DE1963036A1

DE1963036A1 - Antenna with a reflective radiating network

Info

Publication number: DE1963036A1
Application number: DE19691963036
Authority: DE
Inventors: Bernard Daveau; Jean Salomon
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1968-12-18
Filing date: 1969-12-16
Publication date: 1970-06-25
Also published as: FR1602220A; DE1963036B2; GB1290358A

Description

DipWnfl. Dipl. O * e pub », vvvvvw DIETRICH ί FWlNSKY

PATENTANWALT
21 -PATENT ADVOCATE
21 -

5892-I/Sb THOMSON-CSF. Paris 16, Boulevard Murat 101 (Frankreich) 5892-I / Sb THOMSON-CSF. Paris 16, Boulevard Murat 101 (France)

"Antenne mit einem reflektierenden Strahlernetz""Antenna with a reflective radiating network"

Priorität vom 18. Dezember 1968 aus der französischen Patentanmel dung Nr. 178 846 (Seine)Priority of December 18, 1968 from the French patent application dung No. 178 846 (Seine)

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einem reflektierenden Netz aus nebeneinander angeordneten, insbesondere bipolarisierten Einzelstrahlern, deren beide Eingänge über Phasenschieber untereinander verbunden sind. Solche Antennen arbeiten gewöhnlich alt elektronischer Abtastung, und ihr Reflektornets besteht aus einem Zusammenbau von Primärwellen gespeister strahlender Quellen. Die Phasenverschiebungen zwischen den Einzelstrahlern werden geregelt damit die in den Raum abgestrahlte Welle eine ebene Welle ist, deren gleichphasigen Ebenen eine gewählte Richtung haben. Das Abtasten des Strahlenbündels wird demnach dadurch erzielt, daß man durch elektrische Steuerung die Werte der Phasenverschiebungen zwischen den verschiedenen Strahlern des Netzes derart ändert, daß die Richtung der Ebene der abgegebenen Welle geändert wird.The invention relates to an antenna with a reflective Network of juxtaposed, in particular bipolarized Individual radiators, the two inputs of which are connected to one another via phase shifters are connected. Such antennas usually work by electronic scanning, and their reflector network consists of one Assembly of primary waves fed radiating sources. The phase shifts between the individual radiators are regulated so that the wave radiated into space is a plane wave whose in-phase planes have a chosen direction. The palpation of the bundle of rays is thus obtained by electrically controlling the values of the phase shifts changes between the different radiators of the network in such a way that the direction of the plane of the emitted wave is changed.

Die Antennen mit einem solchen reflektierenden Netz werden gewöhnlich in zwei Gruppen aufgeteilt. Die eine Gruppe betrifft die mit geführter Welle gespeisten Antennen,deren Strahlerelement« unmittelbar mittels HF-Schaltungen durch die vom Sender kommenden Signale gespeist werden. Bei der zweiten Gruppe, deren Antennen mit abgestrahlter Welle gespeist werden, bestreicht eineThe antennas with such a reflective network become common divided into two groups. One group concerns the antennas fed by a guided wave, the radiator element of which « are fed directly by the signals coming from the transmitter by means of RF circuits. In the second group, their antennae are fed with a radiated wave, sweeps a

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Primärquelle das Netz, dessen Strahlerelemente die von der Primär quelle ausgesandte elektromagnetische Welle empfangen und sie anschließend nach Änderung gewisser Parameter in den Raum übertrage]Primary source is the network, whose radiator elements are those of the primary source emitted electromagnetic wave received and then after changing certain parameters transfer to the room]

Ein beachtlicher Vorteil von mit abgestrahlter Welle gespeistei Antennen gegenüber den mit gefuhrtjMP: Welle gespeisten Antennen beruht darauf, d£ dort die Primärquelle getrennt von der Strahlenablenkeinrichtung im Falle des Reflektornetsee vorgesehen 1st. Dies macht sich vor allem durch eine Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der Anzahl der zur Speisung der Elemente des Netzes notwendigen Teile sowie in einer leichteren Zugänglichkeit hinter dem Netz zur Anordnung und Wartung der verschiedenen elektronischen Schaltkreise bemerkbar.A significant benefit of radiated wave fed Antennas opposite the antennas fed with guided MP: wave is based on the fact that there the primary source is separated from the beam deflection device in the case of the Reflektornetsee is provided. This is mainly due to an economic efficiency the number of parts necessary to feed the elements of the network as well as an easier accessibility behind the Network for the arrangement and maintenance of the various electronic circuits noticeable.

Die Erfindung befaßt sich vor allem mit Antennen mit einem mit abgestrahlter Welle gespeisten Netz. Bei den meisten bisher bekannten Antennen dieser Art sind die Strahler !«wells für sich einem Führungskanal des Signale zugeordnet, der ein regelbares Kurzschlußelement enthält. Dieses ermöglicht, die Phase des von der reflektierenden Fläche zurückgestrahlten Signals zu ändern. Außerdem wird bei diesen Antennen das Hoflektornetz gewöhnlich unmittelbar von der Primärquelle bestriehen, was darauf zurückzuführen ist, daß das Netz in der Hauptkeule des Strahlungsdiagramms der Primärquelle angeordnet 1st. Ein solcher Aufbau läßt jedoch nicht zu, daß säatllche Einseistrahler des Netses die Primärquelle unter einem kleinen Winkel sehen, da es sonst notwendig wäre, die Primärquelle in einem sehr groSeji Abstand vom Netz anzuordnen, was praktisch kaum ausführbar wäre. Im übrigen ist bekanntlich die Winkelöffnung der Hauptkeule des Strahlungsdiagramms eines Einzelstrahlers umgekehrt proportional der Abmessung dieses Strahlers und hängt von den Richtungen ab, nach denen die Antenne das Strahlenbündel ausrichten können muß. Da es Im Falle einer Antenne mit Reflektornetz notwendig ist, daß die Hauptkeule Jedes Einzelstrahlers gleichzeitig die Richtung,The invention is primarily concerned with antennas with a radiated wave fed network. In most of the antennas of this type known to date, the radiators are well in their own right assigned to a guide channel of the signals, which contains a controllable short-circuit element. This enables the phase of the the reflecting surface to change the reflected signal. In addition, with these antennas, the yard electric network becomes common sprinkled directly from the primary source, which can be attributed to it is that the network is located in the main lobe of the radiation pattern of the primary source. Such a structure leaves but not to the fact that the Netses säatllche uni emitters See the primary source at a small angle, otherwise it would be necessary to place the primary source at a very large distance from the To arrange network, which would be practically hardly feasible. Furthermore is known to be the angular aperture of the main lobe of the radiation pattern of a single radiator is inversely proportional to the dimensions this radiator and depends on the directions in which the antenna must be able to align the beam. There In the case of an antenna with a reflector network, it is necessary that the main lobe of each individual radiator simultaneously indicates the direction

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unter der der Strahler die Primärquelle sieht, und den Bereich umfaßt, in dem die Antenne strahlt, muß deren Reflektornetz mit Einzelstrahlern kleiner Abmessungen ausgerüstet sein, was zu einet Steigerung der Strahleranzahl führt. Außerdem kann in gewissen Anwendungsfällen die Richtwirkung einer solchen Antenne sich als unzureichend erweisen.under which the radiator sees the primary source and includes the area in which the antenna radiates, its reflector network must also Be equipped with single radiators of small dimensions, which unites Increase in the number of emitters. It can also be used in certain applications the directivity of such an antenna prove to be insufficient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne der ein gangs genannten Art zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteil« vermeiden läßt. Dies gelingt nach der Erfindung dadurch, daß vor dem Reflektornetz ein Radom aus einander parallelen leitenden Drähten angeordnet ist, von denen die von der Primärquelle ausgesandte Welle bei deren zu ihnen parallelen Polarisation in Richtung der Einzelstrahler reflektiert wird, in denen die Polarisation der Welle in eine gekreuzte Polarisation umgewandelt wird, und die vom Strahlernetz abgestrahlte Welle sodann das Radom praktisch störungsfrei durchdringt» Bei einer solchen Antenne lassen sich für das Reflektornetz Einxelstrahler großer Abmessungen wählen, so daß ihre Richtwirkung groß ist.The invention is based on the object of an antenna of a To create the type mentioned above, which can avoid the aforementioned disadvantage. This is achieved according to the invention in that before the reflector network is a radome of parallel conducting Wires arranged, one of which is emitted from the primary source Wave with their polarization parallel to them is reflected in the direction of the individual radiators in which the polarization the wave is converted into a crossed polarization, and the wave emitted by the radiator network then the radome penetrates practically without interference »With such an antenna, single-beam radiators of large dimensions can be used for the reflector network choose so that their directivity is great.

In der Zeichnung sind Antennen der erfindungsgemäßen Art in beispielsweise gewählter Ausführungsfora schematisch veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, antennas of the type according to the invention are shown in for example selected embodiment schematically illustrated. Show it:

Fig. 1 eine seiche Antenne im Blockschaltbild und Fig. 2 schaubildlich einen Einzelstrahler des Netzes der Antenne der Fig. 1.Fig. 1 shows a seiche antenna in a block diagram and FIG. 2 shows a diagrammatic view of an individual radiator of the network of the antenna of FIG. 1.

Bei der in Fig. 1 wiedergegebenen Antenne besteht das Reflektornetz aus nebeneinander angeordneten Einzelstrahlern 4, von denen Jeder zwei verschiedene Eingänge 5 und 6 besitzt, zwischen die ein Phasenschieber 7 geschaltet ist. Die Einzelstrahler 4 sind in bekannter Weise Strahlungsquellen mit aufeinander senkrechten Polarisationen, beispielsweise gekreuzte Dipole, wobeiIn the antenna shown in Fig. 1, there is a reflector network from juxtaposed individual radiators 4, from each of which has two different inputs 5 and 6, between which a phase shifter 7 is connected. The single emitters 4 are, in a known manner, radiation sources with mutually perpendicular Polarizations, for example crossed dipoles, where

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dann der Phasenschieber 7 zwischen die beiden Dipole geschaltet ist, oder auch gemäß Fig. 2 ein Hornstrahler, der von einem Hohlleiter gespeist wird, der von einem «!polarisierten übergang abge schlossen ist. Die Phasenschieber 7 sind beispielsweise solche mit Halbleiterdioden oder Ferriten.then the phase shifter 7 is connected between the two dipoles, or, according to FIG. 2, a horn antenna which is guided by a waveguide fed by a polarized transition is closed. The phase shifters 7 are, for example, those with semiconductor diodes or ferrites.

Die Primärquelle 1 ist vorzugsweise in der Ebene des Reflektor netzes 4, zweckmäßig in dessen Mitte angeordnet. Ein ein Gitter paralleler leitender Drähte 3 enthaltendes Radom 2 ist vor dem Aufbau angeordnet, der durch die Primärquelle 1 und das Reflektor' netz 4 gebildet ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist für das Radom 2 ein Gitter gewählt, dessen Drähte 3 horizontal verlaufen; selbstverständlich kann dies bei einer Antenne der erfindungsgemäßen Art auch anders sein. Bei einer Antenne der erfindungsgemäÄen Art können nämlich die Drähte 3 des Radome 2 auch senkrecht verlaufen. Verlaufen die Draht· 3 waagerecht, so wird eine vertikal polarisierte Welle durch den Reflektor 2 übertragen, während eine horizontal polarisierte Welle reflektiert wird.The primary source 1 is preferably in the plane of the reflector network 4, expediently arranged in the middle. A radome 2 containing a grid of parallel conductive wires 3 is in front of the Structure arranged by the primary source 1 and the reflector ' network 4 is formed. In the embodiment described here a grid is chosen for the radome 2, the wires 3 of which run horizontally; of course this can be done with a Antenna of the type according to the invention can also be different. In an antenna of the type according to the invention, the wires 3 of the Radomes 2 also run vertically. If the wires 3 run horizontally, so a vertically polarized wave is transmitted through the reflector 2, while a horizontally polarized wave is reflected.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besitzt das Radom 2 im Querschnitt parabolische Form, und die Primärquelle 1 ist im Parabelbrennpunkt angeordnet. Die von der Primärquelle 1 ausgesandte, horizontal polarisierte sphärische Welle wird somit durch Reflexion an den Drähten 3 des Radom» 2 in eine ebene Welle umgewandelt. Diese horizontal polarisierte ebene Welle gelangt somit an die Einzelstrahler H des Netzes unter einem normalen Einfallswinkel. Nach Durchlauf der Phasenschieber 7 wird tie Welle durch die Strahler 4 gemäß einer gekreuzten Polarisation zurückgestrahlt, was zur Folge hat, dal sie durch das Radom 2 nicht gestört wird. Man läßt also die Einfallsrichtung der Primär energie mit einer der Sekundärstrahlungsrichtungen der Antenne zusammenfallen. Dadurch lassen sich für das Reflektornetz Einzelstrahler 4 maximaler Gestalt Verwendern, soweit diese mit demIn the embodiment shown in FIG. 1, the radome 2 has a parabolic shape in cross section, and the primary source 1 is arranged at the parabolic focal point. The horizontally polarized spherical wave emitted by the primary source 1 is thus converted into a plane wave by reflection on the wires 3 of the radome 2. This horizontally polarized plane wave thus reaches the individual radiators H of the network at a normal angle of incidence. After passing through the phase shifter 7, the wave is reflected back by the radiators 4 in accordance with a crossed polarization, with the result that it is not disturbed by the radome 2. So one lets the direction of incidence of the primary energy coincide with one of the secondary radiation directions of the antenna. As a result, individual radiators 4 of maximum shape can be used for the reflector network, insofar as they are compatible with the

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Bereich der Richtungen verträglich ist, in dem die Antenne arbeiten soll. Die Strahler haben eine hohe Richtwirkung, und es ist daher notwendig, daß die Primärstrahlung in die Hauptkeule ihres Strahlungsdiagramms gelangt. Die Verwendung von Strahlern 4 großei Abmessungen erlaubt also, die Strahleranzahl und damit den Aufbau und somit die Fertigungskosten einer solchen Antenne zu verringertRange of directions is compatible in which the antenna will work target. The radiators have a high directivity, and it is therefore necessary that the primary radiation in the main lobe of their Radiation diagram arrives. The use of spotlights 4 large Dimensions thus allow the number of radiators and thus the structure and thus the production costs of such an antenna to be reduced

Ein weiteres, in der Zeichnung nicht dargestelltes Ausfühungabeispiel einer solchen Antenne besteht darin, ein nicht parabolisches Radom 2 zu verwenden, dessen Form jedoch erlaubt, daß die reflektierte Welle an die EinzelstAiler 4 des Netzes im Innern der Hauptkeule ihres Strahlungsdiagramms gelangt. Diese reflektier te Welle ist also nicht notwendigerweise eine ebene Welle. Durch besondere Regelung der Phasenschieber 7 läßt sich die Welle in eine ebene Welle umwandeln, wenn sie durch die Strahler 4 zurückgestrahlt wird. Somit läßt sich auf die Amplitudenverteilungsgesetzmäßigkeit am Netz 4 einwirken, ohne hierfür die Primärquelle 1 ändern zu müssen. Im übrigen können die gegebenenfalls am Eingang der Einzelstrahler 4 auftretenden Störreflexionen nicht fokussiert werden und rufen somit nicht etwa das Auftreten einer beträchtlichen Störkeule hervor, da die einfallende Welle nicht eben ist.Another exemplary embodiment not shown in the drawing one such antenna consists in using a non-parabolic radome 2, the shape of which, however, allows the reflected wave to the individual elements 4 of the network inside reaches the main lobe of its radiation pattern. These reflect So the th wave is not necessarily a plane wave. By special regulation of the phase shifter 7, the wave can be in convert a plane wave when it is reflected back by the radiators 4 will. It is thus possible to act on the regularity of the amplitude distribution at the network 4 without the primary source for this 1 having to change. Otherwise, they can if necessary at the entrance the individual radiators 4 occurring interfering reflections are not focused and thus do not call for the occurrence of a considerable clutter, as the incident wave is not flat.

Bei der hier beschriebenen Antenne mit elektroaischer Abtastung besteht somit das Reflektornetz aus einer minimalen Anzahl an mit Richtwirkung ausgestatteten Einzelstrahlern. Das in Flg. 1 wiedergegebene Netz ist ein lineares Nett; selbstverständlich läßt sich auf gleiche Weise auch ein ebenes Netz verwenden, mit dem man die Strahlungsrichtung der Antenne sowohl nach Höhe als auch nach Seite ändern kann.In the antenna described here with electroaic scanning, the reflector network thus consists of a minimal number of individual radiators equipped with a directional effect. This in Flg. 1 network represented is a linear net; Of course In the same way, a flat network can be used, with which one can determine the direction of radiation of the antenna both in terms of height as well as after side can change.

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Claims

DIETRICH LEWINSKY

PATENT ADVOCATE

I Meta 21 ■ Gotfcrt *. «December 16, 1969

5892-I / Sb

THOMSON-CSF, Paris 16, Boulevard Murat 101 (France)

Patent claims:

Antenna with a reflective network of juxtaposed, in particular bipolarized, individual radiators, the two inputs of which are connected to one another via phase shifters, characterized in that a radome (2) made of parallel conductive wires (3) is arranged in front of the reflector network, of which the Primary source (1) emitted wave whose polarization is parallel to them is reflected in the direction of the individual radiators (* »), in which the polarization of the wave is converted into a crossed polarization, and the wave emitted by the radiator network then passes through the radome with practically no interference penetrates.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the Radome (2) is parabolic and the primary source (1) is arranged in the parabolic focal point.

3. Antenna according to claim 1, characterized in that at any Formation of the radome (2) that of the IS island radiators (4) the reflected wave is made flat by controlling the phase shifter (7).

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