DE19715206C2 - Planar antenna - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine planare Antenne, bestehend aus mindestens einem Strahlerelement, das mit einer Koplanarleitung gekoppelt ist, wobei sich das Strahlerelement und die Koplanarleitung auf derselben Seite eines Substrats befinden.The present invention relates to a planar antenna, consisting of at least one radiator element that with a coplanar line is coupled, the Radiator element and the coplanar line on the same side of a substrate.
Eine derartige planare Antenne ist aus T. Becks, D. Heberling, S. Pan und I. Wolff, "Planare Strahlerstrukturen mit koplanarer Speisung", ITG-Fachbericht 128 der ITG- Fachtagung 12. bis 15. April 1994 in Dresden, S. 265-270 bekannt. Die in diesem Aufsatz beschriebene planare Antenne besteht aus zwei Schlitzstrahlern, die über Schlitzleitungen mit einer koplanaren Speiseleitung gekoppelt sind. Bei einer planaren Antenne, die als Gruppenantenne aus einer Vielzahl von Strahlerelementen besteht, ist ein mit allen Strahlerelementen gekoppeltes sehr komplexes Speisenetzwerk erforderlich. Ein solches Speisenetzwerk läßt sich mit koplanaren Speiseleitungen kaum realisieren.Such a planar antenna is from T. Becks, D. Heberling, S. Pan and I. Wolff, "Planar radiator structures with coplanar feeding ", ITG Technical Report 128 of the ITG Conference April 12-15, 1994 in Dresden, pp. 265-270 known. The planar antenna described in this Review consists of two slot radiators, which are connected via slot lines are coupled to a coplanar feed line. At a planar antenna used as a group antenna from a variety of radiator elements is one with all Very complex dining network coupled with radiator elements required. Such a dining network can be used hardly realize coplanar feed lines.
Aus IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 43, No. 7, Juli 1995, S. 734-737 ist eine von einer Koplanarleitung gespeiste planare Antenne bekannt, bei der auf einer Seite eines Substrats ein Strahlerelement in Form einer leitenden Fläche (patch) aufgebracht ist und auf der gegenüberliegenden Substratseite die mit dem Strahlerelement gekoppelte Koplanarleitung verläuft. From IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 43, No. 7, July 1995, pp. 734-737 is one of one Coplanar-fed planar antenna known in the on one side of a substrate a radiator element in the form a conductive surface (patch) is applied and on the opposite substrate side with the radiator element coupled coplanar line runs.
In US 4,063,246 ist eine planare Antenne beschrieben, bestehend aus einem koplanaren Strahlerelement und einer auf derselben Substratseite mit dem Strahlerelement verbundenen koplanaren Speiseleitung.US 4,063,246 describes a planar antenna, consisting of a coplanar radiator element and one on same substrate side connected to the radiator element coplanar feed line.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine planare Antenne der eingangs genannten Art anzugeben, von der jedes Strahlerelement mit einer derartigen Speiseleitung versehen ist, die es ermöglicht, bei einer Gruppenantenne ein komple xes Speisenetzwerk mit möglichst geringem Aufwand zu reali sieren.The invention has for its object a planar Specify antenna of the type mentioned, each of which Provide the radiator element with such a feed line which makes it possible to use a complete antenna for a group antenna xes dining network with as little effort as possible sieren.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die mit dem Strahlerelement gekoppelte Koplanarleitung ein kurzgeschlossener Leitungsabschnitt ist und daß auf der dem Strahlerelement gegenüberliegenden Substratseite eine als Speiseleitung für das Strahlerelement dienende Mikrostreifenleitung aufgebracht ist, die ab schnittweise unterhalb der Koplanarleitung verläuft.This object is achieved with the features of claim 1 solved in that the coupled to the radiator element Coplanar line is a short-circuited line section and that on the opposite of the radiator element Substrate side as a feed line for the radiator element serving microstrip line is applied from cuts below the coplanar line.
Durch die Realisierung der Speiseleitung in Mikrostreifen leitertechnik auf der dem Strahlerelement abgewandten Substratseite läßt sich bei einer Vielzahl von Strahlerele menten ein komplexes Speisenetzwerk sehr einfach entwerfen. Dadurch, daß die Speiseleitung als Mikrostreifenleitung auf der dem Strahlerelement gegenüberliegenden Substratseite aufgebracht ist, wirkt die Massefläche des Strahlerelementes als Abschirmung gegenüber der Speiseleitung, so daß es nicht zu parasitären Strahlungen kommt. Deshalb tragen die Speise leitungen bei einer Gruppenantenne nicht zur Verschlechte rung der Kreuzpolarisationseigenschaften der Antenne bei. Außerdem ist der Übergang einer Mikrostreifenleitung auf ei nen anderen Leitungstyp einer an die Antenne angeschlossenen Leitung mit geringem Aufwand realisierbar.By implementing the feed line in micro strips conductor technology on the side facing away from the radiator element The substrate side can be used with a large number of radiation elements design a complex dining network very easily. The fact that the feed line as a microstrip line the substrate side opposite the radiator element is applied, the ground surface of the radiator element acts as a shield from the feed line so that it does not parasitic radiation occurs. Therefore carry the food cables with a group antenna not to deteriorate cross polarization properties of the antenna. In addition, the transition from a microstrip line to egg another type of line connected to the antenna Cable can be implemented with little effort.
