DE3023561C2 - Leitergitterstruktur zur Polarisationsumwandlung elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Description

- . nicht ebenen, aus einer Leitergirtrstruktur bestehenebene Fläche eine vor dieser Strahlungsapertur nach 40 den Linear-Zirkularpolarisatior.sumwandler so zu geaußen ragende Kegelmantelfläche ist deren Sym- stalten, daß er genauso einwandfrei wie ein in der Apcrmetrieachse mit der Mittclsenkrechten auf der turebene angeordneter, aber in dieser Ebene nicht an-Strahlungsapertur (- Kegelgrundfläche) zusam- bringbarer Polarisationsumwandler arbeitet. Ein solmenfällL eher nicht ebener Polarisationsumwandler ist dann er-

7. Verfahren zur Herstellung einer Leitergitter- 45 forderlich, wenn beispielsweise die Aperturebene einer struktur nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ei- Reflektorantenne durch deren Primärstrahler und die ne Herstellung in einer ebenen Aufwicklungsform Speiseleitung zu diesem versperrt ist Ein ebenes, vom und eine anschließende Zusammenfügung bzw. Auf- Reflektorrartd ausgehendes Polarisationsgitter müßte in rollung dieser Form. _ej_nem solchen FsIIe eine öffnung im Bereich des Pri-

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet da- 50 märstrahlers aufweisen und würde dadurch nicht mehr durch, daß beim Herstellen eine Korrektur des geo- einwandfrei arbeiten.

metrischen Verlaufs der Leiter (1, 2, 3) vorgenom- Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Leitergitter-

men wird derart, daß von der im Anspruch 1 angege- struktur der eingangs genannten Art bezieht, wird die benen Gitterstruktur aufgrund von unterschiedli- genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der geomctrichen Verkopplungen entstehende Abweichungen 55 sehe Verlauf der Leiter der in der nicht ebenen Fläche berücksichtigt sind. angeordneten Gitterstruktur derart ausgebildet ist. daß

sich bei senkrechter Draufsicht auf die Strahlungsapcrtür die gleiche Struktur ergibt wie bei einer imaginär in

der Aperturebene angeordneten und eine zirkuläre Polarisation erzeugenden Gitterstruktur, deren parallel

zueinander angeordnete Leiter jeweils gleiche Abstän-

5. Leitergitterstrutkur nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Integration in die Aperturabdekkung des Reflektorstlegels einer Zielfolgeradarantenne.

6. Leitergitterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß bei Verwendung bei einer Reflektorspiegelantenne mit kreisflächenförmiger Strahlungsapertur die nicht

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitergitterstruktur zum Polarisationsumwandlung elektromagnetischer Wellen mit in einer nicht ebenen Fläche vor der Strahlungsapcrtur einer Antenne angeordnete ein- und mchr-

de zwischeneinander aufweisen.

Als Leiterstrukturen werden wegen der wirtschaftlichen Herstellung auf Flächen aufgeätzte Muster häufi-

schichtige Leitergitierstrukiur zur Umwandlung elck- _b5 gcr verwendet als rosturtige Lamellcngiticr und dorglei· tromiignctischcr Wellen mit einer gegebenen linearen chcn. Die Herstellung von Leitcrsiruklurcn auf Kunsi-Polarisation in solche mit zirkularer Polarisation. stoff-Folicn mittels Foloät/ung ist aus »lEEIi Trunsut··

Beispielsweise Radargeräte, insbesondere Zielfolgc- tions on Antennas and Propagation«. Januar 1965. Sei-

te 3 bis 7. insbesondere Seite 3, linke Spalte, 2. Absatz, bekannL

Bei Verwendung bei einer Reflektorspiegelantenne mit kreisfiächenförmiger Strahlungsapertur ist die nicht ebene Fläche in vorteilhafter Weise als eine vor dieser Strahlungsapertur nach außtn ragende Kegelmantelfläche ausgebildet, deren Symmetrieachse mit der Mittelsenkrechten auf der Strahlungsapertur (= Kegelgrundfläche) zusammenfällt. Zweckmäßig ist hierbei die Herstellung in einer ebenen AufwickJungsform und eine anschließende Zusammenfögung bzw. AufroHung dieser Form.

Für die insbesondere bei Zielfolgeradareinrichtungen übliche Frequenzbandbreite kommen verschiedene Leitermuster des Zirkularpolarisationsgitters in Frage. Die Gitterstruktur kann beispielsweise aus stetigen Linien, Mäanderlinien oder aneinandergereihten Rechteckzcllen bestehen.

