DE102011050841A1 - Planar antenna assembly for, e.g. electromagnetic wave receiver, has connecting elements that are arranged in adjacent to sides of antenna element respectively - Google Patents

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Abstract

The antenna assembly (105) has antenna cell (100) having electrically conductive connecting elements (110,120) to supply and discharge electrical energy respectively. An electrically conductive antenna element (130) radiates electromagnetic wave. A ground terminal (140) is electrically insulated from connection elements and is arranged on antenna element. The connecting elements extend along Y-direction and antenna element extending along X-direction. The connecting elements are spaced apart, and are arranged in adjacent to sides (131,132) of antenna element respectively. An independent claim is included for method for generation of electromagnetic wave.

Description

Die Erfindung betrifft eine planare Antennenanordnung und ein Verfahren zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle mittels einer planaren Antennenanordnung.The invention relates to a planar antenna arrangement and to a method for generating an electromagnetic wave by means of a planar antenna arrangement.

Antennenanordnungen werden im Allgemeinen zum Senden und Empfangen von elektrischen Signalen verwendet. Dazu wird eine beispielsweise eine linear polarisierte elektromagnetische Welle von der Antenne abgestrahlt oder empfangen.Antenna arrangements are generally used for transmitting and receiving electrical signals. For this purpose, for example, a linearly polarized electromagnetic wave is emitted or received by the antenna.

Antennenanordnungen in planarer Bauweise werden häufig verwendet, um zu gewährleisten, dass die Antennen nicht direkt sichtbar sind. Ferner können planare Antennenanordnungen in Baugruppen verwendet werden, in denen aufgrund von Platzmangel eine Miniaturisierung der Bauelemente notwendig ist. Solche Baugruppen können beispielsweise als Satellitenkommunikationsgerät, Kommunikationsgerät, Mobilfunkgeräte und Mobilcomputer ausgebildet und in Flugzeugen/Fahrzeugen aufgenommen sein. In Fahrzeugen können Antennenanordnungen als Abstandssensoren oder zum Erfassen von Objekten, beispielsweise von Verkehrsschildern, verwendet werden.Planar antenna arrays are often used to ensure that the antennas are not directly visible. Furthermore, planar antenna arrangements can be used in assemblies in which a miniaturization of the components is necessary due to lack of space. Such assemblies may be formed, for example, as a satellite communication device, communication device, mobile devices and mobile computers and recorded in aircraft / vehicles. In vehicles, antenna arrangements can be used as distance sensors or for detecting objects, for example traffic signs.

Radarsysteme sowie Kommunikationssysteme mit Antennen für linear polarisierte Wellen haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der linearen Polarisation eine genaue Ausrichtung der Antennen nötig ist, da ansonsten im Fall von zwei orthogonalen linear polarisierten Antennen keine Leistung empfangen werden kann. Mit zirkularer Polarisation kann zumindest immer ein Teil der Leistung einer linear polarisierten Antenne empfangen werden.However, radar systems as well as communication systems with antennas for linearly polarized waves have the disadvantage that due to the linear polarization, an exact alignment of the antennas is necessary, otherwise no power can be received in the case of two orthogonal linearly polarized antennas. With circular polarization at least always a part of the power of a linearly polarized antenna can be received.

Bei Radarsystemen können Objekte schlechter detektiert werden, wenn sie in der Polarisationsebene nur eine geringe Ausdehnung aufweisen. Beispielsweise kann ein vertikaler Metallischer Mast von einer horizontal polarisierten Welle schlechter erfasst werden als von einer vertikal polarisierten Welle. In radar systems objects can be detected worse, if they have only a small extent in the plane of polarization. For example, a vertical metallic mast may be less well detected by a horizontally polarized wave than by a vertically polarized wave.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine planare Antennenanordnung mit verbesserten Charakteristika bereitzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle mittels einer solchen planaren Antennenanordnung und eine Verwendung einer solchen planaren Antennenanordnung bereitzustellen, das bzw. die eine verbesserte Charakteristika aufweist.It is an object of the present invention to provide a planar antenna array with improved characteristics. It is a further object of the invention to provide a method of generating an electromagnetic wave by means of such a planar antenna array and use of such a planar antenna array having improved characteristics.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are described in the subclaims.

Gemäß einem exemplarischen Aspekt der Erfindung wird eine planare Antennenanordnung bereitgestellt, mit zumindest einer Antennenzelle aufweisend ein erstes elektrisch leitendes Verbindungselement zum Zuführen von elektrischer Energie, ein zweites elektrisch leitendes Verbindungselement zum Abführen von elektrischer Energie, ein elektrisch leitendes Antennenelement zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle, und eine Massefläche, die elektrisch isoliert zu dem ersten Verbindungselement, zu dem zweiten Verbindungselement und zu dem Antennenelement angeordnet ist, wobei sich das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement entlang einer ersten Richtung erstrecken, wobei sich das Antennenelement ausgehend von dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement entlang einer quer zu der ersten Richtung verlaufenden, zweiten Richtung erstreckt, wobei das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei das erste Verbindungselement benachbart zu einer ersten Seite des Antennenelements angeordnet ist, wobei das zweite Verbindungselement benachbart zu einer, der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Antennenelements angeordnet ist.According to an exemplary aspect of the invention, there is provided a planar antenna assembly comprising at least one antenna cell comprising a first electrically conductive connection element for supplying electrical energy, a second electrically conductive connection element for dissipating electrical energy, an electrically conductive antenna element for emitting an electromagnetic wave, and a ground plane electrically isolated from the first connector, the second connector, and the antenna element, the first connector and the second connector extending along a first direction, the antenna element extending from the first connector and the second connector along a second direction extending transversely to the first direction, wherein the first connecting element and the second connecting element are arranged spaced from each other, wob the first connection element is arranged adjacent to a first side of the antenna element, wherein the second connection element is arranged adjacent to a second side of the antenna element opposite the first side.

Gemäß einem weiteren exemplarischen Aspekt der Erfindung wird die Antennenanordnung zum Abstrahlen oder Empfangen zumindest einer elektromagnetischen Welle verwendet.According to another exemplary aspect of the invention, the antenna arrangement is used for emitting or receiving at least one electromagnetic wave.

Gemäß einem weiteren exemplarischen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erzeugen zumindest einer elektromagnetischen Welle mittels einer oben beschriebenen planaren Antennenanordnung bereitgestellt, wobei das Verfahren Zuführen von elektrischer Energie zu ein erstes elektrisch leitendes Verbindungselement einer Antennenzelle der Antennenanordnung, Abführen von elektrischer Energie aus einem zweiten elektrisch leitenden Verbindungselement der Antennenzelle der Antennenanordnung, und Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle über ein elektrisch leitendes Antennenelement der Antennenzelle der Antennenanordnung aufweist.According to a further exemplary aspect of the invention, there is provided a method for generating at least one electromagnetic wave by means of a planar antenna arrangement as described above, the method comprising electrically supplying electrical energy to a first electrically conductive connection element of an antenna cell of the antenna arrangement, discharging electrical energy from a second conductive connection element of the antenna cell of the antenna arrangement, and emitting an electromagnetic wave via an electrically conductive antenna element of the antenna cell of the antenna arrangement.

Eine elektronische Vorrichtung weist eine oben beschriebene Antennenanordnung auf.An electronic device has an antenna arrangement described above.

Ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Antennenanordnung weist Bereitstellen eines ersten elektrisch leitenden Verbindungselements zum Zuführen von elektrischer Energie, eines zweiten elektrisch leitenden Verbindungselements zum Abführen von elektrischer Energie, eines elektrisch leitenden Antennenelements zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle, und eine Massefläche, die elektrisch isoliert zu dem ersten Verbindungselement, zu dem zweiten Verbindungselement und zu dem Antennenelement angeordnet ist, und Anordnen des ersten Verbindungselements und des zweiten Verbindungselements und des Antennenelements auf, derart, dass sich das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement entlang einer ersten Richtung erstrecken, wobei sich das Antennenelement ausgehend von dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement entlang einer quer zu der ersten Richtung verlaufenden, zweiten Richtung erstreckt, wobei das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei das erste Verbindungselement benachbart zu einer ersten Seite des Antennenelements angeordnet ist, wobei das zweite Verbindungselement benachbart zu einer, der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Antennenelements angeordnet ist.A method of manufacturing an antenna assembly as described above comprises providing a first electrically conductive connection member for supplying electrical energy, a second electrically conductive connection member for dissipating electrical energy, an electrically conductive antenna element for emitting an electromagnetic wave, and a ground plane electrically isolated the first connection element, the second connection element and the antenna element is arranged, and Arranging the first connection element and the second connection element and the antenna element such that the first connection element and the second connection element extend along a first direction, wherein the antenna element extends from the first connection element and the second connection element along a direction transverse to the first direction extending second direction, wherein the first connection element and the second connection element are arranged spaced from each other, wherein the first connection element adjacent to a first side of the antenna element is arranged, wherein the second connection element adjacent to a, the first side opposite, the second side of the antenna element is arranged.

Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „planare Antennenanordnung“ insbesondere eine Antennenanordnung bezeichnen, die eine flächige oder Flachbauweise aufweisen kann. Insbesondere kann sich die Antennenanordnung in einer Ebene oder in nah zueinander beabstandeten Ebenen erstrecken. In the context of the present application, the term "planar antenna arrangement" may in particular denote an antenna arrangement which may have a planar or flat construction. In particular, the antenna arrangement may extend in a plane or in planes spaced closely to each other.

Der Begriff „quer“ kann insbesondere eine nicht parallele Ausrichtung zweier Elemente bezeichnen. Insbesondere können die Elemente zueinander orthogonal ausgerichtet sein.The term "transverse" may in particular denote a non-parallel alignment of two elements. In particular, the elements can be aligned orthogonal to one another.

Der Begriff „das Antennenelement erstreckt sich ausgehend von dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement“ kann insbesondere eine solche relative Anordnung der Verbindungselemente und des Antennenelements bezeichnen, bei der Seitenflächen der Verbindungselemente entlang der Richtung y und eine Seitenfläche des Antennenelements entlang der Richtung y entlang einer gemeinsamen Verbindungslinie der Seitenflächen angeordnet sind.The term "the antenna element extends from the first connection element and the second connection element" may particularly denote such a relative arrangement of the connection elements and the antenna element, in which side surfaces of the connection elements along the direction y and a side surface of the antenna element along the direction y along a common connecting line of the side surfaces are arranged.

Gemäß den exemplarischen Aspekten der Erfindung kann die Antennenzelle mit zwei Schwingkreisen modelliert werden. Die Verbindungselemente entlang der ersten Richtung können in einem einfachen Ersatzschaltbild durch einen Serienschwingkreis dargestellt werden, der mit einem Parallelschwingkreis gekoppelt sein kann, der durch das Antennenelement in der zweiten Richtung gebildet werden kann. Bei einem Zuführen von elektrischer Energie in die Antennenzelle kann die Antennenzelle über die elektrischen Streufelder zwischen dem Antennenelement und den beiden Verbindungselementen, bzw. der Massefläche eine elektromagnetische Welle abstrahlen, die sich in einer Richtung ausbreiten kann, die quer zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung ausgebildet sein kann. Eine Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Welle kann dabei beliebig sein.In accordance with exemplary aspects of the invention, the antenna cell may be modeled with two resonant circuits. The connecting elements along the first direction may be represented in a simple equivalent circuit by a series resonant circuit which may be coupled to a parallel resonant circuit which may be formed by the antenna element in the second direction. When supplying electrical energy into the antenna cell, the antenna cell can emit an electromagnetic wave, which can propagate in a direction transverse to the first direction and the second, via the stray electric fields between the antenna element and the two connecting elements or the ground plane Direction can be formed. A polarization direction of the electromagnetic wave can be arbitrary.

Folglich kann insbesondere die Antennenanordnung aufgrund der wenigen Bauteile einfach und kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann die Antennenanordnung eine kompakte und einfache Bauweise aufweisen.Consequently, in particular, the antenna arrangement can be made simple and inexpensive due to the few components. In particular, the antenna arrangement may have a compact and simple construction.

Im Folgenden werden exemplarische Ausführungsbespiele der planaren Antennenanordnung beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele gelten auch für das Verfahren zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle, die Verwendung, die elektronische Vorrichtung und das Verfahren zum Herstellen der Antennenanordnung.Hereinafter, exemplary embodiments of the planar antenna array will be described. These embodiments also apply to the method of generating an electromagnetic wave, the use, the electronic device, and the method of manufacturing the antenna assembly.

Insbesondere kann sich das Antennenelement orthogonal zu dem ersten und dem zweiten Verbindungselement der Antennenzelle erstrecken, so dass eine Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle senkrecht zu dem Antennenelement besonders einfach definierbar ist. Somit ist je nach Beschaltung des Ausgangs der Antennenanordnung eine horizontale, vertikale oder zirkulare Polarisation der abgestrahlten elektromagnetischen Welle erzielbar.In particular, the antenna element may extend orthogonally to the first and the second connection element of the antenna cell, so that a propagation direction of the electromagnetic wave perpendicular to the antenna element is particularly easily definable. Thus, depending on the wiring of the output of the antenna arrangement, a horizontal, vertical or circular polarization of the radiated electromagnetic wave can be achieved.

Insbesondere kann die Antennenzelle bezüglich der zweiten Richtung symmetrisch ausgebildet und bezüglich der ersten Richtung unsymmetrisch ausgebildet sein. Insbesondere kann die Antennenzelle bezüglich der zweiten Richtung spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Folglich kann eine konstruktive Bauweise der Antennenzelle und/oder der Antennenanordnung vereinfacht werden, wodurch Baukosten jeder gering sein können.In particular, the antenna cell may be symmetrical with respect to the second direction and be asymmetrical with respect to the first direction. In particular, the antenna cell may be mirror-symmetrical with respect to the second direction. Consequently, a structural design of the antenna cell and / or the antenna arrangement can be simplified, whereby construction costs can be low.

Insbesondere kann die Antennenanordnung als Flachbaugruppe in Leiterplattentechnologie oder in Mikrostreifentechnologie ausgebildet sein, so dass die Antennenanordnung besonders kompakt und/oder besonders kostengünstig mit bekannten Herstellungsfahren gefertigt werden kann.In particular, the antenna arrangement can be designed as a printed circuit board in printed circuit board technology or in microstrip technology, so that the antenna arrangement can be manufactured in a particularly compact and / or particularly inexpensive manner using known production methods.

In einer Ausführungsform weist die Antennenzelle ferner ein Dielektrikum auf, das sich benachbart zu und sich entlang der Massefläche erstreckt, wobei das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement an einer ersten Seite des Dielektrikums angeordnet ist, und wobei das Antennenelement an einer weiteren, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Dielektrikums angeordnet ist. Auf diese Weise kann die elektrisch leitenden Verbindungselemente von dem elektrisch leitenden Antennenelement mittels des Dielektrikums isoliert werden.In one embodiment, the antenna cell further includes a dielectric extending adjacent to and extending along the ground plane, wherein the first connection element and the second connection element are disposed on a first side of the dielectric, and wherein the antenna element is disposed on another, the first side opposite side of the dielectric is arranged. In this way, the electrically conductive connection elements can be isolated from the electrically conductive antenna element by means of the dielectric.

Insbesondere kann die zumindest eine Antennenzelle ein weiteres oder weitere Dielektrika aufweisen, die sich zwischen dem Dielektrikum und der Massefläche erstrecken und das elektrisch leitende Antennenelement und/oder die leitenden Verbindungselemente von der Massefläche isolieren kann. Das leitende Antennenelement oder die Verbindungselemente können in einem Dielektrikum eingebettet sein, so dass weniger Dielektrika in der Antennenzelle vorhanden sein können.In particular, the at least one antenna cell may comprise further or further dielectrics which extend between the dielectric and the ground plane and the electrically conductive antenna element and / or the conductive ones Can isolate fasteners from the ground plane. The conductive antenna element or the connecting elements may be embedded in a dielectric, so that fewer dielectrics may be present in the antenna cell.

Das Dielektrikum und/oder die weiteren Dielektrika können aus einem Material gebildet sein Als Dielektrikum kann auch Luft dienen. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem eine Trägerstruktur mit isolierende(n) Abstandshalterelementen zwischen den Verbindungselementen, der Massefläche und dem Antennenelement vorgesehen sein können.The dielectric and / or the further dielectrics may be formed of a material. Air may also serve as a dielectric. This can be realized, for example, by providing a support structure with insulating spacer elements between the connection elements, the ground plane and the antenna element.

In einer weiteren Antennenanordnung sind das erste Verbindungselement und das Antennenelement teilweise überlappend angeordnet, und das zweite Verbindungselement und das Antennenelement sind teilweise überlappend angeordnet. Insbesondere kann das Antennenelement T-förmig mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt ausgebildet sein, wobei ein Abschnitt des Antennenelements mit dem ersten und zweiten Verbindungselement teilweise überlappen kann. Dadurch kann eine kapazitive Kopplung des ersten und zweiten Verbindungselements und des Antennenelements bewirkt werden, so dass die zugeführte Energie auf das Antennenelement übertragen werden kann, um von dort als elektromagnetische Welle abgestrahlt zu werden.In a further antenna arrangement, the first connection element and the antenna element are arranged partially overlapping, and the second connection element and the antenna element are arranged partially overlapping. In particular, the antenna element may be T-shaped with a first and a second portion, wherein a portion of the antenna element with the first and second connection element may partially overlap. Thereby, a capacitive coupling of the first and second connection element and the antenna element can be effected, so that the supplied energy can be transmitted to the antenna element to be radiated therefrom as an electromagnetic wave.

In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement an einer freiliegenden oberen Seite des Dielektrikums angeordnet, und das Antennenelement ist an einer unteren Seite des Dielektrikums angeordnet.In a further embodiment, the first connection element and the second connection element are arranged on an exposed upper side of the dielectric, and the antenna element is arranged on a lower side of the dielectric.

In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement an einer unteren Seite des Dielektrikums angeordnet, und das Antennenelement ist an einer freiliegenden oberen Seite des Dielektrikums angeordnet.In a further embodiment, the first connection element and the second connection element are arranged on a lower side of the dielectric, and the antenna element is arranged on an exposed upper side of the dielectric.

Beide Ausführungsformen ermöglichen eine Schichtstruktur der Antennenzelle und können besonders einfach und kostengünstig mittels Mikrostreifen- und/oder Leiterplattentechnologie realisiert werden.Both embodiments allow a layer structure of the antenna cell and can be realized in a particularly simple and cost-effective manner by means of microstrip and / or printed circuit board technology.

In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Verbindungselement, das zweite Verbindungselement und das Antennenelement in einer Ebene angeordnet oder erstrecken sich in der Ebene, die benachbart zu der Massefläche angeordnet ist. Dadurch kann das Antennenelement besonders kostengünstig ausgebildet sein, indem die Verbindungselemente und das Antennenelement gleichzeitig als (insbesondere einstückige) Schicht hergestellt werden können. Bei dieser Ausführungsform kann lediglich ein Dielektrikum die elektrisch leitenden Verbindungselemente und das elektrisch leitende Antennenelement von der Massefläche isolieren.In a further embodiment, the first connection element, the second connection element and the antenna element are arranged in a plane or extend in the plane which is arranged adjacent to the ground plane. As a result, the antenna element can be made particularly cost-effective, in that the connecting elements and the antenna element can be produced simultaneously as a layer (in particular in one piece). In this embodiment, only one dielectric can insulate the electrically conductive connection elements and the electrically conductive antenna element from the ground plane.

In einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen einem dem Antennenelement abgewandten Ende des ersten Verbindungselements und einem dem Antennenelement abgewandten Ende des zweiten Verbindungselements höchstens Lambda/2, insbesondere weniger als Lambda/2, insbesondere weniger als Lambda/4. Auf diese Weise kann eine elektrisch kurze Antennenzelle bereitgestellt werden. Hierbei handelt es sich um Antennenzellen die einen Phasenbezug zwischen Eingang und Ausgang von 0 Grad bei der Mittenfrequenz über quasi-konzentrierte Elemente (Induktivitäten und Kapazitäten) realisiert und als effektives Medium gesehen werden kann.In a further embodiment, a distance between an end of the first connecting element facing away from the antenna element and an end of the second connecting element facing away from the antenna element is at most lambda / 2, in particular less than lambda / 2, in particular less than lambda / 4. In this way, an electrically short antenna cell can be provided. These are antenna cells which realize a phase reference between input and output of 0 degrees at the center frequency via quasi-concentrated elements (inductances and capacitances) and can be seen as an effective medium.

Die englischsprachige Literatur spricht hier von „periodic leaky-wave antenna, where n = 0, the fundamental mode is radiating“.The English-language literature here speaks of "periodic leaky-wave antenna, where n = 0, the fundamental mode is radiating".

Die normierte Längenbezeichnung Lambda bezieht sich auf die geführte Wellenlänge im Material (Luft oder Dielektrikum) und berücksichtigt eine effektive Permittivität (epsilon effektiv) die sich aus dem planaren Aufbau der geschichteten Materialien und der jeweiligen Leitungsgeometrie bestimmt. Als Frequenz zur Bestimmung der Wellenlänge Lambda ist die Mittenfrequenz zu Wählen, bei dem ein Verbund von Antennenelementen quer zur ersten und quer zur zweiten Richtung (Broadside) abstrahlt.The normalized length label lambda refers to the guided wavelength in the material (air or dielectric) and takes into account an effective permittivity (epsilon effective) which is determined by the planar structure of the layered materials and the respective line geometry. The frequency for determining the lambda wavelength is the center frequency to choose at which a composite of antenna elements radiates transversely to the first and transverse to the second direction (Broadside).

In einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen einem dem Antennenelement abgewandten Ende der ersten Verbindungselements und einem dem Antennenelement abgewandten Ende des zweiten Verbindungselements zwischen Lambda/2 und 1,5 Lambda. Hierbei handelt es sich um Antennenzellen die einen Phasenbezug zwischen Eingang und Ausgang von 360 Grad über eine Leitung der Länge Lambda realisiert. Die englischsprachige Literatur spricht hier von „periodic leaky-wave antenna, where the n = –1 space harmonic is radiating“.In a further embodiment, a distance between an end of the first connecting element facing away from the antenna element and an end of the second connecting element facing away from the antenna element is between lambda / 2 and 1.5 lambda. These are antenna cells which realize a phase reference between input and output of 360 degrees via a line of length lambda. The English-language literature here speaks of "periodic leaky-wave antenna, where the n = -1 space harmonic is radiating".

Insbesondere kann eine Länge des Antennenelements in der zweiten Richtung etwa Lambda/2 betragen, um eine Leitungstransformation (offenes Ende transformiert über Lamdba/2 Leitung) zu nutzen, welches ein Parallelschwingkreisverhalten an dem, dem offenen Ende gegenüberliegenden Ende aufweist.In particular, a length of the antenna element in the second direction may be approximately lambda / 2 in order to use a line transformation (open end transformed via Lamdba / 2 line) which has a parallel resonant behavior at the end opposite the open end.

Insbesondere kann eine Breite des Antennenelements (eine Ausdehnung in der ersten Richtung) von etwa Lambda/30 bis Lambda betragen. Über die Breite des Antennenelements kann die Intensität der Abstrahlung die eine Polarisation in der zweiten Richtung hat eingestellt werden. Dieses kann genutzt werden, um die erste der beiden Bedingungen für Zirkulare Polarisation (1. Amplitudengleichheit zwei orthogonaler elektrischer Felder, die 2. ebenfalls 90 Grad Phasen verschoben sind) einzustellen. Der 90 Grad Phasenversatz in der zweiten Bedingung kann sich automatisch aufgrund der Antennenanordnung einstellen, mit anderen Worten: Der 90 Grad Phasenversatz in 2. stellt sich automatisch aufgrund der Schaltung ein.In particular, a width of the antenna element (an extension in the first direction) may be from approximately lambda / 30 to lambda. Over the width of the antenna element, the Intensity of the radiation which has a polarization in the second direction. This can be used to set the first of the two conditions for circular polarization (1st amplitude equality of two orthogonal electric fields, the 2nd also shifted 90 degrees phases). The 90 degree phase offset in the second condition can automatically adjust due to the antenna arrangement, in other words: the 90 degree phase offset in 2 automatically sets up due to the circuit.

Insbesondere können die angegebenen Werte für die Abstände und/oder die Längen in einem Intervall liegen, das durch den speziellen angegebenen Wert minus etwa 20 % und durch den speziellen angegebenen Wert plus etwa 20 % gebildet werden kann.In particular, the indicated values for the distances and / or the lengths may be in an interval which can be formed by the specific value specified minus about 20% and by the specific value stated plus about 20%.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung eine Vielzahl von Antennenzellen auf, wobei die Antennenzellen entlang der zueinander identischen ersten Richtungen zueinander benachbart angeordnet sind, und wobei das zweite Verbindungselement jeder Antennenzelle elektrisch leitend mit dem ersten Verbindungselement einer benachbarten Antennenzelle verbunden ist. Auf diese Weise kann eine Abstrahlfläche der Antennenanordnung erhöht und damit eine verbesserte Richtwirkung der Antenne erzielt werden.In a further embodiment, the antenna arrangement has a plurality of antenna cells, wherein the antenna cells are arranged adjacent to each other along the identical first directions, and wherein the second connection element of each antenna cell is electrically connected to the first connection element of an adjacent antenna cell. In this way, a radiating surface of the antenna arrangement can be increased and thus an improved directivity of the antenna can be achieved.

Insbesondere kann die Antennenanordnung zwischen 1 und 20 Antennenzellen, insbesondere zwischen 20 und 40 Antennenzellen, weitere insbesondere zwischen 40 und 60 Antennenzellen, aufweisen. Insbesondere kann die Antennenanordnung genau 5, genau 10 oder genau 15 Antennenzellen aufweisen.In particular, the antenna arrangement can have between 1 and 20 antenna cells, in particular between 20 and 40 antenna cells, more particularly between 40 and 60 antenna cells. In particular, the antenna arrangement can have exactly 5, exactly 10 or exactly 15 antenna cells.

Insbesondere können alle Antennenzellen bezüglich der Bauweise gleich ausgebildet sein, um einen Entwurf/Herstellung der Antennenordnung zu vereinfachen. Insbesondere kann bei einer solchen Antennenanordnung eine exponentielle Antennenaperturbelegung im Leckwellen-Betriebbereitgestellt werden. In particular, all of the antenna cells may be made identical in construction to simplify design / manufacture of the antenna arrangement. In particular, in such an antenna arrangement, an exponential antenna aperture can be provided in the leaky-wave mode.

Insbesondere kann zumindest eine Antennenzelle der Antennenanordnung bezüglich der übrigen Antennenzellen unterschiedliche Abmessungen aufweisen und dadurch mit underschiedlicher Gewichtung Abstrahlen, um eine Antennenaperturbelegung gezielt zu synthetisieren und das Antennenrichtdiagramm für eine spezielle Anwendung zu optmieren.In particular, at least one antenna cell of the antenna arrangement can have different dimensions with respect to the remaining antenna cells and thereby radiate with different weighting in order to purposefully synthesize an antenna aperture occupancy and to optimize the antenna alignment diagram for a specific application.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung einen elektrisch offenen Abschluss auf, der mit dem zweiten Verbindungselement der in den ersten Richtungen gesehen letzten Antennenzelle verbunden ist, zum Erzeugen einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle in einer Richtung ausbreitet, die quer zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung verläuft, und entlang der zweiten Richtung polarisiert ist. Hierbei kann ein Leerlauf der Antennenzelle bewirkt (wobei nur die parallel Resonatoren Energie führen und nicht die Serien Resonatoren) werden, und die sich in den Verbindungselementen der Antennenzellen ausbreitende Energie entspricht der Überlagerung von einer hin- und rücklaufenden Wanderwellen, welches eine Stehwelle auf der Antennenanordnung zu Folge hat. Die abgestrahlte Welle kann folglich als eine bezüglich der ersten und zweiten Richtung, die senkrecht aufeinander stehen können, vertikal linear polarisierte (Richtung 2) elektromagnetische Welle ausgebildet sein. Dieser Effekt ist eine schmalbandige Resonanzerscheinung.In another embodiment, the antenna assembly has an electrically open termination connected to the second connection element of the last antenna cell seen in the first directions for generating a linearly polarized electromagnetic wave propagating from at least one antenna cell in a direction transverse to one another to the first direction and the second direction, and is polarized along the second direction. In this case, an idle of the antenna cell causes (with only the parallel resonators lead energy and not the series resonators), and in the connecting elements of the antenna cells propagating energy corresponds to the superposition of a back and forth traveling waves, which is a standing wave on the antenna assembly entails. Consequently, the radiated wave may be formed as a vertically linearly polarized (direction 2) electromagnetic wave with respect to the first and second directions which may be perpendicular to each other. This effect is a narrow band resonance phenomenon.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung einen elektrischen Kurzschluss auf, der mit dem zweiten Verbindungselement der in den ersten Richtungen gesehen letzten Antennenzelle verbunden ist, zum Erzeugen einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle in einer Richtung ausbreitet, die quer zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung verläuft, und entlang der ersten Richtung polarisiert ist. Hierbei kann ein Kurzschluss der Antennenzelle bewirkt werden, und die gespeicherte Energie ist in den Parallelschwingkreisen gespeichert.. Die abgestrahlte Welle kann als horizontal linear (Richtung 1) polarisierte elektromagnetische Welle ausgebildet sein. Dieser Effekt ist eine schmalbandige Resonanzerscheinung.In a further embodiment, the antenna arrangement has an electrical short circuit connected to the second connection element of the last antenna cell seen in the first directions, for generating a linearly polarized electromagnetic wave propagating from at least one antenna cell in a direction transverse to the antenna cell first direction and the second direction, and is polarized along the first direction. In this case, a short circuit of the antenna cell can be effected, and the stored energy is stored in the parallel resonant circuits. The radiated wave can be designed as a horizontally linear (direction 1) polarized electromagnetic wave. This effect is a narrow band resonance phenomenon.

Insbesondere kann die Antennenanordnung in den beiden zuvor genannten Ausführungsformen die elektromagnetische, linear polarisierte Welle aus einer Ebene, die die erste Richtung und die zweite Richtung aufweist, heraus abstrahlen. Die Polarisationsrichtungen der mittels dieser beiden Ausführungsformen der Antennenanordnung kann orthogonal zueinander stehen.In particular, in the two aforementioned embodiments, the antenna arrangement may emit the electromagnetic linearly polarized wave out of a plane having the first direction and the second direction. The polarization directions of the means of these two embodiments of the antenna arrangement may be orthogonal to each other.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung einen elektrischen Sumpf auf, der mit dem zweiten Verbindungselement der in den ersten Richtungen gesehen letzten Antennenzelle verbunden ist, zum Erzeugen einer zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle quer zur zweiten Richtung verlaufend ausbreitet. Insbesondere kann die Polarisation der zirkular polarisierten Welle quer, insbesondere senkrecht, zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle sein. Insbesondere kann sich die zirkular polarisierte Welle in einer Ebene ausbreiten, die quer zur zweiten Richtung verlaufen kann, und in einer Ebene, die die erste und zweite Richtung aufweisen kann, zirkular polarisiert sein kann. Der Begriff „Sumpf“ kann insbesondere einen Abschluss oder eine Terminierung bezeichnen, der die Antennenanordnung, die einen aufgrund ihrer Bauweise vorgegeben Wellenwiderstand aufweisen kann, reflexionsfrei abschließen kann. Die abgestrahlte Welle ist dabei eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle. Ein Sumpf kann insbesondere zumindest einen Widerstand aufweisen. Die zirkular polarisierte Welle kann dabei breitbandiges Verhalten aufweisen. Daher kann ein „beam-steering“ (engl. für „Strahl-Steuerung“) Effekt erreicht werden, d.h., dass in einem Winkel um die bevorzugte Ausbreitungsrichtung, das ist 90 Grad zur Ebene der Antennenanordnung, die abgestrahlte Welle auffächert. Der Winkel des Fächers ist dabei von der Arbeitsfrequenz des in die Antennenanordnung eingespeisten Signales abhängig.In a further embodiment, the antenna arrangement has an electrical sump, which is connected to the second connection element of the last antenna cell seen in the first directions, for generating a circularly polarized electromagnetic wave which propagates from at least one antenna cell transversely to the second direction. In particular, the polarization of the circularly polarized wave may be transverse, in particular perpendicular, to the propagation direction of the electromagnetic wave. In particular, the circularly polarized wave may propagate in a plane that may be transverse to the second direction and in a plane that is the first and second directions may be circularly polarized. The term "sump" can in particular designate a termination or a terminator, which can terminate the antenna arrangement, which may have a characteristic impedance given by its construction, without reflection. The radiated wave is a circularly polarized electromagnetic wave. In particular, a sump can have at least one resistance. The circularly polarized wave can have broadband behavior. Therefore, a "beam-steering" effect can be achieved, ie, at a angle about the preferred propagation direction, which is 90 degrees to the plane of the antenna array, the radiated wave fans out. The angle of the fan is dependent on the operating frequency of the fed into the antenna arrangement signal.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung ein Schaltelement auf, das geeignet ist, zwischen zumindest zwei Abschlüssen ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem elektrisch offenen Abschluss, dem elektrischen Kurzschluss und dem elektrischen Sumpf zu schalten. Insbesondere kann das Schaltelement zwischen allen drei Abschlüssen umschalten, so dass die Antennenanordnung je nach dem operativ aktiv verbundenen elektrischen Abschluss elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Richtungen und/oder Polarisationen ausstrahlen kann. Insbesondere kann die Antennenanordnung, wie oben beschreiben, eine horizontal linear polarisierte, eine vertikal linear polarisierte oder eine zirkular polarisierte Welle abstrahlen. Folglich kann die Antennenanordnung gleichzeitig vielseitig verwendet werden.In a further embodiment, the antenna arrangement has a switching element which is suitable for switching between at least two terminations selected from the group consisting of the electrically open termination, the electrical short circuit and the electrical sump. In particular, the switching element can switch between all three terminations, so that the antenna arrangement can emit electromagnetic waves of different directions and / or polarizations depending on the operatively connected electrical termination. In particular, as described above, the antenna arrangement can emit a horizontally linearly polarized, a vertically linearly polarized or a circularly polarized wave. Consequently, the antenna arrangement can be used at the same time versatile.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Antennenanordnung ein Rückkopplungselement zum phasensynchronen Rückkoppeln von elektrischer Energie aus einer in den ersten Richtungen gesehen letzten Antennenzelle in eine in den ersten Richtungen gesehen ersten Antennenzelle auf. Eine elektrisch kurze Antennenanordnung (also wenn die Antennenanordnung wenige Antennenzellen aufweisen kann) kann bewirken, dass nicht die gesamte eingespeiste elektrische Energie in die abgestrahlte elektromagnetische Welle umgewandelt werden kann, sondern dass ein Anteil der Energie als Verlustwärme im Sumpf abgeführt werden kann. Durch die phasengleiche Rückkopplung kann die am Ausgang der Antennenanordnung ankommende Restenergie wieder am Eingang der Antennenanordnung in diese Antennenanordnung zurück eingespeist werden, womit die Energieeffizienz der Antennenanordnung erhöht werden kann. In a further embodiment, the antenna arrangement has a feedback element for the phase-synchronous feedback of electrical energy from a last antenna cell seen in the first directions in a first antenna cell as seen in the first directions. An electrically short antenna arrangement (that is to say if the antenna arrangement can have a few antenna cells) can cause that not all the supplied electrical energy can be converted into the radiated electromagnetic wave, but that a portion of the energy can be dissipated as heat loss in the sump. Due to the in-phase feedback, the residual energy arriving at the output of the antenna arrangement can be fed back into the antenna arrangement at the input of the antenna arrangement, whereby the energy efficiency of the antenna arrangement can be increased.

In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Energie selektiv an dem ersten Verbindungselement der in den ersten Richtungen gesehen ersten Antennenzelle oder an dem zweiten Verbindungselement der in den ersten Richtungen gesehen letzten Zelle zuführbar, zum Erzeugen von entweder einer ersten elektromagnetischen Welle mit einer zirkularen Polarisation oder einer zweiten elektromagnetischen Welle mit einer zirkularen Polarisation, deren Polarisationsrichtungentgegengesetzt zu der Polarisationsrichtung der ersten elektromagnetischen Welle gerichtet ist. Es kann somit je nach Zuführungsrichtung der Energie bezüglich der Ausrichtung des Antennenelements eine sogenannte Left-Handed-Circular polarisierte (LHCP) Welle oder eine sogenannte Right-Handed-Circular polarisierte (RHCP) Welle erzeugt werden. Insbesondere kann diese Ausführungsform auch ohne Rückkopplungselement in der Antennenanordnung verwirklicht sein.In a further embodiment, the electrical energy is selectively deliverable to the first connection element of the first antenna cell seen in the first directions or to the second connection element of the last cell seen in the first directions to produce either a first electromagnetic wave having a circular polarization or a first electromagnetic wave second electromagnetic wave having a circular polarization whose polarization direction is opposite to the polarization direction of the first electromagnetic wave. Thus, depending on the direction of supply of the energy with respect to the orientation of the antenna element, a so-called Left-Handed-Circular polarized (LHCP) wave or a so-called Right-Handed-Circular polarized (RHCP) wave can be generated. In particular, this embodiment can also be implemented without a feedback element in the antenna arrangement.

Für beide vorgenannten Ausführungsformen kann das Rückkopplungselement einen Rat-Race-Coupler (Engl. für „Ringkoppler“) aufweisen, um die phasengleiche Rückkopplung der Restenergie zu bewirken und/oder selektiv eine links händisch zirkular polarisierte (LHCP)- oder eine rechts händisch zirkular polarisierte (RHCP)-Welle in der Antennenanordnung zu generieren.For both aforementioned embodiments, the feedback element may include a rat race coupler for effecting in-phase feedback of the residual energy and / or selectively left handed circularly polarized (LHCP) or right handed circularly polarized (RHCP) wave in the antenna array to generate.

Die Antennenanordnung kann im Radar-Bereich und/oder im Bereich der Telekommunikation verwendet werden. Betriebsfrequenzbereiche der Antennenanordnung, die der zugeführten Energie zugeordnet sein kann, können in einem Frequenzbereich um etwa 24 Gigahertz (insbesondere für den Radar-Bereich), um etwa 60 Gigahertz (insbesondere für die Telekommunikation) oder um etwa 77–79 Gigahertz (insbesondere für den Radar-Bereich) angesiedelt sein. The antenna arrangement can be used in the radar area and / or in the field of telecommunications. Operating frequency ranges of the antenna arrangement, which may be associated with the supplied energy, in a frequency range of about 24 gigahertz (especially for the radar range), about 60 gigahertz (especially for telecommunications) or about 77-79 gigahertz (especially for the Radar area) be located.

Die Antennenanordnung kann zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle und zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle verwendet werden. Im letzteren Fall kann an den Verbindungselementen der Antennenzelle und/oder Antennenanordnung ein elektrisches Signal erzeugt werden, deren Größe von einer Intensität der empfangen elektromagnetischen Welle abhängen kann.The antenna arrangement can be used to radiate an electromagnetic wave and to receive an electromagnetic wave. In the latter case, an electrical signal can be generated at the connecting elements of the antenna cell and / or antenna arrangement, the size of which may depend on an intensity of the received electromagnetic wave.

Insbesondere kann die Antennenanordnung in einer elektronischen Vorrichtung aufgenommen sein, die als Kommunikationsgerät oder Radargerät ausgebildet sein kann.In particular, the antenna arrangement can be accommodated in an electronic device, which can be designed as a communication device or radar device.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung weiter im Detail beschrieben. Es zeigen:In the following the invention will be described in more detail by means of preferred embodiments with reference to the figures of the drawing. Show it:

1 und 2 eine schematische Darstellung in Draufsicht beziehungsweise eine weitere Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenzelle einer planaren Antennenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 and 2 a schematic representation in plan view and a further representation in plan view of an antenna cell of a planar antenna arrangement according to a first embodiment of the invention.

3 einen Querschnitt durch die Antennenzelle in 1 und 2. 3 a cross section through the antenna cell in 1 and 2 ,

4, 5 und 6 Ersatzschaltbilder der Antennenzelle in 1 bis 3. 4 . 5 and 6 Equivalent circuits of the antenna cell in 1 to 3 ,

7 und 8 eine schematische Darstellung von unten beziehungsweise eine weitere Darstellung von unten auf eine Antennenzelle einer planaren Antennenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 and 8th a schematic representation from below or a further representation from below of an antenna cell of a planar antenna arrangement according to a second embodiment of the invention.

9 einen Querschnitt durch die Antennenzelle in 7 und 8. 9 a cross section through the antenna cell in 7 and 8th ,

10 und 11 eine schematische Darstellung in Draufsicht beziehungsweise eine weitere Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenzelle einer planaren Antennenanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 10 and 11 a schematic representation in plan view and a further representation in plan view of an antenna cell of a planar antenna arrangement according to a third embodiment of the invention.

12 einen Querschnitt durch die Antennenzelle in 10 und 11. 12 a cross section through the antenna cell in 10 and 11 ,

13 eine schematische Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die an ihrem Ende elektrisch offen ist. 13 a schematic representation in plan view of an antenna assembly according to a fourth embodiment of the invention, which is electrically open at its end.

14 eine schematische Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, die an ihrem Ende elektrisch kurzgeschlossen ist. 14 a schematic representation in plan view of an antenna assembly according to a fifth embodiment of the invention, which is electrically shorted at its end.

15 eine schematische Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die an ihrem Ende mit einem Wellenwiderstand abgeschlossen ist, der dem Wellenwiderstand der Antennenanordnung entspricht. 15 a schematic representation in plan view of an antenna assembly according to a sixth embodiment of the invention, which is completed at its end with a characteristic impedance which corresponds to the characteristic impedance of the antenna assembly.

16 eine schematische Darstellung in Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die an ihrem Ende ein Schaltelement aufweist. 16 a schematic representation in plan view of an antenna assembly according to a seventh embodiment of the invention having a switching element at its end.

17 eine schematische Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die ein Rückkopplungselement an ihren Ende aufweist. 17 a schematic plan view of an antenna assembly according to an eighth embodiment of the invention having a feedback element at its end.

18 eine schematische Draufsicht auf eine Antennenanordnung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die ein weiteres Rückkopplungselement auf ihren Ende aufweist. 18 a schematic plan view of an antenna assembly according to a ninth embodiment of the invention having a further feedback element on its end.

Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu.The illustrations in the drawings are schematic and not to scale.

Die in 1 bis 3 gezeigte Antennenzelle 100 einer Antennenanordnung 105 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels ist in Mikrostreifentechnologie ausgeführt und weist ein erstes elektrisch leitendes Verbindungselement 110, ein zweites elektrisch leitendes Verbindungselement 120 und ein elektrisch leitendes Antennenelement 130 auf. In the 1 to 3 shown antenna cell 100 an antenna arrangement 105 According to a first embodiment is executed in microstrip technology and has a first electrically conductive connection element 110 , a second electrically conductive connecting element 120 and an electrically conductive antenna element 130 on.

Das erste und zweite Verbindungselement 110, 120 erstrecken sich entlang einer ersten Richtung y, und das Antennenelement 130 erstreckt sich entlang einer zweiten Richtung x, die senkrecht zur ersten Richtung y verläuft. Das Antennenelement 130 weist einen Querschnitt mit einer wesentlich größeren Länge als Breite auf, wohingegen die Flächen der beiden Verbindungselemente 110, 120 etwa quadratisch ausgebildet sind. Längsachsen der Verbindungselemente 110, 120 weisen in dieselbe Richtung y und eine Längsachse des Antennenelements 130 ist orthogonal zu den Längsachsen der Verbindungselemente 110, 120 orientiert.The first and second connecting element 110 . 120 extend along a first direction y, and the antenna element 130 extends along a second direction x, which is perpendicular to the first direction y. The antenna element 130 has a cross section with a substantially greater length than width, whereas the surfaces of the two connecting elements 110 . 120 are formed approximately square. Longitudinal axes of the connecting elements 110 . 120 point in the same direction y and a longitudinal axis of the antenna element 130 is orthogonal to the longitudinal axes of the connecting elements 110 . 120 oriented.

Das Antennenelement ist T-förmig ausgebildet und weist einen parallel zu den Längsachsen der Verbindungselemente 110, 120 verlaufenden ersten Abschnitt 135 und einem sich orthogonal dazu erstreckenden zweiten Abschnitt 136 auf. Die ersten und zweiten Abschnitte 135, 136 des Antennenelements 130 weisen etwa eine gleiche Fläche in einer Ebene, die durch die Richtungen y und x definiert ist, auf.The antenna element is T-shaped and has a parallel to the longitudinal axes of the connecting elements 110 . 120 extending first section 135 and a second section extending orthogonally thereto 136 on. The first and second sections 135 . 136 of the antenna element 130 have about an equal area in a plane defined by the directions y and x.

Die Verbindungselemente 110, 120 sind auf einer Oberseite 151 einer ersten Dielektrizitätsschicht 150 angeordnet. An einer Unterseite 152 dieser Dielektrizitätsschicht 150 ist das Antennenelement 110 in einer Verklebeschicht 160 eingebettet, welche eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die etwa der der ersten Dielektrizitätsschicht 150 entspricht. Die Verklebeschicht 160 dient zur Aufnahme des Antennenelements 130 und zum Verkleben der ersten Dielektrizitätsschicht 150 mit einer zweiten Dielektrizitätsschicht 170, die auf einer Massefläche 140 zwischen der Massefläche 140 und der Verklebeschicht 160 angeordnet ist. The connecting elements 110 . 120 are on a top 151 a first dielectric layer 150 arranged. At a bottom 152 this dielectric layer 150 is the antenna element 110 in a bonding layer 160 embedded, which has a dielectric constant, about that of the first dielectric layer 150 equivalent. The adhesive layer 160 serves to receive the antenna element 130 and bonding the first dielectric layer 150 with a second dielectric layer 170 standing on a ground plane 140 between the ground plane 140 and the adhesive layer 160 is arranged.

Das erste Verbindungselement 110 ist benachbart zu einer ersten Außenseite 132 des Antennenelements 130 angeordnet, und das zweite Verbindungselement 120 ist benachbart zu einer, der ersten Seite 132 gegenüberliegenden, zweiten Außenseite 131 des Antennenelements 130 angeordnet. Die beiden Verbindungselemente 110, 120 sind jeweils symmetrisch zu und teilweise überlappend über dem Antennenelement 130 angeordnet, und das Antennenelement 130 ragt nur zu einer Seite entlang der Richtung x unter den Verbindungselementen 110, 120 heraus.The first connection element 110 is adjacent to a first outside 132 of the antenna element 130 arranged, and the second connecting element 120 is adjacent to one, the first page 132 opposite, second outside 131 of the antenna element 130 arranged. The two connecting elements 110 . 120 are each symmetrical to and partially overlapping over the antenna element 130 arranged, and the antenna element 130 protrudes only to one side along the direction x under the fasteners 110 . 120 out.

Die beiden Verbindungselemente 110, 120 sind durch einen dazwischen liegenden Spalt 180 getrennt (3). The two connecting elements 110 . 120 are through an intervening gap 180 separated ( 3 ).

Entlang einer Richtung z, die senkrecht zu den Richtungen y und x verläuft, sind die Verbindungselemente 110, 120 und das Antennenelement 130 dünn ausgebildet und weisen eine zueinander etwa gleiche Dicke und eine bezüglich der Dielektrika 150, 160, 170 geringere Dicke auf. Along a direction z, which is perpendicular to the directions y and x, are the connecting elements 110 . 120 and the antenna element 130 thin and have a thickness approximately equal to each other and one with respect to the dielectrics 150 . 160 . 170 smaller thickness.

Die Gesamtbreite der Antennenzelle 100 in der Richtung y wird durch die Längen der Verbindungselemente 110, 120 und einer Breite des zwischen den beiden Verbindungselementen 110, 120 angeordneten Spaltes 180 definiert und beträgt, gemessen zwischen einem Ende 111 des ersten Verbindungselements 110 und einem Ende 112 des zweiten Verbindungselements höchstens Lambda/4. Hierbei bezeichnet Lambda die geführte Wellenlänge in der Antennenzelle 100. Eine Länge der Antennenzelle 100 in der Richtung x wird durch die Länge des zweiten Abschnitts 136 des Antennenelements 130 definiert und beträgt Lambda/2.The total width of the antenna cell 100 in the direction y is determined by the lengths of the connecting elements 110 . 120 and a width of between the two connecting elements 110 . 120 arranged gap 180 defined and amounts, measured between one end 111 of the first connecting element 110 and an end 112 of the second connecting element at most lambda / 4. Lambda refers to the guided wavelength in the antenna cell 100 , A length of the antenna cell 100 in the direction x is determined by the length of the second section 136 of the antenna element 130 defined and is lambda / 2.

Die erste Dielektrizitätsschicht 150 ist aus RO4350 mit einer Dielektrizitätskonstate von 3,66 ausgebildet. Die Verklebeschicht 160 ist aus RO4450 mit einer Dielektrizitätskonstate von 3,66 ausgebildet. Die zweite Dielektrizitätsschicht 170 ist aus RO4350 mit einer Dielektrizitätskonstate von 3,66 ausgebildet.The first dielectric layer 150 is made of RO4350 with a dielectric constant of 3.66. The adhesive layer 160 is made of RO4450 with a dielectric constant of 3.66. The second dielectric layer 170 is made of RO4350 with a dielectric constant of 3.66.

Es wird angemerkt, dass der Übersichtlichkeit halber in 1 und 2 lediglich die beiden Verbindungselemente 110, 120 und das Antennenelement 130 dargestellt sind, und die übrigen Elemente 140, 150, 160, 170 der Antennenzelle sind weggelassen worden.It is noted that for the sake of clarity in FIG 1 and 2 only the two connecting elements 110 . 120 and the antenna element 130 are shown, and the remaining elements 140 . 150 . 160 . 170 the antenna cell have been omitted.

4, 5 und 6 zeigen Ersatzschaltungen 190a–c der Antennenzelle 100 in 1 bis 3. In 4 ist die Antennenzelle 100 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Elemente der Ersatzschaltung 190a sind jeweils mit Pfeilen den physikalischen Elementen der Antennenzelle 100 zugeordnet. Die Verbindungselemente 110, 120 sind mittels Widerständen TL23 modelliert. Zwischen den Verbindungselementen 110, 120 und dem ersten Abschnitt 135 des Antennenelementes 130 ist eine Kapazität C23 gebildet, während der zweiten Abschnitt 136 des Antennenelementes 130 mit einem Wiederstand TL1 und einer Kapazität Rsh modelliert ist. Der Spalt 180 zwischen den beiden Verbindungselementen 110, 120 ist einem Widerstand Rse und einer Kapazität C1 zugeordnet. Somit weist die Antennenzelle 100 einen Schwingkreis auf, der entlang der Verbindungselemente 110, 120 einen Serienzweig und einen dazu parallel geschalten Shuntzweig aufweist, der durch die kapazitive Kopplung des ersten und zweiten Verbindungselements 110, 120 und des Antennenelements 130 und durch den zweiten Abschnitt 136 des Antennenelements 130 gebildet ist. 4 . 5 and 6 show equivalent circuits 190a -C of the antenna cell 100 in 1 to 3 , In 4 is the antenna cell 100 shown in perspective view. The elements of the equivalent circuit 190a are each with arrows the physical elements of the antenna cell 100 assigned. The connecting elements 110 . 120 are modeled using resistors TL23. Between the connecting elements 110 . 120 and the first section 135 of the antenna element 130 a capacity C23 is formed during the second section 136 of the antenna element 130 is modeled with a resistance TL1 and a capacity Rsh. The gap 180 between the two connecting elements 110 . 120 is associated with a resistor Rse and a capacitor C1. Thus, the antenna cell 100 a resonant circuit, along the connecting elements 110 . 120 having a series branch and a shunt branch connected in parallel thereto, which is formed by the capacitive coupling of the first and second connecting element 110 . 120 and the antenna element 130 and through the second section 136 of the antenna element 130 is formed.

5 zeigt ein äquivalentes Ersatzschaltung 190b, das zur vereinfachten Modellierung der Antennenzelle 100 anstatt der Widerstände TL23 Induktivitäten L1, anstatt der kapazitiven Kopplung mittels C1 und Rse eine Kapazität C1 und anstatt der Serienschaltung des Wiederstands TL1 und der Kapazität Rsh eine Parallelschaltung von einer Kapazität C4 mit einer Induktivität L2 aufweist. U1 und U2 bezeichnen Potentiale an den gemeinsamen Knotenpunkten der Induktivität L1, der Kapazität C1 und der Kapazität C23. 5 shows an equivalent equivalent circuit 190b for the simplified modeling of the antenna cell 100 instead of the resistors TL23 inductors L1, instead of the capacitive coupling by means of C1 and Rse a capacitor C1 and instead of the series circuit of the resistor TL1 and the capacitor Rsh has a parallel connection of a capacitor C4 with an inductance L2. U1 and U2 indicate potentials at the common nodes of the inductor L1, the capacitor C1 and the capacitor C23.

6 zeigt die Ersatzschaltung 190c, die sich nach einer Transformation des Kapazitätsdreiecks C23, C1, C23 der Ersatzschaltungen 190a, b in 4 und 5 in einen Kapazitätsstern Ca, Cb, Cc ergibt. Die Kapazitäten Ca, Cb, Cc entsprechen Metal Insulator Metal(engl. für „Metal Isolator Metal“, MIM)-Kondensatoren. Die Ersatzschaltung 190c weist folglich zwei Reihenschwingkreise (L1 – Ca, L1 – Cb) und ein Parallelschwingkreis (C4 – L2) auf. In und In + 1 bezeichnen Ströme, die der Reihenschaltung aus Induktivität L1 und Kapazität Ca zugeführt bzw. von der Reihenschaltung aus Kapazität Cb und Induktivität L1 abgeführt werden. 6 shows the equivalent circuit 190c following a transformation of the capacitive triangle C23, C1, C23 of the equivalent circuits 190a , b in 4 and 5 into a capacity star Ca, Cb, Cc yields. The capacitances Ca, Cb, Cc correspond to Metal Insulator Metal ("Metal Isolator Metal", MIM) capacitors. The replacement circuit 190c thus has two series resonant circuits (L1 - Ca, L1 - Cb) and a parallel resonant circuit (C4 - L2). In and In + 1 denote currents which are supplied to the series circuit of inductance L1 and capacitance Ca and discharged from the series circuit of capacitance Cb and inductance L1.

Für die mathematischen Berechnungen bezeichnen In und In + 1 Ströme, die sich für eine Einheitszelle einstellen, die periodisch unendlich kaskadiert ist.For the mathematical calculations, In and In + 1 denote currents which are set for a unit cell periodically infinite cascaded.

In 6 sind zwei Maschen Mesh 1 und Mesh 2 eingezeichnet, mit denen eine Maschenstromanalyse oder ein Knotenpotentialverfahren angewandt werden kann.In 6 two meshes Mesh 1 and Mesh 2 are shown, with which a mesh flow analysis or a node potential method can be applied.

Die Netzwerkanalyse mit Maschenstromanalyse oder Knotenpotentialverfahren belegt, dass sich zwischen den Spannungen U12 = U1 – U2 und U3 (Bezug auf Masse) eine Phasendifferenz von 90 Grad bildet (Winkel von U12/U3 = 90 Grad). Wobei die Spannung U12 einem elektrischen Feld welches in erster Richtung Polarisiert ist entspricht und die Spannung U3 einem Feld, das in der zweiten Richtung polarisiert ist. Dieser Phasenbezug ist Frequenzunabhängig und ermöglicht so eine breitbandig zirkular polarisierte Abstrahlung.The network analysis with mesh current analysis or node potential method proves that a phase difference of 90 degrees is formed between the voltages U12 = U1 - U2 and U3 (reference to ground) (angle of U12 / U3 = 90 degrees). Wherein the voltage U12 corresponds to an electric field which is polarized in the first direction and the voltage U3 corresponds to a field which is polarized in the second direction. This phase reference is frequency-independent and thus enables broadband circularly polarized radiation.

In einem Betrieb der Antennenanordnung 105 in den 1 bis 6 wird elektrisch Energie in Form von Spannung dem ersten Verbindungselement 110 zugeführt, die kapazitiv an das zweite Verbindungselement 120 und das Antennenelement 130 übertragen wird. Aufgrund der Stromausbreitung in den ersten und zweiten Verbindungselementen 110, 120 und dem Antennenelement 130 wird von dem den ersten und zweiten Verbindungselementen 110, 120 und dem Antennenelement 130 eine links zirkular polarisierte Welle entlang der Richtung z abgestrahlt.In one operation of the antenna arrangement 105 in the 1 to 6 becomes electric energy in the form of tension the first connecting element 110 fed, the capacitive to the second connecting element 120 and the antenna element 130 is transmitted. Due to the current propagation in the first and second connecting elements 110 . 120 and the antenna element 130 is from the first and second connecting elements 110 . 120 and the antenna element 130 a left circularly polarized wave emitted along the direction z.

Eine in 7 bis 9 gezeigte Antennenzelle 100 einer Antennenanordnung 105 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls in Mikrostreifentechnologie ausgeführt und ähnlich zu der Antennenzelle 100 in 1 bis 3 ausgebildet. Allerdings sind Verbindungselemente 110, 120 an einer Unterseite 152 einer ersten Dielektrizitätsschicht 150 in eine Verklebeschicht 160 eingebettet, während das Antennenelement 130 auf einer Oberseite 151 der ersten Dielektrizitätsschicht 150 angeordnet ist. Die Verbindungselemente 110, 120 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf und sind entlang einer Richtung y länger ausgebildet als entlang einer Richtung x. Beide Verbindungselemente 110, 120 weisen gleiche Dimensionen auf. Ein Querschnitt des Antennelements 130 ist etwa quadratisch. Die Gesamtlänge der Antennenzelle 100 in der Richtung y, gemessen von Außenseiten der Verbindungselemente 110, 120, die entgegengesetzt zu den benachbarten Seiten 131, 132 des Antennenelements 130 angeordnet sind, beträgt Lambda. Die Gesamtlänge der Antennenzelle 100 in der Richtung x, gemessen entlang der Längserstreckung des Antennenelements 130, beträgt Lambda/3.An in 7 to 9 shown antenna cell 100 an antenna arrangement 105 according to the second embodiment of the invention is also implemented in microstrip technology and similar to the antenna cell 100 in 1 to 3 educated. However, fasteners are 110 . 120 at a bottom 152 a first dielectric layer 150 in a bonding layer 160 embedded while the antenna element 130 on a top 151 the first dielectric layer 150 is arranged. The connecting elements 110 . 120 have a rectangular cross-section and are formed along a direction y longer than along a direction x. Both fasteners 110 . 120 have the same dimensions. A cross section of the antenna element 130 is about square. The total length of the antenna cell 100 in the direction y, measured from outside of the connecting elements 110 . 120 that are opposite to the neighboring sides 131 . 132 of the antenna element 130 are arranged is lambda. The total length of the antenna cell 100 in the direction x measured along the longitudinal extent of the antenna element 130 , lambda is / 3.

Ein Betrieb der Antennenanordnung 105 ist ähnlich zu einem Betrieb der Antennenanordnung 105 von Antennenzellen 100 in 1 bis 3. Allerdings wird die erzeugte zirkular polarisierte elektromagnetische Welle nur über das Antennenelement 130 abgestrahlt. An operation of the antenna arrangement 105 is similar to an operation of the antenna arrangement 105 of antenna cells 100 in 1 to 3 , However, the generated circularly polarized electromagnetic wave becomes only through the antenna element 130 radiated.

Die in 10 bis 12 gezeigte Antennenzelle 100 einer Antennenanordnung 105 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls in Mikrostreifentechnologie ausgeführt. Die Verbindungselemente 110, 120 sind direkt an gegenüberliegenden Seiten 131, 132 des Antennenelements 130 angeordnet und berühren diese. Die Verbindungselemente 110, 120 und das Antennenelement 130 erstrecken sich in einer Ebene, die durch zueinander senkrechte Richtungen y und x definiert wird. Ein Dielektrikum 150 ist zwischen den Verbindungselementen 110, 120 und dem Antennenelement 130 angeordnet und trennt die Ebene des Antennenelements 130 und der Verbindungselemente 110, 120 von einer Ebene einer Massefläche 140. Somit ist weder das Antennenelement 130 noch die Verbindungselemente 110, 120 in ein Dielektrikum eingelassen, und es entfällt auch die Notwendigkeit einer Verklebeschicht.In the 10 to 12 shown antenna cell 100 an antenna arrangement 105 according to a third embodiment is also implemented in microstrip technology. The connecting elements 110 . 120 are right on opposite sides 131 . 132 of the antenna element 130 arranged and touch these. The connecting elements 110 . 120 and the antenna element 130 extend in a plane defined by mutually perpendicular directions y and x. A dielectric 150 is between the fasteners 110 . 120 and the antenna element 130 arranged and separates the plane of the antenna element 130 and the connecting elements 110 . 120 from a plane of a mass surface 140 , Thus, neither the antenna element 130 nor the connecting elements 110 . 120 embedded in a dielectric, and eliminates the need for a bonding layer.

Die Verbindungselemente 110, 120 sind in der Richtung y wesentlich länger als in der Richtung x ausgebildet. Die Länge der Verbindungselemente 110, 120 in der Richtung y ist wesentlich kürzer als eine Länge des Antennenelements 130 in der Richtung y und x. Die Länge des Antennenelements 130 in der Richtung y ist größer als die Länge des Antennenelements 130 in der Richtung x. Die Gesamtlänge der Antennenzelle 100 in der Richtung y beträgt Lambda, und die Gesamtlänge der Antennenzelle 100 in der Richtung x beträgt Lambda/4.The connecting elements 110 . 120 are formed in the direction y much longer than in the direction x. The length of the connecting elements 110 . 120 in the direction y is substantially shorter than a length of the antenna element 130 in the direction y and x. The length of the antenna element 130 in the direction y is greater than the length of the antenna element 130 in the direction x. The total length of the antenna cell 100 in the direction y is lambda, and the total length of the antenna cell 100 in the direction x is lambda / 4.

Ein Betrieb der Antennenanordnung 105 ist ähnlich zu einem Betrieb der Antennenanordnung 105 der Antennenzellen 100 in 1 bis 12. Die erzeugte zirkular polarisierte elektromagnetische Welle wird über das Antennenelement 130 abgestrahlt.An operation of the antenna arrangement 105 is similar to an operation of the antenna arrangement 105 the antenna cells 100 in 1 to 12 , The generated circularly polarized electromagnetic wave is transmitted through the antenna element 130 radiated.

In 13 ist eine Antennenanordnung 105 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung die eine Vielzahl von Antennenzellen 100, 101, 102 aufweist, dargestellt. Die Antennenzellen 100, 101, 102 sind identisch zu der Antennenzelle 100 in 1 bis 3 ausgebildet und entlang der zueinander identischen Richtungen y der Antennenzellen 100, 101, 102 angeordnet. Die Antennenelemente 130 erstrecken sich ausgehend von den Verbindungselementen 110, 120 jeweils in dieselbe Richtung x. Die Antennenanordnung 105 ist über das erste Verbindungselement 110 der in der Richtung y gesehen ersten Antennenzelle 101, die ein erstes Ende der Antennenanordnung 105 darstellt, mit Energie speisbar und weist an ihren zweiten Ende, das durch das zweite Verbindungselement 120 der in der Richtung y letzten Antennenzelle 102 gebildet wird, einen elektrisch offenen Abschluss 190 auf.In 13 is an antenna arrangement 105 According to a fourth embodiment of the invention, a plurality of antenna cells 100 . 101 . 102 has shown. The antenna cells 100 . 101 . 102 are identical to the antenna cell 100 in 1 to 3 formed and along the mutually identical directions y of the antenna cells 100 . 101 . 102 arranged. The antenna elements 130 extend from the connecting elements 110 . 120 each in the same direction x. The antenna arrangement 105 is over the first connection element 110 the first antenna cell seen in the direction y 101 comprising a first end of the antenna arrangement 105 represents, energisable and has at its second end, by the second connecting element 120 the last in the direction y antenna cell 102 is formed, an electrically open degree 190 on.

In einem Betrieb der Antennenanordnung 105 wird durch das Zuführen oder Einspeisen der Energie in die Antennenanordnung 105 aufgrund von elektrischen Feldkomponenten Ex, Ey, die in 4 gezeigt sind, eine elektromagnetische Welle erzeugt, die sich in der Richtung z ausbreitet und entlang der Richtung x linear polarisiert ist. Ein Pfeil 191 bezeichnet die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Welle. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel eine vertikale Polarisation.In one operation of the antenna arrangement 105 This is done by feeding or injecting the energy into the antenna assembly 105 due to electric field components Ex, Ey, in 4 are generated, an electromagnetic wave propagates in the direction z and is linearly polarized along the direction x. An arrow 191 denotes the polarization direction of the electromagnetic wave. This is a vertical polarization in this embodiment.

In 14 ist eine Antennenanordnung 105 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt, die ähnlich zu der Antennenanordnung in 13 ausgebildet ist. Allerdings weist die Antennenanordnung 105 an ihrem zweiten Ende einen Kurzschluss 192 als elektrischen Abschluss auf.In 14 is an antenna arrangement 105 according to a fifth embodiment, which is similar to the antenna arrangement in 13 is trained. However, the antenna arrangement has 105 a short circuit at its second end 192 as an electrical conclusion.

In einem Betrieb der Antennenanordnung 105 wird durch das Zuführen oder Einspeisen der Energie in die Antennenanordnung 105 eine elektromagnetische Welle erzeugt, die sich in einer Richtung z ausbreitet und entlang einer Richtung y linear polarisiert ist. Ein Pfeil 191 bezeichnet die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Welle. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel eine horizontale Polarisation.In one operation of the antenna arrangement 105 This is done by feeding or injecting the energy into the antenna assembly 105 generates an electromagnetic wave that propagates in a direction z and is linearly polarized along a direction y. An arrow 191 denotes the polarization direction of the electromagnetic wave. This is a horizontal polarization in this embodiment.

In 15 ist eine Antennenanordnung 105 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel gezeigt, die ähnlich zu der Antennenanordnung in 13 ausgebildet ist. Allerdings weist die Antennenanordnung 105 an ihrem zweiten Ende einen reflexionsfreien Sumpf 194 als elektrischen Abschluss auf, der einen Wellenwiderstand aufweist, der dem Wellenwiderstand der übrigen Antennenanordnung 105, also der Antennenzellen 100–102, entspricht.In 15 is an antenna arrangement 105 according to a sixth embodiment, similar to the antenna arrangement in 13 is trained. However, the antenna arrangement has 105 at its second end a reflection-free swamp 194 as an electrical termination, which has a characteristic impedance, the characteristic impedance of the remaining antenna arrangement 105 So the antenna cells 100 - 102 , corresponds.

In Betrieb der Antennenanordnung 105 wird durch das Zuführen der Energie in die Antennenanordnung 105 eine elektromagnetische Welle erzeugt, die sich in der Richtung z ausbreitet und in der Ebene, die senkrecht auf der Richtung z steht und die Richtungen y und x aufweist, zirkular polarisiert ist.In operation of the antenna arrangement 105 is done by supplying the energy into the antenna assembly 105 generates an electromagnetic wave which propagates in the direction z and is circularly polarized in the plane perpendicular to the direction z and having the directions y and x.

Die zirkular polarisierte Welle weist dabei breitbandiges Verhalten auf. Daher kann ein „beam-steering“ (engl. für „Strahl-Steuerung“) Effekt erreicht werden, bei dem die abgestrahlte Welle in Winkeln um die Ausbreitungsrichtung, was 90 Grad zur Ebene der Antennenanordnung 105 ist, auffächert. Der Winkel des Fächers ist dabei von der Arbeitsfrequenz des in die Antennenanordnung 105 eingespeisten Signales abhängig.The circularly polarized wave has broadband behavior. Therefore, a "beam-steering" effect can be achieved where the radiated wave is at angles around the propagation direction, which is 90 degrees to the plane of the antenna array 105 is, fanning out. The angle of the fan is of the working frequency of the antenna in the arrangement 105 input signal dependent.

16 zeigt eine Antennenanordnung 105 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, die ähnlich zu der Antennenanordnung 105 in 13 bis 15 ausgebildet ist. Allerdings weist die Antennenanordnung 105 anstatt der elektrischen Abschlüsse 190, 192, 194 an ihrem zweiten Ende ein Schaltelement 196 und einen elektrisch offenen Abschluss 190, einen Kurzschluss 194 und einen reflexionsfreien Abschluss 194 auf. Das Schaltelement 196 ist dazu eingerichtet, wahlweise zwischen dem elektrisch offenen Abschluss 190, dem elektrischen Kurzschluss 192 oder dem reflexionsfreien Widerstand 194 umzuschalten. 16 shows an antenna arrangement 105 according to a seventh embodiment, which is similar to the antenna arrangement 105 in 13 to 15 is trained. However, the antenna arrangement has 105 instead of the electrical terminations 190 . 192 . 194 at its second end a switching element 196 and an electrically open circuit 190 , a short circuit 194 and a reflection-free finish 194 on. The switching element 196 is set up, optionally between the electrically open termination 190 , the electrical short circuit 192 or the reflection-free resistor 194 switch.

In einem Betrieb der Antennenanordnung 105 wird durch das Zuführen oder Energie in die Antennenanordnung 105 eine elektromagnetische Welle erzeugt, die je nach Art des Abschlusses 190, 192, 194 in der mit Bezug auf die Antennenanordnung 105 in 13 bis 15 beschriebenen Art ausgebildet ist.In one operation of the antenna arrangement 105 is due to the feeding or energy in the antenna assembly 105 An electromagnetic wave generated, depending on the type of degree 190 . 192 . 194 in terms of the antenna arrangement 105 in 13 to 15 is formed type described.

16 zeigt eine Antennenanordnung 105 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, die ähnlich zu der Antennenanordnung 105 in 15 ausgebildet ist, allerdings ein Rückkopplungselement 198 zwischen dem zweiten Verbindungselement 120 einer letzten Zelle 102 und einem reflexionsfreien Abschluss 194 aufweist. Das Rückkopplungselement 198 ist als Rat-Race-Coupler oder -Koppler ausgebildet, der dazu eingerichtet ist, die Einspeiseenergie in die Antennenanordnung 105 am Verbindungselement 110 der ersten Antennenzelle 101 einzuleiten und die am anderen zweiten Ende der Antennenanordnung 105 ausgeführte Restenergie am Verbindungselement 120 der letzten Antennenzelle 102 aufzunehmen und phasensynchron wieder in die Antennenanordnung 105 zurück zu koppeln. Diese Restenergie würde sonst in einem Betrieb der Antennenanordnung 105 in Verlustwärme in dem Abschluss 194 umgewandelt werden. Ein Anteil der der Antennenanordnung 105 zugeführten Energie kann innerhalb der Antennenanordnung 105 als Wärme dem System verloren gehen. Damit kann die Energieeffizienz der Antennenanordnung 105 gesteigert werden. 16 shows an antenna arrangement 105 according to an eighth embodiment, similar to the antenna arrangement 105 in 15 is formed, but a feedback element 198 between the second connecting element 120 a last cell 102 and a reflection-free finish 194 having. The feedback element 198 is designed as a rat race coupler or coupler, which is adapted to the feed energy in the antenna assembly 105 on the connecting element 110 the first antenna cell 101 initiate and at the other second end of the antenna assembly 105 executed residual energy at the connecting element 120 the last antenna cell 102 record and phase synchronous back into the antenna array 105 to link back. This residual energy would otherwise be in an operation of the antenna arrangement 105 in heat loss in the degree 194 being transformed. A proportion of the antenna arrangement 105 supplied energy can within the antenna assembly 105 as heat lost to the system. This can improve the energy efficiency of the antenna arrangement 105 be increased.

16 zeigt eine Antennenanordnung 105 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, die ähnlich zu der Antennenanordnung in 15 ausgebildet ist, allerdings keinen reflexionsfreien Abschluss aufweist, der mit einem Rat-Race-Coupler 198 verbunden ist. Elektrische Energie ist selektiv über das Verbindungselement 110 der ersten Zelle 110 oder über das zweite Verbindungselement 120 der letzten Zelle 102 über den Rat-Race-Coupler 198 zuführbar. 16 shows an antenna arrangement 105 according to a ninth embodiment, similar to the antenna arrangement in FIG 15 is formed, but has no reflection-free conclusion, with a Rat Race Coupler 198 connected is. Electrical energy is selective via the connecting element 110 the first cell 110 or via the second connecting element 120 the last cell 102 about the Rat Race Coupler 198 fed.

Dadurch können in einem Betrieb der Antennenanordnung 105 abwechselnd zwei zirkular polarisierte Wellen erzeugt werden, die sich beide entlang der Richtung z ausbreiten, wobei deren zirkulare Polarisierung zueinander entgegengesetzt ist. Wird die Energie über das erste Verbindungselement 110 der ersten Zelle 101 zugeführt, so wird eine links zirkular polarisierte Welle erzeugt, während bei einem Zuführen der Energie über das zweite Verbindungselement 110 der letzten Zelle 102 eine rechts zirkular polarisierte Welle erzeugt wird.As a result, in one operation of the antenna arrangement 105 alternately two circularly polarized waves are generated, both propagating along the direction z, the circular polarization of which is opposite to each other. Will the energy through the first connecting element 110 the first cell 101 supplied, a left circularly polarized wave is generated, while supplying the energy via the second connecting element 110 the last cell 102 a right circularly polarized wave is generated.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die Verwendung des Artikels „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "having" does not exclude other elements or steps, and the use of the article "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims (17)

Planare Antennenanordnung (105), mit zumindest einer Antennenzelle (100), aufweisend: – ein erstes elektrisch leitendes Verbindungselement (110) zum Zuführen von elektrischer Energie, – ein zweites elektrisch leitendes Verbindungselement (120) zum Abführen von elektrischer Energie, – ein elektrisch leitendes Antennenelement (130) zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle, und – eine Massefläche (140), die elektrisch isoliert zu dem ersten Verbindungselement (110), zu dem zweiten Verbindungselement (120) und zu dem Antennenelement (130) angeordnet ist, wobei sich das erste Verbindungselement (110) und das zweite Verbindungselement (120) entlang einer ersten Richtung (y) erstrecken, wobei sich das Antennenelement (130) ausgehend von dem ersten Verbindungselement (110) und dem zweiten Verbindungselement (120) entlang einer quer zu der ersten Richtung (y) verlaufenden, zweiten Richtung (x) erstreckt, wobei das erste Verbindungselement (110) und das zweite Verbindungselement (120) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei das erste Verbindungselement (110) benachbart zu einer ersten Seite (132) des Antennenelements (130) angeordnet ist, wobei das zweite Verbindungselement (120) benachbart zu einer, der ersten Seite (131) gegenüberliegenden, zweiten Seite (131) des Antennenelements (130) angeordnet ist.Planar antenna arrangement ( 105 ), with at least one antenna cell ( 100 ), comprising: - a first electrically conductive connecting element ( 110 ) for supplying electrical energy, - a second electrically conductive connecting element ( 120 ) for dissipating electrical energy, - an electrically conductive antenna element ( 130 ) for radiating an electromagnetic wave, and - a ground plane ( 140 ) electrically insulated from the first connecting element ( 110 ), to the second connecting element ( 120 ) and to the antenna element ( 130 ), wherein the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) extend along a first direction (y), wherein the antenna element ( 130 ) starting from the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) extends along a transverse to the first direction (y) extending second direction (x), wherein the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) are spaced from each other, wherein the first connecting element ( 110 ) adjacent to a first page ( 132 ) of the antenna element ( 130 ), wherein the second connecting element ( 120 ) adjacent to, the first page ( 131 ) opposite, second side ( 131 ) of the antenna element ( 130 ) is arranged. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 1, wobei die Antennenzelle (100) ferner aufweist: – ein Dielektrikum (150), das sich benachbart zu und sich entlang der Massefläche (140) erstreckt, wobei das erste Verbindungselement (110) und das zweite Verbindungselement (120) an einer ersten Seite (151, 152) des Dielektrikums (150) angeordnet ist, und wobei das Antennenelement (130) an einer weiteren, der ersten Seite (151, 152) gegenüberliegenden Seite (152, 151) des Dielektrikums (150) angeordnet ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 1, wherein the antenna cell ( 100 ) further comprises: - a dielectric ( 150 ), which is adjacent to and along the ground plane ( 140 ), wherein the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) on a first page ( 151 . 152 ) of the dielectric ( 150 ) is arranged, and wherein the antenna element ( 130 ) on another, the first page ( 151 . 152 ) opposite side ( 152 . 151 ) of the dielectric ( 150 ) is arranged. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 2, wobei das erste Verbindungselement (110) und das Antennenelement (130) teilweise überlappend angeordnet sind, und wobei das zweite Verbindungselement (120) und das Antennenelement (130) teilweise überlappend angeordnet sind.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 2, wherein the first connecting element ( 110 ) and the antenna element ( 130 ) are arranged partially overlapping, and wherein the second connecting element ( 120 ) and the antenna element ( 130 ) are arranged partially overlapping. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Verbindungselement (110) und das zweite Verbindungselement (120) an einer freiliegenden oberen Seite (151) des Dielektrikums (150) angeordnet sind, und wobei das Antennenelement (130) an einer unteren Seite (152) des Dielektrikums (150) angeordnet ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 2 or 3, wherein the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) on an exposed upper side ( 151 ) of the dielectric ( 150 ) are arranged, and wherein the antenna element ( 130 ) on a lower side ( 152 ) of the dielectric ( 150 ) is arranged. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Verbindungselement (110) und das zweite Verbindungselement (120) an einer unteren Seite (152) des Dielektrikums (150) angeordnet sind, und wobei das Antennenelement (130) an einer freiliegenden oberen Seite (151) des Dielektrikums (150) angeordnet ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 2 or 3, wherein the first connecting element ( 110 ) and the second connecting element ( 120 ) on a lower side ( 152 ) of the dielectric ( 150 ) are arranged, and wherein the antenna element ( 130 ) on an exposed upper side ( 151 ) of the dielectric ( 150 ) is arranged. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 1, wobei das erste Verbindungselement (110), das zweite Verbindungselement (120) und das Antennenelement (130) in einer Ebene angeordnet sind, die benachbart zu der Massefläche (140) angeordnet ist. Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 1, wherein the first connecting element ( 110 ), the second connecting element ( 120 ) and the antenna element ( 130 ) are arranged in a plane adjacent to the ground plane ( 140 ) is arranged. Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abstand zwischen einem dem Antennenelement (130) abgewandten Ende (111) des ersten Verbindungselements (110) und einem dem Antennenelement (130) abgewandten Ende (121) des zweiten Verbindungselements (120) höchstens Lambda/2, insbesondere weniger als Lambda/2, insbesondere weniger als Lambda/4, beträgt.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 1 to 6, wherein a distance between an antenna element ( 130 ) facing away from the end ( 111 ) of the first connecting element ( 110 ) and an antenna element ( 130 ) facing away from the end ( 121 ) of the second connecting element ( 120 ) is at most lambda / 2, in particular less than lambda / 2, in particular less than lambda / 4. Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abstand zwischen einem dem Antennenelement (130) abgewandten Ende (111) der ersten Verbindungselements (110) und einem dem Antennenelement (130) abgewandten Ende (121) des zweiten Verbindungselements (120) zwischen Lambda/2 und 1,5 Lambda beträgt.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 1 to 6, wherein a distance between an antenna element ( 130 ) facing away from the end ( 111 ) of the first connecting element ( 110 ) and an antenna element ( 130 ) facing away from the end ( 121 ) of the second connecting element ( 120 ) between lambda / 2 and 1.5 lambda. Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Vielzahl von Antennenzellen (100), wobei die Antennenzellen (100) entlang der zueinander identischen ersten Richtungen (y) zueinander benachbart angeordnet sind, und wobei das zweite Verbindungselement (120) jeder Antennenzelle (100) elektrisch leitend mit dem ersten Verbindungselement (110) einer benachbarten Antennenzelle (100) verbunden ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 1 to 8, with a multiplicity of antenna cells ( 100 ), the antenna cells ( 100 ) are arranged adjacent to each other along the mutually identical first directions (y), and wherein the second connecting element ( 120 ) of each antenna cell ( 100 ) electrically conductive with the first connecting element ( 110 ) of an adjacent antenna cell ( 100 ) connected is. Antennenanordnung (105) nach Anspruch 9, mit einem elektrisch offenen Abschluss (190), der mit dem zweiten Verbindungselement (120) der in den ersten Richtungen (y) gesehen letzten Antennenzelle (102) verbunden ist, zum Erzeugen einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle (100) in einer dritten Richtung (z) ausbreitet, die quer zur ersten Richtung (y) und zur zweiten Richtung (x) verläuft, und entlang der zweiten Richtung (x) polarisiert ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 9, with an electrically open termination ( 190 ) connected to the second connecting element ( 120 ) of the last antenna cell seen in the first directions (y) ( 102 ) for generating a linearly polarized electromagnetic wave extending from at least one antenna cell ( 100 ) propagates in a third direction (z) which is transverse to the first direction (y) and the second direction (x) and is polarized along the second direction (x). Antennenanordnung (105) nach Anspruch 9 oder 10, mit einem elektrischen Kurzschluss (192), der mit dem zweiten Verbindungselement (120) der in den ersten Richtungen (y) gesehen letzten Antennenzelle (102) verbunden ist, zum Erzeugen einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle (100) in einer dritten Richtung (z) ausbreitet, die quer zur ersten Richtung (y) und zur zweiten Richtung (x) verläuft, und entlang der ersten Richtung (y) polarisiert ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to claim 9 or 10, with an electrical short circuit ( 192 ) connected to the second connecting element ( 120 ) of the last antenna cell seen in the first directions (y) ( 102 ) for generating a linearly polarized electromagnetic wave, the itself from at least one antenna cell ( 100 ) propagates in a third direction (z) which is transverse to the first direction (y) and the second direction (x), and is polarized along the first direction (y). Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, mit einem elektrischen Sumpf (194), der mit dem zweiten Verbindungselement (120) der in den ersten Richtungen (y) gesehen letzten Antennenzelle (102) verbunden ist, zum Erzeugen einer zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle, die sich von zumindest einer Antennenzelle (100) quer zur zweiten Richtung verlaufend (x) ausbreitet.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 9 to 11, with an electric sump ( 194 ) connected to the second connecting element ( 120 ) of the last antenna cell seen in the first directions (y) ( 102 ) for generating a circularly polarized electromagnetic wave extending from at least one antenna cell ( 100 ) extending transversely to the second direction (x). Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit einem Schaltelement (196), das geeignet ist, zwischen zumindest zwei Abschlüssen ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus dem elektrisch offenen Abschluss (190), dem elektrischen Kurzschluss (192) und dem elektrischen Sumpf (194) zu schalten.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 9 to 12, with a switching element ( 196 ), which is suitable between at least two statements selected from a group consisting of the electrically open degree ( 190 ), the electrical short circuit ( 192 ) and the electric sump ( 194 ) to switch. Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, mit einem Rückkopplungselement (198) zum phasensynchronen Rückkoppeln von elektrischer Energie aus einer in den ersten Richtungen (y) gesehen letzten Antennenzelle (102) in eine in den ersten Richtungen (y) gesehen ersten Antennenzelle (101).Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 9 to 13, with a feedback element ( 198 ) for the phase-synchronous feedback of electrical energy from a last antenna cell in the first direction (y) ( 102 ) in a first antenna cell (in the first direction (y)) ( 101 ). Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die elektrische Energie selektiv an dem ersten Verbindungselement (110) der in den ersten Richtungen (y) gesehen ersten Antennenzelle (101) oder an dem zweiten Verbindungselement (120) der in den ersten Richtungen (y) gesehen letzten Zelle (102) zuführbar ist, zum Erzeugen von entweder einer ersten elektromagnetischen Welle mit einer zirkularen Polarisation oder einer zweiten elektromagnetischen Welle mit einer zirkularen Polarisation, deren Polarisationsrichtung der Polarisationsrichtung der ersten elektromagnetischen Welle entgegengesetzt gerichtet ist.Antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 9 to 14, wherein the electrical energy is selectively applied to the first connecting element ( 110 ) of the first antenna cell seen in the first directions (y) ( 101 ) or at the second connecting element ( 120 ) the last cell seen in the first directions (y) ( 102 ) for generating either a first electromagnetic wave having a circular polarization or a second electromagnetic wave having a circular polarization whose polarization direction is opposite to the polarization direction of the first electromagnetic wave. Verwendung einer Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Abstrahlen oder Empfangen zumindest einer elektromagnetischen Welle.Use of an antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 1 to 15 for emitting or receiving at least one electromagnetic wave. Verfahren zum Erzeugen einer elektromagnetischen Welle mittels einer planaren Antennenanordnung (105) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren aufweist: – Zuführen von elektrischer Energie zu einem ersten elektrisch leitenden Verbindungselement (110) zumindest einer Antennenzelle (100) der Antennenanordnung (105), – Abführen von elektrischer Energie aus einem zweiten elektrisch leitenden Verbindungselement (120) der zumindest einen Antennenzelle (100) der Antennenanordnung (105), und – Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle über ein elektrisch leitendes Antennenelement (130) der zumindest einen Antennenzelle (100) der Antennenanordnung (105).Method for generating an electromagnetic wave by means of a planar antenna arrangement ( 105 ) according to one of claims 1 to 15, wherein the method comprises: - supplying electrical energy to a first electrically conductive connecting element ( 110 ) at least one antenna cell ( 100 ) of the antenna arrangement ( 105 ), - dissipation of electrical energy from a second electrically conductive connecting element ( 120 ) of the at least one antenna cell ( 100 ) of the antenna arrangement ( 105 ), and - emitting an electromagnetic wave via an electrically conductive antenna element ( 130 ) of the at least one antenna cell ( 100 ) of the antenna arrangement ( 105 ).
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