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Dokumentenidentifikation DE102005047975A1 12.04.2007
Titel Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk
Anmelder KATHREIN-Werke KG, 83022 Rosenheim, DE
Erfinder Boß, Michael, 83083 Riedering, DE;
Göttl, Maximilian, 83112 Frasdorf, DE;
Hirnböck, Stefan, 83080 Oberaudorf, DE;
Obermaier, Johann, 83104 Tuntenhausen, DE
Vertreter Andrae Flach Haug, 83022 Rosenheim
DE-Anmeldedatum 06.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047975
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse H01P 5/02(2006.01)A, F, I, 20060830, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Speisenetzwerk bzw. eine Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk zeichnet sich durch folgende Merkmale aus.:
- Das Speisenetzwerk (13) ist mit einer kapazitiven Koppeleinrichtung (18) versehen, worüber eine kapazitive Verbindung zu einer gekoppelten Leitung (17) besteht,
- der gekoppelte Leitungsabschnitt (17) ist mit dem nachfolgenden Gerät bzw. Strahler (1) fest verbunden bzw. ist Teil des Gerätes oder Strahlers (1),
- im Bereich der kapazitiven Kopplungseinrichtung weist das Speisenetzwerk (13) einen ersten Koppelabschnitt (13b') und die gekoppelte Leitung (17) einen zweiten Koppelabschnitt (17b') auf,
- beide Koppelabschnitte (13b', 17b') sind mittels einer Klammer- und/oder Halteeinrichtung (27) so in Relativlage zueinander fixiert, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Koppelflächen (13b', 17b') parallel zur Koppelfläche (13b, 17b) durchführbar ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Speisenetzwerk bzw. eine Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Antennenarrays, beispielsweise unter Verwendung von Dipolstrahlern, sind beispielsweise aus der DE 197 22 742 A, der DE 106 27 015 A oder beispielsweise aus der EP 1 057 224 B1 als bekannt zu entnehmen. Ebenso ist auch die Verwendung von sogenannten Patchstrahlern bekannt, die wie die vorstehend genannten Dipolstrahler beispielsweise in der Basisstation einer stationären Mobilfunkantennenanlage eingebaut sein können.

Die Antennenarrays mit zugehörigem Strahler werden unter Verwendung von einer Vielzahl von Koaxialkabeln gespeist. Diese Koaxialkabel-Technik ist aufgrund der Verbindungsübergänge teuer. Hier muss stets gewährleistet sein, dass die elektrischen Kontaktierungen korrekt hergestellt sind und auch elektromechanischen wie thermischen Spannungen standhalten.

Anstelle eines koaxialen Speisesystems sind aber auch Speisesysteme unter Verwendung einer Streifenleitungstechnik (Stripline-Technik) bekannt, beispielsweise aus der EP 0 994 524 B1 oder aus der US 6 697 029 B2. Bei derartigen Speisungen ist die zum Strahler führende Leitung fest mit dem Speisenetzwerk verbunden. Bei der US 6 697 029 B2 ist dabei vorgesehen, dass das Streifenleitungs-Speisesystem aus einem gestanzten Blech unter Verwendung von Luft als Dielektrikum oberhalb des Reflektors angeordnet und fest mit einer Bügelkonstruktion verbunden ist, die dann mittels Schrauben an einem Kreuzdipol befestigt wird. Demgegenüber ist bei der EP 0 994 524 B1 vorgesehen, dass der mit dem in Streifenleitungstechnik ausgebildeten Speisesystem verbundende Speisebügel nicht elektrisch-galvanisch, sondern kapazitiv mit einem Kreuzdipol gekoppelt ist.

Aber auch diese Konstruktionen führen zu Problemen, denn es werden auch bei größeren Antennenstrukturen vergleichsweise kleine Fertigungstoleranzen gefordert. Durch Schockeinwirkung oder Vibration können Kräfte auf die Verbindung zwischen Speiseleitung und Strahler eingeleitet werden. Eine Durchbiegung der Massefläche (Reflektor) erzeugt bei konstantem Abstand der Streifenleitung ebenfalls Verschiebungen bzw. Zug- oder Druckänderungen in Längsrichtung der Leitung.

