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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Funkfrequenzantennen und insbesondere phasengesteuerte
Gruppenantennen.
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Terrestrische
Richtfunk- und Satellitenkommunikationssysteme werden schnell eingesetzt,
um Kommunikationsbedürfnisse
zu befriedigen. In diesen Systemen sind, um eine Funkkommunikationsverbindung
zwischen einer festen Station auf der Erde oder an einem Satelliten
und einer Mobilstation, wie etwa einem Auto oder Flugzeug, sicherzustellen, Antennensysteme
mit Schwenkstrahlen zur praktischen Anwendung gebracht worden. Eine
Schwenkstrahlantenne ist eine Antenne, die ihre Strahlrichtung verändern kann,
normalerweise zum Zweck der Aufrechterhaltung einer Funkverbindung,
zum Beispiel zu einem Turm oder Satelliten, wenn ein mobiles Endgerät sich bewegt
und seine Richtung ändert. Eine
weitere Anwendung einer Schwenkstrahlantenne besteht bei einer terrestrischen
Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindung, wobei die Strahlen einer Zentralantenne
oder einer entfernt angeordneten Antenne dynamisch auf unterschiedliche
Standorte gerichtet werden müssen.
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Die
meisten Schwenkstrahlantennen, die heutzutage kommerziell verwendet
werden, werden mechanisch gesteuert. Das hat einige Nachteile, nämlich begrenzte
Strahlschwenkgeschwindigkeit wie auch begrenzte Lebensdauer, Zuverlässigkeit und
Wartungsfreundlichkeit der mechanischen Bauelemente, wie etwa Motoren
und Getriebe.
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Elektronisch
gesteuerte Antennen werden mit dem Bedarf an Daten, Sprach- und
Videokommunikation höherer
Geschwindigkeit durch Satellitenkommunikationssysteme auf geostationären Erdumlaufbahnen
(GEO), mittleren Erdumlaufbahnen (MEO) und niedrigen Erdumlaufbahnen
(LEO) sowie durch terrestrische Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Mehrpunkt-Richtfunkkommunikationssysteme
immer wichtiger. Außerdem
können
neue Anwendungen, wie etwa Kraftfahrzeugradar zur Kollisionsvermeidung,
von Antennen mit elektronisch gesteuerten Strahlrichtungen Gebrauch
machen.
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Phasengesteuerte
Gruppenantennen sind bekannt dafür,
solche elektronisch geschwenkten Strahlen bereitzustellen, und könnten eine
attraktive Alternative zu mechanisch geschwenkten Antennen sein,
weil sie folgende Merkmale haben: hohe Strahlschwenk-(Strahlnachführ-)Geschwindigkeit
und geringe physische Abmessungen. Außerdem können phasengesteuerte Gruppenantennen
mehrere Strahlen bereitstellen, so daß mehrere erwünschte Signale gleichzeitig
ohne Antennenbewegung geschwenkt werden können.
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Gruppenantennen
arbeiten nach allgemein bekannten Prinzipien. In typischen Ausführungsformen
enthalten sie elektronische Phasenschieber, die in benachbarten
Primärstrahler
eine Laufzeit- oder Phasenverschiebungsdifferenz bewirken, um die
abgestrahlte Phasenfront zu neigen und dadurch Fernfeldstrahlen
in verschiedenen Richtungen zu erzeugen, abhängig von den in den einzelnen
Elementen oder, in manchen Fällen,
Elementgruppen (Untergruppen) bewirkten Phasenverschiebungsdifferenzen.
Die typischen Schaltungstopologien (Schaltbilder) von Gruppenantennen
sind dem Fachmann bekannt.
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Jedoch
sind die derzeit verwendeten phasengesteuerten Gruppenantennen für die meisten kommerziellen
Anwendungen zu teuer. Ihre Verwendung war bisher im allgemeinen
auf relativ kleine Mengen von spezialisierten und teuren Systemen, wie
etwa militärische,
Luft- und Raumfahrtsysteme, beschränkt. Normalerweise verwenden
phasengesteuerte Gruppen Hunderte oder Tausende von Primärstrahlern
und eine entsprechend hohe Anzahl von Phasenschieber-Elementen.
Deren Kosten sind proportional zur Anzahl der Elemente und der Anzahl der
aktiven elektronischen Bauelemente, wie etwa Verstärker und
Phasenschieber.
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Außerdem haben
herkömmliche
Phasenschieber nach Stand der Technik, wie etwa MEMS, MMIC, PIN-Dioden
oder Ferritelemente, einen hohen Einfügungsverlust, der bei hohen
Frequenzen im allgemeinen die Verwendung von Verstärkern an
den Gruppenelementen erfordert. Solche aktiven Anordnungen sind
sehr teuer, und ihre Verwendung ist auf Anwendungen geringer Größe und hoher
Leistung beschränkt,
wo die Kosten nicht das ausschlaggebende Kriterium sind.
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Abstimmbare
ferroelektrische Materialien sind die Materialien, deren Permittivität (gemeinhin als
dielektrische Konstante bezeichnet) verändert werden kann, indem die
Stärke
eines elektrischen Feldes verändert
wird, dem die Materialien ausgesetzt oder in das sie eingetaucht
sind. Obwohl diese Materialien in ihrer paraelektrischen Phase oberhalb der
Curie-Temperatur arbeiten, werden sie gewöhnlich als "ferroelektrisch" bezeichnet, da sie bei Temperaturen
unterhalb der Curie-Temperatur spontane Polarisation aufweisen.
Typische abstimmbare ferroelektrische Materialien sind Barium-Strontium-Titanat
(BST) oder BST Verbundstoffe.