Gemäß einem Unteranspruch sind die Länge der Koplanarleitung und die Länge des sich mit dieser überdeckenden Abschnitts der Mikrostreifenleitung so gewählt, daß sich eine gewünsch te Kopplung zwischen beiden Leitungen einstellt. Gemäß ande rer Unteransprüche kann das Strahlerelement als Schlitz strahler oder als Koplanarleitungselement ausgeführt sein. According to a subclaim, the length of the coplanar line and the length of the section overlapping with it the microstrip line selected so that a desired sets the coupling between the two lines. According to others rer subclaims, the radiator element as a slot radiator or be designed as a coplanar line element.
Mit dem Koplanarleitungsabschnitt können über Schlitzleitun gen auch zwei symmetrische Schlitzstrahler gekoppelt sein.With the coplanar line section can via slot lines gene also be coupled two symmetrical slot radiators.
Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbei spiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:On the basis of two exemplary embodiments shown in the drawing games, the invention is explained in more detail below. It demonstrate:
Fig. 1 eine Antenne mit zwei Schlitzstrahlern und Fig. 1 shows an antenna with two slot radiators and
Fig. 2 ein in Koplanarleitungstechnik ausgeführtes Strahle relement. Fig. 2 is a radiation element executed in coplanar line technology.
In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Substrats 1 darge stellt, auf dessen Oberseite eine planare Antenne, bestehend aus zwei Schlitzstrahlern 2 und 3 aufgebracht ist. Diese beiden Schlitzstrahler 2 und 3 sind über Schlitzleitungen 4 und 5 mit einem kurzgeschlossenen Abschnitt einer Koplanar leitung 6 gekoppelt. Auf der Substratunterseite, also der den Strahlerelementen gegenüberliegenden Substratseite, ver läuft eine Mikrostreifenleitung 7, die als Speiseleitung für die Strahlerelemente 2 und 3 dient. Die Mikrostreifenleitung 7 verläuft abschnittweise unterhalb der kurzgeschlossenen Koplanarleitung 6, so daß zwischen beiden eine elektromagne tische Kopplung besteht. Von der Länge der Koplanarleitung 6 und der Länge des die Koplanarleitung überdeckenden Ab schnitts der Mikrostreifenleitung 7 hängt der Grad der Kopp lung zwischen den beiden Leitungen ab. Man wird also diese beiden Leitungslängen so wählen, daß sich eine gewünschte Kopplung zwischen der Speiseleitung 7 und den Strahlerele menten 2 und 3 einstellt.In Fig. 1 is a section of a substrate 1 Darge provides, on the top of which a planar antenna consisting of two slot radiators 2 and 3 is applied. These two slot radiators 2 and 3 are coupled via slot lines 4 and 5 to a short-circuited section of a coplanar line 6 . On the underside of the substrate, that is to say the substrate side opposite the radiator elements, a microstrip line 7 runs ver, which serves as a feed line for the radiator elements 2 and 3 . The microstrip line 7 extends in sections below the short-circuited coplanar line 6 , so that there is an electromagnetic coupling between the two. From the length of the coplanar line 6 and the length of the coplanar line covering section of the microstrip line 7 , the degree of coupling between the two lines depends. So you will choose these two line lengths so that a desired coupling between the feed line 7 and the Strahlerele elements 2 and 3 is set.
Anstatt mit zwei Strahlerelementen 2 und 3 kann die Ko planarleitung 6 auch mit nur einem Strahlerelement gekoppelt sein. Als Speiseleitung eine Mikrostreifenleitung 7 zu ver wenden, erweist sich erst dann als besonders vorteilhaft, wenn die gesamte planare Antenne aus einer Vielzahl von Strahlerelementen der beschriebenen Art besteht. Dann können nämlich die Mikrostreifenleitungen aller Strahlerelemente auf sehr einfache Weise zu einem gemeinsamen Speisenetzwerk zusammengefaßt werden.Instead of having two radiator elements 2 and 3 , the coplanar line 6 can also be coupled to only one radiator element. To use a microstrip line 7 as feed line, it proves to be particularly advantageous only if the entire planar antenna consists of a plurality of radiating elements of the type described. Then the microstrip lines of all radiator elements can be combined in a very simple way to form a common feed network.
In einem zweiten in der Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel ist das Strahlerelement ein Koplanarleitungselement 8, das auf der Oberseite eines Substrats 9 aufgebracht ist. Dieses Koplanarleitungselement 8 weist einen kurzgeschlosse nen Abschnitt einer Koplanarleitung 10 auf, die wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, in der gleichen Weise mit einer Mikrostreifenleitung 11 auf der Rückseite des Substrats 9 gekoppelt ist. Die zur Koplanarleitung gehö rende Metallisierung bildet die Massefläche für die Mikrost reifenleitung.In a second embodiment shown in FIG. 2, the radiator element is a coplanar line element 8 , which is applied to the top of a substrate 9 . This coplanar line element 8 has a short-circuited section of a coplanar line 10 , which, as already described in connection with FIG. 1, is coupled in the same way to a microstrip line 11 on the back of the substrate 9 . The metallization belonging to the coplanar line forms the ground surface for the microstrip line.
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