DE3409651A1

DE3409651A1 - Flache schwenkantenne fuer millimeterwellen

Info

Publication number: DE3409651A1
Application number: DE19843409651
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr.-Ing. 7910 Neu-Ulm Rembold; Klaus Dr.-Ing. 7913 Senden Solbach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-03-16
Filing date: 1984-03-16
Publication date: 1985-12-12
Anticipated expiration: 2004-03-17
Also published as: DE3409651C2

Description

Flache Schwenkantenne für Millimeterwellen
zur erfindung betrifft eine Schwenkantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus Proceedings 13th European Microwave Conference 1983, Seiten 413-428 bekannt ist.
Für z. B. Aufgaben in der Radar-unterstützten Navigation von Flugkörpern werden zunehmend Antennen gefordert, deren Strahlungskeulell schnell geschwenkt werden können.
Spezieil in Flugkörpern werden Antennen benötigt, die ihre Strahlungskeulen nur in einer Ebene, quer zur Blugricntung, schwenken können.
Solche Antennen werde. bisher meist mit schwenkbaren Spiegeln realisiert. Wegen der unvermeidlichen Beschleunigungskräfte an den bewegten Massen solcher Mechanismen kommen hier nur relativ kleine Schwenkraten in Frage.
Für schnelles Schwenken werden Weitwinkel-Linsen (z. B.
Luneburglinse oder Geodätische Linse, vgl. die eingangs genannte Schrift) eingesetzt, wobei entweder eine Vielzahl von Speisestellen auf dem Rand der Linse durch elektronische Schalter wahlweise eingeschaltet werden, oder durch olive rot;ieronde Speiseanordnung der Oft der Speisestelle auf dem Rand der Linse kontinuierlich verändert; wird.
Die Antennenbündelung in der Ebene senkrecht zu der Ebene der Kleuenschwenkung wird nach dem Stand der Tecnnik entweder durch eine an die Anordnung angeschlossene Bündelungslinse (EP-86 351 Al), Hornstrahler (Proceedings 13th European Microwave Conference 1983, Seiten 413 - 428) oder einen z. B. parabolförmig gebogenen Reflektorspiegel im Strahlenweg der Schwenkantenne (Microwave Buanning Antennas, Vol. I, Apertures, von R.C. Hansen (Editor), Academic Press, New York 1964) erzielt. Alle Formen besitzen jedoch einen großen Raumbedarf und eignen sich nicht für Anwendungen, in denen das Volumen der Antenne kritisch ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schwenkantenne der eingangs genannten Art anzugeben, die flach aufgebaut ist und nur geringes Volumen beansprucht.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die weiteren Ansprüche beinhalten bevorzugte Ausführungen bzw.
Weiterbildungesl der Erfindung. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antenne ist in FIG. 1 gezeigt. Eine planare Luneburglinse besitzt eine Vielzahl von Hohlleiter-Anschlüssen entlang der Brennlinie der Linse (Linsenrand), wahrend sich diagonal gegenüber den Hohlleiteranschlüssen eine Schlitæantenne mit einer Vielzahl nebeneinander liegender geschlitzter Hoh.lleiber (Schlitzzeilen) befindet. Die einen Enden der Schlitzzeilen weisen dabei zur Linse. Die gesamte Anordnung ist somit nicht wesentlich dicker als ein Hohlleiter, gestattet aber wie die eingangs genannte Antenne eine schnelle Schwenkung der Antennenkeule.
Die Wirkungsweise der Antenne wird für den Empfangsfall erläutert. Eine von oberhalb der Zeichenebene einfallende Welle wird von der Schlitzantenne aufgenommen und am Ende der Antenne als ebene Welle auf die Luneburglinse gesendet. Der Winkel ç der Phasenfront der ebenen Welle relativ zur Achse der Schlitzzeilen ist identisch mit dem Einfallswinkel der empfangenen Strahlung relativ zur Senkrechten auf der Schlitzantenne. Die Keulenbreite der Schlitzantenne ist in herkömmlicher Weise durch die Länge der Schlitzzeilen und die Zahl und den stand der nebeneinander angeordnete Strahlerzeilen bestimmt.
Die am Ausgang der Antenne austretende ebene Welle wird in der planaren Luneburglinse auf einen Punkt des Linsenrandes fokussiert. An dieser Stelle wird die Welle über einen Hohlleiteranschluß ausgekoppelt.
iri der in FIG. 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne worden in der Antennenstruktur Schlitze in den Schmalseiten der Hohlleiter benutzt. Das elektriscne Feld der DE10-Welle in deu Schlitzzeilen wie in der Linse und den Anschluß-Hohlleitern liegt senkrecht zu der Zeichenebene.
Den prinzipiellen Aufbau der Luneburglinse im Querscnnitt zeigt FIG. 2. In einer der beiden metallischen Deckelflächen ist eine Vertiefung eingefräst, deren Kontur so gestaltet ist, daß die von Luneburg errechnete Abhängigkeit des Brechungsindex n vom Radius r erfüllt wird.
Sei R der maximale Radius der Linse (O<r<R), = r/R, h = normale Hohlleitertiefe, h' = Hohlleitertiefe i Abhängigkeit; von r, dann ist; h'(r) so zu variieren, daß Der geforderte Verlauf der Kontur wird vorteilhaftsrweise durch eine stufenweise Formung näherungsweise realisiert, wie in FIG. 2 gezeichnet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen flacheu Schwenkantenne ist in FIG. 3 gezeigte Hier werden Wellen (TE10-Weilen in den Anschlußhohlleitern, TEM-Wellen im Linsenbereich und hybride Wellen in den Antennenzeilen) benutzt, deren elektrisches Hauptfeld senkrecht auf den metallischen Deckelflächen steht. Die Linse ist als zylindriscne dielektrische Linse ausgeführt.
Die Strahlerzeilen sind als dielektrische Bildleitungsantennen ausgeführt (vgl. IEEE MTT-S 1979, International Microwave Symp. Digest, Seiten ?14-216), wobei dielektrlsche Stäbe auf der leitenden Grundplatte zur Wellenführung dienen und Strahlung durch eine große Zahl von auf den dielektrischen Stäben angebrachten Leitungsstörungen (Leitungsdiskontinuitäten) aufgenommen bzw. abgegeben werden kann. Zwischen Antenne und Linse ist ein Wellentypwandler angeordnet.
1za dielektrische Linsen mit kontinuierlich variierendem Brechungsindex schwierig herzustellen bzw. teuer sind, wird die Linse vorteilhafterweise aus konzentrischen Bingen mit; unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaut, um die Luneburg-Beziehung anzunähern, oder es wird eine einfache zylindrische Linse mit konstantetm Brechungsindex benützt.
- Leereite -

Claims

Patentansprüche 1. Schwenkantenne für Millimeterwellen, mit einer flachen Weitwinkellinse, welche bezüglich einer senkrecht zum Strahlengang verlaufenden Achse rotationssymmetrisch ist, und mit einer Vielzahl von Speisestellen auf dem Rand der Linse, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: auf einer Seite der Weitwinkellinse ist eine Vielzaal von Hohlleiteranschlüssen angeordnet, denen diagonal gegenüber auf der anderen Seite der Linse eine SchliQzantenne mit einer Vielzahl nebeneinanderliegender Strahlerzeilen angeordnet ist.
2. Schwenkantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die WeiXwin:kellinse ist; eine planare Luneburglinse, die als Vertiefung in eine metallische Platte gefräst ist, - die Strahlerzeilen der Schlitzantenne sind geschlitzte Hohlleiter.
3. Schwenkaitenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Luneburglinse durch eine stufenweise Formung ausgenähert ist.
4. Schwenkantexlne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale - diU Weitwinkellinse ist eine zylindrische dielektrische Linse, - die Strahlerzeilen der Schlitzantenne sind als dielektrische Bildleitungsantennen ausgeführt, mit dielektrischen Stäben auf einer leitenden Grundplatte und einer großen Zahl von Leitungsstörungen auf den Stäben.
5. Schwenkantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet, daß die dielektrische Linse einen konstanten Brechungsindex aufweist.
6. Schwenkantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnot, daß die dielektrische Linse aus konzent;rischen Ringen mit unterschiedlichem Brechungsindex aufgebaut ist.