DE60225453T2 - Konforme, zweidimensionale elektronisch gesteuerte antenne mit butlermatrix und elektronisch gesteuerter linsengruppe (esa) - Google Patents

Konforme, zweidimensionale elektronisch gesteuerte antenne mit butlermatrix und elektronisch gesteuerter linsengruppe (esa) Download PDF

Info

Publication number
DE60225453T2
DE60225453T2 DE60225453T DE60225453T DE60225453T2 DE 60225453 T2 DE60225453 T2 DE 60225453T2 DE 60225453 T DE60225453 T DE 60225453T DE 60225453 T DE60225453 T DE 60225453T DE 60225453 T2 DE60225453 T2 DE 60225453T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
antenna according
array
elements
butler matrix
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60225453T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60225453D1 (de
Inventor
Pyong K. Tucson PARK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of DE60225453D1 publication Critical patent/DE60225453D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60225453T2 publication Critical patent/DE60225453T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2246—Active homing systems, i.e. comprising both a transmitter and a receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
    • F41G7/2286—Homing guidance systems characterised by the type of waves using radio waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
    • F41G7/2293—Homing guidance systems characterised by the type of waves using electromagnetic waves other than radio waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/281—Nose antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H01Q25/008—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device lens fed multibeam arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Antennen. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung elektronisch gesteuerte Antennen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Sucher werden verwendet, um elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Für besondere Anwendungen besteht eine Anforderung nach wenigstens zwei Suchern. Zum Beispiel besteht in der Raketentechnik ein Bedarf nach einem Infrarot-(IR)Sucher und einem Hochfrequenz-(RF)Sucher. Da beide Sucher in der Raketenspitze montiert sein müssen, deckt einer üblicherweise das Sichtfeld des anderen wenigstens teilweise ab. Der IR-Sucher erzeugt nicht nur einen blinden Fleck für den RF-Sucher, sondern verschlechtert auch die Feldstrahlungsmuster der Antenne des RF-Suchers.
  • Diese Situation wird verschlimmert durch die Tatsache, dass ein Trend besteht hin zu der Verwendung von Suchern mit höheren Frequenzen, um höhere Leistungsniveaus bei der Zielerkennung und Unterscheidung zu erzielen. Während aktuelle RF-Sucher in dem X-Band (8 bis 12 GHz) arbeiten, ist geplant, dass diese neueren Sucher in dem Ka-Band oder dem W-Band (27 bis 40 GHz) arbeiten. Jedoch würde ein Bedarf nach X-Bandfähigkeit bestehen bleiben. Folglich sind zwei Antennen erforderlich, die zu den zuvor genannten Problemen der Verdeckung führen.
  • Die US 3,653,057 offenbart eine Vielfachstrahl zylindrische Gruppenantenne mit fokussierten Azimutmustern über einen Bereich von Elevationswinkeln. Die US 5,729,239 offenbart eine spannungsgesteuerte ferroelektrische linsensynchronisierte Anordnung. Die DE 27 32 627 A offenbart eine kreisförmige phasengesteuerte Antenne.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf in der Technik nach einem System oder einem Verfahren, zwei- oder mehrere Sucher in einem einzelnen Gehäuse in einer derartigen Weise zu integrieren, dass keiner der beiden Sucher mit der Funktion des anderen wechselwirkt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Bedarf in der Technik wird durch die Antenne der vorliegenden Erfindung adressiert, wie es in den Ansprüchen dargestellt ist.
  • Lückenausgleichsmaterial („space matching material") kann an dem inneren und äußeren Umfang jedes Elements angeordnet sein.
  • Eine zweite Schaltung kann in der speziellen Ausführungsform enthalten sein, zum Anregen wenigstens einiger der Elemente, um die Abtastung in Azimutrichtung um die Längsachse herum auszulösen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schaltung eine Butler-Matrix.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer Raketenspitze einer Multifunktionsrakete („multi-mode missile"), die gemäß der konventionellen Lehre ausgebildet ist.
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Multi-Modenantenne („multi-mode antenna"), die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
  • 3 ist eine vereinfachte Explosionsdarstellung einer Linsenanordnung bzw. eines Linsenarrays aus 2 in perspektivischer Seitenansicht.
