DE102012007748B4 - Antenne - Google Patents

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Abstract

Antenne umfassend ein Sende-/Empfangsmodul (TR), ein dem Sende-/Empfangsmodul (TR) zugeordnetes Strahlerelement (SEL),
und
ein Hohlleiter (HL), mit ein oder mehreren als Schlitze (SE) ausgeführten Strahlerelementen, welcher über ein als Adapter ausgeführtes Hohlleiter-Bauteil (AS) mit dem Sende-/Empfangsmodul (TR) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Adapter (AS) auf der dem Sende-Empfangsmodul (TR) zugewandten Seite eine Öffnung (ÖF) aufweist,
dass das Sende-/Empfangsmodul (TR) ein Substrat (S) und ein Gehäuse umfasst, wobei das Substrat (S) auf einer Sende-/Empfangsseite des Sende-/Empfangsmoduls (TR) in einem Bereich (A) über das Gehäuse hinaus ausgedehnt ist, wobei in dem Bereich (A) in Form einer gedruckten mehrlagigen Schaltung ein Dipol untergebracht ist und
dass der die Sende-/Empfangseinrichtung des Sende-/Empfangsmoduls (TR) tragende Bereich (A) des Substrats (S) des Sende-/Empfangsmoduls (TR) in die Öffnung (ÖF) des Adapters (AS) eingreift.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenne gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • In eindimensionalen Active Electronically Scanned Array (AESA), auch bekannt als Aktives Phased-Array-Radar ist die Apertur, d. h. die Strahlerelemente von Steuer- und Verstärkerelektronik räumlich getrennt. Die Verbindung eines Sende-/Empfangsmoduls, auch als T/R-Modul bezeichnet, zu den Strahlerelementen wird über zusätzliche Elemente, z. B. Leiterplatten oder Kabel erreicht. Dadurch steigen einerseits die Kosten der Antenne, andererseits werden aber dadurch auch die elektrischen Verluste erhöht.
  • DE 10 2009 048 838 B3 beschreibt ein hermetisch dichtes Sende-/Empfangsmodul. Das in Mehrlagenstruktur aufgebaute Modul umfasst dabei elektronische Bauelemente. Die Mehrlagenstruktur enthält mehrere übereinander gestapelte, die Bauelemente tragende Substrate. Die Substrate sind dabei derart ausgeführt, dass in den Substraten Nuten vorhanden sind, in welche Dichtelemente eingreifen.
  • In Schuh, P et al., ”T/R-module technologies today and future trends” Microwave Conference (EuMC), 2010 European, vol., no., pp. 1540–1543, 28–30 Sept. 2010 sind die Materialen beschrieben, welche beim Aufbau von Sende-/Empfangsmodulen in der AESA-Technologie zum Einsatz kommen. Dies sind z. B. Sende-/Empfangsmodule in GaN-, SiGe oder GaAs-Technologie, wobei typischerweise LTCC (low temperature cofired ceramic) Substrate zum Einsatz kommen.
  • Sarcione, M; et al., „Technology trends for future low cost phased arrays”, Microwave Symposium Digest (MTT), 2010 IEEE MTT-S International, vol., no., pp. 688–690, 23–28 May 2010 beschreibt allgemeine Trends und Vorgaben bezüglich der Realisierung von kostengünstigen Sende-/Empfangsmodulen in AESA-Technologie. Hierzu ist vorgeschlagen, ein Sende-/Empfangsmodul über Phasenschieber mit einer Vielzahl von Strahlerelementen zu koppeln.
  • DE 15 91 319 A , WO 85/02721 A1 und US 7,307,596 B1 beschreiben Antennensystemen, bei denen die einzelnen Sende-/Empfangsmodule an eine Vielzahl von Strahlerelementen über Phasenschieber angekoppelt sind.
  • DE 43 22 992 A1 beschreibt ein Sende- und Empfangssystem bestehend aus einem Feed, welches einen integrierten Polarisationswandler aufweist, einer sich daran anschließenden Polarisationsweiche und den Konvertern zur Transformation der Mikrowellen. Vor den Konvertern sind Isolatoren angeordnet zur Unterdrückung der an den Konvertern reflektierten Leistung. Die einzelnen Komponenten des Sende- und Empfangssystems sind durch Flansche miteinander gekoppelt.
  • DE 196 21 809 A1 beschreibt ein Sende-/Empfangsmodul umfassend einer an einen Rechteckhohlleiter angeschlossenen Antenne. Hierzu ist vorgesehen, an einer Breitseite eines Rechteckhohlleiters einen Übergang auf einen Rundhohlleiter (Antennenanschluss) zu schaffen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für eine Antenne zu schaffen, mit welcher in einer 1D-AESA die Verbindung zwischen T/R-Modul und Strahlerelement vereinfacht wird.
  • Diese Aufgabe wird mit der Antenne gemäß den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Antenne umfasst ein Sende-/Empfangsmodul, ein dem Sende-/Empfangsmodul zugeordnetes Strahlerelementund einen Hohlleiter mit ein oder mehreren als Schlitze ausgeführten Strahlerelementen, welcher über ein als Adapter ausgeführtes Hohlleiter-Bauteil mit dem Sende-/Empfangsmodul verbunden ist. Der Adapter weist auf der dem Sende-Empfangsmodul zugewandten Seite eine Öffnung auf. Das Sende-/Empfangsmodul umfasst erfindungsgemäß ein Substrat und ein Gehäuse, wobei das Substrat auf einer Sende-/Empfangsseite des Sende-/Empfangsmoduls in einem Bereich über das Gehäuse hinaus ausgedehnt ist, wobei in dem Bereich in Form einer gedruckten Schaltung ein Dipol untergebracht ist. Gemäß der Erfindung greift der die Sende-/Empfangseinrichtung des Sende-/Empfangsmoduls tragende Bereich des Substrats des Sende-/Empfangsmoduls in die Öffnung (ÖF) des Adapters ein.
  • Vorteilhaft können mehrere Antennen gemäß der Erfindung als Gruppenantenne zusammengefasst werden. wobei die einzelnen Hohlleiter mit den als Schlitze ausgeführten Strahlerelemente die Spalten der Gruppenantenne bilden.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antenne werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein schematisch dargestelltes T/R-Modul,
  • 2 ein schematisch dargestellten Hohlleiter mit als Schlitze ausgeführte Strahlerelemente,
  • 3 ein schematisch dargestelltes Adapterstück,
  • 4 eine schematisch dargestellte Antenne gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt ein schematisch dargestelltes T/R-Modul. Das T/R Modul TR hat einen in das Substrat S integrierten Strahler in Form eines Dipols. Als Leiterplatte wird im T/R-Modul TR ein LTCC Substrat aus Keramik verwendet. Auf der Sende-/Empfangs-Seite des T/R Moduls ist das Substrat S über das Gehäuse hinaus ausgedehnt (Bereich A). In diesem ausgedehnten Teil A ist in Form einer gedruckten mehrlagigen Schaltung ein Dipol incl. Balun untergebracht (nicht dargestellt). Der ausgedehnte Bereich A dient als Strahlerelement SEL des T/R-Moduls TR.
  • Erfindungsgemäß versorgt jedes T/R Modul TR eine Hohlleiterspalte HS mittels eines Strahlerelements. Die Hohlleiterspalte HS wird dabei durch einen geschlitzten Hohlleiter HL gebildet (2). Die eigentlichen Strahlerelemente SE der erfindungsgemäßen Antenne sind die Schlitze SE im Hohlleiter HL, wobei der Hohlleiter HL mittels einer Vielzahl von Schlitzen SE einen länglich ausgedehnten Strahler darstellt.
  • 3 zeigt ein schematisch dargestelltes Adapterstück AS. Dieses Adapterstück AS ist im Wesentlichen ein Hohlleiter-Bauteil mit Querschnittsdimensionen, welche im Allgemeinen nicht mit den bekannten Standard-Hohlleiterquerschnitten übereinstimmen. Die Breite und Höhe des Hohlleiterquerschnitts AS werden übereinstimmen. Die Breite und Höhe des Hohlleiterquerschnitts AS werden entsprechend fachmännischer Maßnahmen so gewählt, dass sich Breite und Höhe nach dem Gitterabstand der Strahlerelemente SE (2) einer zweidimensionalen planaren Gruppenantenne (nicht dargestellt) richtet. Somit kann für ein einzelnes Strahlerelement SEL, welches durch eine Schlitzplatte oder eine Öffnung ÖF in das Adapterstück AS hineinragt, eine elektromagnetische Umgebung simuliert werden, die mit der Situation einer realen Gruppenantenne mathematisch übereinstimmt.
  • Zweckmäßig weist das Adapterstück AS auf der dem Hohlleiter (nicht dargestellt) zugewandten Seite einen Ankoppelflansch FL aufweist
  • 4 zeigt eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Antenne mit einem zwischen einem T/R-Modul TR und einem Hohlleiter HL angeordneten Adapterstück AS. Der Hohlleiter HL weist in Längsrichtung eine Mehrzahl von Schlitzen SE auf, welche als Strahlerelemente dienen.

Claims (2)

  1. Antenne umfassend ein Sende-/Empfangsmodul (TR), ein dem Sende-/Empfangsmodul (TR) zugeordnetes Strahlerelement (SEL), und ein Hohlleiter (HL), mit ein oder mehreren als Schlitze (SE) ausgeführten Strahlerelementen, welcher über ein als Adapter ausgeführtes Hohlleiter-Bauteil (AS) mit dem Sende-/Empfangsmodul (TR) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (AS) auf der dem Sende-Empfangsmodul (TR) zugewandten Seite eine Öffnung (ÖF) aufweist, dass das Sende-/Empfangsmodul (TR) ein Substrat (S) und ein Gehäuse umfasst, wobei das Substrat (S) auf einer Sende-/Empfangsseite des Sende-/Empfangsmoduls (TR) in einem Bereich (A) über das Gehäuse hinaus ausgedehnt ist, wobei in dem Bereich (A) in Form einer gedruckten mehrlagigen Schaltung ein Dipol untergebracht ist und dass der die Sende-/Empfangseinrichtung des Sende-/Empfangsmoduls (TR) tragende Bereich (A) des Substrats (S) des Sende-/Empfangsmoduls (TR) in die Öffnung (ÖF) des Adapters (AS) eingreift.
  2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (AS) auf der dem Hohlleiter (HL) zugewandten Seite einen Ankoppelflansch (FL) aufweist.
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