Beim Herstellen der die Polarisation umwandelnden l-eitergitterstruktur kann eine Korrektur des geometrisehen Verlaufs der Leiter vorgenommen werden, derart, daß von der durch die Erfindung angegebei^n Gitterstruktur aufgrund von unterschiedlichen Verkopplungcn entstehende Abweichungen berücksichtigt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren. in sieben Figuren dargestellten Ausführungsbeispiclcn näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kcgelmanlelförmiges Zirkularpolarisationigitter mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Leiterstruktur mit geraden Linien,

F i g. 2 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kcgelmantelförmiges Zirkularpolarisationsgitter mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Leiterstruktur mit mäa.-iderförmigen Linien,

F i g. 3 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kegelmantelförmiges Zirkularpolarisationsgitter mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Leiterstruktur mit Linien-Rechieck-Muster,

Fig.4 die Abwicklung der Kegelmantelfläche des Gilters nach Fig. 1,

Fig.5 die Abwicklung der Kegelmantdfläche des Gitters nach Fig. 2.

Fig.6 die Abwicklung der Kegelmantelfläche des Gilters nach Fig. 3 und

F i g. 7 die Abwicklung einer Kegelmantelfläche, auf welche als einfaches Beispiel eine Sinuslinie mit ihrer Grundlinie projiziert wurde.

F i g. I zeigt oben in einer Seitenansicht und darunter in einer Draufsicht ein Zirkularpolarisationsgitter nach der Erfindung, welches kegelmantelförmig ausgebildet und mit dem Radom des Reflektorspiegels einer Zislfolgeradaranlenne inlegrierbar ist. Das Gitter besteht aus metallischen Leitern 1, welche sowohl in der Draufsicht als auch in der Seitenansicht geradlinig und parallel zueinander verlaufen und gleiche Abstände zueinander aufweisen. Das Parameter für den Linienabstand ist mit k bezeichnet.

Ein ähnliches Zirkularpolarisationsgitter zeigt in Seitenansicht und Draufsicht die Fig.2. Hierbei besteht jedoch die Gitterstruktur nicht aus geradlinigen, sondern aus mäanderförmig ausgebildeten Metalleitern 2, Diese verlaufen in Draufsicht und Seitenansicht bezüglich ihrer Hauptausdehnungsrichtung parallel zueinander und weisen gleiche Abstände untereinander auf. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist nur ein kleiner Teil der Gilterstruktur als Mäanoerlinie dargestellt.

Fin ähnliches Zirkularpolarisationsgitter zeigt eben

falls in Seitenansicht und Draufsicht die F i g. 3. Im Unterschied zu den vorher beschriebenen Ausführungsbaispielen besteht die Gitterstruktur nach F i g. 3 jedoch aus einem Linien-Rechteck-Muster. Dieses Muster ist so ausgebildet, daß sowohl in der Draufsicht als auch in der Seitenansicht zueinander parallel verlaufende Linien und Rechteckreihen vorgesehen sind, wobei stets zwei Rechteckreihen unmittelbar benachbart sind und erst dann wieder eine Linie folgt Die einzelnen Rechtecke sind mit 3 und die Linien mit 4 bezeichnet, wobei auch in dieser Figur nur einige Rechtecke angedeutet sind.

Bei den vorstehend beschriebenen kegelförmigen Zirkularpolarisationsgittern tritt — wie bereits erwähnt — das Problem auf, das ebene Muster in der Kegelgrundfläche auf die Kegelmantelfääche zu projizieren. Da die Gitterstruktur nicht in der Kegelmantelform hergestellt werden kann, wird diese Kegelmantelfläche dazu in die ebene Form abgewickelt

F i g. 4 zeigt die Abwicklung der '-Cegelmantelfläche mil dem Zirkularpoiarisaiionsginer nach Fig. 1. Die Linien dieser Gitterstruktur sind in F i g. 4 ebenfalls mit 1 bezeichnet Die Abwicklung der Kegelmantelfläche nach Fig.4 ergibt sich durch Aufschneiden des Kegelmantels nach Fig. 1. ausgehend von einem Randpunkt 5,6 an der Kegelgrundfläche bis zur Spitze 7 der Kegelmantelfläche. Die beiden in der Abwicklung auseinanderfallenden Punkte 5 und 6 fallen bei der tatsächlichen Kegelmantelfläche gemäß Fig.? zusammen. Der Punkt 7 der Abwicklung der Kegelmantelfläche bildet die Spitze des kegelmantelförmigen Zirkularpolarisationsgitters nach Fig. 1.

Die F i g. 5 und 6 zeigen gleichartige Abwicklungen der Kegelmantelfläche für die Zirkularpolarisationsgitter nach den F i g. 2 und 3,

Auch gekrümmte Linien-Muster, die in Form von mathematischen Gleichungen explizit für die ebene Fläche eines Zirkularpolarisationsgitters gegeben sind, können auf den Kegelmantel zur Ausbildung eines kegelmantelförmigen Zirkularpolarisationsgitters projiziert werden.

