FR2638025A1 - SLOTTED ANTENNA - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une antenne à fentes formée d'un guide d'onde rectangulaire ayant une forme rectangulaire en section et un moyen d'alimentation en énergie qui est connecté au guide d'onde rectangulaire. Selon l'invention, un certain nombre de fentes 1a de rayonnement de l'onde sont formées dans l'une des plaques métalliques 1 qui forme les côtés longs de la forme rectangulaire en section; la largeur du guide d'onde rectangulaire G est plus de quatre fois aussi importante que la longueur d'onde et la hauteur du guide d'onde rectangulaire est égale à plus de la moitié de la longueur d'onde. L'invention s'applique notamment aux antennes pour la communication, la diffusion et analogues.Provided is a slot antenna formed of a rectangular waveguide having a rectangular shape in section and a power supply means which is connected to the rectangular waveguide. According to the invention, a number of wave radiation slits 1a are formed in one of the metal plates 1 which forms the long sides of the rectangular shape in section; the width of the rectangular waveguide G is more than four times as large as the wavelength, and the height of the rectangular waveguide is more than half the wavelength. The invention applies in particular to antennas for communication, broadcasting and the like.
Description
La présente invention se rapporte à une antenne àThe present invention relates to an antenna for
fentes pour la communication, la diffusion et analogues. slots for communication, broadcasting and the like.
L'antenne à fentes comprend un certain nombre de fentes qui sont formées dans une plaque d'un guide d'onde rectangulaire. La figure 21a montre les distributions d'un champ électromagnétique dans un guide d'onde rectangulaire et la figure 21b montre un schéma du courant. Comme mode de propagation de l'onde dans le guide d'onde rectangulaire, on utilise un mode dominant (onde TE0 ou TEo01) dont l'atténuation est la plus faible en coordonnées orthogonales. Si la fréquence de coupure est fc, la vitesse de la lumière est c, la longueur du côté long du guide d'onde est a, le guide d'onde est utilisé dans la plage de fréquences entre fc = c/2a et fc( 20) = c/a ou l'atténuation d'un autre mode d'ordre supérieur se produit. En conséquence, 'a longueur a du côté du long est comprise entre a =?' /1,O6 et a' = /1,a6 o a est la longueur d'onde dans l'espace libre et la The slotted antenna includes a number of slots that are formed in a plate of a rectangular waveguide. Figure 21a shows the distributions of an electromagnetic field in a rectangular waveguide and Figure 21b shows a diagram of the current. As propagation mode of the wave in the rectangular waveguide, using a dominant mode (wave TE0 or TEo01) whose attenuation is the lowest in orthogonal coordinates. If the cutoff frequency is fc, the speed of light is c, the length of the long side of the waveguide is a, the waveguide is used in the frequency range between fc = c / 2a and fc ( 20) = c / a or the attenuation of another higher order mode occurs. As a result, the length a of the long side is between a =? / 1, O6 and a '= / 1, a6 where a is the wavelength in free space and the
longueur b du c8té court est d'environ a/2. length b of the short side is about a / 2.
es fentes de l'antenn.e conventionnelle à fentes sont formées dans une plaque du guide d'onde ci-dessus décrit. Comme le montre la figure 22, la direction du courant devient l'inverse à chaque demi-longueur d'onde Slots of the conventional slotted antenna are formed in a plate of the waveguide described above. As shown in Figure 22, the current direction becomes the inverse at each half-wavelength
k g/2 (]k g est la longueur d'onde dans le guide d'onde). k g / 2 (] k g is the wavelength in the waveguide).
La direction de l'inclinaison de la fente est opposée à celle de la fente adjacente en conséquence. Ainsi, la totalité de la composante Z du champ électrique résultant de l'onde rayonnée par chaque fente est orientée dans une The direction of the inclination of the slot is opposite to that of the adjacent slot accordingly. Thus, the totality of the Z component of the electric field resulting from the wave radiated by each slot is oriented in a
direction et les composantes Y sont en opposition de phase. direction and the Y components are in phase opposition.
Par suite, la polarisation linéaire rayonne des fentes. La largeur du faisceau dans le plan x-y est comprise entre 16 et 200 et celle dans le plan x-z est comprise entre 1 et 2 ce qui est proportionnel au nombre de fentes et par As a result, the linear polarization radiates slots. The width of the beam in the x-y plane is between 16 and 200 and that in the x-z plane is between 1 and 2 which is proportional to the number of slots and by
conséquent étroit.therefore narrow.
Comme la largeur du faisceau dans le plan horizontal est étroite et que la largeur du faisceau dans le plan vertical est large, le gain de l'antenne à fentes ci-dessus décrite est petit. En conséquence, l'antenne est impropre à une utilisation en tant qu'antenne pour la communication, la diffusion et analogues, bien qu'elle soit Since the width of the beam in the horizontal plane is narrow and the width of the beam in the vertical plane is wide, the gain of the slot antenna described above is small. As a result, the antenna is unsuitable for use as an antenna for communication, broadcasting and the like, although it is
utile dans un système radar.useful in a radar system.