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Dielektrische
Materialien, darunter Barium-Strontium-Titanat, werden im US-Patent
Nr. 5312790 von Sengupta et al. mit dem Titel "Ceramic Ferroelectric Material"; US-Patent Nr. 5427988
von Sengupta et al. mit dem Titel "Ceramic Ferroelectric Composite Material-CSTO-MgO"; US-Patent Nr. 5486491
von Sengupta et al. mit dem Titel "Ceramic ferroelectric composite material – BSTO-ZrO2"; US-Patent
Nr. 5635434 von Sengupta et al. mit dem Titel "Ceramic Ferroelectric Composite Material-BSTO-Magnesium
Based Compound";
US-Patent Nr. 5830591 von Sengupta et al. mit dem Titel "Multilayered Ferroelectric
Composite Waveguides";
US-Patent Nr. 5846893 von Sengupta, et al. mit dem Titel "Thin Film Ferroelectric
Composites and Method of Making";
US-Patent Nr. 5776697 von Sengupta et al. mit dem Titel "Method of Making
Thin Film Composites";
US-Patent Nr. 5693429 von Sengupta et al. mit dem Titel "Electronically Graded
Multilayer Ferroelectric Composites"; und US-Patent Nr. 5635433 von Sengupta
mit dem Titel "Ceramic
Ferroelectric Composite Material-CSTO-ZnO" offenbart. Diese Patente werden hierin
durch Bezugnahme aufgenommen. Eine gleichzeitig anhängige, auf
denselben Anmelder übertragene
US-Patentanmeldung
mit dem Titel "Electronically
Tunable Ceramic Materials Including Tunable Dielectric and Metal
Silicate Phases" von Sengupta,
eingereicht am 15. Juni 2000, offenbart zusätzliche weitere dielektrische
Materialien und wird ebenfalls durch Bezugnahme aufgenommen. Die
in diesen Patenten dargestellten Materialien, insbesondere BSTO-MgO-Verbundstoffe,
weisen niedrige dielektrische Verluste und hohe Abstimmbarkeit auf.
Die Abstimmbarkeit ist als die minimale Änderung der dielektrischen
Konstante mit der angelegten Spannung definiert. Diese einmaligen
Eigenschaften machen diese Materialien für Richtfunkanwendungen, wie etwa
Phasenschieber, abstimmbare Filter, abstimmbare Resonatoren und
Verzögerungsleitungen,
geeignet.
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US-Patent
Nr. 5617103 offenbart eine ferroelektrische Phasenverschiebungs-Antennenanordnung,
die ferroelektrische Phasenverschiebungs-Bauelemente nutzt. Die
in diesem Patent offenbarten Antennen nutzen eine Struktur, bei
der ein ferroelektrischer Phasenschieber auf einem einzelnen Substrat
mit mehreren Patch-Antennen integriert ist. Die in diesem Patent
offenbarte Struktur läßt möglicherweise
den engen Abstand zwischen Primärstrahlern
nicht zu, der für
Antennen, die bei hohen Frequenzen arbeiten, erforderlich ist. Weitere Beispiele
von phasengesteuerten Gruppenantennen, die elektronische Phasenschieber
verwenden, finden sich in den US-Patenten Nr. 5079557; 5218358; 5557286;
5589845; 5617103; 5917455; 5940030 sowie 5721194.
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Eine
bekannte Art von Phasenschieber ist der Mikrostreifenleitungs-Phasenschieber.
Beispiele für
Mikrostreifenleitungs-Phasenschieber, die abstimmbare dielektrische
Materialien nutzen, sind in den US-Patenten Nr. 5212463; 5451567 und 5479139
dargestellt. Diese Patente offenbaren Mikrostreifen-Leitungen, die mit
einem mittels Spannung abstimmbaren ferroelektrischen Material bestückt sind,
um die Ausbreitungsgeschwindigkeit der leitungsgebundenen elektromagnetischen
Welle zu verändern.
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Wenngleich
die Schwenkstrahlantennen im allgemeinen imstande sein müssen, ihre
Strahlen in beliebige Richtungen über den Bereich eines bestimmten
Winkels zu bewegen, der als Sichtfeld oder Gesichtsfeld bezeichnet
wird, gibt es viele Anwendungen, wo die Vereinfachung einer eindimensionalen
Strahlbewegung oder -schwenkung erwünscht ist.
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Was
für wettbewerbsfähige Satelliten- und/oder
terrestrische Systeme notwendig ist, ganz gleich, ob für Satellitenkommunikation,
kommerzielle Radaranwendungen (wie etwa für Kraftfahrzeuge) oder für terrestrische
Kommunikationsanwendungen, ist eine phasengesteuerte Gruppenantenne,
die die Merkmale elektronischer Strahlschwenkung hat, jedoch relativ
kostengünstig
ist. Eine Gruppe, die elektronische Strahlschwenkung unter Verwendung
von Phasenschiebern mit niedrigen Kosten und niedrigem Einfügungsverlust
erzielen kann, würde
ein Bedürfnis
erfüllen,
das von herkömmlichen
Phasenschiebern nicht befriedigt werden kann. Eine solche Antenne
ist Gegenstand dieser Erfindung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine phasengesteuerte Gruppenantenne
bereit, wie in den unabhängigen
Ansprüchen
1 und 15 ausgeführt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfaßt
phasengesteuerte Gruppenantennen, die Strahlen erzeugen, die in
einer Dimension (eindimensional) oder in zwei Dimensionen (zweidimensional)
unter Verwendung kontinuierlich einstellbarer Phasenschieber geschwenkt
werden können,
die auf mittels Spannung abstimmbaren dielektrischen Materialien
mit niedrigen Kosten und niedrigem Verlust beruhen. Solche Antennen
haben viele Anwendungen, einschließlich terrestrischer drahtloser
Richtfunkkommunikation, Radar und Satellitenkommunikation, ohne
darauf beschränkt
zu sein.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer eindimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantennen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie ihrer Richtcharakteristik;
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2 ist
eine schematische Darstellung des Speisungssystems der Antenne in 1;
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3 ist
eine schematische Darstellung der Phasensteuereinrichtung der Antenne
in 1;
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4 ist
eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten
Primärstrahlergruppe;
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5 ist
eine schematische Darstellung einer eindimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowie ihrer Richtcharakteristik;
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6 ist
eine schematische Darstellung einer schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine schematische Darstellung einer zweidimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Explosionsdarstellung der Gruppe aus 7;
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9a und 9b sind
schematische Darstellungen der Primärstrahler-Anordnungen für eine ebene
Gruppe;
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10a, 10b und 10c sind schematische Darstellungen einer zweidimensionalen schwenkphasengesteuerten
Gruppenantenne gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
ein Beispiel eines Phasenverschiebungselements vom Reflexionstyp,
das in der Antenne aus 10a, 10b und 10c verwendet
werden kann.
