Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antennenarray mit mindestens einer Antenne und einer Oberfläche, wobei die Antenne dazu angeordnet und ausgebildet ist, elektromagnetische Wellen zu senden und/oder zu empfangen.

Aus dem Stand der Technik sind Antennenarrays, die mehrere Antennen, bspw. Hornantennen, zur Abstrahlung von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen umfassen. Solche Antennenarrays werden bspw. in Radaranwendungen eingesetzt.

Gegenüber Einzelantennen weisen Antennenarrays die Möglichkeit auf, anhand von Unterschieden in der Phasenlaufzeit den Einfallswinkel einer Welle zu ermitteln. Weitere Signalprozessierungen ermöglichen es mit geschickt angeordneten Antennenarrays bildgebende Radarfunktionen zu implementieren. Eine häufige Verwendung sind sogenannte MIMO-Systeme (Mulitple-Input-Multiple-Output) mit mehreren Sende- und Empfangskanälen.

Besonders häufig ist hierbei das Bestreben festzustellen, ein möglichst weites "Sichtfeld" abzudecken, was bedeutet, dass das Antennenarray über einen entsprechend breiten Öffnungswinkel im Raum hinreichend viel Leistung abstrahlt. Allerdings kann es bspw. zu Interferenzen oder sonstigen Effekten zwischen den von den Antennen des Antennenarrays ausgesendeten Wellen kommen, wodurch die Gleichmäßigkeit der Abstrahlcharakteristik des Antennenarrays verringert werden kann. Z.B. kommt es zu „Ripple“-Effekten in der Abstrahlcharakteristik des Antennenarrays sowie in den Abstrahlcharakteristika der Antennen des Antennenarrays.

In Fig. 5 sind Abstrahlcharakteristika von Antennen eines Antennenarrays aus dem Stand der Technik in einem Diagramm dargestellt.

Auf der Abszisse des Diagramms ist der Winkel gegenüber dem Antennenarray und auf der Ordinate der Betrag der Signalstärke aufgetragen. Die mittlere vertikale Linie in dem Diagramm kennzeichnet einen Winkel von 0°. Die drei zu dieser mittleren vertikalen Linie nach links versetzten Linien kennzeichnen jeweils einen Winkel von -50°, -100° und -150°. Die drei zu dieser mittleren vertikalen Linie nach rechts versetzten Linien kennzeichnen jeweils einen Winkel von 50°, 100° und 150°.

Die vier Abstrahlkurven A1 bis A4 weisen bspw. in Winkelbereichen von -70° bis 70° deutliche Unterschiede auf. Ebenso sind die Abstrahlkurven über den gesamten Winkelbereich mit einem „Ripple“ belegt.

Die Abstrahlcharakteristika der Antennen des Antennenarrays sind idealerweise derart, dass sie identisch zueinander sind. Ebenso weisen die Abstrahlcharakteristika der Antennen des Antennenarrays sowie die Abstrahlcharakteristik des Antennenarrays idealerweise keinen „Ripple“ auf.

Um dies zu erreichen, werden im Stand der Technik häufig sogenannte "Dummy- Antennen" zwischen die aktiven Antennen des Arrays platziert. Dies erhöht den Grad an Symmetrie, sodass jede aktive Antenne möglichst die gleiche Umgebung um sich herum "wahrnimmt".

Insbesondere bei weiten Sichtfeldern - und damit einhergehend weiten Öffnungswin- keln der Antennen - kommt diese Strategie jedoch zügig an ihre Grenzen, sodass trotz der Bemühungen mit Dummy-Antennen in der unmittelbaren Umgebung der Antennen dennoch ein deutlicher, parasitärer Einfluss der Oberfläche, auf der die Antennen eingebettet sind, sowie deren Kanten und/oder dem umgebenden Gehäuse verbleiben.

Solche Dummy-Antennen sind zumeist Kopien der eigentlichen, aktiven Antennen des Arrays, jedoch werden sie nicht an die Speisung oder das Empfangssystem angebunden. Stattdessen können sie beispielsweise mit einem definierten HF- Abschluss terminiert sein, um den Eindruck einer realen Antenne möglichst gut nachzustellen.

