CN1662794A - 平面天线和天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种平面天线(1)，用于激发TE01模式的电磁波，且适于安置在波导管(2)中。该平面天线包含一个介电材料构成的基底(6)，该基底具有正对填充物表面的第一表面和对着相反方向的第二表面。第一组(9)多个偶极臂(10)被安置在具有预定半径的圆的圆周上的第一表面(7)或者第二表面(8)上。第二组(11)多个偶极臂(12)被安置在具有预定半径的那个圆的圆周上的第一表面(7)或者第二表面(8)上。第一组(9)偶极臂(10)沿第一方向延伸，第二组(11)偶极臂(12)沿第一方向的相反方向延伸。而且，本发明涉及一种天线系统，该系统包含一个具有底板(3)和管道部分(4)以及前面提到的平面天线(1)的圆柱状波导管(2)。

Description

平面天线和天线系统
技术领域
本发明涉及一种平面天线，该平面天线用于激发TE01-模式(也称为H01-模式)，并适用于填充液位测量装置，该装置用来测定容器中填充物的填充高度。此外，本发明还涉及一种天线系统，该系统适合于在管道中使用，如分流管，用来测量容器中填充物高度。
“纯雷达方法”(也称为脉冲雷达方法)和“时域反射计(TDR)方法”生成电磁波或测量信号，它们沿着介质或填充物表面方向传播，并至少有部分作为所谓的反射信号在介质表面被反射。这些反射信号通过延迟时间法检测和评估。这些技术众所周知，因此省略详细的解释。这些基本方法，例如，在“Radar Level Measurement-The User’sGuide”，(VEGA Controls，2000，Devine，Peter(ISBN 0-9538920-0-X))中有说明。根据本发明的平面天线和天线系统都用于在基于上述脉冲雷达方法或者TDR方法的雷达液位测量应用中激发雷达信号。
背景技术
使用雷达的液位测量是一种优雅、精确、可靠的方法。这种固定下来的技术使用，例如，号角天线在圆形波导管中激发TE11的基本模式(也称为H11-模式)，并在分流管中传播。号角天线和基本TE11-模式的使用使得高分辨率和高精确度成为可能，但是由于测量管道壁材料的影响，这种方法存在局限性。具有低相对电容率或者在工业油箱极限条件(如压力或温度)之下的产品液位探测通常需要分流管或者竖管。分流口可能导致误反射、干扰测量，并可能降低准确度。
因此，需要一种天线系统，该系统可用于管道，如分流管，来测量容器中填充物的填充高度，并且该系统的精确度至少达到通过使用号角天线获得的精确度或者更高。
例如，WO 02/31450 A1展示了一个包含平面天线的液位测量装置。这种平面天线包含多个直的金属部分，这些金属部分从一个中心呈放射状延伸，并具有与直的部分相连的臂，且在一个圆的圆周上沿切线方向延伸。所有的臂按一个方向延伸，所有的元件被排列在一个基底的相同表面上。这样的结构在平面天线与需要测量填充高度的填充物自由面之间的最小间隙(也称为块距离)方面是有利的，因为被公开的平面天线将减少块距离，这点被略述。
发明内容
根据本发明用于激发TE01-模式的平面天线包含一个介电材料构成的基底，该基底的第一表面正对填充物表面，第二表面对着相反的方向。第一组偶极臂被安置在具有预定半径的圆的圆周上的第一表面或者第二表面上。第二组偶极臂被安置在具有预定半径的那个圆的圆周上的第一表面或第二表面上。第一组偶极臂沿第一方向延伸，第二组偶极臂沿第一方向的反方向延伸。
由于TE01-模式的使用，这样的平面天线在管道中安置不会引起问题，这些问题已经知道是由于在这种管道中使用号角天线而产生的。并且，这样一个基本为平面状的天线设计可以应用于大约3GHz到70GHz或者更高的中心频率，优选地为26GHz或者再高一点的中心频率，最好是在20GHz到28GHz左右。
使用模式变换器可能是有利的，在圆形波导管中，此处是波导管道，这种模式变换器将同轴TEM-模式变换为TE01-模式。
根据本发明的平面天线的一个示例性实施例中，第一组偶极臂和第二组偶极臂被安置在基底的相对的表面上。在此情况下，这样可能较为有利：第一组偶极臂通过第一连接元件相连接，第二组偶极臂通过第二个共用的连接元件互相连接。第一连接元件和第二连接元件都可以做成连接环(星点)的形状。第二个环的直径与第一个环的直径不同。在本发明的另一个示例性实施例中，第二个环的直径大于第一个环的直径。第一个连接元件和第二个连接元件都可以作为电触点与基底的下表面接触。这些连接元件使同轴线的外导体和内导体的接触成为可能。
在本发明的另一个示例性实施例中，基底具有预定的厚度，该厚度是由第一表面和第二表面确定的。在工作频率为26GHz的情况下，基底的厚度在0.20毫米到0.30毫米之间。在一个优选实施例中，基底是RD-Duroid 5880，有εR＝2.2和tang(ξε)＝0.0009，厚度是0.254毫米。
在本发明的另一个示例性实施例中，偶极臂长度为λ/4。这些偶极经常被安置在一个半径为7.5毫米的圆周上。波导管的直径为0.24毫米。
在本发明的另一个示例性实施例中，第一组和第二组的偶极臂具有相同的大小。
在本发明平面天线的另一个示例性实施例中，第一组和第二组的每个偶极臂都包括一个放射状延伸的第一偶极连接部分和一个沿切线方向延伸的第二偶极部分。第一偶极部分可包括一个匹配网络。这个网络提供了一个两阶变换。首先，偶极输入阻抗的电抗分量被一根短传输线补偿。在第二步，通过使用λ/4变换器获得较高和实部的输入阻抗。原则上，也可以使用短路线，但是可能会打乱与上面描述方法相反的整个组件的绝对对称。为了通过50欧姆的连接环得到输入阻抗，每个偶极的输入阻抗需要被变换为600欧姆或者其他值。实际上，连接环输入阻抗不是直接被变换为50欧姆，因为在物理上不可能实现传输线特性阻抗为600欧姆。相反，阻抗首先被变换为28.8欧姆。最终的匹配是由后面将谈到的同轴线变换器实现的。
到输入阻抗为50欧姆的整体变换是由一个同轴线变换器完成的。这个变换器由以聚四氟乙烯作为介电材料(例如RG402，产品名称UT 141-A-TP，具有特征阻抗50欧姆)的半刚性电缆实现。这条线被移植成长度为λ/2的空气线路，跟着一个λ/4λ(空气-)变换器来获得28.8欧姆连接环阻抗的匹配。
由于尺寸小，制作一个改进的内导体是非常困难的，所以内导体的直径不变。线路变换器的特征阻抗由外导体的内直径校准。
因此，每个偶极的匹配网络可包含具有第一宽度的第一长度部分，具有第二宽度的第二长度部分和具有第三宽度的第三长度部分。第一长度部分与偶极臂接触，第三长部分与连接环相连接。
根据本发明平面天线的另一个示例性实施例，第一组和第二组的每个偶极臂都沿着圆周弯曲。因此，偶极臂精确遵循圆柱状波导管中TE01-模式场图的环形电磁通量线。在一个替代实施例中，第一组和第二组的每个偶极臂都被做成直线的形状。弯曲偶极臂和直偶极臂的长度最好都是需要激发的波长的大约四分之一，短一点的波长更好。
为了更容易制造，在本发明平面天线的一个示例性实施例中，第一组偶极臂和第二组偶极臂被安置在基底的不同表面上。因此，第一组偶极臂被安置在正对着填充物的上表面上，第二组偶极臂被安置在对着波导管的底板的下表面上。这样的偶极臂设置使得在每个表面上能够安置相对较多的偶极臂，而不会引起激发结构相互间过于接近的问题。而且，可以为第一组偶极臂和第二组偶极臂提供集中馈送(feeding)。馈送可由第一连接元件提供，偶极臂连接部分正是由这个元件连接到偶极臂。第二连接元件可设置在基底的另一面上，用以连接另一组的偶极臂。
