DE60303685T2

DE60303685T2 - Rlsa antenne mit zwei orthogonalen linearen polarisationen

Info

Publication number: DE60303685T2
Application number: DE60303685T
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Pintos; Philippe Chambelin; Ali Louzir
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: WO2004019451A1; EP1537627B1; JP2005536935A; FR2843833A1; US20060001587A1; EP1537627A1; US7061444B2; AU2003262559A1; CN100466379C; CN1672291A; DE60303685D1; FR2843833B1; KR20050058396A

Description

Die Erfindung betrifft Netzwerkantennen des Typs mit radialen Hohlleitern mit linearen Schlitzen, bekannt als RLSA (Radial Line Slot Antennas), die insbesondere in Satellitenübertragungssystemen eingesetzt werden. Bei diesen Übertragungssystemen findet die Übermittlung zum Satelliten und der Empfang vom Satelliten entlang von jeweils zwei orthogonalen (zirkular und linear) Polarisationen statt, obwohl die Übertragungsfrequenzbänder und die Empfangsfrequenzbänder generell verschieden sind. Diese Entkopplung zwischen den beiden Verbindungen, der Verbindungen zum Satelliten und der Verbindung vom Satelliten der Übertragungssysteme wird verbessert, je besser die Trennung (Entkoppelung) zwischen den beiden orthogonalen Polarisationen in der Netzwerkantenne ist. Der identische Ansatz zweier orthogonaler Polarisationen wird in drahtlosen terrestrischen Übertragungssystemen eingesetzt, die als LMDS (Local Multipoint Distribution Systems) bekannt sind, die im 40 GHz Millimeterband arbeiten.
Eine Netzwerkantenne des RLSA Typs, die eine Einspeiseanordnung hat, die es erlaubt, dass die Antenne in zwei orthogonalen linearen Polarisationen erregt wird, ist aus dem Dokument von F.J. Boebels & K.C. Kelly her bekannt, das in IRE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, Juli 1961, Seiten 342–349 veröffentlicht wurde. Die Einspeiseanordnung für diese Antenne besteht aus zwei radialen Vertiefungen, eine ist über der anderen innerhalb der Antenne angeordnet, wobei jede Vertiefung durch einen zirkularen Hohlleiter erregt wird, der im Mittelpunkt von einer der beiden Oberflächen der Antenne angeordnet ist. Die zwei Anschlüsse der Einspeiseanordnung sind so auf beiden Seiten der Antenne angeordnet, dass dies den Effekt hat, Maskierungs- und Störungsgebiete an der Vorderseite der Antenne zu erzeugen und daher die Ausstrahlungseigenschaften der Letzteren verschlechtert.
Das Ziel der Erfindung ist, diesen Nachteil zu vermeiden und zu diesem Zweck ist eine Netzwerkantenne des RLSA Typs in der Form eines erfindungsgemäßen radialen Hohlleiters dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisstruktur, die hauptsächlich zur Rückseite der Antenne angeordnet ist, aus einem ringförmigen Hohlleiter besteht, der in der Mitte des radialen Hohlleiters angebracht ist und mit dem Letzteren durch zwei ringförmige Schlitze zur Erregung der Antenne in einer ersten linearen Polarisation verbunden ist und aus einem koaxialen Hohlleiter, der den ringförmigen Hohlleiter umgibt und mit dem radialen Hohlleiter durch radiale Schlitze verbunden ist, wobei der koaxiale Hohlleiter durch einen ringförmigen Hohlleiter erregt wird, der koaxial am äusseren Rand des koaxialen Hohlleiters liegt und mit dem Letzteren durch Schlitze verbunden ist, die um den inneren Rand des Ringes verteilt sind, um die Antenne in einer zweiten linearen Polarisation, orthogonal zu der ersten linearen Polarisation, zu erregen.
Gemäß den Eigenschaften der erfindungsgemäßen Netzwerkantenne:

– wird die erste lineare Polarisation durch einen
ersten rechteckigen Eingangshohlleiter erregt, der die TE₀₁ Grundschwingung verbreitet, die entlang einer axialen Richtung der Antenne im kreisförmigen Hohlleiter ausgerichtet ist;
– wird die zweite lineare Polarisation durch einen
zweiten rechteckigen Eingangshohlleiter erregt, der die TE₀₁ Grundschwingung verbreitet, die entlang einer zur axialen Richtung senkrechten Richtung der Antenne im ringförmigen Hohlleiter ausgerichtet ist;
– sind die beiden rechteckigen Eingangshohlleiter parallel zueinander angeordnet.
– sind die beiden rechteckigen Eingangshohlleiter nebeneinander angeordnet.

