NL8715005A - IMPROVEMENTS IN OR RELATED TO SPIRAL ANTENNA. - Google Patents

Description

P & C -—· »' %P & C -— »»%

E 2011-260 Ned.G/LdBE 2011-260 Ned.G / LdB

*»* »

Korte aanduiding: Verbeteringen aan of met betrekking tot spiraalantennes.Short designation: Improvements to or related to spiral antennas.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op spiraalantennes, en meer in het bijzonder op spiraalantennes met dubbel-mode werking.The present invention relates to spiral antennas, and more particularly to dual-mode spiral antennas.

De principes van dubbel-mode werking van spiraalantennes en meer in het bijzonder van vier-armige spiraalantennes voor richtingspeiling doel+ 5 einden zijn bekend en er wordt onderkend dat hun bijbehorende mode extraheer schakelingen relatief complex blijken te zijn en bijkomende foutbronnen hebben, welke hun prestaties beperken.The principles of dual-mode operation of spiral antennas and more particularly of four-arm spiral antennas for directional target + 5 ends are known and it is recognized that their associated mode extractors prove to be relatively complex and have additional sources of error, which limit their performance. .

Dubbel-mode werking van meer-armige spiralen werden besproken in een aantal publicaties. Er bestaat een bespreking van het onderwerp in een 10 artikel van Deschamps en Dyson, getiteld "De logaritmische spiraal in een enkel-stralingsoppervlak meervoudige-mode antennesysteem", IEEE Trans.Double-mode operation of multi-arm spirals have been discussed in a number of publications. There is a discussion of the subject in a 10 article by Deschamps and Dyson entitled "The Logarithmic Spiral in a Single Radiation Surface Multiple Mode Antenna System", IEEE Trans.

AP-19 jan. 1971 blz. 90-95. Er bestaat ook een bespreking van het onderwerp in een boek, getiteld "Frequentie onafhankelijke antennes" van V.Rumsey, Academie Press 1966.AP-Jan 19 1971 pp. 90-95. There is also discussion of the subject in a book entitled "Frequency Independent Antennas" by V. Rumsey, Academy Press 1966.

15 De complexiteit, kostprijs, en bandbreedte van de mode extraheer netwerken is gerelateerd aan het aantal spiraalarmen en het aantal antenne uitgangspoorten en hun onderlinge verbinding, welke op zijn beurt de Impedantie eigenschappen over de antenne uitgangspoorten bepaalt.The complexity, cost, and bandwidth of the mode extraction networks is related to the number of spiral arms and the number of antenna output ports and their interconnection, which in turn determines the impedance properties across the antenna output ports.

We hebben gevonden dat in het algemeen de impedantie over de antenne 20 poorten niet gegarandeerd zijn tot het verschaffen van efficiënte aanpassing aan een gegeven mode extraheer netwerk voor willekeurige onderlinge verbindingen tussen de antenne armen en de uitgangpoorten en daardoor kan de prestatie van de antenne/mode extraheer systemen als een geheel een beperkte operationele bandbreedte vertonen.We have found that generally the impedance across the antenna 20 ports is not guaranteed to provide efficient adaptation to a given mode extraction network for arbitrary interconnections between the antenna arms and the output ports and therefore the performance of the antenna / mode extraction systems as a whole exhibit limited operating bandwidth.

25 Een doel van de onderhavige uitvinding is het uitbuiten van het brede band richtingspeiling vermogen van een vier-armig spiraalantenne type door gebruik te maken van specifieke onderlinge verbindingstechniek tussen de antenne en zijn uitgangspoorten, zoals het aanbieden van geschikte impedantie niveaus aan de mode extraheer (richtingspeiling) schakeling, welke 30 het fundamentele richtingspeilsysteem completeert. Bovendien kan bij deze specifieke onderlinge verbindingstechniek de mode extraheer schakeling in een bijzonder simpele vorm gerealiseerd worden.An object of the present invention is to exploit the broad band directional bearing capability of a four-arm spiral antenna type by using specific interconnection technique between the antenna and its output ports, such as providing appropriate impedance levels to the mode extractor ( directional bearing) circuit, which completes the basic directional bearing system. Moreover, with this specific interconnection technique, the mode extracting circuit can be realized in a particularly simple form.

