Antennenarray

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 oder Hohlleiterschlitzantennen, zur Abstrahlung von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen umfassen. Solche Antennenarrays werden bspw. in Radar-, Ortungs- oder Kommunikationsanwendungen 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. 13 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. Dieser kennzeichnet sich als Abweichung vom gleitenden Mittelwert des Richtdiagramms dar und führt mit zunehmend deutlicher Ausprägung zu einer zunehmend negativen Beeinflussung der relevanten Perfor- mancegrößen des Radarsystems, wie etwa beispielsweise die Winkelauflösung.

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 Vertiefung umfasst, wobei die Vertiefung keine aktiv gespeiste Antenne ist und/oder sich geometrisch von der Antenne unterscheidet, wobei die Vertiefung ein Hohlleiter, vorzugsweise mit beliebiger Querschnittsgeometrie, ist, wobei die Antenne und die Vertiefung jeweils eine Erstreckung von der Oberfläche ausgehend aufweisen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Querschnittsabmessung der Vertiefungselemente (parallel zur Oberfläche) in den Achsen parallel zur Oberfläche gleich groß oder kleiner ist als die sich in der jeweiligen Ausrichtung ergebende Spannweite der durch die aktiven Antennen aufgespannten Fläche.

Vorzugsweise sind die eine oder mehrere Vertiefungen als Hohlleiter ausgeführt, welche vorzugsweise als Stichleitungen betrieben werden.

Hierbei wird die Nut dazu genutzt, Oberflächenströme zu durchtrennen und eine gestreute Abstrahlung (Scattering) zu erzielen. Insbesondere handelt es sich hierbei nicht um einen als Stichleitung betriebenen/ausgelegten Hohlleiter.

Die Vertiefung ist vorzugsweise kein Schlitz bzw. keine Rille oder Nut oder kein länglicher Schlitz bzw. keine längliche Rille oder Nut.

Mehrere Vertiefungen können auch nicht-periodisch angeordnet sein.

Vorzugsweise weist die Vertiefung eine Erstreckung von der Oberfläche ausgehend bzw. eine Tiefe in der Größenordnung größer oder gleich zwei Prozent einer Wellenlänge einer in der Vertiefung geführten Welle auf, vorzugsweise größer als ein Achtel und insbesondere gleich groß oder größer als ein Viertel der geführten Wellenlänge auf. Die Erstreckung der Vertiefung von der Oberfläche ausgehend kann auch ein Vielfaches von einem Viertel einer Wellenlänge einer in der Vertiefung geführten Welle sein. Die Vertiefung kann auch eine größere Erstreckung von der Oberfläche ausgehend aufweisen. Die Wellenlänge der in der Vertiefung geführten Welle bzw. die geführte Hohlleiterwellenlänge ist vorzugsweise größer als die Freiraumwellenlänge. Durch die Veränderung der Abmessungen, insbesondere der Querabmessungen, also quer zur Oberfläche, der Vertiefung kann die geführte Hohlleiterwellenlänge geändert werden. Die Querschnittsabmessung der Vertiefungselemente (parallel zur Oberfläche) in den Achsen parallel zur Oberfläche können gleich groß oder kleiner sein als die sich in der jeweiligen Ausrichtung ergebende Spannweite der durch die aktiven Antennen aufgespannten Fläche. Sind beispielsweise in der Vertikalen Ausrichtung auf der Oberfläche zwei oder mehr Sende-Antennen angeordnet, so spannen diese eine Spannweite in der Vertikalen auf. Die Vertiefungen können - bezogen auf diese Spannweite - kleiner sein als diese Spannweite, insbesondere kleiner als die Hälfte der Spannweite.

Die Querschnittsabmessungen der Vertiefungen parallel zur Oberfläche können gleich groß oder kleiner sind als ein Drittel der Abmessung der kompletten Oberfläche in jeder Raumrichtung parallel zur Oberfläche, vorzugsweise kleiner als ein Viertel und insbesondere kleiner als ein Achtel.

Vorzugsweise wird durch die Vertiefung oder die Vertiefungen gezielt der Oberflächenstrom in Resonanz gebracht, insbesondere sodass eine stehende Oberflächenwelle erzielt, sodass die Oberflächenwelle auf der Oberfläche keine wirkliche Phasenlaufzeit mehr hat, sondern stattdessen eine stehende Welle ausbildet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Vertiefung teilweise oder vollständig elektrisch leitfähig ist oder teilweise oder vollständig nicht elektrisch leitfähig ist oder absichtlich ganz und/oder teilweise schlecht leitfähig beziehungsweise ganz und/oder teilweise hochresistiv ist..