Diese Antennen-Attrappen werden zudem meistens in gleichem Abstand zu den aktiven Antennen positioniert, wie die aktiven Antennen selbst, mit dem Ziel, die geometrische Symmetrie des Aufbaus zu verbessern. Sie werden insbesondere nicht vielfach über große Teile der Oberfläche platziert.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antennenarray, insbesondere im Hinblick auf die Antennenabstrahlcharakteristika, gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Antennenarray mindestens eine Strukturierung umfasst, wobei die Strukturierung kein Bestandteil der Antenne und auch keine Dummy-Antenne ist, wobei die Antenne und die Strukturierung jeweils eine Erstreckung von der Oberfläche ausgehend aufweisen.

Vorzugsweise weist die Strukturierung eine Erstreckung entlang der Oberfläche auf Die Strukturierung kann eine kantige Wellblechstruktur sein. Die Strukturierung hat vorzugsweise eine dreieckige oder trapezförmige Querschnittsform.

Vorzugsweise ist der horizontale Abstand zweier Strukturierungen im Bereich einer halben Freiraumwellenlänge mit erlaubten Variationen.

Die Strukturierung erstreckt sich nicht notwendigerweise über die gesamte Oberfläche, sondern weist Unterbrechungen auf. Dies kann auch in einer Simulation verwendet werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Strukturierung teilweise oder vollständig mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder teilweise oder vollständig mit keiner elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung einen runden, ovalen, elliptischen, dreieckigen und/oder rechteckigen Querschnitt aufweist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung einen geraden Längsschnitt aufweist und/oder sich über die gesamte Oberfläche erstreckt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung einen geraden Längsschnitt aufweist und/oder sich über die gesamte Oberfläche erstreckt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung im Längsschnitt Unterbrechungen aufweist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung im Längsschnitt Unterbrechungen aufweist und die Unterbrechungen einen Abstand in Längsrichtung aufweisen, welcher im Bereich einer Freiraumwellenlänge liegt, vorzugsweise kleiner als eine Freiraumwellenlänge ist und insbesondere im Bereich einer halben Freiraumwellenlänge liegt. Die Strukturierung kann entlang ihrer Längsrichtung (senkrecht zu ihrem Querschnitt und parallel zur Oberfläche) mit oder ohne Unterbrechung vervielfacht werden. Dabei ist eine periodische und eine frei wählbare Vervielfachung denkbar.

Es ist auch denkbar, dass die Strukturierung entlang ihrer Längsausirchtung (senkrecht zum Querschnitt und parallel zur Oberfläche) eine oder mehrere Unterbrechungen aufweist.

Die Strukturierung kann entlang ihrer Längsrichtung (senkrecht zu ihrem Querschnitt und parallel zur Oberfläche) eine Länge von kleiner als der Länge der gesamten Oberfläche aufweisen, vorzugsweise eine Länge in der Größenordnung einer Freiraumwellenlänge und insbesondere eine Längsabmessung kleiner als eine Freiraumwellenlänge.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray mehr als eine Strukturierung aufweist, wobei die Strukturierung unterhalb der Oberfläche mit einer anderen benachbarten und/oder nicht benachbarten Strukturierung verbunden oder nicht verbunden ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche eine ebene, gebogene, runde, konkave, konvexe und/oder mathematisch beschreibbare Form aufweist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung mindestens teilweise mit Luft und/oder mit einem Dielektrikum gefüllt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray einstückig ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Antennenarray durch ein additives Fertigungsverfahren gefertigt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung einen Mittenrauwert über 0,5, vorzugsweise über 1 ,5, besonders bevorzugt über 3 aufweist. Das Antennenarray kann eine oder mehrere Antennen aufweisen.

Die Antennen können planar auf der Oberfläche angeordnet sein. Die Antennen können auch in die Oberfläche vertieft oder auf bzw. über der Oberfläche hervorgehoben angeordnet sein.

Die Oberfläche kann grundsätzlich beliebig geformt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche eine ebene, gebogene, runde, konkave, konvexe und/oder mathematisch beschreibbare Form aufweist.

Die Strukturierung kann im Querschnitt, vorzugsweise quer zu einer länglichen Ausdehnung der Strukturierung, rund, oval, elliptisch, dreieckig und/oder rechteckig sein. Der Querschnitt kann sich auch über die Länge ändern. Die Strukturierung kann vorzugsweise beliebig geformt sein. Besonders bevorzugt ist die Strukturierung im Querschnitt dreieckig. Die Strukturierung kann dabei ähnlich einem Wellblechdach ausgeführt sein.