La présente invention a pour objet une antenne à fentes utile comme antenne pour la communication et la diffusiorn, qui soit d'une construction simple et d'un poids léger. Selon la présente invention, on prévoit une antenne à fentes ayant un guide d'onde rectangulaire avec un espace ayant une forme rectangulaire en section et une ouverture d'alimentation en énergie formée par des plaques métalliques, un moyen d'alimentation en énergie connecté au guide d'onde rectangulaire à l'ouverture d'alimentation, le guide d'onde rectangulaire ayant un certain nombre de fentes de rayonnement qui sont formées dans l'une des plaques métalliques formant les côtés longs de la forme The present invention relates to a slot antenna useful as an antenna for communication and diffusiorn, which is of a simple construction and a light weight. According to the present invention, there is provided a slotted antenna having a rectangular waveguide with a space having a rectangular sectional shape and an energy supply opening formed by metal plates, a power supply means connected to the rectangular waveguide at the feed aperture, the rectangular waveguide having a number of radiation slots which are formed in one of the metal plates forming the long sides of the shape
rectangulaire en section.rectangular in section.
La largeur du guide d'onde rectangulaire est égale à quatre fois la longueur d'onde dans l'espace ou plus, la hauteur du guide d'onde rectangulaire est égale à la moitié de la longueur d'onde ou plus et le moyen d'alimentation en énergie a un moyen pour appliquer de The width of the rectangular waveguide is four times the wavelength in space or more, the height of the rectangular waveguide is half the wavelength or more, and the average of power supply has a way to apply
l'énergie à l'espace sous la forme d'une onde plane. space energy in the form of a plane wave.
Sous un aspect de l'invention, le guide d'onde 3 rectangulaire a une résistance terminale à une plaque extrême et un moyen à onde lente. L'espace est réduit vers la plaque extrême. Par ailleurs, le guide d'onde rectangulaire comprend un certain nombre de guides d'onde qui sont cornnectés les uns aux autres et un organe d'adaptation est prévu pour diriger l'énergie appliquée par In one aspect of the invention, the rectangular waveguide 3 has terminal resistance to an end plate and a slow wave means. Space is reduced to the end plate. Moreover, the rectangular waveguide comprises a number of waveguides which are connected to each other and an adapter member is provided for directing the energy applied by
le moyen d'alimentation aux guides d'onde rectangulaires. the feeding means to the rectangular waveguides.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood, and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: 1O - la figure! est une vue en perspective montrant une arntennre à fentes selon la présente invention; - la figure 2a à 2d montre divers agencements de fentes rayonnant l'énergie électrique de l'antenne avec, à la figure 2a, en abscisses la direction, et en ordonnées à la direction axiale, à la figure 2b en abscisses le champ électrique rayonné et en ordonnées la direction axiale, à la figure 2c et à la figure 2b le champ électrique rayonné et la direction axiale en ordonnées - la figure 3 est un graphique montrant la distribution de densité d'énergie dans l'espace de l'antenne, la densité d'énergie étant indiquée en ordonnées,a indiquant le côté alimentation en énergie et b le ceté résistance terminale; - les figures 4a et 4b sont des illustrations montrant les directions de rayonnement de l'antenne; - la figure 5 est une vue en perspective montrant une première modification de l'antenne de la figure 1 - la figure 6 est un graphique montrant la distribution de densité d'énergie de la première modification; - la figure 7 est une vue en perspective montrant une seconde modification; - la figure 8 est une vue en perspective montrant une troisième modification; les figures 9a et 9b sont des vues en perspective montrant des guides d'onde en trompe pour l'antenne; - la figure 10 est une vue en perspective montrant un second mode de réalisation de la présente invention; - la figure 11 est une vue en perspective montrant un troisième mode de réalisation; - la figure 12 est une vue en perspective montrant un quatrième mode de réalisation; - la figure 13 est une vue en plan montrant un cinquième mode de réalisation; - la figure 14a est une vue en plan montrant un sixième mode de réalisation; - la figure 14b est une vue en plan montrant un septième mode de réalisation; - la figure 14c est une vue en plan montrant un huitième mode de réalisation; - la figure 15a est une vue avant montrant un moyen d'alimentation en énergie pour une quatrième modification du premier mode de réalisation; - la figure 15b est une vue avant montrant un moyen d'alimentation en énergie pour une cinquième modification; - la figure 16a est une vue en perspective du moyen d'alimentation en énergie; - la figure 16b est une vue en perspective montrant une antenne pourvue du moyen d'alimentation en énergie de la figure 1.5a; - la figure 16c est une vue en perspective montrant une antenne pourvue du moyen d'alimentation en énergie de la figure 15b; - la figure 17 est une vue en perspective montrant un neuvième mode de réalisation de la présente invention; - les figures 18a et 18b sont des illustrations montrant la directivité de l'antenne du neuvième mode de réalisation; - la figure 19 est une vue en perspective montrant un dixième mode de réalisation; - la figure 20 est une vue en perspective montrant un onzième mode de réalisation; - la figure 21a est une illustration montrant les distributions du champ électromagnétique dans l'antenne.; - la figure 21b est une illustration montrant un schéma du courant; et - la figure 22 est une vue en perspective montrant une antenne conventionnelle à fentes, la flèche explanatory text which will follow with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating several embodiments of the invention, and in which: FIG. is a perspective view showing a slot ring according to the present invention; FIGS. 2a to 2d show various arrangements of slots radiating the electrical energy of the antenna with, in FIG. 2a, on the abscissa the direction, and on the ordinate with the axial direction, in FIG. 2b on the abscissa the radiated electric field. and on the ordinate the axial direction, in FIG. 2c and in FIG. 2b the radiated electric field and the axial direction in ordinates - FIG. 3 is a graph showing the energy density distribution in the space of the antenna, the energy density being indicated on the ordinate, indicating the power supply side and b the terminal resistance; FIGS. 4a and 4b are illustrations showing the radiation directions of the antenna; Fig. 5 is a perspective view showing a first modification of the antenna of Fig. 1; Fig. 6 is a graph showing the energy density distribution of the first modification; FIG. 7 is a perspective view showing a second modification; Fig. 8 is a perspective view showing a third modification; Figs. 9a and 9b are perspective views showing waveguides for the antenna; Fig. 10 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention; Fig. 11 is a perspective view showing a third embodiment; Fig. 12 is a perspective view showing a fourth embodiment; Fig. 13 is a plan view showing a fifth embodiment; Fig. 14a is a plan view showing a sixth embodiment; Fig. 14b is a plan view showing a seventh embodiment; Fig. 14c is a plan view showing an eighth embodiment; Fig. 15a is a front view showing power supply means for a fourth modification of the first embodiment; Fig. 15b is a front view showing a power supply means for a fifth modification; Fig. 16a is a perspective view of the power supply means; Fig. 16b is a perspective view showing an antenna provided with the power supply means of Fig. 1.5a; Fig. 16c is a perspective view showing an antenna provided with the power supply means of Fig. 15b; Fig. 17 is a perspective view showing a ninth embodiment of the present invention; Figures 18a and 18b are illustrations showing the directivity of the antenna of the ninth embodiment; Fig. 19 is a perspective view showing a tenth embodiment; Fig. 20 is a perspective view showing an eleventh embodiment; Fig. 21a is an illustration showing the distributions of the electromagnetic field in the antenna; Fig. 21b is an illustration showing a flow diagram; and FIG. 22 is a perspective view showing a conventional slot antenna, the arrow
indiquant la polarisation linéaire. indicating the linear polarization.