  • 4 ist eine Draufsicht eines einzelnen strahlenden Elements der Anordnung, die in 3 veranschaulicht ist.
  • 5 ist eine Schnittseitenansicht eines Abschnitts des strahlenden Elementes, das in 4 veranschaulicht ist.
  • 6 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt der binären Versorgung der Anordnung zeigt, die in 2 veranschaulicht ist.
  • 7 ist ein Diagramm, das zeigt wie die Butler-Matrix mit einem einzelnen strahlenden Element verbunden ist gemäß der vorliegenden Lehre.
  • 8 ist ein vereinfachtes Diagramm, das eine Anordnung darstellt, durch die die Ausgänge der Butler-Matrix verbunden sind mit jedem der strahlenden Elemente der Anordnung der Antenne der vorliegenden Erfindung.
  • 9 ist ein Diagramm, das eine Monopuls-Anordnung mit einer Butler-Matrix und eine zylindrische linsenelektronische Abtastanordnung („cylindrical lens electronic scan array") gemäß der vorliegenden Lehre zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Erklärende Ausführungsformen und beispielhafte Anwendungen werden nun mit Bezug auf die angefügte Zeichnung beschrieben, um die vorteilhafte Lehre der vorliegenden Erfindung zu offenbaren.
  • Während die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf erläuternde Ausführungsformen für besondere Anwendungen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Durchschnittsfachleute, die Zugang zu der hier bereitgestellten Lehre haben, werden zusätzliche Abwandlungen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereiches und zusätzliche Gebiete erkennen, in denen die vorliegende Erfindung von besonderem Nutzen wäre.
  • 1 ist eine vereinfachte Schnittansicht einer Raketenspitze einer Multifunktionsrakete, die gemäß der konventionellen Lehre ausgebildet ist. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Rakete 10' eine Raketenspitze 12' auf, innerhalb derer ein RF-Sucher 14' montiert ist. Elektromagnetische Energie 16', die von dem Sucher 14' ausgestrahlt (oder empfangen) wird, wird wenigstens teilweise von einem IR-Sucher 18', der an einem distalen Ende der Raketenspitze 12' angeordnet ist, blockiert. Daher zeigt 1 den Bedarf in der Technik nach einem System oder einem Verfahren, zum Integrieren zweier oder mehrerer Sucher in einem einzelnen Gehäuse, derart, dass keiner der beiden Sucher mit der Funktion des anderen wechselwirkt.
  • Wie oben erwähnt, wird der Bedarf im Stand der Technik adressiert durch die Antenne der vorliegenden Erfindung. Wie im Folgenden näher erläutert, beinhaltet die erfindungsgemäße Antenne eine zylindrische Anordnung bzw. ein zylindrisches Array, das einen Stapel von ebenen, parallelen, ringförmigen Strahlungselementen beinhaltet, wobei jedes der Elemente montiert ist mit seiner Ebene in einem vorbestimmten, im Wesentlichen senkrechten Winkel relativ zu einer Langsachse, wobei jedes der Elemente mit einem ferroelektrischen Füllmaterial gefüllt ist und einer Schaltung zum Anlegen von geeigneten Gleich-Vorspannungen an die strahlenden Elemente, um einen Übertragungs- oder Empfangsstrahl elektromagnetischer Energie in Elevationsrichtung um eine Elevationsachse wenigstens im Wesentlichen quer zu der Längsachse abzutasten bzw. zu steuern. In der dargestellten Ausführungsform ist Lückenausgleichsmaterial an dem inneren und äußeren Umfang eines jeden Elements angeordnet. Eine zweite Schaltung ist enthalten in der speziellen Ausführungsform zum Anregen wenigstens einiger der Elemente, um zu bewirken, dass der Strahl in Azimutrichtung um die Längsachse herum abtastet. In der bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schaltung eine Butler-Matrix.
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Multi-Modenantenne, die gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die Antenne 10 beinhaltet ein angepasstes (körperfestes) Phasenarray bzw. eine Phasen-Gruppe („conformal phased array") von strahlenden Elementen 20.
