EP0709913B1 - Dipolspeiseanordnung - Google Patents

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EP0709913B1
EP0709913B1 EP95114297A EP95114297A EP0709913B1 EP 0709913 B1 EP0709913 B1 EP 0709913B1 EP 95114297 A EP95114297 A EP 95114297A EP 95114297 A EP95114297 A EP 95114297A EP 0709913 B1 EP0709913 B1 EP 0709913B1
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EP
European Patent Office
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strip
distance
dipole
reflector
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EP95114297A
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EP0709913A3 (de
EP0709913A2 (de
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Axel Dipl.-Ing. Stark
Berthold Dipl.-Ing. Klos
Ludwig Dipl.-Ing. Nielsen
Andreas Dipl.-Ing. Knüttel
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0075—Stripline fed arrays
    • H01Q21/0081—Stripline fed arrays using suspended striplines

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for symmetrical dining or several dipoles arranged in front of a reflector surface over one unbalanced stripline.
  • Balancing transformer can be manufactured using stripline technology, whereby the Center conductor of the unbalanced stripline between two at a distance stripline pairs arranged from one another is routed in the middle (British Patent specification GB 2089135 A, Fig. 2).
  • This central conductor strip ends between the second pair of strip conductors without connection, the symmetrical away from it Stripline leading to the dipoles is with the top stripline of the first Stripline pair and the lower stripline of the second Stripline pair connected.
  • the feed arrangement according to the invention is a galvanic electrically conductive contact between the Stripline of the asymmetrical stripline and the dipole is superfluous, the stripline ends without a connection.
  • the two dipole halves are over connection strips only with the two additional ones at an axial distance insulated from each other on the conductor strips
  • Conductor parts galvanically connected and these parts can therefore very easy and cheap by punching and bending be made from a piece of sheet metal, additional galvanic joints by soldering, screwing or the like become superfluous.
  • An inventive Dining arrangement is therefore not only very simple and inexpensive to manufacture, but also extremely reliable, failure due to bad contacts is impossible.
  • the feed arrangement according to the invention is suitable also suitable for feeding from several to groups summarized dipoles, e.g. to increase the Antenna gain can be used.
  • Fig. 1 shows a perspective view of an inventive Feed arrangement
  • Fig. 2 shows the associated Cross-section along the section line I-I.
  • Fig. 1 shows one consisting of two dipole halves 1 and 2 Dipole in the shown embodiment is designed as a half-wave dipole. This dipole could also be designed as a full-wave dipole, the two Dipole halves 1, 2 can also have different lengths have and have any cross-sectional shape.
  • This two dipole halves 1, 2 are at a distance 3 before one for the sake of clarity only fragmentary in Fig. 1 shown reflector surface 4 arranged.
  • the two dipole halves 1, 2 are at the upper ends of two spaced apart and parallel to each other arranged terminal strips 5, 6 attached by an opening 7 of the reflector 4 up to the rear extend and the symmetrical feed line for form the dipole 1, 2.
  • the terminal strips 5, 6 are preferably in one piece with the dipole halves 1, 2 punched out and bent into a piece of sheet metal. Which opposite conductor surfaces of these two connection strips 5, 6 and their distance is chosen so that about the wave resistance thus formed between the two dipole halves 1, 2 existing dipole impedance on one of their connection ends ending behind the reflector desired output impedance transformed becomes.
  • On the connecting strips 5, 6 can for this purpose over part or all of the length Sheet metal bends can be provided for an extended To reach the range of the impedance transformation.
  • connection to the transmitter or receiver is made in the exemplary embodiment shown via a strip line, which in the further course into another type of line, e.g. a coaxial cable.
  • the stripline is paralleled by a distance between the reflector surface 4 and one parallel to the reflector arranged rear wall 30, for example a supporting mast guided strip line 8 formed.
  • On this stripline 8 are two U-shaped in cross section Conductor parts 9 and 10 placed so that they according to the sectional view of FIG. 2, a distance on all sides own of the stripline 8.
  • the strip conductor 8 are the two conductor parts 9, 10 immediately below the opening 7 of the reflector 4 arranged at a distance 11 from each other.
