DE60004751T2

DE60004751T2 - Antennenanordnung mit glockenförmigen schlitzstrahlern

Info

Publication number: DE60004751T2
Application number: DE60004751T
Authority: DE
Inventors: O. Douglas KLEBE; Lan Tso; M. Jeffrey BILLE; L. Gary CRANDALL; Allen Wang
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP2002542697A; DE60004751D1; IL140002A; JP3548122B2; EP1088368B1; AU742525B2; CA2334968A1; US6127984A; CA2334968C; IL140002A0; AU4347800A; WO2000064008A1; EP1088368A1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Antennen und Antennenstrahleranordnungen, und insbesondere eine spritzgegossene Strahleranordnung aus Kunststoff, die leitfähig plattiert ist, und eine Antennenanordnung, die die Strahleranordnung verwendet.
Herkömmliche glockenförmige bzw. konische Schlitzstrahleranordnungen werden aus Aluminium hergestellt und sind folglich viel schwerer als plattierte Kunststoffe. Diese herkömmlichen Anordnungen sind aus einem zweistückigen Gehäuse gemacht, dessen Länge variiert. Mehrere Längen und Mengen werden für unterschiedliche Öffnungskonfigurationen benötigt. Der herkömmliche Lösungsweg erhöht die Programmierung und die Werkzeugherstellungskosten sowie die logistische Unterstützung. Es wäre wünschenswert, eine Strahleranordnung zu haben, die diese Kosten reduziert und die Anzahl der Komponenten in der Anordnung minimiert.
Glockenförmige Schlitzstrahleranordnungen der vorgenannten Art sind bspw. offenbart in US 5,264,860 , US 5,703,599 , EP 0 477 951 A3 , EP 0 477 951 A2 , EP 0 531 800 A1 oder US 5,502,372 . Ferner offenbaren die Dokumente US 5,185,611 , US 5,461,392 , US 5,519,408 , US 5,786,792 , US 5,812,034 oder US 5,825,333 Antennenvorrichtungen, die bspw. glockenförmige Schlitzstrahler verwenden.
Das herkömmliche zweistöckige Gehäuse setzt eine HF-Sonde direkt der Umgebung aus und kann Feuchtigkeit einfangen, was die Empfindlichkeit gegenüber Kontamination und Korrosion erhöht. Es wäre wünschenswerter, eine Strahlenanordnung zu haben, die die Sonde schützt und die ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Umhüllung verhindert.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte spritzgegossene Kunststoff-Strahlenanordnung mit leitfähiger Plattierung vorzusehen, die die Beschränkungen herkömmlicher Entwürfe überwindet und die Konstruktion verbesserter Gruppenantennen und Ähnlichem erlaubt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung, wie in Anspruch 1 definiert, sieht eine verbesserte, aus Kunststoff spritzgegossene Strahlenanordnung mit leitfähiger Plattierung vor. Mehrere Strahlenanordnungen werden auf einer Aperturplatte befestigt, um eine Antenne auszubilden. Die Strahlenanordnung umfasst drei Teile, nämlich eine Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung, ein Strahlengehäuse, in dem die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung befestigt ist, und einen gegossenen, Feuchtigkeit widerstehen den Stöpsel gegen Umwelteinflüsse aus einem Dielektrikum mit geringem Verlust.
Die Strahleranordnung ist als einzelne Einheit entworfen, die die Summierung von Toleranzen reduziert, die mit aus Aluminium hergestellten Stahlerstreifen einhergehen, und die unbegrenzte Aperturkonfigurationen ermöglicht. Das Design der Strahleranordnung vermeidet, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse dringt. Einzigartige Merkmale dieser in sich geschlossenen Strahleranordnung umfassen deren geringes Gewicht, die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und die Einfachheit des Zusammenbaus und der Installation.
Das Strahlergehäuse ist vorzugsweise spritzgegossen, indem ein geeignetes technisches thermoplastisches Material verwendet wird, das leitfähig plattiert wird, wobei stromlose Plattierungstechniken verwendet werden. Dieses Gehäuse hat Taschen, um das Gewicht zu reduzieren, und stellt einen Wellenleiterkanal bereit und eine Ausrichtungsbefestigung während des endgültigen Zusammenbaus. Das Gehäuse besitzt eine Nase, die mit einer benachbarten Strahleranordnung bei der Installation verriegelnd zusammenwirkt. Dieses Merkmal hilft während der Installation bei der Ausrichtung und verbessert die Gesamtfestigkeit der Antennenstrahleröffnung.
Vor dem endgültigen Strahlerzusammenbau wird der Stöpsel gegen Umwelteinflüsse (nachfolgend Umgebungs-Stöpsel genannt) in einen HF-Kanalabschnitt des Strahlergehäuses eingesetzt. Der Stöpsel dichtet den HF-Kanal gegenüber der äußeren Umgebung ab. Die Schaltungs-Teilanordnung wird dann in das Strahlergehäuse eingesetzt und die Anordnung wird auf der Apertur(Strahleröffungs)-Platte befestigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verstanden mit Bezug auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung, die eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften Strahleranordnung entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die gezeichnete Figur ist eine Explosionsansicht einer beispielhaften Strahleranordnung 10 entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Strahleranordnung 10 umfasst eine glockenförmige Schlitzstrahleranordnung 10 mit einem glockenförmigen Schlitzstrahlerelement 20. Die glockenförmige Schlitzstrahleranordnung 10 ist eine spritzgegossene Kunststoffstrahleranordnung 10, die leitfähig plattiert ist. Mehrere der Strahleranordnungen 10 sind auf einer Apertur- bzw. Strahleröffnungsplatte 30 einer Antenne befestigt, die als flache Platte schematisch gezeigt ist. Die Strahleranordnung 10 weist drei Teile auf und umfasst eine Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40, ein Strahlergehäuse 50 und einen Umgebungs-Stöpsel 60.
