DE3625113A1 - Fuer eine phasengesteuerte gruppenantenne vorgesehenes strahlerelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein für eine phasenge­ steuerte Gruppenantenne vorgesehenes Strahlerelement mit einem elektrischen Dipol, der mit seinen Zuführungslei­ tungen in Streifenleitungstechnik auf einer senkrecht aus einer ebenen Reflektorwand herausragenden dielektri­ schen Trägerplatte angebracht ist.

Ein derartiges, allerdings nur mit einer einzigen Pola­ risation arbeitendes Strahlerelement für eine phasenge­ steuerte Gruppenantenne ist aus der DE-PS 20 20 192 be­ kannt.

Um Polarisationsstörungen im Ausbreitungsmedium sowie bei Verwendung der phasengesteuerten Gruppenantenne in der militärischen Technik den gegnerischen elektromagne­ tischen Störmaßnahmen entgegentreten zu können, ist es notwendig bzw. sinnvoll, eine polarisationsagile Antenne zu verwenden. Dies bedeutet, daß die Antenne elektro­ nisch gesteuert jede beliebige Polarisation annehmen kann. Von besonderer Bedeutung ist diese Fähigkeit für Antennen mit elektronischer Strahlsteuerung, d.h. für die sogenannten phasengesteuerten Gruppenantennen. Die vielen Strahlerelemente einer phasengesteuerten Gruppen­ antenne müssen dazu neben dem Strahlungserreger ihrer ursprünglichen Polarisation einen zweiten Strahlungser­ reger erhalten, der die zur ersten Polarisation ortho­ gonale Polarisation anregt. Wenn beide Strahlungserreger eines Strahlerelementes in Phase und Amplitude unabhän­ gig voneinander gespeist werden, kann jede beliebige Polarisation eingestellt werden.

Strahlerelemente einer phasengesteuerten Gruppenantenne für zwei zueinander orthogonale Polarisationen lassen sich z.B. durch zwei aufeinander senkrecht stehende elektrische Dipole realisieren. Dabei ist eine Anordnung der Dipole der Gruppenantenne in Gitterform möglich. Es entstehen dabei Dipolzeilen mit horizontal und Dipol­ spalten mit vertikal angeordneten Strahlern. Jeweils ein benachbarter Dipol von Zeile und Spalte repräsentiert ein Strahlerelement mit orthogonaler Einspeisung. Da ein solches Strahlerelement auseinanderliegende Phasenzen­ tren aufweist, ergibt sich eine relativ aufwendige Kor­ rekturfunktion für die Phasenwertesteuerung. Die Reali­ sierung eines Strahlerelementes für zwei orthogonale Polarisationen ist auch in Form eines Kreuzdipols z.B. in Microstriptechnik möglich. Die elektrischen Werte eines solchen Kreuzdipols erreichen allerdings nicht die gewöhnlich für phasengesteuerte Gruppenantennen gestell­ ten Anforderungen, insbesondere die Anforderungen hin­ sichtlich der Bandbreite.

Ein Strahlerelement für eine phasengesteuerte Gruppen­ antenne für zwei orthogonale Polarisationen läßt sich auch durch einen quadratischen oder runden Hohlleiter mit zwei Einkopplungen verwirklichen. Nachteilig bei einem solchen Strahlerelement bei Verwendung eines quadratischen Hohlleiters ist, daß durch die baulich bedingte exzentrische Ankopplung eine nicht exakt linear polarisierte Welle angeregt wird. Beim Rundhohlleiter- Strahlerelement ist die Entkopplung zwischen den ortho­ gonalen Einspeisungen nicht so gut wie beim quadrati­ schen Hohlleiterstrahlerelement und es können auch aufgrund von Einkopplungsschwierigkeiten nicht exakt linear polarisierte Wellen angeregt werden.

Bei den Hohlleiter-Strahlerelementen besteht außerdem der Nachteil, daß der Aufbau im Hinblick auf eine Se­ rienfertigung der Strahlerelemente nicht sehr günstig ist.

