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DE60113872T2 - Breitbandige phasengesteuerte gruppenantenne und zugehöriges herstellungsverfahren - Google Patents

Breitbandige phasengesteuerte gruppenantenne und zugehöriges herstellungsverfahren Download PDF

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DE60113872T2
DE60113872T2 DE60113872T DE60113872T DE60113872T2 DE 60113872 T2 DE60113872 T2 DE 60113872T2 DE 60113872 T DE60113872 T DE 60113872T DE 60113872 T DE60113872 T DE 60113872T DE 60113872 T2 DE60113872 T2 DE 60113872T2
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Germany
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dipole antenna
antenna elements
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array
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Benedikt Munk
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Harris Corp
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikationstechnik und insbesondere phasengesteuerte Antennenanordnungen.
  • Bestehende Mikrowellenantennen umfassen eine breite Vielfalt von Ausgestaltungen für verschiedene Anwendungen, beispielsweise Satellitenempfang, Fernausstrahlung oder Militärkommunikation. Die wünschenswerten Eigenschaften eines niedrigen Aufwandes, eines niedrigen Gewichts, einer flachen Bauform und einer Massenherstellbarkeit werden im Allgemeinen von Leiterplattenantennen bereitgestellt. Die einfachsten Formen von Leiterplattenantennen sind Mikrostreifenantennen, bei denen flache leitende Elemente von einem einzigen im Wesentlichen durchgehenden Masseelement durch eine dielektrische Lage mit einer gleichmäßigen Dicke beabstandet sind. Ein Beispiel einer Mikrostreifenantenne ist in der Beschreibung des US-Patents mit der Nr. 3,995,277 offenbart.
  • Die Antennen sind in einer Anordnung konstruiert und können für Kommunikationssysteme, beispielsweise Freund/Feind-Erkennungssysteme (IFF, identification of friend/foe), persönliche Kommunikationsdienst-Systeme (PCS, personal communication service), Satellitenkommunikationssysteme und Luftfahrtsysteme, verwendet werden, die derartige Eigenschaften, wie einen niedrigen Aufwand, ein niedriges Gewicht, eine flache Bauform und eine schwache Seitenkeule, erfordern.
  • Die Bandbreite und die Richtfähigkeiten derartiger Antennen können jedoch bei gewissen Anwendungen beschränkend sein. Obwohl die Verwendung von elektromagnetisch gekoppelten Mikrostreifen-Patch-Paaren die Bandbreite erhöhen kann, stellt das Erreichen dieses Vorteils erhebliche Herausforderungen für die Konstruktion dar, insbesondere, wo das Aufrechterhalten einer flachen Bauform und einer breiten Strahlbreite wünschenswert ist. Die Verwendung einer Anordnung von Mikrostreifen-Patchen kann auch die Richtwirkung verbessern, indem ein vorbestimmter Abtastwinkel bereitgestellt wird. Das Verwenden einer Anordnung von Mikrostreifen-Patchen stellt jedoch eine Zwickmühle dar. Der Abtastwinkel kann erhöht werden, falls die Anordnungselemente enger zueinander beabstandet sind, aber ein engerer Abstand kann eine unerwünschte Kopplung zwischen Antennenelementen erhöhen, was dadurch die Leistung verschlechtert.
  • Obwohl eine Mikrostreifen-Patch-Antenne bei Anwendungen vorteilhaft ist, die eine konturangepasste Gestalt erfordern, z.B. bei Luftfahrtsystemen, stellt darüber hinaus das Anbringen der Antenne Herausforderungen hinsichtlich der Art und Weise dar, auf die sie gespeist wird, der Kontur angepasst ist und eine zufriedenstellende Strahlungsabdeckung hat und so dass die Richtwirkung beibehalten wird und die Verluste an umgebende Oberflächen reduziert werden. Insbesondere wird das Erhöhen der Bandbreite einer phasengesteuerten Antennenanordnung mit einem breiten Abtastwinkel herkömmlicherweise durch Aufteilen des Frequenzbandes in mehrere Bänder erreicht. Dieser Ansatz führt zu einer beträchtlichen Erhöhung der Größe und des Gewichts der Antenne, während ein Hochfrequenz(RF)-Störungsproblem hervorgerufen wird. Ebenso wurden kardanische Aufhängungen verwendet, um den erforderlichen Abtastwinkel mechanisch zu erreichen. Dieser Ansatz erhöht wiederum die Größe und das Gewicht der Antenne und führt zu einer langsameren Reaktionszeit.
