DE3027093A1

DE3027093A1 - Umpolarisiereinrichtung zur erzeugung zirkular polarisierter elektromagnetischer wellen

Info

Publication number: DE3027093A1
Application number: DE19803027093
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. 8136 Wangen Brunner; Klaus Dr.-Ing. 8130 Söcking Rieskamp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1982-02-11
Also published as: EP0044503A1; DE3027093C2; EP0044503B1; US4477815A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ο _ Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 6 6 2 6 DE

Umpolarisiereinrichtung zur Erzeugung zirkulär polarisierter elektromagnetischer Wellen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umpolarisiereinrichtung zur Erzeugung zirkulär polarisierter elektromagnetischer Wellen unter Verwendung einer vor einer Strahlungsapertur angebrachten ein- oder mehrschichtigen Gitterstruktur, die jeweils aus mehreren in Fom von Linien, Mäanderlinien, Linien-Rechteck-Kombinationen o.dgl. verlaufenden Leitern besteht.

Primärstrahler, z.B. für Such- und Zielfolgeradarantennen, werden der leichteren Realisierbarkeit wegen zumeist für lineare Polarisation ausgeführt. Da bei Radaranwendungen für eine Verringerung der Reflexionswirkungen von Regenwolken jedoch die Verwendung zirkularer Polarisation günstiger ist, wird die lineare Polarisation der Antenne häufig durch eine Gitterstruktur ■vor der Antennenapertur in eine zirkuläre Polarisation umgewandelt. Ein solcher Polarisationswandler mit Gi tterstruktur ist z.B. aus der US-PS 3 754 271 bekannt. Danach erzeugen unter 45° zum E-Vektor (= elektrischer Feldvektor) der einfallenden Welle verlaufende Mäanderlinien durch die kapazitive bzw. induktive Beeinflussung der senkrecht und parallel zu ihnen liegenden E-Vektor-Komponenten einen Phasenunterschied, für den bei geeigneter Dimensionierung und Schichtung der für zirku:

wird.

zirkuläre Polarisation notwendige Wert von 90° erreicht

Auch andere Gitterstrukturen, bestehend aus geraden Linien in bestimmten Abständen in mehreren Schichten sowie

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Jfy. Ausfertigung

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Linien-Rechteck-Kombinationen zur Erzeugung zirkularer Polarisation sind bekannt. Die Unterdrückung bzw. Entkopplung der Kreuzpolarisation oder im allgemeinen der Orthogonal- oder Depolarisation gegenüber einer gewünschten Linear- oder Zirkularpolarisation ist für viele Anwendungen, z.B. zur Vermeidung von Übersprechen bei Doppelpolarisationsbetrieb oder zur Erzielung der nötigen Genauigkeit bei Peilverfahren, von großer Wichtigkeit. Dazu können in bekannter Weise bei linearer Polarisation Gitter mit bezüglich des Ε-Vektors senkrecht verlaufenden Metallstreifen oder Drähten verwendet werden. Die parallel zu den Drähten verlaufende Kreuzpolarisationskomponente wird reflektiert und damit unterdrückt. Durch die Verwendung mehrerer solcher Gitterschichten wird der Grad der Unterdrückung der Kreuzpolarisaüonskomponente noch erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe einer einzigen gitterähnlichen Anordnung die gegebene Polarisation einer Antenne in eine Zirkulare Polarisation umzuwandeln, wobei der über die Antennenapertur verteilte, unterschiedliche Kreuzpolarisationsanteil bei der Umwandlung unterdrückt werden oder die aus Ko- und Kreuzpolarisation bestehende, resultierende Polarisation in die reine, gewünschte Polarisation umgewandelt werden soll. Diese beiden Aufgaben, nämlich die Polarisationsumwandlung und die Orthogonalpolarisationsunterdrückung wurden bisher stets in getrennten Einrichtungen durchgeführt.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Umpolarisiereinrichtung der eingangs genannten Art bezieht, wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Linien, Mäanderlinien, Linien-Rechteck-Kombinationen o.dgl* bezüglich ihrer Hauptausdehnungsrichtung so orientiert sind, daß sie an jeder Stelle unter 45°zu den jeweiligen Ε-Vektoren des linear polarisierten E- ·

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Vektorfeldes der einfallenden und umzupolarisierenden Welle geneigt sind. In der Regel ist das einfallende Feld bekannt oder es kann leicht ermittelt werden. Nach Berechnung oder Messung der Aperturpolarisationsverteilung kannAann der Verlauf der Leiterstruktur angegeben werden.

Das Prinzip nach der Erfindung läßt sich sowohl für ein ebenes Polarisationsgitter als auch für ein gekrümmtes, z.B. kegelförmiges anwenden, wenn die Orientierung der Leiterstruktur auf die Projektion in einer Ebene senkrecht zur Hauptstrahlungsachse, d.h. zur Antennenachse, bezogen ist.

In vorteilhafter Weise sind die Leiter der Gitterstruktur geätzte Metallstreifen auf einer Kunststoff-Folie.

Bei Verwendung einer mehrschichtigen Gitterstruktur werden dabei zur Abstandshaltung zwischen den einzelnen Folien Isolierstoffschichten angeordnet, welche aus Hartschaum bestehen oder aber als Wabenstruktur ausgebildet werden können.

