[发明专利]介质天线

说明书

本申请是申请日为2009年4月21日、申请号为200910159522.5、发明名称为“介质天线”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种介质天线（dielektrische Antenne），至少部分包括电介质体以及导电壳体；其中可以在馈送段上对电介质体施加电磁辐射，并且可以通过透镜状成形的发射段至少部分地将该电磁辐射从电介质体发射出去；导电壳体将电介质体从馈送段至发射段基本上围住，在导电壳体中的馈送段区域内设置有馈送口，并且在导电壳体中的发射段区域中设置有发射口。

背景技术

已知介质天线均用不同技术制成，具有十分不同的结构形式。 但这些介质天线的共同之处在于：均使用电介质材料、尤其使用损耗特别小的电介质材料来传导、发射电磁波。 已知可用于电介质体的电介质材料例如有：聚四氟乙烯，聚丙烯，或者其它具有较小介电常数的电介质。

在工业过程测量技术领域，经常例如将介质天线用于填充位置测量。 就这些（但也包括其它）应用领域而言，如果所使用的天线具有尽可能窄的主发射方向、同时还具有尽可能紧凑的结构，则特别有益。 但这些要求在必须被用于其技术实施的结构性措施方面相互矛盾。 已知只有通过较大的发射段孔径（即开口面积），才能在主发射方向实现窄方向性。 为了在较窄的主发射方向的意义上也能利用该孔径，从透镜发送区域发射的电磁辐射必须具有尽可能平坦的相前沿，其中利用逐渐增大的天线长度，可以较为简单地实现这种平坦的相前沿，这同样也有悖于所需的紧凑结构形式。

已知的介质天线，除了难以在结构紧凑的同时实现较窄的主发射方向，还具有另一个缺点，该缺点与电磁馈送元件（空心导体（Hohlleiter））与电介质体或者与电介质材料构成的透镜之间的相对布置有关。

就电磁馈送元件与电介质体相互直接接触的天线结构而言，电介质体至少被部分电磁馈送元件所包围，也就是被导电壳体所包围。 如果这里所述导电壳体从馈送段直至发射段“基本上”围住的电介质体，这就意味着用于限制电磁辐射的导电壳体不必正好延伸至发射段边缘，因为基于所选择的壳体几何结构，施加在馈送段中的电磁辐射有可能无法到达电介质体的这一末端区域。 也意味着壳体不必是按照光学理解的“密封”的壳体，因为视所选择的电磁辐射而定，由充分密度的导电格网也能实现所需的反射效果。

在其它的结构形式中，电磁馈送元件（空心导体）与电介质体或者电介质材料构成的透镜相隔一定距离布置，使得馈送元件与电介质体之间形成间隙。

上述两种实施例的缺点在于：例如很难实现适合于卫生应用的结构形式。 对于电介质体至少部分被导电壳体围住的天线的实现结构而言，除了总归结构设计要求极高之外，还有如下附加的缺点：导电壳体与电介质体共同延伸直到向外伸出的天线部分，比较暴露，并且因此容易弄脏。 在电磁馈送元件和电介质体之间具有间隙的天线结构中，则存在朝向该间隙的天线表面被弄脏的危险；此外还因为存在间隙而难于应用在过压和欠压应用。

此外这种在发射方向具有锥形开口形状、且具有锥形成形的导电壳体的介质天线还存在以下明显缺点：这种有角度（但并非直角）的设计结构制造成本比较高，使得存在这样的意向，即找到以更加简单、成本更加低廉的方式制造的、发射特性至少可以与现有技术条件下已知天线相媲美的天线结构。

发明内容

因此本发明的任务在于，（至少部分）避免已知介质天线的上述缺点。

上述任务按照本发明首先并且基本上通过所述的介质天线这样解决，即电介质体在馈送段区域内基本上具有发射口的横截面。 这样可使得电介质体在其全部延伸长度范围内（沿着主发射方向观察）没有值得一提的横截面变化，以便能够最终可以在发射段中填充发射口。 尤其不需要制作（例如）锥形电介质体以及适合于该锥形电介质体的锥形导电壳体。 可以用明显低于已知结构的成本来制造按照本发明构型的介质天线。 尽管需要略微多一些的电介质材料来制造电介质体，但是优点更加突出。

按照本发明所述介质天线的一种特别适宜的实施形式，导电壳体被设计成罐状（topfartig），具有柱形侧壁，并且在天线馈送段中具有包括馈送口的底部，其中发射口（又垂直于主发射方向观察）基本上具有柱形侧壁的横截面。