  • Die WO 0 007 307 A beschreibt eine Ausgestaltung einer Antennenanordnung mit einer Mehrzahl von Radiatoren, die auf einem flexiblen Substrat angeordnet ist. Das System umfasst eine Mehrzahl von Empfangsschaltungen, um die Radiatoren zum Umsetzen der Hochfrequenzsignale, die von den Radiatoren empfangen werden, in Zwischenfrequenzsignale einzeln anzuschließen.
  • Das US-Patent 6,057,802 behandelt ein Antennenelement, das eine dielektrische Schicht und vier Strahlungselemente hat, die zwei Paare umfassen, die diagonal zueinander über einer Oberseite der dielektrischen Schicht angeordnet sind, wobei es zumindest zwei Einspeisungspunkte gibt, die in der Nähe eines inneren Kerns eines der Paare angeordnet sind. Eines der Paare umfasst quadratische Strahlungselemente, und das zweite der Paare umfasst quadratische Strahlungselemente, die zumindest eine angeschnittene Ecke haben.
  • Folglich gibt es ein Erfordernis nach einer phasengesteuerten Antennenanordnung mit einem niedrigen Gewicht, mit einer großen Frequenzbandbreite und einem großen Abtastwinkel, die konturangepasst an einer Oberfläche anbringbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung, beispielsweise die, die von Anspruch 1 bereitgestellt wird.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen einer phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung, beispielsweise die, die von Anspruch 7 bereitgestellt wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine phasengesteuerte Antennenanordnung mit einem niedrigen Gewicht, einer großen Frequenzbandbreite und einem großen Abtastwinkel bereitzustellen, die konturangepasst an einer Oberfläche anbringbar ist.
  • In geeigneter Weise umfasst eine phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung eine Anordnung von Dipolantennenelementen auf einem flexiblen Substrat. Jedes Dipolantennenelement umfasst einen Mitteneinspeisabschnitt und ein Paar von sich davon auswärts erstreckenden Schenkeln, und benachbarte Schenkel von benachbarten Dipolantennenelementen haben entsprechende voneinander beabstandete Endabschnitte, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Die voneinander beabstandeten Endabschnitte haben eine vorbestimmte Form und sind relativ positioniert, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Vorzugsweise umfassen die voneinander beabstandeten Endabschnitte in benachbarten Schenkeln ineinanderkämmende Abschnitte, und jeder Schenkel umfasst einen verlängerten Körperabschnitt, einen Endabschnitt mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes verbunden ist, und eine Mehrzahl von Fingern, beispielsweise vier, die sich von dem Endabschnitt mit der vergrößerten Breite nach außen erstrecken.
  • Die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung hat einen gewünschten Frequenzbereich, und der Abstand zwischen den Endabschnitten der benachbarten Schenkel beträgt weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz. Die Anordnung von Dipolantennenelementen kann auch einen ersten und einen zweiten Satz von orthogonalen Dipolantennenelementen umfassen, um eine duale Polarisation bereitzustellen. Eine Masseebene ist vorzugsweise benachbart zu der Anordnung von Dipolantennenelementen vorgesehen und ist von der Anordnung von Dipolantennenelementen um weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz beabstandet.