Außerdem würden bei einer derartigen Speisetechnik thermische Ausdehnungen zu Verschiebungen bzw. mechanische Spannungen führen. Es könnten Verformungen und schließlich auch Brüche auftreten. Auch hierdurch würden die elektrischen Eigenschaften unter Umständen bis zum Totalausfall entsprechend nachteilig beeinflusst werden, so dass sich diese Speisetechnik in der Praxis nicht als reale Alternative zur Koaxial-Leiter-Speisetechnik darstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu überwinden und ein verbessertes Speisesystem, insbesondere eine Antenne mit zumindest einer Strahlereinrichtung und einem zugehörigen Speisenetzwerk hierfür zu schaffen, das kostengünstig aufgebaut ist und die Nachteile nach dem Stand der Technik vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Speisesystem vorgeschlagen, das bezüglich mechanischer oder thermischer Beeinflussungen weitgehend unabhängig ist und welches bei insgesamt einfachem Aufbau verbesserte elektrische Kontaktverhältnisse ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird nämlich eine kapazitive flächige Leitungskopplung unter Verwendung einer Streifenleitungstechnik vorgeschlagen. Das Speisenetzwerk hat dabei eine Koppelfläche, zu welcher in Parallellage verlaufend eine gekoppelte Leitung mit einer zweiten flächigen Koppelfläche positioniert wird. Diese zweite Koppelfläche ist mit einer nachfolgenden Speisung oder Zuführung eines elektrischen Gerätes, insbesondere eines Strahlers einer Antenne oder Mobilfunkantenne, verbunden, und zwar unter Vermeidung von Löt- oder sonstigen Kontaktstellen unter Ausbildung einer durchgängigen gekoppelten Leitung. Die erwähnte Speisung oder Zuführung des nachgeordneten elektrischen Gerätes oder insbesondere des Strahlers oder einer nachgeordneten Strahlereinrichtung ist dabei Teil dieser Strahlereinrichtung. Mit anderen Worten kann insbesondere eine entsprechende Strahlereinrichtung mit dieser erwähnten Koppeleinrichtung unter Vermeidung von Kontakt- oder Lötstellen direkt auf einem Reflektor unter Herstellung der gewünschten kapazitiven Innenleiterkopplung montiert werden. Der Massestrom des Speisenetzwerks erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugt über den Reflektor, wobei der Massestrom dann über eine Kontaktstelle zur Strahlerstruktur weiterfließen kann.

Die Streifenleitung kann dabei unsymmetrisch ausgebildet sein, d.h. unter Verwendung einer Massefläche und eines Leiters. Die Streifenleitung kann aber auch genauso symmetrisch ausgebildet sein, nämlich unter Verwendung eines Leiters, der zwischen zwei Masseflächen angeordnet ist.

Bevorzugt wird die Koppelfläche des Speisenetzwerkes unter Vermeidung eines festen Dielektrikums positioniert, mit anderen Worten Luft als Dielektrikum verwendet. Lediglich über eine dielektrische Halte- oder Klammereinrichtung kann die lagerichtige Positionierung beider Koppelflächen in gewünschter Relativlage zueinander bewirkt werden.

Abweichend zur der vorstehend erläuterten Umsetzung kann das Speisenetzwerk aber auch auf einer Seite in Form eines Substrates, beispielsweise eines durchgehenden Substrates, ausgebildet sein, wobei das Substrat als gedruckte Schaltung ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten kann eine einen Reflektor bildende Massefläche auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates oder der gedruckten Schaltung vorgesehen sein. Weitere Abwandlungen sind möglich.

Demgegenüber mussten bei bisherigen koaxialen Speisenetzwerken üblicherweise die verwendeten Koaxialleitungen oder die Speiseleitungen in Stripline-Technik in Schlaufen verlegt werden, damit sie Bewegungen aufnehmen können, damit keine mechanische Spannungen auf die Verbindungs- oder Lötpunkte eingeleitet werden. Aber auch eine Streifenleitung gemäß dem Stand der Technik hat bisher keine Verformung in Richtung ihrer Ebene zugelassen.

Erfindungsgemäß ist nunmehr das elektrische Gerät vorzugsweise in Form eines Strahlers oder in Form einer Strahlereinrichtung einer Antenne am Speisenetzwerk so gekoppelt, dass an der Speiseleitung beispielsweise des dipolförmigen Strahlers, keine Bewegung und auch keine mechanischen Kräfte in Richtung parallel zur Massefläche auftreten können. Bei der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung kann die mit dem Speisenetzwerk gekoppelte Leitung relativ zum Speisenetzwerk verschoben werden. Beispielsweise ergibt eine Verschiebung von 1 mm bei einer Frequenz von 960 MHz lediglich eine Phasenverschiebung von etwa 1,2°. Ein derartiger Phasenfehler eines Strahlers hat lediglich vernachlässigbare Auswirkungen auf das Strahlungsdiagramm. Auch der Effekt, dass bei Zusammenschaltung der Dipol-Impedanz an das Speisenetzwerk eine Phasenverschiebung der Impedanz von 2,4° auftritt, liegt im üblichen Bereich der Toleranzen und ist vernachlässigbar.

