-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Antennen für Satellitenanwendungen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein gedrucktes, quasi-konisches Streifenwendelelement und eine quasi-konische Wendel-Arrayantenne.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Traditionell sind Wendelantennen mit elektrischen Leitern, wie etwa massiven oder hohlen Leitern ausgeführt, die von einem elektrisch isolierenden Material gehalten sind. Bisweilen verläuft der Wendelleiter durch einen Balun zu dem koaxialen Verbinder als eine elektrische Verbindung. Die dielektrischen Arme, die sich von der Metallhalterung in dem Zentrum erstrecken, werden dazu verwendet, die Wendelantennen zu halten. Diese Wendelantennen sind darauf ausgelegt, in einem axialen Betriebsmodus abzustrahlen, d.h. die maximale Abstrahlung erfolgt entlang der Achse der Wendelantenne, wobei die grundlegenden Konstruktionsgleichungen in der Planungsliteratur hinreichend dokumentiert sind. Das konische Ende verringert die reflektierte Welle, d.h. die Stehwellenverteilung des Stroms über die Wendelwindungen von dem offenen Ende der Wendelantenne.
-
Das
US-Patent 4,169,267 und das
US-Patent 5,345,248 beschreiben die Wendelantenne, die eine Strahlungskeule mit einem verringerten Aufachsen-Axialverhältnis erzeugt. In dem
US-Patent 4,169,267 werden zwei unterschiedliche Verjüngungen verwendet, um sowohl den Gewinn als auch das Axialverhältnis zu optimieren, wie es in
1 gezeigt ist, die eine Wendelelementgeometrie darstellt, die mit unterschiedlichen Kombinationen eines konischen Durchmessers und gleichförmigen Abschnitten 100 und 102 ausgebildet ist. Eine derartige Wendelantenne verwendet zwei gleichförmige Abschnitte 100 und 102 einer Wendel sowie zwei konische Abschnitte 101 und 103 einer Wendel für unterschiedliche Frequenzbänder. Dieser herkömmliche Ansatz verbessert jedoch weder das Achsversatz-Axialverhältnis noch führt er zu einer kompakten Größe der Wendel (~ 4 Wellenlängen).
-
Darüber hinaus beschreibt das
US-Patent 5,258,771 das Verschachteln des Arrays unterschiedlicher Frequenzbandelemente, um das Dualbandleistungsverhalten des Wendel-Arrays zu erreichen. Damit geht jedoch eine innewohnende Beschränkung der Belastung des Hochfrequenzwendel-Arrays durch das Niederfrequenzwendel-Array einher. Somit wird das Leistungsverhalten des Hochfrequenzwendel-Arrays im Vergleich zu dem Niederfrequenzwendel-Array beeinträchtigt. Bei einer Antennen-Array-Anordnung ist jeder Strahler an den Knoten des Array-Gitters angeordnet, um eine wirkungsvolle Abstrahleffizienz sicherzustellen. Jeder Strahler ist in Gegenwart eines Arrays von Strahlern wechselseitiger Kopplung unterworfen, die das Axialverhältnis und Hauptstrahlsymmetrie beeinträchtigt. Der Abstand zwischen jedem Strahler kann nicht vergrößert werden, da er durch den Gewinn des einzelnen Elementes und das Erfordernis eine hohen Gewinns der Arrayantenne vorgegeben ist.
-
Das
US-Patent 5,345,248 beschreibt ein Schema zum Reduzieren des wechselseitigen Kopplungseffektes durch Staffeln der Strahler in einem Umfang, der gleich einer Windung der Wendellänge entlang der Achsrichtung ist. Dieses Konzept kann jedoch bei der direkt abstrahlenden Einspeis-Array-Konfiguration nicht verwendet werden. Weiterhin wird der Einspeismechanismus zudem äußerst wichtig sowohl hinsichtlich der Impedanzabstimmung als auch der Einfügedämpfung. Somit ist eine direkte Anbringung der Wendel an der Einspeissendeleitung wünschenswerter. Das
US-Patent 6,816,126 B2 beschreibt ein Schema zum Einspeisen des Streifenwendelelementes und des kreisförmigen Wendel-Arrays mit einem Parallelplatteneinspeismechanismus, wobei jedoch ein derartiger Einspeismechanismus auf eine andere Sendeleitung nicht ausgedehnt werden kann. Zudem wird die herkömmliche Wendelantennen-Impedanzabstimmung durch Verwendung eines zusätzlichen Leitungsstreifens, der den Wendeleinspeispunkt oder den Balunschaltkreis beaufschlagt, bewerkstelligt.
-
Die
WO 91/15621 zeigt eine Antennenstruktur in welcher die Antenne in der Form einer Helix, die auf einen Hohlzylinder aufgewickelt wird, gegeben ist.
-
Ferner zeigt die
WO 02/33783 A2 eine dreidimensionale Antenne mit geformten, flexiblen Leitern und elektromagnetischer Speiseleitungskopplung.
-
Im allgemeinen ist die kreisförmige Polarisationsreinheit hinsichtlich des Achsversatz-Axialverhältnis-Leistungsverhaltens über das Breitband essentiell für breitstrahlige satellitengestützte Antennen, d.h. für Navigations-, Mobilfunk- und Kommunikationssatelliten-Antennen. Nominell ist das Achsversatz-Axialverhältnis von weniger als 3 dB das akzeptable Leistungsver halten, wobei jedoch die fortgeschrittene Satellitentechnik ein Axialverhältnis von weniger als 2 dB über die globale Abdeckung verlangt. Im Bezug auf die herkömmlichen Ansätze erzielt die gleichförmige Wendelantenne mit herkömmlicher Halterung für den
Wendelleiter ein inhärentes hohes Axialverhältnis- (Aufachsen- und Achsversatz-) Leistungsverhalten. Dies ist hauptsächlich auf die Stromverteilung über den Wendelleiter zurückzuführen, die Stehwellenmuster erzeugt. Das niedrige Axialverhältnis- (Aufachsen- und Achsversatz-) Leistungsverhalten über das Breitband ist im Vergleich zu dem Rückdämpfungs-Leistungsverhalten schwierig zu erreichen, wenn die Wendelachslänge geringer ist als eine Wellenlänge. Bei einer derartigen herkömmlichen Wendelantenne verbessert sich das Aufachsen-Axialverhältnis-Leistungsverhalten bis zu dem bestimmen Wert mit der Zunahme der Anzahl von Windungen, während das Achsversatz-Axialverhältnis hoch bleibt. Somit ist es wünschenswert, eine gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne anzugeben, die ein niedriges Axialverhältnis- (Aufachsen- und Achsversatz-) Leitungsverhalten über das Breitband für die globale Abdeckung erzielt.
-
ZIEL DER ERFINDUNG
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gedrucktes, quasi-konisches Streifenwendelelement anzugeben, das ein niedriges Aufachsen- und Achsversatz-Axialverhältnis-Leistungsverhalten über das Breitband für die globale Abdeckung erzielt.
-
Ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein gedrucktes, quasi-konisches Streifenwendelelement anzugeben, das ein optimales HF-Leistungsverhalten mit einer minimalen Anzahl von Windungen ermöglicht.
-
Ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne anzugeben, die ein Breitbandabstrahl-Leistungsverhalten mit extrem geringer wechselseitiger elektromagnetischer Kopplung zwischen den Elementen bereitstellt.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne anzugeben, die eine Unterdrückung von Oberflächenströmen sicherstellt, die an benachbarten Elementen hervorgerufen werden.
-
Schließlich besteht ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne anzugeben, die ein geringes Gewicht und eine kompakte Größe hat.
-
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
-
Die Erfindung wird charakterisiert durch die Ansprüche 1 und 7.
-
Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung, die die Ziele erreicht, auf ein gedrucktes, quasi-konisches Streifenwendelelement, das einen dünnen Wendelleiter enthält, der einen gleichförmigen Abschnitt hat, dem ein konischer Abschnitt zugeordnet ist. Der Wendelleiter ist auf eine dünne dielektrische Folie gedruckt und an eine hohle, dielektrische Verbundhalterung gebondet. Ein massiver Kupferleiter ist dazu eingerichtet, die elektrische Verbindung zwischen einem Einspeispunkt des Wendelleiters und einer Mikrostreifenleitung eines Mikrostreifen-Einspeisnetzes herzustellen. Die gleichförmigen und konischen Wendelwindungen sind jeweils um die gleichförmigen und konischen Abschnitte gewunden, wodurch eine Impedanzabstimmung, eine Axialmodenanregung, Gewinn- und Abstrahlmuster sowie eine Dämpfung stehender Wellen, die bei der Stromverteilung über den Wendelleiter erzeugt werden, möglich wird. Somit erzielt das Wendelelement ein niedriges Aufachsen- und Achsversatz-Axialverhältnis-Leistungsverhalten über das Breitband für die globale Abdeckung.
-
Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung, die die Ziele erreicht, auf eine gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne, die mehrere quasi-konische Streifenwendelelemente enthält, die in einem Array mit Zwischenelementabständen angeordnet sind. Ein Satz Viertelwellenwandler ist in einem zugehörigen Einspeisnetz für die Leistungsverteilung und die Wandlung der Impedanz der Wendelelemente in Eingangsimpedanz angeordnet. Mehrere leitfähige Außenringe sind dazu eingerichtet, die Wendelelemente in einer leitfähigen Erdungsverbundfläche zu umgeben. Die leitfähigen Außenringe verhindern eine elektromagnetische wechselseitige Kopplung zwischen den Wendelelementen, wodurch ein Breitbandabstrahl-Leistungsverhalten erreicht wird und die Unterdrückung von Oberflächenströmen sichergestellt ist, die an den benachbarten Elementen hervorgerufen werden.
-
Weiterhin weist die Wendelantenne eine Abstrahlcharakteristik über das Breitband auf, die das L1-Band (1.565,42 - 1.585,42 MHz), das L2-Band (1.240 - 1.260 MHz) und das L5-Band (1.166,45 - 1.186,45 MHz) abdeckt. Die Wendelelemente sind an ein dielektrisches Verbundrohr gebondet und integriert, um die Arrayantenne auszubilden, wobei das einzelne Wendelelement ein optimales HF-Leistungsverhalten mit minimaler Anzahl von Windungen bereitstellt. Die axial kompakte Arrayantenne ist dazu eingerichtet, mehr als ein 35%-iges Breitband-Leistungsverhalten für ein geringes Axialverhältnis über 3 dB Keulenbreite zu erreichen.
-
Darüber hinaus wird das Wendelelement mit einer gleichförmigen Amplitude und Phase gespeist, indem das Einspeisnetz direkt auf dem Array angebracht und mit diesem kombiniert ist. Das Hervorbringen des Axialmodus' in jedem Wendelelement reduziert die Wandler-Hardware. Die Impedanz des Wendelelementes kann direkt auf 50 Ohm innerhalb des Einspeisnetzes gewandelt werden, wodurch ein mehrschichtiges Verbundgefüge gebildet ist. Die Metallaußenringe für jedes Wendelelement entkoppeln die Oberflächenströme durch Minimieren der wechselseitigen Kopplung zwischen den Wendelelementen in dem Array.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben.
- 1 zeigt eine Wendelelement-Geometrie, die mit unterschiedlichen Kombinationen von Abschnitten gleichförmigen und konischen Durchmessers ausgebildet ist, gemäß dem Stand der Technik;
- 2 zeigt eine 3D-Ansicht eines gedruckten, quasi-konischen Streifenwendelelementes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 zeigt unterschiedliche geometrische Ansichten von gedruckten, quasi-konischen 4x4-Streifenwendel-Arrayantennen mit einer Einspeisnetzschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt einen Graphen eines Rückdämpfungs-Leistungsverhaltens des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt einen Graphen des Abstrahlmuster-Leistungsverhaltens des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 zeigt einen Graphen des Richtcharakteristik-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 zeigt einen Graphen des Axialverhältnis-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
- 8 zeigt einen Graphen des 3-dB-Keulenbreiten-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine dreidimensionale Ansicht des gedruckten, quasi-konischen Streifenwendelelementes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das gedruckte, quasi-konische Streifenwendelelement enthält einen flachen, ultradünnen Wendelleiter 1, der auf eine dünne dielektrische Folie gedruckt ist. Der gedruckte Wendelleiter 1 ist an einen hohlen, dielektrischen Verbundträger 2 gebondet. Da der flache, ultradünne, gedruckte Wendelleiter 1 im Vergleich zu dem Kupferdraht oder einem leitfähigen hohlen Rohr als Wendelleiter ein geringes Gewicht hat, hat eine quasi-konische gedruckte Wendelantenne eine kompakte Geometrie mit einem sehr niedrigen Aufachsen- und Achsversatz-Axialverhältnis zusammen mit erforderlichem Gewinn. Ein derartiges quasi-konisches Wendelelement weist eine kürzere Länge als das gleichförmige Wendelelement für das festgelegte HF-Leistungsverhalten auf.
-
Darüber hinaus verbindet ein massiver Kupferleiter 3 den Streifenwendelleiter 1 mit einer Mikrostreifenleitung eines Mikrostreifen-Einspeisnetzschaltkreises 8, wobei der Kupferleiter 3 zudem als Impedanzabstimmelement dient. Das quasi-konische Wendelelement enthält einen gleichförmigen Wendelleiterabschnitt 9, gefolgt von einem konischen Wendelleiterabschnitt 10. In dem gleichförmigen Abschnitt 9 des Wendelelementes spielen die ersten wenigen Wendelwindungen eine wichtige Rolle für die Impedanzabstimmung und die Axialmodenanregung und können als Einlaufabschnitt bezeichnet werden. Die verbleibenden gleichförmigen Wendelwindungen des gleichförmigen Abschnittes 9 arbeiten als Direktor und spielen eine wichtige Rolle für das gesamte HF-Leistungsverhalten der Wendelantenne insbesondere für den Gewinn- und die Abstrahlmuster. Die letzten wenigen Windungen in dem konischen Abschnitt 10 arbeiten als Wendelabschlusselement, der die stehenden Wellen dämpft, die bei der Stromverteilung über den Wendelleiter 1 entstehen. Die von stehenden Wellen freie Stromverteilung verbessert das Aufachsen- und Achsversatz-Axialverhältnis-Leistungsverhalten der quasi-konischen Wendelantenne.
-
Weiterhin gestattet der quasi-konische Wendelleiter 1 eine Wanderwelle lediglich in der Vorwärtsrichtung. Die elektromagnetische Abstrahlung beginnt am Ende des Wendelleiters 1. Um das Breitband-Leistungsverhalten zu erzielen, sollte die Wendelantenne in dem Längsstrahler-Wanderwellen-Zustand arbeiten. Darüber hinaus kann der Durchmesser des Wendelleiters durch Verwendung eines dielektrischen Materials als Rohrträger 2 für den Wendelleiter 1 verringert werden, wobei diese Verringerung des Wendeldurchmessers hauptsächlich von der Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Materials und seiner Dicke abhängt. Die hohe Dielektrizitätskonstante des Wendelträgermaterials verbessert das Axialverhältnis-Leistungsverhalten im Vergleich zu dem Luftkemträger.
-
Die kompakte, quasi-konische Wendelantenne weist weniger als sechs gleichförmige Windungen auf, die an dem konischen Abschnitt 10 von weniger als drei Windungen enden. Der Teilungsabstand ist über den gesamten Wendelleiteraufbau 1 konstant. Der gedruckte Wendelleiter 1 kann über die Außenoberfläche des dielektrischen Verbundträgers 2 mit Hilfe eines Haftmittels gebondet sein. Der dielektrische Wendelverbundträger 2 kann auf der Oberseite einer dünnen Erdungsverbundfläche 7, die leitfähiger Natur ist, angebracht oder an diese gebondet sein. Die kupferkaschierte Erdungsseite einer Einspeisnetz-PCB 6 kann an die zweite Seite der dünnen Erdungsverbundfläche 7 gebondet sein. Ein dielektrischer Erdungsverbundwabenkörper 5 kann mit sehr dünnen dielektrischen Verbundflächenbeschichtungen auf seinen beiden Seiten gebondet sein. Dieser dielektrische Verbundwabenkörper 5 ist zwischen der Einspeisnetz-PCB 6 und dem Kohlenstoffverbundantennenträger 2 sandwichartig angeordnet.
-
Darüber hinaus umgibt ein Metallaußenring 4 das Wendelelement in der dünnen Erdungsverbundfläche 7, um den Effekt der wechselseitigen Kopplung zu verringern, wobei der Metallaußenring ein leitfähiger zylindrischer Außenring ist. Ein derartiger quasi-konischer Wendelstrahler mit dem zylindrischen Metallaußenring 4 bietet ein Breitbandabstrahl-Leistungsverhalten mit extrem geringer wechselseitiger elektromagnetischer Kopplung zwischen den Elementen in der Array-Umgebung. Dieser Aufbau stellt die Unterdrückung von Oberflächenströmen sicher, die an benachbarten Elementen hervorgerufen werden, und verbessert das Abstrahl-Leistungsverhalten, d.h. die Richtcharakteristik und das Axialverhältnis über die globale Abdeckung.
-
Ein Mikrowellensubstrat mit einem geringen CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) und einer geringen Ausgasung wird bei der Realisierung der Mikrostreifen-Einspeisnetz-PCB 6 verwendet. Dann stellt der massive Kupferleiter 3 die elektrische Verbindung zwischen dem Wendelelement-Einspeispunkt und dem Einspeisnetz 6 her. Eine Hochtemperatur-Lötverbindung ist mit dem massiven Leiter 3 an seinen beiden Enden verbunden. Somit ist die Gesamtlänge des quasi-konischen, gedruckten Wendelelementes geringer als eine Wellenlänge bei der niedrigsten Betriebsfrequenz, was zu einer ultraleichten Wendel führt. Das quasi-konische Streifenwendelelement kann durch das zugehörige, breitbandige Mehrschichtmikrostreifen-(1:16)-Einspeisnetz 8 mit gleicher Phase und gleicher Amplitude elektromagnetisch gespeist werden, wobei das Mikrostreifen-Einspeisnetz 8 auf dem dielektrischen Substrat ausgestaltet ist. Somit werden die zusätzlichen Verluste infolge eines beliebigen Verbinders der Wendelantenne verringert.
-
Unter Bezugnahme auf 3 sind unterschiedliche geometrische Ansichten von gedruckten, quasi-konischen 4x4-Streifenwendel-Arrayantennen mit einem Einspeisnetzschaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die gedruckte 4x4-Streifenwendel-Arrayantenne enthält einen mehrschichtigen Aufbau mit mehreren Wendelelementen, die mit einem Elementzwischenabstand angeordnet sind. Der optimale Elementzwischenabstand der Wendelelemente kann dann für maximalen Gewinn und das Axialverhältnis-Leistungsverhalten abgeleitet werden. Der Elementzwischenabstand beträgt eine Wellenlänge bei der höchstens Betriebsfrequenz der gedruckten Wendelantenne.
-
Die gedruckte 4x4-Breitband-Wendel-Arrayantenne verwendet zwei Viertelwellenwandler 14 in einem Einspeisnetz 15 für die Leistungsverteilung und die Umwandlung der Wendelimpedanz in die Eingangsimpedanz. Das Einspeisnetz 15 ist auf einer Einspeisnetz-PCB 12 in Verbindung mit einer Erdungsverbundfläche 11 angeordnet, wobei eine dielektrische Wabenverbundstruktur 13 an der Erdungsverbundfläche 11 befestigt sein kann. Das Einspeisnetz 15 ist ein zugehöriger Mikrostreifenschaltkreis, der auf eine gleiche Phasen- und Amplitudenverteilung mit minimaler Einfügedämpfung ausgelegt ist. Eine derartige geringe Einfügedämpfung gewährleistet eine minimale Verlustleistung innerhalb des
Einspeisnetzes 15, um einen Deltaanstieg der Temperatur für 100 W durchschnittliche Eingangs-HF-Leistung zu begrenzen.
-
Darüber hinaus kann das einzelne Breitband-Mikrostreifeneinspeisnetz 15 auf die L1-, L2- und L5-Band-Frequenzen, d.h. 1.166,45 - 1.585,42 MHz (418,97 MHz Betriebsband) ausgelegt sein. Die Realisierung großer (0,8 m x 0,8 m) Breitband- (> 35%) Mikrostreifeneinspeisnetze 15 unter Verwendung des Mikrowellensubstrates ist in der Lage, 80 W durchschnittliche HF-Leistung in der Erdumlaufsumgebung zu handhaben. Das Einspeisnetzwerk 15 kann als Amplituden- und Phasenverteilung für jedes Wendelelement in dem Array und als Impedanzabstimmung jedes Wendelelementes verwendet werden. Diese Wendelantenne bewerkstelligt die Impedanzabstimmung ohne eine Einrichtung, wie etwa einen Balunschaltkreis oder einen Leiterstreifen, der am Wendeleinspeispunkt angreift. Eine derartige eindeutige Breitband-Impedanzabstimmung ermöglicht die Umwandlung der Wendelimpedanz auf 50 Ohm Eingangsimpedanz innerhalb des Einspeisnetzes 15.
-
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Graph des Rückdämpfungs-Leistungsverhaltens des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dem Rückdämpfungs-Leistungsverhalten sind die gemessene Rückdämpfung 16 des einzelnen gedruckten Wendelelementes und die gemessene Rückdämpfung 17, der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne besser als -17 dB über die L1-, L2- und L5-Bandfrequenzen. In ähnlicher Weise sind die gemessenen Abstrahlmuster 18 und 19 des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne in 5 dargestellt, die einen Graphen des Abstrahlmuster-Leistungsverhaltens des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Graph des Richtcharakteristik-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Gewinn der Wendelantenne hängt von der Wendelachslänge (d.h. der Anzahl von Windungen) und der Wendelgeometrie ab. Somit ist das analysierte Richtcharakteristik-Leistungsverhalten 20 und 21 des einzelnen Wendelelementes und der 4x4-Wendel-Arrayantenne über unterschiedliche Bandfrequenzen besser.
-
In ähnlicher Weise hängt das Axialverhältnis-Leistungsverhalten der Wendelantenne in großem Maße von der Stromverteilung auf dem Wendelleiter gemäß der Wendelelementgeometrie ab. Die gedruckte, quasi-konische Wendelantenne weist ein geringes Axialverhältnis- (Aufachsen- und Achsversatz-) Leistungsverhalten 22, 23, 24 und 25 für den Aufachsen- und den Achsversatz-Zustand über des Breitband für breite Abdeckung auf, wie es in 7 gezeigt ist, die einen Graphen des Axialverhältnis-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
8 zeigt einen Graphen des 3-dB-Keulenbreiten-Leistungsverhaltens gegenüber der Betriebsfrequenz des einzelnen gedruckten Wendelelementes und der gedruckten 4x4-Wendel-Arrayantenne gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das 3-dB-Keulenbreiten-Leistungsverhalten 26 und 27 für das einzelne Wendelelement und die 4x4-Wendel-Arrayantenne ist über die L1-, L2- und L5-Bandfrequenzen besser. Die HF-Parameter der Wendelantenne, wie etwa Axialverhältnis, Gewinn- und Abstrahlmuster sowie Rückdämpfung, werden durch einen optimalen quasi-konischen Wendelantennenaufbau erfüllt.
-
Eine derartige quasi-konische Wendelantenne findet Verwendung bei Kommunikations- und Navigationssatelliten, entweder als Strahler oder als ein Element der Arrayantenne. Die Wendelantenne kann zudem als Strahler für Reflektorantennen und kurze Backfire-Antennen verwendet werden. Dieser Aufbau der Wendelantenne erzielt ein Breitband-Leistungsverhalten des Wendelelementes und der Wendel-Arrayantenne für beliebige satellitengestützte Anwendungen. Zudem kann die Wendelantenne als Erreger in der Homstrahlantenne für globale Abdeckung mit Zirkularpolarisation, insbesondere für Ortungssignalanwendungen in Kommunikationssatelliten verwendet werden.