本发明平面天线的另一个示例性实施例中，第一组和第二组的多个偶极臂都以微带线技术制造。
本发明平面天线的另一个示例性实施例中，偶极臂连接部分和匹配网络，以及基底每个表面上的连接环都以微带线技术制造。
如上所述，根据本发明的另一个方面，一种天线系统包含具有底板和管道部分的圆柱状波导管。用于激发TE01-模式并被安置在圆柱状波导管内的平面天线包含至少一个介电材料构成的基底，第一组的多个偶极臂被安置在具有预定半径的圆的圆周上，第二组的多个偶极臂也被安置在具有预定半径的该圆的圆周上。第一组偶极臂沿第一方向延伸，第二组的偶极臂沿与第一方向相反的方向延伸。平面天线的第二表面与底板平行并有一段距离，以提供一段间隔。
在本发明天线系统的一个示例性实施例中，平衡-不平衡变换器网络被插入到不对称同轴线与第一组的多个偶极臂和第二组的多个偶极臂之间。同轴线作为平面天线激发结构的馈线。平衡-不平衡变换器网络避免了鞘波。这种平衡-不平衡变换器网络可包含一个第一环终端和一个被插在第一环终端内，与之同轴的第二环。同轴线的内导体在第二终端之内走向。第一终端的高度大约为λ/4。通过连接前面提到的终端之间的对称天线，鞘波可以在λ/4-变换器内被忽略。根据经验，平衡-不平衡变换器的直径被选为同轴线外导体直径的两倍。平衡-不平衡变换器起到同轴陷波器的作用。
在本发明天线系统的另一个示例性实施例中，在波导管的底板与基底的第二表面之间的间隔被至少一种介电材料部分或者全部充满。这种介电材料可以是聚四氟乙烯、PTFE或Rohacell。由于介电材料部分或者全部地填充了空隙，整个组件的强度得以改善。
在本发明天线系统的另一个示例性实施例中，在基底的第一表面上或者前面提供了一个覆盖层。此覆盖层包含至少一种介电材料。由于这个覆盖层，实现了对波导管或者分流管中空气的保护。而且，由于覆盖层外面的形状，达到了透镜效果。这样的覆盖层与结构相互作用，因而，在设计平面结构的时候就需要考虑这点。
在本发明天线系统的一个替代实施例中，覆盖层可以通过这样的方式被安置在波导管里：使得在覆盖层和基底的第一表面之间有间隔。
如上所述，覆盖层可具有凸起或者凹入的形状。需要注意的是，根据本发明的天线系统可包含具有至少一个或多个上面提到的特征的平面天线。
附图说明
图1是根据本发明的一个天线系统的示例性实施例的横截面示意图；
图2是一个平衡-不平衡变换器的横截面示意图；
图3是图2的平衡-不平衡变换器的透视图；
图4是根据本发明的平面天线的一个示例性实施例的平面图，其中显示了具有第一组多个偶极臂的基底第一表面；
图5是放大了的图4中偶极臂的详细平面图，其中显示了图4中基底第二表面的偶极臂；
图6是图4平面天线平面图的细节“X”，显示了偶极臂的偶极连接部分的匹配网络；
图7是图1所示的组件的横截面图；
图8是图4的平面天线的详细平面图，显示了平面天线基底的第二表面；
图9显示了涂层的多种示例性实施例，该涂层位于例如图4所示的平面天线的基底第一表面的前面；
图10是根据本发明的天线系统的一个示例性实施例的横截面示意图，为匹配的缘故提供了一个锥形。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个天线系统1的第一个示例性实施例的横截面示意图。天线系统1包括一个具有底板3和管道部分4的圆柱状波导管2。天线系统1还包括用于激发TE01-模式电磁波的平面天线5。平面天线5被安置在圆柱状波导管2中。
平面天线5包括一个介电材料构成的基底6，该基底具有正对填充物表面的第一表面7和对着相反方向的第二表面8。第二表面8对着波导管2的底板3。在介电材料构成的基底6的第一表面7上，这里介电材料是RT-Duroid 5880，安置了第一组9的多个偶极臂10。第二组11的多个偶极臂12被安置在基底6的第二表面8上。关于结构和第一、二组9，11的多个偶极臂10，12形状的其它详细信息，我们参考下面关于图4-6和8的解释。