  • Vorzugsweise umfasst jedes Dipolantennenelement eine gedruckte leitende Schicht, und die Anordnung von Dipolantennenelementen ist bei einer Dichte in einem Bereich von etwa 100 bis 900 pro square foot angeordnet. Die Anordnung von Dipolantennenelementen ist derart bemessen und derart relativ zueinander positioniert, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung über einen Frequenzbereich von etwa 2 bis 30 GHz und bei einem Abtastwinkel von etwa +60° betrieben werden kann. Es kann zumindest eine dielektrische Schicht an der Anordnung der Dipolantennenelemente geben, und das flexible Substrat kann von einem starren Befestigungselement mit einer unebenen dreidimensionalen Form abgestützt sein.
  • Vorteilhafterweise umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung das Bilden einer Anordnung von Dipolantennenelementen auf einem flexiblen Substrat, wobei jedes Dipolantennenelement einen Mitteneinspeisabschnitt und ein Paar von sich davon nach außen erstreckenden Schenkeln umfasst. Das Bilden der Anordnung der Dipolantennenelemente umfasst ein Formen und ein Positionieren von entsprechenden voneinander beabstandeten Endabschnitten benachbarter Schenkel von benachbarten Dipolantennenelementen, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Das Formen und das Positionieren der entsprechenden voneinander beabstandeten Endabschnitte umfasst vorzugsweise das Bilden von ineinanderkämmenden Abschnitten.
  • Die Erfindung wird jetzt mittels eines Beispieles unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gilt:
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung der vorliegenden Erfindung beispielsweise an der Nasenverkleidung eines Luftfahrzeuges angebracht darstellt.
  • 2 ist eine Explosionsansicht der phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung von 1.
  • 3 ist eine schematische Darstellung der gedruckten leitenden Schicht der phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung von 1.
  • 4A und 4B sind vergrößerte schematische Ansichten der voneinander beabstandeten Endabschnitte von benachbarten Schenkeln benachbarter Dipolantennenelemente der phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung von 1.
  • 5 ist eine schematische Darstellung der gedruckten leitenden Schicht der phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 1 und 2 zeigen eine phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10. Die Antenne 10 ist an der Nasenverkleidung 12 oder einem anderen starren Befestigungselement mit einer unebenen dreidimensionalen Form beispielsweise eines Luftfahrzeuges oder eines Raumfahrzeuges angebracht und kann auch an einer Sende- und Empfangs-Steuerungseinrichtung 14 angeschlossen sein, wie der Fachmann versteht.
  • Die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10 ist aus einer Mehrzahl von flexiblen Schichten gebildet, wie in 2 gezeigt ist. Diese Schichten umfassen eine Dipolschicht 20 oder eine Stromlage, die zwischen einer Masseebene 30 und einer Abdeckschicht 28 sandwichartig angeordnet ist. Zusätzlich sind dielektrische Schichten aus Schaum 24 und eine äußere dielektrische Schicht aus Schaum 26 vorgesehen. Entsprechende haftende Schichten 22 befestigen die Dipolschicht 20, die Masseebene 30, die Abdeckschicht 28 und die dielektrischen Schichten aus Schaum 24, 26 miteinander, um die flexible und die an eine Kontur angepasste Antenne 10 zu bilden. Die dielektrischen Schichten 24, 26 können abnehmende Dielektrizitätskonstanten aufweisen, um den Abtastwinkel zu verbessern. Beispielsweise kann die dielektrische Schicht 24 zwischen der Masseebene 30 und der Dipolschicht 20 eine Dielektrizitätskonstante von 3,0, die dielektrische Schicht 24 an der entgegengesetzten Seite der Dipolschicht 20 eine Dielektrizitätskonstante von 1,7 und die äußere dielektrische Schicht 26 eine Dielektrizitätskonstante von 1,2 aufweisen.