Demgegenüber würde ein Wegziehen einer Speiseleitung am Dipol vom Dipolfuß (Massefläche) beim Stand der Technik eine starke Änderung des Wellenwiderstandes und damit eine andere Transformation bedeuten. Schließlich würde hierdurch die Anpassung der gesamten Antenne beeinflusst werden.

Berücksichtigt man, dass die größten thermischen Ausdehnungen stets in Richtung der größten Ausdehnung einer Struktur auftreten, heißt dies im Anwendungsfall, dass beispielsweise im Falle einer thermischen Veränderung eine spürbare Längenausdehnung des in der Regel längs verlegten Streifenleiters des Speisenetzwerkes festzustellen ist. Würde nunmehr eine entsprechende Koppelstelle eines Strahlers hier fest angebunden sein, würde dies zu einer beachtlichen thermischen Beanspruchung am Verbindungs- oder Lötpunkt führen. Demgegenüber ist erfindungsgemäß eine ganz spezifische kapazitive Kopplung in spezifischer Ausgestaltung und Anordnung vorgesehen, um eine durch Vibration oder Schock oder durch thermische Beanspruchung verursachte Lage- und/oder Längenänderung des streifenleitungsförmigen Speisenetzwerkes nicht zu unterbinden, zu unterdrücken, sondern zuzulassen, und zwar im Sinne einer Relativbewegung zu einem nicht mit verschiebbaren Koppelabschnitt der gekoppelten Leitung, die beispielsweise einstückig oder galvanisch mit dem nachgeordneten elektrischen Gerät, insbesondere dem Strahler oder Strahlereinrichtung einer Antenne einer Mobilfunkbasisstation verbunden ist. Somit kann die im Stand der Technik festgestellte nachteilige Lage- oder Längenänderung erfindungsgemäß keinen relevanten Einfluss mehr ausüben.

Die erfindungsgemäße Lösung weist zusammengefasst folgende Vorteile auf:

  • – Thermische Ausdehnung sowie Einflüsse wie Schock und/oder Vibrationen erzeugen keinen mechanischen Stress auf die Bauteile. Dies führt zu einer höheren Zuverlässigkeit.
  • – Mechanische Verschiebungen werden an definierten Stellen ausgeglichen, ohne dass dies einen Einfluss bzw. eine nachteilige Veränderung auf die elektrischen Eigenschaften des nachgeordneten Gerätes, insbesondere der nachgeordneten Antenne hat.
  • – Das Speisenetzwerk selbst benötigt keine abgebogenen Abschnitte, um hierüber eine Längenausdehnung auszugleichen.
  • – Vielmehr kann das Speisenetzwerk im Rahmen der Erfindung planar ausgestaltet sein. Somit ist auch die Herstellung des Speisenetzwerkes kostengünstiger, wobei auch die weitere Handhabung deutlich vereinfacht wird.
  • – Da die Speisestruktur des nachgeordneten Gerätes oder insbesondere des Strahlers nicht einstückig und/oder fest mit dem Strahler verbunden ist, ergibt sich somit eine leichtere Austauschbarkeit der betreffenden Teile. Dies erhöht die Flexibilität auf verschiedenen Einsatzbedingungen des zugeschalteten Gerätes oder Strahlers.
  • – Im Rahmen der Erfindung lässt sich die Fertigung vereinfachen. Es sind keine speziellen Verbindungstechniken wie Löten, Schrauben, Pressen etc. notwendig. Weiterhin werden keine speziellen Anforderungen an die Oberfläche gestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Antennenarrys mit einer Spalte und zwei Strahlereinrichtungen, die als dualpolarisierte Strahler in zwei senkrecht stehenden Polarisationsebenen strahlen, mit mehreren erfindungsgemäßen kapazitiven Koppeleinrichtungen;

2: eine vergrößerte Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung;

3: eine Querschnittsdarstellung durch das Speisenetzwerk mit der Koppelleitung;

4: eine räumliche auszugsweise vergrößerte Darstellung eines Abschnitts des Speisenetzwerkes und der darüber sich in Abstand befindlichen gekoppelten Streifenleitung in Form eines Abzweigkopplers;

5: eine schematische Querschnittsdarstellung durch die Detailwiedergabe gemäß 4;

6: eine axiale Querschnittsdarstellung durch eine Strahlereinrichtung mit einem zugehörigen erfindungsgemäßen Koppelabschnitt in einer ersten Ausführungsform; und

7: eine entsprechende Schnittdarstellung mit einer abgewandelten Ausführungsform einer Koppeleinrichtung.

In 1 ist ein einspaltiges Antennenarray gezeigt, wie es beispielsweise in einer Basisstation einer Mobilfunkantenneneinrichtung verwendet werden kann.

