DE3129425C2

DE3129425C2 -

Info

Publication number: DE3129425C2
Application number: DE19813129425
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Dr. 7300 Esslingen De Lange
Original assignee: Richard Hirschmann & Co 7300 Esslingen De GmbH
Current assignee: RICHARD HIRSCHMANN GMBH & CO, 7300 ESSLINGEN, DE
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1991-10-24
Also published as: FI75239B; FI822598L; EP0071069A2; FI75239C; DE3129425A1; FI822598A0; EP0071069A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a microwave antenna according to the preamble of Claim 1.

Eine z. B. auch für den Satellitenempfang verwendbare aus der Praxis bekannte Mikrowellenantenne ist in Fig. 1 dargestellt. Bei ihr können durch Einspeisen (Sendefall) bzw. Entnehmen (Empfangsfall) der Hochfrequenzenergie an einem der beiden voneinander entkoppelten Anschlußtore des Hybrids links- oder rechtspolarisierte Wellen erzeugt bzw. empfangen werden. Das jeweils andere Anschlußtor ist dabei entweder abgeschlossen oder zum Empfangen bzw. Senden der jeweils orthogonalen Komponenten benutzt. Die Güte der Zirkularpolarisation hängt bei dieser bekannten Mikrowellenantenne entscheidend davon ab, daß die beiden Verbindungsleitungen L₁, L₂ zwischen den als über Steckverbinder ST in den Hohlleiterstrahler HS eintauchende Metallstifte ausgebildeten Erregerstrahlern S und dem Hybrid H, sowie die Metallstifte und die Steckverbinder exakt gleich lang sind. Beispielsweise darf der Längenunterschied im Bereich um 12 GHz (Satelliten-TV) nur etwa 0,1 mm betragen, wenn eine Abweichung von der erforderlichen 90°-Phasendifferenz von max. 3° eingehalten werden soll. Diese hohen Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit der Kabel und Verbinder sind jedoch in der Praxis nur unter Zuhilfenahme komplizierter und teurer Fertigungs- und Montagetechniken erfüllbar.A z. B. also known from practice usable for satellite reception microwave antenna is shown in Fig. 1. Waves with left or right polarization can be generated or received at one of the two decoupled connection gates of the hybrid by feeding (transmitting) or removing (receiving) the high-frequency energy. The other connection gate is either closed or used to receive or send the orthogonal components. In this known microwave antenna, the quality of the circular polarization depends crucially on the fact that the two connecting lines L 1, L 2 between the excitation radiators S formed as the metal pins immersed in the waveguide radiator HS via connector ST and the hybrid H, and the metal pins and the connectors are of exactly the same length . For example, the difference in length in the range around 12 GHz (satellite TV) may only be about 0.1 mm if there is a deviation from the required 90 ° phase difference of max. 3 ° should be observed. In practice, however, these high demands on the manufacturing accuracy of the cables and connectors can only be met with the aid of complicated and expensive manufacturing and assembly techniques.

Diese Nachteile sind bei einer Mikrowellenantenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der US-PS 42 08 660 bekannt ist, dadurch vermieden, daß die Erregerstrahler, der Hybrid sowie deren Verbindungsleitungen in Streifenleitungstechnik ausgeführt sind, wodurch die bei der eingangs beschriebenen Mikrowellenantenne gemäß Fig. 1 verwendeten Steckverbinder und ihre Ungenauigkeiten entfallen und die genannten Elemente mittels fotografischer Verfahren einfach und reproduzierbar genau herstellbar sind.These disadvantages are avoided in a microwave antenna according to the preamble of claim 1, as is known from US-PS 42 08 660, in that the excitation radiator, the hybrid and their connecting lines are designed in stripline technology, as a result of which the microwave antenna described in the introduction according to FIG. 1 Connectors used and their inaccuracies and said elements by means of photographic method accounts for simple and reproducible manufacture accurately.

Andererseits sind bei dieser bekannten Lösung drei Trägerplatinen mit Metallbeschichtung (s. Fig. 2, 3) erforderlich, was einen großen Fertigungsaufwand und hohe Materialkosten bedingt.On the other hand, with this known solution, three carrier boards with a metal coating (see FIGS. 2, 3) are required, which necessitates a large production outlay and high material costs.

Außerdem sind bei dieser Ausführung einer Mikrowellenantenne die Erregerstrahler auf beiden Seiten der Trägerplatine angeordnet, wodurch die Herstellung weiter verteuert wird und darüber hinaus die erreichbare mechanische und damit elektrische Genauigkeit um die zusätzliche Toleranz der Platinenstärke geringer ist.In addition, the excitation radiators are in this version of a microwave antenna arranged on both sides of the carrier board, thereby making is more expensive and beyond that the achievable mechanical and thus electrical accuracy around the additional tolerance of the Board thickness is lower.

Schließlicht ist die Anpassung der Hohlleiterwelle an die auf den Erregerstrahlern geführte Leitungswelle für viele Einsatzfälle nicht ausreichend.The tail light is the adaptation of the waveguide shaft to that on the exciter lamps guided shaft is not sufficient for many applications.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellenantenne der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie einen einfachen und kostengünstigen, für die Mengenfertigung geeigneten Aufbau aufweist sowie mit hoher Präzision herstellbar ist, und daß auf möglichst einfache Weise die Wellentypwandlung von der unsymmetrischen Ein- bzw. Auskopplung auf die achssymmetrische Hohlleiterwelle verbessert ist.The invention is therefore based on the object of a microwave antenna of the type mentioned in such a way that they are a simple and inexpensive structure suitable for mass production and can be produced with high precision, and that in the simplest possible way Way the wave type conversion of the asymmetrical coupling or decoupling is improved on the axisymmetric waveguide shaft.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Reduzierung des Aufbaus auf ein einziges Substrat sowie der erfindungsgemäßen Anordnung der darauf vorgesehenen Elemente ist ein Minimum an Herstellkosten und Fertigungstoleranzen erreicht. Darüber hinaus ist mit den zusätzlichen Metallstreifen ein einfaches Mittel an die Hand gegeben, die Wellentypwandlung von der unsymmetrischen Ein- bzw. Auskopplung auf die achssymmetrische Hohlleiterwelle (beim Rundhohlleiter H₁₁-Typ) und damit die Anpassung zu verbessern, wobei selbstverständlich die Länge der Metallstreifen entsprechend dem jeweiligen Betriebsfrequenzbereich dimensioniert ist, und zudem eine hohe Polarisationsentkopplung gewährleistet, die wiederum eine Minimierung der Übertragungsfehler zur Folge hat.This object is due to the characterizing features of the claim 1 solved. By reducing the structure to a single substrate as well the inventive arrangement of the elements provided thereon achieved a minimum of manufacturing costs and manufacturing tolerances. About that In addition, with the additional metal strips, a simple remedy is on given the hand, the wave type conversion from the asymmetrical input or Coupling to the axisymmetric waveguide shaft (with the round waveguide H₁₁ type) and thus to improve the adaptation, of course the length of the metal strips according to the respective operating frequency range is dimensioned, and also a high polarization decoupling ensures, which in turn minimizes transmission errors has the consequence.

Eine galvanische Verbindung der Metallstreifen mit Masse und/oder dem Hohlleiterabschnitt ist prinzipiell nicht erforderlich. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mikrowellenantenne nach Patentanspruch 2 ermöglicht die leitende Verbindung der Metallstreifen mit Masse und dem Hohlleiterabschnitt jedoch eine Einsparung von Durchkontaktierungen in der Trägerplatine, wodurch die Herstellung, insbesondere bei Mengenfertigung, beträchtlich verbilligt ist.A galvanic connection of the metal strips to ground and / or the In principle, the waveguide section is not required. With an advantageous Embodiment of the microwave antenna according to the invention Claim 2 enables the conductive connection of the metal strips with mass and the waveguide section, however, a reduction in the number of vias in the carrier board, causing the manufacture, in particular for mass production, is considerably cheaper.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrowellenantenne, wobei Fig. 2 einen Axialschnitt darstellt und Fig. 3 eine Draufsicht auf das transversal in die Antenne einzuführende Substrat. Figs. 2 and 3 show an embodiment of the microwave antenna according to the invention, in which FIG. 2 is an axial section and Fig. 3 is a plan view of the transversely in the antenna substrate introduced.

Die Mikrowellenantenne weist einen in Strahlungsrichtung trichterförmig aufgeweiteten offenen Rundhohlleiter - Strahlerteil 1 und einen am Ende 2 kurzgeschlossenen Rundhohlleiterabschnitt 3 auf. Zwischen den beiden mittels Befestigungsflanschen 4, 4′ bzw. 5, 5′ und Schrauben 6 fest miteinander verbundenen Strahlerelementen 1, 3 ist ein Substrat 7 eingebracht, welches aus einer beidseitig mit Metallbelag beschichteten Trägerplatte 8 aus Isoliermaterial besteht wobei die dem Strahlerteil 1 zugewandte, zusammen mit dem Gehäuse die Massefläche bildende Metallschicht 9 eine kreisförmige Ausnehmung aufweist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Rundhohlleiters entspricht, so daß die elektromagnetischen Wellen ungehindert die Trägerplatte 8 passieren können. Auf deren anderer Seite ist die Metallschicht 10 bis auf zwei Antennenanschlußleitungen 11, einen daran angeschlossenen, aus vier jeweils /4-langen, Rechteckkonfiguration zusammengeschalteten Leiterbahnen aufgebauten Hybrid 12, zwei weitere exakt gleiche lange Leitungen 13 zum Verbinden des Hybrids 12 mit zwei unter 90° zueinander angeordneten Erregerstrahlern 14, deren gleiche Längen aus dem in den Strahlerteil 1 hineinragenden Endabschnitt der Leitungen 13 gebildet sind, sowie zwei den Erregerstrahlern 14 diametral gegenüberliegenden, in Betriebsstellung ebenfalls in den Strahlerteil 1 hineinragenden kurzen, mit der verbleibenden Massefläche 10 verbundenen Metallstreifen 15 weggeätzt. Die Leitungen 11 und 13 sind als 50-Ω-Leitungen in Mikrostrip-Technik ausgebildet. In montiertem Zustand der Mikrowellenantenne ist zwischen den Flanschen 4 und 5 ein Kanal 16 zur berührungsfreien Anordnung der Verbindungsleitungen 13, des Hybrids 12 sowie der Anschlußleitungen 11 gebildet, welch letztere über eine Steckverbindung 17, deren einer Teil in einer Halterung 18 angeordnet ist, an weiterführende Kabel 19 angeschlossen sind.The microwave antenna has an open circular waveguide part 1 widened in a funnel shape in the radiation direction and a round waveguide section 3 short-circuited at the end 2 . Between the two radiator elements 1, 3 , which are firmly connected to one another by means of fastening flanges 4, 4 ' and 5, 5' and screws 6 , a substrate 7 is introduced, which consists of a carrier plate 8 made of insulating material coated on both sides with a metal covering, the one facing the radiator part 1 , together with the housing, the ground plane forming metal layer 9 has a circular recess, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the circular waveguide, so that the electromagnetic waves can pass through the carrier plate 8 unhindered. On the other side, the metal layer 10 is apart from two antenna connecting lines 11 , a hybrid 12 connected to it, made up of four / 4-long, interconnected interconnects, 12 , two further exactly the same long lines 13 for connecting the hybrid 12 with two at 90 ° arranged mutually excitation radiators 14, the same lengths are formed from the protruding into the radiant section 1 end portion of the lines 13, and two exciter emitters 14 diametrically opposed, extending into the operating position also in the radiant section 1 short metal strips 15 associated with the remaining ground surface 10 is etched away. Lines 11 and 13 are designed as 50 Ω lines using microstrip technology. In the assembled state of the microwave antenna, a channel 16 is formed between the flanges 4 and 5 for the contact-free arrangement of the connecting lines 13 , the hybrid 12 and the connecting lines 11 , the latter via a plug connection 17 , part of which is arranged in a holder 18 , to further Cable 19 are connected.

Durch die Ansteuerung der beiden gekreuzten Erregerstrahler 14 über einen Hybrid 12 wird die in den Leitungen 11 geführte linear polarisierte Welle in eine vom Trichterstrahler abstrahlbare bzw. empfangbare zirkular polarisierte Welle umgewandelt.By controlling the two crossed excitation radiators 14 via a hybrid 12 , the linearly polarized wave carried in the lines 11 is converted into a circularly polarized wave that can be emitted or received by the funnel radiator.

Claims

1. Microwave antenna for circularly polarized electromagnetic waves, consisting of a waveguide radiator that repels a short-circuited waveguide section and two controlled by a 90 ° - 3dB coupler (hydride) by 90 ° to each other perpendicular to the axis of the waveguide radiator at a distance of about a quarter the mean operating wavelength from the short-circuited end of the waveguide section arranged exciter radiators, the exciter radiators, the hybrid and their connecting lines being implemented in printing technology on dielectric carrier material and opposite the hybrid and the connecting lines a ground plane, characterized in that the exciter radiators ( 14 ), the hybrid ( 12 ) and the connecting lines ( 13 ) are arranged on one side of a single substrate ( 7 ), and that on the substrate ( 7 ) offset by 180 ° to the excitation radiators ( 14 ), metal strips ( 15 ) arranged in their extension are seen.

2. Microwave antenna according to claim 1, characterized in that the metal strips ( 15 ) on the end face of the on the ground surface ( 10 ) lying on the waveguide section ( 3 ) are conductively connected to this.