  • 3 ist eine vereinfache Explosionsdarstellung der Linsenanordnung aus 2 in perspektivischer Seitenansicht. Das grundsätzliche Element der Linsenanordnung 20 bzw. Linsengruppe 20 ist eine TEM-Moden-Übertragungsleitung („TEM mode transmission line"), die parallele Platten aufweist, die mit ferroelektrischem Füllmaterial gefüllt ist. Für ein winkeltreues bzw. konformes Array weist das Linsenarray eine zylindrische Form auf. Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet das Array 20 einen Stapel von ebenen, parallelen, ringförmigen Platten aus leitfähigem Material, von denen n in 3 dargestellt sind (22, 24, 26, 28 und 29). In der beispielhaften Ausführungsform sind die Platten aus Gold oder anderen geeigneten Leitern hergestellt.
  • 4 ist eine Draufsicht eines einzelnen strahlenden Elementes des Arrays, das in 3 veranschaulicht ist. Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, sind die Platten mit ferroelektrischem Material 23 gefüllt und beinhalten einen inneren Ring 25 und einen äußeren Ring 27, die Lückenausgleichsübertrager bzw. Umsetzer („space matching transformer") bereitstellen. Die Dielektrizitätskonstante eines ferroelektrischen Materials ändert sich mit der angelegten Gleichvorspannung und die Phase der RF-Welle, die durch das Linsenarray durchgeleitet wird, ändert sich als eine Funktion der angelegten Gleichvorspannung. Dadurch tasten die gestapelten zylindrischen Linsenelemente durch Anlegen einer geeigneten DC-Vorspannung an die zylindrischen Linsenelemente in Elevationsrichtung ab.
  • 5 ist eine Schnittseitenansicht eines Abschnitts der Platte, die in 4 veranschaulicht ist. Die Lückenausgleichsübertrager können aus einem Material oder parallelen Platten mit hoher Dielektrizitätskonstante gefertigt sein. Die Funktion der Lückenausgleichselemente ist es, die gesamte RF-Energie in die Lücke abzustrahlen. Fachleute werden erkennen, dass die Erfindung nicht begrenzt ist auf die Größe, Form, Anzahl oder Konstruktion der Strahlungselemente 22, 24, 26, 28 und 29. Zahlreiche andere Konstruktionen können für verschiedene Anwendungen verwendet werden.
  • Wie durch Durchschnittsfachleute erkannt wird, ist die Verwendung von ferroelektrischem Material dadurch vorteilhaft, dass sich auf die Verwendung einer angelegten Gleichspannung die Dielektrizitätskonstante des Materials ändert und eine Änderung der Elevation des Ausgabestrahls bewirkt, der von dem Element abgestrahlt wird, wie es in 3 gezeigt ist. Das heißt, die Mikrowellenausbreitungsgeschwindigkeit in den parallelen Platten ändert sich als eine Funktion der Gleichverspannung zwischen den Platten, wie sich die Dielektrizitätskonstante des ferroelektrischen Materials entsprechend ändert. Als ein Ergebnis wird die Phase eines einstrahlenden RF-Signals durch das Linsenelement geändert entsprechend seiner Gleichvorspannung. Wenn ein gestapeltes Array von Linsenelementen mit einem geeigneten Satz von Gleichvorspannungen vorgespannt wird und gespeist wird durch ein ebenes Array, wird die Ausgabe bzw. das Ausgabesignal des Arrays in einer Richtung gesteuert.
  • Typische ferroelektrische Materialien enthalten BST (Beryllium, Strontiumtetanatverbund, Flüssigkristalle, etc.).
  • Zurück zu 2, die Spannungsdifferenz Vn zwischen den Platten wird durch eine Quelle 30 bereitgestellt. In der Praxis kann die Quelle 30 eine Leistungsteilerschaltung, eine digital gesteuerte Energieversorgung oder andere geeignete Anordnung sein. Die Quelle wird gesteuert durch eine Systemsteuerung 40 als Reaktion auf Eingaben bzw. Eingabesignale, die über eine Eingabe-/Ausgabeschaltung 50 empfangen werden.
  • Steuern bzw. Abtasten des Ausgabestrahls in Azimutrichtung wird bewirkt durch die Verwendung einer Vielfachstrahlschaltung („multi beam circuit") (z. B. Butler-Matrix) wie im Weiteren ausführlicher diskutiert wird.