  • Es wird jetzt auf 3, 4A und 4B Bezug genommen. Jetzt wird eine erste Ausführungsform der Dipolschicht 20 beschrieben. Die Dipolschicht 20 ist eine gedruckte leitende Schicht mit einer Anordnung von Dipolantennenelementen 40 auf einem flexiblen Substrat 23. Jedes Dipolantennenelement 40 umfasst einen Mitteneinspeisabschnitt 42 und ein Paar von sich davon auswärts erstreckenden Schenkeln 44.
  • Entsprechende Einspeisleitungen würden mit jedem Einspeisabschnitt 42 von der entgegengesetzten Seite des Substrates 23 angeschlossen werden. Benachbarte Schenkel 44 von benachbarten Dipolantennenelementen 40 haben entsprechende voneinander beabstandete Endabschnitte 46, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Die benachbarten Dipolantennenelemente 40 haben vorbestimmte Formen und eine relative Positionierung, um eine erhöhte kapazitive Kopplung bereitzustellen. Beispielsweise beträgt die Kapazität zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen 40 etwa zwischen 0,016 und 0,636 Picofarad (pF) und beträgt vorzugsweise zwischen 0,159 und 0,239 pF.
  • Wie in 4A gezeigt ist, umfassen die voneinander beabstandeten Endabschnitte 46 in den benachbarten Schenkeln 44 überlappende oder ineinanderkämmende Abschnitte 47, und jeder Schenkel 44 umfasst einen verlängerten Körperabschnitt 49, einen Endabschnitt 51 mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes verbunden ist, und eine Mehrzahl von Fingern 53, beispielsweise vier, die sich von dem Endabschnitt mit der vergrößerten Breite nach außen erstrecken.
  • Alternativ können, wie in 4B gezeigt ist, die benachbarten Schenkel 44' der benachbarten Dipolantennenelemente 40 entsprechende voneinander beabstandete Endabschnitte 46' umfassen, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform umfassen die voneinander beabstandeten Endabschnitte 46' in den benachbarten Schenkeln 44' Endabschnitte 51' mit einer vergrößerten Breite, die mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes 49' verbunden sind, um die erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Beispielsweise beträgt hier der Abstand K zwischen den voneinander beabstandeten Endabschnitten 46' etwa 0,003 Inch.
  • Die Anordnung von Dipolantennenelementen 40 ist mit einer Dichte in einem Bereich von etwa 100 bis 900 pro Square foot angeordnet. Die Anordnung der Dipolantennenelemente 40 ist derart bemessen und derart relativ zueinander positioniert, so dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10 über einen Frequenzbereich von etwa 2 bis 30 GHz und bei einem Abtastwinkel von etwa ±60° (niedrige Abtastverluste) betrieben werden kann. Eine derartige Antenne 10 kann auch eine Band-breite von 10:1 oder größer aufweisen, und umfasst eine konturangepasste Oberflächenbefestigung, während sie ein relativ niedriges Gewicht aufweist und mit einem niedrigen Aufwand leicht herzustellen ist.
  • Beispielsweise ist 4A eine stark vergrößerte Ansicht, die die benachbarten Schenkel 44 der benachbarten Dipolantennenelemente 40 mit den entsprechenden voneinander beabstandeten Endabschnitten 46 zum Bereitstellen der erhöhten kapazitiven Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen zeigt. In dem Beispiel haben die benachbarten Schenkel 44 und die entsprechenden beabstandeten Endabschnitte 46 die folgenden Abmessungen: die Länge E des Endabschnittes 51 mit der vergrößerten Breite beträgt 0,061 Inch; die Breite F des verlängerten Körperabschnittes 49 beträgt 0,034 Inch; die kombinierte Breite G der benachbarten Endabschnitte 51 mit der vergrößerten Breite beträgt 0,044 Inch; die kombinierte Länge H der benachbarten Schenkel 44 beträgt 0,276 Inch; die Breite I jedes der Mehrzahl von Fingern 53 beträgt 0,005 Inch; und der Abstand J zwischen benachbarten Fingern 53 beträgt 0,003 Inch. In dem Beispiel (es wird auf 3 Bezug genommen) kann die Dipolschicht 20 die folgenden Abmessungen haben: eine Breite A von 12 Inch und eine Höhe B von 18 Inch. In diesem Beispiel beträgt die Anzahl C von Dipolantennenelementen 40 entlang der Breite A 43 und die Anzahl D der Dipolantennenelemente entlang der Länge B 65, was zu einer Anordnung von 2795 Dipolantennenelementen führt.