  • each ⁇ / 4 chosen so that their Impedance to that due to the balanced line 5, 6 transformed dipole impedance is high.
  • reflector surface 4 or rear wall 30 formed a kind of pot circle.
  • the U-shaped curved conductor parts 9, 10 with their Connection flanges 14, 14 ', 15, 15', the branches branching therefrom Terminal strips 5, 6 and the dipole halves 1, 2 are preferably cut in one piece from sheet metal and bent accordingly, they will be including the Dipole halves 1, 2 through the flange fastenings 14, 14 ', 15, 15 'on the reflector 4 or the rear wall 30 mechanically held. If necessary, the conductor strip 8 mechanically by means of one or more dielectric supports be supported, otherwise all parts are in theirs predetermined distance from each other electrically by air isolated.
  • the width 17 of the U-legs of the two conductor parts 9, 10, their mutual distance 18 and the width and thickness of the strip line 8 and also the axial length of the Conductor parts 9, 10 are chosen so that the determined wave resistance and the resulting frequency-dependent impedance on the two conductor parts High frequency currents - indicated by the current arrows 19 and 20 - are forced on the opposite Junction points 12, 13 of the connecting strips 5, 6 of the Dipole feed line are each the same size, so that on the connecting strips 5, 6 correspondingly the same size opposite phase feed currents 23, 24 and thus corresponding equally large rectified currents 25, 26 on the Dipole halves 1, 2 flow.
  • the stripline 8 If on the side opposite the reflector 4 the stripline 8 no additional rear wall 30 as Partial return line is provided, the lower U-legs of the conductor parts 9, 10 are omitted, the conductor parts are then only narrow strips of metal that arranged between reflector 4 and stripline 8 are and at their ends with the connecting strips 5, 6th or via the bends 14, 15 with the reflector 4 are connected.
  • omnidirectional antennas can also be used be built, where also lateral reflector surfaces are provided.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum symmetrischen Speisen eines oder mehrerer im Abstand vor einer Reflektorfläche angeordneten Dipole über eine unsymmetrische Streifenleitung.
Bei den bisher üblichen Speiseanordnungen besteht galvanischer Kontakt zwischen dem Innenleiter der unsymmetrischen Speiseleitung und der einen Dipolhälfte, selbst wenn die Speiseleitung als unsymmetrische Streifenleitung ausgebildet ist. Die Herstellung eines langfristig zuverlässigen galvanischen Kontaktes erfordert bei Antennen einen gewissen Aufwand, solche Kontaktstellen sind selbst bei sorgfältiger Verarbeitung bei langjährigem Einsatz häufig eine Ausfallursache.
Es ist auch schon bekannt, solche Dipole unter Zwischenschaltung eines Symmetrierübertrage (Balun) über eine unsymmetrische Streifenleitung zu speisen (britische Patentschrift GB 2089135 A, US-Patentschriften US 4755775 und US 2327418). Dieser Symmetrierübertrager kann in Streifenleitungstechnik hergestellt werden, wobei der Mittelleiter der unsymmetrischen Streifenleitung zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Streifenleitungspaaren mittig geführt wird (britische Patentschrift GB 2089135 A, Fig. 2). Dieser Mittelleiterstreifen endet zwischen dem zweiten Streifenleiterpaar anschlußfrei, die davon weggeführte symmetrische Streifenleitung, die zu den Dipolen führt, ist mit der oberen Streifenleitung des ersten Streifenleitungspaares und der unteren Streifenleitung des zweiten Streifenleitungspaares verbunden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Speiseanordnung zum unsymmetrischen Speisen von Dipolen aufzuzeigen, die vor einer Reflektorfläche angeordnet sind und bei der trotzdem die erwähnten unzuverlässigen Kontaktstellen vermieden sind.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Speiseanordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Speiseanordnung ist ein galvanischer elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Streifenleiter der unsymmetrischen Streifenleitung und dem Dipol überflüssig, der Streifenleiter endet anschlußfrei. Die beiden Dipolhälften sind über Anschlußstreifen nur mit den beiden zusätzlichen im axialen Abstand voneinander isoliert auf den Leiterstreifen aufgesetzten Leiterteilen galvanisch verbunden und diese Teile können daher sehr einfach und billig durch Stanzen und Biegen aus einem Blechstück hergestellt werden, zusätzliche galvanische Verbindungsstellen durch Löten, Schrauben oder dergleichen werden überflüssig. Eine erfindungsgemäße Speiseanordnung ist daher nicht nur sehr einfach und kostengünstig herstellbar, sondern auch extrem zuverlässig, ein Ausfall durch schlechte Kontakte ist ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Speiseanordnung eignet sich auch für die Speisung von mehreren zu Gruppen zusammengefaßten Dipolen, wie sie z.B. zur Erhöhung des Antennengewinns verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Speiseanordnung, Fig. 2 zeigt den zugehörigen Querschnitt längs der Schnittlinie I-I.
