DE60210844T2

DE60210844T2 - Strahlformermodul für phasengesteuerte Gruppenantenne zur Speisung von zwei Elementen

Info

Publication number: DE60210844T2
Application number: DE60210844T
Authority: DE
Inventors: Walter R. La Crescenta DeMore; Bruce A. Redondo Beach Holmes; Martin Caron Nunez
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: US6366238B1; EP1233473A3; EP1233473B1; DE60210844D1; EP1233473A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Antennen und insbesondere phasengesteuerte Gruppenantennen.
Neuerliche Fortschritte in der Satellitenkommunikationstechnologie haben bei den Antennensystemen zu erhöhten Systemleistungsanforderungen geführt. Dies gilt insbesondere für Systeme mit phasengesteuerten Gruppenantennen.
Phasengesteuerte Gruppenantennen setzen sich allgemein aus einer Gruppe von Strahlerelementen zusammen, die mit einer Signaleingangsquelle über eine Anzahl von identischen Strahlformer-Modulen verbunden sind. Die Strahlformer-Module sind mit der Antennenhauptsignalquelle und mit dem Antennenrahmen über eine Wellenleiterschnittstellenfläche verbunden, um einen parallelen Stapel von Strahlformer-Modulen auf der Wellenleiterschnittstellenfläche zu bilden. Eine bestimmte Anzahl von Modulen ist in äquidistanten parallelen Stapeln angeordnet, die rechtwinklig mit jeder Wellenleiterschnittstellenfläche verbunden sind. Durch Festlegung ist jedes Strahlerelement mit einem oberen Ende jedes Strahlformer-Moduls verbunden und bildet damit eine Teilgruppe bzw. Untergruppe von Strahlerelementen.
In der zuvor genannten Konfiguration, wenn die Teilgruppen Seite an Seite angeordnet sind, bildet die Gruppe von Strahlerelementen das obere Ende der Antenne. Die Strahlerelemente liefern einzeln oder in Form einer Teilgruppe einen gerichteten Strahl elektromagnetischer Signale, wie bspw. Radiofrequenz(RF)-Signale. Jedes Modul enthält eine Phasenschieber-Schaltung mit Phasenschieberelementen, um die Phase der Eingangssignale zu steuern. Durch Verschieben der Phase der eingegangenen Signale in jedem Phasenschieberelement kann die Richtung des Antennenstrahls verändert werden, ohne die Notwendigkeit, die Antenne mechanisch zu bewegen. Die Anzahl der Phasenschieberelemente pro Gruppenmodul bestimmt die Anzahl der Strahlen, die eine Antenne erzeugen kann und damit den RF-Durchsatz der Antenne.
Auf Grund strikter Entwurfsbeschränkungen bezüglich der Abmessungen der Strahlerelement und der Module einer Antenne ist es notwendig, die ebene Fläche, die von dem oberen Rand einer Teilgruppe von Strahlerelementen belegt wird, an die Fläche einer Wellenleiterschnittstellenfläche anzupassen. Mit anderen Worten definiert die Projektion der ebenen Fläche, die von den Strahlerelementen belegt wird, auf die Schnittstellenfläche das Gebiet, das ein Modul des Strahlerelements belegen darf. Da die Strahlerelemente strengen Abmessungsgrenzen folgen, beschränkt diese Situation die Größe der Strahlformer-Module und damit die Anzahl der Phasenschieberelemente pro Modul, was wiederum die Anzahl der Strahlen begrenzt, die unter Einsatz eines einzelnen Moduls erzeugt werden können.