En se référant à la figure 1 qui montre un premier-mode de réalisation de la présente invention, une antenne à fentes selon la présente invention comprend un guide d'onde rectangulaire G ayant une ouverture 4 d'alimentation er. énergie qui est formée à son c8té entrée et un guide d'onde 5 en trompe qui est connecté au guide d'onde rectangulaire G à l'ouverture 4. Le guide d'onde rectangulaire G comprend des plaques métalliques rectangulaires 1 et 2, et des plaques latérales en métal 3 qui sont fixées aux trois c8tés de chaque plaque 1 ou 2 pour former un espace S du guide d'onde rectangulaire ayant une forme rectangulaire en section. La largeur W du guide d'onde rectangulaire est égale à quatre fois la longueur d'onde g dans l'espace S (4vkg) ou plus et la longueur te est de 4 K g ou plus. La hauteur d est égale à la moitié de la longueur d'onde k g ( K g/2) ou plus. Le rapport de la largeur W à la hauteur d est de 5: 1 ou plus. La plaque métallique i dans le plan E a un certain nombre de fentes la de rayonnement d'énergie électrique qui sont agencées dans une matrice. A l'intérieur de la plaque côté extrémité 3 du guide d'onde rectangulaire G est prévue une résistance terminale 7. Le guide d'onde 5 en trompe a une forme de trompe dans le plan E et contient une antenne en lentille 6. L'antenne en lentille 6 peut être faite de plaques diélectriques ou en métal, ou bien d'une plaque métallique ondulée. Dans le guide d'onde en trompe 5, une séparation a est disposée en une position centrale pour empêcher les Referring to Figure 1 which shows a first embodiment of the present invention, a slot antenna according to the present invention comprises a rectangular waveguide G having a feed aperture 4 er. energy which is formed at its input side and a trunk waveguide 5 which is connected to the rectangular waveguide G at the aperture 4. The rectangular waveguide G comprises rectangular metal plates 1 and 2, and metal side plates 3 which are attached to the three sides of each plate 1 or 2 to form a space S of the rectangular waveguide having a rectangular sectional shape. The width W of the rectangular waveguide is four times the wavelength g in the space S (4vkg) or more and the length te is 4 Kg or more. The height d is equal to half the wavelength k g (K g / 2) or more. The ratio of width W to height d is 5: 1 or more. The metal plate i in the plane E has a number of electric energy radiation slits 1a which are arranged in a matrix. Inside the end-side plate 3 of the rectangular waveguide G is a terminal resistor 7. The trunk waveguide 5 has a horn shape in the plane E and contains a lens antenna 6. L lens antenna 6 can be made of dielectric plates or metal, or a corrugated metal plate. In the waveguide 5, a separation a is arranged at a central position to prevent
troubles de phase.phase disorders.
L'énergie électrique se propage dans le guide d'onde en trompe 5, les fronts de phase étant coaxiaux avec une origine idéale. L'énergie est convertie en une onde plane lors de son passage à travers l'antenne en lentille 6. Ainsi, l'énergie est appliquée au guide d'onde rectangulaire G sous la forme d'une onde plane dont le champ électrique est dirigé latéralement. L'énergie de phase équivalente rayonne des fentes la. L'énergie résiduelle dans le guide d'onde rectangulaire G est absorbée dans la résistance terminale 7, pour ainsi empêcher l'influence de l'énergie réfléchie. Si le guide d'onde G est conçu de manière que l'énergie appliquée par le guide d'onde en trompe 5 soit épuisée par le rayonnement The electrical energy propagates in the waveguide 5, the phase edges being coaxial with an ideal origin. The energy is converted into a plane wave as it passes through the lens antenna 6. Thus, the energy is applied to the rectangular waveguide G in the form of a plane wave whose electric field is directed laterally. The equivalent phase energy radiates slits la. The residual energy in the rectangular waveguide G is absorbed in the terminal resistor 7, thereby to prevent the influence of the reflected energy. If the waveguide G is designed so that the energy applied by the waveguide 5 is exhausted by the radiation
des fentes la, la résistance terminale 7 est inutile. slots 1a, terminal resistance 7 is useless.
Les fentes peuvent être formées dans le plan H (plan x-z de la figure 21a) qui est perpendiculaire à la direction du champ électrique. Comme le courant sur le plan H est distribué de manière sinusoidale,-les fentes sont également distribuées de manière sinusoidale. Une telle distribution rend irréguliers le courant. et le rayonnement The slots may be formed in the H plane (x-z plane of Figure 21a) which is perpendicular to the direction of the electric field. Since the current on the H plane is sinusoidally distributed, the slots are also sinusoidally distributed. Such a distribution makes the current irregular. and the radiation
de l'énergie, donc l'efficacité de l'antenne est réduite.- energy, so the efficiency of the antenna is reduced.
Dans l'antenne à fentes de la présente invention, des fentes sont formées sur le plan E qui est parallèle à la direction du champ électrique dans le guide d'onde G, o le courant s'écoule uniformément. En conséquence, les fentes sont uniformément disposées donc l'efficacité de In the slot antenna of the present invention, slots are formed on the plane E which is parallel to the direction of the electric field in the waveguide G, where the current flows uniformly. As a result, the slots are uniformly arranged so the efficiency of
l'antenne est augmentée.the antenna is increased.
Les figures 2a à 2d montrent divers agencements des fentes la. Les fentes de la figures 2a sont agencées à une distance P1 de g/4 et à une distance P2 de G.g. La direction d'une fente est perpendiculaire à celle d'une fente adjacente. Le champ électrique résultant de l'onde rayonnée par une paire de fentes devient une onde polarisée Figures 2a to 2d show various arrangements of slots la. The slots of Fig. 2a are arranged at a distance P1 of g / 4 and at a distance P2 of G.g. The direction of a slot is perpendicular to that of an adjacent slot. The electric field resulting from the wave radiated by a pair of slots becomes a polarized wave
en cercle.in a circle.
Les autres antennes à fentes montrées aux figures 2b à 2d rayonnent des polarisations linéaires. Comme des dizaines de fentes sont agencées sur chaque colonne et The other slot antennas shown in FIGS. 2b to 2d radiate linear polarizations. Since dozens of slots are arranged on each column and
rangée, le gain est élevé et la directivité est meilleure. row, the gain is high and the directivity is better.
Par exemple, si la largeur W est de 50 cm, la longueur È, e est de 50 cm et la distance d est de 2 cm, le gain est For example, if width W is 50 cm, length E, e is 50 cm and distance d is 2 cm, gain is
d'environ 35,5 dBi à 12 GHz.about 35.5 dBi at 12 GHz.
Dans l'agencement ci-dessus décrit des fentes, le faisceau rayonne en direction verticale vers la plaque métallique 1. Si la distance entre les fentes la s'écarte de h-g, la direction du faisceau s'incline comme on le In the above-described arrangement of slots, the beam radiates vertically towards the metal plate 1. If the distance between the slots is away from h-g, the beam direction tilts as it is
décrira-ci-après aux figures 4a et 4b. will describe hereinafter in Figures 4a and 4b.
La figure 3 montre une distribution de densité d'énergie dans l'espace S du guide d'onde G selon le premier mode de réalisation. La densité d'énergie se réduit vers la résistance terminale 7 à cause du rayonnement de l'énergie des fentes la. En conséquence, la distribution d'énergie est irrégulière donc le gain de l'antenne se réduit. Une première modification montrée à la figure 5 est prévue pour rayonner uniformément l'énergie. La hauteur d du plan H est réduite à la résistance terminale 7 en une ligne ou en une courbe. Ainsi, l'énergie est sensiblement uniformément distribuée comme le montre la figure 6, Figure 3 shows a distribution of energy density in the space S of the waveguide G according to the first embodiment. The energy density is reduced to the terminal resistor 7 because of the radiation of the energy of the slits 1a. As a result, the energy distribution is irregular so the gain of the antenna is reduced. A first modification shown in Figure 5 is provided for evenly radiating energy. The height d of the plane H is reduced to the terminal resistance 7 in a line or in a curve. Thus, the energy is substantially uniformly distributed as shown in FIG. 6,
augmentant ainsi le gain de l'antenne. thus increasing the gain of the antenna.
Cependant, dans une telle antenne, la hauteur d doit être d) kg/2 afin de ne pas couper une certaine fréquence. De plus, la longueur d'onde 7.g dans l'espace change également avec la hauteur d (kg =?/\ (l-( /2d)2) (o est la longueur d'onde dans l'espace libre). En conséquence, il est nécessaire de concevoir la distance However, in such an antenna, the height d must be d) kg / 2 in order not to cut a certain frequency. Moreover, the wavelength 7.g in space also changes with the height d (kg =? / \ (L- (/ 2d) 2) (where is the wavelength in free space) As a result, it is necessary to design the distance
entre fentes selon le changement de la longueur d'onde g. between slots according to the change of the wavelength g.
Le reste du fonctionnement et les avantages du mode de réalisation cidessus décrit sont identiques à ceux du The rest of the operation and the advantages of the embodiment described above are identical to those of the
premier mode de réalisation.first embodiment.
La figure 7 montre une seconde modification de la présente invention. La largeur W du plan E est réduite à la fin en une ligne -ou une courbe, pour ainsi produire une Figure 7 shows a second modification of the present invention. The width W of the plane E is reduced at the end in a line -or a curve, so to produce a
distribution sensiblement uniforme de l'énergie rayonnée. substantially uniform distribution of the radiated energy.
Comme la hauteur d est constante, la longueur d'onde k g ne change pas. Ainsi, il est inutile de changer la distance Since the height d is constant, the wavelength k g does not change. Thus, it is useless to change the distance
des fentes, donc la conception de l'antenne est facilitée. slots, so the design of the antenna is facilitated.
