用于電信號的寬帶傳輸的天線結構的制作方法
【專利說明】用于電信號的寬帶傳輸的天線結構
[0001]本發明涉及一種用于電信號的寬帶傳輸的天線結構，其具有帶狀線和探頭，所述探頭可以容性或感性地耦接到所述帶狀線，其中所述帶狀線和所述探頭被配置為在所述探頭和所述帶狀線之間的預定空間范圍內沿所述帶狀線的縱向彼此可相對移動，從而使所述電信號可以非接觸地在所述帶狀線和所述探頭之間被傳輸，其中所述帶狀線包括至少一個朝向所述探頭的帶狀電極和參考電極以及位于所述帶狀電極和所述參考電極之間的電介質載體材料。
[0002]如果電信號在相對彼此可移動的兩個元件之間傳輸，例如關于起重機或傳輸器安裝、雷達安裝或電腦斷層掃描儀而言是必要的，則出于明顯的原因而試圖分配移動受限制的電纜連接。在DE 44 12 958中描述了適于該目的的裝置。此處所傳輸的信號被饋入到沿相互可移動單元的移動路徑設置的第一單元的帶狀線中。采用容性或感性耦合來從第二單元中提取信號。
[0003]例如在WO 98/29919中描述了用于傳輸目的的改進裝置，其基于同時具有濾波特性的特殊導線結構。
[0004]在下文的說明書中，術語“帶狀線”是指縱向范圍大于其垂至于縱軸的范圍并且適用于攜帶電信號的所有形式的導線結構。信號被耦接在帶狀線的近場中，其中信號耦接輸出在理想情況中只在第二單元的區域內被影響。由于寬帶信號可能在設備或裝置部件的其他部分中導致擾動和干擾，因此不期望更加強烈的信號發射。
[0005]用于傳輸目的的帶狀線通常基于雙面(double-sided)電路板來構造。通常，玻璃纖維增強塑料用作電介質載體材料。載體通常在一側上提供有作為參考電極的連續導體表面并且在另一側上提供有帶狀電極。
[0006]這種天線結構面臨的最嚴重技術問題之一在于達到高抗擾度，以及信號傳輸限于變化的接收區域，即沿整個帶狀線低水平的總體輻射。
[0007]避免上述問題的一個解決方法在US 5 287 117中提出。其中線狀結構被多個小的天線片段代替。可以使用昂貴的材料將它們制造在小面積的電路板上。但是此處也應該注意的是，大量的天線片段涉及高水平的材料工藝和尤其高程度的組件復雜性，從而導致較高的制造成本。
[0008]EP I 476 956描述了使用至少一種具有中空結構的電介質的線狀結構，該中空結構被空氣或技術氣體填充。這里，除了用于制造和填充中空結構的高水平復雜度和費用以及與此相關的高成本之外，缺點尤其在于由于中空空間居間壁和空氣或技術氣體不具有相同的介電常數而使均勻度發生的波動。
[0009]因此，本發明的目的在于提供一種寬帶和廉價的信號傳輸裝置，其具有線狀結構，該線狀結構即使在高頻時也可以實現信號的高對稱性和低衰減值。
[0010]根據本發明，該目的通過具有在說明書開頭部分所提出的特征的天線結構來達成，其中所述電介質載體材料包括含有大分子的均勻塑料層，所述均勻塑料層中的大分子沿優選方向取向。
[0011]對于具有低水平電磁輻射和與電磁輻射相關的高抗擾度的高數據速率信號傳輸，電介質載體材料有必要具有非常高的均勻性。
[0012]正如根據本發明所示，使用含有大分子的塑料層，電介質載體材料的均勻性可以通過大分子在優選方向上的取向而改善。大分子的取向表明材料中不相等的電荷分布，以及由于大分子之間的相互作用而產生的化學鍵能量的能量水平的不期望偏移是不可能的。這表示材料中的電場和磁場整體上更加均勻。
[0013]已經證明特別有利的是，塑料層中所包含的大分子是沿著帶狀線的縱向定位的。大分子在電介質載體材料中的取向可以通過拉伸過程實現，在該拉伸過程中，電介質載體材料通過在期望的優選方向上使用拉伸應力而被拉伸。由于載體材料的變形，塑料層的二次聚合物和部分結晶區域被定向為大致平行于拉伸方向。通過該措施，大分子之間的接觸表面變得更大，間隔變得更小，并且結構變得更均勻。此外，二次化學鍵也變得更強。
