DE1230468B - Hohlleiter-Schlitzantenne fuer Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Richtdiagramm - Google Patents

Hohlleiter-Schlitzantenne fuer Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Richtdiagramm

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Publication number
DE1230468B
DE1230468B DEP32987A DEP0032987A DE1230468B DE 1230468 B DE1230468 B DE 1230468B DE P32987 A DEP32987 A DE P32987A DE P0032987 A DEP0032987 A DE P0032987A DE 1230468 B DE1230468 B DE 1230468B
Authority
DE
Germany
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waveguide
slots
slot
longitudinal
slot antenna
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Pending
Application number
DEP32987A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Klaus Bethe
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of DE1230468B publication Critical patent/DE1230468B/de
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/443Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element varying the phase velocity along a leaky transmission line
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • Hohlleiter-Schlitzantenne für Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Ri chtdiagramm I . Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlleiter-Schlitzantenne für Mikrowellen mit elektrisch sc41wenkbarem Richtdiagramm, bestehend aus einem Rechteckhohlleiter, der in mindestens einer Wandung einer Reihe strahlender Öffnungen oder mindestens einen entlang seiner Längsausdehnung kontinuierlich strehlendenLängsschlitz enthält und mit Mitteln zur Änderung der Wellen länge der in ihm geführten Hohlleiterwelle versehen ist.
  • .. # Hohlleiterschlitzantennen für Nfikrowellen mit .elektrisch schwenkbaren Richtdiagrammen, bestehend aus einem Rechteckhohlleiter, in dem die Phasengeschwindigkeit geändert wird, sind aus »Nachrichtentechnische Zeitschrift«, 1960, H. 12, S.-573/574, bekannt. Es ist dort angegeben, daß die Phasengeschwindigkeit dadurch geändert werden kann, daß ein dielektrischer Körper oder ein - Ferrit in dem Hohlleiter angeordnet wird. Eine Anordnung mit einem Ferrit ist in »Proe. of -the IRE«, November 1957, S. 1516/1517, gezeigt. Der Ferrit kann bei den gezeigten Anordnungen mit einer steuerbaren Spule zur Einstellung seiner Magnetisierung umgeben sein (S. 1516, F i g. 15).
  • Bei diesen bekannten Ferritanordnungen ist aber ein großer und schwerer Elektromagnet erforderlich, ,der eine erhebliche elektrische Leistung sowohl bei Änderung als auch bei Aufrechterhaltung der erforderlichen Magnetisierung benötigt. Wegen der großen Jnduktivität der Wicklung des Elektromagneten sowie wegen der in der Hohlleiterwandung, auftretenden Wirbelströme sind sehr schnelle Änderungen der Magnetisierung und damit des Richtdiagramms- der Antenne nicht möglich. Weiterhin ist infolge der Hysterese des Kernes des Elektromagneten bzw. des Ferritstabes keine eindeutige Zuordnung von magne-' tischem Steuerfeld zur Lage des Richtdiagramms der .Antenne möglich. Außerdem weisen Ferrite bei großen HF-Leistungen hohe Verluste durch Spinwellen auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Hohlleiterschlitzantenne zur elektrischen Schwenkung des Richtdiagramms eine Anordnung mit einem Körper zu schaffen, der nur eine geringe Leistung zur Änderung und/oder Aufrechterhaltung des Richtdiagramms benötigt, der weiterhin eine schnelle Schwenkung des Richtdiagramms erlaubt, der keine Hysterese und auch keine hohen Verluste bei großen HF-Leistungen aufweist und außerdem einfach und gut kühlbar ,anzuordnen ist.
  • Die Erfindung schlägt zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß bei einer Hohlleiter-Schlitzantenne für Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Richtdiagramm der eingangs genannten Art die Nfittel zur Änderung der Wellenlänge der Hohlleiterwelle in wenigstens einer Ferroelektrikumplatte bestehen, die einen oder mehrere durch die Hohlleiterwandströme erregte, in der Hohlleiterwand angebrachte Schlitze (Steuerschlitze) von außen abdeckt und deren Dielektrizitätskonstante durch eine einstellbare, über eine mit der Ferroelektrikumplatte verbundene, gegen den Hohlleiter isolierte Elektrode angelegte Spannung steuerbar ist, und daß die Elektrode derart angeordnet ist, daß eine unerwünschte Abstrahlung durch die Steuerschlitze verhindert ist.
  • Diese gesteuerten Schlitze können auch gleichzeitig als Strahler dienen. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann für eine Homeiter-Schlitzantenne, bei der die strahlenden Öffnungen mindestens in einer der beiden breiten Wände des Rechteckhohlleiters angebracht sind, mindestens in einer der beiden schmalen Wände als Steuerschlitz ein Längsschlitz angebracht sein.
  • Ferner können für eine Hohlleiter-Schlitzantenne, bei der ein strahlender Längsschlitz mindestens in einer der beiden schmalen Wände des Recheckhohlleiters angebracht ist, mindestens in einer der beiden breiten Wände als Steuerschlitze Querschlitze angebracht sein.
  • Auch kann mindestens in einer schmalen Wand des Rechteckhohlleiters ein breiter, durch eine Ferroelektrikumplatte abgedeckterLängsschlitz angebracht sein, der durch einen vom Hohlleiter isolierten Längssteg in zwei schmälere Längsschlitze unterteilt ist, die als strahlende Schlitze und zugleich als Steuerschlitze dienen, wobei der Längssteg als Elektrode verwendet ist.
  • Dabei können die Ferroelektrikumplatten aus einem Werkstoff bestehen, der als Einkristall in gewachsener oder aufgedampfter. Form hergestellt ist. Die Vorteile der Erfiiidung bestehen unter anderem darin, daß an Stelle des Elektromagneten nur zwei dünne Elektroden benötigt werden, die der Erzeugung des elektrischen Feldes dienen, das die Änderung der Dielektrizitätskonstanten des Ferroelektrikums bewirkt. Zur Aufrechterhaltung ' des elektrischen Feldes im Ferroelektrikum ist praktisch keine elektrische Leistung notwendig. Die in diesem elektrischen Steuerfeld gespeicherte Energie ist wesentlich kleiner als die bei vergleichbaren Ferritanordnungen in dem dort benötigten magnetischen Feld gespeicherte Feldenergie. Da das steuernde Feld nur ein elektrisches ist, es ferner nur sehr geringe Streuung aufweist, treten keine störenden Wirbelströme auf. Daher lassen sich sehr schnelle Änderungen des Richtdiagramms der Antenne vornehmen. Das elektrische Steuerfeld zeigt keine Hysterese, ebensowenig das Ferroelektrikum bei geeigneter Werkstoffauswahl.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Rechteck-Hohlleiter mit einem gesteuerten und einem abstrahlenden Längsschlitz, F i g. 2 einen Rechteck-Hohlleiter mit gesteuerten Querschlitzen in den beiden Breitseiten und einem abstrahlenden Längsschlitz in einer Schmalseite, F i g. 3 einen Rechteck-Hohlleiter mit einem gesteuerten Doppelschlitz, aus dem auch die Abstrahlung erfolgt.
  • Bei der Hohlleiter-Schlitzantenne nach F i g. 1 be- findet sich in der Schmalseite 1 eines Hohlleiters 2 ein Längsschlitz 3. Dieser Schlitz 3 strahlt Hochfrequenzenergie in den freien Raum ab, wobei die Hauptstrahlungsrichturig von der Hohlleiter-Wellenlänge bestimmt wird. In de# zweiten Hohlleiter-Schmalseite l' ist ein weiterer Längsschlitz 4 angebracht. Dieser Schlitz 4 unterbricht den Wand-Ouerstrorn I.. Am Schlitz 4 steht nun ein elektrisches Wechselfeld E, an, dessen Größe unter anderem von der Schlitzbreite w abhängt. Der Schlitz 4 ist durch ein Plättchen 5 aus ferroelektrischem Material abgedeckt, das dadurch in den Stromkreis der WandströmeI,7 eingefügt ist. Die Dielektrizitätskonstante dieses ferroelektrischen Plättchens 5 steuert die Phasenlage des Wandstroms I, und damit die Wellenlänge im Hohlleiter, was die Schwenkung des Strahlungsdiagramms bewirkt. Das steuernde elektrische Feld im Ferroelektrikum 5 wird durch Anlegen einer Spannung U zwischen der Steuerelektrode 6 und dem geerdeten - Hohlleiter 2 erzeugt. Die Steuerelektrode 6 deckt den mit der Ferroelektrikumplatte 5 belegten Schlitz 4 ab und verhindert die Energieabstrahlung durch den Schlitz 4. An Stelle des Schlitzes 4 kann auch eine Reihe äquidistauter Löcher vorgesehen werden.
  • F i g. 2 zeigt eine weitere Antenne nach dem genannten Prinzip, bei der, wie in F i g. 1, die die Hohlleiterwellenlänge steuernden Schlitze von dem die Hochfrequenz abstrahlenden getrennt sind. Inder Schmalseite 1 des Hohlleiters 2 ist der der Energieabstrahlung dienende Längsschlitz 3 vorgesehen. In den beiden Breitseiten 7 und 7' des Hohlleiters 2 befinden sich die Querschlitze 8, 8*, 8** . . ., die voneinander den Abstand a haben. Diese Querschlitze unterbrechen den Wand-Längsstrom Il. Das an einem Schlitz 8 anstehende elektrische Wechselfeld hängt von den Schlitzabmessungen und dem Abstand a ab. Die Schlitze 8, 8* ... Sind durch die Plättchen. 5 und 5' aus ferroelektrischem Material abgedeckt, so daß das Ferroelektrikum in den Stromkreis der Wandströme 11 eingefügt ist. Das steuernde Feld wird durch eine Spannung U zwischen den Steuerelektioden 6 und 6' einerseits und dem geordneten Hohlleiter 2 andererseits erzeugt. Die Steuerelektroden 6 und 6' verhindern zugleich eine Abstrahlung von Hochfrequenzenergie durch die Schlitze 8, 8* ... in den freien Raum.
  • F i g. 3 zeigt eine Weiterentwicklung der Antenne nach Fig. 1. Steuernder und abstrahlender Schlitz sind hier miteinander vereinigt. In die Schmalseite 1 eines HohReiters 2 ist ein breiter Schlitz 3 eingefräst. Dieser Schlitz 3 wird durch den als Steuerelektrode dienenden Steg 6 in die zwei Längsschlitze 3' und Y' unterteilt. Dieses Schlitzpaar3' und Y' ist durch ein Plättchen 5 aus ferroelektrischem Material abgedeckt; Die Steuerspannung U wird zwischen der Steuer-; elektrode 6 und dem geerdeten Hohlleiter 2 angelegt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche-1. Hohlleiter-Schlitzantenne für Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Richtdiagranim, be- stehend aus einem Rechteckhohlleiter, der in mindestens einer Wandung eine Reihe strahlender öffnungen oder mindestens einen entlang seiner Längsausdehnung kontinuierlich strahlenden Längsschlitz enthält und mit Mitteln zur Änderung der Wellenlänge der in ihm geführten Hohlleiterwelle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß diesö , NÜttel zur Ände-. rung der Wellenlänge der Hohlleiterwelle in wenigstens einer Ferroelektrikumplatte bestehen, die einen oder mehrere durch die Hohlleiterwandströme erregte, in der Hohlleiterwandung angebrachte Schlitze (Steuerschlitze) von außen abdeckt und deren Dielektrizitätskonstante durch eine einstellbare, über eine mit der Ferroelektrikumplatte verbundene, gegen den Hohlleiter isolierte Elektrode angelegte Spannung steuerbar ist, und daß die Elektrode derart angeordnet ist; daß eine unerwünschte Abstrahlung durch die Steuerschlitze verhindert ist.
  2. 2. Hohlleiter-Schlitzantenne nach Anspruchl, bei der die strahlenden öffnungen mindestens in einer der beiden breiten Wände des Rechteckhohlleiters angebracht sind, dadurch g.ekennzeichriet, daß mindestens in einer der'beidei! schmalen Wände als Steuerschlitz ein Längsschlitz angebracht ist. 3. Hohlleiter-Schlitzantenne nach Anspruch 1-, bei der ein strahlender Längsschlitz mindestens in einer der beiden schmalen Wände des Rechteckhohlleiters angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindesteDs in einer der beiden breiten Wände als Steuerschlitze Querschlitze angebracht sind. - 4. Hohlleiter-Schlitzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einer schmalen Wand des Rechteckhohlleiters ein breiter, durch eine Ferroelektrikumplatte abgedeckter Längsschlitz angebracht ist, der durch einen vom Hohlleiter isolierten Längssteg in zwei schmälere Längsschlitze unterteilt ist, die als strahlende Schlitze und zugleich als Steuerschlitze dienen, wobei der Längssteg als Elektrode, verzwendet ist. 5. Hohlleiter-Schlitzantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferroelektrikumplatten aus einem Werkstoff bestehen, der als Einkristall in gewachsener oder aufgedampfter Form hergestellt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »Nachrichtentechnische Zeitschrift«, 1960, H. 12, S. 573/574; »Proceedings of the IRE«, November 1957, S. 1516/1517.
DEP32987A 1963-11-13 1963-11-13 Hohlleiter-Schlitzantenne fuer Mikrowellen mit elektrisch schwenkbarem Richtdiagramm Pending DE1230468B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001043228A1 (de) * 1999-12-07 2001-06-14 Robert Bosch Gmbh Leckwellenantenne
EP1753084A2 (de) 2001-04-11 2007-02-14 Kyocera Wireless Corp. Ferroelektrische Schlitzantenne
DE102010013588A1 (de) * 2010-03-31 2011-10-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Wellenleiterantenne für eine Radarantennenanordnung

Non-Patent Citations (1)

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None *

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