CN117501541B 天线装置、收发器装置、通信系统、致动器设备和操作天线装置的方法 （罗森伯格高频技术有限及两合公司）

2023.12.18PCT/EP2022/0639952022.05.24WO2022/263119DE2022.12.22司US2016240912A1,2016.08.18本发明涉及一种用于收发器装置(17)的天线装置(1)，该天线装置具有带有第一发射天线第二发射天线(3)均连接到第一平衡一不平衡变换器(22)的对称连接(As)，第一接收天线(4)和第二接收天线(5)均连接到第二平衡一不平衡变平衡变换器(22)的非对称连接(AA)能够连接到收发器装置(17)的传输信号路径(S)，并且第二平衡不平衡变换器(23)的非对称连接(AA)能够连接到收发器装置(17)的独立于传输信号路径天线组和接收天线组之间的串扰至少通过它们2衡变换器(22)的对称连接(AS)，所衡变换器(23)的非对称连接(AA)能连接到所述收发器装置(17)的独立于所述发射信号路所述接收天线组的所述接收天线(4，5)中的每一个均与所述发射天线(5)被设计为平面天线，所述平面天线的主区域(6)平行于电印刷电路板(8)的侧面区3所述衰减装置(37)具有第二衰减单元(41)，所述第二衰减单元(41)具有接入开口减单元(41)在几何上和/或在其相应的材料成分方所述两个收发器装置(17)围绕公共旋转轴相对于彼此能旋转，其中述第一致动器元件(35)上，所述第二收发器装置(17)布置在所述第二致动器元件(36)上，4a)提供由第一发射天线(2)和第二发射天线(3)组成的发b)提供由第一接收天线(4)和第二接收天线(5)组成c)通过所述收发器装置(17)的发射信号路径(S)操作所述发射天线组，所述发射信号d)通过所述收发器装置(17)的接收信号路径(E)操作所述接收天线组，所述接收信号天线(5)被布置在相对于彼此的空间位置中，使得所述发射天线组和所述接收天线组之间5[0004]本发明还涉及一种通信系统，该通信系统具有第一收发器装置和第二收发器装[0007]由一个天线或多个天线组成的天线装置用于非接触式或无线能量传输和/或数据便尽可能避免发射器和接收器特性之间的干扰。如在题为“CircularlyPolarizedPIFAArrayForSimultaneousTransmitAndReceiveApplications”A.Kee,M.Elmansouri,D.S.Filipovic,2017IEEEInternationalSymposiumonAntennasand6术相比有所改进，其优选地在同一收发器内的发射器和接收器之间具有实质性的隔离特线和第二接收天线均连接到第二平衡一不平衡变换器的对称连接或者连接到所述对称连接。第一平衡不平衡变换器的非对称连接(单端连接)可以连接到收发器装置的发射信号路径，第二平衡不平衡变换器的非对称连接可以连接到独立于发射信号路径的收发器装7围绕旋转中心或中心点旋转或是可旋转的(尽管[0030]可以提供两个发射天线和两个接收天线以其天线主瓣指天线的相应的主区域平行于围绕公共旋转中心或公共中心点的公[0033]天线可以位于基底区域上和/或可以连接在基底区域上。天线也可以远离基底区层印刷电路板(GND平面)的地面区域或多层印刷电[0034]两个发射天线优选地布置在距基底区域相同的高度或相同的距离处，和/或两个接收天线布置在距基底区域相同的高度或相同天线)特别优选地布置在距基底区域相同的高度或[0035]公共旋转中心或公共中心点优选地设计为两个发射天线的两个中心点或几何中[0036]可以提供发射天线和/或接收天线围绕旋转中心或公共中心点相对于彼此旋转平面天线的主区域的其他轴线或对称轴线的相对对准)和/或馈入点或通向相应的天线的8相对于平面天线的主区域的)与发射天线的基本几何形状相同的基本形状。接收天线优选9[0058]第一接收天线(以及可选的第二接收天线)被布置为围绕相对于发射天线的公共旋转中心或公共中心点旋转90°。如由于在相对的通信伙伴上的单个反射)相对于接收天线是交叉极化的，其结果是反射分装发射天线和接收天线的收发器装置的印刷电路板的短[0069]由于圆极化(这意味着要发射的电磁波的电场和磁场强度的矢量连续旋转)，因[0070]根据本发明的发展，可以提供每个平面天线被设计为使得其主区域具有有限的、角，该主对称轴是相应的平面天线的对称轴中最长的对称轴(特别地在主区域的纵向方向上对准或在主区域上对角对准的对称轴)以及在相应的平面天线的几何中心和天线的公共方向或逆时针方向)应该被选择为对于所有天线都是相同的，以便定义它们相应的的定向[0080]为了形成每个单独的发射天线和/或接收天线的最佳的圆极化，分配给相应的天[0081]基于电磁近场耦合的电磁波的优选主要电容馈入和馈出对于以特别灵活的方式[0084]还可以提供，电磁波从直接进入天线(特别是其主区域)的直通连接件(通孔)注的堆叠布置，例如设计为普通印刷电路板中的贴片天线和/或缝隙天线的多个中间天线的[0091]贴片天线或缝隙天线的使用仅仅是实现根据本发明的天线装置的有利的可能[0092]贴片天线或缝隙天线优选地通过加层/减层技术中的印刷电路板制造工艺制造。合材料FR_4(由环氧树脂中的玻璃纤维组成的复合材料)，以便提供特别经济的天线装置。的电磁波反射造成的失真的影响。电磁波在其传输过程中碰到的所有物体都会发生反射。面，可以提供用于均衡或预加强的收发器装置的信号处理部件，特别是数字信号处理部在接入开口内。接入开口的中心轴可以优选地沿着天线装置的主辐射方向和/或通过天线[0114]第一衰减单元和第二衰减单元优选地在几何上和/或在它们相应的材料成分/结元和/或第二衰减单元沿中心轴的延伸被设计为使得天线之一的天线主瓣在主辐射方向上(在天线或基底区域/印刷电路板的俯视图中)不开口提供有效地抑制优选地布置有天线的印刷电路[0125]在基于损耗的材料的情况下，反射衰减可以通过衰减材料内的介电和/或磁损耗[0127]基于损耗的吸收体可以可选地形成沿轴向方向延伸的层状的或连续的阻抗梯通过多层的结构或者通过将材料的介电和/或磁特性改变为材料的深度，可以设置阻抗梯[0131]在本发明的特别有利的发展中，可以提供第二衰减单元[0133]可以提供，衰减装置的直径或边长至少为用天线装置发射的电磁波的3个自由空过第一平衡不平衡变换器连接到两个发射天线，以便通过两个发射天线的差分激励来辐内全双工)中同时双向传输数据(全双工)[0147]可以例如通过发射信号路径的发射信号末级放大器的工作点设置来设置发射功部件还可以包括连接到发射信号处理部件的高频输出(简称为HF输出)的发射信号末级放射信号末级放大器的输出和发射信号处理部件处理部件的可选的本地振荡器电路提供本地振荡[0152]在非接触式电连接器的示例性实施例中，第一和第二收它们之间的距离小于10cm，并且提供大于50GHz的载波频率，最大发射功率优选地小于[0157]根据本发明的通信系统可以特别有利地用于相对于彼此可移动布置的电气设备[0158]根据本发明的通信系统特别地适合于与电机或旋转机器或线性致动器一起使[0160]收发器装置之间的距离可以定义为第一收发器装置的发射天线组的公共中心点[0164]相应的天线装置的中心点或相应的天线装置的天线的公共中心点因此优选地彼[0168]连接器和配合连接器可以优选地设计为完全非接触式，[0170]连接器和配合连接器可以彼此相互锁定。连接器可以具有至少一个第一锁定装[0171]连接器优选地至少在某些区域相对于配合连接器可旋转和/或可移动(特别是在[0173]可以有利地为致动器设备提供相同或至少重叠频带(带内全双工)中的非接触式[0175]提供由第一发射天线和第二发射天线组成的发射天线组，第一发射天线和第二[0176]提供由第一接收天线和第二接收天线组成的接收天线组，第一接收天线和第二[0177]通过收发器装置的发射信号路径来操作发射天线组，发射信号路径通过所述第一平衡不平衡变换器的非对称连接连接到第一平衡[0178]通过收发器装置的接收信号路径来操作接收天线组，接收信号路径独立于发射提及的优点可以类似地理解为也涉及本发明排除。通过初始值和最终值表示的范围也包括分别指定的范围所包含的所有那些值和分[0195]图2示出了在根据本发明的天线装置中使用的另一贴片天线的示例，该另一贴片天线具有正方形几何形状和在对角线上彼此相对的两[0196]图3示出了在根据本发明的天线装置中使用的另一贴片天线的示例，该另一贴片[0197]图4示出了在根据本发明的天线装置中使用的另一贴片天线的示例，该另一贴片天线具有圆形几何形状和冲压或凹陷成正方形的两[0198]图5示出了在根据本发明的具有三角形几何形状的天线装置中使用的另一贴片天[0199]图6示出了在根据本发明的天线装置中使用的另一贴片天线的示例，该另一贴片[0200]图7示出了根据本发明的天线装置的截面图，该天线装置具有近场耦合或电容耦[0202]图9示出了根据本发明的天线装置的截面图，该天线装置具有通过直通连接件的置1具有由第一平面发射天线2和第二平面发射天线3形成的发射天线组，以及相同的设计可以特别地被设计为印刷电路板8上或印刷电路板8中的导电区域或金属化区域。可替代如果天线主区域6围绕垂直于主区域6并穿过主区域的中心点的假想轴旋转90°,这将导致[0238]作为近场耦合的替代，也可以例如通过印刷电路板8的直通连接件14(如图9所[0241]屏蔽装置15与天线装置1相结合的优点在于将导体结构与围绕天线装置1布置的不平衡变换器或通过第二平衡单元23(优选地同样为180°混合耦合器)连接到两个接收天[0245]同一收发器装置17内的发射信号路径S和接收信号路径E之间的独立意味着，例即使在近场中，至少如果天线装置1的中心点Z位于垂直于印刷电路板7对准的公共旋转轴[0248]有利的应用尤其是作为替代的例如用于铰接关节领域中的滑动接触的机器人技一收发器的发射器和接收器之间的高隔离特性是可识别的(在所提出的频带>50dB内的隔[0254]如前所述，在致动期间可相对于彼此移动的组件中使用所提出的天线装置1同样[0257]可以提供，第一衰减单元38的接入开口39置，并且优选地(但不是必须地)在几何上和/或在它们各自的材料成分方面彼此不同。例口39内。外部或第二衰减单元41可以优选地形成为比内部或第一衰减单元38更厚或更高。[0261]现在将参考图20，以非常概括地解释如何能够对准通信系统例性实施例的收发器装置17可以被布置在例如致动设备33的相应的致动器元件35、36上，[0265]第一和第二收发器装置17之间的距离可定义为平行于中心轴MD的第一收发器装共中心点Z和(在图20的右侧)第二