ί i g. 7 zeigt die Abwicklung einer Kegelmantelfläche, auf welche eine ebene Sinuslinie mit deren Grundlinie projiziert wurde. In der Abwicklung ergibt .sich dann in diesem Bereich des Kegelmantels eine gekrümmte Grundlinie 8, um die eine verzerrte Sinuslinie 9 verläuft. Würde man die in Fig.7 dargestellte Abwicklung zu einer tatsächlichen Kegelmantelfläche zusammenrollen, d. h. die Punkte 5 und 6 miteinander verbinden, so daß sich eine Spitze 7 bildet, so ergäbe sich bei Draufsicht und Seitenansicht auf die Kegelmantelfläche eine geradlinige und senkrechte Grundlinie 8, um welche eine unverzerrte Sinuslinie 9 schwingt

Di- ia den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 dargestellten oder ähnliche, hinsichtlich ihrer Oberflächengestalt passen:! ausgebildete Zirkularpoiarisationsgitter lassen sich ohne Schwierigkeiten in bereits bestehende Radome, ζ. Β. einer Zielfolgeradarantenne, einbauen, bei denen aufgrund der verfügbaren Einbaumaße ein ebenes Zirkularpolarisationsgitter nicht verwendet werden kann. Eine elektrische Einbuße ist durch eine Gestaltung des Gitters nach der Erfindung nicht gegeben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1 Leitergitterstruktur zur Polarisationsumwandlung elektromagnetischer Wellen mit in einer nicht ebenen Fläche vor der Strahlungsapertur einer Antenne angeordnete ein- oder mehrschichtige Leitergitterstruktur zur Umwandlung elektromagnetischer Wellen mit einer gegebenen linearen Polarisation in solche mit zirkularer Polarisation, dadurch gekennzeichnet, daß der geometrische Verlauf der Letter (1) der in der nicht ebenen Fläche angeordneten Gitterstruktur derart ausgebildet ist daß sich bei senkrechter Draufsicht auf die Strahlungsapertur die gleiche Struktur ergibt wie bei einer imaginär in der Aperturebene angeordneten und eine zirkuläre Polarisation erzeugenden Gitterstruktur, deren parallel zueinander angeordnete Leiter jeweils gleiche Abstände zwischeneinander aufweisen.

   Z Leiisrgitterstruktur nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter die' Form von stetigen Linien (I), Mäanderlinien (2) oder aneinander gereihten Rechteckzeilen (3) aufweisen.

   radargeräte, wenden oft für lineare Polarisation gebaut, da mit dieser unter Normalbedingungen die größte Reichweite erzielt werden kann. Mit einer linear polarisierten Antenne kann man aber Regenwolken-Echosignate, die eine ähnliche Spektralverteilung wie Flugziel-Echosignale haben, von »echten« Flugziel-Echosignalen nicht unterscheiden. Bei Verwendung von Zirkularpolarisation werden dagegen Regenwolken-Echosignale stark gedämpft und es ist eine Unterscheidung zwischen

   ίο Flugzielen und Regenwolken leichter möglich. Es wird deswegen in vielen Fällen die Linearpolarisation einer Antenne, beispielsweise durch ein vor der Strahlungsapertur angebrachtes Polarisationsgitter, welches in das Radom gewöhnlich integriert ist, in Zirkularpolarisation

   '5 umgewandelt Solche bekannten und beispielsweise in der US-Patentschrift 37 54 271 beschriebenen Zirkularpolarisationsgitter sind eben ausgebildet

   Ein solches ebenes Zirkularpolarisatiorcgitter läßt sich jedoch häufig in ein bereits bestehendes Radom vor einer Strahlungsapertur wegen der dort verfügbaren Eänbaumaße nicht einbauen.

   Aus der DE-OS 28 00 101 ist eine vor einer Hohlleiteröffnung angeordnete Leitergitterstruktur bekannt die elektromagnetische Strahlung von linearer Polarisa-

   3. Leitergitterstruktur nach Anspruch 1 oder 2. da- 25 tion in eine solche von zirkularer Polarisation umwandurch gekennzeichnet daß die Leiter aus Metall- delt Dieses Gitter hat die Form eines Halbzylinders, ist streifen bestehen, die auf eine Kunststoffolie geätzt somit gekrümmt »?ad verläuft nicht in einer ebenen Flä- ^sm<^ . . ehe vor der Strahlungsapertur. Die parallel verlaufen-

   4. Leitergitterstruktur nach einem der vorherge- den, mäanderförmigen Leiterstrukturen dieses Gitters henden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ver- 30 haben alle etwa gleiche Amplituden und auch etwa gleiwendung als Aperturabdeckung einer Antenne. ehe Abstände auf der gekrümmten Räche. Ein solches

   Polarisationsgitter entsteht durch Biegung eines ebenen Gitters mit parallelen Mäanderleitstrukturen von jeweils gleichen Abständen zueinander in eine halbzylindrische Form. Dieses bekannte Gitter zur Umpolarisierung arbeitet jedoch elektrisch nicht einwandfrei.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen beispielsweise aufgrund von Antennenbauvorschriften