DE69230365T2

DE69230365T2 - Mikrostreifenleiterantenne, insbesondere für Fernsprechübertragungen von Satelliten

Info

Publication number: DE69230365T2
Application number: DE69230365T
Authority: DE
Inventors: Philippe Freyssinier; Joel Medard
Original assignee: Thomson CSF Detexis SA
Current assignee: Thomson CSF Detexis SA
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 2000-03-23
Anticipated expiration: 2012-10-28
Also published as: FR2683952B1; ES2140405T3; CA2082580C; DE69230365D1; FR2683952A1; PT542595E; EP0542595A1; DK0542595T3; CA2082580A1; US5995047A; ATE187280T1; JP2868197B2; RU2117366C1; EP0542595B1; GR3032025T3; JPH0629724A

Description

Die Erfindung betrifft die Mikrostreifenleiter- oder "Microstrip"-Antennenvorrichtungen.
Zahlreiche Antennenstrukturen wurden bereits auf diesem Gebiet beschrieben. Die einfachste Mikrostreifenleiter-Strahlungsstruktur umfaßt eine dielektrische Schicht bzw. Sperrschicht, die auf einer Seite einen leitenden Belag gewählter Form und auf der anderen Seite eine leitende Ebene trägt, die Massenebene genannt wird. Um eine Antenne zu erhalten, muß man den Modus für die Versorgung dieser Struktur mit Ultrahochfrequenzenergie festlegen.
Der Gedanke, einen Stapel übereinander angeordneter Beläge vorzusehen, wurde in dem Artikel von LONG & WALTON, "A dual-frequency stacked circular disk antenna", IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol. AF 27, Nº 2, März 1979 beschrieben. Weitere Vorschläge folgten seitdem.
Was die Versorgung von Antennen mit zwei übereinander angeordneten Belägen anbetrifft, muß man in funktioneller Hinsicht zwei sehr verschiedene Fälle unterscheiden, je nachdem, ob die Versorgung auf der Ebene des oberen Belags oder des unteren Belags (welcher der Massenebene am nächsten ist) erfolgt.
In dem Fall, in dem die Versorgung auf der Ebene des unteren Belags erfolgt, handelt es sich am häufigsten um einen Anschluß an der Peripherie dieses Belags. Überdies sieht man systematisch einen oberen Belag größerer Größe als diejenige des unteren Belags vor (siehe insbesondere den Artikel von TULINTSEFF, ALI, et KONG, "Input impedance of a probe-fed stacked circular microstrip antenna", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 39, Nº 3, März 1991).
Der Fachmann weiß, daß die Einstellung der Antennen mit übereinander angeordneten Belägen besonders schwierig ist. Es wurde versucht, ihre Eigenschaften zu modelisieren. Als Beispiel wird der Artikel von COCK und CHRISTODOULOU, "Design of a two-layer, capacitively coupled, microstrip patch antenna element for broad band applications", IEEE Symposium on antenna propagation, 1987 genannt. Trotz dieser Versuche bleibt es extrem schwierig, durch Modeling Mikrostreifenleiterstrukturen, die zwei übereinander angeordnete Beläge oder mehr aufweisen, vorzusehen und ihr Verhalten zu verstehen.
Die Anmelderin hat sich insbesondere das Problem der Ausführung einer entsprechenden Antenne mit elektronischer Abtastung gestellt, die für das Kommunikationssystem mit beweglichen Körpern wie die Luftfahrzeuge (sogenanntes SATCOM-System) bestimmt ist.
Dieses System ist vorgesehen, um mit der Gruppe geostationärer Satelliten zu arbeiten, die durch das Institut INMARSAT verwaltet werden. Zumindest was die Anwendungen auf die Luftfahrzeuge anbelangt, gehört der vorgeschlagene Telekommunikationsdienst zum Geltungsbereich einer internationalen Norm, genannt ARINC 741.
Technisch geht es darum, eine Antenne auszuführen, die geeignet ist, einerseits bei Emission und andererseits bei Empfang, in zwei sehr benachbarten Bändern zu arbeiten, nämlich ein wenig mehr als 1,5 Gigahertz für den Empfang, und ein wenig mehr als 1,6 Gigahertz für das Senden.
