DE3625113C2

DE3625113C2 -

Info

Publication number: DE3625113C2
Application number: DE19863625113
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. 8130 Wangen De Brunner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1989-03-30
Also published as: DE3625113A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem für eine phasengesteuerte Gruppenantenne vorgesehenen Strahlersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um Polarisationsstörungen im Ausbreitungsmedium sowie bei Verwendung der phasengesteuerten Gruppenantenne in der militärischen Technik den gegnerischen elektromagnetischen Störmaßnahmen entgegentreten zu können, ist es notwendig bzw. sinnvoll, eine polarisationsagile Antenne zu verwenden. Dies bedeutet, daß die Antenne elektronisch gesteurt jede beliebige Polarisation annehmen kann. Von besonderer Bedeutung ist diese Fähigkeit für Antennen mit elektronischen Strahlsteuerung, d. h. für die sogenannten phasengesteuerten Gruppenantennen. Die vielen Strahlersysteme einer phasengesteuerten Gruppenantenne müssen dazu neben dem Strahlungserreger ihrer ursprünglichen Polarisation einen zweiten Strahlungserreger erhalten, der die zur ersten Polarisation orthogonale Polarisation anregt. Wenn beide Strahlungserreger eines Strahlersystems in Phase und Amplitude unabhängig voneinander gespeist werden, kann jede beliebige Polarisation eingestellt werden.

Strahlersysteme einer phasengesteuerten Gruppenantenne für zwei zueinander orthogonale Polarisationen lassen sich z. B. durch zwei aufeinander senkrecht stehende elektrische Dipole reali sieren. Dabei ist eine Anordnung der Dipole der Gruppenantenne in Gitterform möglich. Es entstehen dabei Dipolzeilen mit horizontal und Dipolspalten mit vertikal angeordneten Strah lern. Jeweils ein benachbarter Dipol von Zeile und Spalte repräsentieren ein Strahlersystem mit orthogonaler Einspei sung. Da ein solches Strahlersystem auseinanderliegende Pha senzentren aufweist, ergibt sich eine relativ aufwendige Korrekturfunktion für die Phasenwertesteuerung. Die Reali sierung eines Strahlersystems für zwei orthogonale Polarisa tionen ist auch in Form eines Kreuzdipols z. B. in Microstrip technik möglich. Die elektrischen Werte eines solchen Kreuz dipols erreichen allerdings nicht die gewöhnlich für phasen gesteuerte Gruppenantennen gestellten Anforderungen, insbeson dere die Anforderungen hinsichtlich der Bandbreite.

Ein Strahlersystem für eine phasengesteuerte Gruppenantenne für zwei orthogonale Polarisationen läßt sich auch durch einen quadratischen oder runden Hohlleiter mit zwei Einkopplungen verwirklichen. Nachteilig bei einem solchen Strahlersystem bei Verwendung eines quadratischen Hohlleiters ist, daß durch die baulich bedingte exzentrische Ankopplung eine nicht exakt linear polarisierte Welle angeregt wird. Beim Rundhohlleiter- Strahlersystem ist die Entkopplung zwischen den orthogonalen Einspeisungen nicht so gut wie beim quadratischen Hohlleiter strahlersystem und es können auch aufgrund von Einkopplungs schwierigkeiten nicht exakt linear polarisierte Wellen angeregt werden.

Bei den Hohlleiter-Strahlersystemen besteht außerdem der Nach teil, daß der Aufbau im Hinblick auf eine Serienfertigung der Strahlersysteme nicht sehr günstig ist.

Strahlerelemente für phasengesteuerte Gruppenantennen lassen sich mit wenig Aufwand und sehr kostengünstig in Streifenlei tungstechnik herstellen. Die dielektrische Trägerplatte trägt dabei in vorteilhafter Weise neben dem eigentlichen Strahler, z. B. einem elektrischen Dipol, auch Phasenschieber und Verbin dungsleitungen und im Falle eines "aktiven Einzelstrahlermo duls" auch die Verstärker und gegebenenfalls Mischerstufen. Ein Strahlerelement mit einem elektrischen Dipol mit Symmetrie rungsnetzwerk auf einer dielektrischen Trägerplatte für eine phasengesteuerte Strahlergruppe mit einem wandförmig ausgebil deten Reflektor ist beispielsweise aus der DE-PS 20 20 192, allerdings nur für eine Polarisation, bekannt.

Aus der US-PS 36 23 112 ist ein Strahlersystem für eine phasen gesteuerte Gruppenantenne zur Abstrahlung in zwei zueinander orthogonalen Linearpolarisationen bekannt. Das eine Strahler element eines solchen Systems ist ein elektronischer Halbwel lendipol, der mit seinem Zuführungsleitungen in Streifenlei tungstechnik auf einer senkrecht aus einer ebenen Reflektorwand herausragenden dielektrischen Trägerplatte angebracht ist. Die ses Dipolstrahlelement ist in der Mitte längs einer Hohlleiter schlitzes angeordnet, der das andere Strahlerelement dieses Strahlersystems bildet, und ragt eine Viertelwellenlänge aus der Schlitzapertur des Hohlleiters nach vorne heraus. Bei die sem bekannten Strahlersystem bestehen die gleichen Nachteile, die bereits vorstehend im Zusammenhang mit den Hohlleiterstrah lerelementen erwähnt wurden.

Aus der DE-OS 26 02 476 ist die gemeinsame Anwendung eines Dipols und einer Rahmenantenne in einem Antennensystem bekannt. Es handelt sich dort aber um ein Peilantennensystem und nicht um ein Strahlersystem einer phasengesteuerten Gruppenantenne. Für die in großer Anzahl einzusetzenden Strahlersysteme in einer phasengesteuerten Gruppenantenne spielt aber der Ge sichtspunkt eines im Hinblick auf eine Serienfertigung günsti gen Aufbaus und der geringen gegenseitigen Störung der Elemente innerhalb der Strahlersysteme eine wichtige Rolle. In der DE-OS 26 02 476 sind diesbezüglich keine Realisierungsanregungen ent halten, da lediglich von einem einzigen unabhängigen Strahler system einer Peileinrichtung ausgegangen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Strahlersystem für pha sengesteuerte Antennen ein für Orthogonalpolarisation ausgeleg tes zweites Strahlerelement mit Zuleitung in die für den das erste Strahlerelement bildenden elektrischen Dipol vorgesehene Trägerplatte zu integrieren, ohne daß gegenseitige Störungen der beiden Strahlerelemente auftreten.

Diese Aufgabe wird bei einem für eine phasengesteuerte Gruppenantenne vorgesehenen Strahlersystem der eingangs genannten Art erfingungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Polarisation der von der Kreisringleiterschleife abge strahlten elektromagnetischen Wellen ist damit orthogonal zu derjenigen des elektrischen Dipols. Zuleitungen und Ansteuer elemente für die Kreisringleiterschleife können ebenso auf der dielektrischen Trägerplatte untergebracht werden wie diejenigen des elektrischen Dipols. Dabei ist die symmetrische Zuführungs leitung zur Kreisringleiterschleife eine zu beiden Seiten der Trägerplatte angeordnete und bis zu deren Stirnseite verlaufen de symmetrische Streifenleitung. Die Kreiszringleiterschleife kann aus aufgeschlitzter, in sich steifer Ring an die symme trische Streifenleitung angelötet oder in anderer Weise leitend befestigt sein. Die Kreisringleiterschleife läßt sich auch auf ein Trägerplättchen aufätzen, z. B. in Fototechnik und dann senkrecht in die Trägerplatte einsetzen.

Die Ansteuerung des elektrischen Dipols und der dazu orthogonal polarisierten Kreisringleiterschleife kann mit einer umfassen den Amplituden- und Phasenregelung oder in aufwandsparender Weise in Stufen z. B. nur durch Phasenregelung mit begrenzter Polarisationsvariation unabhängig voneinander erfolgen, wobei dann die Elemente zur Amplituden- und Phasenregelung in vorteilhafter Weise auf der Trägerplatte untergebracht sind.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Strahlersystems nach der Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur erläutert.

Die Figur zeigt die perspektivische Ansicht eines gemäß der Er findung ausgebildeten Strahlersystems für eine polarisations agile phasengesteuerte Gruppenantenne. Auf den beiden Seiten einer aus dielektrischem Material bestehenden Trägerplatte 1 ist ein elektrischer Dipol 6 mit einer aus zwei Leitern beste henden Zuführungsleitung 5 in Streifenleitungstechnik ange bracht. Der eine Leiter der Zuführungsleitung 5 hat dabei eine sich in Richtung zum Dipol 6 verjüngenden Form (gestrichelt dargestellt). Die Trägerplatte 1 ragt senkrecht aus einer Öff nung 7 einer ebenen Reflektorwand 8. Die Länge der Schenkel des elektrischen Dipols 6 beträgt etwa ¹/₄ Wellenlänge. Die Reflek torwand 8 im Abstand von ebenfalls etwa ¹/₃ Wellenlänge vom Di pol 6 ist zur Erzeugung eines gerichteten Diagramms erforder lich. Der elektrische Dipol 6 strahlt im Ausführungsbeispiel elektromagnetische Wellen mit vertikaler Linearpolarisation ab. In einer Ebene liegend, die sowohl senkrecht auf der Ebene der Trägerplatte 1 als auch senkrecht auf der Ebene der Reflektor wand 8 steht, ist vorne an der Stirnseite der Trägerplatte 1 eine Kreisringleiterschleife 2 befestigt, die an einer zu beiden Seiten einer Unterbrechung liegenden Speisestelle 3 mit einer symmetrischen Streifenleitung als Zuführungsleitung 4 verbunden ist. Die Befestigung der in sich steifen Kreisring leiterschleife 2, die also im unmontierten Zustand ein aufge schlitzter Ring ist, an der symmetrischen Streifenleitung 4 erfolgt durch Anlöten oder durch eine andere geeignete leitende Anbringung. Der Umfang der Kreisringleiterschleife 2 beträgt etwa 1 Wellenlänge. Die Kreisringleiterschleife 2 wirkt als magnetischer Dipol und strahlt elektromagnetische Wellen mit horizontaler Linearpolarisation ab.

Die dielektrische Trägerplatte 1 trägt außer dem elektrischen Dipol 6 und der Kreisringleiterschleife 2 und deren Zuführungs leitungen 5 bzw. 4 in vorteilhafter Weise auch noch Phasen schieber und Verbindungsleitungen und im Falle der Verwendung des Strahlersystems als aktiver Strahlersystem-Modul auch die Verstärker und gegebenenfalls Mischerstufen. Die außer den Strahlern 6 und 2 und deren Zuleitungen 5 bzw. 4 auf der Trä gerplatte 1 angebrachten Verbindungsleitungen und Schaltungen liegen hinter der Reflektorwand 8 und sind in der Figur des wegen nicht sichtbar.

Erfolgt die Speisung des elektrischen Dipols 6 und der Kreis ringleiterschleife 2 in Phase und Amplitude unabhängig vonein ander, dann kann jede beliebige Polarisation der vom Strahler system abzustrahlenden elektromagnetischen Wellen eingestellt werden.

Bei einer Steuerung des Amplituden- und Phasenunterschieds zwischen elektrischem und magnetischem Dipol in Stufen können nur noch endlich viele Polarisationen, dafür aber mit wesent lich niedrigerem Aufwand eingestellt werden.

Bezugszeichenliste

1 = Trägerplatte
2 = Kreisringleiterschleife
3 = Speisestelle
4 = Zuführungsleitung
5 = Zuführungsleitung
6 = Öffnung
7 = Reflektorwand

Claims

1. Für eine phasengesteuerte Gruppenantenne vorgesehenes Strah lersystem mit zwei für zueinander orthogonale Linearpolarisa tionen ausgelegten Strahlerelementen, von denen eines ein elektrischer Halbwellendipol ist, der mit seinen Zuführungslei tungen in Streifenleitungstechnik auf einer senkrecht aus einer ebenen Reflektorwand herausragenden dielektrischen Träger platte angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Strahlerelement eine steife, einen Umfang von etwa einer Wellenlänge aufweisende und einen magnetischen Dipol bildende Kreisringleiterschleife (2) ist, daß die Kreisringlei terschleife (2) in einer Ebene liegt, die sowohl senkrecht auf der Trägerplattenebene als auch senkrecht auf der Reflektor wandebene steht, und an der Trägerplatte (1) stirnseitig befestigt ist, und daß die Kreisringleiterschleife (2) an einer zu beiden Seiten einer Unterbrechung liegenen Speisestelle (3) mit einer symmetrischen Zuführungsleitung (4) leitend verbunden ist, die eine zu beiden Seiten der Trägerplatte (1) angeordnete und bis zu deren Stirnseite verlaufende symmetrische Streifen leitung ist.

2. Strahlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringleiterschleife (2) auf ein Trägerplättchen aufgeätzt ist, und daß dieses Trägerplättchen in die Träger platte (1) senkrecht eingesetzt ist.

3. Strahlersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des elektrischen Halbwellendipols (6) und der Kreisringleiterschleife (2) unabhängig voneinander erfolgt und das die Elemente zur Amplituden- und Phasenregelung auf der Trägerplatte (1) untergebracht sind.