Comme la hauteur d ne peut pas être fortement accrue, la longueur d'ondeX\g dans l'espace S devient importante en comparaison avec la longueur d'onde Xdans Since the height d can not be greatly increased, the wavelength λ \ g in the space S becomes large in comparison with the wavelength λ in
l'espace libre, donc la distance des fentes devient grande. free space, so the distance of the slots becomes large.
Les autres avantages et le restant du fonctionnement sont The other benefits and the rest of the operation are
identiques à ceux du premier mode de réalisation. identical to those of the first embodiment.
L'antenne montrée à la figure 8 en tant que troisième modification consiste à réduire la distance des fentes. Dans l'espace S, un dispositif à onde lente 8 tel The antenna shown in FIG. 8 as a third modification consists in reducing the distance of the slots. In the space S, a slow wave device 8 such
qu'une plaque diélectrique ou métallique ondulée est prévu. a dielectric or corrugated metal plate is provided.
Sur le dessin, l'espace S est rempli de mousse de polyéthylène comme diélectrique. La constante de phase de l'énergie se propageant dans l'espace S du guide d'onde rectangulaire G peut être contrôlée par le dispositif 8 pour réduire la longueur d'onde Kg dans l'espace S. Ainsi, il est possible d'augmenter la densité des fentes pour augmenter l'efficacité de l'antenne. Si la longueur d'onde g est sensiblement égale à la longueur d'onde k, le lobe de la grille devient important ce qui réduit l'efficacité de l'antenne. Il est nécessaire de concevoir une phase constante-de fagon à ne pas équilibrer la longueur d'onde k g avec la longueur d'onde i\ en conséquence. Les autres caractéristiques et avantages sont In the drawing, the space S is filled with polyethylene foam as dielectric. The phase constant of the energy propagating in the space S of the rectangular waveguide G can be controlled by the device 8 to reduce the wavelength Kg in the space S. Thus, it is possible to increase the density of the slots to increase the efficiency of the antenna. If the wavelength g is substantially equal to the wavelength k, the lobe of the gate becomes large which reduces the efficiency of the antenna. It is necessary to design a constant phase-so as not to balance the wavelength k g with the wavelength i \ accordingly. Other features and benefits are
identiques à ceux du premier mode de réalisation. identical to those of the first embodiment.
La figure 9a montre le guide d'onde 5 en trompe en tant que moyen d'alimentation en énergie pour les antennes ci-dessus décrites. L'angle d'ouverture 6 du guide d'onde en trompe est plus petit que 300 afin de produire une onde en mode dominant. Si la longueur L est raccourcie, l'angle d'ouverture augmente. Quand l'angle d'ouverture dépasse 40 , un mode d'ordre supérieur se produit comme le Figure 9a shows the waveguide 5 as a power supply means for the antennas described above. The opening angle 6 of the horn waveguide is smaller than 300 to produce a dominant wave. If the length L is shortened, the opening angle increases. When the opening angle exceeds 40, a higher order mode occurs as the
montre la figure 9b, provoquant un désordre de phase. shows Figure 9b, causing a phase disorder.
Dans le second mode de réalisation montré à la figure 10, un guide d'onde en trompe empêche le désordre de phase. Le guide d'onde en trompe comprend deux guides d'ondes parallèles 5' et un guide d'onde d'alimentation en forme de T en ramification 5c. Les autres parties de l'antenne sont les mêmes que pour le premier mode de réalisation. Par cette construction, l'angle d'ouverture est réduit donc l'énergie appliquée au guide d'onde 5' devient une onde plane-virtuelle. Ainsi, l'antenne en lentille 6 peut être omise et le mode d'ordre supérieur peut être empêché. Si l'antenne en lentille 6 est utilisée dans le guide d'onde en trompe 5' pour aplatir le front de In the second embodiment shown in FIG. 10, a trunk waveguide prevents phase disorder. The trunk waveguide comprises two parallel waveguides 5 'and a branching T-shaped waveguide 5c. The other parts of the antenna are the same as for the first embodiment. By this construction, the opening angle is reduced so the energy applied to the waveguide 5 'becomes a plane-virtual wave. Thus, the lens antenna 6 can be omitted and the higher order mode can be prevented. If the lens antenna 6 is used in the 5 'horn waveguide to flatten the forehead of
phase, la longueur du guide d'onde 5' est encore réduite. phase, the length of the waveguide 5 'is further reduced.
Les première à troisième modifications peuvent être utilisées pour le guide d'onde du second mode de réalisation, ce qui permet d'obtenir les avantages de ces The first to third modifications may be used for the waveguide of the second embodiment, thereby obtaining the advantages of these
modifications respectives.respective changes.
Un guide d'extrémité d'alimentation en énergie 5b pour le guide d'onde d'alimentation 5c en forme de T peut être prévu en une autre position, par exemple, au dessous ou au dessus ou à l'intérieur comme cela est montré en trait mixte. Il faut noter que la phase dans le guide d'onde d'alimentation 5c s'inverse quand l'énergie est appliquée de la surface supérieure ou du dessous du guide A power supply end guide 5b for the T-shaped feed waveguide 5c may be provided at another position, for example, below or above or inside as shown. in dotted line. It should be noted that the phase in the supply waveguide 5c reverses when energy is applied from the upper surface or the bottom of the guide
d'onde 5c.wave 5c.