  • Wie in 2 gezeigt, wird ein Übertragungssignal von einem Hochfrequenzsender (z. B. Wanderwellenröhre) 60 durch einen Zirkulator 62 („circulator") auf einen 1:m-Leistungsteiler 64 gerichtet. Jeder der „m"-Ausgänge des Leistungsteilers ist verbunden mit einem zugeordneten Eingang einer Butler-Matrix über eine Phasenschieberanordnung mit einem festen Phasenschieber 66 und einem variablen Phasenschieber 68. Jeder Ausgang des Leistungsteilers liefert daher ein Eingabesignal an einen Modeneingang der Butler-Matrix 70. In dem ersten Modus bzw. Betriebsart wird das Signal, das an den ersten Eingang angelegt wird an jeden der „x"-Ausgänge der Butler-Matrix 70 geliefert. Die Ausgabesignale der Butler-Matrix-Schaltung werden angelegt an die strahlenden Elemente des zylindrischen Arrays 20 über eine Zuführungsanordnung 80. Die Zuführungsanordnung 80 ist in 6 genauer dargestellt.
  • 6 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt der binären Zuführung bzw. Versorgung des Arrays zeigt, das in 2 veranschaulicht ist. In 6 ist die binäre Zuführung bzw. Versorgung 80 gedreht, um den Abschnitt der strahlenden Elemente oder der Linse perspektivisch zu zeigen. Die binäre Zuführung kann eine gemeinsame Zuführung, ein einfacher Leistungsteiler, eine serielle Zuführung oder andere geeignete Anordnungen sein.
  • 7 ist ein Diagramm, das zeigt wie die Butler-Matrix mit einem einzelnen strahlenden Element gemäß der vorliegenden Lehre verbunden ist. In 7 sind nur neun Verbindungen zwischen der Butler-Matrix 70 und dem Element 22 gezeigt. In der Praxis ist jeder der Ausgänge der Butler-Matrix 80 mit einer entsprechenden Stelle auf dem Element 22 verbunden für eine 360° azimutale Abdeckung. Darüber hinaus ist in der besten Betriebsart jeder Ausgang der Butler-Matrix 80 verbunden mit derselben Stelle auf jedem der anderen strahlenden Elemente in dem Array 20. Dies ist in 8 veranschaulicht.
  • 8 ist ein vereinfachtes Diagramm, das eine Anordnung zeigt durch die die Ausgänge der Butler-Matrix mit jedem der strahlenden Elemente des Arrays der Antenne der vorliegenden Erfindung verbunden sind. Wie in 8 gezeigt, konvertiert die Butler-Matrix eine zweidimensionale (2D) Aperturverteilung bzw. Ausleuchtung („aperture distribution") in eine dreidimensionale (3D) Ausleuchtung.
  • Mit der in 7 und 8 veranschaulichten Verteilung wird ein erster Strahl 82 erzeugt mit einer zugeordneten Ausleuchtung 83 mit einem ersten Winkel von Φ1 in azimutaler Richtung durch Verwendung aller der Kreismoden („circular mode"), die durch die Butler-Matrix mit einer geeigneten Phasenschieberanordnung für jede der Moden erzeugt werden, und mit einem zweiten Strahl 84 mit einer zugehörigen Ausleuchtung 85 mit einem zweiten Winkel von Φ2 in azimutaler Richtung in einem zweiten Anregungszustand. Daher wird das Abtasten in azimutaler Richtung durch geeignete Wahl des festen und variablen Phasenschiebers und durch Anlegen eines Signals in Reihe mit den Eingängen der Butler-Matrix bewirkt.
  • Dadurch wird ein azimutales Abtasten durch die Butler-Matrix 70 erreicht und die variablen Phasenschieber und Elevationsabtastungen werden erreicht durch das zylindrische linsenelektronische Abtastarray (ESA) 20 über einen Satz von variablen Gleichvorspannungen. Jeder Eingangsanschluss der Butler-Matrix stellt einen anderen Kreismodus auf einem Zylinder dar. Der Eingang und Ausgang der Butler-Matrix ist ein Paar diskreter Fourier-Transformationen. Einfache Überlagerung dieser Kreismoden liefert eine gewünschte Ausleuchtung für eine Azimutabtastungsposition. Die Ausleuchtung in 7 zeigt an, dass die gesamte Energie nur in die gewünschte Strahlungsrichtung verteilt wird, die eine geeignet niedrige Seitenkeulenverjüngung enthält. Durch Zuweisen eines neuen Satzes von Phasen mit den variablen Phasenschiebern kann dieselbe Ausleuchtung frei um das Array 20 herum rotiert werden. Jeder binäre Versorgungsausgang speist den Eingangsanschluss bzw. Kanal (innerer Kreis des Zylinders) des Linsenarrays 20 räumlich oder nebeneinander.