Volgens de uitvinding wordt een vier-armige spiraalantenne verschaft, waarin een paar armen van de vier-armige spiraal met elkaar verbonden 35 worden, om zo een drie-aansluitingen antenne te vormen voor werkzame verbinding met een paar van co-axiale voedingslijnen.According to the invention, a four-arm spiral antenna is provided, in which a pair of arms of the four-arm spiral are interconnected to form a three-terminal antenna for active connection to a pair of co-axial power lines.

In een uitvoeringsvorm is het paar armen met elkaar verbonden aan hun einden in het centrum gebied van de spiraal.In one embodiment, the pair of arms are joined together at their ends in the center region of the coil.

87150057 -2-87150057 -2-

Het paar armen is met elkaar verbonden aan hun einden in het centrum gebied van de spiraalantenne, waarbij hun einden nagenoeg tegenover elkaar in dat centrum gebied geplaatst zijn.The pair of arms are joined together at their ends in the center region of the spiral antenna, with their ends disposed substantially opposite each other in that center region.

In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de buitengeleiders van de twee 5 co-axiale voedingen gekoppeld aan het armenpaar, en elke binnenste geleider van het paar van co-axiale voedingen is gekoppeld aan respektievelijk ëën van de andere twee armen van de vier-armige spiraal, daardoor een twee-poorts antenne inrichting, voor aansluiting op een mode extraheer schakeling, verschaffend.In a preferred embodiment, the outer conductors of the two co-axial power supplies are coupled to the pair of arms, and each inner conductor of the pair of co-axial power supplies is coupled to one of the other two arms of the four-arm coil, thereby creating a two-port antenna device, for connection to a mode extracting circuit, providing.

10 De drie-aansluitingen antenne wordt gemakkelijk gekoppeld aan de co axiale voedingen door middel van geschikte symmetreer transformators.10 The three-terminal antenna is easily coupled to the co-axial power supplies by means of suitable symmetrical transformers.

De onderhavige uitvinding verschaft ook een systeem voor richtings-peiling of bundelvorming, welke een hierboven gedefinieerde vier-armige spiraalantenne bevat, waarbij de antenne door een paar van co-axiale 15 voedingslijnen aan een externe schakeling gekoppels is. In een uitvoeringsvorm zijn de co-axiale voedingslijnen gekoppeld aan een 180° hybrid, zodanig dat zowel SOM en VERSCHIL kanalen verschaft worden voor de richtingspeiling informatie.The present invention also provides a directional bearing or beamforming system comprising a four-arm spiral antenna defined above, wherein the antenna is coupled to an external circuit by a pair of coaxial power lines. In one embodiment, the co-axial power lines are coupled to a 180 ° hybrid such that both SUM and DIFFERENCE channels are provided for the direction bearing information.

De onderhavige uitvinding zal verder bij wijze van voorbeeld beschreven 20 worden, met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen, waarin:The present invention will be further described by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

Figuur 1 een vier-armige spiraalantenne toont volgens een uitvoerings-voorbeeld van de onderhavige uitvinding; en figuur 2 de centrale spiraal voedingsinrichting van de vier-armige spiraalantenne van figuur 1 toont.Figure 1 shows a four-arm spiral antenna according to an exemplary embodiment of the present invention; and Figure 2 shows the central spiral power supply of the four-arm spiral antenna of Figure 1.

25 Met verwijzing naar de tekening, bevat een spiraalantenne 2 vier spiraalarmen A, B, C en D. Zoals duidelijker te zien is in figuur 2 zijn de centraal geplaatste tegenovergestelde inwendige einden van de armen A en B onderling verbonden en aangesloten op een voeding aansluitpunt E, de tegenovergestelde inwendige einden van de armen C en D respektievelijk 30 verbonden zijn met voeding aansluitpunten F en G. Op deze wijze wordt een drie-aansluitingen antenne verschaft.With reference to the drawing, a spiral antenna 2 includes four spiral arms A, B, C and D. As can be seen more clearly in Figure 2, the centrally positioned opposite internal ends of the arms A and B are interconnected and connected to a power supply terminal E, the opposite internal ends of the arms C and D are respectively connected to power supply terminals F and G. In this manner, a three terminal antenna is provided.

De buitenste aarde geleiders van twee co-axiale voedingslijnen in de vorm van co-axiale kabels (niet weergegeven) zijn gekoppeld aan het voeding aansluitpunt E, elke binnenste geleider van het paar van co-axiale kabels 35 is gekoppeld aan ëën van de voeding aansluitpunten F en G. De koppeling tussen de voeding aansluitpunten E, F en G en de geleiders van de co-axiale kabels geschiedt door middel van geschikte symmetreer transformators (niet weergegeven).The outer ground conductors of two co-axial power lines in the form of co-axial cables (not shown) are coupled to the power supply terminal E, each inner conductor of the pair of co-axial cables 35 is coupled to one of the power supply terminals F and G. The coupling between the power supply terminals E, F and G and the conductors of the co-axial cables is effected by means of suitable symmetrical transformers (not shown).

Wanneer de twee uitgangen van de spiraalantenne, ofwel bij RF of IF, 87 15 005.When the two outputs of the spiral antenna, either at RF or IF, 87 15 005.

$ -3- * verbonden worden met een 180° hybride, worden SOK en VERSCHIL kanalen, welke de richtingspeiling informatie bevatten, verkregen.$ -3- * connected to a 180 ° hybrid, SOK and DIFFERENCE channels containing the direction bearing information are obtained.

De hierboven beschreven bijzondere onderlinge verbinding tussen een vier-armige spiraal en zijn twee uitgangspoorten verschaft impedantie-5 niveaus, welke geschikt zijn om efficiënte aanpassing tussen de antenne uitgangspoorten en de mode extraheer schakeling te verschaffen en verschaft ook een zeer eenvoudig middel van het extraheren van de relevante spiraal modes. De bijzondere werkwijze van het aansluiten van de spiraal-armen op de voeding verschaft ook impedantieniveaus, welke geschikt zijn 10 voor onderlinge poortverbinding, met gebruik making van gedistribueerde koppel symnetreertransformator technieken of gedistribueerde kwartgolf symmetreertransfonnators, gebaseerd op 'Marchand1 type ontwerpen of hun afgeleiden.The above-described particular interconnection between a four-arm coil and its two output ports provides impedance levels that are suitable for providing efficient matching between the antenna output ports and the mode extracting circuit, and also provides a very simple means of extracting the relevant spiral modes. The particular method of connecting the coil arms to the power supply also provides impedance levels suitable for interconnection using distributed torque transformer techniques or distributed quarter wave symmetry transformers based on Marchand1 type designs or their derivatives.

De hierboven beschreven uitvoeringsvormen verschaffen een brede band 15 (meervoudige-octaaf) wijd stralingsveld, twee-vlaks richtingspeiling antenne. Andere toepassingen zouden bundel correctietechnieken (verdraai-ingscorrectie), bundelsturing en ongeldige sturing/opheffing technieken bevatten.The above-described embodiments provide a wide band 15 (multiple-octave) wide radiation field, two-plane directional antenna. Other applications would include beam correction techniques (warp correction), beam steering and invalid steering / cancellation techniques.

In een systeem, welke de hierboven beschreven antenne bevat, zijn de 20 opgewekte modes in staat om nauwkeurige richtingspeiling of bundelvorming eigenschappen te verschaffen.In a system containing the antenna described above, the 20 generated modes are capable of providing accurate direction bearing or beamforming properties.

