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DE3129425C2 - - Google Patents

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DE3129425C2
DE3129425C2 DE19813129425 DE3129425A DE3129425C2 DE 3129425 C2 DE3129425 C2 DE 3129425C2 DE 19813129425 DE19813129425 DE 19813129425 DE 3129425 A DE3129425 A DE 3129425A DE 3129425 C2 DE3129425 C2 DE 3129425C2
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Werner Dipl.-Ing. Dr. 7300 Esslingen De Lange
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RICHARD HIRSCHMANN GmbH and CO 7300 ESSLINGEN DE
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RICHARD HIRSCHMANN GMBH & CO, 7300 ESSLINGEN, DE
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    • H01Q21/00Aerial arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of aerial elements or aerial units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QAERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, aerials
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
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    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot aerials; Leaky-waveguide aerials; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • H01Q13/0241Waveguide horns radiating a circularly polarised wave

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. A z. B. auch für den Satellitenempfang verwendbare aus der Praxis bekannte Mikrowellenantenne ist in Fig. 1 dargestellt. B. also for satellite reception usable known from practice microwave antenna is shown in FIG. 1. 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. When it (the transmission case) or removal (receiving case) can be left the high-frequency power to one of the two mutually decoupled gates of the hybrid terminal or right polarized waves are generated or received by feeding. Das jeweils andere Anschlußtor ist dabei entweder abgeschlossen oder zum Empfangen bzw. Senden der jeweils orthogonalen Komponenten benutzt. The respective other connection gate is either completed or used for receiving and transmitting the respective orthogonal components. 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. The quality of the circular polarization depends in this known microwave antenna critically dependent on that the two connecting lines L₁, L₂ are exactly the same length between the as configured via connectors ST in the waveguide radiator HS dipping metal pins excitation lamps S and the hybrid H, and the metal pins and the connectors , 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. For example, the difference in length in the range around 12 GHz (satellite) must not exceed about 0.1 mm when a deviation from the required 90 ° phase difference of max. 3° eingehalten werden soll. 3 ° to be maintained. 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. However, these high demands on the manufacturing accuracy of the cables and connectors can be met in practice only by means 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 at a microwave antenna according to the preamble of patent claim 1, as known from US-PS 42 08 660 avoided by the excitation lamps, the hybrid and their connection lines are constructed in stripline technology, whereby the microwave antenna in the initially described FIG. omitted connectors 1 used and their inaccuracies and said elements by means of photographic methods are simple and reproducible to 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, three support boards are in this known solution with a metal coating (s. Fig. 2, 3) is required, resulting in a large manufacturing cost and high material costs due.

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 arranged on both sides of the support plate in this embodiment, a microwave antenna, whereby the production becomes more expensive and beyond the achievable mechanical and electrical accuracy is lower by the additional tolerance of the board thickness.

Schließlicht ist die Anpassung der Hohlleiterwelle an die auf den Erregerstrahlern geführte Leitungswelle für viele Einsatzfälle nicht ausreichend. Closing light adaptation of the waveguide mode to the run to the pathogen spotlights line characteristic for many applications is not sufficient.

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 the object of developing a microwave antenna of the type mentioned such that it has a simple and low-cost, suitable for mass production assembly, and can be produced with high precision, and that in the simplest possible manner, the wave mode conversion from the unbalanced input or outcoupling is improved on the axisymmetric waveguide wave.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is solved by the characterizing features of patent claim 1. 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. Due to the reduction of the construction on a single substrate as well as the arrangement of the elements of the invention provided thereon a minimum is reached on manufacturing costs and manufacturing tolerances. 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. In addition, a simple means is provided with the additional metal strip applied to the hand shaft type conversion from the unbalanced coupling or decoupling of the axisymmetric waveguide mode so as to improve the fit (in the circular waveguide H₁₁-type), it being understood that the length of the metal strip in accordance with is dimensioned to the respective operating frequency range, and also ensures a high level of polarization decoupling, which in turn has a minimization of transmission errors.

Eine galvanische Verbindung der Metallstreifen mit Masse und/oder dem Hohlleiterabschnitt ist prinzipiell nicht erforderlich. An electrical connection of the metal strip to ground and / or the waveguide section is generally not required. 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. In an advantageous embodiment of the microwave antenna of the invention according to claim 2, however, the conductive connection of the metal strip to the ground and the waveguide section allows a saving of plated-through holes in the carrier board, so that the manufacture, particularly in mass production, is cheaper considerably.

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 inserted into the antenna substrate.

Die Mikrowellenantenne weist einen in Strahlungsrichtung trichterförmig aufgeweiteten offenen Rundhohlleiter - Strahlerteil 1 und einen am Ende 2 kurzgeschlossenen Rundhohlleiterabschnitt 3 auf. The microwave antenna has a flared open in the radiation direction circular waveguide - on radiator portion 1 and a short-circuited at the end of 2 circular waveguide segment. 3 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. Between the two means of attachment flanges 4, 4 'and 5, 5' and screws 6 firmly interconnected radiating elements 1, 3 a substrate 7 is placed, which consists of a double-coated with a metal backing plate 8 of insulating material, wherein the side facing the radiator portion 1, forming metal layer 9 has, together with the housing, the ground plane a circular recess of a diameter corresponding to the inner diameter of the circular waveguide, so that the electromagnetic waves can freely pass through the support plate. 8 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. On the other side the metal layer is 10 to two antenna connecting lines 11, one connected to it, made up of four each / 4 long, rectangular configuration interconnected conductor tracks hybrid 12, two more exact same long lines 13 for connecting the hybrid 12 having two 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, also projecting into the operating position in the radiant section 1 short, associated with the remaining ground plane 10 of metal strip 15 is etched away. Die Leitungen 11 und 13 sind als 50-Ω-Leitungen in Mikrostrip-Technik ausgebildet. The lines 11 and 13 are constructed as a 50-Ω lines in microstrip technology. 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. In the assembled state of the microwave antenna, a channel 16 for non-contact arrangement of the connecting lines 13, the hybrid 12 and the connecting lines 11 is formed between the flanges 4 and 5, the latter via a plug connection 17, of which one part is arranged in a holder 18, to further cables are connected 19th

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 driving the two crossed excitation radiator 14 via a hybrid 12 guided in the lines 11 linearly polarized wave is converted into a radiated or receivable from the hopper radiator circularly polarized wave.

Claims (2)

1. Mikrowellenantenne für zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem einen am Ende kurzgeschlossenen Hohlleiterabschnitt abweisenden Hohlleiterstrahler und zwei über einen 90°- 3dB-Koppler (Hydrid) angesteuert, um 90° zueinander senkrecht zur Achse des Hohlleiterstrahlers in einem Abstand von etwa einem viertel der mittleren Betriebswellenlänge vom kurzgeschlossenen Ende des Hohlleiterabschnitts angeordneten Erregerstrahlern, wobei die Erregerstrahler, der Hybrid sowie deren Verbindungsleitungen in Drucktechnik auf dielektrischem Trägermaterial ausgeführt sind und dem Hybrid sowie den Verbindungsleitungen eine Massefläche gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerstrahler ( 14 ), der Hybrid ( 12 ) und die Verbindungsleitungen ( 13 ) auf einer Seite eines einzigen Substrates ( 7 ) angeordnet sind, und daß auf dem Substrat ( 7 ) um 180° zu den Erregerstrahlern ( 14 ) versetzte, in deren Verlängerung angeordnete Metallstreifen ( 15 ) vor 1. Microwave antenna for circularly polarized electromagnetic waves comprising a a shorted at the end of waveguide section repellent waveguide radiator and two on a 90 ° - 3 dB coupler (hydride) driven by 90 ° to one another perpendicular to the axis of the waveguide radiator in a distance of about a quarter the average operating wavelength arranged from the short-circuited end of the waveguide portion exciter lamps, the energizing radiators of the hybrid and their connection lines are embodied in printing technique on a dielectric substrate and the hybrid as well as the connection lines opposite to a ground plane, characterized in that the excitation lamp (14) of the hybrid ( 12) and the connecting lines (13) on one side of a single substrate (7) are arranged, and that on the substrate (7) offset by 180 ° (to the excitation lamps 14), arranged in the extension of the metal strip (15) before gesehen sind. are seen.
2. Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen ( 15 ) über die Stirnfläche des auf der Massefläche ( 10 ) aufliegenden Hohlleiterabschnitts ( 3 ) mit diesem leitend verbunden sind. 2. Microwave antenna according to claim 1, characterized in that the metal strips (15) on the end face of the mass on the surface (10) overlying the waveguide section (3) are conductively connected with this.
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