Die elektronische Abtastfunktion ist für diese Antenne erforderlich aufgrund der Bewegung des beweglichen Trägerkörpers, von dem man hier ein Luftfahrzeug annimmt. Es ist ebenfalls angebracht, zwischen einer Dachantenne oder zwei seitlichen Antennen zu wählen. Im Fall von zwei seitlichen Antennen hat die vorgenannte Norm ARINC zwei offizielle, akzeptable Prägungen festgelegt, die das Volumen begrenzen, in welches die vorgesehene Antenne einlenken soll.
Die Antenne muß ebenfalls angepaßt, d. h. in der Lage sein, sich der exakten Wandform des beweglichen Trägerkörpers anzupassen. Ferner muß sie von geringer Dicke sein, um die aerodynamischen Widerstände zu minimieren, und sie muß wohlgemerkt so konstruiert sein, daß die mechanischen Eigenschaften gewährleistet sind, die für die Struktur des Luftfahrzeugs gefordert sind.
Während der von der Anmelderin durchgeführten Arbeiten hat die Anmelderin festgestellt, daß es möglich ist, eine Mikrostreifenleiterantenne zu entwickeln, die praktisch ins Gegenteil der Lösungen umschlägt, die bisher von den Fachleuten anerkannt waren.
Die vorliegende Erfindung schlägt folglich ein Antennenelement vor, das im wesentlichen verschieden von denjenigen ist, die bisher bekannt waren.
Dieses Antennenelement ist von dem Typ, der folgendes aufweist:
- eine erste dielektrische Schicht bzw. Sperrschicht, die auf der einen Seite eine Massenebene und auf der anderen Seite einen ersten leitenden Belag einer gewählten Form aufweist,
- eine zweite dielektrische Schicht, welche die erste Schicht auf der Seite des ersten Belags überragt und auf der anderen Seite, gegenüber dem ersten Belag einen zweiten leitenden Belag gewählter Form trägt,
- eine dritte dielektrische Schicht, welche die zweite überragt,
- sowie Mittel zur Ultrahochfrequenzversorgung eines der leitenden Beläge.
Erfindungsgemäß weist der zweite Belag eine kleinere Größe als diejenige des ersten Belags auf, und nur der erste Belag ist physisch mit den Ultrahochfrequenzversorgungsmitteln verbunden, wobei die Versorgungsverbindung durch die Unterseite, in mindestens einem gewählten Punkt des ersten Belags erfolgt, welcher Punkt zwischen seiner Mitte und seinem Umfang gelegen ist.
Mit dieser Struktur erscheint es möglich, eine operationelle bzw. funktionsfähige Antenne unter dem Vorbehalt zu konstruieren, daß die Position des fraglichen Punktes als Funktion von den jeweiligen Größen des ersten und zweiten Belags, der dielektrischen Eigenschaften der ersten und zweiten dieelektrischen Schicht sowie derjenigen der dritten dieelektrischen Schicht gewählt wird, die vorzugsweise deutlich höhere dielektrische Konstanten besitzt als diejenigen der beiden anderen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der erste Belag mit einer Durchführung der Massenebene verbunden, die einen Speisestromkreis wieder vereinigt, der in einem dielektrischen Substrat einer Dreischeibenstruktur implantiert ist. Im einzelnen umfaßt die Dreischeibenstruktur eine Substratschicht, die zwischen der bereits genannten Massenebene und einer tiefer gelegenen Massenebene implantiert ist; zwischen den beiden Massenebenen sind leitende Durchführungen vorgesehen, die einen peripheren Schirm des Versorgungsabschnitts des Antennenelements festlegen. Vorzugsweise sieht man einen Wilkinson-Teiler vor, der geeignet ist, den unteren bzw. tiefer gelegenen Belag in zwei Punkten zu speisen, die mit seiner Mitte ein im wesentlichen rechtwinkliges gleichschenkeliges Dreieck bilden, während die jeweiligen Signale, die diesen beiden Punkten zugeführt werden, 90º phasenverschoben sind. Der Wilkinson-Teiler ist in einer Zwischenebene der Substratschicht gemäß der Dreischeibenstruktur implantiert. Diese Zwischenschicht dient in der Praxis als Verteilungsschicht der Versorgung zwischen einem zentralen Verbinder für die gesamte Antenne und den verschiedenen, die Antenne bildenden Antennenelementen in der Anwendung als Netz- Antenne.