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12 ist
eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Phasenschiebers,
der in den Antennen der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
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13 ist
eine Schnittansicht des Phasenschiebers aus 12 entlang
der Linie 13-13;
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14 ist
eine isometrische Ansicht des Phasenschiebers aus 12;
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15 ist
eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Mikrostreifen-Phasenschiebers, der
in den Antennen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
und
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16 ist
eine Schnittansicht des Phasenschiebers aus 12 entlang
der Linie 16-16.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Beschreibungen, die nun folgen, finden die Merkmale der Antenne
Anwendung, ganz gleich, ob sie zum Senden oder Empfangen verwendet
wird. Eine passive Wechselantenne hat bekanntlich die gleichen Eigenschaften
für die
Empfangs- wie für
die Sendebetriebsart. Deshalb wird sich aus einer Beschreibung,
die sich sowohl auf die eine oder die andere Betriebsart bezieht,
keine Verwechslung ergeben, und für den Fachmann ist verständlich,
daß die
Erfindung nicht auf die eine oder die andere Betriebsart beschränkt ist.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen ist 1 eine schematische
Darstellung einer eindimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie ihrer Richtcharakteristik 22. Diese Antenne
schwenkt einen Richtstrahl in horizontaler Richtung, indem sie die
Phase der den einzelnen Strahler-Untergruppen zugeführten elektromagnetischen
Energie elektronisch ändert.
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Die
eindimensionale schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne weist einen
RF-Signaleingangsanschluß 24,
ein Controller 26, ein Speisungssystem 28, eine
Phasensteuereinrichtung einschließlich einer Vielzahl von Phasenschiebern 30 und
eine Primärstrahlergruppe 32 auf.
Die Primärstrahlergruppe
weist eine Vielzahl von Untergruppen 34, 36, 38 und 40 auf.
Jede Untergruppe weist eine Vielzahl von Primärstrahlern 42 auf,
die durch Speiseleitungen 44 verbunden sind und auf einem
geerdeten verlustarmen dielektrischen Substrat 46 angeordnet
sind.
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Für jede Untergruppe
in der Primärstrahlergruppe 32 kann
die Phase gesteuert werden, um eine erwünschte Strahlrichtung in der
Ebene senkrecht zur Untergruppe, das heißt, der y-z-Ebene, zu erhalten.
In 1 ist die Strahlrichtung in y-z-Ebene veränderbar.
Die Richtcharakteristik 22 kann ihre Strahlrichtung in
der y-z-Ebene mit einem fest konzipierten Muster in der x-z-Ebene,
zum Beispiel eine Cosec-Quadrat- und eine Bleistiftstrahl-Charakteristik, elektronisch
verändern.
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2 ist
eine schematische Darstellung des Speisungssystems, das in der in 1 dargestellten eindimensionalen
schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne verwendet wird. Ein Funkfrequenz-(RF-)Signal wird
in den Eingangsanschluß 24 der
eindimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne eingespeist.
Die Signalleistung wird durch Teiler 48, 50 und 52 in
mehrere Teile aufgeteilt. Die Teiler können auch als Kombinator oder
Splitter bezeichnet werden, abhängig
davon, ob die Antenne als eine Empfangsantenne oder als eine Sendeantenne
betrachtet wird. Die mehreren Signale, die die Teiler in Übertragungsleitungen 54 durchlaufen,
werden in mehrere Untergruppenelemente eingespeist. Solche Übertragungsleitungen
können
viele bekannte Formen haben, wie etwa Wellenleiter oder, wie hier dargestellt,
Mikrostreifen-Leitungen (koplanare Leitungen oder Streifenleitungen).
Der Teiler (Kombinator oder Splitter) zusammen mit den Mikrostreifen-Leitungen
(koplanare Leitungen oder Streifenleitungen) ist vorzugsweise in
das verlustarme dielektrische Substrat 56 geätzt. Die
Leistung der RF-Signale kann in gleiche oder ungleiche Beträge unterteilt
werden und für
eine erwünschte
Richtcharakteristik in der Schwenkebene an die Phasenschieber übergeben
werden. Jeder Anschluß des
Speisungssystems 28 in 2 sollte
eine gute RF-Impedanzanpassung an die Phasenschieber im Phasensteuersystem
haben. Wenngleich 2 ein bevorzugtes Speisungssystem
darstellt, können
andere allgemein bekannte Speisungsverfahren verwendet werden und
sind in den zuvor erwähnten
Dokumenten beschrieben.
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3 ist
eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten
Phasensteuereinrichtung. Die Phasensteuereinrichtung 30 in 3 weist
vier Mikrostreifenleitungs-Phasenschieber 58 auf, die jeweils
zwei Anschlüsse 60 und 62 haben,
wovon einer ein Eingang und der andere ein Ausgang ist, abhängig davon,
ob die Antenne in der Sende- oder Empfangsbetriebsart arbeitet.
Abstimmelemente 64 und 66 sind an jedem Anschluß vorgesehen.
Die Mikrostreifen-Leitungen sind auf einem Verbundwerkstoff-Substrat 68 angeordnet,
das eine mittels Spannung abstimmbare dielektrische Schicht 70 enthält. Vorspannungselektroden 72 werden
auf dem Verbundwerkstoff Substrat bereitgestellt, um eine Steuerspannung
an das abstimmbare dielektrische Material anzulegen. Eine Masseebene 74 ist
ebenfalls vorhanden. Der Controller 26 steuert die Vorspannung, die
an das abstimmbare dielektrische Material angelegt wird, durch Steuerleitungen 76,
um die Phasenverschiebung eines Signals zu steuern, das die Phasenschieber
durchläuft.
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Die
Mikrostreifen-Leitungen können
durch verschiedene Arten von Übertragungsleitungen
ersetzt werden, wie etwa koplanare Leitungen, Streifenleitungen,
eine Fin-Leitung oder andere RF-Übertragungsleitungen.