Strahlerelemente für phasengesteuerte Gruppenantennen lassen sich mit wenig Aufwand und sehr kostengünstig in Streifenleitungstechnik herstellen. Die dielektrische Trägerplatte trägt dabei in vorteilhafter Weise neben dem eigentlichen Strahler, z.B. einem elektrischen Di­ pol, auch Phasenschieber und Verbindungsleitungen und im Falle eines "aktiven" Einzelstrahlermoduls" auch die Verstärker und gegebenenfalls Mischerstufen. Ein Strah­ lerelement mit einem elektrischen Dipol mit Symmetrie­ rungsnetzwerk auf einer dielektrischen Trägerplatte für eine phasengesteuerte Strahlergruppe mit einem wandför­ mig ausgebildeten Reflektor ist beispielsweise aus der DE-PS 20 20 192 für eine Polarisation bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen für Orthogonalpola­ risation ausgelegten Strahler mit Zuleitung und mög­ lichst auch mit seinen Ansteuerungselementen in die für den elektrischen Dipol vorgesehene Trägerplatte zu in­ tegrieren, ohne daß gegenseitige Störungen der beiden Strahlerelements auftreten.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Strahlerelement der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Ebene liegend, die sowohl senkrecht auf der Trägerplattenebene als auch senkrecht auf der Reflektorwandebene steht, an der Trägerplatte stirnseitig eine steife, einen Umfang von etwa einer Wellenlänge aufweisende und einen magnetischen Dipol bildende Kreisringleiterschleife befestigt ist, die an einer zu beiden Seiten einer Unterbrechung liegenden Speisestelle mit einer symmetrischen Zuführungsleitung leitend verbunden ist. Die Polarisation der von der Kreisringleiterschleife abgestrahlten elektromagneti­ schen Wellen ist damit orthogonal zu derjenigen des elektrischen Dipols. Zuleitungen und Ansteuerelemente für die Kreisringleiterschleife können ebenso auf der dielektrischen Trägerplatte untergebracht werden wie diejenigen des elektrischen Dipols. Die symmetrische Zuführungsleitung zur Kreisringleiterschleife ist in vorteilhafter Weise eine zu beiden Seiten der Träger­ platte angeordnete und bis zu deren Stirnseite verlau­ fende symmetrische Streifenleitung. Die Kreisringleiter­ schleife kann als aufgeschlitzter, in sich steifer Ring an die symmetrische Streifenleitung angelötet oder in anderer Weise leitend befestigt sein. Die Kreisring­ leiterschleife läßt sich auch auf ein Trägerplättchen aufätzen, z.B. in Fototechnik, und dann senkrecht in die Trägerplatte einsetzen.

Die Ansteuerung des elektrischen Dipols und der dazu orthogonal polarisierten Kreisringleiterschleife kann mit einer umfassenden Amplituden- und Phasenregelung oder in aufwandsparender Weise in Stufen z.B. nur durch Phasenregelung mit begrenzter Polarisationsvariation unabhängig voneinander erfolgen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Strahler­ elementes nach der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur erläutert.

Die Figur zeigt die perspektivische Ansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Strahlerelementes für eine polarisationsagile phasengesteuerte Gruppenantenne. Auf den beiden Seiten einer aus dielektrischem Material bestehenden Trägerplatte 1 ist ein elektrischer Dipol 6 mit einer aus zwei Leitern bestehenden Zuführungsleitung 5 in Streifenleitungstechnik angebracht. Der eine Leiter der Zuführungsleitung 5 hat dabei eine sich in Richtung zum Dipol 6 verjüngende Form (gestrichelt dargestellt). Die Trägerplatte 1 ragt senkrecht aus einer Öffnung 7 einer ebenen Reflektorwand 8. Die Länge der Schenkel des elektrischen Dipols 6 beträgt etwa 1/4 Wellenlänge. Die Reflektorwand 8 im Abstand von ebenfalls etwa 1/4 Wel­ lenlänge vom Dipol 6 ist zur Erzeugung eines gerichteten Diagramms erforderlich. Der elektrische Dipol 6 strahlt im Ausführungsbeispiel elektromagnetische Wellen mit vertikaler Linearpolarisation ab. In einer Ebene lie­ gend, die sowohl senkrecht auf der Ebene der Trägerplat­ te 1 als auch senkrecht auf der Ebene der Reflektorwand 8 steht, ist vorne an der Stirnseite der Trägerplatte 1 eine Kreisringleiterschleife 2 befestigt, die an einer zu beiden Seiten einer Unterbrechung liegenden Speise­ stelle 3 mit einer symmetrischen Streifenleitung als Zuführungsleitung 4 verbunden ist. Die Befestigung der in sich steifen Kreisringleiterschleife 2, die also im unmontierten Zustand ein aufgeschlitzter Ring ist, an der symmetrischen Streifenleitung 4 erfolgt durch Anlö­ ten oder durch eine andere geeignete leitende Anbrin­ gung. Der Umfang der Kreisringleiterschleife 2 beträgt etwa 1 Wellenlänge. Die Kreisringleiterschleife 2 wirkt als magnetischer Dipol und strahlt elektromagnetische Wellen mit horizontaler Linearpolarisation ab.