Die Umpolarisiereinrichtung nach der Erfindung läßt sich ifl zweckmäßiger Weise mit einer Aperturabdeckung (Radom) einer Antenne, z.B. einer Zielfolgeradarantenne, zusammenfassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1 das Ε-Vektorfeld über die Apertur einer Parabol-Reflektorantenne,

Fig. 2 den Verlauf der Leiterstruktur einer gitterartigen Umpolarisiereinrichtung nach der Erfindung,

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Fig. 3 die Schrägansicht eines Ausschnitts der dreischichtig ausgebildeten Einrichtung nach Fig. 2, und

Fig. 4 in Draufsicht einen Ausschnitt der mäanderförmigen Leiterbahnen.

In Fig. 1 ist über eine Apertur 1 einer in einer Ansicht von vorne gezeigten Parabolreflektorantenne die E-Vektorverteilung der von dieser Antenne ausgehenden elektromagnetischen Strahlung dargestellt. Die Pfeile 2 geben die Richtungen der Ε-Vektoren an den verschiedenen Stellen der Apertur 1 an. Diese Vektorverteilung, d.h. die Polarisatbnsverteilung kann errechnet oder gemessen werden.

Fig. 2 zeigt die gleiche Apertur 1 mit einer Metallgitterstruktur 3 davor, welche aus der in Fig. 1 dargestellten Polarisation die gewünschte Zirkularpolarisation erzeugt. Die mäanderförmig verlaufenden Leiter 4 weisen eine Orientierung auf, die unter 45° zu den jeweiligen E-Vektoren 2 an den entsprechenden Stellen von Fig. 1 geneigt ist. Dadurch werden alle Ε-Vektoren über der Apertur 1, unabhängig von ihrer Neigung, in die gewünschte Zirkularpolarisation übergeführt, ohne daß ein gegendrehender "orthogonaler Anteil erzeugt wird. In Fig. 2 ist zur Vereinfachung der Zeichnung nur in einem kleinen Bereich der Apertur 1 die Mäanderform der Leiter 4 angedeutet.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Polarisationsgitters nach der Erfindung mit drei Metallgitterstrukturen übereinander, welche jeweils auf einer Kunststoff-Folie 5, 6 und 7 z.B. nach einem Ätzverfahren hergestellt sind. Jede dieser drei Gitterstrukturen besteht aus einer Vielzahl von mäanderförmigen Leiterbahnen 8. Bei Draufsicht liegen die auf der mittleren Folie 6 angebrachten, in einem kleinen Bereich zumindest angenähert

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parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen 8 zwischen den auf den beiden anderen Folien 5 und 7 aufgebrachten Leiterbahnen 8. Damit ein bestimmter Abstand zwischen den Folien 5> 6 und 7 gehalten werden kann, sind zwischen diesen Folien Isolierstoffschichten 9 und 10 angeordnet, welche insbesondere aus Gründen der Gewichtsersparnis vorteilhaft in einer Wabenstruktur ausgeführt sind. Die Dicke des gesamten Gitters beträgt beispielsweise eine Drittelwellenlänge.

Fig. 4 zeigt zwei auf einer Folie angeordnete, und in einem kurzen Bereich angenähert parallel verlaufende Leiterbahnen 8 in bezug zur Richtung des an dieser Stelle vorliegenden Ε-Vektors der einfallenden Welle. Die mäanderförmigen Leiterbahnen 8 weisen beispielsweise eine Amplitude von einer Achtelwellenlänge und in diesem Bereich einen Abstand von etwa einer Zehntelwellenlänge auf.

6 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

Patentansprüche

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1 .J Umpolari siereinri chtung zur Erzeugung zirkulär polarisierter elektromagnetischer Wellen unter Verwendung einer vor einer Strahlungsapertur angebrachten ein- oder mehrschichtigen Gitterstruktur, die jeweils aus mehreren in Form von Linien, Mäanderlinien, Linien-Rechteck-Kombinationen o.dgl. verlaufenden Leitern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien, Mäanderlinien (4), Linien-Rechteck-Kombinationen o.dgl. bezüglich ihrer Hauptausdehnungsrichtung so orientiert sind, daß sie an jeder Stelle unter 45° zu den jeweiligen E-Vektoren (2) des linear polarisierten Ε-Vektorfeldes der einfallenden und umzupolarisierenden Welle geneigt sind.
2. Ümpolarisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mäanderfönnigen Leiter (4) o.dgl. geätzte Metallstreifen (8) auf einer Kunststoffolie (5, 6, 7) sind.
3. ümpolarisiereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, d adurch gekennzeichnet, daß bei mehrschichtiger Gitterstruktur zur Abstandshaltung zwischen den Folien (5, 6, 7) Isolierstoffschichten (9, 10) angeordnet sind, welche aus Hartschaum bestehen oder als Wabenstruktur ausgebildet werden können.
4. Umpolarisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer gekrümmten, d.h. nicht ebenen Gitterstruktur, die in Anspruch 1 angegebene Orientierung der Linien, Mäanderlinien, Linien-Rechteck-Kombinationen o.dgl. auf die Projektion in einer Ebene senkrecht zur Hauptstrahlungsachse bezogen ist.

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5. Umpolarisiereinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Aperturabdeckung einer Antenne.
6. Umpolarisiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Antenne eine Zielfolgeradarantenne mit einem abgedeckten Reflektorspiegel ist und daß die Gitterstruktur in der Reflektoraperturabdeckung (Radom) enthalten ist.

ORIGINAL INSPECTED