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Vertiefung teilweise oder vollständig mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder teilweise oder vollständig mit keiner elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist sowie ganz oder teilweise aus Metall besteht. Denkbar ist auch ein vollständig dielektrischer Aufbau des Antennenarrays. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung das Antennenarray vollständig o- der teilweise durchdringt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung ein Endstück aufweist, wobei das Endstück mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung oder mit keiner elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung einen definierten Abschluss, vorzugsweise eine definierte Impedanz, eine Anpassung und/oder einen Wellensumpf aufweist.

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

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens eine Abmessung eines Querschnitts der Vertiefung in der Größenordnung einer Freiraumwellenlänge liegt, wobei die Abmessung des Querschnitts insbesondere größer als ein Viertel der Freiraumwellenlänge und kleiner als eine Längsabmessung des Antennenarrays ist und/oder insbesondere kleiner als vier Freiraumwellenlängen ist.

Die Querschnittsabmessungen der Vertiefung liegen vorzugsweise in der Größenordnung einer Freiraumwellenlänge und sind vorzugsweise kleiner als die Gesamtabmessung der Oberfläche.

Insbesondere kann mindestens eine Querschnittsabmessung der Vertiefung in der Größenordnung einer Freiraumwellenlänge sein. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Vertiefung als Hohlleiter ausgeführt ist und deren Querschnittsabmessungen derart ausgelegt sind, dass der Hohlleiter im Betriebs-Frequenzbereich des Antennenarrays im Durchlassbereich, also oberhalb seiner Cutoff-Frequenz bzw. Grenzfrequenz betrieben wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Querschnittsgeometrie der Vertiefungen derart geformt ist, dass der dadurch erzeugte Hohlleiter im Betriebsfrequenzbereich der Anwendung in seiner fundmanetalen Mode betrieben wird, vozugsweise oberhalb seiner kritischen Frequenz (Cutofffrequenz) und unterhalb dem doppelten Wert der Cutofffrequenz.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Querschnittsgeometrie der Vertiefungen derart geformt ist, dass der dadurch erzeugte Hohlleiter ein Rechteckhohlleiter ist, der im Betriebsfrequenzbereich der Anwendung in der TE-10 (Transversal-Elektrischen 1-0-Mode) betrieben wird.

Besonders vorteilhaft kann es sein, die Vertiefung als Hohlleiter-Stichleitung zu dimensionieren, welche ihren Abschluss in der Tiefe des Antennenarrays über ihre Länge auf die Oberfläche transformiert und somit einen Impedanztransformator bildet. Die Hohlleiter-Stichleitung ist dabei vorzugsweise offen, also im Leerlauf, abgesumpft, also definiert terminiert oder kurzgeschlossen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung unterhalb der Oberfläche einem beliebigen Pfad folgt, wobei der Pfad insbesondere ausgehend von der Oberfläche zunächst senkrecht zu der Oberfläche verläuft und unter der Oberfläche rechtwinklig abbiegt und sodann unter der Oberfläche parallel zu der Oberfläche verläuft.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine oder die gesamte Oberfläche der Vertiefung absichtlich rau ausgeführt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefungen geschlitzte Hohlleiter darstellen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray mehrere Vertiefungen aufweist, wobei die mehreren Vertiefungen die gleiche oder eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung einen geraden, konischen, freiförmigen und/oder doppelt-konischen Längsschnitt aufweist und/oder Kavernen aufweist.

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

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

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche mit einer periodisch angeordneten Dreieckstruktur strukturiert ist wobei die Periode vorzugsweise vielfache einer viertel Freiraumwellenlänge entspricht.

