天线装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种天线装置(1)，该天线装置(1)具有用于发射和/或接收电磁信号的发射器元件(4)。发射器元件(4)具有至少一个耦合点(5)，该耦合点(5)连接到发射器元件(4)的一个侧面(40)并且被配置用于电容耦合入和/或出电磁信号。

Antenna installation

The invention relates to an antenna device (1), which has a transmitter element (4) for transmitting and/or receiving electromagnetic signals. The transmitter element (4) has at least one coupling point (5), which is connected to one side (40) of the transmitter element (4) and is configured to capacitively couple in and/or out electromagnetic signals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】天线装置
本专利技术涉及一种天线装置。该天线装置具体地用于发送和/或接收电磁信号。
技术介绍
正在进行的电子和机电系统的尺寸的持续减小或小型化最终也导致所需组件的尺寸相应减小而不会丧失其任何性能。相反，努力提高所述组件的性能。附加地，对无线通信组件的需求不断增加，因此，对作为所述组件的主要部件的天线的尺寸减小的要求有所增加。这构成了系统小型化的基本问题之一，因为所需天线元件的发展和最终尺寸受到某些物理限制。根据天线的形状、尺寸和馈电，天线可以具有不同属性的不同方向特性。存在多种天线形状，以便能够满足应用所需的大量要求。在该上下文中，信号源到发射器元件的激发或耦合起着决定性作用，因为除了形状和尺寸之外，由此决定性地确定发射波的属性和天线的基极阻抗。这些属性可以包括例如辐射波瓣(波束)的形状，但还具体包括发射的自由空间波的极化(线性、圆形、椭圆形)、极化纯度(极化去耦)和全向性。此外，方向特性的阻抗带宽和频率依赖性是用于宽带无线通信的天线中的决定性因素。为了在不同的空间方向上产生均匀且非常相似的辐射波瓣(例如，对于具有组天线的波束形成)，需要单个元件的方向特性的高水平的极化纯度和全方向性。对于许多应用，例如对于UHFRFID(超高频射频标签)读取端口，通常使用圆极化天线以便感测无源应答器，其在大多数情况下即使在高度不同的空间取向的情况下也是线性极化的。为此，越来越多地采用多波束天线，以便通过使用多种波束实现来覆盖更大范围的角度或空间。这使得能够可靠地识别经常大量布置的多个应答器。此外，这种多波束天线使得能够确定应答器的空间位置(定位)。为此目的，需要高度均匀和对称的波束，仅是因为阵列天线的各个元件的上述发射属性，该波束的生产是可能的。对于许多应用，天线必须成本低。例如，为了以低成本产生圆极化方向特性，发射器元件(主要以贴片天线的形式)耦合到偏移90°的馈电点(参见例如PoyntingAntennas(Pty.Ltd.)的“PatchAntenna(Circular)，860-930MHz”)。这通常通过贴片下方的导线以电流方式实现。这里，需要馈电网络(主要是微带线技术)，其能够实现90°的供电相移。然而，这种情况下的方向特性具有较差的极化纯度或交叉极化鉴别度(XPD)，这导致在波束形成期间不对称的波束。此外，这种设置要求贴片直径在半波长的数量级内，并且需要大的地表面区域或反射器以保持低背反射(交叉极化)。这种设置的带宽也非常小。为了能够开发具有小尺寸的天线同时产生具有高水平的极化纯度和全方向性的方向特性，可以采用陶瓷天线。然而，它们非常昂贵并且通常具有非常窄的频带。更有利的方法是分别在偏移90°的四个馈电点激发发射器元件[1]。在该上下文中，使用发射器作为具有在四个侧面上弯曲90°的连接段的金属片元件是有利的，并且将它们直接焊接到电路板上；通过线元件馈电也是可行的[2]。这需要紧凑且去耦的馈电网络[1]，其提供分别偏移90°的四个相位。通过四点馈电，发射器元件的直径可以减小到明显低于半波长，同时实现高带宽。带宽略大于两点馈电解决方案。然而，需要使用有损短截线来调整发射器并增加其带宽。此外，与发射器元件的尺寸相比，需要非常大的地表面区域，以便保持低背反射(交叉极化)。此外，与所描述的构思相比，发射器元件具有明显更大的电气安装高度。耦合贴片元件的另一种可能性在于经由地表面区域中的狭缝耦合出导波(参见[3])。这涉及微带线与地线中的狭缝交叉(在大多数情况下是正交的)。为了实现波的圆极化，这里也可以应用两点或四点馈电的方法。为此目的，贴片不是强制性的，但是两种情况都需要反射器以减少背反射，从而增加增益。不利的是，相对设置的馈电点(槽)的尺寸以及贴片的直径大约是发射和/或接收的信号波长的一半。利用所描述的方法，发射器元件的尺寸和/或馈电点的距离处于半波长的数量级。如果所述尺寸减小，则发射器元件的基极阻抗在量的方面明显增加：发射极元件越小，基极阻抗的量越大。这使得阻抗匹配更难以达到50欧姆甚至100欧姆，并且通常与匹配元件引起的大功率损耗相关联，并且带宽减小。结果，发射器元件的低损耗匹配和/或馈电点距离明显小于半波长(例如，四分之一波长)几乎是不可能的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种天线装置，其能够实现小型化而不会导致发射属性方面的显著损失。本专利技术通过提供一种包括用于发射和/或接收电磁信号的发射器元件的天线装置来实现该目的。发射器元件包括至少一个耦合点。耦合点连接到发射器元件的侧面。此外，耦合点用于电容耦合入和/或出电磁信号。