Mit dieser Konstruktion der Einspeiseanordnung für die Antenne kann der erste rechtwinklige Hohlleiter über oder unter dem zweiten rechtwinkligen Hohlleiter sein und verschiedene räumliche Strukturen können für die Anordnung der elektronischen Baugruppen zum Senden und Empfangen der Mikrowellensignale vorgesehen werden. Darüber hinaus ist die Konstruktion der Einspeiseanordnung, die auf dachziegelförmigen Hohlleitern beruht, relativ leicht herzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen RLSA Netzwerkantenne wird unten beschrieben und mit den Zeichnungen erläutert.
Die 1 zeigt die Netzwerkantenne mit einer erfindungsgemäßen Einspeiseanordnung, wobei die Einheit in einem Axialschnitt der Antenne zu sehen ist.
Die 2 ist eine teilperspektivische Ansicht im Axialschnitt der Antenne.
In der 1 beinhaltet die Netzwerkantenne vom RLSA Typ zwei koaxiale umlaufende Leiterplatten 1, 2, die durch nicht leitendes Material voneinander getrennt werden können, um einen radialen Hohlleiter (3) zu bilden. Die 2 zeigt die Front 1 der Antenne, die eine Anordnung einzelner sternförmiger Schlitze F hat, die in konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Es liegt für den Fachmann auf der Hand, dass die sternförmigen Schlitze eine andere Anordnung haben können.
Die Einspeiseanordnung für die Netzwerkantenne 3 ist hauptsächlich neben der Rückseite 2 der Antenne angeordnet, so dass ihre Vorderseite nicht durch ein Element verdeckt wird, welches ihr Strahlungsmuster beeinträchtigt.
Die Einspeiseanordnung ist so aufgebaut, dass beim Abstrahlen und/oder Empfangen, die beiden Betriebsarten E11 und H11 gleichzeitig durch ein Paar rechteckiger Eingangshohlleiter 4, 5 erregt werden, die auf der Rückseite der Antenne angebracht sind und überstehen, im gezeigten Ausführungsbeispiel, senkrecht zur Mittelachse A der Antenne. Diese beiden Eingangshohlleiter 4, 5 können parallel zueinander und einer über dem anderen angeordnet werden, um zwei unabhängige Erregungseingänge zu bilden. Andere Anordnungen können jedoch eingesetzt werden, ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Um die erste Betriebsart E11 auszulösen, wird der Eingangshohlleiter 4 mit dem radialen Hohlleiter 3 über den zirkularen Hohlleiter 6, der in der Mitte der Rückseite 2 der Antenne angebracht ist, zusammen geschaltet. Der Eingangshohlleiter 4 wird mit seiner TE₀₁ Grundschwingung versorgt, deren elektrisches Feld, in der 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet, parallel zur Richtung A verläuft. Der zirkulare Hohlleiter verbreitet die TM₀₁ Betriebsart in den radialen Hohlleiter 3 über zwei zirkulare Kopplungsschlitze 7, 8, die innerhalb des radialen Hohlleiters 3, entlang der Achse A, durch eine halbe Wellenlänge der geführten Welle im TM₀₁ Modus voneinander getrennt, angebracht sind.
Um die zweite Betriebsart H11 auszulösen wird der zweite Eingangshohlleiter 5 über den ringförmigen Hohlleiter 9, der mit einem koaxialen Hohlleiter 10, der den zirkularen Hohlleiter 6 umgibt, zusammen geschaltet, wobei der koaxiale Hohlleiter mit dem radialen Hohlleiter zusammen geschaltet wird. Der ringförmige Hohlleiter 9 ist koaxial am äusseren Rand des koaxialen Hohlleiters 10 angeordnet. Der Eingangshohlleiter 5 wird mit seiner TE₀₁ Grundschwingung versorgt, deren elektrisches Feld, in der 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet (senkrecht zur Ebene des Blattes), senkrecht zur Richtung A verläuft. Die TE₀₁ Betriebsart wird durch den ringförmigen Hohlleiter 9 in den koaxialen Hohlleiter 10 über lineare Kopplungsschlitze 11, die um den inneren Rand des Ringes verteilt sind, zusammen geschaltet, während der koaxiale Hohlleiter 10 mit dem radialen Hohlleiter 3 über radiale Kopplungsschlitze 12 verbunden ist, die von der Rückseite 2 der Antenne aus, um den zirkularen Hohlleiter herum, aufgefächert sind. Der mittlere Kreisumfang des ringförmigen Hohlleiters 9 ist ein Vielfaches der Wellenlänge der geführten Welle im TE₀₁ Modus. Im gezeigten Ausführungsbeispiel, wird die koaxiale Vertiefung 10 über 12 radiale Haltepunkte 12 mit dem radialen Hohlleiter 1 verbunden und der mittlere innere Kreisumfang des Hohlleiters 9 entspricht 12 Mal der Wellenlänge der geführten Welle im TE₀₁ Modus.
Die Grösse der Verbindungsschlitze 11 und 12 und deren Verteilung sollte abgeglichen werden, um die erwünschte Leistung der Antenne im Sinne von Bandbreite, Effizienz und Anpassung zu erhalten.
Die Einspeiseanordnung macht es daher möglich, von der Rückseite der Antenne aus, die Letztere in zwei orthogonalen linearen Polarisationen zu erregen, währenddessen das Auftreten von Maskierungs- und Störungsgebieten an der Vorderseite der Antenne vermieden wird.