Fig. 1 zeigt einen aus zwei Dipolhälften 1 und 2 bestehenden Dipol, der in dem gezeigen Ausführungsbeispiel als Halbwellendipol ausgebildet ist. Dieser Dipol könnte auch als Ganzwellendipol ausgebildet sein, die beiden Dipolhälften 1, 2 können außerdem unterschiedliche Längen haben und beliebige Querschnittsform besitzen. Diese beiden Dipolhälften 1, 2 sind in einem Abstand 3 vor einer der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nur bruchstückhaft dargestellten Reflektorfläche 4 angeordnet. Die beiden Dipolhälften 1, 2 sind an den oberen Enden von zwei im Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten Anschlußstreifen 5, 6 angebracht, die durch eine Öffnung 7 des Reflektors 4 bis zu dessen Rückseite sich erstrecken und die symmetrische Speiseleitung für den Dipol 1, 2 bilden. Die Anschlußstreifen 5, 6 sind vorzugsweise einstückig mit den Dipolhälften 1, 2 aus einem Blechstück ausgestanzt und gebogen. Die sich gegenüberstehenden Leiterflächen dieser beiden Anschlußstreifen 5, 6 und deren Abstand ist so gewählt, daß über den dadurch gebildeten Wellenwiderstand die zwischen den beiden Dipolhälften 1, 2 bestehende Dipolimpedanz auf einen an ihren hinter dem Reflektor endenden Anschlußenden gewünschte Ausgangsimpedanz transformiert wird. An den Anschlußstreifen 5, 6 können zu diesem Zweck auf einem Teil oder der gesamten Länge noch zusätzliche Blechabwinklungen vorgesehen sein, um einen erweiterten Bereich der Impedanztransformation zu erreichen.
Die Verbindung mit dem Sender oder Empfänger erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Streifenleitung, die im weiteren Verlauf in eine andere Leitungsart, z.B. ein Koaxialkabel, übergehen kann. Die Streifenleitung wird durch einen parallel im Abstand zwischen der Reflektorfläche 4 und einer parallel zum Reflektor angeordneten Rückwand 30, beispielsweise einem Tragmast geführten Streifenleiter 8 gebildet. Auf diesen Streifenleiter 8 sind zwei im Querschnitt U-förmig gebogene Leiterteile 9 und 10 aufgesetzt und zwar so, daß sie gemäß dem Schnittbild nach Fig. 2 allseits einen Abstand von dem Streifenleiter 8 besitzen. In Längserstreckung des Streifenleiters 8 sind die beiden Leiterteile 9, 10 unmittelbar unterhalb der Öffnung 7 des Reflektors 4 in einem Abstand 11 voneinander angeordnet. Mit den einander zugewandten Enden 12, 13 der beiden Leiterteile 9, 10 stehen die durch die Öffnung 7 nach unten ragenden Anschlußstreifen 5, 6 der Dipol-Speiseleitung in Verbindung, sie sind vorzugsweise wiederum unmittelbar aus einem Blechstück mit den Leiterteilen hergestellt. Die den Enden 12, 13 abgewandten Enden der beiden Leiterteile 9, 10 sind über nach oben und unten abgebogene Flansche 14, 14' und 15, 15 galvanisch am Reflektor 4 bzw. der Rückwand 30 befestigt. Der zwischen den Leiterteilen 9, 10 angeordnete Streifenleiter 8 endet anschlußfrei im Abstand 16 vom Kurzschlußende 14 des der unsymmetrischen Streifenleitung abgewandten Leiterteiles 9. Die Längen jedes der Leiterteile 9, 10 sind gleich und z.B. in der Umgebung von jeweils λ/4 so gewählt, daß ihre Impedanz gegenüber der durch die symmetrische Leitung 5, 6 transformierte Dipolimpedanz hochohmig ist. Zwischen den beiden Leiterteilen 9, 10 und der im Abstand dazu angeordneten Reflektorfläche 4 bzw. Rückwand 30 wird eine Art Topfkreis gebildet.