  • Die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10 hat einen gewünschten Frequenzbereich, beispielsweise von 2 GHz bis 18 GHz, und der Abstand zwischen den Endabschnitten 46 der benachbarten Schenkel 44 beträgt weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz.
  • Es wird auf 5 Bezug genommen. Eine andere Ausführungsform der Dipolschicht 20' kann einen ersten und einen zweiten Satz von Dipolantennenelementen 40 umfassen, die zueinander orthogonal sind, um eine duale Polarisation bereitzustellen, wie der Fachmann versteht.
  • Ein Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Herstellen einer phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung 10, indem dann eine Anordnung von Dipolantennenelementen 40 auf dem flexiblen Substrat 23 gebildet wird. Das umfasst vorzugsweise ein Drucken und/oder Ätzen einer leitenden Schicht von Dipolantennenelementen 40 auf dem Substrat 23. Wie in 5 gezeigt ist, können ein erster und ein zweiter Satz der Dipolantennenelemente 40 orthogonal zueinander gebildet werden, um eine duale Polarisation bereitzustellen.
  • Jedes Dipolantennenelement 40 umfasst wieder den Mitteneinspeisabschnitt 42 und das Paar von sich davon nach außen erstreckenden Schenkel 44. Das Bilden der Anordnung von Dipolantennenelementen 40 umfasst ein Formen und ein Positionieren entsprechender voneinander beabstandeter Endabschnitte 46 benachbarter Schenkel 44 von benachbarten Dipolantennenelementen, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Das Formen und das Bilden der entsprechenden voneinander beabstandeten Endabschnitte 46 umfasst ein Bilden von ineinanderkämmenden Abschnitten 47 (4A) oder Endabschnitten 51' mit einer vergrößerten Breite (4B). Eine Masseebene 30 wird vorzugsweise benachbart zu der Anordnung der Dipolantennenelemente 40 gebildet, und eine oder mehrere dielektrische(n) Schicht(en) 24, 26 sind an beiden Seiten der Dipolschicht 20 mit haftenden Schichten 22 dazwischen aufgeschichtet.
  • Das Bilden der Anordnung von Dipolantennenelementen 40 kann ferner das Bilden eines jeden Schenkels 44 mit einem verlängerten Körperabschnitt 49, einem Endabschnitt 51 mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes verbunden ist, und einer Mehrzahl von Fingern 53, die sich von dem Endabschnitt mit der vergrößerten Breite nach Außen erstrecken, umfassen. Die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10 hat wieder einen gewünschten Frequenzbereich, und der Abstand zwischen den Endabschnitten 46 der benachbarten Schenkel 44 ist niedriger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz. Die Masseebene 30 ist von der Anordnung der Dipolantennenelemente 40 um weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge der höchsten gewünschten Frequenz beabstandet.
  • Die Anordnung der Dipolantennenelemente 40 ist derart bemessen und derart relativ positioniert, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung 10 über einen Frequenzbereich von etwa 2 bis 30 GHz und über einen Abtastwinkel von etwa ±60° betrieben werden kann. Das Verfahren kann auch das Befestigen der Antenne 10 an einem starren Befestigungselement 12 mit einer unebenen dreidimensionalen Form, beispielsweise der Nasenverkleidung eines Luftfahrzeuges oder eines Raumfahrzeuges (1), umfassen.
  • Folglich wird eine phasengesteuerte Antennenanordnung 10 mit einer großen Frequenzbandbreite und einem großen Abtastwinkel durch Verwenden eng gepackter Dipolantennenelemente 40 mit einer großen gegenseitigen kapazitiven Kopplung erhalten. Herkömmliche Ansätze strebten danach, die gegenseitige Kopplung zwischen den Dipolen zu reduzieren, aber die vorliegende Erfindung verwendet und erhöht die gegenseitige Kopplung zwischen den eng beabstandeten Dipolantennenelementen, um Gitterkeulen zu vermeiden und die große Bandbreite zu erreichen. Die Antenne 10 ist mit einer Strahlbildungseinrichtung abtastbar bzw. absuchbar, und jedes Antennendipolelement 40 hat eine große Strahlbreite. Das Layout der Elemente 40 auf dem flexiblen Substrat 23 oder der Leiterplatte kann angepasst werden, oder die Strahlbildungseinrichtung kann verwendet werden, um die Pfadlängen der Elemente einzustellen, um diese in Phase zu bringen.
  • Eine phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung umfasst eine Anordnung von Dipolantennenelementen auf einem flexiblen Substrat. Jedes Dipolantennenelement hat einen Mitteneinspeisabschnitt und ein Paar von sich auswärts erstreckenden Schenkeln, und benachbarte Schenkel von benachbarten Dipolantennenelementen haben entsprechende voneinander beabstandete Endabschnitte, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen bereitzustellen. Jeder Schenkel umfasst einen verlängerten Körperabschnitt und einen Endabschnitt mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes verbunden ist. Eine phasengesteuerte Antennenanordnung mit einer großen Frequenzbandbreite und einem großen Abtastwinkel wird unter Verwendung von eng gepackten Dipolantennenelementen mit einer großen gegenseitigen kapazitiven Kopplung erreicht.

Claims (10)

  1. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10), umfassend ein flexibles Substrat (23); und eine Anordnung von Dipolantennenelementen (40) auf dem flexiblen Substrat (23), wobei jedes Dipolantennenelement (40) einen Mitteneinspeisabschnitt (42) und ein Paar sich von davon nach außen erstreckenden Schenkeln (44) umfasst, wobei benachbarte Schenkel (44) von benachbarten Dipolantennenelementen (40) entsprechende voneinander beabstandete Endabschnitte (46) an entgegengesetzten Seiten des Mitteneinspeisabschnittes (42) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (46) vorbestimmte Formen und eine relative Positionierung aufweisen, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen (40) an den Endabschnitten (46) bereitzustellen.
  2. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei jeder Schenkel (44) einen verlängerten Körperabschnitt (49) und einen Endabschnitt (46) mit vergrößerter Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes (49) verbunden ist, umfasst und wobei die voneinander beabstandeten Endabschnitte (46) in benachbarten Schenkeln (44) ineinanderkämmende Abschnitte umfassen und jeder Schenkel (44) einen verlängerten Körperabschnitt (49), einen Endabschnitt (46) mit vergrößerter Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes (49) verbunden ist, und eine Mehrzahl von Fingern (53) umfasst, die sich von dem Endabschnitt (46) mit vergrößerter Breite nach außen erstrecken.
  3. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei die kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen (40) etwa zwischen 0,159 und 0,239 pF beträgt, die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) einen gewünschten Frequenzbereich hat; und der Abstand zwischen den Endabschnitten (46) benachbarter Schenkel (44) kleiner als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz ist.
  4. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) einen ersten und einen zweiten Satz von orthogonalen Dipolantennenelementen (40) umfasst, um eine duale Polarisation bereitzustellen, und die eine Masseebene, die der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) benachbart ist, umfasst und wobei die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) einen gewünschten Frequenzbereich hat, wobei die Masseebene von der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz beabstandet ist.
  5. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei jedes Dipolantennenelement (40) eine gedruckte leitende Schicht umfasst, wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) bei einer Dichte im Bereich von etwa 100 bis 900 pro square foot angeordnet ist, wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) derart bemessen und derart relativ positioniert ist, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) über einen Frequenzbereich von etwa 2 bis 30 GHz betrieben werden kann.
  6. Phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) derart bemessen und derart relativ positioniert ist, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) über einen Abtastwinkel von etwa ±60° betrieben werden kann, und die zumindest eine dielektrische Schicht an der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) und ein starres Befestigungselement mit einer unebenen dreidimensionalen Form, das das flexible Substrat (23) abstützt, umfasst.
  7. Verfahren zum Herstellen einer phasengesteuerten Breitband-Antennenanordnung (10) nach Anspruch 1, umfassend: Bereitstellen eines flexiblen Substrates (23), Bilden einer Anordnung von Dipolantennenelementen (40) auf dem flexiblen Substrat (23), wobei jedes Dipolantennenelement (40) einen Mitteneinspeisabschnitt (42) und ein Paar von davon nach außen erstreckenden Schenkeln (44) umfasst, wobei das Bilden der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) das Formen und Positionieren entsprechender voneinander beabstandeter Endabschnitte (46) an entgegengesetzten Seiten der Mitteneinspeisabschnitte (42) von benachbarten Schenkeln (44) der benachbarten Dipolantennenelemente (40) umfasst, um eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen den benachbarten Dipolantennenelementen (40) an den Endabschnitten bereitzustellen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) das Ausbilden jedes Schenkels (44) mit einem verlängerten Körperabschnitt (49) und einem Endabschnitt (46) mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes (49) verbunden ist, umfasst, wobei das Formen und das Positionieren entsprechender voneinander beabstandeter Endabschnitte (46) das Ausbilden ineinanderkämmender Abschnitte umfasst, wobei das Bilden der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) das Ausbilden jedes Schenkels (44) mit einem verlängerten Körperabschnitt (49), einem Endabschnitt (46) mit einer vergrößerten Breite, der mit einem Ende des verlängerten Körperabschnittes (49) verbunden ist, und einer Mehrzahl von Fingern (53), die sich von dem Endabschnitt mit der vergrößerten Breite nach außen erstrecken, umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) einen gewünschten Frequenzbereich hat; und der Abstand zwischen den Endabschnitten (46) benachbarter Schenkel (44) kleiner als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz ist, wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) das Ausbilden eines ersten und eines zweiten Satzes von orthogonalen Dipolantennenelementen (40) umfasst, um eine duale Polarisation bereitzustellen, und das Ausbilden einer Masseebene, die der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) benachbart ist, umfasst, wobei die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) einen gewünschten Frequenzbereich hat; und wobei die Masseebene von der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) weniger als etwa die Hälfte einer Wellenlänge einer höchsten gewünschten Frequenz beabstandet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Bilden der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) das Drucken einer leitenden Schicht umfasst, um jedes Dipolantennenelement (40) zu bilden, die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) derart bemessen und derart relativ positioniert ist, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) über einen Frequenzbereich von etwa 2 bis 30 Ghz betrieben werden kann und wobei die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) derart bemessen und derart relativ positioniert ist, dass die phasengesteuerte Breitband-Antennenanordnung (10) über einen Abtastwinkel von etwa ±60° betrieben werden kann, und das Bilden zumindest einer dielektrischen Schicht an der Anordnung der Dipolantennenelemente (40) sowie das Befestigen des flexiblen Substrates (23), das die Anordnung der Dipolantennenelemente (40) trägt, an einem starren Befestigungselement mit einer unebenen dreidimensionalen Form, umfasst.
DE60113872T 2000-10-31 2001-10-31 Breitbandige phasengesteuerte gruppenantenne und zugehöriges herstellungsverfahren Expired - Fee Related DE60113872T2 (de)

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