平面天线5被安置在波导管2中，使得基底6，尤其是基底6的第二表面8，与波导管2的底板3平行。在第二表面8和基底6以及底板3之间的间隙空间可以部分或者全部用介电材料填充，例如，聚四氟乙烯或类似材料。在基底6的第二表面8和底板3之间的距离大约为由本发明的平面天线5所激发的电磁波波长的四分之一。
如图1所示，在基底6的第一表面7和第二表面8上的激发结构与图2和3所示的平衡-不平衡变换器网络100相接触。平衡-不平衡变换器网络与一根同轴电缆13相连。通过同轴电缆13，一个不对称信号被馈送给平面天线5。为了避免鞘波，平衡-不平衡变换器网络12是必需的。平衡-不平衡变换器网络100包含一个环形终端15和另一个环形第二终端16。图2和3也显示了同轴电缆13的缆芯17。这种平衡-不平衡变换器网络100作为同轴陷波器。在终端15和16之间开放的λ/4-线显示了在“损失减少情况”下设置频率时的无限阻抗。通过连接终端16与同轴电缆17的中心线之间的对称天线，在λ/4变换器波段中鞘波可以被忽略。按照经验，平衡-不平衡变换器100的直径被选为同轴线外导体直径的两倍。
如图1所示，平衡-不平衡变换器网络100的终端16接触一个连接环19。连接环19本身被连接到基本上呈放射状延伸到在基底6的下表面8上的偶极臂的所有偶极臂连接部分21。同轴电缆13的缆芯17与一个连接环18相连。连接环18本身被连接到基本上呈放射状延伸到在基底6的上表面7上的偶极臂的所有偶极臂连接部分20。
此外，平衡-不平衡变换器100的外终端15具有预定的高度，该高度约为λ0/4。这个外终端15与波导管的底板3(短)相连。外终端15与基底6或者那上面的金属结构没有接触。
需要注意的是，基底6被安置在波导管2内，使得基底6的下表面8与波导管的底板3平行。下表面8和底板3之间的距离约为λ/4。基底6和底板3之间的间隔可以部分或者全部填充介电材料，如聚四氟乙烯、PDFE或者类似材料。
图4显示了根据本发明的平面天线5的平面图。这里，上表面7正对着填充物。平面天线5包含12个排列在一个圆周上的偶极臂10。这里，圆的直径为15mm。偶极臂10的长度约λ/4，它们沿着圆周弯曲。在基底6的中心区域设置有一个孔，与连接环18同轴。连接环18用来与同轴电缆13的中心线17连接。每个偶极臂10具有一个从连接环18放射状延伸出来的偶极连接部分20。连接部分20连接着连接环18与偶极臂10。每个连接部分20包含一个匹配网络21，这在图6中有更详细的表示。
图5显示了图4的细节“X”。如所指出的那样，偶极臂12被安置在基底6的下表面8上。偶极臂12沿着偶极臂10的相反方向延伸。偶极臂12还包含一个与连接环19相连的偶极臂连接部分21，如已经在图1中显示的那样。在基底6的下表面8上的偶极臂连接部分21包含一个匹配网络21，如图6所示。偶极臂10和12，以及连接部分20，21的大小是相同的。每个连接臂10和伴随着的偶极臂12起到一个偶极半(dipole half)的作用。因此，如上述图中所示，根据本发明的平面天线5包含12个偶极。偶极的数目可能会变化。也可在基底6的每个表面7，8上只安置四个或五个或者十个偶极。然而，在每个表面6，7上也可安置多于十二个偶极。
如图6所示，匹配网络21包含三个不同形状的传输线21a，21b，21c。这三个不同的传输线具有不同的宽度W1，W2，W3和三个不同的长度L1，L2，L3。总长度(L1+L2+L3)可与偶极连接部分20的长度相同。由于本结构的高模式纯度，使用了用于激发结构的匹配网络。匹配网络21是在偶极的适当输入阻抗基础上设计的。匹配网络21提供了一个两阶变换。首先，偶极输入阻抗的电抗分量被短传输线21c补偿。在第二步，通过使用λ/4-变换器21b获得较高的实部输入阻抗。原则上，也可以使用短路线，但是可能会打乱整个组件的绝对对称。在制作过程也可能会有问题。