Hoewel de onderhavige uitvinding hierboven beschreven is met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen, is het duidelijk dat modificaties binnen de omvang van de uitvinding aangebracht kunnen worden. In de hier-25 boven beschreven uitvoeringsvormen zijn de inwendige einden van de armen A, B, welke met elkaar verbonden zijn in het voeding aansluitpunt E, tegenover elkaar geplaatst; daarentegen kunnen in andere uitvoeringsvoor-beelden van de onderhavige uitvinding de aangrenzende inwendige einden van de amenparen A en C, of A en D, of B en C, of B en D met elkaar ver-30 bonden zijn om een gemeenschappelijk voeding aansluitpunt E te vormen.While the present invention has been described above with respect to particular embodiments, it is understood that modifications can be made within the scope of the invention. In the embodiments described above, the inner ends of the arms A, B, which are connected together in the power supply terminal E, are placed opposite one another; on the other hand, in other embodiments of the present invention, the adjacent internal ends of the amen pairs A and C, or A and D, or B and C, or B and D may be connected together to form a common power supply terminal E. to shape.

8715005.8715005.

Claims (7)

1. Vier-armige spiraalantenne, met het kenmerk, dat een paar armen van de vier-armige spiraal met elkaar verbonden worden, om zo een drie-aan-sluitingen antenne te vormen voor werkzame verbinding met een paar van co-axiale voedingslijnen.1. Four-arm spiral antenna, characterized in that a pair of arms of the four-arm spiral are connected together to form a three-terminal antenna for active connection to a pair of co-axial power lines. 2. Vier-armige spiraalantenne volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het paar armen met hun einden in het centrum gebied van de vier-armige spiraal met elkaar verbonden zijn.The four-arm spiral antenna according to claim 1, characterized in that the pair of arms are joined together with their ends in the center region of the four-arm spiral. 3. Vier-armige spiraalantenne volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de einden van het paar armen nagenoeg tegenover elkaar geplaatst zijn in 10 het centrum gebied.3. Four-arm spiral antenna according to claim 2, characterized in that the ends of the pair of arms are placed substantially opposite each other in the center region. 4. Inrichting, welke een vier-armige spiraalantenne volgens conclusies 1 tot 3 bevat, met het kenmerk, dat de buitenste geleiders van twee coaxiale voedingslijnen gekoppeld zijn aan het paar armen, en elke binnenste geleider van het paar co-axiale voedingslijnen gekoppeld is aan één 15 van de twee andere armen van de vier-armige spiraal, daardoor een twee-poort inrichting voor aansluiting op een mode extraheer schakeling verschaffend.Device comprising a four-arm spiral antenna according to claims 1 to 3, characterized in that the outer conductors of two coaxial feedlines are coupled to the pair of arms, and each inner conductor of the pair of coaxial feedlines is coupled to one of the two other arms of the four-arm coil, thereby providing a two-port device for connection to a mode extracting circuit. 5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de drie-aan-sluitingen antenne gekoppeld is aan de co-axiale voedingslijnen door middel 20 van symmetreer transformators.5. Device as claimed in claim 4, characterized in that the three-terminal antenna is coupled to the co-axial supply lines by means of symmetrical transformers. 6. Systeem voor richtingspeiling, welke een inrichting volgens conclusie 4 of 5 bevat, met het kenmerk, dat de co-axiale voedingslijnen gekoppeld zijn aan een 180° hybride, waardoor SOM en VERSCHIL kanalen, welke richtingspeiling informatie bevatten, verkregen worden.Direction bearing system comprising an arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the co-axial feed lines are coupled to a 180 ° hybrid, thereby obtaining SUM and DIFFERENCE channels containing direction bearing information. 7. Systeem voor richtingspeiling of bundelvorming, welke een systeem volgens conclusie 4 of 5 bevat, met het kenmerk, dat de antenne door middel van het paar van co-axiale voedingslijnen gekoppeld is aan een mode extraheer- of bundel vormingsschakeling. 30 87 15 005Directional bearing or beamforming system, comprising a system according to claim 4 or 5, characterized in that the antenna is coupled to a mode extracting or beamforming circuit by means of the pair of coaxial power lines. 30 87 15 005