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

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung in einer der Oberfläche gegenüber emporgehobenen Ummantelung eingelassen ist und die Ummantelung beliebig hoch hinausragt, wobei die Ummantelung vorzugsweise gegenüber einer anderen Ummantelung unterschiedlich hoch hinausragt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung auf einer die Antenne einschließenden Fläche angeordnet ist und/oder auf den Flächen einer Umrandung oder einem Gehäuse des Antennenarrays.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung auf einem separaten Bauteil angeordnet ist, wobei das separate Bauteil nachträglich auf einen Träger angeordnet ist, wobei der Träger die Antenne aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Antenne auf einer Leiterplatte oder einem beliebigen anderen Schaltungsträger angeordnet ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung Teil einer Leiterplatte ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray durch ein Verfahren unter Verwendung geschlitzter Hohlleiter gefertigt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray mindestens teilweise durch Metallguss, Spritzguss, ein spanendes Verfahren, insbesondere Fräsen, ein aufbauendes Verfahren, Drahterosion, Electroforming und/oder Galvanoformen gefertigt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Antennenarray eine Beschichtung, die mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens, insbesondere eines glättenden Beschichtungsverfahrens aufgebracht ist, aufweist.

Ein glättendes Beschichtungsverfahren wird in der DE 10 2021 128 881 offenbart und weist vorzugsweise folgende Schritte auf:

Glättung der Innenseite eines Hochfrequenz-Hohlleiters, wie einer Antenne des Antennenarrays, wobei der Hohlleiter einen Grundkörper mit einer Außenseite und mit einer Innenseite aufweist und wobei sich in dem Grundkörper eine oder mehrere Durchbrechungen befinden, die sich zwischen der Außenseite und der Innenseite erstrecken, wobei die Glättung der Innenseite des Hohlleiters mittels eines galvanischen Verfahrens erfolgt, bei dem auf der Innenseite des Hohlleiters eine durch das galvanische Verfahren erzeugte leitfähige, metallische Schicht gebildet wird, durch die eine Glättung der Innenseite des Hohlleiters erfolgt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray eine Beschichtung, die mittels eines stromlosen Beschichtungsverfahrens aufgebracht ist, aufweist. Ein stromloses Beschichtungserfahren wird in der DE 10 2022 128354 offenbart und weist vorzugsweise folgende Schritte auf: a. Bereitstellen eines Grundkörpers einer elektrischen Funktionsstruktur, wie eines Antennenarrays; b. Vorbehandeln mindestens eines Bereiches der Oberfläche des Grundkörpers durch Aufbringen einer Säure; c. Benetzen mindestens des Teils der Oberfläche des Grundkörpers, der gemäß Schritt b. vorbehandelt wurde mit einer Lösung, die ein Halbmetall und/oder ein Alkalimetall und/oder Phosphor aufweist; d. Benetzen mindestens des Teils der Oberfläche des Grundkörpers, der gemäß Schritt c. benetzt wurde mit einer Lösung, die Palladium oder einen Palladium- Aktivator aufweist; e. Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf mindestens den Teil der Oberfläche des Grundkörpers, der gemäß Schritt d. benetzt wurde.

Ein weiteres stromloses Beschichtungsverfahren wird in der DE 10 2020 104 038 A1 offenbart und weist vorzugsweise folgende Schritte auf:

Bereitstellen eines die Form einer Funktionsstruktur, wie eins Antennenarrays bestimmenden Grundkörpers,

Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht auf den form bestimmenden Grundkörper mittels Benetzen des Grundkörpers mit einer Mikropartikel und/oder Nanopartikel enthaltenden Dispersion.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche ein Verankerungselement aufweist.

Ein Verankerungselement wird beispielsweise in der DE 102022 128363 oder in der DE 102022 128354 offenbart. Vorzugsweise ist ein Verankerungselement dazu ausgebildet und angeordnet, die Haftung einer elektrisch leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche gegenüber einer Haftung der elektrisch leitfähigen Schicht auf einer Oberfläche ohne Verankerungselemente zu verbessern.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine an einem Formmerkmal der Vertiefung orientierte gedachten Linie, insbesondere eine Symmetrie- oder Mittellinie, senkrecht zur Oberfläche ausgerichtet ist oder einen anderen Winkel zur Oberfläche aufweist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Antennenarray einstückig ist.