In einer Vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Beläge von allgemein runder Form und diese beiden Beläge sind im we sentlichen koaxial, d. h., sie liegen auf derselben Senkrechten zu den Ebenen der dieelektrischen Schichten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
- Fig. 1 ein allgemein grundsätzliches Schaltbild eines Antennenelements in einer Explosionsansicht ist;
- Fig. 2 eine fragmentierte Teilschnittansicht eines Antennenelements ist;
- Fig. 3 eine detaillierte (überdeckte) Teilansicht des Zweiganschlusses des unteren Belags an seine Versorgung durch Wilkinson-Teiler ist;
- Fig. 4 eine Ansicht der 24 Wilkinson-Teiler von unten für eine Antenne mit 24 Elementen ist, die an einen zentralen Verbinder zusammengeschaltet sind.
- Fig. 5 ist eine Draufsicht von 24 unteren Belägen, die genau der Fig. 4 entsprechen; und
- Fig. 6 ein Diagramm ist, welches den Reflexionskoeffizienten der Antenne als Funktion von der Frequenz darstellt.
Der Fachmann weiß, daß die Form in den Mikrostreifenleitervorrichtungen wichtig ist. Ferner sind die Zeichnungen im wesentlichen zuverlässig. Folglich können sie in die Beschreibung einbezogen werden, nicht nur, um diese besser verständlich zu machen, sondern auch, um gegebenenfalls zur Definition der Erfindung beizutragen.
In Fig. 1 und 2 bezeichnet der Bezugspunkt PM0 eine untere Massenebene, die mithilfe eines isolierenden Klebstoffs an ein in die Wand des Luftfahrzeugs einzubauendes Blech angefügt werden kann. Diese untere Massenebene wird von zwei dielektrischen Schichten SDB und SDH (jeweils eine niedrige und eine hohe) überragt. Die Schicht SDH wird ihrerseits von einer weiteren Massenebene PM1 überragt. Das Ganze bildet eine Dreischeibenstruktur mit geeigneten Metallabscheidungen, die zwischen den Schichten SDB und SDH oder genauer an einer dieser Schichten geätzt sind.
Grundlegend umfassen diese Metallabscheidungen eine Speiseleitung L, die sich anschließend in der Art eines Wilkinson-Teilers unterteilt, der in Fig. 1 schematisch dargestellt, jedoch in Fig. 3 und 4 besser erkennbar ist. Dieser Teiler umfaßt zwei Zweige DL1 und DL2, die sich zunächst voneinander entfernen, um sich auf einem Niveau wieder zu vereinigen, wo sie an einen Widerstand RLL angeschlossen sind, der in der Dicke der Schicht SDB implantiert ist, jedoch ohne die untere Massenebene PM0 zu erreichen. Daraufhin entfernen sich die beiden Zweige DL1 und DL2 erneut, um jeweilige Speisepunkte EL1 und EL2 wieder zu vereinigen.
Diese Punkte EL1 und EL2 sind durch Durchführungen TR1 und TR2 (nicht mit der Massenebene PM1 verbunden) mit Speispunkten FR1 und FR2 verbunden, die an dem unteren Belag P1 oder Pilot-Belag vorgesehen sind, der an der Oberseite einer dielektrischen Schicht D1 geätzt ist, die oberhalb der Massenebene PM1 angeordnet ist.
Wie in Fig. 3 und 4 erkennbar, haben die Endabschnitte der Ätzungen DL1 und DL2 verschiedene Längen, so daß elektromagnetisch die auf der Ebene der Punkte FR1 und FR2 dargebotenen Signale im wesentlichen 90º zueinander phasenverschoben sind. Korrelativ liegen die Speisepunkte FR1 und FR2 des Belags P1 im wesentlichen zueinander im rechten Winkel.
