DE10112893A1

DE10112893A1 - Bifokale gefaltete Reflektorantenne

Info

Publication number: DE10112893A1
Application number: DE2001112893
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Menzel; Dietmar Pilz
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Hensoldt Sensors GmbH
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: DE10112893C2

Abstract

Es wird eine Antenne mit einer Speiseantenne und zwei Reflektor- bzw. Polarisatorflächen mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen: DOLLAR A Die Speiseantenne strahlt eine Welle auf einen Polarisationsreflektor, die so polarisiert ist, daß sie reflektiert wird; DOLLAR A der Polarisationsreflektor enthält zusätzliche Reflektorelemente, mit denen sich die Reflexionsphase ortsabhängig einstellen läßt; DOLLAR A vom Polarisationsreflektor fällt die Welle auf einen weiteren Reflektor, der zusammen mit dem ersten Reflektor eine Bündelung der Strahlung bewirkt; DOLLAR A zusätzlich enthält dieser zweite Reflektor noch eine Vorrichtung/Eigenschaft, die Polarisation der einfallenden Welle um 90 DEG zu drehen; DOLLAR A die so doppelt reflektierte, gebündelte und in der Polarisation gedrehte Welle wird durch den ersten Polarisator hindurch abgestrahlt; DOLLAR A alle Strukturen mit Ausnahme der Feedposition sind im wesentlichen symmetrisch bezüglich der Antennenachse und DOLLAR A die Gesamtanordnung bildet eine gefaltete, bifokale Reflektorantenne.

Description

Die Erfindung betrifft eine bifokale gefaltete Reflektorantenne.

Bei herkömmlichen Reflektorantennen und daraus abgeleiteten Strukturen ist in der Regel eine Strahlschwenkung durch seitliches Verschieben des Speisepunktes - zumindestens bei akzeptabel kleinen Brennweiten - auf relative kleine Winkel im Bereich von ein bis zwei Keulenbreiten beschränkt. Darüber hinaus steigt der auf die zu Achse liegende Nebenzipfel der geschwenkten Keulen stark an ("coma lobe"). Bei Linsenantennen dagegen gibt es die Möglichkeit, durch geeignete Formgebung beider Linsenflächen sogenannte bifokale Linsen(antennen) zu entwerfen. Solche Linsen sind, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, symmetrisch aufgebaut, haben aber statt eines Brennpunktes einen Brennkreis; d. h. sie besitzen optimale Antenneneigenschaften bei einem Speisepunkt, der auf diesem Brennkreis liegt. Auch bei Abweichungen der Speisepunktposition vom Brennkreis lassen sich noch recht gute Antennendiagramme erzielen. Ein Entwurfsverfahren für derartige Systeme ist in
/1/ Holt, P. S., Mayer, A.: A design procedure for dielectric microwave lenses of large aperture ratio and large scanning angle. IRE Trans. on AP-5 (1957), pp. 25-30.
beschrieben.

Bei einer einfachen Parabolantenne fehlt der Freiheitsgrad der zweiten Fläche; erst Antennen mit einem zweiten Reflektor, also Cassegrain-ähnliche Antennen, bieten zusätzliche Dimensionierungsmöglichkeiten; in der Regel wird jedoch der Realisierungsaufwand hoch.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der gefalteten Reflektorantenne nach
/2/ DE 198 48 722.3
und verbessert sie so, daß ein größerer Schwenkbereich möglich wird. Diese gefaltete Reflektorantenne besteht, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, aus einem planaren Reflektorsubstrat, das gleichzeitig die lineare Polarisation einer einfallenden Welle um 90° dreht, und einem ebenfalls planaren Gitter oder Schlitzarray als Polarisator. Die vom Speisehorn auf das Polarisationsgitter fallende Welle ist anfangs so polarisiert, daß sie reflektiert wird. Am Reflektor wird nun einerseits die vom Gitter reflektierte Welle gebündelt, andererseits in der Polarisation um 90° gedreht, so daß sie nun durch das Polarisationsgitter hindurch gelangen kann.

Es ist das Ziel der Erfindung, den Gegenstand nach /2/ so zu erweitern, daß das Polarisationsgitter noch eine zusätzliche Phaseneinstellung vornehmen kann.

Dies wird durch die Kombination der Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, in der anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erörtert wird. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne,

Fig. 2 die Metallisierungsstruktur des Transmissionsreflektors der Antenne nach Fig. 1,

Fig. 3 die prinzipielle Anordnung einer bifokalen Linsenantenne,

Fig. 4 eine gefaltete Reflektorantenne nach dem Stand der Technik /2/, und

Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Reflektorlayout des Gegenstandes von Fig. 4

Wie eingangs dargelegt, erweitert die Erfindung das Konzept nach /2/ so, daß auch das Polarisationsgitter noch eine zusätzliche Phaseneinstellung vornehmen kann. Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß entweder das Polarisationsgitter eine geeignete Krümmung aufweist oder dadurch, daß in die planare Struktur eine weitere Phaseneinstellung integriert wird.

Mit einem geeigneten Algorithmus, z. B. in Anlehnung an /1/, können nun die Reflexionsphasen sowohl des Reflektors als auch des Polarisationsgitters unabhängig voneinander so dimensioniert werden, daß man ebenfalls einen Brennkreis statt eines Brennpunktes erhält. Damit lassen sich optimale Antenneneigenschaften bereits für geschwenkte Antennenkeulen einstellen; und auch für Feedpositionen auf der Achse oder noch weiter außen lassen sich gute Antenneneigenschaften realisieren. Einen Querschnitt durch ein solchen Antennenkonzept ist in Fig. 1 dargestellt. Fig. 2 deutet an, wie durch Kombination von einem Schlitzarray und Dipolen mit unterschiedlicher Länge auch an diesem Substrat unterschiedliche Reflexionsphasen für eine Welle mit Polarisation parallel zu Schlitzen und Dipolen erreicht werden können, während eine Welle mit Polarisation senkrecht zu Schlitzen und Dipolen durchgelassen wird. Statt des Schlitzarrays ist ebenso ein Gitter mit Dipolen auf der entgegengesetzten Seite des Substrats denkbar. Der planare Reflektor kann in einer anderen Ausführung auch ein Parabotreflektor mit integriertem Twistreflektor, wie er in
/3/ PCT/GB98/00829
als gefaltete Reflektorantenne mit Polarisationsgitter und Parabolreflektor mit eingelassenen Rillen zur Drehung der Polarisation beschrieben ist, sein.

In der beschriebenen vorteilhaften Ausführung kann diese Antenne z. B. eine ausgezeichnete Lösung für KFZ-Abstandsradars der nächsten Generation oder andere Sensoren, insbesondere im Millimeterwellenbereich sein.

Claims

1. Antenne mit einer Speiseantenne und zwei Reflektor- bzw. Polarisatorflächen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
die Speiseantenne strahlt eine Welle auf einen Polarisationsreflektor, die so polarisiert ist, daß sie reflektiert wird;
der Polarisationsreflektor enthält zusätzliche Reflektorelemente, mit denen sich die Reflexionsphase ortsabhängig einstellen läßt;
vom Polarisationsreflektor fällt die Welle auf einen weiteren Reflektor, der zusammen mit dem ersten Reflektor eine Bündelung der Strahlung bewirkt;
zusätzlich enthält dieser zweite Reflektor noch eine Vorrichtung/Eigenschaft, die Polarisation der einfallenden Welle um 90° zu drehen;
die so doppelt reflektierte, gebündelte und in der Polarisation gedrehte Welle wird durch den ersten Polarisator hindurch abgestrahlt;
alle Strukturen mit Ausnahme der Feedposition sind in wesentlichen symmetrisch bezüglich der Antennenachse und
die Gesamtanordnung bildet eine gefaltete, bifokale Reflektorantenne.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) eine gekrümmte Gitter- bzw. Schlitzarraystruktur ist.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) eine planare Struktur ist.

4. Antennenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) auf der nach vorn (außen) gerichteten Seite eine Schlitzstruktur als Polarisator enthält.

5. Antennenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) auf der nach vorn (außen) gerichteten Seite eine Gitterstruktur als Polarisator enthält.

6. Antennenanordnung nach Anspruch 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) auf der nach hinten (innen) gerichteten Seite eine Metallisierung enthält, die die Reflexionsphase ortsabhängig einstellen kann.

7. Antennenanordnung nach Anspruch 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (Polarisationsreflektor) auf der nach hinten (innen) gerichteten Seite rechteckige Dipole unterschiedlicher Geometrie als Metallisierung enthält.

8. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor ein Parabolreflektor mit integriertem Twistreflektor ist.

9. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor ein planarer Reflektor mit rückseitiger Massemetallisierung ist

10. Antennenanordnung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor gedruckte Metallisierungsstrukturen zur Bündelung und Polarisationsdrehung enthält.

11. Antennenanordnung nach Anspruch 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor gedruckte rechteckige Metallisierungsstrukturen zur Bündelung und Polarisationsdrehung enthält.

12. Antennenanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Speisepunkten nebeneinander liegen, wobei durch jeden Speisepunkt eine Strahlungskeule mit unterschiedlicher Richtung erzeugt wird.