Eine Lösung aus dem Stand der Technik für dieses Problem kann mit 1A und 1B dargestellt werden, die zwei bekannte Strahlformer-Module 10 und 12 zeigen, die jeweils sechs Phasenschieber 14 aufweisen. Die Phasenschieber 14 sind mit den Signalquelleneingangsleitungen 16 verbunden, die sich zwischen den Eingangsverbindern 17 und den Phasenschiebern 14 erstrecken. Die Ausgangsverdrahtung 18 von den Phasenschiebern 14 ist mit den Strahlerelementen 20 und 22 verbunden, die mit den oberen Enden der Module 10 bzw. 12 gekoppelt sind. Bei einer in 1A gezeigten Konfiguration Seite an Seite sind die Module 10 und 12 mit den Strahlerelementen 20 und 22 oben auf einer Wellenleiterschnittstellenfläche 24 gesetzt, die in 1B gezeigt ist. Die Schnittstellenfläche 24 besitzt acht Reihen 26 mit zwölf Eingangsverbindungsschlitzen 28, um Eingangsverbinder 17 der Module 10, 12 aufzunehmen. Bei dieser Konfiguration nimmt eine erste Gruppe 30 von Schlitzen 28 die Module 10 auf und die zweite Gruppe 32 von Schlitzen 28 nimmt das Modul 12 auf. Die anderen Schlitze 28 sind mit einer gleichen Seite-an-Seite-Anordnungsmethode gefüllt. Auf Grund der Entwurfseinschränkungen bleiben jedoch die zuvor erwähnten Nachteile bei diesem Verfahren aus dem Stand der Technik bestehen, das nur einen auf sechs Strahlen begrenzten Eingang pro Strahlformer-Modul und zwölf Strahleneingänge pro Reihe auf der Schnittstellenfläche 24 bereitstellen kann.
US 5,270,719 mit dem Titel „transmission/reception modul for an electronically phase-controlled antenna" offenbart ein Sende/Empfangsmodul, das zur Verwendung in einer elektronisch phasengesteuerten Antenne für ein synthetisches Aperturradar geeignet ist, einschließlich einem Zirkulator, der für jeden einzelnen Strahlerelementanschluss vorgesehen ist, um eine vertikale und horizontale Polarisation zu erreichen. Ein rauscharmer Verstärker ist mit dem Zirkulator in dem Sendepfad verbunden. Ein Hochleistungsverstärker ist mit dem Zirkulator in dem Sendepfad verbunden. Die zwei getrennten Polarisationsempfangskanäle enthalten jeweils einen rauscharmen Verstärker. Die zwei getrennten Polarisationsübertragungskanäle enthalten jeweils einen Hochleistungsverstärker. Die Empfangskanäle und die Sendekanäle sind jeweils mit einem Polarisationsumschalter verbunden. Die Umschaltarme des Polarisationsumschalters sind dann entweder mit dem Empfangskontakt oder dem Sendekontakt des Sender/Empfangsschalters verbunden.
Die Position des Polarisations-Umschalters bestimmt, ob ein zu sendendes Signal von einem Anschluss des Zirkulators zu einem Strahlerelementanschluss für ein vertikal polarisiertes Strahlerelement geleitet wird, oder ob das Signal von einem Anschluss des Zirkulators zu einem Strahlerelementanschluss für ein horizontal polarisiertes Strahlerelement geführt wird.
Wie daraus ersichtlich ist, gibt es ein Bedürfnis nach der Ausbildung alternativer Strahlformerkonfigurationen in phasengesteuerten Gruppenantennensystemen, die die Anzahl der Strahlen erhöhen und die RF-Effizienz der Antenne.
Dieses Bedürfnis wird von einem modularen Strahlformersystem zur Bereitstellung von Signalen an zumindest zwei Strahlerelemente einer phasengesteuerten Gruppenantenne erfüllt, wobei das modulare Strahlformersystem aufweist: ein erstes Strahlformer-Modul mit rechtsdrehender Kreispolarisation, das an zumindest zwei Strahlerelemente koppelbar ist, wobei das erste Strahlformer-Modul aufweist: zumindest zwei erste Gruppen einer Strahlformerschaltung auf einer primären Ebene des ersten Strahlformer-Moduls; und zumindest zwei erste Speiseleitungen, die sich von den zumindest zwei ersten Gruppen der Strahlformerschaltung erstrecken und an jeweils eines der Strahlerelemente koppelbar sind, um ein Ausgangssignal aus den zumindest zwei ersten Gruppen der Strahlformerschaltung zu übertragen; ein zweites Strahlformer-Modul mit linksdrehender Kreispolarisation, das an die zumindest zwei Strahlerelemente koppelbar ist, wobei das zweite Strahlformer-Modul aufweist: zumindest zwei zweite Gruppen einer Strahlformerschaltung auf einer primären Ebene des zweiten Strahlformermoduls; und zumindest zwei zweite Speiseleitungen, die sich von den zumindest zwei zweiten Gruppen der Strahlformerschaltung erstrecken und mit jeweils einem der Strahlerelemente koppelbar sind, um ein Ausgangssignal von den zumindest zwei zweiten Gruppen der Strahlformerschaltung zu übertragen.
Diese und andere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche.
1A ist eine schematische Ansicht von Strahlformer-Modulen aus dem Stand der Technik;
1B ist eine schematische Ansicht der Wellenleiterschnittstelle aus dem Stand der Technik;
2A ist eine schematische Seitenansicht des dualen Strahlformersystems der vorliegenden Erfindung;
2B ist eine schematische Ansicht einer RF-Seite eines ersten Strahlformer-Moduls des dualen Strahlformersystems mit dualen Strahlerelementen;
2C ist eine schematische Vorderansicht einer RF-Seite eines zweiten Strahlformer-Moduls des dualen Strahlformersystems;
2D ist eine schematische Ansicht einer DC-Seite des ersten Strahlformer-Moduls des dualen Strahlformersystems;
3A ist eine schematische Ansicht einer Schnittstelle einer Wellenleiter-Leistungsteilervorrichtung der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine schematische perspektivische Ansicht der Wellenleiter-Leistungsteilervorrichtung der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine perspektivische Teilansicht einer phasengesteuerten Gruppenantenne der vorliegenden Erfindung.
Das duale Modulsystem der vorliegenden Erfindung erhöht die Anzahl der Strahlen, die von einer phasengesteuerten Gruppenantennenvorrichtung erzeugt werden. Mit der Erfindung werden die Strahlen, die implementiert werden sollen, in dem dualen Modulsystem erhöht und die entsprechenden Strahlerelementgruppenreihen. Dieses System verdoppelt die Anzahl der Strahlen im Vergleich zu dem zuvor erwähnten bekannten System. Aus dem zuvor erwähnten Stand der Technik ist das ebene Flächengebiet, das von den Gruppenelementen belegt wird, und das Gebiet der Wellenleiterschnittstellenfläche im Allgemeinen in einem eins-zu-eins Verhältnis bezüglich der Abmessung. Im zuvor erwähnten Stand der Technik können die Module einer Gruppenreihe von zwei Strahlerelementen nur auf einem bestimmten Reihengebiet auf der Schnittstellenfläche eines Wellenleiter-Leistungsteilers gekoppelt werden, der mit den Antenneneingangsquellen verbunden ist. Wie ebenfalls im obigen Stand der Technik erwähnt, hat eine typische phasengesteuerte Gruppenantenne ein Strahlformer-Modul pro Strahlerelement, und die Entwurfsbeschränkungen für die Strahlerelemente bringt die Module in eine Seite-an-Seite-Konfiguration auf einem vorbestimmten Abschnitt der Wellenleiterschnittstellenfläche. Beispielsweise bedeckt ein typisches Strahlerelement eine 2'' × 2'' Quadratfläche, und zwei Strahlerelemente bedecken eine 2'' × 4'' Rechteckfläche. Auf der Schnittstellenfläche ist das bestimmte Gebiet, das für die Module der Strahlerelemente erforderlich ist, auf ein Gebiet von 2'' × 4'' begrenzt. Dieser herkömmliche Lösungsansatz begrenzt die Größe der Module und die Anzahl von Schaltungen, die sie aufweisen kann. Dies wiederum beschränkt die Anzahl von RF-Strahlen, die in einem einzelnen Strahlerelement erzeugt werden können, auf weniger als die Hälfte der Anzahl, die implementiert werden kann, wenn die vorliegende Erfindung benutzt wird.
Entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfasst das duale Modulsystem der vorliegenden Erfindung zwei Strahlformer-Module, d.h. ein Strahlformer mit rechtsdrehender Kreispolarisation und ein Strahlformer mit linksdrehender Kreispolarisation. Die links- und rechtsdrehenden Strahlformer werden auf einer einzelnen Reihe auf der Schnittstellenfläche und benachbart zueinander befestigt. Beide Strahlformer steuern zwei strahlabstrahlende Elemente in einer Gruppe einer Vielzahl von strahlabstrahlenden Elementen an. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedes Strahlformer-Modul mit vierundzwanzig Kanälen von MMIC (monolithic microwave integrated circuit) Amplituden- und Phasengewichtungsschaltungen ausgerüstet, die zwei Gruppenelement SSPAs (solid state power amplifier) ansteuern. Wiederum sind in jedem Strahlformer des System vierundzwanzig Kanäle in zwei Gruppen von zwölf angeordnet, nämlich eine Gruppe für jedes Gruppenelement oder Strahlerelement.
Jedes der zwölf Modul-Strahleingangssignale wird in zwei aufgetrennt, nämlich eines für jedes Gruppenelement, was zu insgesamt zwölf Strahleingangssignalen führt, im Gegensatz zu den bekannten sechs Strahleingangssignalen zu einem einzelnen Strahlerelement. Vorteilhafterweise teilen beide Strahlformer den gleichen Raum, der für zwei Strahlerelemente in zwei Gruppenreihen bestimmt ist. Das duale Modulsystem verdoppelt die Anzahl der Strahlen, die jedem Strahlerelement in einem phasengesteuerten Gruppenantennensystem eingespeist werden. Ebenfalls wird die Breite der Module erhöht, was eine Strahlformerimplementierung von einer Implementierung mit hohem Verlust zu einer kompakteren Implementierung verschieben lässt, bzw. von einer Streifenleitung zu einer größeren, aber verlustarmeren Implementierung, wie bspw. einem Wellenleiter. Dies reduziert die RF-Verluste der Strahlformerschaltung. Bei dieser Implementierung wird der Einfügungsverlust des RF-Strahlformernetzwerks um 4 bis 6 dB reduziert, so dass eine Reduzierung der Eingangs-RF-Ansteuerungsleistung um 25 bis 40% dessen ermöglicht wird, was für den Stand der Technik erforderlich war.
Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche Teile bezeichnen. 2A–2E zeigen das duale Modulsystem 100, oder das duale Elementstrahlformer-Modul der vorliegenden Erfindung. Das duale Modulsystem 100 umfasst ein erstes Strahlformer-Modul 102 (2B) und ein zweites Strahlformer-Modul 104 (2C), das mit dem ersten Modul 102 verschachtelt ist. Wie nachfolgend beschrieben wird, besitzt jedes Modul im Allgemeinen die gleiche Größe, Form und Schaltung wie das jeweils andere. Der Unterschied besteht darin, dass die Kreispolarisation der Schaltung im ersten Modul 102 der Kreispolarisation der Schaltung des zweiten Moduls 104 entgegengesetzt ist.
In 2B–2C umfasst ein duales Strahlerelement 105 ein erstes und ein zweites Strahlerelement 106 und 108, die auf einem oberen oder ersten Abschnitt 109 des Systems 100 befestigt sind und elektrisch mit den Modulen 102 und 104 verbunden sind. Das duale Strahlerelement 105 definiert ein oberes ebenes Gebiet 110, das das ebene Gebiet ist, das von dem oberen Umfangsrand 111 des dualen Elements 105 definiert wird. Die Module 102 und 104 umfassen ferner eine primäre bzw. Hauptfläche 112 oder RF(Radiofrequenz)-Seite und eine sekundäre Fläche 114 oder DC(Gleichstrom)-Seite (2D). Das duale Modulsystem 100 ist an einer Schnittstellenfläche 116 (3A–3B) befestigt.
Beispielhaft und in 2B–2C gezeigt, umfassen die primären Flächen 112 des ersten bzw. des zweiten Moduls 102 und 104 eine Strahlformerschaltung oder Strahlformer 118 und 120, vorzugsweise MMIC (monolithic microwave integrated circuit) amplituden- und phasengewichtete Schaltungen. Das erste Modul 102 kann mit einer rechtsdrehenden Kreispolarisation polarisiert sein, und entsprechend kann der Strahlformer 118 als ein rechtsdrehender Kreispolarisations-Strahlformer (RHCP) bezeichnet werden. In gleicher Weise kann der Strahlformer 120 für das zweite Modul 104 mit einer linksdrehenden Kreispolarisation polarisiert werden, und entsprechend kann der Strahlformer 120 als ein linksdrehender Kreispolarisations-Strahlformer (LHCP) bezeichnet werden.
Jeder Strahlformer 118, 120 umfasst eine Vielzahl von Phasenschieberelementen 122. Bei dieser Ausführungsform umfasst jeder Strahlformer 118, 120 vierundzwanzig Kanäle von MMIC Amplituden- und Phasengewichtungsschaltungen 122 oder Phasenschieberelemente. Allgemein erzeugen die phasengesteuerten Gruppenantennensysteme Signale entgegengesetzter Polarisation (RHCP und LHCP), um Daten zu maximieren, die in einem vorgegebenen Feld eines zugeordneten Frequenzspektrums gesendet und empfangen werden. Dieser Lösungsweg ermöglicht zwei Sätze von Benutzerstrahlen, die das gleiche Frequenzspektrum ohne Interferenz teilen. Es ist somit notwendig, Benutzerstrahlen jeder Polarisation zuzuordnen und diese zusammengesetzten RF-Signale jedem Strahlerelement der Gruppe bereitzustellen. Typischerweise ist ein Strahlerelement mit getrennten Eingangsanschlüssen für jede Polarisation ausgelegt. Wie in 2B und 2C gezeigt, sind zwölf der Phasenschieberelemente 122 mit einer ersten Schaltung 124 verbunden und andere zwölf davon sind mit einer zweiten Schaltung 126 verbunden. Die erste Schaltung 124 treibt einen ersten Verstärker 128 des ersten Strahlerelements 106 an, während die zweite Schaltung 126 einen zweiten Verstärker 129 des zweiten Strahlerelements 108 ansteuert. Die Verstärker 128 und 129 sind jeweils mit den Ausgangslei tungen 130 und 131 der Phasenverschieber 122 in der ersten und der zweiten Schaltung 124 und 126 verbunden. In beiden Modulen 102 und 104 sind die Verstärker 128 und 129 mit den Strahlerelementen 106 und 108 über eine erste Einspeiseleitung 132 bzw. eine zweite Einspeiseleitung 134 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform sind zwölf Strahlereingangsleitungen 136 in erste und zweite Eingangsleitungen 138 und 140 aufgeteilt, um Strahlereingangssignale für jedes Strahlerelement 106 und 108 bereitzustellen. Wie in 2B und 2C gezeigt, liefern die Eingangsleitungen 138 Strahleingangssignale für die Phasenschieber 122 in der ersten Schaltung 124, und die Eingangsleitungen 140 liefern Strahleingangssignale für die Phasenschieber 122 in der zweiten Schaltung. Bei dieser Ausführungsform sind Eingangsleitungen 136 mit Eingangsanschlüssen 142 verbunden, die an unteren Enden 144 der Module 102 und 104 liegen, wo das duale Modulsystem 100 an der Schnittstellenfläche 116 befestigt ist.
2D zeigt die sekundäre oder DC-Seite 114 eines der Strahlformer-Module 102 oder 104, bspw. des Strahlformer-Moduls 102. Die Sekundärseiten 114 der Module umfassen im Wesentlichen identische Merkmale. Aus Klarheitsgründen werden deshalb diese Merkmale beschrieben, in dem die Sekundärseite 114 des ersten Moduls 102 verwendet wird. Die DC-Seite 114 umfasst eine Anzahl von Steuerungsschaltungen 146, die vorzugsweise anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) sein können. ASICs 146 stellen Steuerungssignale dem Phasenschieber MMICs 122 bereit.
3A zeigt die Wellenleiterschnittstellenfläche 116, wo das Strahlformer-Modul der Erfindung mit einem Wellenleiter-Leistungsteiler 147 verbunden ist, der in 3B gezeigt ist. Bezug nehmend auf die 3A ist die Schnittstellenfläche 116 in eine Vielzahl von dualen Modulabschnitte 148 aufgeteilt, um eine Vielzahl von dualen Modulsystemen 100 der vorliegenden Erfindung zu verbinden. Aus Darstellungsgründen umfasst die Schnittstellenfläche 116 acht duale Modulsektionen 148. Die Sektionen 148 sind dimensioniert und geformt, um mit dem oberen ebenen Gebiet 110 übereinzustimmen, das durch das duale Element 105 (2B und 4) definiert wird, was im Allgemeinen eine Rechteckform haben kann. Jede Sektion 148 ermöglicht ein Eingangssignal in eine Richtung zu den entsprechenden dualen Modulsystemen. Bei dieser Ausführungsform umfasst deshalb jeder Wellenleiter-Leistungsteiler 147 acht Wege. Bei einer Ausführungsform sind die Sektionen 148 so bemessen, dass sie eine 2'' × 4''-Abmessung haben. Vorteilhafterweise teilen beide Strahlformer-Module 102 und 104 den gleichen Raum, der von zwei Strahlerelementen bestimmt wird. Das duale Modulsystem verdoppelt somit die Anzahl der Strahlen, die den Strahlerelementen in einem vorgegebenen phasengesteuerten Gruppenantennensystem eingespeist werden.
Jede duale Modulsektion 148 weist eine Anzahl von Wellenleiteröffnungen 150 auf, die als zwei parallele Reihen konfiguriert sind, nämlich einer ersten Öffnungsreihe 152 und einer zweiten Öffnungsreihe 154. Die Wellenleiteröffnungen 150 bilden die Eingangskanäle des Wellenleiter-Leistungsteilers 147. Bei dieser Ausführungsform umfasst jede Öffnungsreihe 152, 154 zwölf Wellenleiteröffnungen 150, um zwölf Eingangsanschlüsse 152 der Strahlformer-Module 102 und 104 aufzunehmen. Bei dieser Konfiguration kann der Wellenleiter-Leistungsteiler 147 als ein Vierundzwanzig-Kanal, Achtwege-Leistungsteiler bezeichnet werden, der sechzehn der Strahlerelemente 106, 108 oder acht der dualen Elemente 105 ansteuern kann.
Beim Anbringen des dualen Modulsystems 100 an dem dualen Element 105 können die Eingangsanschlüsse 142 des ersten Strahlformer-Moduls 102 mit den Öffnungen 150 in der ersten Reihe 152 verbunden werden, während die Eingangsanschlüsse 142 des zweiten Strahlformer-Moduls 104 mit den Öffnungen 150 in der zweiten Reihe 154 verbunden werden können. Beim Anbringen auf der Schnittstelle 116 können das erste und das zweite Strahlformer-Modul 102, 104 im Wesentlichen parallel zueinander sein und beide können im Wesentlichen rechtwinklig zu der Schnittstelle 116 sein. Demgemäß kann eine Vielzahl von dualen Elementsystemen in gleicher Weise angebracht werden, um eine phasengesteuerte Gruppenantenne zu bilden. Sobald der Wellenleiter-Leistungsteiler 147 verbunden ist, kann ein Strahlsignal in das duale Modulsystem 100 über den Wellenleiter-Leistungsteiler 147 eingegeben werden.
In 5 ist eine teilweise zusammengesetzte phasengesteuerte Gruppenantenne mit acht dualen Strahlerelementen 105 gezeigt, die oben auf den acht der dualen Modulsysteme 100 angebracht sind, die wiederum auf dem Wellenleiter-Leistungsteiler 147 der vorliegenden Gruppenantenne 160 angebracht sind.
Es versteht sich natürlich, dass das zuvor erwähnte sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung stützt und dass Modifikationen ausgeführt werden können, die den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, nicht verlassen.
Kurz zusammengefasst ist ein modulares Strahlformersystem zum Bereitstellen von Signalen an zumindest zwei Strahlerelementen einer phasengesteuerten Gruppenantenne vorgesehen. Das System umfasst ein Strahlformer-Modul mit rechtsdrehender Kreispolarisation und ein Strahlformer-Modul mit linksdrehender Kreispolarisation. Die linksdrehenden und rechtsdrehenden Kreispolarisations-Strahlformer-Module sind mit den zwei Strahlerelementen gekoppelt. Jedes Strahlformer-Modul umfasst zwei Gruppen einer Strahlformerschaltung, eine pro Strahlerelement. Zumindest eine Einspeiseleitung erstreckt sich von jeder Strahlformerschaltung und ist mit einem der Strahlerelemente gekoppelt, um ein Ausgangssignal jeder Strahlformerschaltung zu senden.

Claims

Modulares Strahlformersystem (100), um Signale an zumindest zwei Strahlerelemente (106, 108) einer phasengesteuerten Gruppenantenne (160) zu liefern, mit: einem ersten Strahlformer-Modul mit rechtsdrehender Kreispolarisation (102), welches an zumindest zwei Strahlerelemente (106, 108) koppelbar ist, wobei das erste Strahlformermodul (102) aufweist: zumindest zwei erste Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) auf einer primären Ebene (112) des ersten Strahlformermoduls (102); und zumindest zwei erste Speiseleitungen (132, 134), die sich von den zumindest zwei ersten Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) erstrecken und die an jeweils eines der Strahlerelemente (106, 108) koppelbar sind, um ein Ausgangssignal aus den zumindest zwei ersten Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) zu übertragen; einem zweiten Strahlformer-Modul mit linksdrehender Kreispolarisation (104), welches an die zumindest zwei Strahlerelemente (106, 108) koppelbar ist, wobei das zweite Strahlformermodul (104) aufweist: zumindest zwei zweite Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) auf einer primären Ebene des zweiten Strahlformermoduls (104); und zumindest zwei zweite Speiseleitungen (132, 134), die sich von den zumindest zwei zweiten Gruppen der Strahlformerschaltung (124, 126) erstrecken und die an jeweils eines der Strahlerelemente (106, 108) koppelbar sind, um ein Ausgangssignal aus den zumindest zwei zweiten Gruppen einer Strahlformschaltung (124, 126) zu übertragen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Strahlformermodule (102, 104) ein duales Strahlformermodul (100) bilden, um zumindest die zwei Strahlerelemente (106, 108) anzusteuern.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das duale Strahlformer-Merodul (100) an eine Schnittstelle (116) eines Wellenleiterleistungsteilers (147) der phasengesteuerten Gruppenantenne (160) koppelbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Gruppe der ersten und zweiten Gruppen einer Strahlformschaltung (124, 126) Phasenschieberelemente (122) aufweist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenschieberelemente (122) MMIC-Schaltungen zum Gewichten einer Amplitude und Phase aufweisen.
System nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) des ersten Strahlformermoduls (102) eine rechtsdrehende Kreispolarisierung aufweisen.
System nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei zweiten Gruppen einer Strahlformerschaltung (124, 126) des zweiten Strahlformermoduls (104) eine linksdrehende Kreispolarisierung aufweisen.
System nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Gruppen einer Strahlformerschaltung eine erste Schaltung (124) und eine zweite Schaltung (126) aufweisen.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltung (124) eine erste vorbestimmte Anzahl von Phasenschieberelementen (122) aufweist.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltung (126) eine zweite vorbestimmte Anzahl von Phasenschieberelementen (122) aufweist.
System nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste vorbestimmte Anzahl und die zweite vorbestimmte Anzahl jeweils gleich zwölf ist.
System nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strahlformerschaltung (124) zwölf erste Eingangsleitungen (138) aufweist, die mit einer Gruppe von zwölf Eingangsanschlüssen des Wellenleiterleistungsteilers (147) verbindbar sind.
System nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strahlformerschaltung (126) zwölf zweite Eingangsleitungen (140) aufweist, die mit der Gruppe von zwölf Eingangsanschlüssen des Wellenleiterleistungsteilers (147) verbindbar sind.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwölf Eingangsleitungen (138) mit zwölf ersten Phasenschieberelementen (122) in der ersten Strahlformerschaltung (124) in einem Verhältnis von einem Phasenschieberelement pro Eingangsleitung verbunden sind.
System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zwölf zweiten Eingangsleitungen (140) mit zwölf zweiten Phasenschieberelementen (122) in der zweiten Strahlformerschaltung (126) in einem Verhältnis von einem Phasenschieberelement pro Eingangsleitung verbunden sind.
System nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strahlformermodul (102) zumindest zwei erste Verstärker (128) aufweist, die an die zumindest eine erste Speiseleitung (132) gekoppelt sind.
System nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strahlformermodul (104) zumindest zwei zweite Verstärker (129) aufweist, die an die zumindest eine zweite Speiseleitung (134) gekoppelt sind.