En se référant à la figure 11, elle montre le troisième mode de réalisation de la présente invention o un guide d'onde 10 ayant des ouvertures d'alimentation 9a sur une plaque métallique 9 est attaché au guide d'onde rectangulaire G en tant que moyen-d'alimentation en énergie. Le restant de la construction est identique à celui du premier mode de réalisation. L'énergie se propage des ouvertures 9a à l'espace S sous la forme d'une onde Referring to Fig. 11, it shows the third embodiment of the present invention where a waveguide 10 having feed openings 9a on a metal plate 9 is attached to the rectangular waveguide G as a medium-power supply. The remainder of the construction is identical to that of the first embodiment. The energy propagates from the openings 9a to the space S in the form of a wave
plane.plane.
La forme de l'ouverture 9a peut être ronde ou rectangulaire. En changeant le diamètre de l'ouverture ronde, ou en changeant les longueurs du côté long et du côté court de l'ouverture rectangulaire ou en changeant l'inclinaison et la position de l'ouverture rectangulaire, on peut ajuster les directions du champ électrique et du champ magnétique dans l'espace S du guide d'onde rectangulaire. Par ailleurs, la distribution de puissance rayonnée peut être équilibrée. D'autres avantages sont identiques à ceux du premier mode de réalisation. Les première à troisième modifications montrées aux figures 5, 7 et 8 peuvent également être appliquées au moyen d'alimentation en énergie avec un guide d'onde ayant des ouvertures. La figure 12 montre le quatrième mode de réalisation de la présente invention. Le guide d'onde d'alimentation 5c en ramification comprend des étages multiples formant un guide d'onde dispersé à plusieurs étages. Le reste de la construction est identique au premier mode de réalisation et les première à troisième modifications des figures 5, 7 et 8 peuvent s'appliquer à The shape of the opening 9a may be round or rectangular. By changing the diameter of the round opening, or by changing the lengths of the long side and the short side of the rectangular opening or by changing the inclination and position of the rectangular opening, we can adjust the directions of the electric field and the magnetic field in the space S of the rectangular waveguide. In addition, the radiated power distribution can be balanced. Other advantages are identical to those of the first embodiment. The first to third modifications shown in FIGS. 5, 7 and 8 may also be applied to the power supply means with a waveguide having apertures. Fig. 12 shows the fourth embodiment of the present invention. The branching feed waveguide 5c comprises multiple stages forming a multi-stage dispersed waveguide. The rest of the construction is identical to the first embodiment and the first to third modifications of FIGS. 5, 7 and 8 can be applied to
l'antenne de ce mode de réalisation. the antenna of this embodiment.
En se référant aux figures 13 à 14c qui montrent les cinquième à huitième modes de réalisation de la présente invention, l'antenne du cinquième mode de réalisation a un réflecteur décalé 12, les antennes des sixième et septième modes de réalisation ont un réflecteur Referring to Figs. 13-14c which show the fifth through eighth embodiments of the present invention, the antenna of the fifth embodiment has an offset reflector 12, the antennas of the sixth and seventh embodiments have a reflector
de Cassegrain 13 et un réflecteur grégorien 14, respective- of Cassegrain 13 and a Gregorian reflector 14, respectively
ment et l'antenne du huitième mode de réalisation a un réflecteur parabolique 15. Le guide d'onde d'alimentation en énergie est prévu sur chaque réflecteur. Ce mode de réalisation fonctionne sensiblement comme le premier. Les première à troisième modifications des figures 5, 7 et 8 and the antenna of the eighth embodiment has a parabolic reflector 15. The power supply waveguide is provided on each reflector. This embodiment operates substantially like the first. The first to third modifications of Figures 5, 7 and 8
peuvent également s'appliquer à ces modes de réalisation. may also apply to these embodiments.
Les figures 15a et 15b montrent un moyen d'alimentation en énergie pour une quatrième modification et un moyen d'alimentation en énergie pour une cinquième Figures 15a and 15b show a power supply means for a fourth modification and a power supply means for a fifth
modification du premier mode de réalisation respectivement. modification of the first embodiment respectively.
Chaque moyen d'alimentation en énergie est une ligne microbande comprenant un substrat 16b en diélectrique, une bande de ramification 16 en contact intime avec un c8té du substrat 16b et une plaque 17 de mise à la masse (figure 16a) prévue de l'autre côté du substrat. La bande 16 a une extrémité d'alimentation 16a. Comme le montre la figure 16a, la plaque 17 de mise à la masse a un certain nombre de fentes de rayonnement 17a, chacune faisant face à une extrémité d'alimentation 16c de la bande 16. Une plaque de réflecteur 18 est prévue face à la plaque de mise à la masse 17 avec un espace formé par des pièces d'espacement qui ne sont pas représentées. La distance h entre la plaque de réflecteur 18 et la plaque 17 de mise à la masse est d'environ 1 /4 donc l'énergie rayonne des fentes 17a dans une direction prédéterminée. La distance L entre les extrémités d'alimentation 16c est deN. /2 est des fentes adjacentes sont inclinées en directions opposées les unes par rapport aux autres. Ainsi, la direction du champ électrique résultant de l'énergie rayonnée des fentes est montrée par la flèche sur la figure 16a. Les figures 16b et 16c montrent des antennes pourvues du moyen d'alimentation en énergie montré à la figure 15a ou 15b. Le moyen d'alimentation est attaché à l'antenne de facon à ouvrir les fentes 17a vers l'ouverture 4 d'alimentation en énergie du guide d'onde rectangulaire G. L'antenne de la figure 16c comprend deux guides d'onde rectangulaires adjacents G. Le moyen d'alimentation en énergie consistant en une paire de lignes microbande est Each power supply means is a microstrip line comprising a dielectric substrate 16b, a branch strip 16 in intimate contact with a side of the substrate 16b and a ground plate 17 (FIG. 16a) provided on the other side. side of the substrate. The strip 16 has a feed end 16a. As shown in Fig. 16a, the ground plate 17 has a number of radiation slots 17a, each facing a feed end 16c of the web 16. A reflector plate 18 is provided facing the grounding plate 17 with a space formed by spacers which are not shown. The distance h between the reflector plate 18 and the ground plate 17 is about 1/4, so the energy radiates from the slots 17a in a predetermined direction. The distance L between the feed ends 16c is deN. / 2 is adjacent slots are inclined in opposite directions relative to each other. Thus, the direction of the electric field resulting from the energy radiated from the slots is shown by the arrow in FIG. 16a. Figures 16b and 16c show antennas provided with the power supply means shown in Figure 15a or 15b. The power supply means is attached to the antenna so as to open the slots 17a towards the power supply opening 4 of the rectangular waveguide G. The antenna of FIG. 16c comprises two rectangular waveguides G. The power supply means consisting of a pair of microstrip lines is
attaché à une portion centrale de l'antenne en conséquence. attached to a central portion of the antenna accordingly.
Les première à troisième modifications des figures 5, 7 et 8 peuvent également s'appliquer aux antennes de ce mode de réalisation. Bien que la fente 17a soit employée en tant qu'élément de rayonnement dans le mode de réalisation The first to third modifications of FIGS. 5, 7 and 8 can also be applied to the antennas of this embodiment. Although slot 17a is used as a radiation element in the embodiment
ci-dessus, d'autres éléments peuvent être utilisés. above, other elements may be used.
En se référant à la figure 17 qui montre un neuvième mode de réalisation de la présente invention, l'antenne comprend une paire de guides d'onde rectangulaires adjacents G. Chaque guide d'onde rectangulaire G comprend des plaques métalliques rectangulaires opposées 1 et 2, et des plaques latérales en métal 3 qui sont fixées aux trois côtés de chaque plaque pour former un espace S de guide d'onde rectangulaire. La plaque métallique 1 dans le plan E a un certain nombre de fentes de rayonnement d'énergie électrique la et l'ouverture 4 d'alimentation en énergie est formée du côté entrée de l'espace S. Les deux guides d'onde sont connectés l'un à l'autre pour former un espace entre eux. Le guide d'onde 5 en trompe est connecté perpendiculairement au dessous de l'antenne afin de communiquer avec Referring to Fig. 17 which shows a ninth embodiment of the present invention, the antenna comprises a pair of adjacent rectangular waveguides G. Each rectangular waveguide G comprises opposite rectangular metal plates 1 and 2 and metal side plates 3 which are attached to the three sides of each plate to form a rectangular waveguide space S. The metal plate 1 in the plane E has a number of electrical energy radiation slits 1a and the power supply opening 4 is formed on the input side of the space S. The two waveguides are connected to each other to form a space between them. The waveguide 5 is connected perpendicularly to the underside of the antenna in order to communicate with
l'espace entre les ouvertures 4 d'alimentation en énergie. the space between the openings 4 of power supply.
Le plan du champ électrique du guide d'onde est suffisamment accru en comparaison avec la longueur d'onde dans l'espace S. Un organe d'adaptation 11, en tant qu'organe réflecteur, est prévu dans l'espace entre les The plane of the electric field of the waveguide is sufficiently increased in comparison with the wavelength in the space S. An adaptation member 11, as reflector member, is provided in the space between the
ouvertures 4. Le guide d'onde 5 en trompe a une forme de - openings 4. The waveguide 5 in trunk has a shape of -
trompe dans le plan E et contient une antenne en lentille deceives in plane E and contains a lens antenna
6. L'antenne en lentille 6 peut être faite de plaques - 6. The lens antenna 6 can be made of plates -
diélectriques ou métalliques ou bien d'une plaque métallique ondulée. Dans le guide d'onde en trompe 5, une dielectric or metal or a corrugated metal plate. In the waveguide 5, a
séparation médiane 5a est axialement disposée. median separation 5a is axially arranged.
En se référant à la figure 4a qui montre la direction de rayonnement du premier mode de réalisation, si la longueur d'onde de l'énergie appliquée à l'espace S du guide d'onde rectangulaire est plus courte que la longueur d'onde établie.0 (distance entre fentes la), la phase de l'énergie rayonnée dans la fente la-1 est en avance par rapport à la phase de l'énergie rayonnée par la fente la-2 de la différence entre \ 0 et '1 ( ' 0 - \1) En conséquence, le lobe principal P s'incline vers r comme ie montre la figure 4b. Quand la longueur d'onde 1 est plus longue que la longueur d'onde 0, le lobe principal P Referring to Fig. 4a which shows the radiation direction of the first embodiment, if the wavelength of the energy applied to the space S of the rectangular waveguide is shorter than the wavelength set.0 (distance between slots la), the phase of the energy radiated in the slot la-1 is in advance with respect to the phase of the energy radiated by the slot la-2 of the difference between \ 0 and ' 1 ('0 - \ 1) As a result, the main lobe P inclines to r as shown in Figure 4b. When the wavelength 1 is longer than the wavelength 0, the main lobe P
s'incline vers t. -tilts towards t. -
Les figures 18a et 18b montrent la directivité de l'antenne du neuvième mode de réalisation montré à la figure 17.. L'énergie appliquée par le moyen d'alimentation est divisée par l'organe d'adaptation 11 vers les espaces droit et gauche S du guide d'onde rectangulaire G. Les énergies divisées se propagent symétriquement dans les espaces droit et gauche S. Par conséquent, si la longueur d'onde de l'énergie change, le lobe principal gauche P1 et le lobe principal droit'P2 s'inclinent symétriquement comme le montre la figure 18b. En conséquence, la direction du lobe principal résultant P devient avantageusement perpendiculaire à la surface de l'antenne. Le reste de la construction est identique au premier mode de réalisation et les guides d'onde rectangulaires modifiés des figures 5, 7 et 8 peuvent s'appliquer également à l'antenne de ce mode de réalisation. En se référant à la figure 19 qui montre le dixième mode de réalisation de la présente invention, le guide d'onde rectangulaire G comprend une paire de guides d'onde rectangulaires adjacents et une paire de guides d'onde en trompe 5 qui sont prévus au dessous des guides d'onde rectangulaires G. Le guide d'onde rectangulaire G a des ouvertures 4 d'alimentation en énergie à ses deux extrémités et la résistance terminale 7 en une portion centrale. Le guides d'onde en trompe 5 sont prévus parallèlement et symétriquement au guide d'onde FIGS. 18a and 18b show the directivity of the antenna of the ninth embodiment shown in FIG. 17. The energy applied by the supply means is divided by the adaptation member 11 towards the right and left spaces. S of the rectangular waveguide G. The divided energies propagate symmetrically in the right and left spaces S. Therefore, if the wavelength of the energy changes, the main left lobe P1 and the main right lobe'P2 tilt symmetrically as shown in Figure 18b. As a result, the direction of the resulting main lobe P advantageously becomes perpendicular to the surface of the antenna. The rest of the construction is identical to the first embodiment and the modified rectangular waveguides of FIGS. 5, 7 and 8 can also be applied to the antenna of this embodiment. Referring to Fig. 19 which shows the tenth embodiment of the present invention, the rectangular waveguide G comprises a pair of adjacent rectangular waveguides and a pair of horn waveguides 5 which are provided below the rectangular waveguides G. The rectangular waveguide G has power supply openings 4 at both ends and the terminal resistor 7 at a central portion. The waveguide 5 are provided parallel and symmetrically to the waveguide
rectangulaire G afin de communiquer avec les ouvertures 4. rectangular G to communicate with the openings 4.
Dans les deux extrémités du guide d'onde rectangulaire G, sont prévus des organes d'adaptation 11 en tant que moyen réflecteur pour réfléchir l'énergie appliquée vers l'espace S. L'antenne 6 en lentille en diélectrique est prévue dans chaque guide d'onde en trompe 5. Ainsi, on peut obtenir sensiblement le même fonctionnement que pour les premier et neuvième modes de réalisation et les guides d'onde rectangulaires modifiés des figures 5, 7 et 8 et autres moyens d'alimentation en énergie peuvent s'appliquer à ce In both ends of the rectangular waveguide G, matching members 11 are provided as reflector means for reflecting energy applied to the space S. The dielectric lens antenna 6 is provided in each guide. 5. Thus, one can obtain substantially the same operation as for the first and ninth embodiments and modified rectangular waveguides of Figures 5, 7 and 8 and other power supply means can s apply to this
mode de réalisation.embodiment.
En se référant à la figure 20 qui montre le onzième mode de réalisation de la présente invention, l'antenne comprend une paire de guides d'onde parallèles rectangulaires G. Comme l'angle d'ouverture de chaque guide d'onde en trompe 5 peut être réduit, l'énergie qui se propage dans le guide d'onde devient une onde sensiblement plane, on peut donc empêcher un mode d'ordre élevé. Le reste de la construction est identique à ce premier mode de réalisation. Les guides d'ondes rectangulaires modifiés des figures 5, 7 et 8 et autres moyens d'alimentation en énergie peuvent être sélectivement utilisés pour l'antenne Referring to Fig. 20 which shows the eleventh embodiment of the present invention, the antenna comprises a pair of rectangular parallel waveguides G. As the opening angle of each horn waveguide 5 can be reduced, the energy propagating in the waveguide becomes a substantially flat wave, so a high order mode can be prevented. The rest of the construction is identical to this first embodiment. The modified rectangular waveguides of FIGS. 5, 7 and 8 and other power supply means can be selectively used for the antenna
de ce mode de réalisation.of this embodiment.
On peut comprend, de ce qui précède, que l'antenne de la présente invention présente les avantages suivants. 1. Comme des fentes sont formées sur le plan E qui est parallèle à la direction du champ électrique dans le guide d'onde G, le courant s'écoule uniformément. En conséquence, les fentes sont uniformément disposées et donc It can be understood from the foregoing that the antenna of the present invention has the following advantages. 1. As slots are formed on the plane E which is parallel to the direction of the electric field in the waveguide G, the current flows uniformly. As a result, the slots are uniformly arranged and therefore
l'efficacité de l'antenne est accrue. the efficiency of the antenna is increased.
2. La constante de phase de l'énergie qui se propage dans l'espace du guide d'onde rectangulaire peut être contr8lée par le dispositif à onde lente pour réduire la longueur d'onde dans l'espace. Il est ainsi possible d'augmenter la densité des fentes pour augmenter 2. The phase constant of the energy propagating in the space of the rectangular waveguide can be controlled by the slow wave device to reduce the wavelength in space. It is thus possible to increase the density of the slots to increase
l'efficacité de l'antenne.the effectiveness of the antenna.
3. Comme la distance entre les plans H est réduite à la résistance terminale, l'énergie est 3. Since the distance between the planes H is reduced to the terminal resistance, the energy is
sensiblement unformément distribuée. substantially unformely distributed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |