DE3208789A1

DE3208789A1 - Antenne mit mindestens einem dipol

Info

Publication number: DE3208789A1
Application number: DE19823208789
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 7101 Untergruppenbach Greving; Michael Dipl.-Ing. 7257 Ditzingen Theobald
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3373385D1; GB8305356D0; IT8320039A1; EP0088948A1; GB2117184A; EP0088948B1; GB2117184B; IT1161112B; IT8320039A0; US4575728A

Description

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M.The'obaLd-G-.Greving 1-2

Antenne mit mindestens einem DipoL

Die Erfindung geht aus von einer Antenne mit mindestens einem DipoL, bei der der DipoL und die Speiseeinrichtung für den DipoL in StreifenLeitungstechnik ausgeführt sind. Eine soLche Antenne ist aus dem Aufsatz "An ELectronically Scanned Beacon Antenna" von A.E. HolL-ey et al in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Band AP22, Nr. 1, Januar 1974, Seiten 3 bis 12 (insbesondere Seite 10) bekannt.'

Irr StreifenLeitungstechnik realisierte Antennen sind preiswert herzustellen und gut reproduzierbar. Als Rundstrah ler sind die bekannten Antennen in StreifenLeitungstechnik und mit Dipolen jedoch nicht zu verwenden, da die auf der Speiseeinrichtung für die DipoLe erzeugten Parasitärströme das von den DipoLen erzeugte Runddiagramm verformen.

Bekannte Rundstrahlantennen sind im ALlgemein-en in Koaxialtechnik realisiert. Sind hierbei mehrere Dipole in vertikaler Richtung übereinander angeordnet, dann ist eine zentrale Spei'sung für die einzelnen Dipole vorgesehen. Zur Herstellung ist ein relativ großer Aufwand notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine in. Streifenlei'tungs- . technik realisierte Rundstrahlantenne anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Die neue Antenne weist eine gute Rund charakteristik C +1d B) auf und ist breitbandig (-5% bei 1 GHz). Gemäß einer Weiterbildung, bei der mehrere DipoLe übereinander angeordnet sind, erreicht man in vertikaler Richtung eine gute Bündelung. Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die Speiseeinrichtung so ausgestaltet, daß sie auf dem Substrat, auf dem die DipoLe aufgebracht sind, nur wenig Platz benötigt. Dadurch kann die gesamte Antenne so schmal ausgestaltet werden, daß sie zum Schutz gegen Witterungseinflüße in einem dünnen rohrförmigen Radom untergebracht werden kann.'

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die eine Draufsicht auf eine Antenne darstellt, beispielsweise näher, erläutert.

Für das AusführungsbeispieL wird eine Antenne· gewählt, bei der in vertikaler Richtung mehrere vertikal polari-, sierte Dipole übereinander angeordnet sind. Mit einer solchen Antenne erhält man bei geeigneter Wahl der- komplexen Strombelegung in Vertikalrichtung ein in gewünschter Weise gebündeltes Strahlungsdiagramm.

Auf einem dielektrischen Substrat 1, das aus PTFE (PTFE: Polytetrafluoräthyle η)

besteht, sind auf bekannte Weise (z.B. Photoätztechnik) Kupferbahnen aufgebracht. Diese Kupferbahnen bilden die

.. . , __. _n(n) -,(n). .. ι- „ Dipole c,5 bis c , 3 der Antenne, die Speiseeinrichtung 4,4 , 7,7*, 9 und 12 für die DipoLe und· einen parasitären AusgleichsstrahLer 11. Die Speiseeinrichtung ist in symmetrischer Band Leitungstechnik auf beiden Seiten des Substrats ausgeführt. Die Kupferbahnen sind

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M.TheobaLd-G.Greving 1-2

in der Zeichnung nicht maßstabsgerecht dargestellt .

Ein Dipol besteht -in an sich bekannter Weise aus· zwei Dipolhälften 2,3 von denen die eine Hälfte 2 auf der Oberseite und die andere Hälfte 3 auf der Unterseite des Sub-. 5 str.ats angeordnet ist. Aus Brei'tbandigkeitsgründen sind die Dipole in an sich bekannter Weise geeignet geformt..

Die Leiterbahnen für die Speiseeinrichtung führen den Dipolen die HF-Leistung jeweils an den Dipolmitten zu.

Durch die Parasitärströme auf den Leiterbahnen der Speiseeinrichtung wird das in der Azimutebene an sich kreisförmige Strahlungsdiagramm der Dipole so verformt, daß es nicht mehr kreisförmig ist. Dieser störende Einfluß wird bei der neuen Antenne in vorteilhafter Weise dadurch weitgehend kompensiert, daß man einen parasitären Ausgleichsstrahler 11 vorsieht.

Dieser Ausgleichs strahler 11 ist ebenfalls als Leiterbahn auf dem Substrat realisiert. Es ist möglich auf nur einer Seite des Substrats 1 oder auch auf beiden Seiten des Substrats eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Leiterbahn vorzusehen. Die Leiterbahn kann weiterhin durch mehrere Leiterbahnstücke ersetzt werden. Wichtig ist jedoch, daß die Dipole -in horizontaler Richtung betrachtet- zwischen den Leiterbahnen der Speiseeinrichtung und dem parasitären Ausgleichsstrahler angeordnet sind. Bei dem Ausführungs-5-beispiel ist die Länge des parasitären Ausgleichs Strahlers gleich der maximalen Ausdehnung der Leiterbahnen der Speiseeinrichtung in der vertikalen Richtung.

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Theoba Id-G.Greving 1-2

Nachfolgend wird erläutert, wie die einzelnen Dipole über die Leiterbahnen der Speiseeinrichtung mit der (nicht.dargestellten) HF-Quelle verbunden sind, damit-man eine be- ' · stimmte Stromverteilung und feste Phasenvexhä 11nisse erhält. ■ .

Zunächst ein Vergleich mit bekannten Lösung en. In dem Buch "Radar Handbook" von M.I.Skolnik McGraw Hill Verlag New York, 1970 sind auf den Seiten 11-52 und 11-53 einige Möglichkeiten angegeben, wie man die gewünschten Phasen-' Verhältnisse erhält. Es wird zwischen serieller und paralleler Speisung unterschieden.

Bei einer seriellen Speisung erhält man eine g.roße Bandbreite nur dann, wenn' man eine "serielle Speisung mit gleichen Leitungslängen" wählt. Diese Lösung erfordert jedoch einen sehr .großen Platzbedarf. Auch bei einer rein parallelen Speisung ist ein großer Platzbedarf· notwendig.

Bei der neuen Speiseeinrichtung erfolgt eine Kombination der Lösung "parallele Speisung" und der Lösung "serielle Speisung mit gleichen Leitungs I ängen" . Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß' hierdurch der benötigte Platzbedarf stark reduziert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die'HF-Energie über die Leitung 12 weite-rgeleitet. Die Leitung 12 weist drei serielle Abzweigungen a,b und c auf. Die Abzweigungen, und die Breiten.der Leiterbahnen vor und nach den Abzweigungen (t-Verzweigungen mit

/-Transformatoren) sind jeweils so. gewählt, daß zu· den Dipolen (bzw. zu Gruppen von Dipolen) jeweils der Anteil ■ der HF-Energie weitergeleitet wird,'der notwendig ist, damit·man die gewünschte Stromverteilung erhält.

M.Theobald-G.Greving 1-2

Von der Abzweigung a führt eine Leiterbahn 9 zu einer weiteren Verzweigung e , von der aus die beiden unteren Dipole 2 ,3 ; 2 ,3 über Leiterbahnen 7,7 parallel gespeist werden. Von den Abzweigungen b und c

c ,j -j- L. -.j ■*.*., ^- t ,(H) ,(II) -.(III) b werden die beiden mittleren Dipole ά ,5 ; ί , 3 über Leiterbahnen 5,6 direkt gespeist. Die Leiterbahn 12 endet an einer letzten Abzweigung d, von der aus die beiden oberen Dipole 2,3; 2 , 3 über Leiterbahnen 4,4 direkt parallel gespeist werden.

Die geometrischen Längen der einzelnen Leiterbahnen sind ■so bemessen, daß die elektrischen Weglängen von der HF-Quelle zu allen Dipolen gleich sind oder, falls in vertikaler Richtung eine Anhebung des Strahlungsdiagramm erwünscht ist, ein bestimmtes Verhältnis zueinander aufweisen

ZT/Pi-Sm/V
10.03.1982

Claims

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AKTIENGESELLSCHAFT STUTTGART M.Theoba ld-G.Greving 1-2 Patentansprüche

1.y Antenne mit mindestens einem'Dipol (2,3), bei der der Dipol und die Speiseeinrichtung (4,12) für den Dipol in Streifenleitungstechnik ausgeführt sind, da d u r c h · gekennzei chnet, daß zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramms, das in der zur Längsrichtung des Dipols senkrechten Ebene zumindest angenähert kreisförmig ist, zusätzlich zu dem Dipol ein parasitärer Ausgleichs— strahler (11) vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß er den Einfluß der Speiseeinrichtung auf das Strahlungsdiagramm zumindest weitgehend kompensiert.

2. Antenne nach -Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß ' der parasitäre Ausgleichsstrahler ebenfalls in Streifenleitungstechnik realisiert ist.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dipole (2,3;...; 2 ,3 ) in Richtung der Dipolachsen übereinander angeordnet sind und daß sich der parasitäre Ausgleichsstrahler zumindest über die Länge eines Teils der Dipole erstreckt.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 20. die Speiseeinrichtung aus der Kombination ei.η er Parallelspeisung (e,7,7.; d,4,4 ) und einer Serien spei sung mit bestimmten Lei tungs längen (a,b,c; 12,9,6,5) besteht.

ZT/Pi-Sm/R
10.03.1982