Diese beiden Punkte liegen in Entfernungen d1 und d2 von der Mitte des Belags P1, die im Prinzip gleich sind. Später wird man auf die Wahl dieser Entfernungen nochmals zurückkommen. Es ist jedoch möglich, gleich zu zeigen, daß diese Entfernungen d1 und d2 im Prinzip zwischen 50% und 100% des Radius des Belags P1 (vermerkt DP1/2 in Fig. 3) betragen.
Oberhalb des Belags P1 ist eine zweite dielektrische Schicht D2 gleicher dielektrischer Konstante wie die Schicht D1, jedoch einer größeren Dicke vorgesehen, wie in Fig. 2 erkennbar. Im oberen Teil empfängt die Schicht D2 durch Ätzung einen zweiten leitenden Belag P2 (gekoppelter Belag), der im Prinzip rund und koaxial zum Belag P1 ist, jedoch einen kleineren Durchmesser als derjenige des Belags P1 aufweist.
Das Antennenelement wird durch eine zusätzliche dielektrische Schicht DR komplettiert, die das Radom bildet und im Prinzip eine dielektrische Konstante deutlich über derjenigen der Schichten D1 und D2 besitzt.
In Fig. 2 und 4 scheint es außerdem, daß sich die Leitung L bis zu einer Durchführung durch ein durchmetallisiertes Loch in Richtung auf einen allgemeinen Ultrahochfrequenzanschluß CCH vom koaxialen Typ fortsetzt, der hinter dem darunter liegenden Metallblech in der unteren Massenebene PM0 gelegen ist.
Wenn man ferner Fig. 2 und 4 annähert, scheint es, daß dieser Verbinder für jede Anschlußkontaktstelle mit einer peripheren Schirmung in Form eines Hufeisens versehen ist, die die gesamte dielektrische Schicht SDB durchquert. Diese Schirmung könnte durch eine durchgehende Leitung festgelegt sein. Die Anmelderin hat festgestellt, daß es ausreichend ist, eine bestimmte Anzahl durchquerender Anschlußkontaktstellen vorzusehen, die die Stelle der Durchführung CCH mit einem Zwischenraum zwischen diesen Anschlußkontaktstellen umgeben, der ausreichend niedriger als die Wellenlänge der verarbeiteten Ultrahochfrequenzsignale bleibt.
Ebenso legen die peripheren Anschlußkontaktstellen wie BP11, BP12 und BP13 eine Schirmung der Versorgung des betrachteten Antennenelements in bezug auf die benachbarten Antennenelemente und nach außen fest.
Es wird hingegen festgestellt, daß oberhalb der Massenebene PM1 keinerlei Isolation des Antennenelements in bezug auf seine Nachbarn vorgesehen ist.
Fig. 5 zeigt, wie man 24 Antennenelemente anordnen kann, um eine entsprechende Antenne mit elektronischer Abtastung zu bilden, die die Bedingungen des gestellten Problems erfüllt. Wie bereits angegeben, sind diese Antennenelemente mit einem allgemeinen Verbinder mit (mindestens) 24 Steckern verbunden. Stromaufwärts von diesem Verbinder ist für jedes Antennenelement eine individuelle reziproke Phasenschiebungverarbeitung mit Hilfe von Phasenschiebern DPH vorgesehen, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Die Hauptparameter, die in eine derartige Antenne eingreifen, sind:
- Die Höhe und die dielektrische Konstante der drei Schichten DR, D2 und D1;
- die Durchmesser der Beläge P1 und P2; und
- der Durchmesser d = d1 = d2 der beiden Speisepunkte des unteren Belags P1.
Das in der betrachteten speziellen Anwendung gestellte Problem besteht darin, für das einheitliche Antennenelement eine zweifache Verhaltensweise zu erhalten (Fig. 6):
a) Ein Zweifrequenzverhalten, das eine sehr gute Anpassung (besser als -20 Dezibel) auf zwei Frequenzen F1 und F2 aufweist;
b) ein Breitbandverhalten, das mindestens eine Anpassung von -10 Dezibel zwischen Frequenzen F3 und F4 gewährleistet, die das Frequenzintervall F1 und F2 enthalten.