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

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere Vertiefungen in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Raster auf der Oberfläche angeordnet sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefung zu einer anderen Vertiefung mit einem Abstand angeordnet ist, wobei der Abstand in der Größenordnung der Freiraumwellenlänge der elektromagnetischen Welle liegt, wobei der Abstand vorzugsweise kleiner als die Freiraumwellenlänge oder vorzugsweise ein Vielfaches der halben Freiraumwellenlänge oder vorzugsweise ein Vielfaches eines Viertels der Freiraumwellenlänge ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen mindestens zwei Antennen mindestens eine Vertiefung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine längere Querschnittsabmessung der Vertiefung in einem beliebigen Winkel, insbesondere senkrecht zur Polarisation eines von der Antenne abgestrahlten elektrischen Feldes, zu einer Ausrichtung der Antenne steht. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Antenne gegenüber der Oberfläche emporgehoben und/oder in einer Ummantelung eingelassen ist, wobei die Ummantelung über die Oberfläche hinausragt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein oder mehrere Vertiefungselemente auf der Seitenbewandung des Arrays platziert sind.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine an einem Formmerkmal der Vertiefung orientierte gedachten Linie, insbesondere eine Symmetrie- oder Mittellinie, senkrecht zur Oberfläche ausgerichtet ist oder einen anderen Winkel zur Oberfläche aufweist.

Die Antenne ist vorzugsweise eine Hochfrequenzantenne. Die Antenne ist vorzugsweise eine aktive Antenne und insbesondere keine Dummy-Antenne. Die Vertiefung ist vorzugsweise ebenso keine Dummy-Antenne.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche durch jeweils eine Öffnung der Vertiefung unterbrochen wird.

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 beliebig geformt sein. Die Oberfläche kann eben, gebogen, rund, konkav und/oder konvex sein und/oder die Form von mathematischen Kurven, wie bspw. eines Sinus, einer Parabel, einer Sphäre, eines Zylinders und/oder eines Sinus cardinalis aufweisen.

Es können eine oder mehrere Vertiefungen an oder in der Oberfläche angeordnet sein. Die Vertiefung kann in Form eines Sacklochs ausgeführt sein. Am Ende der Vertiefung, also am Ende des Sacklochs kann die Vertiefung "kurzgeschlossen", d.h. metallisch abgeschlossen sein.

Die Vertiefung kann auch als Durchgangsloch, also am Ende der Vertiefung offen, ausgeführt sein. Bspw. kann damit Energie kann nach "hinten" abgeführt werden.

Die Vertiefung kann am Ende am Ende reflexionsfrei oder reflexionsarm abgeschlossen sein. Das bedeutet, dass die Energie am Ende bedeutet, dass Energie am Ende der Vertiefung mindesten teilweise in Wärme überführt wird. Die Energie wird vorzugsweise wenigstens in Teilen weder nach unten abgestrahlt noch zurück nach oben reflektiert. Beispielsweise kann dies durch eine beabsichtigte schlechte Leitfähigkeit erreicht werden,

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

Die Vertiefung kann im Längsschnitt, vorzugsweise längs zu einer länglichen Ausdehnung der Vertiefung, gerade und/oder konisch sein. Die Vertiefung kann auch Kavernen, also beispielsweise, insbesondere weitere, Resonatoren, aufweisen. Es können auch Strukturierungen der inneren Oberflächen der Vertiefung vorhanden sein.

Das Antennenarray kann mehrere Vertiefungen aufweisen, die unabhängig voneinander sein können. Unabhängig bedeutet vorzugsweise, dass jede Vertiefung in sich abgeschlossen ist und nicht mit einer anderen Vertiefung, bspw. durch einen Kanal in Verbindung steht. Die Vertiefung kann aber auch, vorzugsweise unterhalb der Oberfläche mit einer anderen Vertiefung verbunden sein. In anderen Worten können solche Verbindungen Umwegleitungen bilden. Diese Umwegleitungen können benachbarte Vertiefungen verbinden oder können auch zu beliebigen anderen, insbesondere nicht benachbarten, Vertiefungen Verbindungen bilden.

Die Wände der Vertiefung können teilweise oder vollständig metallisch, insbesondere elektrisch leitfähig, ausgeführt sein. Die Wände können aber auch teilweise oder vollständig nicht-leitend sein. Denkbar ist auch, dass die Wände teilweise oder vollständig schlecht leitfähig sind und damit einen Wellensumpf bilden. Durch eine Wellensumpf können gezielt und beabsichtigt energetische Verluste erzeugt werden und damit die Welle am Reflektieren oder am Abstrahlen gehindert werden.

Die Wände der Vertiefung können einen Mittenrauwert über 0,5, vorzugsweise über 1 ,5, besonders bevorzugt über 3 aufweisen.

Die Vertiefung kann vorzugsweise senkrecht in die Oberfläche eindringen. Denkbar ist auch, dass die Vertiefung schräg oder beliebig geformt in die Oberfläche eindringt.

Die Vertiefung kann eine identische oder verschiedene Form zu einer anderen Vertiefung aufweisen.

Die Vertiefungen können, vorzugsweise als geschlitzte, Hohlleiter ausgeführt sein

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

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

Die Vertiefung kann in einem beliebigen Anordnungsmuster mit mehr als einer anderen Vertiefung angeordnet sein. Mehr als eine Vertiefung können in einem periodischen Abstand zueinander angeordnet sein.

Denkbar ist z.B., dass der, insbesondere periodische, Abstand zwischen zwei Vertiefungen 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 Vertiefungen wird vorzugsweise zwischen den Mittellinien oder den Wänden der Vertiefungen bestimmt.

Vorzugsweise ist die Vertiefung derart angeordnet und hinsichtlich ihrer Abmessungen dimensioniert, dass sich auf der Oberfläche eine stehende Welle bzw. eine Resonanz bei der Betriebsfrequenz des Antennenarrays bildet.

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

Vorzugsweise ist die Vertiefung zwischen zwei oder mehreren Antennen angeordnet.

Denkbar ist, dass auf der Oberfläche durchgehend Vertiefungen angeordnet sind. Denkbar ist aber auch, dass Vertiefungen 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 Vertiefungen angeordnet sind, abschließen. Eine oder mehrere Antennen können aber auch mit einem Überstand über die Oberfläche herausragen oder unter der Oberfläche angeordnet sein.

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

Ähnlich dazu kann auch die aktive Antenne aus der Oberfläche herausragen.

Eine oder mehrere Vertiefungen 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 Vertiefungen 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 Vertiefungen 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. Denkbar ist beispielsweise, dass das Antennenarray unabhängig von der Vertiefung oder den Vertiefungen hergestellt wird und beide Komponenten anschließend zusammengeführt werden.

So kann folglich das Antennenarray auf einer Leiterplatte integriert sein und die Komponente, welche die Vertiefung zur Verbesserung der Richtcharakteristik aufweist, auf diese Leiterplatte aufgesetzt werden.

Denkbar ist ferner aus, dass die Vertiefung in eine Leiterplatte eingebracht wird, beispielsweise als Vias oder mittels Fräsung.

Die Vertiefung kann anschließend nichtleitend verbleiben. Insbesondere kann die Vertiefung nachträglich leitfähig beschichtet werden. Die Vertiefung kann als "NDK" (nicht-durchkontaktierte Bohrung/Fräsung) oder als "DK" (durchkontaktierte Boh- rung/Fräsung) ausgeführt werden.

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.

Übergänge, beziehungsweise Wellentypwandler, auf andere Schaltungsträger oder integrierte Schaltungen oder Gehäuse integrierter Schaltungen zur Anbindung aktiver Komponenten und/oder der Speisesignale an die Antennen des Antennenarrays können ebenfalls Teil des Antennenarrays sein. Diese Wellentypwandler können über das Speisenetzwerk an die Antennen angebunden sein, vorzugsweise mittels Hohlleiter, insbesondere vorzugsweise mittels geschlitzter Hohlleiter. Diese Hohlleiter / bzw. das Speisenetzwerk kann vorzugsweise Teil der Gesamtkomponente, beziehungsweise des Antennenarrays sein. '

Die Oberfläche kann neben der Vertiefung oder den Vertiefungen eine Strukturierung, wie z.B. ein Zickzack-Muster, eine Wellblech-Form etc. aufweisen,

Die Oberfläche kann grundsätzlich beliebig geformt werden.

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 ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays. Fig. 2: eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 3: eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 4: eine vergrößerte Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 5: eine perspektivische Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 6: eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 7: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 8: eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 9: eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 10: eine perspektivische Schnittansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 11 : eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

Fig. 12: eine perspektivische Schnittansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenarrays. Fig. 13: ein Diagramm mit einer Abstrahlcharakteristik eines Antennenarrays aus dem Stand der Technik.

Fig. 14: ein Diagramm mit einer Abstrahlcharakteristik eines erfindungsgemäßen Antennenarrays.

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel eines Antennenarrays 100 mit fünf in der Mitte angeordneten Antennen 10 und einer Vielzahl um die Antennen 10 herum angeordneten Vertiefungen 20 dargestellt. 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 werden.

Die Vertiefungen 20 weisen einen länglichen rechteckigen Querschnitt auf und sind in drei Reihen angeordnet. In der mittleren Reihe sind in der Mitte die Antennen 10 angeordnet.

Das Antennenarray 100 weist eine rechteckige Form auf. An der vorderen Wand des Antennenarray 100 sind Durchbrüche 21 angeordnet, die sich bis zu den vorderen Vertiefungen 20 erstrecken. Diese Durchbrüche 21 sind für die Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik nicht primär relevant. Es handelt sich hierbei um nicht-abstrah- lende Schlitze der geschlitzten Hohlleiter, da die Vertiefungselemente 20 sowie auch die Speisung der Antennen 10 im vorliegenden Beispiel als geschlitzte Hohlleiter ausgeführt sind. Denkbar ist, dass die Durchbrüche 21 nicht vorhanden sind. Es ist auch denkbar, dass Durchbrüche in einer seitlichen oder hinteren Wand des Antennenarrays 100 angeordnet sind, die sich zu den jeweiligen Vertiefungen erstrecken.

Wie dies aus Fig. 2 hervorgeht, sind auch in den Wänden in dem Antennenarray 100 Durchbrüche auf derselben Höhe, wie die Durchbrüche 21 angeordnet. Damit ergeben sich durch das Antennenarray 100 verlaufende Durchbrüche. In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Mittenebene des Antennenarrays 100 aus Fig. 1 zu sehen. Die Antennen 10 erstrecken sich von oben nach unten durch das Antennenarray 100 und weisen im Längsschnitt eine doppelt-konische Form mit einem geraden Mittelteil auf. Die Antennen weisen in dem Mittelteil Schlitze 11 auf. Diese Schlitze 11 sind wiederum nicht abstrahlende Schlitze die daher kommen, dass die Speisungen der Antennen als geschlitzte Hohlleiter ausgeführt sind. Die Antennen 10 sind damit geschlitzte Hornantennen. Es sind aber auch andere Antennentypen in dieser oder einer ähnlichen Ausführung erfindungsgemäß denkbar. Die Vertiefungen 20 sind als Sacklöcher ausgeführt und verlaufen daher nicht vollständig durch das Antennenarray 100. Die Vertiefungen 20 weisen eine unterschiedliche Tiefe auf.

Fig. 4 zeigt den Schnitt aus Fig. 3 vergrößert.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Mitte des Antennenarrays 100 aus Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.

Fig. 6 zeigt den Schnitt aus Fig. 5 vergrößert.

In Fig. 7 ist ein zweites Beispiel eines Antennenarrays 100 mit Antennen, Vertiefungen 20 und Durchbrüchen 21 dargestellt.

Fig. 8 zeigt, dass die Durchbrüche 21 durch das gesamte Antennenarray 100 verlaufen

In Fig. 9 ist ein Schnitt durch die Mittenebene des Antennenarrays 100 aus Fig. 7 zu sehen. Die Antennen 10 erstrecken sich von oben nach unten durch das Antennenarray 100 und weisen im Längsschnitt eine gerade Form auf. Die Antennen weisen Schlitze 11 auf. Die Antennen 10 sind damit Hornantennen bzw. H-Sektor-Hornan- tennen, aufgrund der unveränderten Schmalseitenabmessung mit einer Speisung die in der geschlitzten Hohlleitertechnologie umgesetzt ist.. Einige Vertiefungen 20 sind als Sacklöcher ausgeführt und verlaufen daher nicht vollständig durch das Antennenarray 100. Andere Vertiefungen 20 sind als Durchgangslöcher ausgeführt und verlaufen damit vollständig durch das Antennenarray 100.

Die Figuren 10 bis 12 zeigen verschiedene Schnitte und Ansichten des Antennenarrays 100 aus Fig. 7.

Fig. 13 ist oben beschrieben.

In Fig. 14 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 -180°. Die drei zu dieser mittleren vertikalen Linie nach rechts versetzten Linien kennzeichnen jeweils einen Winkel von 50°, 100° und 180°.

Die vier Abstrahlkurven A1 bis A4 weisen in den Winkelbereichen von von -80° bis +80° geringe Unterschiede auf und bedienen zudem einen größeren Winkelbereich mit hinreichender Leistung als dies bei Fig.13 der Fall ist. Somit ergibt sich ein breiteres Sichtfeld bei gleichzeitig geringerem Ripple.