In dem schematischen Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird lediglich eine vergleichsweise kurze einspaltige Antenne mit zwei Strahlereinrichtungen 1 gezeigt, von der lediglich eine Strahlereinrichtung 1 vollständig wiedergegeben ist, wohingegen die in 1 weiter links angeordnete Strahlereinrichtung 1 nur teilweise mit ihrer Trägereinrichtung 3 gezeigt ist, die die sogenannte Symmetrierung bildet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine dualpolarisierte Strahlereinrichtung 1 verwendet, die in zwei senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen senden und/oder empfangen kann, wobei die beiden Polarisationsebenen durch die Eckpunkte der in Draufsicht quadratisch gestalteten Strahlereinrichtung 1, also quasi diagonal dazu, verlaufen. Es handelt sich bei dieser Strahlereinrichtung um einen sogenannten Vektordipol, wie er grundsätzlich aus der EP 1 057 224 B1 bekannt ist. Es handelt sich insoweit in elektrischer Hinsicht um einen kreuzförmigen Strahler, der in den beiden erwähnten senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen strahlt. Bezüglich des weiteren Aufbaus und der Funktionsweise wird von daher auf diese Vorveröffentlichung verwiesen.

Die Strahlereinrichtung sitzt vor einem Reflektor 7, der in üblicher Positionierung vertikal verlaufend oder näherungsweise vertikal verlaufend angeordnet wird, so dass die erwähnten Strahlereinrichtungen 1 in einer vertikal verlaufenden Spalte übereinander zu liegen kommen. Der Reflektor 7 kann an seinem linken und rechten Begrenzungsbereich am äußersten Rand oder mehr zur Mitte hin versetzt liegend beispielsweise mit Begrenzungs- oder Längsstegen 9 versehen sein, die quer, also winklig oder senkrecht zur Ebene des Reflektors 7 verlaufen können.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird für jede Polarisation ein Speisenetzwerk 13 verwendet, welches aus einer Streifenleitung 13a besteht, die auch kurz als Speise-Streifenleitung 13a bezeichnet wird.

Diese Streifenleitung 13a ist ohne elektrisch galvanische Kontaktierung mit dem elektrisch leitfähigen Reflektor 7 vor diesem angeordnet. Nur falls der Reflektor 7 auf seiner die Strahlereinrichtung 1 tragenden Seite aus elektrisch nicht leitfähigem Material oder mit einer elektrisch nicht leitfähigen Oberfläche versehen ist (wenn die leitfähige Fläche z.B. auf der Rück- oder Unterseite des Reflektors ausgebildet ist), könnte die Streifenleitung 13a direkt auf der Oberfläche des Reflektors 7 angeordnet sein. In diesem Fall kann bevorzugt das Speisenetzwerk auf einer gedruckten Schaltung (Leiterplatine) ausgebildet sein, wobei dann auf der gegenüberliegenden Seite zu einem Speisenetzwerk auf dem nicht leitenden Substrat die den Reflektor bildende Massefläche ausgebildet sein kann.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die beiden Streifenleitungen 13a im parallelen Abstand zueinander symmetrisch zu einer vertikalen Mittelsymmetrieebene, die in 1 nicht eingezeichnet ist, die aber in der Mitte des Reflektors 5 senkrecht zur Reflektorebene verläuft, also parallel zu den Längsstegen 9. Dabei zeigt 1, dass nunmehr kapazitive Koppler 118 vorgesehen sind, die beispielsweise bezüglich des Speisenetzwerkes nach Art von Abzweigern als Abzweigkoppler 118' oder am Ende einer Zuleitung, also am Ende einer Streifenleitung 13 als Endkoppler 118'' ausgebildet sein können.

Anhand der 2 bis 5 wird der weitere Aufbau näher geschildert. Daraus ist zu ersehen, dass über eine Teillänge der Speise-Streifenleitungen 13a eine gekoppelte Streifenleitung 17 angeordnet ist, wodurch ein kapazitiver Koppelbereich 18 gebildet ist. Sowohl die gekoppelte Streifenleitung 17 als auch die Speise-Streifenleitung 13a weisen jeweils eine Koppelfläche 13b und 17b auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eben (plan) ausgebildet und mit geringem Abstand übereinander angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Breite der gekoppelten Streifenleitung 17 (3) geringfügig schmäler als die Breite der Speise-Streifenleitung 13a. Der Abstand der beiden Koppelflächen 13b und 17b entspricht in etwa der Dicke der Streifenleitung 13a und/oder der gekoppelten Steifenleitung 17b. Dieser Abstand kann aber auch eine andere Größenordnung aufweisen, wobei bevorzugt ist, den Abstand zur Erzielung einer starken Kopplung möglichst gering zu halten, also wenn möglich noch kleiner auszugestalten als die Dicke der Streifenleitung entsprechend dem Ausführungsbeispiel.