Die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 umfasst einen Aluminiumträger 41, auf den eine Zirkulator-Anordnung 42 mit einem Aluminiumsubstrat 43 befestigt ist, wobei die Zirkulator- Anordnung einen Zirkulator 44, zwei Koaxialeingangs-/ausgangsverbinder 45 und eine HF-Sonde 46 umfasst. Der Aluminiumträger 41 ist T-förmig ausgebildet und liefert die Steifigkeit für die gesamte Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 sowie einen Wärmepfad, um die von der Zirkulator-Anordnung 42 erzeugte Wärme zu der Strahleröffnungsplatte 30 zu führen. Der Träger 41 besitzt auch zwei Löcher 46a für die koaxialen Eingangs-/Ausgangsverbinder 45 und ein mit Gewinde versehenes Befestigungsloch 47 zum Befestigen des Trägers in der Strahleröffnungsplatte 30. Das Aluminiumsubstrat 43 besitzt eine Vielzahl von Schaltungen, die darauf ausgebildet sind und die verwendet werden, um Energie durch die Strahleranordnung 10 zu koppeln.
Das Strahlergehäuse 50 ist vorzugsweise spritzgegossen, indem ein geeignetes technisches thermoplastisches Material verwendet wird, das mittels eines stromlosen Plattierungsverfahrens leitfähig plattiert wird. Das Strahlergehäuse 50 besitzt eine Tasche 51, die einen Wellenleiterkanal 51 für die HF-Sonde 46 bereitstellt, und Schlitze 52 entlang der Seiten des Gehäuses 50, die als Ausrichtungsfixierung während des endgültigen Zusammenbaus wirken. Zwei Nasen 59 sind an den Enden der Schlitze 52 vorgesehen, die die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 an ihrer Stelle hält, wenn die Strahleranordnung 10 zusammengebaut wird. Das Gehäuse 50 besitzt eine T-förmige Nase 53 an einem Ende einer der konischen Punkte, die mit einer benachbarten Strahleranordnung 10 bei der Installation verriegelnd zusammenwirkt. Die T-förmige Nase 53 unterstützt die Ausrichtung während der Installation und verbessert die Gesamtfestigkeit der Antennenapertur.
In dem in der gezeichneten Figur gezeigten beispielhaften Ausführungsform besitzt der Wellenleiterkanal 51 einen rechteckförmigen Querschnitt am Boden des Gehäuses 50, wo die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 eingeführt wird. Der Wellenleiterkanal 51 erstreckt sich in den linken konischen Abschnitt des Gehäuses 50. Das Gehäuse 50 besitzt eine innere Wand 54, die sich seitlich über einen inneren Abschnitt des Gehäuses 50 erstreckt. Die innere Wand 54 besitzt eine Öffnung 55, durch die die Sonde 46 eingeführt wird, und eine Kavität 56 in dem rechten konischen Abschnitt des Gehäuses 50, die die Sonde 46 hält. Der Umgebungs-Stöpsel 60 wird in eine Öffnung zwischen der inneren Wand 54 und dem Gehäuseabschnitt eingeführt, an dem sich die Kavität 56 befindet. Eine L-förmige Kavität 57 ist in dem rechten konischen Gehäuseabschnitt 50 ausgebildet über der inneren Wand 54.
Die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 wird zusammengebaut und elektrisch getestet, bevor sie in das Strahlergehäuse 50 eingesetzt wird. Der Umgebungs-Stöpsel 60 oder Dichtung 60 ist in dem Strahlergehäuse 50 angeordnet und ist selbstabdichtend bevor die Schaltungs-Teilanordnung 40 in das Strahlergehäuse 50 während des endgültigen Zusammenbaus eingeführt wird. Der Umgebungs-Stöpsel 60 besitzt eine Öffnung 61, die mit der Öffnung 55 in der inneren Wand 54 des Gehäuses 50 und mit der Kavität 56, in die die Sonde 46 eingeführt wird, ausgerichtet ist. Der Umgebungs-Stöpsel 60 ist vorzugsweise ein spritzgegossener Feuchtigkeit widerstehender Stöpsel 60 aus einem verlustarmen dielektrischen Material. Vor dem endgültigen Zusammenbau der Strahleranordnung 10 wird der Stöpsel 60 in einen HF-Kanalabschnitt 58 des Strahlergehäuses 50 eingeführt und die Öffnung 61 wird mit der Öffnung 55 in der inneren Wand 54 des Gehäuses 50 und mit der Kavität 56 ausgerichtet. Der Gehäuses 50 und mit der Kavität 56 ausgerichtet. Der Stöpsel 60 dichtet den HF-Kanal 51 gegenüber der äußeren Umgebung ab. Die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 wird dann in das Strahlergehäuse 50 eingeführt, wobei die Sonde 46 durch die Öffnung 55 in der inneren Wand 54 des Gehäuses 50, der Öffnung 61 in dem Stöpsel 60 und in die Kavität 56 gesteckt wird. Die zusammengebaute Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 wird befestigt, indem der Aluminiumträger 41 längs des Substrats 43, der Sonde 46 und der Eingangs-/Ausgangsverbinder 45 in den Wellenleiterabschnitt 51 gleitet, wobei die Schlitze 52 als Führungen dienen, und bis die Schaltungs-/HF-Sonden-Teilanordnung 40 über die Nasen 59 innerhalb des Wellenleiterkanals 51 befestigt werden. Die Strahleranordnung 10 wird an der Strahleröffnungsplatte 30 befestigt.
Die Strahleranordnung 10 ist als einzelne Einheit ausgelegt. Die Strahleranordnung 10 reduziert die Summe der Toleranz, die mit maschinell hergestellten Aluminiumstrahlerstreifen einhergeht, die in herkömmlichen Vorrichtungen verwendet werden, und erlaubt unbegrenzte Strahleröffnungskonfigurationen. Das Design der Strahleranordnung 10 schützt die HF-Sonde 46 und verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse 50. Einzigartige Merkmale der in sich abgeschlossenen Strahleranordnung 10 umfassen deren geringes Gewicht, die Feuchtigkeitswiderstandsfähigkeit und die Einfachheit beim Aufbau und bei der Installation.
Die vorliegende Erfindung kann bei jedem aktiven Gruppenantennensystem eingesetzt werden, das konische Schlitzstrahler verwendet. Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, die Kosten zu verringern, die Vielseitigkeit zu verbessern und die Leistung von Antennensystemen zu verbessern, in denen sie verwendet wird.

Claims

Antennenvorrichtung mit einer glockenförmigen Schlitzstrahleranordnung (10), mit: – einem Strahlergehäuse (50) mit einem HF-Wellenleiter-Kanal (51) und zwei glockenförmigen Abschnitten, – einer Schaltungsteilanordnung, die in das Gehäuse (50) eingreift, die einen Träger (41), eine Zirkulator-Anordnung (42), Eingangs- und Ausgangsverbinder (45) und eine HF-Sonde (46) aufweist, wobei die HF-Sonde (46) innerhalb eines HF-Wellenleiterabschnitts (58) des Gehäuses in einem ihrer glockenförmigen Abschnitte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Strahlergehäuse (50) als ein einziges Teil vorgesehen ist und mit einer ersten Öffnung (55) versehen ist, durch die die HF-Sonde (46) eingeführt wird; – ein Stöpsel gegen Umwelteinflüsse (60) in dem HF-Kanalabschnitt (58) des Strahlergehäuses (50) vorgesehen ist, um den HF-Wellenleiterkanal (51) gegen äußere Umwelteinflüsse abzudichten, und – der Wellenleiterkanal (51) eine zweite Öffnung an der Seite des Strahlergehäuses gegenüber dem HF-Kanalabschnitt (58) zum Einführung der Schaltungsteilanordnung (40) in das Strahlergehäuse (50) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlergehäuse (50) ein leitfähig beschichtetes spritzgegossenes Strahlergehäuse aus Kunststoff aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (41) einen Aluminiumträger aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (41) einen thermischen Pfad bereitstellt, um die von der Zirkulator-Anordnung (42) erzeugte Wärme zu transportieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (41) zwei Löcher (46a) zur Befestigung von koaxialen Eingangs- und Ausgangssteckern (45) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (41) ein mit Gewinde versehenes Befestigungsloch (47) zum Befestigen der Schaltungsteilanordnung (40) an einer Aperturplatte (30) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlergehäuse (50) ein leitfähig beschichtetes spritzgegossenes thermoplastisches Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlergehäuse (50) an dessen Ende eine Lasche (53, 59) aufweist.
Antennenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von glockenförmigen Schlitzstrahleranordnungen (10) wie in Anspruch 1 angegeben auf einer Aperturplatte (30) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlergehäuse (50) an dessen Ende eine T-förmige Lasche aufweist, die mit einer benachbarten Strahleranordnung (10) verhakt.