Wie weiter unten ausführlicher beschrieben
wird, werden diese Mikrostreifen-Leitungen
direkt durch die mittels Spannung abstimmbare dielektrische Schicht
getragen, die wiederum von einer herkömmlichen nichtabstimmbaren
verlustarmen dielektrischen Schicht oder derselben abstimmbaren dielekirischen
Schicht getragen wird. Der Mikrocontroller 26 steuert die
Phasenschieber über
die Steuerleitungen 76, um kontinuierlich eine Phasenverschiebung
von 0 Grad bis 360 Grad für
jeden Phasenschieber zu ermöglichen.
Die aufgeteilten getrennten mehreren RF-Signale werden so gesteuert,
daß sie eine
vorgeschriebene Amplitude und Phase haben, bevor sie in jede Untergruppe
der Primärstrahler
eingespeist werden. Eingangs- und Ausgangsanschlüsse jedes Phasenschiebers in
30 sollten eine gute RF-Anpassung
an das Speisungssystem 28 und die Primärstrahler in der zugeordneten
Untergruppe von Primärstrahlern 42 haben.
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4 ist
eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten
Primärstrahlergruppe.
Es gibt in 4 vier Untergruppen 34, 36, 38 und 40.
Jede Untergruppe wird durch einen Untergruppen-Eingangsanschluß 78 versorgt. Jede
Spalte der Untergruppe kann eine beliebige Anzahl von Primärstrahlern 42 haben,
die durch Speiseleitungen 44 verbunden sind. Die Untergruppen
können
für verschiedenen
Zwecke ausgelegt sein, etwa um eine feste Richtcharakteristik in
der vertikalen Ebene, das heißt, der
x-z-Ebene, bereitzustellen.
Die Primärstrahler 42 in 4 sind
als Mikrostreifen-Patches dargestellt. Die in 4 dargestellten
Speiseleitungen 44 sind Mikrostreifen-Leitungen. Sowohl
die Primärstrahler 42 als
auch die Speiseleitungen 44 sind in ein geerdetes verlustarmes
dielektrisches Substrat 46 geätzt.
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Es
versteht sich, daß die
vorliegende Erfindung nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte exakte
Struktur beschränkt
ist. Zum Beispiel können auch
andere bekannte Primärstrahler,
wie etwa gedruckte Dipolelemente, Schlitzelemente, Wellenleiter-Elemente,
Spiralelemente, und andere Arten von Speiseleitungen, wie etwa koplanare
Leitungen, Streifenleitungen, Fin-Leitungen und so weiter verwendet
werden.
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Die
Anzahl der Untergruppen in der Primärstrahlergruppe 32 ist
die gleiche wie die Anzahl der Phasenschieber im Phasensteuersystem 30.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Untergruppen sollte im Bereich
von 0,5 bis 1 der Arbeitswellenlänge der
Signale liegen, die durch die Antenne zu senden und/oder zu empfangen
sind, um einen hohen Gewinn ohne Gitterkeulen zu erhalten. Die Kriterien
für die
Auswahl des Elementabstands sind bekannt. Um den erwünschten
Abstand der Primärstrahler
zu erhalten, befinden sich die Phasenverschiebungselemente der Antennen
dieser Erfindung nicht in der von den Primärstrahlern besetzen Ebene.
Jeder Eingangsanschluß 78 einer
Untergruppe in der Primärstrahlergruppe 32 sollte
eine gute RF-Impedanzanpassung an jeden Phasenschieber durch RF-Leitungen
haben, wie etwa Mikrostreifen-Leitungen, Kabel, Streifenleitungen,
Fin-Leitungen, koplanare Leitungen, Wellenleiter und so weiter.
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Durch
elektronischen Abgleich der Phase und Amplitude der Speisungsleistung,
die in jede Untergruppe durch den Eingangsanschluß 78 eingespeist
wird, können
die abstimmbaren Richtcharakteristiken in der y-z-Ebene (horizontal),
wie die in 1 dargestellte, erhalten werden.
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Die
oben beschriebene eindimensionale schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne
hat eine Richtcharakteristik mit einer festen Strahlform und -breite
in einer Ebene (zum Beispiel der vertikalen Ebene) und einen schwenkenden
Strahlungsstrahl in einer anderen Ebene (zum Beispiel der horizontalen
Ebene). Diese eindimensionale schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne
kann bei terrestrischer drahtloser Richtfunkkommunikation und Satellitenkommunikationssystemen
angewendet werden.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer Explosionsdarstellung einer
eindimensionalen schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowie ihrer Richtcharakteristik. In der
Ausführungsform
von 5 wird ein RF-Signal an den Eingang 80 angelegt
und durch ein Netzwerk 82 von Teilern 84 aufgeteilt,
um eine Vielzahl von Signalen auf Übertragungsleitungen 86 zu
erzeugen. Der Leistungsteiler kann eine von vielen akzeptablen Arten mit
Mikrostreifen-Leitungen, koplanaren Leitungen, Wellenleiter-Leitungen,
Schlitzleitungen, Streifenleitungen und Kabeln sein, die die RF-Leistung
in mehrere Ausgänge
teilt, um die Phasenschieber mit einem geringen Verlust zu versorgen.
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Ein
Phasenverschiebungs-Netzwerk 88 weist eine Vielzahl von
Phasenschiebern 90 auf, die die Signale auf den Übertragungsleitungen
empfangen. Ein Controller 92 in Form eines Personalcomputers
legt eine Vorspannung an die Phasenschieber an, um phasenverschobene
Signale auf Leitungen 94 zu erzeugen. Der Betrag der Phasenverschiebung für jeden
Phasenschieber wird durch den Controller berechnet und gesteuert.
Die Leitungen 94 sind mit einer Vielzahl von Speiseleitungen 96 in
einer Speiseleitungsanordnung 98 verbunden. Eine Schlitzmatrix 100 ist
nahe der Speiseleitungsanordnung positioniert, um die Signale von
den verschiedenen Elementen in der Speiseleitungsanordnung an die
Primärstrahlern 102 in
der Primärstrahleranordnung 104 zu übermitteln,
wodurch eine Richtcharakteristik 106 erzeugt wird. Durch
Veränderung
der Phase der an die Primärstrahler
angelegten Signale kann die Richtcharakteristik in horizontaler
Richtung geschwenkt werden.
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In
der Primärstrahleranordnung
von 5 werden acht Spalten von Untergruppen durch acht Phasenschieber
angeregt. Für
jede Untergruppe speisen Mikrostreifen-Speiseleitungen durch Schlitze in
der Schlitzmatrix, die auf ein geerdetes Substrat geätzt sind,
16 Primärstrahler.
Die Beispiel-Primärstrahler
sind kreisförmige
Mikrostreifen-Patches, obwohl andere Arten von Primärstrahlern
verwendet werden können.
Diese Primärstrahler
strahlen eine vertikale linear polarisierte Richtcharakteristik
in der x-z-Ebene in Cosec-Quadrat-Strahlform ab, während sich
die Strahlrichtung in der y-z-Ebene durch elektronische Phasenverschiebung
der geteilten Komponenten des Eingangssignals von –90 Grad
bis +90 Grad ändern
kann.
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6 ist
eine weitere vereinfachte schematische Darstellung einer zweidimensionalen
schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne 108 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein RF-Signal wird an den Eingang 110 angelegt.
Ein Teiler (nicht dargestellt) teilt das Eingangssignal in mehrere
Komponenten, die an eine Vielzahl von Phasenschiebern übergeben
werden. Der Teiler kann von der Art einer Mikrostreifen-Leitung
sein, die direkt mit abstimmbaren Phasenschiebern aus koplanaren
Leitungen verbunden ist. Ein Controller 112 legt Vorspannungen
auf Leitungen 114 an ein Netzwerk aus ferroelektrischen
Phasenschiebern 116 an, um die Phase der Signale auf den
Leitungen 118 zu steuern. Die abstimmbaren Phasenschieber
aus koplanaren Leitungen sind mit den Untergruppen-Primärstrahlern
verbunden. Die Verbindung kann über
ein Loch, eine Schlitzkopplung, eine Aperturkopplung oder andere
Mittel erfolgen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Leitungen 118 mit
Anschlüssen 120 in
einer Speiseleitungsanordnung 122 verbunden, um Signale
zu erzeugen, die an eine Gruppe 124 von Primärstrahlern 126 gekoppelt
werden. In diesem Fall werden die Phasenverschiebungen in benachbarten
Elementen (Strahler) so ausgeübt,
daß die
Phasenfront des von den Primärstrahlern
ausgestrahlten Ausgangssignals in eine beliebige Richtung relativ
zur Gruppenoberfläche
geneigt ist. Dies kann man sich so vorstellen, daß die Neigungssteuerung
getrennt wird, so daß die Primärstrahler
entlang einer Richtung in der Gruppe bewirken, daß eine Phasenfront
sich in einer Ebene neigt, während
gleichzeitig die Phasensteuerung von Elementen in einer orthogonalen
Richtung in der Gruppe durchgeführt
wird, um eine Phasenfrontneigung in einer orthogonalen Ebene zu
erzeugen. Wie bei den eindimensionalen Antennen weist die Erfindung
eine einzigartige Phasensteueranordnung und Zufhr der Steuerspannungen
zu den Phasenschiebern auf.
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Es
gibt zwei Schichten von Primärstrahlern
in der Primärstrahlergruppe.
Die obere Schicht ist die Primärstrahler-Patchgruppe 124,
während
die untere Schicht eine Patchgruppe 128 in der Speiseleitungsanordnung 122 ist.
Die Patches in den beiden Schichten sind kreisförmige Mikrostreifen-Patches, die eine
vertikal polarisierte Welle mit großer Bandbreite ausstrahlen
können.
Jede Art von Mikrostreifen-Patches, die linear polarisierte und/oder
zirkular polarisierte Wellen ausstrahlt, kann in dieser Erfindung
verwendet werden.
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7 ist
eine schematische Darstellung einer zweidimensionalen schwenkphasengesteuerten Gruppenantenne 130 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 7 stellt ein
weiteres Beispiel einer phasengesteuerten Gruppe dar, die in beiden
Winkelrichtungen geschwenkt werden kann, zum Beispiel Azimut und
Elevation. 7 stellt einen radialen Wellenleiter 132 dar
und wird in der Sendebetriebsart beschrieben, obwohl, wie erwähnt, die
Eigenschaften für
die Empfangsbetriebsart identisch sind. Leistung wird in den zentralen
Verbinder 134 eingespeist und durch Ausbreitung zwischen
den parallelen Platten 136, 138 verteilt. Die Platte 138 dient
als Masseebene. Die Schlitze 140 in der oberen Platte 138 koppeln
Energie in die Schicht 142 ein, die die Phasenschieber 144 und
Steuerleitungen 146 umfaßt. Diese Leitungen sind mit
den Primärstrahler-Patchelementen 148 auf
der äußeren Oberfläche 150 gekoppelt,
und die an diese Strahler angelegten Signale werden phasengesteuert,
um in eine spezifische Richtung auszustrahlen. Die Phasen, die notwendig
sind, um einen Strahl in einer gegebenen Richtung zu erzeugen, sind
durch vorhergehende Kalibrierung oder Analyse bekannt und können einfach
im Speicher einer geeigneten Steuerschaltung (nicht dargestellt)
gespeichert werden. 8 ist eine Explosionsdarstellung
der Antenne aus 7, die die beschriebenen Elemente
deutlicher darstellt.
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9a und 9b stellen
Beispielanordnungen von Primärstrahlern 152 und 154 für ebene Gruppen 156 beziehungsweise 158 dar.
Man wird ohne weiteres anerkennen, daß andere Anordnungen möglich sind
und die Gruppen nicht unbedingt eben sein müssen.
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10a, 10b und 10c sind schematische Darstellungen einer zweidimensionalen schwenkphasengesteuerten
Gruppenantenne 160, die gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In der Gruppenantenne 160 fungieren
die Gruppenelemente und Phasenschieber als Reflexionsvorrichtungen. Eine
Speisungsantenne 162, wie etwa ein Hornstrahler, oder eine
andere entsprechend strahlende Antenne strahlt Energie zur Gruppenoberfläche 164 ab. Jedes
Patchelement 166 an der Gruppenoberfläche koppelt diese Energie in
einen Reflexions-Phasenschieber 168. Die Patchelemente
koppeln die Energie in die rückseitige
Schicht 170, und die Energie tritt in die Phasenschieber
ein, die so abgeschlossen sind (zum Beispiel in einer Leerlauf-
oder Kurzschlußschaltung),
daß sie
die Energie zurück
zum Koppler 172 reflektieren und von dort zur vorderen
Oberfläche,
wo sie abgestrahlt wird. Durch Anlegen der geeigneten Steuerspannung
auf Leitung 174 und 176 an die Phasenverschiebungselemente
kann bewirkt werden, daß die
reflektierte Energie von jedem der Phasenschieber eine geneigte
Phasenfront 178 und somit einen geschwenkten Strahl erzeugt.
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In 10a, 10b und 10c ist eine phasengesteuerte Reflexions-Gruppenantenne
dargestellt, in der ein Speisungs-Hornstrahler zuerst die Patchstrahler
der Gruppe anstrahlt. Die Patches koppeln ihre Energie in eine zweite
Schicht, die die Übertragungsleitungen
und Phasenschieber vom Reflexionstyp umfaßt. Diese Energie durchläuft die Übertragungsleitung,
erfährt
Totalreflexion, zum Beispiel an einem offenen Stromkreisende, durchläuft erneut
die Übertragungsleitung
auf ihrem Weg zurück
zur höchsten
Schicht und wird durch die gleichen Patches der höchsten Schicht
in eine Richtung, die von den Phasenverschiebungen von den spannungsgesteuerten
Phasenschiebern bestimmt wird, in den Raum gestrahlt.
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Alternativ
kann die Grundstruktur von 10a, 10b und 10c verwendet
werden, um eindimensionale und zweidimensionale Schwenkantennen
aufzubauen, wobei die grundlegende Topologie die einer Linse ist.
Eine solche Struktur kann realisiert werden, wenn zum Beispiel die
Reflexionsschicht in 10a, 10b und 10c eine Übertragungsschicht
ist und die abgestrahlte Energie die Gruppe und Phasenschieber durchläuft, um
den "Boden" der Vorrichtung
anzustrahlen.
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11 stellt
eine besondere Ausführungsform
eines Phasenschiebers 180 vom Reflexionstyp dar, wobei
die RF-Energie eine Übertragungsleitung 182 durchläuft, auf
ein offenes Stromkreisende 184 trifft und eine Phasenverschiebung
erfährt,
die vom mittels Spannung abstimmbaren Material 186 und der
daran angelegten Steuer-Gleichspannung abhängt.
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12 ist
eine Draufsicht eines Phasenschiebers 188, der in den Antennen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 13 ist
eine Querschnittsansicht des Phasenschiebers aus 12 entlang
der Linie 13-13, und 14 ist eine isometrische Ansicht
des Phasenschiebers aus 12. Der
Phasenschieber arbeitet nach dem Prinzip der Verwendung einer mittels
Spannung abstimmbaren dielektrischen Schicht 190 als Teil
eines dielektrischen Verbundwerkstoffs, der den Mikrostreifen trägt. Durch
die besondere Anordnung der Vorspannungselektroden 192 und 194 sind
keine Schaltungen für
die galvanische Hochspannungstrennung mehr notwendig. Der Phasenschieber
kann über
einen großen
Frequenzbereich von 500 MHz bis 40 GHz verwendet werden.
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Der
Phasenschieber ist ein Bauelement mit zwei Anschlüssen, mit
Anschlüssen 196 und 198 für Eingang
und/oder Ausgang einer leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle.
Es umfaßt
eine Mikrostreifen-Leitung 200, Anpassungsnetzwerke 202 und 204 an
jedem Anschluß und
ein Verbundwerkstoff Substrat 206, das die mittels Spannung
abstimmbare dielektrische Schicht 190 trägt. Die
in dieser Erfindung verwendete mittels Spannung abstimmbare Schicht
in den Phasenschiebern kann aus den dielektrischen Materialien bestehen,
die in den vorher erwähnten
Patenten und der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung, die
durch Bezugnahme aufgenommen worden sind, offenbart sind.
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Die
Mikrostreifen-Leitung 200, ein leitender Streifen, der
vorzugsweise aus Kupfer besteht, wird direkt durch die erste dielektrische
Schicht 190 getragen, die die mittels Spannung abstimmbare
Schicht ist. Die erste dielektrische Schicht 190 selbst
wird wiederum von einer zweiten dielektrischen Schicht 206 getragen,
die entweder eine herkömmliche
nichtabstimmbare verlustarme dielektrische Schicht sein kann oder
aus dem gleichen Material wie die erste dielektrische Schicht bestehen
kann. Die Vorspannungselektroden 192 und 194 werden
zwischen der ersten und zweiten dielektrischen Schicht eingefügt, auf
jeder Seite des Mikrostreifens, so daß ein Schlitz 208 direkt
unterhalb der Mikrostreifen-Leitung
verbleibt, der breiter ist als die Mikrostreifen-Leitung selbst.
Das zweite Dielektrikum wird von einer ersten leitenden Masseebene 210 getragen,
die vorzugsweise aus einem hochleitfähigen Leiter, wie etwa Kupfer,
gefertigt ist.
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Die
Anpassungsnetzwerke 202 und 204, die die Form
von Viertelwellen-Anpassungsgliedern oder -Mikrostreifen-Schaltungen
haben können,
werden von einer dritten herkömmlichen
nichtabstimmbaren dielektrischen Schicht 210 getragen,
die von einer zweiten Masseebene 212 getragen wird, die
elektrisch mit der ersten Masseebene verbunden ist. Die dritte dielektrische
Schicht sollte vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die zweite
dielektrische Schicht bestehen und könnte somit ein durchgehendes Schichtmaterial
bilden. Die erste und zweite Masseebene sollten vorzugsweise ebenfalls
eine durchgehende Masseebene bilden.
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Die
Anpassungsnetzwerke sind elektrisch mit der Mikrostreifen-Leitung
verbunden. Wenn die Mikrostreifen-Leitung nicht über einen elektrischen Gleichstrompfad
außerhalb
des physischen Bereichs des Phasenschiebers mit der Masseebene galvanisch
verbunden ist, wie etwa über
einen Mikrostreifen-Wellenleiter-Adapter,
dann sollte eines der Anpassungsnetzwerke auch eine galvanische
Verbindung 214 zu Masse mit einer RF-Sperre umfassen. Letztere
könnte
die Form einer kurzgeschlossenen Viertelwellenlängen-Stichleitung oder eines
hoch induktiven Drahtes (RF-Drossel), die die Schaltung mit der
Masseebene verbinden, haben.
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Die
Anpassungsnetzwerke dienen dazu, sicherzustellen, daß eine leitungsgebundene
elektromagnetische Welle, die in einen Anschluß eintritt (definiert als der
Eingangsanschluß),
mit minimalen Restreflexionen an jedem Anschluß in den Phasenschieber eintritt
und ihn am anderen Anschluß (Ausgang)
verläßt. Der
Mikrostreifen und die Masseebene werden auf Spannung null gehalten,
während
die Vorspannung an die Elektroden angelegt wird. Die Vorspannung
verursacht ein elektrisches Gleichfeld in dem mittels Spannung abstimmbaren
Dielektrikum, das die dielektrische Permittivität des Mediums beeinflußt. Auf
diese Weise kann die dielektrische Permittivität des mittels Spannung abstimmbaren
Dielektrikums durch die Vorspannung gesteuert werden. Da die Geschwindigkeit
der leitungsgebundenen Welle umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der
effektiven dielektrischen Permittivität des Mediums rings um den
Streifen ist, kann die Vorspannung verwendet werden, um die Geschwindigkeit
der leitungsgebundenen Welle zu steuern. Deswegen steuert sie auch
den Betrag der Phasenverzögerung
am Ausgangsanschluß,
wenn sie auf den Eingangsanschluß bezogen wird.
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Da
bestimmte Ausführungsformen
der Phasenschieber für
bestimmte Frequenzbereiche ausgeführt wären, wird in der folgenden
Beschreibung davon ausgegangen, daß alle Bezugsgrößen für die Wellenlänge für die Mittenfrequenz
der Ausführung gelten.
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Die
Anpassungsnetzwerke haben die Form von Mikrostreifen-Viertelwellenanpassungsgliedern 202, 204,
die von der zweiten dielektrischen Schicht getragen werden. Die
Anpassungsnetzwerke sind elektrisch mit der Mikrostreifen-Leitung über Metallstufen 216 und 218 an
den Enden der ersten dielektrischen Schicht verbunden. Eine RF-Sperrschaltung 214 wird
verwendet, um einen elektrischen Gleichstrompfad zwischen der Mikrostreifen-Leitung
und der Masse bereitzustellen. Dies kann erreicht werden, indem
das Viertelwellen-Anpassungsglied über eine kurzgeschlossene Viertelwellenlängen-Stichleitung, die
einen sehr hohen charakteristischen Wellenwiderstand hat, mit der
Masseebene verbunden wird. Die Vorspannung wird über Gleichspannungs-Speiseleitungen 220 und 222 an
Vorspannungselektroden 192 beziehungsweise 194 angelegt.
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Der
Vorteil dieser Ausführungsform
des Phasenschiebers besteht darin, daß sie im wesentlichen eine
Breitband-Vorrichtung ist. Die Bandbreite ist nur durch die Anpassungsnetzwerke
beschränkt,
die der Einfachheit halber als Einzelstufen-Anpassungsglieder dargestellt
sind. Mit mehrstufigen Anpassungsnetzwerken kann eine beliebige
Bandbreite von bis zu einer Oktave oder mehr erreicht werden. Der Nachteil
dieser Ausführungsform
besteht darin, daß eine
verhältnismäßig große Länge von
Mikrostreifen für
einen bestimmten Betrag von Phasenverschiebungs-Abstimmungsbereich
notwendig ist. Das liegt daran, daß die Mikrostreifen-Leitung
mit der Masseebene über
einen dielektrischen Verbundwerkstoff gekoppelt ist, wobei nur eine
der Schichten im Verbundwerkstoff abgestimmt wird.
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15 ist
eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Mikrostreifen-Phasenschiebers,
der in den Antennen der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann; und 16 ist eine Querschnittsansicht
des Phasenschiebers aus 15 entlang
der Linie 16-16. Im Phasenschieber aus 15 und 16 bilden
die Vorspannungselektroden eine zweite Masseebene für die Mikrostreifen-Leitung.
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Der
Phasenschieber aus 15 und 16 hat
zwei Anschlüsse 226 und 228 für den Eingang und/oder
Ausgang der leitungsgebundenen elektromagnetischen Welle. Er weist
eine Mikrostreifen-Leitung 230, Viertelwellen-Anpassungsglieder 232, 234, eine
Vorspannungselektrode/Mikrostreifen-Masseebene 236 sowie
ein dielektrisches Verbundwerkstoff-Substrat mit einer mittels Spannung
abstimmbaren dielektrische Schicht 238 und einer nichtabstimmbaren
dielektrischen Schicht 240 auf. Die erste dielektrische
Schicht wiederum wird von der Vorspannungselektrode 236 und
der zweiten dielektrischen Schicht getragen, die vorzugsweise eine
herkömmliche,
nichtabstimmbare verlustarme dielektrische Schicht ist, zum Beispiel
eine Keramik, wie etwa Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid oder ein
anderes verlustarmes Material. Die Vorspannungselektrode befindet
sich deshalb zwischen der ersten und zweiten dielektrischen Schicht,
wobei sie eine "potentialfreie" Masseebene für die Mikrostreifen-Leitung
bildet. Die zweite dielektrische Schicht wird von einer Masseebene 242 getragen,
vorzugsweise aus einem hochleitfähigen
Leiter, wie etwa Kupfer. Um Resonanzen in der potentialfreien Masseebene/Vorspannungselektrode
zu vermeiden, sollte sie die Länge
eines ungeradzahligen Vielfachen der Viertelwellenlänge in bezug
auf die zwischen ihr und der Masseebene gefangenen Wellen haben.
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Die
Anpassungsnetzwerke haben die Form von Mikrostreifen-Anpassungsgliedern 232, 234,
die von der zweiten dielektrischen Schicht 240 getragen werden.
