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Die vorliegende Erfindung hat eine Antennenstruktur zum
Gegenstand, die Mikrowellenenergie-Verteilerleitungen des
Dreiplattentyps enthält.
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Eine bekannte Ausführungsform einer Antenne besteht darin,
mehrere Strahlerelemente zu verwenden, die in einer Ebene aus N
Zeilen und M Spalten verteilt sind, wobei die Abtastung des
Raums durch das Mikrowellenenergie-Strahlenbündel, die auf
diese Weise erhalten wird, durch mechanische Drehung um eine oder
um zwei Achsen oder aber durch elektronische Strahlschwenkung
in einer oder in zwei Ebenen erfolgen kann, wobei dann zur
Struktur elektronisch steuerbare Phasenschieber hinzugefügt
sind.
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Wenn dieser Antennentyp eine einzige Mikrowellen-Energiequelle
verwendet, ist es notwendig, diese Energie z. B. zunächst
vertikal N horizontalen Ebenen zuzuteilen und sie dann horizontal
auf M Strahlerelemente zu verteilen, die von jeder horizontalen
Ebene getragen werden.
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Wenn eine solche Energieverteilung mit minimalen Verlusten
erfolgen soll, werden im allgemeinen Leitungen des
Dreiplattentyps und insbesondere Luft-Dreiplattenleitungen, in denen das
Dielektrikum durch Luft gebildet ist, verwendet.
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Auf diese Weise wird ein Stapel von N Dreiplattenleitungen
erhalten, die jeweils die Energie auf M Strahlerelemente
verteilen und die voneinander durch Abstandhalter getrennt sind, um
die für die Strahlerelemente in vertikaler Richtung gewählte
Schrittweite zu berücksichtigen.
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Eine solche Anordnung ergibt im allgemeinen eine große und
schwere Antenne. Außerdem wird die Ausführung der Verteiler-
Dreiplattenleitungen schwierig, wenn ihre Größe zunimmt,
wodurch die Anzahl M von Strahlerelementen pro Verteiler begrenzt
ist.
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Die britische Patentanmeldung GB 2 191 044 beschreibt eine
Antenne, die eine zirkular polarisierte Welle mit Hilfe von
überkreuzten Dipolen, die mit Hilfe von Dreiplattenleitungen
gespeist werden, senden und empfangen kann.
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Die vorliegende Erfindung hat eine Antennenstruktur des
vorangehenden Typs zum Gegenstand, in der die Nachteile und
Einschränkungen aufgrund der Tatsache verringert sind, daß die
Dreiplattenleitungen in der Weise angeordnet sind, daß sie
wenigstens einen Teil ihrer Masseebenen gemeinsam haben, und dies
selbstverständlich ohne Abwandlung der Schrittweiten, in denen
die M x N Strahlerelemente angeordnet sind.
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Genauer hat die Erfindung eine Antenne zum Gegenstand, wie sie
durch den Anspruch 1 definiert ist.
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Andere Aufgaben, Besonderheiten und Resultate der Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die durch die
beigefügten Zeichnungen erläutert wird, die zeigen:
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- Fig. 1 einen transversalen Schnitt einer
Dreiplattenleitung;
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- Fig. 2 eine Draufsicht einer Ausführungsform einer
Dreiplatten-verteilerleitung, die in der Antenne gemäß der
Erfindung verwendet wird;
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- Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform
der Antenne gemäß der Erfindung;
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- Fig. 4 eine Ausführungsform eines Übergangs zwischen zwei
Dreiplattenleitungen, die in der Antenne gemäß der Erfindung
verwendet werden.
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In diesen verschiedenen Figuren beziehen sich die gleichen
Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
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Fig. 1 zeigt also einen transversalen Schnitt eines
Prinzipschemas einer Leitung des Dreiplattentyps.
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Diese Leitung enthält einen Mittelleiter 4, der von zwei
Leiterebenen 1 und 2, die sich wie kurzgeschlossene Leitungen
verhalten und Masseebenen genannt werden, in einem im wesentlichen
konstanten Abstand gehalten wird. Der Mittelleiter ist von den
Masseebenen durch ein Dielektrikum 3 getrennt, das durch Luft
gebildet sein kann. Eine Dreiplattenleitung enthält außerdem
Mittel für die mechanische Unterstützung des Mittelleiters, die
in dieser Figur nicht gezeigt sind.
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Fig. 2 zeigt eine Draufsicht einer
Verteiler-Dreiplattenleitung, die in der Antenne gemäß der Erfindung verwendet werden
kann.
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Da das Schema von Fig. 2 eine Draufsicht ist, ist nur eine
Masseebene, die mit 11 bezeichnet ist, sichtbar. Die
Dreiplattenleitung ist z. B. im wesentlichen rechtwinklig, wobei ihr
Mittelleiter (nicht sichtbar) z. B. an einer der langen Seiten des
Rechtecks, die mit 12 bezeichnet ist, die Energie empfängt, die
von Zuteilermitteln R (z. B. längs der vertikalen Achse) über
einen Koppler sowie bei Ausführung einer elektronischen
Strahlschwenkung in der vertikalen Ebene über einen Phasenschieber
ankommt, um die Energie in der horizontalen Ebene (gemäß dem
vorangehenden Beispiel) mit M Strahlerelementen, beispielsweise
vom Dipoltyp, die mit D&sub1;, D&sub2;,...,DM bezeichnet und an der
anderen langen Seite des Rechtecks, die mit 13 bezeichnet ist,
angeordnet sind, zu verteilen.
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Genauer sind in dieser Ausführungsform die Dipole D jeweils
durch zwei übereinanderliegende Halbdipole, die eine
Verlängerung jeder der Masseebenen bilden, wovon nur der obere
Halbdipol sichtbar und mit 10 bezeichnet ist, sowie durch einen mit
40 bezeichneten Halbdipol gebildet, der die Verlängerung des
Mittelleiters ist. Die Dipole sind auf der Seite 12 regelmäßig
in einer mit PM bezeichneten Schrittweite angeordnet. Zum
Beispiel sind die Masseebenen durch Aluminiumfolien und der
Mittelleiter durch Kupferbänder gebildet. Auf Höhe der Dipole kann
die Dreiplattenstruktur mechanisch durch Schaumstoff verstärkt
sein, der zwischen dem Mittelleiter und den Masseebenen
angeordnet ist.
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In Fig. 2 sind außerdem mehrere Übergänge JD gezeigt, die z. B.
in den in der Seite 13 ausgebildeten Nuten angeordnet sind und
die Verbindung zwischen mehreren Dreiplattenleitungen
gewährleisten, deren genauer Aufbau und deren genaue Funktion in
bestimmten Ausführungsformen weiter unten genauer beschrieben
wird.
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In dem Fall, daß der Zuteiler R ebenfalls durch eine
Dreiplattenleitung gebildet ist, die beispielsweise wie in der Figur
gezeigt auf der Seite 13, norinalerweise in der Ebene des
Dreiplatten-Verteilers, angeordnet ist, kann die elektrische
Verbindung zwischen den zwei Dreiplattenleitungen mit Hilfe eines
Übergangs JR auf einer der kurzen Seiten des Rechtecks, der zum
vorangehenden Übergang JD analog ist, bewerkstelligt werden.
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Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Antenne gemäß der
Erfindung in einer Teilschnittansicht in der vertikalen Ebene.
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In dieser Figur sind in einer Schnittansicht fünf Verteiler-
Dreiplattenleitungen TD gezeigt, die durch Abstandhalter 8
getrennt sind und gehalten werden. Jede der Verteilerleitungen TD
ist durch zwei übereinanderliegende Dreipattenleitungen
gebildet, die mit T&sub1; und T&sub2; bezeichnet sind.
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Die erste dieser Leitungen T&sub1; trägt die Dipole D, die in der
Verlängerung der Leitung T&sub1; verwirklicht sind, wie in Fig. 2
gezeigt ist, sowie einen Teil der Mikrowellenleitungen, die für
die Verteilung erforderlich sind. Die andere Dreiplattenleitung
T&sub2; trägt den Rest der Verteilerleitungen. Sie ist zur
Dreiplattenleitung T&sub1; parallel angeordnet, derart, daß sie mit dieser
eine ihrer Masseebenen, im gezeigten Beispiel die Ebene 12,
gemeinsam hat, wobei sie dann außerdem durch eine zweite
Masseebene, die mit 14 bezeichnet ist, und durch einen Mittelleiter,
der mit 13 bezeichnet ist, gebildet ist. Die Leitungen T&sub1; und
T&sub2; sind in einem vertikalen Träger 3 hinter der Antenne
befestigt.
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Im vorderen Teil der Antenne hinter den Dipolen D ist auf
herkömmliche Weise eine Leiterebene 9 befestigt, die den Reflektor
für die Dipole bildet.
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Auf die weiter oben erläuterte Weise wird die an den Zuteiler R
gelieferte Mikrowellenenergie über Koppler und gegebenenfalls
über Phasenschieber den verschiedenen (N) Verteilerleitungen
zugeteilt; die an jede der Verteilerleitungen gelieferte
Energie wird auf M Dipole verteilt, die von diesen Leitungen
getragen werden.
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Es ist anzumerken, daß in der vorliegenden Beschreibung der
Ausdruck "Zuteilung" für die Verteilung der Energie zwischen
der Quelle und den (N) horizontalen Ebenen verwendet wird, und
daß der Ausdruck "Verteilung" auf die Verteilung innerhalb der
horizontalen Ebene auf die verschiedenen M Strahlerelemente
verwendet wird.
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Es ist außerdem anzumerken, daß die Beschreibung des Betriebs
und die verwendeten Ausdrücke dem Betrieb beim Senden
entsprechen, daß jedoch die Antenne in umgekehrter Weise auch beim
Empfang arbeitet.
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Eine solche Struktur ermöglicht daher die Reduzierung der Dicke
der Antenne (zwischen der vorderen Fläche und der hinteren
Fläche) sowie ihres Gewichts aufgrund der Verringerung der
Anzahl der Masseebenen.
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Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Übergangs JD zwischen
zwei Dreiplattenleitungen T&sub1; und T&sub2;, die dieselbe
Verteilerleitung TD bilden.
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In Fig. 4 ist die hintere Fläche der Leitungen T&sub1; und T&sub2;
gezeigt. Die Leitung T&sub1; enthält stets die Masseebene 11, ihren
Mittelleiter, der mit 10 bezeichnet und gestrichelt dargestellt
ist, sowie die Masseebene 12, die sie mit der Leitung T&sub2;
gemeinsam hat, deren Mittelleiter mit 13 bezeichnet ist und die
die zweite Masseebene 14 enthält.
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Der Übergang JD zwischen den zwei Dreiplattenleitungen ist
durch eine Leitung des Mikrostreifentyps gebildet, d. h., daß
er eine Masseebene 5 und einen Leiter 6 in Form eines Streifens
enthält, der parallel zur Masseebene angeordnet und von dieser
durch ein dielektrisches Material 7 getrennt ist. Die Leitung
JD ist an der hinteren Fläche der Leitungen T&sub1; und T&sub2;
angeordnet. Die Mittelleiter 10 und 13 der zwei Dreiplattenleitungen
T&sub1; und T&sub2; sind jeweils mit einer Zunge versehen, die sich aus
der Leitung erstreckt, durch die Masseebene 5 (ohne
elektrischen Kontakt mit dieser) und das Dielektrikum 7 in der Weise
verläuft, daß sie mit dem Leiter 6 in elektrischem Kontakt ist.
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Ein solcher Übergang ist in der französischen Patentanmeldung
Nr. 2 612 697 im Namen von THOMSON-CSF beschrieben.
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Die obige Beschreibung ist selbstverständlich anhand eines
nicht beschränkenden Beispiels gegeben worden. So ist
insbesondere eine Antenne beschrieben worden, die eine mechanische
Abtastung in der horizontalen Ebene gewährleistet, diese Ebene
kann jedoch auch vertikal orientiert sein.