Claims

Netzwerkantenne der RLSA Ausführung mit einem radialen Hohlleiter (3), die eine Einspeisstruktur besitzt, die die gleichzeitige Erregung der Antenne in zwei orthogonalen linearen Polarisationen erlaubt dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisstruktur, die hauptsächlich auf der Rückseite der Antenne angeordnet ist, aus einem ringförmigen Hohlleiter (6) besteht, der in der Mitte des radialen Hohlleiters angebracht ist und mit dem Letzteren durch zwei ringförmige Schlitze (7, 8) zur Erregung der Antenne in einer ersten linearen Polarisation verbunden ist und aus einem koaxialen Hohlleiter (10), der den ringförmigen Hohlleiter (6) umgibt und mit dem radialen Hohlleiter (3) durch radiale Schlitze (12) verbunden ist, wobei der koaxiale Hohlleiter (10) durch einen ringförmigen Hohlleiter (9) erregt wird, der koaxial am äusseren Rand des koaxialen Hohlleiters liegt und mit dem Letzteren durch Schlitze (11) verbunden ist, die um den inneren Rand des Ringes verteilt sind, um die Antenne in einer zweiten linearen Polarisation, orthogonal zu der ersten linearen Polarisation, zu erregen.
Antenne nach Anspruch 1, in dem die erste lineare Polarisation durch einen ersten rechteckigen Eingangshohlleiter (4) erregt wird, der die TE₀₁ Grundschwingung verbreitet, die entlang einer axialen Richtung der Antenne im kreisförmigen Hohlleiter ausgerichtet ist.
Antenne nach Anspruch 1, in dem die zweite lineare Polarisation durch einen zweiten rechteckigen Eingangshohlleiter (5) erregt wird, der die TE₀₁ Grundschwingung verbreitet, die entlang einer zur axialen Richtung senkrechten Richtung der Antenne im ringförmigen Hohlleiter (9) ausgerichtet ist.
Antenne nach Anspruch 2 und 3, in dem die beiden rechteckigen Eingangshohlleiter (4, 5) parallel zueinander angeordnet sind.
Antenne nach Anspruch 4, wobei die beiden rechteckigen Eingangshohlleiter (4, 5) nebeneinander angeordnet sind.