  • Die Systemsteuerung 40 liefert Azimut- und Elevationsabtastungssteuersignale. Daher nimmt das System von 2 in der dargestellten Anwendung einen Sucher 18, der in der Raketenspitze 12 einer Rakete angeordnet ist, auf, ohne die Sicht der konischen/zylindrischen winkeltreuen bzw. konformen Antenne 10 zu blockieren.
  • Kurz gesagt, kann das System, das in 2 veranschaulicht ist, für Zweifunktions- bzw. Zweifachbetriebs-(IR & Hochfrequenz oder Hochfrequenz & Hochfrequenz)Sucher verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann der Hochfrequenzsucher entweder aufeinanderfolgendes Leitstrahldrehen („sequential lobbing") oder Monopulsannäherung („monopulse approach") für die Zielerfassung sein.
  • 9 ist ein Diagramm, das eine Monopulsanordnung mit einer Butler-Matrix und einem zylindrischen linsenelektronischen Abtastastarray gemäß der vorliegenden Lehre zeigt. Der Monopuls-Hochfrequenzsucher kann realisiert sein mit vier Butler-Matrizen mit vier zusätzlichen Phasenschiebersätzen. Die vorliegende Lehre kann verwendet werden für einen Zweifunktionssucher („dual mode seeker") in einer Bordrakete, einem Flugzeug oder in stationären Verfolgungssystemen.
  • Somit wurde die vorliegende Erfindung beschrieben mit Bezug auf eine besondere Ausführungsform für eine besondere Anwendung. Durchschnittsfachleute, die Zugang zu der vorliegenden Lehre haben, werden zusätzliche Abwandlungen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereiches erkennen.
  • Es ist daher durch die angehängten Ansprüche beabsichtigt, jede und alle derartigen Anwendungen, Abwandlungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung abzudecken.

Claims (9)

  1. Antenne mit: einem Array (20), der einen Stapel ebener, paralleler Strahlungselemente beinhaltet, wobei jedes der Elemente mit seiner Ebene unter einem vorbestimmten, sich im Wesentlichen quer in Bezug auf eine Längsachse erstreckenden Winkel angeordnet ist, wobei jedes der Elemente mit ferroelektrischem Grundmaterial (25) gefüllt ist, und einer Schaltung (30) zum Einstellen von geeigneten Gleichvorspannungen an den Strahlungselementen, um einen Übertragungs- oder einen Empfangsstrahl von elektromagnetischer Energie in Elevation um eine Elevationsachse herum zu scannen, und zwar wenigstens im Wesentlichen quer zu der Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass der Array (20) zylindrisch ist und die Elemente ringförmig ausgebildet sind.
  2. Antenne nach Anspruch 1, ferner mit einer zweiten Schaltung zum Anregen wenigstens einiger der Elemente, um zu bewirken, dass der Strahl in Azimutrichtung um die Längsachse herum abtastet.
  3. Antenne nach Anspruch 2, wobei die zweite Schaltung eine Butler-Matrix (70) beinhaltet.
  4. Antenne nach Anspruch 3, ferner mit einer Signalquelle (60).
  5. Antenne nach Anspruch 4, ferner mit einem Leistungsteiler (64), der mit der Quelle (60) verbunden ist.
  6. Antenne nach Anspruch 5, ferner mit einem Phasenverschiebungselement (66), das zwischen dem Ausgang des Leistungsteilers und der Butler-Matrix angeschlossen ist.
  7. Antenne nach Anspruch 6, ferner mit einem variablen Phasenschieber (68), der zwischen dem Ausgang des Leistungsteilers (64) und der Butler-Matrix (70) angeschlossen ist.
  8. Antenne nach Anspruch 4, ferner mit einem Versorgungsnetzwerk (80), das zwischen der Butler-Matrix und dem Array angeschlossen ist.