Die Strukturierung kann im Längsschnitt, vorzugsweise längs zu einer länglichen Ausdehnung der Strukturierung entlang der Oberfläche, beliebig geformt und beliebig lang ausgedehnt sein. Besonders bevorzugt ist die Strukturierung gerade und durchgezogen über die komplette Oberfläche.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray mehr als eine Strukturierung aufweist, wobei die Strukturierung unterhalb der Oberfläche mit einer anderen benachbarten und/oder nicht benachbarten Strukturierung verbunden oder nicht verbunden ist.

Auf der Oberfläche können mehr als eine Strukturierung mit einer Flächendichte von weniger als 100 Strukturierungen pro Quadratzentimeter, vorzugsweise weniger als 50 Strukturierungen pro Quadratzentimeter, insbesondere weniger als 10 Strukturierungen pro Quadratzentimeter angeordnet sein.

Denkbar ist, dass die Strukturierung abschnittsweise auf der Oberfläche mit unterschiedlichen Flächendichten angeordnet ist.

Die Strukturierung kann in einem beliebigen Anordnungsmuster mit mehr als einer anderen Strukturierung angeordnet sein.

Mehr als eine Strukturierung können in einem periodischen Abstand zueinander angeordnet sein und das sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung (beide Richtungen auf der Oberfläche liegen). Und das geht ebenso auch nicht-periodisch.

Denkbar ist z.B., dass der, insbesondere periodische, Abstand zwischen zwei Strukturierungen ein Viertel oder die Hälfte der Wellenlänge einer aus einer Antenne ausgesendeten und/oder von der Antenne empfangenen elektromagnetischen Welle ist. Der Abstand zwischen zwei Strukturierungen wird vorzugsweise zwischen den Mittellinien oder den Begrenzungen der Strukturierung bestimmt.

Denkbar ist auch, dass der Abstand zwischen den Strukturierungen von einem Viertel oder einer halben Wellenlänge um etwa 10 - 30% abweicht.

Vorzugsweise ist die Strukturierung in unmittelbarer Näher einer oder mehrerer Antennen angeordnet.

Vorzugsweise ist die Strukturierung zwischen zwei oder mehreren Antennen angeordnet.

Denkbar ist, dass auf der Oberfläche durchgehend Strukturierungen angeordnet sind. Denkbar ist aber auch, dass Strukturierungen nur abschnittsweise, z.B. in der Nähe einer Antenne oder der Antennen, angeordnet sind. Eine oder mehrere Antennen können mit der Oberfläche, auf oder an der die Strukturierungen angeordnet sind, abschließen. Eine oder mehrere Antennen können aber auch mit einem Überstand über die Oberfläche herausragen oder unter der Oberfläche angeordnet sein.

Die Strukturierung kann aus der Oberfläche herausragen. Z.B. kann die Umrandung einer Strukturierung, bspw. mit einem Überstand von, insbesondere einigen, 100 pm wie eine Art Stempel aus der Oberfläche herausragen. Die Strukturierung kann mit demselben Überstand oder einem anderen Überstand wie eine andere Strukturierung herausragen. Es können auch mehrere Strukturierungen mit unterschiedlichen Überständen herausragen.

Eine oder mehrere Strukturierungen können auch an oder in einer Seitenwand des Antennenarrays angeordnet werden. Dies könnte parasitäre Wechselwirkungen mit einem Gehäuse reduzieren.

Das Antennenarray kann mindestens teilweise durch Spritzguss, Drehen und/oder Fräsen gefertigt sein. Vorzugsweise wird das Antennenarray mindestens teilweise durch ein additives Verfahren gefertigt.

Eine oder mehrere Antennen und/oder eine oder mehrere Strukturierungen können auch auf einer oder mehreren Leiterplatten angeordnet sein. Das Antennenarray kann eine Leiterplatte umfassen. Eine oder mehrere Antennen können planare Antennen, z.B. Patch-Antennen oder Substrat-integrierte-Hohlleiter-Antennen sein. Es ist denkbar, dass die Strukturierungen mittels Fräsen eingebracht und vorzugsweise anschließend metallisiert werden.

Das Antennenarray kann mindestens teilweise mittels Kunststoff-3D-Druck, vorzugsweise mit anschließender Metallisierung, Metall-3D-Druck, vorzugsweise mit anschließender Beschichtung gefertigt sein. Das Antennenarray kann mindestens teilweise mittels eines Guss-Verfahrens gefertigt sein.

Grundsätzlich kann das Antennenarray auch mittels anderer Fertigungsverfahren gefertigt sein.

Das Antennenarray kann getrennt, gestapelt und zusammengesetzt gefertigt sein. Besonders bevorzugt kann das Antennenarray einstückig bzw. einteilig, also monolithisch gefertigt sein.

Bei der Fertigung des Antennenarrays können insbesondere geschlitzte Hohlleiter eingesetzt werden.

Eine oder mehrere Antennen und/oder deren Speisung können ebenfalls als geschlitzte Hohlleiter ausgeführt sein und können insbesondere Teil des Antennenarrays sein.

Die Oberfläche kann neben der Strukturierung oder den Strukturierungen eine Vertiefung aufweisen.

Die Oberfläche kann grundsätzlich beliebig geformt werden.

Die Oberfläche kann weiterhin zusätzlich über Vertiefungselemente verfügen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierung auf der Oberfläche kreisförmig, halbkreisförmig, elliptisch, rund und/oder einer beliebigen Freiform und/oder beliebigen mathematischen Form folgen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Strukturierung dreieck- und/oder trapez-förmig ist wobei der Abstand zwischen zwei Strukturierungen im Bereich einer halben Freiraumwellenlänge liegen und die Tiefe der in die Oberfläche hineinragenden Strukturierung in der Größenordnung 0.2 bis 0.7 Freiraumwellenlängen liegt

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierungen auf den Seitenbewandun- gen und oder am Gehäuse des Arrays platziert sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Strukturierungen auf einem, dem Antennenarray benachbarten Bauteil platziert sind, insbesondere auf dem Gehäuse, in dem das Antennenarray und/oder eines darunter liegenden Schaltungsträgers integriert sind und vorzugsweise auf anderen, mit dem elektromagnetischen Feld der Welle interagierenden Flächen.

Unter dem Begriff „Antennenarray“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Satz von mehreren, vorzugsweises verbundenen Antennen zu verstehen. Der Begriff „Antenennarray“ umfasst aber entgegen dem gängigen Verständnis gemäß der vorliegenden Erfindung auch nur eine einzige Antenne.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente. Weiterhin können alle hierin beschriebenen Merkmale der Erfindung beliebig miteinander kombiniert oder voneinander isoliert beansprucht werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren, in welchen gleiche oder ähnliche Bauteile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 : eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays. Fig. 2: eine Seitenansicht der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 4: eine Draufsicht der weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 5: ein Diagramm mit einer Abstrahlcharakteristik eines Antennenarrays aus dem Stand der Technik.

Fig. 6: ein Diagramm mit einer Abstrahlcharakteristik eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Antennenarrays 100 mit fünf in der Mitte angeordneten Antennen 10 und abschnittsweise mit einer Strukturierung 30 dargestellt, welche im vorliegenden Beispiel einen dreieck-förmigen Querschnitt aufweist.

Die Antennen 10 sind Hornantennen. Die Strukturierung 30 ist in Wellblechform ausgebildet. Das Antennenarray 100 weist auch strukturlose Bereiche 40 auf.

Die obere Oberfläche des Antennenarrays 100 ist die Oberfläche von der die aus den Antennen 10 ausgesendeten und/oder empfangenen elektromagnetischen Wellen ausgesendet oder empfangen werde.

Das Antennenarray 100 weist eine rechteckige Form auf.

Wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Oberfläche des Antennenarrays 100 leicht gebogen. Fig. 3 zeigt ein Antennenarray 100 mit einer Strukturierung 30, wobei die Strukturierung 30 Unterbrechungen 50 aufweist.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf Fig. 3.

Fig. 5 ist oben beschrieben.

In Fig. 6 sind Abstrahlcharakteristika von Antennen eines erfindungsgemäßen Antennenarrays in einem Diagramm dargestellt.

Auf der Abszisse des Diagramms ist der Winkel gegenüber dem Antennenarray und auf der Ordinate der Betrag der Signalstärke aufgetragen. Die mittlere vertikale Linie in dem Diagramm kennzeichnet einen Winkel von 0°. Die drei zu dieser mittleren vertikalen Linie nach links versetzten Linien kennzeichnen jeweils einen Winkel von -50°, -100° und -150°. Die drei zu dieser mittleren vertikalen Linie nach rechts versetzten Linien kennzeichnen jeweils einen Winkel von 50°, 100° und 150°.

Die Funktion des Antennenarrays 100 wird durch die Strukturierung dahingehend verändert, dass die Richtcharakteristik einen, über dem Raumwinkel, näher an der Rechteckform orientierten Verlauf annimmt. Dieser Effekt wird gegenüber Fig. 4 lediglich durch die Strukturierung und die Formung der Oberfläche erzielt.