如上所述，所有偶极臂连接部分20起到匹配网络21的作用，这是由于上述的形状和到在基底4中心的共用连接环18的分流。连接环18也可以被称为星点。这里，为了在连接环18得到50欧姆的总输入阻抗，每个偶极的输入阻抗应该被变换为600欧姆。实际上，连接环18的输入阻抗不是直接被变换为50欧姆，因为在物理上不可能实现传输线特征阻抗为600欧姆。作为替代，阻抗首先被变换为28.8欧姆。最终的匹配是由一个同轴线变换器实现的。这个变换器是用以聚四氟乙烯作为介电材料并具有50欧姆特征阻抗的半刚性电缆来实现的。这条线被移植成长度为λ/2的空气线，跟着一个λ/4λ(空气)变换器来获得对阻抗为28.8欧姆的共用连接环18的匹配。这个线变换器的特征阻抗是由外导体的内直径来校正的。图7显示了此同轴变换器的几何形状。
由于很容易实现同轴线变换器到微带线结构的传输，基底6的两侧都分布了激发结构。在基底6的每一侧7，8上都有一组偶极臂10，12。匹配网络21也在两个表面7，8都被实现，并且匹配网络21以这样的方式被构造：根据对称传输线，这个结构在基底6的上下表面7，8上是重叠的。而且，此结构的好处在于匹配网络21的线路的特征阻抗可以被容易地精确调整。此激发结构显示了在远场中优良的TE01-模式纯度，所以这个结构也成为具体实现的优良候选。每个偶极的输入阻抗的实部稍低于仅在基底一侧有此结构的情况。匹配网络需要相应调整。
如上所述，图7显示了图1中用到的传输线。这个传输线包含一个具有中心线17和外线30的同轴线13。外线30与轴衬16相连，轴衬16具有一个外螺纹，用于匹配波导管2的底板3中的中心孔的内螺纹。环15被安置在底板3的上方，以起到作为上面提到的平衡-不平衡变换器网络与轴衬16连接的作用。轴衬16有一个连接面16a，用来与在基底6的下表面8上的金属微带结构的连接环18相连。同轴电缆13的中心线17有一个连接面17a，用来与在基底6的上表面7上的金属激发结构的连接环18相连。
这里，一个偶极环具有十二个散射器(radiators)，被替换了的一半偶极和在基底6上下侧面上的对称馈送。这个偶极环由下面的数据构造。
    几何形状     宽度(毫米)     长度(毫米)   阻抗
    单偶极馈线阻抗变换器一个单臂所有十二个臂     0.50.10.41     0.440.5952.1   46.5-j106欧姆43.1欧姆260.7+j15.2欧姆186.3+j24.4欧姆27.8+j3.7欧姆
如上所述，波导管2的直径被选为24毫米，以防止TE02-模式传播的可能性。
图8再次更详细地示出了具有连接环18和连接环19的基底6中心区域。连接环18被安置在基底6的上表面7上，通用连接环19被安置在基底6的下表面8上。因此，如果同轴电缆13的内线的连接面17a与连接环18相连，则轴衬16的连接面16a就与连接环19相连。
图9显示了根据本发明的天线系统的几个不同的实施例。为了附图的简化，仅显示了基底6和波导管2。在本发明的第一个示例性实施例中，覆盖层40被直接设置在基底6上。覆盖层40是由介电材料构成的。在第二个实施例中，覆盖层41被设置在距基底6有一段距离的地方。在第三和第四个示例性实施例中，覆盖层42，43被设置在距基底有一段距离的地方，并且具有凸起或者圆锥的形状。
本发明的第五和第六示例性实施例显示了被设置在基底6上的覆盖层44和45。仍然，覆盖层44和45具有圆锥或者凸起的形状。
最后一个实施例包含一个具有两个或多个不同层46a，46b的覆盖层46。外层46b具有凸起或者凹入的形状。
覆盖层的材料必须是介电材料，如PTFE。这样一层的厚度可以是λ/4或者n*λ/4，其中n∈N。
最后，我们参照图10，图10显示了根据本发明的天线系统1的横截面示意图。这里，平面天线5如前面提到的那样被安置在波导管4内。分流管45通过扩口管44与波导管4相连。这个扩口管被用来使本发明的天线系统1与直径比波导管4直径大的分流管45相匹配。
如果分流管45的直径小于波导管4，可以在波导管4和分流管45之间插入一个变窄扩口管或一个圆锥形扩口管。
根据本发明，半刚性电缆RG 402 UT 141-A-TP可以被用来连接天线系统1。根据本发明用来激发TE01-模式的平面天线系统显示了很好的匹配。波导管直径的增加或者减少，无论是通过阶段不均匀性还是圆锥形扩口管，原则上都不能激发高序模式。通过减小波导管直径来避免激发高序模式可能更为有利。
另一个衡量模式纯度的可能性是通过分析驻波和因此产生的振幅波动，该振幅波动由所有激发模式的重叠引起。这至少从质量方面看是可行的，通过一个可变的短波导管将平面天线连接到一个长的波导管，该长波导管与短波导管具有相同的直径。

Claims (30)

1.一种用于激发TE01-模式的电磁波、并适于安放在波导管(2)中的平面天线(1)，包含：
一个介电材料构成的基底(6)，具有正对着填充物表面的第一表面(7)和对着相反方向的第二表面(8)；
第一组(9)多个偶极臂(10)，被安置在一个具有预定半径的圆的圆周上的第一表面(7)或第二表面(8)上；
第二组(11)多个偶极臂(12)，被安置在具有预定半径的该圆的圆周上的第一表面(7)或第二表面(8)上；
其中第一组(9)偶极臂(10)沿第一方向延伸，第二组(11)偶极臂(12)沿与第一方向相反的方向延伸。
2.如权利要求1所述的平面天线，其中第一组(9)的偶极臂(10)和第二组(11)的偶极臂(12)具有相同的大小。
3.如权利要求1或2所述的平面天线，其中第一组(9)和第二组(11)的每个偶极臂(10，12)的长度都约为或者小于电磁波波长的四分之一。
4.如前述任一权利要求所述的平面天线，其中第一组(9)的每个偶极臂(10)具有一个从基底(6)的中心区域基本呈放射状延伸的偶极连接部分(20)，第二组(11)的每个偶极臂(12)具有一个从基底(6)的中心区域基本呈放射状延伸的偶极连接部分(21)。
5.如权利要求4所述的平面天线，其中第一组(9)偶极臂(10)的偶极连接部分(20)与第一个共用连接元件(18)相连接，第二组(11)偶极臂(12)的偶极连接部分(21)与第二个共用连接元件(19)相连接。
6.如权利要求5所述的平面天线，其中第一个共用连接元件(18)和第二个共用连接元件(19)中的至少一个制成连接环的形状。
7.如权利要求6所述的平面天线，其中第一个共用连接元件(18)具有第一个直径，第二个共用连接元件(19)具有第二个直径，第二个直径小于第一个直径。
8.如前述任一权利要求所述的平面天线，其中第一个匹配网络(21)被安排在第一组(9)的多个偶极臂(10)和第一个馈线(13)之间，第二个匹配网络(21)被安排在第二组(10)的多个偶极臂(11)和馈线(13)之间。
9.如权利要求8所述的平面天线，其中匹配网络(21)包括多个不同形状的传输线部分(21a，21b，21c)。
10.如权利要求8-10中任一项所述的平面天线，其中每个匹配网络(21)包括具有第一个宽度(W1)的第一传输线部分(21a)，具有第二个宽度(W2)的第二传输线部分(21b)，和具有第三个宽度(W3)的第三传输线部分(21c)。
11.如权利要求10所述的平面天线，其中第一、第二和第三个传输线部分(21a，21b，21c)具有不同的长度(L1，L2，L3)。
12.如权利要求4-11中任一项所述的平面天线，其中每个偶极连接部分包括一个匹配网络(21)。
13.如前述任一权利要求所述的平面天线，其中第一和第二组(9，11)的每个偶级臂(10，12)基本上沿圆周的切线方向延伸。
14.如前述任一权利要求所述的平面天线，其中第一组(9)和第二组(11)的每个偶级臂(10，12)沿圆周方向弯曲。
15.如权利要求1-13中任一项所述的平面天线，其中第一组(9)和第二组(11)的每个偶级臂(10，12)被制成直线的形状。
16.如前述任一权利要求所述的平面天线，其中第一组(9)和第二组(11)的每个偶级臂(10，12)的长度约为电磁波波长的四分之一，最好是小于电磁波波长的四分之一。
17.如前面任一权利要求所述的平面天线，其中第一组(9)的偶级臂(10)和第二组(11)的偶级臂(12)被安置在基底(6)的不同的表面(7，8)上。
18.如前面任一权利要求所述的平面天线，其中基底(6)的预定厚度由第一表面(7)和第二表面(8)确定，这个厚度大约等于或者略大于基底(6)中电磁波波长的四分之一。
19.如前面任一权利要求所述的平面天线，其中基底(6)具有低电容率，最好电容率εr＜4。
20.如前面任一权利要求所述的平面天线，其中第一组(9)的多个偶级臂(10)和第二组(11)的多个偶级臂(12)用微带线技术制造。
21.一种天线系统，包含：
一个具有底板(3)和管道部分(4)的圆柱状波导管(2)；
一个平面天线(1)，该平面天线适用于激发TE01-模式，并被安置在圆柱状波导管内，这个平面天线(1)包括：
一个介电材料构成的基底(6)，具有正对着填充物表面的第一表面(7)和对着相反方向的第二表面(8)；
第一组(9)多个偶级臂(10)，被安置在一个具有预定半径的圆的圆周上的第一表面(7)或第二表面(8)上；
第二组(11)多个偶级臂(12)，被安置在具有预定半径的该圆的圆周上的第一表面(7)或第二表面(8)上；
其中第一组(9)偶级臂(10)沿第一方向延伸，第二组(11)偶级臂(12)沿与第一方向相反的方向延伸，平面天线(1)的第二表面(8)平行于底板(3)设置，并有一段距离，从而提供了一段间隔。
22.如权利要求12所述的天线系统，其中第一组(9)的多个偶极臂(10)和第二组(11)的多个偶极臂(12)与一个不对称同轴线相连接。
23.如权利要求21或22所述的天线系统，其中一个平衡-不平衡变换器网络被插入到不对称同轴线(16，17)以及第一组(9)的多个偶极臂(10)和第二组(11)的多个偶极臂(12)之间。
24.如权利要求21-23中任一项所述的天线系统，其中波导管(2)的底板(3)和基底(6)的第二表面(8)之间的间隔被部分或者全部填充至少一种介电材料，所述介电材料最好是聚四氟乙烯、PTFE或者Rohacell。
25.如权利要求21-24中任一项所述的天线系统，其中在基底(6)的第一表面(7)上或者前面设置有覆盖层(40-45；46a，46b)，所述覆盖层(40-45；46a，46b)包含至少一种介电材料。
26.如权利要求25所述的天线系统，其中覆盖层(40-45；46a，46b)被设置在波导管(2)内，使得在覆盖层(40-45；46a，46b)和基底(6)的第一表面之间有间隔。
27.如权利要求25或26所述的天线系统，其中覆盖层(40-45；46a，46b)具有凸出或者凹入的形状。
28.如权利要求25-27中任一项所述的天线系统，其中覆盖层(40-45；46a，46b)包含两个或更多个不同的介电层。
29.如权利要求21-28中任一项所述的天线系统，其中基底(6)没有表面波激发。
30.如权利要求21-29中任一项所述的天线系统，其中天线系统包括如权利要求1-20中任一项所述的平面天线(1)。
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