Aus 2 und 3 ist auch zu ersehen, dass die gekoppelte Streifenleitung 17 in einer dielektrischen Aufnahme oder Halterung 21 aus dielektrischem Material gehalten und positioniert ist, die einen Boden 21a, zwei in Längsrichtung verlaufende Seitenstege 21b, am freien Ende der Koppelfläche 17b, einen Quersteg 21c und am gegenüberliegenden Ende Folgestegabschnitte 21d umfassen, die von der Höhe her die Koppelfläche 17b überragen.

An zumindest einer Längsseite ist der zugehörige Seitensteg 21b bzw. der Boden 21a über die angrenzende Längsseite 13c der Speise-Streifenleitung 13a überstehend und mit einer zur Oberfläche 7a des Reflektors 7 verlaufenden Abstützung, Abstützungsfuß oder Abstützungsleiste 21e versehen, worüber sich die Aufnahme oder Halterung 21 mit der stirnseitigen Unterseite 21f der Abstützung 21e auf der Oberseite 7a des Reflektors 7 abstützt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden noch zwei Klammer- oder Halteeinrichtungen 27 verwendet, deren oberer Schenkel 27a die Oberseite 17c der gekoppelten Speise-Streifenleitung 13a und deren untere Schenkel 27b die Unterseite 13e der Speise-Streifenleitung 13a untergreift, wobei die aufeinander zuweisenden Innenseiten des oberen und des unteren Schenkels 27a, 27b vorzugsweise vollflächig plan auf der Oberseite der Koppelfläche 17b bzw. der Unterseite 13e der Speise-Streifenleitung 13a anliegen. Beide Schenkel 27a, 27b werden über einen in der Querschnittsdarstellung eher gebogenen oder teilkreisförmigen Klemmabschnitt 27c unter Vorspannung gehalten und fixiert.

Damit die Schenkel vollflächig anliegen können, weisen die erwähnten Seitenstege 21b der Aufnahme oder Halterung 21 jeweils Unterbrechungen 21e auf, durch die hindurch die oberen Schenkel 27a der Klemm- oder Halteeinrichtung 27 ragen.

Anhand der Detail-Schnittdarstellung gemäß 3 ist zu ersehen, dass in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die dielektrische Zwischenschicht, also der sogenannte Boden 21a die elektrischen Halteeinrichtungen, die als Abstandshalter zur Positionierung der gekoppelten Streifenleitung 17 gegenüber der Zuleitung des Speisenetzwerkes 13 dient, eine Breite aufweisen kann, die die zugehörigen Leiter in beide Richtungen hin überragt. Mit anderen Worten könnten die Breite größer sein als die Breite der gekoppelten Streifenleitung 17 und größer als die Breite der Speisenetzwerke wie die Zuleitung 13 selbst. Hierdurch läßt sich eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit erzielen, nämlich durch die Verlängerung der Kriechstrecke. Eine Schmutzschicht oder ein Wassertropfen muss also einen Umweg machen, um die beiden Leiter zu überbrücken. In diesem Fall könnte der dielektrische Isolator aus einer Platte gebildet sein, die einen entsprechenden Überstand aufweist und damit die elektrisch leitfähigen Strukturen (gekoppelte Streifenleitung 17 und Speisenetzwerk 13) an beiden seitlichen Rändern deutlich überragt. Möglich wäre auch der Einsatz einer gedruckten Schaltung, z.B. einer fiktiven gedruckten Schaltung. Andererseits könnte der dielektrische Isolator auch sehr dünn als Überzug ausgebildet sein, z.B. aus Lötstopplack auf Kunstharzbasis bestehen.

Gegenüberliegend zum freien Ende der gekoppelten Streifenleitung 17 geht diese in einen im gezeigten Ausführungsbeispiel 90° seitlich wegragenden Anschlussabschnitt 17d über. Am Ende dieses Anschlussabschnittes 17d schließt sich eine Geräte- oder Strahlerleitung 17e an, die über mehr als 50%, insbesondere mehr als 70% oder 80% der Gesamthöhe der Strahlereinrichtung 1 nach oben geführt und am oberen Ende in einem im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Reflektorebene verlaufenden Speiseabschnitt 17f ausläuft.

