DE10126468B4 - Schlitzantenne - Google Patents
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Abstract
Schlitzantenne
bestehend aus einem sich in Längsrichtung
erstreckenden Speisehohlleiter (1) zur Führung elektromagnetischer Wellen
mit mindestens einem in einer Breitseite (4) des Speisehohlleiters
(1) ausgebildeten Schlitz (2) zum Abstrahlen einer elektromagnetischen
Welle, wobei der Schlitz (2) auf der Außenseite des Speisehohlleiters
(1) von einer Anordnung umgeben ist, mittels der die Polarisationsrichtung
der vom Schlitz (2) abgestrahlten elektromagnetischen Welle gedreht
wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (2) in Längsrichtung
des Speisehohlleiters (1) ausgebildet ist und die den Schlitz (2)
umgebende Anordnung ein rechtwinkliger Polarisatorhohlleiter (11)
ist, der mit seiner einen Öffnung
mit der Breitseite (4) des Speisehohlleiters (2) verbunden ist und
an seiner anderen Öffnung
eine Apertur aufweist, über die
eine durch den Schlitz (2) in dem Polarisatorhohlleiter (11) angeregte
Hohlleiterwelle abgestrahlt wird und der bezüglich des Schlitzes (2) derart
ausgerichtet ist, dass eine Querachse (a) des Polarisatorhohlleiters
(11) einen Winkel (α)
mit der Längsachse
des Schlitzes (2) bildet, wobei der...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Schlitzantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bei Schlitzantennen werden Rechteck- oder Steghohlleiter zur Führung einer elektromagnetischen Welle und zur Anregung eines in einer ersten Wand des Hohlleiters ausgebildeten Schlitzes zum Zwecke der Abstrahlung eines Teils der Welle verwendet.
- Die Polarisationsrichtung, d.h. die Richtung des elektrischen Feldvektors im Fernfeld der abgestrahlten Welle, wird durch die Richtung des Schlitzes festgelegt, wie es in
1 dargestellt ist. In der Hauptstrahlrichtung des Schlitzes, der mit dem Bezugszeichen2 gekennzeichnet ist, liegt das elektrische Fernfeld senkrecht zur Schlitzebene, nämlich als Ey-Komponente. Der Hohlleiter, der mit dem Bezugszeichen1 gekennzeichnet ist, ist als Rechteckhohlleiter ausgebildet. Zur Drehung der Polarisation muß nach dem Stand der Technik entweder der Schlitz2 gedreht werden, oder es muß über dem Schlitz2 ein in der Antennentechnik bekanntes Polarisator-Gitter angebracht werden. Beide Methoden haben Nachteile: Eine Drehung des Schlitzes2 in der Wand des Hohlleiters1 führt zu einer Phasenumkehr der abgestrahlten Welle in aufeinanderfolgenden Schlitzen2 einer Resonanz-Gruppe mit Halbwellenabstand der Schlitze und muß daher wieder umgekehrt werden, so daß der Effekt einer Drehung der Polarisationsrichtung in solchen Gruppenanordnungen nicht nutzbar ist. Auf der anderen Seite ist eine zusätzliche Anordnung eines Polarisator-Gitters aufwendig und mit zusätzlichen Dämpfungsverlusten verbunden. - In
US 6,028,562 A undUS 6,127,985 A wird die Drehung der Polarisationsrichtung durch einen Hohlraum mit einem Ein- und einem Austrittsspalt erreicht. Der Austrittsspalt dient dabei als Strahlungsquelle. Der Winkel zwischen Ein- und Austrittsspalt des Hohlraums gibt denjenigen Winkel an, um den die Polarisation der abgestrahlten Welle gedreht wird. Ein Nachteil dieser Anordnung ist, dass ein kontinuierliches Drehen der Polarisationsrichtung nicht möglich ist. - Die Erfindung geht aus von einer an sich bekannten Schlitzantenne mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Speisehohlleiter zur Führung einer elektromagnetischen Welle und mindestens einem in einer ersten Wand des Speisehohlleiters ausgebildeten Schlitz zur Abstrahlung eines Teils der in dem Speisehohlleiter geführten elektromagnetischen Welle, wobei Mittel zur Drehung der Polarisationsrichtung der von dem Schlitz abgestrahlten elektromagnetischen Welle vorgesehen sind.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schlitzantenne anzugeben, mit der ein kontinuierliches und stufenloses Drehen der Polarisationsrichtung der von dem Schlitz abgestrahlten elektromagnetischen Welle möglich ist und die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Schlitzantenne gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schlitzantenne sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Durch die Erfindung wird eine Schlitzantenne mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Speisehohlleiter zur Führung einer elektromagnetischen Welle und mindestens einem in einer ersten Wand des Speisehohlleiters ausgebildeten Schlitz zur Abstrahlung eines Teils der in dem Speisehohlleiter geführten elektromagnetischen Welle geschaffen. Zusätzlich sind Mittel zur Drehung der Polarisationsrichtung der von dem Schlitz abgestrahlten elektromagnetischen Welle vorgesehen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Mittel zur Drehung der Polarisationsrichtung einen in Richtung der Abstrahlung der elektromagnetischen Welle dem Schlitz nachgeordneten Polarisatorhohlleiter umfassen, welcher eine erste Querachse quer zur Abstrahlungsrichtung aufweist, wobei diese erste Querachse um den gewünschten Winkel α der Drehung der Polarisationsrichtung gegen den Schlitz verdreht ist.
- Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schlitzantenne ist es, daß sie einfach hergestellt werden kann, ohne zusätzliche Dämpfungsverluste in Kauf zu nehmen.
- Vorzugsweise ist der Polarisationshohlleiter ein Rechteckhohlleiter.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es bei einer solchen Schlitzantenne vorgesehen, daß der Rechteckhohlleiter in Richtung der ersten Querachse eine erste Abmessung und in Richtung seiner zweiten Querachse eine zweite Abmessung hat, wobei die erste Abmessung größer und die zweite Abmessung kleiner als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist.
- Auf diese Weise kann in dem Polarisatorhohlleiter nur eine H10-Welle mit einer Polarisation in Richtung der zweiten Querachse ohne Dämpfung transportiert werden, die am äußeren Ende des Polarisatorhohlleiters mit einer um den Winkel α gedrehten Polarisationsrichtung aus der Apertur abgestrahlt wird. Der H01-Wellenanteil in Richtung der ersten Querachse wird in dem Polarisatorhohlleiter bis auf ein unwesentliches Maß gedämpft.
- Der Polarisatorhohlleiter weist vorzugsweise eine Länge H auf, die mindestens eine viertel Freiraumwellenlänge λ/4 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung beträgt. Eine solche Länge des Polarisatorhohlleiters kann bereits ausreichen, um eine genügend große Dämpfung der Kreuzpolarisation (H01-We11e) zur Nutzpolarisation (H10-Welle) zu bewirken.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß der Rechteckhohlleiter in Richtung der ersten Querachse eine erste Abmessung und in Richtung seiner zweiten Querachse eine zweite Abmessung aufweist, wobei sowohl die erste Abmessung als auch die zweite Abmessung größer als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist. In diesem Fall kann eine beliebige „elliptische" Polarisation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung erreicht werden.
- Gemäß einer speziellen Ausführungsform hiervon ist es vorgesehen, daß die erste Abmessung und die zweite Abmessung des Polarisatorhohlleiters gleich sind, und daß der Winkel α der Drehung der Polarisationsrichtung α = 45° beträgt.
- In diesem Fall werden beide Grundmoden H10 und H01 des Polarisatorhohlleiters gleich stark angeregt.
- Wenn, was Gegenstand einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist, zusätzlich Mittel zur Phasenverschiebung vorgesehen werden, um die orthogonal polarisierte Schwingungsmoden des Polarisationshohlleiters gegeneinander zu verschieben, wobei insbesondere an eine Verschiebung der orthogonal polarisierten Schwingungsmoden H10 und H01 um 90° gegeneinander gedacht ist, ergibt sich eine rein zirkulare Polarisation der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Die Mittel zur polarisations- bzw. modenabhängigen Phasenverschiebung sind im Stande der Technik bekannt.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlitzantenne ist es vorgesehen, daß die Länge H des Polarisatorhohlleiters wesentlich größer als eine viertel Freiraumwellenlänge λ/4 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist. Hierdurch kann die Bandbreite der Abstrahlungsauskopplung gezielt beeinflußt und in weiten Grenzen variiert werden. Eine wesentliche Verlängerung der Länge H des Polarisatorhohlleiters gegenüber einer viertel Freiraumlänge λ/4 bedeutet eine Verlängerung über das zur Unterdrückung der Kreuzpolarisation erforderliche Maß hinaus.
- Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlitzantenne ist es vorgesehen, daß der oder die in der ersten Wand ausgebildeten Schlitze in Längsrichtung und in der Mitellinie des Speisehohlleiters verlaufend ausgebildet sind.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß der oder die in der ersten Wand ausgebildeten Schlitze in Längsrichtung und gegen die Mittellinie des Speisehohlleiters versetzt verlaufend ausgebildet sind (Offset-Schlitze).
- Weiterhin kann es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß der Speisehohlleiter als Steghohlleiter ausgebildet ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Schlitzantenne als Gruppenantenne mit vielen gleichartigen, jeweilige Schlitze aufweisenden Schlitzstrahlerelementen ausgebildet ist.
- Mit Vorteil kann die Schlitzantenne aus metallisierten Kunststoff hergestellt werden.
- Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
-
1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Schlitzantenne zur Erläuterung der Polarisationsrichtung der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen; -
2 a) eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Schlitzantenne gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und -
2 b) eine seitliche Schnittansicht entlang der Linie A-A' durch den in2 a) gezeigten Teil des Ausführungsbeispiels. - Bei dem in
2 a) und b) dargestellten Teil einer Schlitzantenne bedeutet das Bezugszeichen1 einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Speisehohlleiter, in welchem eine elektromagnetische Welle geführt wird. Der Speisehohlleiter1 ist in Form eines Rechteckhohlleiters ausgebildet und verfügt über eine erste Wand4 , in der mindestens ein in Längsrichtung des Speisehohlleiters1 verlaufender Schlitz2 zur Abstrahlung eines Teils der in dem Speisehohlleiter1 geführten elektromagnetischen Welle ausgebildet ist. Die Rückseite des Speisehohlleiters1 ist durch eine zweite Wand9 gebildet. Von den Seitenwänden8 ,9 des Speisehohlleiters1 ist in2 b) die Seitenwand8 in der Draufsicht zu sehen. - Außen auf dem Speisehohlleiter
1 , also in Richtung der Abstrahlung der den Schlitz2 verlassenden elektromagnetischen Welle nachgeordnet, ist ein Polarisatorhohlleiter11 vorgesehen. Dieser ist in Form eines Rechteckhohlleiters ausgebildet, welcher eine erste Querachse a und eine zweite, auf diese senkrecht stehende zweite Querachse b aufweist. Die beiden Querachsen a und b liegen quer zur Abstrahlungsrichtung der aus dem Schlitz2 austretenden elektromagnetischen Strahlung. Mit der ersten Querachse a ist der Polarisatorhohlleiter11 um einen Winkel α gegen die Richtung des Schlitzes2 verdreht. Der Winkel α entspricht der gewünschten Drehung der Polarisationsrichtung gegen die Polarisationsrichtung des Schlitzes2 . - Bei dem in
2 a) und b) dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Abmessung La des Polarisatorhohlleiters in Richtung der ersten Querachse a größer als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der von dem Schlitz2 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Die zweite Abmessung Lb in Richtung der zweiten Querachse b des Polarisatorhohlleiters11 dagegen ist kleiner als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Hierdurch wird bewirkt, daß nur die H10-Welle mit einer Polarisation in Richtung der zweiten Querachse b ohne Dämpfung durch den Polarisatorhohlleiter11 nach außen transportiert und abgestrahlt werden kann, wogegen die dazu orthogonale H01-Welle in Richtung der ersten Querachse a gedämpft wird. - Der Polarisatorhohlleiter
11 weist eine Länge H auf, die mindestens eine viertel Freiraumwellenlänge λ/4 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung beträgt. Hierdurch wird eine Dämpfung für den unerwünschten kreuzpolarisierten Wellenanteil (H01-Welle) auf ein ausreichend geringes Maß bewirkt. Bei einer Vergrößerung der Länge H des Polarisatorlohlleiters11 wesentlich über die genannte viertel Freiraumwellenlänge λ/4 hinaus ergibt sich eine stärkere Bedämpfung des kreuzpolarisierten Wellenanteils H01 und eine Beeinflussung der Bandbreite der Abstrahlungsauskopplung in weiten Grenzen. - Die Schlitzantenne ist insbesondere geeignet als Gruppenantenne mit vielen gleichartigen Schlitzstrahlerelementen, die jeweilige Schlitze
2 aufweisen. - Die Schlitzantenne wird vorzugsweise aus metallisiertem Kunststoff hergestellt.
- Bei alternativen Ausführungsformen kann es vorgesehen werden, daß der Polarisatorhohlleiter
11 in Richtung der ersten Querachse a eine erste Abmessung La aufweist, die größer als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung ist, und wobei auch die zweite Abmessung Lb in Richtung der dazu orthogonalen zweiten Querachse b größer als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 ist. Damit ist die Schlitzantenne zur Abstrahlung mit „elliptischer" Polarisation geeignet. Im speziellen Fall, daß die erste Abmessung La und die zweite Abmessung Lb des Polarisatorhohlleiters11 gleich sind, und daß der Winkel α der Drehung der Polarisationsrichtung α = 45° beträgt, kann eine zirkulare Polarisation der abgestrahlten Leistung erreicht werden. Hierfür können zusätzlich Mittel zur Phasenverschiebung vorgesehen werden, um die orthogonal polarisierten Schwingungsmoden um 90° gegeneinander zu verschieben. - Der oder die in der ersten Wand
4 ausgebildeten Schlitze2 können, wie bei den in2 a) und b) dargestellten Ausführungsbeispiel in der Mittellinie des Speisehohlleiters1 verlaufend ausgebildet sein. - Alternativ dazu können die Schlitze
2 gegen die Mittellinie des Speisehohlleiters1 versetzt verlaufend ausgebildet sein (Offset-Schlitze). - Der Speisehohlleiter
1 kann auch als Steghohlleiter ausgebildet sein. - Durch die Erfindung wird eine Antennenstruktur geschaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und zur Abstrahlung von polarisierter elektromagnetischer Strahlung in der Lage ist, ohne daß zusätzliche Dämpfungsverluste in Kauf genommen werden müssen.
-
- 1
- Speisehohlleiter
- 2
- Schlitz
- 3
- Steg
- 4
- erste Wand
- 5
- Stift
- 7
- Seitenwand
- 8
- Seitenwand
- 9
- zweite Wand
- 11
- Polarisatorhohlleiter
Claims (11)
- Schlitzantenne bestehend aus einem sich in Längsrichtung erstreckenden Speisehohlleiter (
1 ) zur Führung elektromagnetischer Wellen mit mindestens einem in einer Breitseite (4 ) des Speisehohlleiters (1 ) ausgebildeten Schlitz (2 ) zum Abstrahlen einer elektromagnetischen Welle, wobei der Schlitz (2 ) auf der Außenseite des Speisehohlleiters (1 ) von einer Anordnung umgeben ist, mittels der die Polarisationsrichtung der vom Schlitz (2 ) abgestrahlten elektromagnetischen Welle gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (2 ) in Längsrichtung des Speisehohlleiters (1 ) ausgebildet ist und die den Schlitz (2 ) umgebende Anordnung ein rechtwinkliger Polarisatorhohlleiter (11 ) ist, der mit seiner einen Öffnung mit der Breitseite (4 ) des Speisehohlleiters (2 ) verbunden ist und an seiner anderen Öffnung eine Apertur aufweist, über die eine durch den Schlitz (2 ) in dem Polarisatorhohlleiter (11 ) angeregte Hohlleiterwelle abgestrahlt wird und der bezüglich des Schlitzes (2 ) derart ausgerichtet ist, dass eine Querachse (a) des Polarisatorhohlleiters (11 ) einen Winkel (α) mit der Längsachse des Schlitzes (2 ) bildet, wobei der Winkel (α) denjenigen Winkel darstellt, um den die Polarisation der aus dem Schlitz (2 ) in den Polarisatorhohlleiter (11 ) abgestrahlten elektromagnetischen Welle gedreht wird. - Schlitzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisatorhohlleiter (
11 ) in Richtung der einen Querachse (a) eine erste Abmessung (La) und in Richtung der anderen Querachse (b) eine zweite Abmessung (Lb) aufweist, wobei die erste Abmessung (La) größer und die zweite Abmessung (Lb) kleiner als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der von dem Schlitz (2 ) abgestrahlten elektromagnetischen Welle ist. - Schlitzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisatorhohlleiter (
11 ) in Richtung der einen Querachse (a) eine erste Abmessung (La) und in Richtung der anderen Querachse (b) eine zweite Abmessung (Lb) aufweist, wobei die erste Abmessung (La) und die zweite Abmessung (Lb) größer als die halbe Freiraumwellenlänge λ/2 der von dem Schlitz (2 ) abgestrahlten elektromagnetischen Welle ist. - Schlitzantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abmessung (La) und die zweite Abmessung (Lb) gleich sind und dass der Winkel (α) der Drehung der Polarisationsrichtung α = 45° beträgt.
- Schlitzantenne nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Polarisatorhohlleiter (
11 ) angeregten orthogonal polarisierten Schwingungsmoden hinsichtlich ihrer Phase gegeneinander verschoben werden, inbesondere derart, dass zur Erzeugung einer reinen Zirkularpolarisation ihre Phase 90° zueinander beträgt. - Schlitzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (H) des Polarisatorhohlleiters (
11 ) größer als eine viertel Freiraumwellenlänge λ/4 der von dem Schlitz (2 ) abgestrahlten elektromagnetischen Welle ist. - Schlitzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (
2 ) in der Mitte der Breitseite (4 ) des Speisehohlleiters (1 ) ausgebildet ist. - Schlitzantenne nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (
2 ) aus der Mitte der Breitseite (4 ) des Speisehohlleiters (1 ) heraus versetzt ausgebildet ist. - Schitzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speisehohlleiter (
11 ) als Steghohlleiter ausgebildet ist. - Schlitzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne als Gruppenelement mit mehreren gleichartigen jeweils Schlitze (
2 ) aufweisenden Schlitzstrahlerelementen ausgebildet ist. - Schlitzantenne nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzantenne aus metallisierten Kunststoff hergestellt ist.
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