Die Anmelderin hat beobachtet, daß, vorausgesetzt, daß die Frequenzen F1 und F2 nicht zu weit voneinander entfernt sind, und sobald die Höhenparameter und dielektrischen Konstanten der drei vorgenannten Schichten festgesetzt sind, praktisch eine einzige Lösung in Termen bzw. Endpunkten von Radien der beiden Beläge und in Termen bzw. Endpunkten eines Versorgungsradius des Belags P1 besteht, welche Lösung gestattet, die eben genannten Bedingungen zu erfüllen.
Jegliche Modifikation eines der Parameter führt dazu, daß es sehr schwierig wird, eine Situation wiederzufinden, in der die genannten Bedingungen erfüllt sind.
Obwohl die betroffenen Phänomene noch nicht vollständig verstanden wurden, scheint es, daß im allgemeinen Fall alles so abläuft, als ob ein einziger der beiden Beläge P1 und P2 auf Arbeitsfrequenz schwingen würde. Es existiert hingegen ein ganz kleines Gebiet in den Definitionsparametern der Antenne, für das die beiden Beläge in Wechselwirkung stehen, wobei sie typischerweise, wie gewünscht, ein Zweifrequenzverhalten aufweisen. Es muß noch der optimale Punkt für dieses Zweifrequenzverhalten gesucht werden, um den für die Antenne gewünschten, oben angeführten Funktionsbedingungen zu entsprechen.
Es hat sich insbesondere bestätigt, daß es praktisch sehr schwierig ist, das Antennenelement in Betrieb zu setzen, ohne ihm eine obere Radomschicht DR hinzuzufügen.
Auf diese Weise konnte die Anmelderin Antennen realisieren, die folgenden Parametern entsprechen:
- Dicke der Schicht DR : 1,5 bis 2,5 mm;
- relative dielektrische Konstante der Schicht DR : von 4 bis 5;
- Dicke der Schicht D2 : ungefähr 4,8 mm;
- Dicke der Schicht D1 : ungefähr 1,6 mm;
- relative dielektrische Konstanten der Schichten D1 und D2 sowie SDB und SDH : ungefähr 2;
- Durchmesser des Belags P1 : ungefähr 70 mm;
- Durchmesser des Belags P2 : ungefähr 60 mm;
- Radius der Speisepunkte FR1 und FR2 : zwischen 0,5 und 0,7 mal dem Radius des Belags P1.
Derartige Antennen können die für das Arbeitsband SATCOM gestellten Bedingungen erfüllen, nämlich:
- Reflexionskoeffizient besser als -20 dB bei der Empfangsbandmittenfrequenz (1,545 GHz);
- Reflexionskoeffizient besser als -20 dB bei der Sendebandmittenfrequenz (1,645 GHz);
- Bandpaßverhalten besser als -10 dB zwischen 1,53 und 1,66 GHz.
Nunmehr gilt das Interesse der Beschaffenheit des Netzes von Antennenelementen, wie in Fig. 4 und 5 veranschaulicht.
Zunächst wurde vorstehend angegeben, daß jeder untere Belag in zwei Punkten gespeist wird, die an zwei im wesentlichen zueinander senkrechten Radien gelegen sind.
Es erschien interessant, die beiden Speisepunkte angemessen zu verteilen, und zwar auf verschiedene Weise für die 24 abgebildeten Antennenelemente. Die Anmelderin hat festgestellt, daß dies gestattet, den Elliptizitätsgrad der Antenne hinsichtlich der Tatsache zu verringern, daß die Antenne in Kreispolarisierung und mit elektronischer Abtastung arbeitet. Zu diesem Zweck ist es möglich, entweder die Speisepunkte im wesentlichen zufällig zu verteilen oder experimentell eine optimale Konfiguration hinsichtlich dieses Elliptizitätsgrads zu suchen (beispielsweise wie in Fig. 5).
Die auf diese Weise erhaltene Netzantenne mit elektronischer Abtastung erweist sich als in der Lage, für Störimpulsbeseitungswinkel bis 60º mit ausreichend niedrigen Nebenkeulenniveaus und einem Strahlungsgewinn von mindestens 12 Dezibel in bezug auf eine Kugelantenne zu arbeiten.
Es wurde ein guter Kompromiß zwischen dem Gewinnverlust und dem Nebenkeulenniveau erhalten, indem ein in der Amplitude schwach gewichtetes Strahlungsgesetz angewandt wurde. Dies kann ein Taylor-Gesetz, runden Typs 20 Dezibel sein, wobei diese Angaben für den Fachmann verständlich sind.
Die die mit jedem der Antennenelemente verbundenen Phasenschieber können in die Orientierungseinheit des Bündels bzw. Strahls (oder BSU für "Beam Steering Unit") integriert werden, die im Innern des Flugzeugs untergebracht ist.
Vorteilhafterweise werden Phasenschieber mit durch PIN Dioden kommutierten Leitungen verwendet, die durch Binärwörter von 4 Bits gesteuert sind, was eine Auflösung von 22,5º herbeiführt.
Der Verteiler, der in dem Phasenschieberblock integriert ist, gewährleistet die Gewichtung in der Amplitude gemäß dem vorgenannten Gesetz.
In der betrachteten speziellen Anwendung muß die Antenne gleichzeitig bei Sendung und bei Empfang bei relativ benachbarten Frequenzen arbeiten. Was die Kalibrierung der Phasenschieber elektronischer Abtastung anbetrifft, ist es angebracht, das Netz auf einem Band von ungefähr 8% zu synchronisieren oder in Phase zu bringen.
Anstatt das Bandmittenfrequenzphasengesetz zu berechnen, ist es vorzuziehen - wie die Anmelderin festgestellt hat - die Benutzung zweier Bänder verschiedener Frequenzen sowie die Quantifizierung und Art der Phasenschieber (kommutierte Leitungen) zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck benutzt sie das nachfolgend beschriebene Kalibrierungsverfahren.
Es wird ein Element Ai einer entsprechenden, also nicht planen Antenne, der Koordinaten (im Mittelpunkt) Xi, Yi, Zi angenommen. Wenn man das Hauptbündel bzw. den Hauptstrahl in der Richtung U, V bei der Frequenz f von Störimpulsen enstören (dépointer) will, ist es angebracht, auf dieses Antennenelement Ai eine theoretische Phasenschiebung DPi anzuwenden, die eine Funktion von f, U und V ist, die dem Fachmann bekannt ist:
DPi (f, U, V)
In der Praxis benutzt man eine Kalibrierungstabelle TC (n, F), wo n ein Ganzes (oder eine andere diskrete Variable) ist, welche Tabelle den geforderten Zustand des Phasenschiebers darstellt, wobei 0 < = n < = N ist, während man sich auch auf diskrete Werte der Frequenz F beschränkt. Dies wird folgendermaßen ausgedrückt:
DQi (F, n)
In dem betrachteten Beispiel werden 101 Frequenzpunkte in dem Band 1,53 - 1,66 GHz gemessen; wobei N = 15, mit n, das auf 4 Bits definiert ist. Dieses Verfahren bringt das Netz nur für eine einzige Frequenz korrekt in Phase. Also hat die Antenne im wesentlichen ein Zweifrequenzverhalten.
Die Anmelderin hat daraufhin eine "Entfernung" zwischen der theoretischen Phase und der tabulierten Phase für die zwei Frequenzen f1 und f2 vorgesehen, insbesondere der Gestalt:
DDi = |DQi (F1, n) - DPi (f1, U, V)| + |DQi (F2, n) - DPi (f2, U, V)|
wobei | den Absolutwert bezeichnet.
Die Kalibrierung besteht nun darin, für jede Blickrichtung und jedes Antennenelement von vornherein den Wert von n zu suchen, der diese Funktion DDi minimiert.
Die Steuerung der Phasenschieber erfolgt somit. Diese Kalibrierung kann gespeichert werden.
Die vorliegende Erfindung ist weder zwangsläufig auf die beschriebene Ausführungsform, noch auf die betrachtete Anwendung beschränkt. Das Antennenelement kann selbst anderen Anwendungen nützlich sein, vorausgesetzt, daß man seine neue Struktur erhält. Ferner ist die Kombination eines Mikrostreifenleiterelements und einer Dreischeibenspeisung in demselben dielektrischen Stapel zu betrachten.
Die Polarisierung kann eine andere sein als die Kreispolarisierung der beschriebenen Ausführungsform.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß sie für die Scheiben D1 und D2 die Zuhilfenahme von Dielektrika geringer Konstante oder poröser Dielektrika, ja sogar aus einem Gas bestehender Dielektrika vermeidet.

Claims

1. Antennenvorrichtung von dem Typ, der folgendes aufweist: eine erste dielektrische Schicht bzw. Sperrschicht (D1), die auf der einen Seite eine Massenebene (PM1) und auf der anderen Seite einen ersten leitenden Belag (P1) einer gewählten Form aufweist,

- eine zweite dielektrische Schicht (D2), welche die erste Schicht auf der Seite des ersten Belags überragt und auf der anderen Seite, gegenüber dem ersten Belag einen zweiten leitenden Belag (P2) gewählter Form trägt,

- eine dritte dielektrische Schicht (DR), welche die zweite überragt,

- sowie Mittel zur Ultrahochfrequenzversorgung eines der leitenden Beläge,

dadurch gekennzeichnet, daß,

in Kombination, der zweite Belag (P2) eine kleinere Größe als diejenige des ersten Belags (P1) aufweist, und daß nur der erste Belag (P1) physisch mit den Ultrahochfrequenzversorgungsmitteln verbunden ist, wobei die Versorgungsverbindung durch die Unterseite, in mindestens einem gewählten Punkt (FR1) des ersten Belags (P1) erfolgt, wobei der Punkt zwischen seinem Zentrum und seinem Umfang liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Belag (P1) mit einer Durchführung (TR1) der Massenebene verbunden ist, die einen Speisestromkreis (DL1, DL2) wieder vereinigt, der in einem dielektrischen Substrat (SDH, SDB) einer Dreischeibenstruktur implantiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Beläge (P1, P2) von allgemein runder Form sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Beläge (P1, P2) im wesentlichen koaxial sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Materialien der ersten und zweiten Schicht (D1, D2) und des Substrats (SDH, SDB) eine dielektrische Konstante der Größenordnung 2 haben und daß das Verhältnis der Dicken der zweiten (D2) und der ersten (D1) Schichten die Größenordnung 3 hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material der dritten Schicht (DR) eine dielektrische Konstante der Größenordnung 4 hat.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreischeibenstruktur folgendes aufweist:

- eine Substratschicht (SDH, SDB), die zwischen der Massenebene (PM1) und einer tiefer gelegenen Massenebene (PMB) implantiert ist, mit leitenden Durchführungen (BP11-BP13), die einen peripheren Schirm definieren, und

- einen Wilkinson-Teiler (DL1, DL2, RLL), der in einer Zwischenebene der Substratschicht implantiert und ge eignet ist, den tiefer gelegenen Belag in zwei Punkten (FR1, FR2) zu speisen, die mit seinem Zentrum ein im wesentlichen rechtwinkliges gleichschenkeliges Dreieck bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Material der Substratschicht (SDH, SDB) im wesentlichen dieselbe dielektrische Konstante aufweist wie diejenigen der ersten und zweiten Schichten (D1, D2).

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Netz erster (P1) und zweiter (P2) Beläge aufweist, die jeweils an derselben ersten und zweiten dielektrischen Schicht implantiert sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit gesteuerten Phasenschiebern (DPH) verbunden ist, die ihr eine elektronische Abtastfunktion verleihen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare von Stromspeisepunkten (FR1, FR2) der tiefer gelegenen Beläge entsprechend einer vorbestimmten Konfiguration verteilt sind, um den Elliptizitätsgrad der Antenne hinsichtlich starker Störimpulsbeseitigungen zu verbessern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Konfiguration im wesentlichen zufällig oder experimentell erhalten ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieber (DPH) ausgehend von einer Funktion des Abstands zwischen theoretischen und reellen Werten für die eine und andere der beiden Bandmittenfrequenzen der Antenne kalibriert sind.