Die Anpassungsnetzwerke sind über
Metallstufen 242 und 244 an den Enden der ersten
dielektrischen Schicht 238 elektrisch mit dem Mikrostreifen verbunden.
Eine RF-Sperrschaltung 246 wird verwendet, um einen elektrischen
Gleichstrompfad zwischen der Mikrostreifen-Leitung und der Masse 242 bereitzustellen.
Dies wird erreicht, indem das Viertelwellen-Anpassungsglied 232 mit
der Masseebene 242 über
eine kurzgeschlossene Viertelwellenlängen-Stichleitung 246 verbunden
sind, die eine sehr hohe charakteristische Wellenimpedanz hat.
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Die
Vorspannung wird über
eine Speiseleitung 248 an die Vorspannungselektrode 236 angelegt.
Diese Ausführungsform
ist eine Schmalbandvorrichtung. Die Bandbreite ist auf eine beliebige Bandbreite
unterhalb oder zwischen zwei der Resonanzfrequenzen der potentialfreien
Masseebene 234 beschränkt.
Diese Ausführungsform
hat eine verhältnismäßig kurze
Länge der
Mikrostreifen-Leitung für einen
bestimmten erforderlichen Betrag von Phasenverschiebungs-Abstimmbereich.
Das liegt daran, daß der
Mikrostreifen nur über
die einzelne abstimmbare dielektrische Schicht 238 in die
potentialfreie Masseebene 236 einkoppelt. Dieser Aufbau
beseitigt den Bedarf an Schaltungen für die galvanische Hochspannungstrennung,
um zu verhindern, daß die
Vorspannung in mit dem Phasenschieber verbundenen empfindlichen
RF-Schaltkreisen Schaden anrichtet.
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Es
ist anzuerkennen, daß gewisse
Veränderungen
vorgenommen werden können,
ohne den konzeptionellen Aufbau erheblich zu verändern. Um zum Beispiel die
Metallstufen zwischen der Mikrostreifen-Leitung und den Abstimschaltkreisen
in jeder Ausführungsform
zu vermeiden, kann die erste dielektrische Schicht, die die Mikrostreifen-Leitung
trägt, in
die zweite dielektrische Schicht eingelassen werden, so daß sichergestellt
ist, daß die
Mikrostreifen-Leitung koplanar mit den Abstimmschaltkreisen ist.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen von
eindimensionalen und zweidimensionalen schwenkphasengesteuerten
Gruppenantennen können
als Sektoren einer Zentralantenne in drahtlosen Punkt-zu-Mehrpunkt-
oder Satellitenkommunikationssystemen verwendet werden. Sie sind
auch, wie erwähnt,
auf eine große
Vielfalt an Kommunikations- und Radaranwendungen anwendbar. Sie
könnten auch
in Endgeräten
zum Empfangen und Senden von Signalen zu Kommunikationssatelliten
verwendet werden.
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Die
hier beschriebene Erfindung beruht auf Hochfrequenz-Technologie,
wobei mittels Spannung abstimmbares verlustarmes dielektrisches
Material für
kontinuierlich einstellbare Phasenschieber verwendet wird. Ihre
Phasenverschiebungen können über einen
großem
Bereich wie etwa 0 Grad (0°)
bis 360 Grad (360°)
eingestellt werden, indem einfach eine angelegte Gleichspannung
gesteuert wird. Für jeden
Primärstrahler
ist nur ein Phasenschieber notwendig. Durch Anlegen von Phasenverschiebungen an
Strahler kann die Strahlschwenkung in einer oder zwei Raumwinkel-Dimensionen
bei relativ niedrigem Verlust und niedrigen Kosten erreicht werden,
verglichen mit herkömmlichen
phasengesteuerten Gruppenantennen, die digitale Phasenschieber und
viele Steuerleitungen für
volle zweidimensionale Strahlschwenkung verwenden.
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Die
eindimensionale schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne kann in der
vertikalen Ebene einen geformten Strahl, wie etwa einen Cosec-Quadrat-Strahl,
für den
Versorgungsbereich bereitstellen. Diese Strahlform ist dafür bekannt,
eine konstante Empfangsleistung für Endgeräte mit unterschiedlichen Entfernungen
von der Zentralstation bereitzustellen. Sie kann auch eine Richtcharakteristik
mit hohem Gewinn und schmalem Strahl mit einer veränderlichen
Strahlungsrichtung in einer horizontalen Ebene für einen großen Versorgungsbereich bereitstellen.
Die eindimnsionale schwenkphasengesteuerte Gruppenantenne ist besonders
nützlich
für Punkt-zu-Punkt-
und Punkt-zu-Mehrpunkt-TDMA-Systeme.
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Eine
phasengesteuerte Gruppenantenne mit verlustarmen spannungsgesteuerten
Phasenschiebern kann dynamische Strahlsteuerung für ein terrestrisches
Punkt-zu-Mehrpunkt-System bereitstellen, zum Beispiel indem die
Strahlrichtung für
jeden Burst in einem TDMA-System geändert wird. Antennen, die gemäß dieser
Erfindung aufgebaut sind, können
eine feste oder variable Amplituden- und Phasenverteilung für jeden
Primärstrahler
bereitstellen, um einen Ausgangsstrahl mit linearen Polarisations-,
rechtszirkularen Polarisations- oder linkszirkularen Polarisationseigenschaften
zu erzeugen.
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Die
zweidimensionalen Schwenkantennen sind in der Satellitenkommunikation
anwendbar, insbesondere da, wo die Endgeräte Satelliten im Orbit verfolgen
müssen,
oder wenn es, auch bei geostationären Satelliten, notwendig ist,
mit mehr als einem Satelliten an unterschiedlichen Standorten auf
der Umlaufbahn zu kommunizieren. Solche Strahlsteuerung, die keine
mechanische Bewegung erfordert, ist sehr attraktiv für kleine
Kommunikations-Endgeräte, zum
Beispiel auf Dächern
von Wohnhäusern
oder an Kleingewerbe-Standorten.
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Während die
Erfindung im Hinblick darauf beschrieben worden ist, was zur Zeit
ihre bevorzugten Ausführungsformen
sind, wird für
den Fachmann offensichtlich, daß viele Änderungen
an den bevorzugten Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
ist, abzuweichen.