Die dielektrische Trägerplatte 1 trägt außer dem elek­ trischen Dipol 6 und der Kreisringleiterschleife 2 und deren Zuführungsleitungen 5 bzw. 4 in vorteilhafter Weise auch noch Phasenschieber und Verbindungsleitungen und im Falle der Verwendung des Strahlerelementes als aktives Strahlerelement-Modul auch die Verstärker und gegebenenfalls Mischerstufen. Die außer den Strahlern 6 und 2 und deren Zuleitungen 5 bzw. 4 auf der Trägerplat­ te 1 angebrachten Verbindungsleitungen und Schaltungen liegen hinter der Reflektorwand 8 und sind in der Figur deswegen nicht sichtbar.

Erfolgt die Speisung des elektrischen Dipols 6 und der Kreisringleiterschleife 2 in Phase und Amplitude unab­ hängig voneinander, dann kann jede beliebige Polarisa­ tion der vom Strahlerelement abzustrahlenden elektro­ magnetischen Wellen eingestellt werden.

Bei einer Regelung des Amplituden- und Phasenunter­ schieds zwischen elektrischem und magnetischem Dipol in Stufen können nur noch endlich viele Polarisationen, dafür aber mit wesentlich niedrigerem Aufwand einge­ stellt werden.

• Bezugszeichenliste  1 Trägerplatte
   2 Kreisringleiterschleife
   3 Speisestelle
   4 Zuführungsleitung
   5 Zuführungsleitung
   6 elektrischer Dipol
   7 Öffnung
   8 Reflektorwand

Claims (7)

1. Für eine phasengesteuerte Gruppenantenne vorgesehenes Strahlerelement mit einem elektrischen Dipol, der mit seinen Zuführungsleitungen in Streifenleitungstechnik auf einer senkrecht aus einer ebenen Reflektorwand herausragenden dielektrischen Trägerplatte angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene liegend, die sowohl senkrecht auf der Trägerplattenebene als auch senkrecht auf der Reflek­ torwandebene steht, an der Trägerplatte (1) stirnseitig eine steife, einen Umfang von etwa einer Wellenlänge aufweisende und einen magnetischen Dipol bildende Kreis­ ringleiterschleife (2) befestigt ist, die an einer zu beiden Seiten einer Unterbrechung liegenden Speisestelle (3) mit einer symmetrischen Zuführungsleitung (4) lei­ tend verbunden ist.

2. Strahlerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrische Zuführungsleitung (4) zur Kreisringlei­ terschleife (2) eine zu beiden Seiten der Trägerplatte (1) angeordnete und bis zu deren Stirnseite verlaufende symmetrische Streifenleitung ist und daß die Kreisring­ leiterschleife an ihrer Speisestelle (3) an die symme­ trische Streifenleitung angelötet oder in anderer Weise leitend befestigt ist.

3. Strahlerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringleiterschleife (2) auf ein Trägerplättchen aufgeätzt ist, z.B. in Fototechnik, und daß dieses Trä­ gerplättchen in die Trägerplatte (1) senkrecht einge­ setzt ist.

4. Strahlerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Zuführungsleitungen (5, 4) und dem elektri­ schen Dipol (6) auch Phasenschieber sowie Verbindungs­ leitungen und im Falle der Ausbildung als aktives Strahlerelement auch Verstärker und gegebenenfalls Mischstufen auf der dielektrischen Trägerplatte (1) aufgebracht sind.

5. Strahlerelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des elektrischen Dipols (6) und der Kreisringleiterschleife mit umfassender Amplituden- und Phasenregelung unabhängig voneinander erfolgt.

6. Strahlerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des elektrischen Dipols (6) und der Kreisringleiterschleife (2) in Stufen z.B. nur durch Phasenregelung unabhängig voneinander erfolgt.

7. Strahlerelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Amplituden- und Phasenregelung auf der Trägerplatte untergebracht sind.