Die U-förmig gebogenen Leiterteile 9, 10 mit ihren Anschlußflanschen 14, 14', 15, 15', den davon abzweigenden Anschlußstreifen 5, 6 und den Dipolhälften 1, 2 sind vorzugsweise einstückig aus einem Blech zugeschnitten und entsprechend gebogen, sie werden einschließlich der Dipolhälften 1, 2 durch die Flanschbefestigungen 14, 14', 15, 15' am Reflektor 4 bzw. der Rückwand 30 mechanisch gehalten. Falls erforderlich kann der Leiterstreifen 8 durch eine oder mehrere dielektrische Stützen mechanisch abgestützt sein, ansonsten sind alle Teile in ihrem vorgegebenen Abstand durch Luft voneinander elektrisch isoliert.
Die Breite 17 der U-Schenkel der beiden Leiterteile 9, 10, ihr gegenseitiger Abstand 18 und die Breite und Dicke des Streifenleiters 8 und auch die axiale Länge der Leiterteile 9, 10 sind so gewählt, daß über den dadurch bestimmten Wellenwiderstand und die dadurch resultierende frequenzabhängige Impedanz auf den beiden Leiterteilen Hochfrequenzströme - angedeutet durch die Strompfeile 19 und 20 - erzwungen werden die an den gegenüberliegenden Anschlußstellen 12, 13 der Anschlußstreifen 5, 6 der Dipolspeiseleitung jeweils gleich groß sind, so daß auf den Anschlußstreifen 5, 6 entsprechend gleich große gegenphasige Speiseströme 23, 24 und somit entsprechende gleich große gleichgerichtete Ströme 25, 26 auf den Dipolhälften 1, 2 fließen. Zur Erzielung der hierzu erforderlichen Wellenwiderstände zwischen den Leiterteilen 9, 10 und dem Streifenleiter 8 können sowohl die Leiterteile als auch dieser Leiterstreifen in Längserstreckung des Leiterstreifens entsprechend unterschiedliche Abmessungen besitzen, wie dies für den Streifenleiter 8 durch die Breitenveränderungen 27, 28 in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Für die einseitige Stromabnahme von den Leiterteilen 9, 10 zu den Dipolhälften über die Anschlußstreifen 5, 6 ist die leitende Verbindung der beiden U-Schenkel der Leiterteile durch den U-Rücken erforderlich, die Leiterteile sind derart parallel zum Reflektor 4 angeordnet, daß ihre U-Schenkel jeweils in parallelen Ebenen zum Reflektor 4 liegen und ihre Öffnung seitlich ist. Der Wellenwiderstand wird außerdem so gewählt, daß bei Verwendung dieser Speiseanordnung bei einem Sendedipol die über die unsymmetrische Streifenleitung 8, 4 zugeführte Senderenergie an der durch den Einlaß des Leiterteils 10 gebildeten Stoßstelle möglichst wenig reflektiert wird.
Wenn auf der dem Reflektor 4 gegenüberliegenden Seite des Streifenleiters 8 keine zusätzliche Rückwand 30 als Teilrückleiter vorgesehen ist, können die unteren U-Schenkel der Leiterteile 9, 10 entfallen, die Leiterteile sind dann nur noch schmale Blechstreifen, die zwischen Reflektor 4 und Streifenleiter 8 angeordnet sind und an ihren Enden mit den Anschlußstreifen 5, 6 bzw. über die Abbiegungen 14, 15 mit dem Reflektor 4 verbunden sind.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist nur ein einziger Dipol 1, 2 dargestellt, die erfindungsgemäße Speiseanordnung ist jedoch genauso gut zur gleichzeitigen Speisung von mehreren parallelgeschalteten Dipolen geeignet, die entweder parallel nebeneinander vor der gleichen Reflektorfläche 4 angeordnet sind und in gleicher Richtung abstrahlen, in diesem Fall zweigen von den Anschlußenden 12, 13 der beiden Leiterteile die zugehörigen Dipol-Anschlußstreifen nicht wie die Streifen 5, 6 senkrecht nach oben ab, sondern beispielsweise zu beiden Seiten seitlich schräg nach oben, wie dies durch die Streifen 31, 32 gestrichelt angedeutet ist. In manchen Fällen kann beispielsweise auch die Rückwand 30 als Reflektor ausgebildet sein und auch hier kann ein damit nach hinten abstrahlender einziger Dipol oder gegebenenfalls wiederum mehrere Dipole angeordnet sein, die in diesem Fall über Anschlußstreifen 5' 6' oder 31', 32' durch eine entsprechende Öffnung in der Rückwand 30 nach hinten abzweigen. Auf diese Weise können auch Rundstrahlantennen aufgebaut werden, bei denen auch noch seitliche Reflektorflächen vorgesehen sind.

Claims (6)

  1. Anordnung zum symmetrischen Speisen mindestens eines im Abstand vor einer Reflektorfläche (4) angeordneten Dipols (1, 2) über eine unsymmetrische Streifenleitung, die durch einen im Abstand zwischen der Reflektorfläche (4) und einer parallel im Abstand dazu angeordneten weiteren leitenden Gegenfläche (30) angeordneten Streifenleiter (8) gebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) der sich parallel zur Reflektorfläche (4) erstreckende Leiterstreifen (8) endet anschlußfrei;
    b) den Leiterstreifen (8) umgeben zwei im Querschnitt U-förmige Leiterteile (9, 10), die in Längsrichtung des Streifenleiters (8) im Abstand (11) voneinander angeordnet sind;
    c) an den einander zugewandten Enden (12, 13) dieser Leiterteile (9, 10) zweigen quer zum Leiterstreifen (8) Anschlußstreifen (5, 6; 31, 32; 6', 31', 32') ab, die im Abstand parallel zueinander angeordnet sind, durch eine Öffnung (7) der Reflektorfläche (4) zur Reflektorvorderseite ragen und an ihren Enden mit den Dipolhälften (1, 2) verbunden sind;
    d) die von den einander zugewandten Enden (12, 13) abgewandten Enden der beiden Leiterteile (9, 10) sind über Leiterabschnitte (14, 14', 15, 15') mit dem Reflektor (4) bzw. der Gegenfläche (30) galvanisch verbunden.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen (17, 18) der Leiterteile (9, 10) und deren Abstand vom Leiterstreifen (8), der Reflektorfläche (4) und der Gegenfläche (30) so gewählt sind, daß an der Abzweigstelle (12, 13) der Dipol-Anschlußstreifen (5, 6) und längs dieser jeweils vom Betrag her gleich große gegenphasige Ströme (19, 20, 23, 24) fließen.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Leiterteile (9, 10) seitlich in Richtung parallel zur Reflektorfläche (4) offen sind.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den einander zugewandten Enden (12, 13) der beiden Leiterteile (9, 10) nach verschiedenen Richtungen quer zum Leiterstreifen (8) jeweils mehrere Anschlußstreifen (31, 32; 6', 31', 32') für zwei oder mehr Dipole abzweigen.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den im Abstand parallel zueinander angeordneten Dipol-Anschlußstreifen (5, 6) einander zugewandte zusätzliche Leiterflächen ausgebildet sind.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterteile (9, 10) mit den abzweigenden Anschlußstreifen (5, 6), den abgewinkelten Leiterabschnitten (14, 14', 15, 15') und den zugehörigen Dipolhälften (1, 2) jeweils aus einem entsprechend gebogenen einteiligen Blechzuschnitt bestehen.
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EP0709913A2 EP0709913A2 (de) 1996-05-01
EP0709913A3 EP0709913A3 (de) 1998-10-14
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