SE505473C2 - Antennelement för två ortogonala polarisationer - Google Patents

Description

505 475 att utforma strålningsskivor med utskämingar och flikar eftersom de även modifierar antennens elektriska dimensioner.

Om antennelementet skall generera cirkulär, enkel eller tvåfaldig (d v s höger- och vänsterroterande) polarisation och en kvadraturhybrid används, utgör obalans i hybriden ett sätt att förbättra polarisationsrenheten. Såvida inte cirkulär polarisation krävs, och hybriden redan är en del av antennen föefaller användning av obalanserade hybrider vara av föga värde.

Sekventiell rotation och matning av element kan användas som ett sätt att förbättra polarisationsrenheten i en array av antennelement. Den är ett komplement till andra metoder och fungerar endast om antennelementen används tillsammans i en array där korspolarlsation av olika antennelement kan fönnås ta ut varandra vid vinklar nära bred- sideriktningen. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett antennelement av det inledningsvis nämnda slaget, vilket uppvisar hög polarisationsrenhet, men ändå är av enkel konstruktion.

Enligt uppfinningen utmärkes ett sådant antennelement i första hand av att portarna befinner sig elektriskt på 90° avstånd från varandera och att en kvartsvågstransformator är införd mellan jordplan och strålningsskiva, så utformad att transmissionslinje- impedansen mellan portarna minskas till att göra portarna strålningsmässi gt oberoende av varandra.

Kvartsvågstransformatom kan utformas på olika sätt. Den kan befinna sig som en enhet inom 90°-sektom mellan portarna, eller inom 270°-sektom motsatt portarna. Den kan även bestå av två delar, symmetriskt placerade inom 90°-sektom mellan portarna och inom 270°-sektorn motsatt portarna. I en föredragen utföringsform utgöres kvartsvågstransforrnatorn av steg i jordplanet på närmare avstånd från strålningsskivan än resten av jordplanet.

Kvartsvågstransformatom kan även bestå av steg i strålningsskivan på närmare avstånd från jordplanet än resten av strålningsslcivan.

Principen bakom uppfinningen kan beskrivas i termer av en transmissionsmodell av strålningsskivan, exempelvis med en cirkulär strålningsskiva, som matas vid två punkter, vilka befinner sig geometriskt 90° åtskilda. Vid resonans av basmoden TMll (H11) är de två. portarna också elektriskt separerade 90° beroende på det 3 sus 475 elektromagnetiska fáltets omlcrets el” -beroende. De två portarna, anpassade till sina transmissionslinjer innebär höga impedansresistiva belastningar på lågimpedans- förlust- strålningsskivetransmissionslinjen. Irnpedansen vid en port är högre sett i riktning mot närliggande port än bort från denna, eftersom belastningsimpedansen transformeras via den kvartsvåglängd, som skiljer portarna. Detta har till verkan, att mindre energi går till den närliggande porten än vad som går i motsatt riktning. fioch Üø-komponentema exciteras med olika amplitud, d v s elliptisk polarisation exciteras av en port, som idealt skulle ge lineär polarisation.

Som ett icke begränsande exempel på utföringsform av ett antennelement enligt upp- ñnningen beskrivs i det följande ett antennelement med cirkulär strålningsskiva, men i princip kan strålningsskivan i ett antennelement enligt uppfinningen uppvisa andra former, som exempelvis rektangulär, särskilt kvadratisk, varvid kvartsvågstransfor- matom anpassas till strålningsskivans form.

I figur 1 visas schematiskt ett antennelement i perspektiv, i figur 2 samma antennelement i en planvy och i figur 3 i en sidovy.

I figurerna betecknas en cirkulär strålningsskiva med l, ett jordplan med 2 och en ståndare av ett dielektriskt eller metalliskt material med 3. Sistnämnda håller strålningsskivan på ett avstånd från jordplanet, som är en bråkdel av den använda strålningens våglängd 2.. Två prober 4 och 5 utgör portar för matning av den aktuella signalen till strålningsskivan 1. Dessa portar är placerade geometriskt och därmed elektriskt på 90° avstånd från varandra. I sektom mellan dem är jordplanet upphöjt till ett impedansminskande steg 6.

Genom matning av resp mottagande av motsvarande signaler genom de två portarna 4 och 5 erhålles mycket hög polarisationsrenhet i alla önskade ortogonala polarisationer.

En viktig fördel med kvartsvågstransformatom utformad som ett steg i avståndet mellan strålningsskiva och jordplan är att strålningsskivan kan anpassas och optimeras med hänsyn till andra parametrar innan antennelementet optimeras med hänsyn till kravet på polarisationsrenhet. Anledningen till detta är, att irnpedanssteget i allmänhet inte påverkar den elektriska storleken på strålningsskivan. Om man i stället använder flikar och utskämingar på strålningsskivan för att åstadkomma polratisationsrenhet måste däremot alla parametrar optimeras samtidigt.

Claims (6)

åns 473 Patentkrav

1. Antennelement avsett för utsändning och mottagning av två ortogonala polarisationer med god polarisationsrenhet av elektromagnetisk strålning, innefattande ett jordplan (2) och åtminstone en strålningsskiva (1) förbunden med två portar (4, 5) för matning av önskad elektromagnetisk strålning, företrädesvis inom mikrovågsområdet, varvid avståndet mellan jordplan (2) och strålningsskiva (1) är en bråkdel av strålningens våglängd 7L, kännetecknad av, att portarna (4, 5) elektriskt befinner sig på 90° avstånd från varandera och att en kvartsvågstransforrnator (6) är införd mellan jordplan (2) och strålningsskiva, (1) så utformad att transmissionslinjeimpedansen mellan portarna (4, 5) minskas till att göra portarna strålningsmässigt oberoende av varandra.

2. Antennelement enligt lcrav 1, kännetecknat av, att kvartsvågstransformatorn (6) befinner sig inom 90°-sektom mellan portarna (4, 5) .

3. Antennelement enligt krav 1, kännetecknar av, att kvartsvågstransformatorn (6) befinner sig inom 270°-sektorn motsatt portarna.(5,4).

4. Antennelement enligt krav 1, kännetecknat av, att kvartsvågstransforrnatorn består av två delar, symmetrisk placerade inom 90°- sektom mellan portarna och inom 270°-sektom motsatt portarna.

5. Antennelement enligt något av krav 1 till 4, kännetecknar av, att kvartsvågstransformatorn utgöres av steg (6) i jordplanet (2) på nämnare avstånd från strålningsskivan (1) än resten av jordplanet. (2).

6. Antennelement enligt något av krav 1 till 4, kännetecknat av, att kvartsvågstransforrnatom (6) utgöres av steg i strålningsskivan på närmare avstånd från jordplanet (2) än resten av strålningsskivan (1).