Aus dem geschilderten Aufbau ergibt sich, dass die gesamte gekoppelte Streifenleitung 17 einschließlich ihrer Koppelfläche 17b, des rechtwinklig davon wegstehenden Anschlussabschnittes 17d, des sich daran anschließenden Tragabschnites 17e und des oben auslaufenden Speiseabschnittes 17f aus einem einstückigen Metall oder einer einstückigen Metalllegierung, insbesondere einem Metallblech, besteht bzw. hergestellt ist, beispielsweise durch Schneiden und/oder Stanzen und nachfolgendes Biegen, Falten und/oder Kanten. Die gesamte gekoppelte Streifenleitung 17 weist somit in ihrem gesamten Verlauf keine Unterbrechung auf, ist nicht aus zwei getrennten elektrisch leitfähigen Werkstücken durch Verschweißen, Verlöten oder in sonstiger Weise miteinander verbunden. Dadurch werden eindeutig reproduzierbare elektrische Verhältnisse realisiert. Erst am Ende des Endabschnittes 17f ist die so gebildete Streifenleitung an der dort vorgesehenen Speisestelle der Strahlerstruktur angelötet oder einstückig mit der Strahlerstruktur ausgebildet. Gleichwohl lassen sich die erfindungsgemäßen Vorteile auch dann realisieren, wenn die vorstehend erläuterte gekoppelte Streifenleitung 17 beispielsweise nicht aus einem einzigen Metallstreifen oder dergleichen hergestellt ist, sondern ursprünglich mehrere, d.h. zumindest zwei Abschnitte umfasst. Zumindest in diesem Fall müssten die dann mehreren Bestandteile fest und galvanisch miteinander verbunden werden, so dass die gekoppelte Streifenleitung 17 wieder als durchgehend bezeichnet werden kann, insbesondere durch eine material- oder stoffschlüssige Verbindung.

Anhand von 4 ist nochmals in vergrößerter Detaildarstellung ein Koppler 118 und in 5 in schematischer Querschnittdarstellung durch diesen Koppler 118 der entsprechende kapazitive Koppelbereich 18 dargestellt. Hieraus ergibt sich nochmals, dass es zwischen dem Speisenetzwerk 13 und der gekoppelten Streifenleitung 17 des Kopplers 118 keinen elektrisch leitenden, also keinen galvanischen Kontakt gibt. Die gekoppelte Streifenleitung 17 kann unter Verwendung jeder Konstruktion zur gekoppelten Streifenleitung 17 unter Vermeidung eines elektrisch-galvanischen Kontaktes angeordnet und gehalten sein. Die anhand der 1 bis 3 geschilderte Lösung ist nur eine mögliche Realisierung. Ebenso können beispielsweise seitliche Halter aus dielektrischem Material verwendet werden, die die Form eines E aufweisen, und dadurch das Streifenleitungsnetzwerk beispielsweise gegenüber dem Reflektor und die gekoppelte Streifenleitung 17 über der Zuleitung des Speisenetzwerkes 13 erhalten werden kann. Derartige Halter können von links und/oder von rechts, also von den Seitenkanten her auf die Leitungsabschnitte aufgesteckt sein. Ebenso möglich ist auch die Verwendung von Stiften oder ähnlichem, um die einzelnen Leitungs- oder Kopplungsabschnitte im Abstand zueinander zu halten. Gegebenenfalls können Löcher oder Langlöcher in den einzelnen Teilen eingebracht sein, um eine Relativverschiebung in Längsrichtung zu ermöglichen, also insbesondere in Relativrichtung zwischen der gekoppelten Streifenleitung 17 und der Zuleitung 13 des Speisenetzwerkes. Entsprechend abgewandelte Halteeinrichtungen können so ausgebildet sein, dass sie mittels einer separaten Federeinrichtung oder Federkraft zusammenwirken oder eine integrierte Federvorspannung aufweisen und/oder erzeugen, die beispielsweise von oben her auf die Koppelstruktur drückt und beide Leitungsabstände (also die gekoppelte Streifenleitung 17 und die entsprechende Zuleitung 13 des Speisenetzwerkes) spielfrei zueinander bzw. aufeinander hält.

In 6 ist die unten liegende Biegesachse oder Kantlinie 31 und die oben liegende weitere Biegeachse oder Kantlinie 33 eingezeichnet, an welchen die gekoppelte Streifenleitung 17 im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils um 90° gebogen ist, so dass der umliegende Speiseleitungsabschnitt 17f wiederum parallel zu dem unten liegenden Koppelabschnitt der Koppelfläche 17b liegt.

Nur der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, dass am Übergang von dem Anschlussabschnitt 17d zum Tragabschnitt 17e dieser Tragabschnitt 17e einen Verjüngungsabschnitt 17e' in einer geringfügigen Detaillänge umfasst.

Sollten durch Erschütterungen, durch mechanische oder sonstige Verformungen oder Beeinflussungen oder auch durch thermische Beeinflussungen es zu einer Lage- oder Längenveränderung der Speise-Streifenleitung 13a in deren Längsrichtung kommen, so könnte durch den Gesamtaufbau diese Streifenleitung 13a in ihrer Längsrichtung eine Relativverschiebung gegenüber der Koppelfläche 17b der gekoppelten Streifenleitung 17 durchführen, ohne dass dies im mechanischen oder elektrischen Sinne zu einer Beeinträchtigung oder spürbaren Beeinträchtigung führen würde.

Vor allem kann die Montage ohne Lötung erfolgen, indem lediglich auf dem Steifenleitungsnetzwerk an den betreffenden Stellen die isolierende Aufnahme oder Halterung 21 aufgesetzt und dann darin die gekoppelte Streifenleitung 17 eingelegt und mit der Klammer- und Halteeinrichtung 27 fixiert wird, die mit ihrem Tragabschnitt 17e einen Bestandteil der Strahlereinrichtung 1 darstellt.

Die Schnittdarstellung gemäß 6 und 7 erfolgt senkrecht durch die Fläche des Geräte- oder Strahlerleitungsabschnittes 17e, so dass die Schnittlinie zwischen der in Längsrichtung verlaufenden Koppelfläche 17b und dem senkrecht davon wegverlaufenden Anschlussabschnitt 17d in dem so gebildeten freien Eckbereich 35 hindurch verläuft, weshalb bei der Betrachtung in 4 und 5 in diesem freien Eckbereich 35 nur eine Seitenansicht der gekoppelten Streifenleitung 17 zu ersehen ist, wohingegen daran anschließend in 4 und 5 die Streifenleitung 17 dann im Schnitt wiedergegeben ist (gekennzeichnet durch die Schraffur).

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist die gekoppelte Streifenleitung 17 nochmals verlängert ausgebildet und umfasst gegenüber ihrem oben liegenden Leitungsabschnitt 17f einen nochmals um 90° um eine weitere Biegeachse oder Kantlinie 37 gebogenen Leitungsabschnitt 17g, der im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zu dem auf der gegenüberliegenden Seite der Strahlereinrichtung 1 angeordneten Leitungsabschnitt 17e verläuft.

Hierüber wird eine kapazitive Kopplung 41 mit einem entsprechenden Leitungsabschnitt einer zugeordneten Dipolhälfte eines als Kreuzdipol wirkenden Strahlereinrichtung erzeugt.


Anspruch[de]
Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler (1) und einem Speisenetzwerk (13), mit folgenden Merkmalen:

– mit einer Streifenleitung (13a) zur Speisung eines nachgeschalteten Gerätes oder Strahlers (1),

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

– das Speisenetzwerk (13) ist mit einer kapazitiven Koppeleinrichtung (18) versehen, worüber eine kapazitive Verbindung zu einer gekoppelten Leitung (17) besteht,

– der gekoppelte Leitungsabschnitt (17) ist mit dem nachfolgenden Gerät bzw. Strahler (1) fest verbunden bzw. ist Teil des Gerätes oder Strahlers (1),

– im Bereich der kapazitiven Kopplungseinrichtung weist das Speisenetzwerk (13) einen ersten Koppelabschnitt (13b') und die gekoppelte Leitung (17) einen zweiten Koppelabschnitt (17b') auf,

– beide Koppelabschnitte (13b', 17b') sind mittels einer Klammer- und/oder Halteeinrichtung (27) so in Relativlage zueinander fixiert, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Koppelflächen (13b', 17b') parallel zur Koppelfläche (13b, 17b) durchführbar ist.
Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelfläche (13b) an dem Speisenetzwerk (13) und die Koppelfläche (17b) an der gekoppelten Streifenleitung (17) eben ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelte Streifenleitung (17) über eine Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) im Parallelabstand zur Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) gehalten ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) aus dielektrischem Material gebildet ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) einen oder mehrere Abstandshalter zwischen der gekoppelten Streifenleitung (17) und der Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) umfasst und dass ferner eine Klemmeinrichtung (27) vorgesehen ist, worüber in einem Koppelbereich (18) die gekoppelte Streifenleitung (17) und ein entsprechender Abschnitt der Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) unter Zwischenschaltung des zumindest einen dielektrischen Abstandshalters unter eine Parallelverschiebung erlaubenden Vorspannung aneinander gehalten sind. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) einen Boden (21a) und/oder zumindest einen Abstandshalter (21a) umfasst, der zwischen den aufeinanderzu weisenden Koppelflächen (13b, 17b) der Streifenleitung (13a) bzw. der gekoppelten Streifenleitung (17) liegt und beide im vorbestimmten Abstand zueinander hält. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsseiten der gekoppelten Streifenleitung (17) Seitenstege (21b) der Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise die Höhe der gekoppelten Streifenleitung (17) überragen. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) am offenen Ende der gekoppelten Streifenleitung (17) zumindest abschnittsweise einen Quersteg (21c) umfasst. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gekoppelte Streifenleitungsabschnitt (17) an dem Koppelabschnitt angrenzend einen vorzugsweise zum Koppelabschnitt quer verlaufenden Anschlussabschnitt (17d) aufweist, der sich winklig an den Kopplungsabschnitt (18) angrenzt, vorzugsweise in einem 90°-Winkel. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) im Bereich des Anschlussabschnitts (17d) mit Stegabschnitten (21d) versehen ist, die den Anschlussabschnitt (17d) an seinen Seitenbereichen zumindest teilweise und/oder abschnittsweise umfassen. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) so dimensioniert ist, dass sie in Querrichtung zur gekoppelten Streifenleitung (17) sowie zur Streifenleitung (13a) im Koppelbereich (18) sowohl die gekoppelte Streifenleitung (17) als auch die Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) überragt, und zwar um zumindest 10%, 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder zumindest 100%. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die doppelte Dicke der gekoppelten Streifenleitung (17) und/oder kleiner ist als die doppelte Dicke der Streifenleitung (13a) im Koppelbereich (18). Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) zwischen der gekoppelten Streifenleitung (17) und der zugehörigen Streifenleitung (13a) im Koppelbereich (18) kleiner ist als die Dicke der gekoppelten Streifenleitung (17) und/oder der Streifenleitung (13a) und zwar um zumindest 10%, vorzugsweise mehr als 20%, 30%, 40%, und insbesondere 50%. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material zwischen der gekoppelten Streifenleitung (17) und der Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) im koppelbereich (18) aus einer gedruckten Schaltung besteht, insbesondere aus einer flexiblen gedruckten Schaltung. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material zwischen der gekoppelten Streifenleitung (17) und der Streifenleitung (13a) des Speisenetzwerkes (13) aus einem Kunststoff, Kunststofffilm, einer Lackschicht, insbesondere aus Lötstopplack auf Kunstharzbasis besteht. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine und vorzugsweise zwei Klammer- und/oder Halteeinrichtungen (27) vorgesehen sind, die in Querrichtung so auf die gekoppelte Streifenleitung (17) im Bereich der Streifenleitung (13a) aufgesteckt und/oder angeordnet sind, dass die gekoppelte Streifenleitung (17) und die parallel dazu verlaufende Streifenleitung (13a) mit dem dazwischen befindlichen dielektrischen Abstandshalter vorzugsweise in Form eines Bodens (21a) der Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) in einer eine Parallelverschiebung erlaubenden Anlage vorzugsweise unter Vorspannung aneinander gehalten sind. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisenetzwerk (13) gegenüber einem leitenden Reflektor (7) und/oder der Massefläche unter Ausbildung von Luft als Dielektrikum angeordnet ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisenetzwerk (13) auf einem Substrat, vorzugsweise nach Art einer gedruckten Schaltung angeordnet ist, und zwar gegenüber liegend zu einer der anderen Seiten des Substrates, auf welcher eine leitende Massefläche ausgebildet ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) zumindest einen in Richtung der Oberfläche (7a) des Reflektors (7) und/oder der Massefläche verlaufenden Abstützfuß und/oder in Richtung des Reflektors (7) verlaufende Abstützleiste (21e) umfasst, wodurch der Minimalabstand der Aufnahme- und/oder Halteeinrichtung (21) gegenüber der Oberfläche (7a) des Reflektors (7) begrenzt ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelte Streifenleitung (17) mit einer oder mehreren Biegungen und/oder Kantungen (31, 33, 37) versehen ist, wobei die jeweils nachfolgenden Abschnitte (17e, 17f, 17g) der gekoppelten Streifenleitung (17) Teil des nachgeschalteten Gerätes oder Strahlers (1) sind. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil des Gerätes oder Strahlers bildende gekoppelte Streifenleitung (17) einen Speiseabschnitt (17f) umfasst, der vorzugsweise an seinem Ende galvanisch mit dem Gerät oder Strahler, insbesondere einer Dipolhälfte, verbunden ist. Speisenetzwerk bzw. Antenne mit zumindest einem Strahler und einem Speisenetzwerk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil des Gerätes oder Strahlers bildende gekoppelte Streifenleitung (17) einen Speiseabschnitt (17f) umfasst, der vorzugsweise einen weiteren kapazitiven Koppelabschnitt (17g) umfasst, worüber die gekoppelte Streifenleitung (17) mit dem Gerät oder dem Strahler (1) bzw. zumindest einer Dipolhälfte des Strahlers (1) elektrisch-kapazitiv gekoppelt ist.






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