügt ist.

8. Antenne gemäß Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet

daß der erste bzw. der zweite Abstandshalter (111,110) Kunststoffplatten sind.

9. Antenne gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8,

dadurch gekennzeichnet

daß der dritte Bolzen (96) der Feineinstell-Vorrichtung das Antennenstück von der Stange (80) wegdrückt.

10. Antenne gemäß Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet

daß der dritte Bolzen (96) sich durch ein durch die Stange (80) hindurchgehendes Loch (94) erstreckt.