[0014]此外，電介質載體材料在拉伸方向上的機械強度可以通過拉伸過程而增加。尤其是在長帶狀線的情況下，沿帶狀線縱向的大分子取向提供了改進的機械強度，并由此降低了帶狀線斷裂的風險。通過增加機械強度和降低斷裂風險，這種天線結構尤其適于電信號的寬帶傳輸，其中例如在用于電腦斷層掃描儀的旋轉傳輸系統中，帶狀線和/或探頭在環形路徑上循環移動。
[0015]可以理解的是，根據本發明，如果顯著數量的大分子沿所選擇的優選方向被定向，則大分子沿優選方向的取向被滿足。同樣可以被理解的是，信號傳輸可以在兩側進行，即帶狀線作為發射器而探頭作為接收器，或者帶狀線作為接收器而探頭作為發射器。雙向信號傳輸也是可能的。因此，根據本發明，探頭還可以被設計為帶狀線或者其一小部分。
[0016]帶狀線大部分朝一側向自由空間敞開。探頭從該側耦接。探頭和可選的外殼由與導電表面盡可能對稱的表面封閉。通過這種方式，一方面可以實現對導線系統所限定的阻抗，另一方面實現定義的對稱定界。如果不存在定義的參考表面，那么天線結構被設置在其中的裝置的至少一部分將會被用作電參考，由此不會實現所需要的對稱性。
[0017]另一實施例提供了電介質載體材料具有至少另一均勻電介質層。通過該另一均勻電介質層，具有不同電氣特性的材料可以按電介質載體材料整體上適用于產生均勻場的方式被組合。此外，該另一電介質層和塑料層的機械特性可以不同，以使得電介質載體材料在其整體上也可以根據相應的機械觀點來設計。
[0018]本發明的另一實施例提供了所述電介質載體材料的介電常數值ε d勺變化和/或所述另一電介質層的介電常數值％的變化在空間任意方向上小于5%，優選地小于1%，尤其優選地小于0.1%。如果介電常數值\的變化低于上述限定值，則各個電介質層尤其是均勻的，從而使電介質損耗僅經受非常輕微的波動。
[0019]為了提高機械特性，另一實施例提供了電介質載體材料具有至少一個機械增強層。例如，玻璃纖維增強塑料層可以結合或者加入到電介質載體材料。也已經發現，包括具有機械增強層的電介質載體材料的帶狀線可以尤其良好地機械成型或者后期處理，從而使帶狀線尤其良好地適用于安裝到電氣裝置中。
[0020]在另一實施例中，載體材料具有至少一個等勢面。等勢面有助于補償電介質載體材料中的不對稱性，從而使所產生的電場和/或磁場基本對稱。為了提供這種等勢層，可以將導體材料層、尤其是具有高導電性的材料加入到電介質載體材料中。尤其是，具有不完整表面覆蓋的導體材料層，例如金屬網格，可以在制造電介質載體材料中被直接引入到塑料層，其在工作中作為等勢面濾除所產生的電場和/或磁場中的不對稱性或干擾。根據所涉及的相應配置，這些層可以引入電絕緣的關系或者也可以以無反射的方式在帶狀線的兩端被封閉。
[0021]如果帶狀線在橫截面中是鏡像對稱的，例如在一個實施例中所提供的，則可以特別良好地限制所產生的電場和磁場的范圍。這里和以下的對稱性是關于帶狀線的縱向中心平面來理解的。對稱帶狀線的提供防止由于在帶狀電極、參考電極和/或電介質載體材料中的不同傳輸時間所產生的不均勻性和/或不對稱性。
[0022]在另一實施例中，從朝向探頭的帶狀電極表面到朝向帶狀線的探頭表面所測量的帶狀線和探頭之間的最小間距小于15毫米，優選地小于8毫米，尤其優選地在I毫米和4毫米之間。
[0023]在另一實施例中，提供分別印制在塑料薄膜上的至少一個帶狀電極和參考電極。已經發現，如果帶狀電極和參考電極分別印刷在塑料薄膜上，然后布置在電介質載體材料處或電介質載體材料上，則帶狀線的制造可以實施得尤其廉價。尤其優選的是，帶狀電極和參考電極是由銅制成的，通過印制到相應的塑料薄膜上來應用銅。在一實施例中，在這種情況下，塑料薄膜本身可以是電介質載體材料。
[0024]在一實施例中，帶狀線具有平行地布置在同一平面中且具有相互間隔關系的兩個帶狀電極。這種對稱帶狀線可以具有尤其低輻射的特性，其中尤其是可以補償由于在兩條平行帶狀線上使用對稱或不對稱的電氣信號而引起的干涉現象。根據本發明，術語“平行”也旨在包括帶狀電極是公認結構的這種配置，但是作為一個整體，它們基本上彼此平行地