  9. Antenne nach Anspruch 2, ferner mit einer Steuereinheit (40) zum Steuern des Strahls in Azimutrichtung und in Elevationsrichtung.
DE60225453T 2001-08-22 2002-08-22 Konforme, zweidimensionale elektronisch gesteuerte antenne mit butlermatrix und elektronisch gesteuerter linsengruppe (esa) Expired - Lifetime DE60225453T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/935,148 US6703982B2 (en) 2001-08-22 2001-08-22 Conformal two dimensional electronic scan antenna with butler matrix and lens ESA
US935148 2001-08-22
PCT/US2002/026760 WO2003019726A2 (en) 2001-08-22 2002-08-22 Conformal two dimensional electronic scan antenna with butler matrix and lens esa

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60225453D1 DE60225453D1 (de) 2008-04-17
DE60225453T2 true DE60225453T2 (de) 2009-02-26

Family

ID=25466626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60225453T Expired - Lifetime DE60225453T2 (de) 2001-08-22 2002-08-22 Konforme, zweidimensionale elektronisch gesteuerte antenne mit butlermatrix und elektronisch gesteuerter linsengruppe (esa)

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6703982B2 (de)
EP (1) EP1421650B1 (de)
JP (1) JP4163109B2 (de)
KR (1) KR20030042024A (de)
AU (1) AU2002331683B2 (de)
CA (1) CA2426763C (de)
DE (1) DE60225453T2 (de)
WO (1) WO2003019726A2 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965279B2 (en) * 2003-07-18 2005-11-15 Ems Technologies, Inc. Double-sided, edge-mounted stripline signal processing modules and modular network
US9395718B1 (en) 2005-06-03 2016-07-19 Sciperio, Inc. Optimization of unique antenna and RF systems for specific substrates
JP4840300B2 (ja) * 2007-09-05 2011-12-21 日本電気株式会社 フェーズドアレイアンテナおよびフェーズドアレイレーダ
US8130171B2 (en) * 2008-03-12 2012-03-06 The Boeing Company Lens for scanning angle enhancement of phased array antennas
RU2446526C1 (ru) * 2010-12-23 2012-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Двумерная моноимпульсная фар с электронным управлением лучом
WO2012095056A2 (zh) * 2012-03-05 2012-07-19 华为技术有限公司 天线系统
US11855680B2 (en) * 2013-09-06 2023-12-26 John Howard Random, sequential, or simultaneous multi-beam circular antenna array and beam forming networks with up to 360° coverage
US9780457B2 (en) 2013-09-09 2017-10-03 Commscope Technologies Llc Multi-beam antenna with modular luneburg lens and method of lens manufacture
TWI633712B (zh) * 2017-05-16 2018-08-21 財團法人工業技術研究院 三維巴特勒矩陣
US10587034B2 (en) 2017-09-29 2020-03-10 Commscope Technologies Llc Base station antennas with lenses for reducing upwardly-directed radiation
CN111684653B (zh) 2018-02-06 2022-04-22 康普技术有限责任公司 产生具有全向方位角图案的天线波束的带透镜的基站天线
FR3098024B1 (fr) * 2019-06-27 2022-06-03 Thales Sa Formateur analogique multifaisceaux bidimensionnel de complexité réduite pour antennes réseaux actives reconfigurables
DE102020001153B4 (de) * 2020-02-21 2022-03-10 Diehl Defence Gmbh & Co. Kg Flugkörper, insbesondere Lenkflugkörper, mit einer Radarsensoreinheit
US11114759B1 (en) * 2020-08-14 2021-09-07 Qualcomm Incorporated Beamforming circuit for multiple antennas
US11598867B2 (en) 2020-09-17 2023-03-07 Rockwell Collins, Inc. Seeker sequential lobing radar antenna system
US11923619B2 (en) 2020-12-18 2024-03-05 Qualcomm Incorporated Butler matrix steering for multiple antennas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3653057A (en) * 1970-12-24 1972-03-28 Itt Simplified multi-beam cylindrical array antenna with focused azimuth patterns over a wide range of elevation angles
US3697994A (en) * 1971-07-19 1972-10-10 Us Navy Automatic beam steering technique for cylindrical-array radar antennas
US3979754A (en) * 1975-04-11 1976-09-07 Raytheon Company Radio frequency array antenna employing stacked parallel plate lenses
DE2732627C3 (de) * 1977-07-19 1980-04-17 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Kreisförmige phasengesteuerte Strahlergruppe
FR2469808A1 (fr) * 1979-11-13 1981-05-22 Etude Radiant Sarl Dispositif de balayage electronique dans le plan de polarisation
US4323901A (en) * 1980-02-19 1982-04-06 Rockwell International Corporation Monolithic, voltage controlled, phased array
US4975712A (en) * 1989-01-23 1990-12-04 Trw Inc. Two-dimensional scanning antenna
JP2699943B2 (ja) * 1995-07-24 1998-01-19 日本電気株式会社 フェーズドアレイアンテナ
US5729239A (en) * 1995-08-31 1998-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Voltage controlled ferroelectric lens phased array
CA2346878A1 (en) * 1998-10-16 2000-04-27 Xubai Zhang Voltage tunable laminated dielectric materials for microwave applications

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003019726A3 (en) 2003-04-10
JP4163109B2 (ja) 2008-10-08
US20030038752A1 (en) 2003-02-27
WO2003019726A2 (en) 2003-03-06
EP1421650B1 (de) 2008-03-05
EP1421650A2 (de) 2004-05-26
KR20030042024A (ko) 2003-05-27
JP2005501453A (ja) 2005-01-13
US6703982B2 (en) 2004-03-09
AU2002331683B2 (en) 2004-04-22
DE60225453D1 (de) 2008-04-17
CA2426763C (en) 2005-11-08
CA2426763A1 (en) 2003-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60225453T2 (de) Konforme, zweidimensionale elektronisch gesteuerte antenne mit butlermatrix und elektronisch gesteuerter linsengruppe (esa)
DE60107096T2 (de) Mechanisch steuerbares antennenarray
DE3874277T2 (de) Aktive multifunktionsantennengruppe.
DE69016827T2 (de) Leichte und flache phasengesteuerte Gruppenantenne mit elektromagnetisch gekoppelten integrierten Untergruppen.
DE69216998T2 (de) Breitbandige konforme Gruppenantenne aus geneigten Schlitzleitungen
DE68913885T2 (de) Streifenleitungsantennensystem mit Mehrfachfrequenz-Elementen.
DE112004001506B4 (de) Breitbandige, doppelt polarisierte Basistationsantenne für optimale Horizontal-Strahlungsmuster und variable Vertikal-Strahlbündelneigung
DE69930441T2 (de) Rekonfigurierbare phasengesteuerte gruppenantenne mit mehreren strahlen für satelliten
DE2727883A1 (de) Mikrowellen-antennensystem
DE2610304A1 (de) Dynamisch fokussierte antennenanordnung
DE112005003573T5 (de) Phased-Array-Radarantenne, welche eine verminderte Suchzeit hat, und Verfahren zur Benutzung derselben
DE69625949T2 (de) Gruppenantennenvorrichtung
DE69731050T2 (de) Gruppenantenne, Antennenanordnung mit einer derartigen Gruppenantenne und Antennensystem mit Verwendung einer derartigen Antennenanordnung
DE102012210314A1 (de) Antennenanordnung und Verfahren
DE69116347T2 (de) Pulsradar
DE3042456A1 (de) Antenne mit einer einrichtung zur drehung der polarisationsebene
DE69115544T2 (de) Verfahren zur Formung des Strahlendiagrammes einer aktiven Radarantenne mit elektronisch gesteuerter Ablenkung, und Antenne dazu
DE3788125T2 (de) Steuerbare strahlungskeule eines antennensystems mit butler-matrix.
DE3787824T2 (de) Phasenschiebersteuerung.
DE69121701T2 (de) Pulsradar und Bauelemente dafür
AU2002331683A1 (en) Conformal two dimensional electronic scan antenna with butler matrix and lens ESA
DE2306407A1 (de) Radargeraet hoher winkelaufloesung mit getrennten sende- und empfangsantennen
DE1791252C3 (de) Richtpeilsystem zur aktiven und passiven Ortung bestehend aus einer Mehrzahl von Antennenelementen. Ausscheidung aus: 1441757
EP1476921B1 (de) Vorrichtung zum senden und empfangen elektromagnetischer strahlung
DE2041299A1 (de) Drehbare Richtantenne

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition