DE2020192B2 - Dipolstrahlerelement in Streifenleitungstechnik - Google Patents
Dipolstrahlerelement in StreifenleitungstechnikInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Dipolstrahler in
Streifenleitungstechnik mit Symmetrierungsnetzwerk auf einer leiterkaschierten, aus einem verlustarmen
Dielektrikumsmaterial bestehenden Trägersubstanz für eine phasengesteuerte Strahlergruppe mit einem
wandförmig ausgebildeten Reflektor, auf dem die Dipolstrahler mechanisch befestigt sind und hinter dem
ju sich die Eingänge der Speiseleitungen zur Strahlererregung
befinden.
Eine phasengesteuerte Antenne in Streifenleitungstechnik mit Symmetrierungsnetzwerk, die allerdings
nicht aus zusammengesetzten Einzelstrahlen besteht,
r, sondern als Gesamteinheit hergestellt wird, ist aus der
Zeitschrift »Electronics«, 21.2.1966, Seiten 96 und 97, bekannt.
Aus »Supplement to IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems«, Vol. AES-2, Nr. 6,
November 1966, Seiten 286 bis 299 sind darüber hinaus Dipolstrahler für eine phasengesteuerte Antenne
bekannt, bei denen jeweils eine beidseitig kupferkaschierte Trägerplatte verwendet wird. Sowohl der Dipol
als auch die Zuführungsleitungen sind in Streifenleitungstechnik ausgeführt, wobei eine Dipolhälfte gemeinsam
mit ihrer Speisezuführung auf der einen Seitenfläche als Streifenleiter und die andere Dipolhälfte
gemeinsam mit ihrem nächsten Speisezuleitungsbereich als Streifenleiter auf der anderen Seitenfläche
ausgebildet sind. Es handelt sich somit im Bereich vor der Einmündung in die Dipolhälften bei den beiden
Speiseleitungen um ein Zweidrahtleitungssystem. Außerhalb des Einmündungsbereichs ist auf der einen
Seite der Trägerplatte die Metallkaschierung voll ausgebildet. Bei dieser bekannten Anordnung treten
Schwierigkeiten beim Übergang zur Zweidrahtleitung und beim Übergang zwischen Zweidrahtleitung und
Dipol auf, so daß Wellenstoßsteilen entstehen, mit denen zwangsläufig unerwünschte Reflexionen verbun-
bo den sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach herzustellenden, zuverlässig und einwandfrei arbeitenden Dipolstrahler
für eine phasengesteuerte Antenne zu schaffen, bei dem keine Wellenstoßstellen auftreten.
Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Dipolstrahler der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß zwei senkrecht aus der Reflektorebene herausragende, deckungsgleich zusammengefüg-
te und aus der Trägersubstanz bestehende Trägerplatten vorgesehen sind, von denen die erste auf derjenigen
Seite, welche an der anderen Trägerplatte anliegt, mit der Kontur eines Dipols versehen ist, der an seinen
Einspeisestellen in einen ersten und einen zweiten Streifenleiter übergeht, die sich beide zu einem dritten
Streifenleiter vereinigen, daß diese erste Trägerplatte auf derjenigen Seite, welche nicht an der anderen
Trägerplatte anliegt, und die andere, nur einfach kaschierte Trägerplatte auf derjenigen Seite, weiche
nicht an der ersten Trägerplatte anliegt, in übereinstimmender Form vor dem Reflektor mit einer dipolseitig
dreieckförmig auslaufenden Leiterkaschierung versehen sind, die zusammen mit dem ersten, zweiten und
dritten Streifenleiter je eine Triplate-Leitung bilden, wobei der Wellenwiderstand der ersten und zweiten
Triplate-Leitung doppelt so groß ist wie derjenige der dritten Triplate-Leitung, welche mit der Speiseleitung
verbunden ist, daß unmittelbar vor der Einmündung der ersten und zweiten Triplate-Leitung in die Kontur des
Dipols diese in ein Zweidraht-Leitungssystem übergeführt sind und dabei das Streifenleitungssystem an die
Impedanz des Dipols angepaßt ist und daß einer der beiden ersten und zweiten Streifenleiter in an sich
bekannter Weise mitteis einer Umwegstrecke mäander-
förmig um die Länge länger ausgebildet ist als die
andere, wobei λ die Wellenlänge und λΓ die relative
Dielektrizitätskonstante der Trägersubstanz darstellen.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß es aus »Transactions of the IRE, Professional Group on
Microwave Theory and Techniques«, März 1955, Seiten 149 bis 156 an sich bekannt ist, in der Zuführung zu
einem Streifenleitungsstrahler einen der beiden Streifenleiter mäanderförmig mittels einer Umwegstrecke
um eine halbe Wellenlänge länger auszubilden.
Der Dipolstrahler nach der Erfindung besitzt ein geringes Gewicht, so daß damit auch die gesamte
phasengesteuerte Antenne leicht ist und demzufolge auch die Halterung oder Lagerungen der Gesamtantenne
in leichterer Halterung gebaut werden können. Außerdem ist eine einfache und auch technisch
verhältnismäßig wenig aufwendige Fertigung von Strahlerelementen in großer Stückzahl mit äußerst
geringer Streuung der Eigenschaften gegeben. Durch die besondere Ausbildung des Dipolstrahlers nach der
Erfindung wird ein Vermeiden von Steckkontakten ermöglicht, da der Strahler selbst und das nachfolgende
System, z. B. die Phasenschieber, in der gleichen Streifenleitungstechnik gebaut werden können. Da
Stecker nicht erforderlich sind, ergibt sich ferner eine freie Wahl der Leitungsimpedanz. Die individuelle
Impedanzanpassung der einzelnen Dipolstrahlerelemente innerhalb der Gruppe einer phasengesteuerten
Antenne gestaltet sich wesentlich weniger aufwendig als bei koaxialen Ausführungen, da keine Dreh- und
Fräsarbeiten erforderlich sind.
Durch das Vorziehen der Kaschierung auf der Rückseite der doppelt kaschierten Trägerplatte und der
Kaschierung der zweiten Trägerplatte in den Außenraum vor den Reflektor ist zugleich eine Abschirmung
der Zuleitung zum Dipol gegeben, wobei jedoch diese Kaschierung im Strahlungsbereich vor dem Reflektor so
schmal wie möglich zu bemessen ist, um das Feld zwischen Reflektor und Dipol möglichst wenig zu
beeinflussen.
Es wird vorteilhaft als gedruckte Form auf der einen Trägerplatte ein Faltdipol verwendet, wenn die relative
Bandbreite mehr als 15% betragen soll. Werden kleinere Bandbreiten gefordert, so kann auch ein
gestreckter Λ/2-Dipol angewendet werden.
In vorteilhafter Weise ist eine koaxiale Speiseleitung ί mit einem blattförmig nach außen auslaufenden
Innenleiter an den dritten Streifenleiter derart herangeführt, daß der Innenleiter bei zusammengefügten
Trägerplatten fest zwischen diese Platten eingeklemmt und leitend mit dem dritten Streifenleiter verbunden ist
in Der Außenleiter der koaxialen Speiseleitung ist dabei
mit zwei aus Metall bestehenden Deckplatten verbunden, zwischen welche die beiden Trägerplatten hinter
dem Reflektor sich abstützend eingeklemmt sind, derart, daß eine leitende Verbindung zwischen dem Außenleiter
und den Leiterkaschierungen besteht Beide Trägerplatten werden fest zusammengefügt, wobei zum
Erreichen einwandfreier Abstrahlung die Verwendung von Metallschrauben im Strahlungsraum vor dem
Reflektor zu vermeiden ist. Statt dessen werden in vorteilhafter Weise die Trägerplatten in diesem Bereich
verklebt, verschweißt oder durch Kunststoffschrauben zusammengehalten.
Die Erfindung wird anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
F i g. 1 zeigt einen Dipolstrahler mit zwei kaschierten Trägerplatten auf einem wandartigen Reflektor in
Seitenansicht, wobei der in der Mitte liegenden Kaschierung die Form eines Dipolstrahlers gegeben ist;
F i g. 2 zeigt die Kaschierung der innen liegenden Seite der doppelt kaschierten Trägerplatte und
F i g. 3 die Kaschierungsform der außen liegenden Seite der doppelt kaschierten Trägerplatte, die mit der
Kaschierungsform der nur einseitig kaschierten zweiten Trägerplatte identisch ist.
Das in F i g. 1 gezeigte Dipolstrahlerelement weist zwei Trägerplatten 1 und 2 auf, deren mechanische
Festigkeit mindestens so groß ist, daß sie in jeder Winkellage etwa λ/4 weit aus einem Reflektor 3 in den
Strahlungsraum hinausragen können. Die Trägerplatte
4() 1 ist beidseitig und die Trägerplatte 2 einseitig kupferkaschiert. Dies ist bei der Trägerplatte 1 mittels
der durchgezogenen dicken Striche 4 und 5 und bei der Trägerplatte 2 mittels des unterbrochenen Linienzuges
6 angedeutet. Die Formgebung der durch die Strichzüge 4 und 6 angegebenen Kaschierungen ist gleich.
Trägerplattensubstanz ist ein verlustarmes dielektrisches Material. Die beschriebene Anordnung ist in
Triplate-Technik ausgeführt. Der Eingang einer koaxialen Speiseleitung 7 zur Erregung des Dipolstrahlerelements
befindet sich hinter dem Reflektor 3. Dabei läuft der Innenleiter 8 blattförmig aus und liegt an der
Kupferkaschierung 5 der Trägerplatte 1 an, wobei er zwischen die beiden Trägerplatten 1 und 2 fest
eingeklemmt ist. Der Außenleiter 9 ist mit zwei Deckplatten 10 und 11 aus Metall elektrisch und
mechanisch verbunden, zwischen denen die beiden Trägerplatten 1 und 2 festgeklemmt werden. Über die
beiden Deckplatten 10 und 11 wird das Dipolstrahlerelement am Reflektor 3 befestigt, was im Ausführungsbei-
bo spiel mittels mehrerer Winkel 12 erfolgt. Die Trägerplatten
1 und 2 ragen durch einen Schlitz des Reflektors 3 hindurch.
Als Dipolkontur 20 in der Anordnung nach F i g. 2 ist diejenige eines Faltdipols vorgesehen. Ein zentraler
b5 Streifenleiter 21 geht in zwei Streifenleiter 22 und 23
über, die ihrerseits in die Faltdipolkontur 20 an den Stellen 31 und 32 einmünden. Die Wirkungsweise läßt
sich lediglich im Zusammenhang mit der Kaschierungs-
form nach F i g. 3 erklären, wobei zu berücksichtigen ist, daß die Trägerplatten 1 und 2 nach der bei Fig. 1
beschriebenen Art zusammengefügt sind. Der Wellenwiderstand der Triplate-Leitung, der der zentrale Leiter
21 angehört, ermittelt sich aus der relativen Dielektrizitätskonstante ε,-des Materials der Trägerplatten 1 und 2
sowie den Abmessungen des zentralen Leiters 21, d. h. dessen Breite und dessen Abstand von den beiden in
F i g. 1 dargestellten Kaschierungen 4 und 6. Der Wellenwiderstand Triplate-Leitung, der der Streifenleiter
22 bzw. 23 angehört, ist doppelt so groß wie der Wellenwiderstand derjenigen, der der dritte Streifenleiter
21 angehört. Zur Erzeugung einer symmetrischen Erregung des Faltdipols 20 unterscheiden sich die
beiden Längen der Streifenleiter 22 und 23 phasenmäßig um 180 Grad, was durch die mäanderförmige Umwegstrecke
24 beim Streifenleiter 23 erreicht wird. Die beiden Streifenleiter 23 und 24 münden direkt in den
unterbrochenen Schenkel 25 des Faltdipols 20. Ihr Abstand ist nach dem Gesichtspunkt geringer Verkopplung
bestimmt. Im Bereich vor der Reflektorebene 26 ist die Kaschierung 27 so schmal wie möglich gewählt. Die
beiden Streifenleiter 22 und 23 sind unmittelbar vor der Einmündung in die Faltdipolkontur 20 in ein Zweidrahtleitungssystem
übergeführt, was durch das Auslaufen des Kaschierungsteils 27 auf den Trägerplatten 1 und 2
erreicht wird. Der dadurch verursachte Wellenwiderstandssprung ist durch die dreieckförmige Formgebung
dieses auslaufenden Teilbereichs der Kaschierung und der genauen Wahl des Ortes der Leitungstransforma
tion kompensiert. Gleichzeitig ist das Leitungssystem ar die Impedanz des Faltdipols 20 angepaßt. Durch die
besondere Formgebung des Kaschierungsteils 27 au den Trägerplatten 1 und 2 im Außenraum vor dei
Reflektorebene 26 ist eine Abschirmung der Streifenlei· ter 22 und 23 auf der Trägerplatte 1 gegeben und die
Stoßstellen zwischen den Triplate-Leitungszügen unc den Zweidrahtleitungen sowie zwischen Zweidrahtleitung
und Dipol 20 können an einem Ort vereinig! werden, so daß eine einfache Anpassung möglich ist. Die
Länge der beiden Schenkel 25 und 28 des Faltdipols 2C beträgt etwa das 0,4fache der vorgesehenen Wellenlänge.
Die Kontur des Faltdipols 20, vor allem das Verhältnis der Breiten der beiden Schenkel 25 und 28, isi
im wesentlichen durch die Forderung, möglichst nahe an die Impedanz der Zuleitung heranzukommen, bestimmt
Im ausgeführten Beispiel ist der Schenkel 25 mehr als doppelt so breit wie der außen gelegene Schenkel 28
Die Bandbreite des Dipolstrahlers kann durch geeignete Formgebung der seitlichen Verbindungsstege 29 und 3C
zwischen den beiden Schenkeln 25 und 28 zusätzlich beeinflußt werden. Hinter der Reflektorebene 26
verlaufen die Leiterkaschierung auf der einen Seite der doppelt kaschierten Trägerplatte 1 und die dazu
identische Leiterkaschierung auf der einen Seite der Trägerplatte 2 durchgehend über die ganze Breite der
Trägerplatten 1 und 2.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Dipolstrahler in Streifenleitungstechnik mit Symmetrierungsnetzwerk auf einer !eiterkaschierten,
aus einem verlustarmen Dielektrikumsmaterial bestehenden Trägersubstanz für eine phasengesteuerte
Strahlergruppe mit einem wandförmig ausgebildeten Reflektor, auf dem die Dipolstrahler mechanisch
befestigt sind und hinter dem sich die Eingänge der Speiseleitungen zur Strahlererregung befinden,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei senkrecht aus der Reflektorebene (26) herausragende,
deckungsgleich zusammengefügte und aus der Trägersubstanz bestehende Trägerplatten (1, 2)
vorgesehen sind, von denen die erste (1) auf derjenigen Seite, welche an der anderen Trägerplatte
{1) anliegt, mit der Kontur eines Dipols (20)
versehen ist, der an seinen Einspeisestellen (31,32) in einen ersten (22) und einen zweiten (23) Streifenleiter
übergeht, die sich beide zu einem dritten Streifenleiter (21) vereinigen, daß diese erste
Trägerplatte (1) auf derjenigen Seite, welche nicht an der anderen Trägerplatte (2) anliegt, und die
andere, nur einfach kaschierte Trägerplatte (2) auf derjenigen Seite, welche nicht an der ersten
Trägerplatte (1) anliegt, in übereinstimmender Form vor dem Reflektor (26) mit einer dipolseitig
dreieckförmig auslaufenden Leiterkaschierung (27) versehen sind, die zusammen mit dem ersten (22),
zweiten (23) und dritten (21) Streifenleiter je eine Triplate-Leitung bilden, wobei der Wellenwiderstand
der ersten und zweiten Triplate-Leitung doppelt so groß ist wie derjenige der dritten
Triplate-Leitung, welche mit der Speiseleitung verbunden ist, daß unmittelbar vor der Einmündung
(31, 32) der ersten und zweiten Triplate-Leitung in die Kontur des Dipols (20) diene in ein Zweidraht-Leitungssystem
übergeführt sind und dabei das Streifenleitungssystem an die Impedanz des Dipols
(20) angepaßt ist und daß einer (23) der beiden ersten und zweiten Streifenleiter (22, 23) in an sich
bekannter Weise mittels einer Umwegstrecke (24)
mäanderförmig um die Länge länger ausge-
bildet ist als die andere, wobei λ die Wellenlänge und εΓ die relative Dielektrizitätskonstante der Trägersubstanz
darstellen.
2. Dipolstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dipol (20) ein Faltdipol ist.
3. Dipolstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine kaxiale Speiseleitung (7)
mit einem blattförmig nach außen auslaufenden Innenleiter (8) an den dritten Streifenleiter (21)
derart herangeführt ist, daß der Innenleiter (8) bei zusammengefügten Trägerplatten (1, 2) fest zwischen
diese Platten (1, 2) eingeklemmt und leitend mit dem dritten Streifenleiter (21) verbunden ist, und
daß der Außenleiter (9) der koaxialen Speiseleitung (7) mit zwei aus Metall bestehenden Deckplatten (10,
U) verbunden ist, zwischen welche die beiden Trägerplatten (1, 2) hinter dem Reflektor (3) sich
abstützend eingeklemmt sind, derart, daß eine leitende Verbindung zwischen dem Außenleiter (9)
und den Leiterkaschierungen (27) besteht.
4. Dipolstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlungsraum
vor dem Reflektor (3) die Trägerplatten
(1, 2) miteinander verklebt, verschweißt oder durch Kunststoffschrauben verbunden sind.
5. Dipolstrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schenkel (25,28)
des Faltdipols (20) etwa das 0,4fache der Wellenlänge beträgt.
6. Dipolstrahler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Schenkel
(28) des Faltdipols (20), der weiter vom Reflektor (26) entfernt ist, schmaler als der andere Schenkel
(25) ausgebildet ist.
7. Dipolstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterkaschierung
auf der Rückseite der doppelt kaschierten Trägerplatte (1) und die damit identische
Leiterkaschierung auf der einen Seite der anderen Trägerplatte (2) hinter dem Reflektor (26) durchgehend
über die ganze Breite der Trägerplatten (1, 2) verlaufen.
Priority Applications (1)
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