在以下一些实施方式中，耦合点直接位于发射器元件的一个侧面上。根据实施方式，侧面涉及发射器元件的外表面或外边界。在备选实施方式中，发射器元件原样通过元件(即叶片元件)(该元件支撑耦合点)在至少一个侧面延伸。因此，根据实施方式，至少一个耦合点直接或间接(特别是经由叶片元件)位于发射器元件的一个侧面上。该上下文中的耦合点是用于发射的电磁信号通过其耦合入发射器元件中或者从发射器元件接收的信号通过其耦合出发射器元件的区域。该上下文中的天线装置是单独的天线或者是若干单独的发射器和/或阵列天线的一部分。发射器元件是天线装置的一部分，其用于实际发射和/或接收电磁信号。如果发射器元件包括直接位于其侧面的耦合点，则在一个实现方式中用于电容耦合的桥元件在发射器元件的侧面的水平处具有开口。在一个实施方式中，天线装置包括用于传导电磁信号的导电图案。导电图案和发射器元件经由耦合点彼此电容耦合。导电图案根据实施方式形成为半导体基板上的电线或导电轨迹。发射器元件和用于发送电磁信号的导电图案之间的连接以电容方式实现，特别是以没有电流耦合的方式实现。在一个实施方式中，发射器元件包括至少一个叶片元件。发射器元件和叶片元件彼此电流耦合。此外，叶片元件布置在发射器元件的侧面上。此外，发射器元件和叶片元件彼此形成角度，并且叶片元件包括耦合点。因此，在该实施方式中，耦合点间接位于发射器元件的侧面上的叶片元件之上。根据实施方式，发射器元件和叶片元件一体地构造，或者一个叶片元件/多个叶片元件连接到发射器元件。在一个实施方式中，叶片元件由导电材料制成，特别是金属。在一个实施方式中，天线装置包括载体元件。在一个实施方式中，导电图案至少部分地安装在载体元件上。如果在一个实施方式中导电图案至少部分地由导电轨迹组成，则在补充实施方式中已经在载体元件上安装和/或生产所述导电轨迹。在一个实施方式中，载体元件例如是其上已施加导电图案的基板，例如，通过薄膜或厚膜方法。在另一实施方式中，叶片元件沿载体元件的方向以与发射器元件成角度的方式远离发射器元件。因此，叶片元件从发射器元件的侧面沿载体元件的方向延伸。此外，耦合点位于叶片元件的自由端。这里的自由端是叶片元件的远离发射器元件侧面的端部，因此也是远离发射器元件的端部。因此，自由端是不连接到发射器元件的端部。在一个实施方式中，发射器元件仅以电容方式连接到导电图案或其他图案。在备选实施方式中，除了至少一个电容耦合之外，发射器元件包括至少一个电流耦合。在一个实施方式中，中间介质位于耦合点的区域中，经由中间介质实现电容耦合。在一个实施方式中，中间介质是电介质，或者至少是非导体或绝缘体。中间介质影响耦合的类型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线装置(1)包括用于发射和/或接收电磁信号的发射器元件(4)，其中，所述发射器元件(4)包括至少一个耦合点(5)，所述耦合点(5)连接到所述发射器元件(4)的侧面(40)，以及其中，所述耦合点(5)用于电容耦合入和/或出电磁信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.07 DE 102016205842.8;2016.04.29 DE 10201621.一种天线装置(1)包括用于发射和/或接收电磁信号的发射器元件(4)，其中，所述发射器元件(4)包括至少一个耦合点(5)，所述耦合点(5)连接到所述发射器元件(4)的侧面(40)，以及其中，所述耦合点(5)用于电容耦合入和/或出电磁信号。2.根据权利要求1所述的天线装置(1)，所述天线装置(1)包括用于传导电磁信号的导电图案(3)，以及其中，所述导电图案(3)和所述发射器元件(4)经由所述耦合点(5)彼此电容耦合。3.根据权利要求1或2所述的天线装置(1)，其中，所述发射器元件(4)包括至少一个叶片元件(6)，其中，所述发射器元件(4)和所述叶片元件(6)彼此电流耦合，其中，所述叶片元件(6)布置在所述发射器元件(4)的侧面(40)上，其中，所述发射器元件(4)和所述叶片元件(6)彼此形成角度(14)，以及其中，所述叶片元件(6)包括耦合点(5)。4.根据权利要求3所述的天线装置(1)，所述天线装置(1)包括载体元件(2)，其中，所述叶片元件(6)沿所述载体元件(2)的方向以与所述发射器元件(4)成角度的方式远离所述发射器元件(4)，以及其中，所述耦合点(5)位于所述叶片元件(6)的自由端(60)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置(1)，其中，中间介质(9)位于所述耦合点(5)的区域中，并且其中经由所述中间介质(9)实现电容耦合。6.根据权利要求4或5所述的天线装置(1)，其中，所述发射器元件(4)附着在距所述载体元件(2)一定距离处。7.根据权利要求2至6中任一项所述的天线装置(1)，所述天线装置(1)包括至少一个桥元件(7)，其中，所述桥元件(7)电流或电容耦合到所述导电图案(3)的馈电点(8)以及其中，所述桥元件(7)和所述发射器元件(4)经由所述耦合点(5)彼此电容耦合。8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线装置(1)，其中，所述发射器元件(4)配置为表面发射器。9.根据权利要求8所述的天线装置(1)，其中，所述发射器元件(4)实现为具有n边形形式的外轮廓的表面发射器，以及其中，n是大于或等于3的自然数。10.根据权利要求8或9所述的天线装置(J)，其中，所述发射器元件(4)实现为具有中心下沉的漏斗形...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·舒勒，拉尔斯·韦斯格伯，门格斯图·特塞马，雷纳·瓦萨奇，迈克尔·施利希特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE