DE69212378T2

DE69212378T2 - Antenna with shaped radiation beam and high gain

Info

Publication number: DE69212378T2
Application number: DE1992612378
Authority: DE
Inventors: Frederic Magnin; Gerard Raguenet
Original assignee: Alcatel Espace Industries SA
Current assignee: Alcatel Espace Industries SA
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: EP0512487A1; FR2676310B1; EP0512487B1; FR2676310A1; CA2067932A1; JPH05129822A; DE69212378D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit geformter Keule und großem Gewinn.The invention relates to a shaped beam antenna with high gain.

Derartige Antenne sind sehr nützlich für Satellitenanwendungen. Die umlaufenden Satelliten mit niedrigem Orbit haben einen sehr weit offenen Sichtkonus von der Erde: in einer Höhe von 800 km beträgt der Halbwinkel an der Spitze des Konus 63º. Der Abstand eines solchen Satelliten von einer Station innerhalb dieses Konus variiert von 800 km (am Fußpunkt) bis auf 2300 km (am Rand des Konus). Im Fall einer Femmessung oder Fernsteueruilg zwischen dem Satelliten und dieser Station möchte man eine Verbindung mit konstantem Fluß unabhängig von der relativen Lage dieser Station im Konus erzielen. Die für solche Aufgaben verwendeten Antennen müssen daher ein Diagramm aufweisen, dessen Keulenprofil am Rand des Konus einen Höchstwert hat und zum Fußpunkt hin abnimmt. Die Dynamik beträgt dann etwa 12 dB. Solche Keulenprofile können außerdem entweder schwache Pegel berücksichtigen (im Fußpunkt sinkt die Dynamik auf etwa 10 dB) oder im Gegenteil eine Kompensation der atmosphärischen Dämpfung berücksichtigen (die proportional zum Abstand ist), wobei die Dynamik dann größer als 13 dB wird. Diese Keulengeometrie ist drehsymmetrisch in Azimutrichtung und hat die Form einer Schale. Sie erfordert daher Antennen mit geformter Keule.Such antennas are very useful for satellite applications. Low-orbit satellites have a very wide open cone of view from the Earth: at an altitude of 800 km, the half-angle at the tip of the cone is 63º. The distance of such a satellite from a station within this cone varies from 800 km (at the base) to 2300 km (at the edge of the cone). In the case of remote measurement or remote control between the satellite and this station, one would like to obtain a connection with constant flux regardless of the relative position of this station in the cone. The antennas used for such tasks must therefore have a diagram whose beam profile has a maximum at the edge of the cone and decreases towards the base. The dynamic range is then about 12 dB. Such beam profiles can also either take into account low levels (at the base point the dynamic range drops to about 10 dB) or, on the contrary, take into account a compensation for atmospheric attenuation (which is proportional to the distance), in which case the dynamic range becomes greater than 13 dB. This beam geometry is rotationally symmetrical in the azimuth direction and has the shape of a bowl. It therefore requires antennas with a shaped beam.

Unter den bekannten Techniken, um solche Merkmale zu erzielen, kennt man zwei große Gruppen:Among the known techniques for achieving such features, two large groups are known:

a) Die geformten Reflektoren:a) The shaped reflectors:

Dies sind drehsymmetrische Reflektoren, deren Profil so optimiert ist, daß in Elevationsrichtung die Keulenform erreicht wird. Das Problem dieser Reflektoren besteht darin, daß sie ein drehsymmetrisches Diagramm besitzen, da sie die Verbindung im ganzen Konus sicherstellen müssen. Es ist daher schwierig, einen hohen Gewinn zu erzielen und zugleich vernünftige Abmessungen für den Reflektor. Ein solcher Reflektor ist in einem Aufsatz "Method of moment analysis of a cavity-fed shaped beam reflector antenna" von Bridges, Shafai und Kishk beschrieben, der veröffentlicht wurde in Antenna '90 Conference Proceedings, 15.-17. August 1990; Winnipeg, Kanada.These are rotationally symmetrical reflectors whose profile is optimized to achieve the lobe shape in the elevation direction. The problem with these reflectors is that they have a rotationally symmetrical diagram, since they have to ensure the connection throughout the cone. It is therefore difficult to achieve a high gain and at the same time reasonable dimensions for the reflector. Such a reflector is described in a paper "Method of moment analysis of a cavity-fed shaped beam reflector antenna" by Bridges, Shafai and Kishk, published in Antenna '90 Conference Proceedings, August 15-17, 1990; Winnipeg, Canada.

b) Die Netzantennen:b) The network antennas:

Ausgehend von der obigen Feststellung wurden Netzantennen mit elektronischer Strahlablenkung erprobt, die eine gerichtete Antennenkeule und einen hohen Gewinn besitzen, wobei die Keule elektronisch gesteuert bewegt wird. Solche Antennen sind in dem Buch "Antenna Engineering Handbook" von R.C. Johnson und H. Jasik beschrieben, das bei McGraw-Hill erschienen ist (siehe Kapitel 20 "Phased Arrays" von R. Tang und R.W. Burns, Seiten 20-1 bis 20-5). Die Verbindung ist dann nicht gleichzeitig im ganzen Konus gewährleistet, sondern jeweils nur in der Richtung der angepeilten Station. Man unterscheidet hier zwei Familien von Netzantennen, die ebenen und die geformten Netzantennen.Based on the above statement, network antennas with electronic beam deflection were tested, which have a directed antenna beam and a high gain, with the beam being moved electronically. Such antennas are described in the book "Antenna Engineering Handbook" by R.C. Johnson and H. Jasik, published by McGraw-Hill (see Chapter 20 "Phased Arrays" by R. Tang and R.W. Burns, pages 20-1 to 20-5). The connection is then not guaranteed simultaneously in the entire cone, but only in the direction of the targeted station. Two families of network antennas are distinguished here: the flat and the shaped network antennas.

b1) Die ebenen Netze:b1) The plane nets:

Beseitigt man Netzkeulen mit den üblichen Techniken der Dimensionierung von Netzen, indem man das Raster ändert, d.h. den Abstand zwischen zwei benachbarten Quellen, dann kann man für vergleichbare Abmessungen eine deutlich höhere Richtwirkung als mit einem geformten Reflektor erzielen. Da die Phase für die Speisung jeder Quelle durch einen Phasenschieber gesteuert wird, verschiebt man das Diagramm durch Veränderung dieser Phasen. Diese Lösung besitzt zwei wesentliche Nachteile:If you eliminate network lobes using the usual techniques for dimensioning networks by changing the grid, i.e. the distance between two adjacent sources, you can achieve significantly higher directivity for comparable dimensions than with a shaped reflector. Since the phase for feeding each source is controlled by a phase shifter, you shift the diagram by changing these phases. This solution has two major disadvantages:

- Man muß die Keule in Elevationsrichtung um ±60º etwa oder sogar mehr bei geringerer Höhe verschieben. Dies führt dazu, daß die Quellen stark einander angenähert werden müssen.- The beam must be shifted in elevation by about ±60º or even more at lower altitudes. This means that the sources must be brought very close to each other.

- Es ist sehr schwierig, ein Maximum der Abstrahlung bei 60º und ein Minimum an der Achse zu erzielen. Dies erfordert Quellen, deren Richtungwirkung bei 60º sehr hoch ist, selbst wenn ihr Diagramm den gewünschten Verlauf besitzt, d.h. einen Höchstwert der Strahlung bei 60º hat (beispielsweise Spiralen). Wenn man daher ein hohen Gewinn (z.B. > 20 dBi) erzielen will, braucht man relativ große Dimensionen und damit eine große Zahl von Quellen und Phasenschiebern (zwischen 50 und 100 Quellen je nach der elementaren Richtwirkung bei 60º). Eine solche Antenne erfordert daher eine große Anzahl von Steuerpunkten.- It is very difficult to achieve a maximum of radiation at 60º and a minimum on the axis. This requires sources with a very high directivity at 60º, even if their diagram has the desired shape, ie a maximum radiation value at 60º (for example spirals). Therefore, if a high gain (eg > 20 dBi) is to be obtained, relatively large dimensions are required and therefore a large number of sources and phase shifters (between 50 and 100 sources depending on the elementary directivity at 60º). Such an antenna therefore requires a large number of control points.

b2) Die geformten Netze:b2) The formed nets:

Um eine maximale Abstrahlung in einem Konus bei 60º zu erzielen, kann man die Quellen auf einer geformten Oberfläche (beispielsweise eine Halbkugel) anordnen. Indem jede Quelle durch einen Phasenschieber gesteuert wird, lenkt man die Keule in Elevations- und Azimutrichtung ab. Mit solchen Netzen kann man aber nicht mehr alle Quellen gleichzeitig benutzen, und man kann strahlende Elemente benutzen, deren maximale Richtwirkung bei 0º liegt, aber die auch um 60º ablenkbar sein müssen.To obtain maximum radiation in a cone at 60º, the sources can be arranged on a shaped surface (for example a hemisphere). By controlling each source through a phase shifter, the beam is deflected in elevation and azimuth. However, with such networks, it is no longer possible to use all the sources simultaneously and radiating elements can be used whose maximum directivity is at 0º, but which must also be deflectable by 60º.

Ziel der Erfindung ist es, eine Antenne anzugeben, die diese Nachteile beseitigt, d.h. die Anzahl der Steuerpunkte der Antenne verringert und zugleich die betrachtete Aufgabe wirksam zu lösen vermag.The aim of the invention is to provide an antenna that eliminates these disadvantages, i.e. reduces the number of control points of the antenna and at the same time is able to effectively solve the task in question.

Hierzu wird eine Antenne gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Das Diagramm der Antenne in Elevationsrichtung wird geregelt, indem die Phasenschieber gesteuert werden, während die Ablenkung in Azimutrichtung durch eine Umschaltung der Mantellinien erfolgt.For this purpose, an antenna according to claim 1 is proposed. The diagram of the antenna in the elevation direction is controlled by controlling the phase shifters, while the deflection in the azimuth direction is carried out by switching the generatrix lines.

Da sich das erfindungsgemäße Netz auf einer Fläche beliebigen Profils mit einer Symmetrieachse befindet, kann das Profil optimiert werden, um die Form des Strahlungsdiagramms einer Mantellinie zu bestimmen. Hierzu besitzt die Senkrechte auf der Mantellinie in einer Ebene, die durch die Symmetrieachse verläuft, eine variable Orientierung je nach der Lage auf der Mantellinie. Daraus ergibt sich, daß die strahlenden Elemente, die sich auf der Mantellinie befinden, unterschiedliche Orientierungen besitzen. Mit anderen Worten wird die Neigung eines strahlenden Elements bezüglich der Symmetrieachse so optimiert, daß die gewünschte Form des Strahlungsdiagramms einer Mantellinie erhalten wird. Eine solche Antenne besitzt den großen Vorteil, eine Ablenkung in zwei Ebenen zu erlauben, indem nur eine Steuerung in einer Richtung verwendet wird, die in der Azimutebene verteilt wird. Außerdem kann die Anzahl der erforderlichen Steuerungen (eine je Mantellinie) im Vergleich zu einer klassischen Antenne verringert werden, die eine eigene Steuerung für jedes strahlende Element erfordert.Since the network according to the invention is located on a surface of any profile with an axis of symmetry, the profile can be optimized to determine the shape of the radiation pattern of a generatrix. To this end, the perpendicular to the generatrix in a plane passing through the axis of symmetry has a variable orientation depending on the position on the generatrix. This means that the radiating elements located on the generatrix have different orientations. In other words, the inclination of a radiating element with respect to the axis of symmetry is optimized so as to obtain the desired shape of the radiation pattern of a generatrix. Such an antenna has the great advantage of allowing deflection in two planes by using only one control in one direction distributed in the azimuth plane. In addition, the number of controls required (one per generatrix) can be reduced compared to a classic antenna which requires a separate control for each radiating element.

Optimiert man außerdem den passiven Verteiler und die variable Neigung der strahlenden Elemente bezüglich der Symmetrieachse, dann kann auch die Form der Strahlungskeule optimiert werden.If the passive distributor and the variable inclination of the radiating elements with respect to the symmetry axis are also optimized, the shape of the radiation beam can also be optimized.

Damit ergibt sich ein dritter Freiheitsgrad in dem Prozeß einer Spalte von strahlenden Elementen, die sich auf einer gemeinsamen Mantellinie befinden. Dies erlaubt es, wirksam die strahlenden Elemente in den Richtungen zu verwenden, in denen sie arbeiten sollen. Dies ist umso interessanter, je größer der Ablenkbereich mit einem großen Schwenkwinkel ist, beispielsweise größer als ±60º. Diese Eigenschaft der Erfindung führt zu großen Schwenkbewegungen und ist ein entscheidender Vorteil bezüglich der ebenen Lösungen, bei denen die Wirksamkeit bei großen Schwenkwinkeln abnimmt.This gives a third degree of freedom in the process of a column of radiating elements located on a common generatrix. This allows the radiating elements to be used effectively in the directions in which they are intended to work. This is all the more interesting the larger the deflection range is with a large swivel angle, for example greater than ±60º. This property of the invention leads to large swivel movements and is a decisive advantage compared to the flat solutions where the effectiveness decreases with large swivel angles.

Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nun anhand eines nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The features and advantages of the invention will now be explained in more detail using a non-limiting embodiment and the accompanying drawings.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Antenne.Figure 1 shows an example of an antenna according to the invention.

Die Figuren 2 und 3 zeigen mehrere Merkmale der Antenne aus Figur 1.Figures 2 and 3 show several features of the antenna of Figure 1.

Die Figuren 4 bis 7 zeigen andere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antenne.Figures 4 to 7 show other embodiments the antenna according to the invention.

Die erfindungsgemäße Antenne enthält ein geformtes Netz 10, das sich auf einer geformten Oberfläche 11 mit einer Symmetrieachse und beliebigem Profil befindet (konisch, sphärisch, elliptisch, parabolisch, hyperbolisch usw.). Dieses Netz besteht aus Mantellinien 12, auf denen mehrere Quellen oder strahlende Elemente 13 angeordnet sind. Jede Mantellinie 12 ist eine Schnittlinie der geformten Fläche 11 mit einer Ebene, die durch die Symmetrieachse A verläuft, beispielsweise die Fußpunktachse. In Figur 1 ist die Fläche 11 eine konische Fläche, und die Mantellinien 12 enthalten je drei strahlende Elemente 13.The antenna according to the invention comprises a shaped network 10 located on a shaped surface 11 with an axis of symmetry and any profile (conical, spherical, elliptical, parabolic, hyperbolic etc.). This network consists of generatrixes 12 on which several sources or radiating elements 13 are arranged. Each generatrix 12 is an intersection line of the shaped surface 11 with a plane that runs through the axis of symmetry A, for example the base axis. In Figure 1, the surface 11 is a conical surface and the generatrixes 12 each contain three radiating elements 13.

In der Antenne gemäß Figur 1 wird nur ein einziger Phasenschieber 14 für jede Mantellinie 12 betrachtet. Ein passiver Verteiler 15 teilt das Signal nach Amplitude und Phase zwischen den verschiedenen Quellen auf und liegt zwischen dem Ausgang dieses Phasenschiebers 14 und dem Eingang jeder Quelle 13. Für jede Mantellinie ist ein gleicher Verteiler 15 vorgesehen, so daß die Geometrie der Antenne gemäß Figur 1 vollständig drehsymmetrisch ist. Der Verteiler 15 ist so berechnet, daß sich ein bestimmtes Diagramm der Strahlungen der Quellen 13 jeder Mantellinie 12 ergibt und sich aus der Gesamtheit der Quellen 13 der Antenne ein gewisses resultierendes Diagramm ergibt.In the antenna according to Figure 1, only a single phase shifter 14 is considered for each generatrix 12. A passive distributor 15 divides the signal according to amplitude and phase between the various sources and is located between the output of this phase shifter 14 and the input of each source 13. An identical distributor 15 is provided for each generatrix, so that the geometry of the antenna according to Figure 1 is completely rotationally symmetrical. The distributor 15 is calculated in such a way that a certain diagram of the radiation from the sources 13 of each generatrix 12 results and a certain resulting diagram results from the totality of the sources 13 of the antenna.

Um eine ausreichende Richtwirkung zu erzielen, läßt man gleichzeitig eine oder mehrere benachbarte Mantellinien strahlen. Die Drehung dieser Mantellinien hat zwei Wirkungen auf die Strahlungsphase:In order to achieve sufficient directivity, one or more adjacent generatrices are allowed to radiate simultaneously. The rotation of these generatrices has two effects on the radiation phase:

- die erste Wirkung ist eine Drehung φ der Polarisationsebene um die Drehachse Δ. Diese Drehung ist konstant. Sie ist mit der Geometrie des Netzes, wie in Figur 2 zu sehen, verknüpft.- the first effect is a rotation φ of the polarization plane around the rotation axis Δ. This rotation is constant. It is linked to the geometry of the network, as can be seen in Figure 2.

Die zweite Wirkung ist eine Ausbreitungsverzögerung, die proportional zum relativen Abstand einer Quelle bezüg lich einer Bezugsebene P senkrecht zur Visierrichtung ist.The second effect is a propagation delay, which is proportional to the relative distance of a source with respect to a reference plane P perpendicular to the line of sight.

Für eine bestimmte Bezugsebene P können die Abstände der Quellen einer gemeinsamen Mantellinie von dieser Ebene variieren.For a given reference plane P, the distances of the sources of a common generatrix from this plane can vary.

Die Aufgabe der Phasenschieber ist es, diese Wirkungen zu kompensieren. Da es aber nur einen Phasenschieber je Mantellinie gibt und die Kompensation dieser Ausbreitungsverzögerung für alle Quellen die gleiche sein soll, muß man den Mittelwert der Verzögerung berechnen. Diese Ausbreitungsverzögerungen hängen von der Visierrichtung in Elevationsrichtung, d.h. von der Neigung der Bezugsebene P ab. Aus Figur 3 ersieht man, daß in einer Richtung entsprechend der Achse A, beispielsweise der Fußpunktrichtung, alle Mantellinien in Phase sind (Θ = 0º). Die Phasenschieber dürfen nur die Drehung der Polarisationsebene in Azimutrichtung kompensieren. Dagegen gibt es große Unterschiede, wenn die Visierachse bei 60º liegt (Θ = 60º). Es ist daher unmöglich, mehrere benachbarte Mantellinien gleichzeitig im ganzen Elevationswinkelbereich zu summieren. Das führt zu einer Verschlechterung des Diagramms außerhalb der Visier richtung.The task of the phase shifters is to compensate for these effects. However, since there is only one phase shifter per generatrix and the compensation of this propagation delay should be the same for all sources, the average value of the delay must be calculated. These propagation delays depend on the direction of sight in the elevation direction, i.e. on the inclination of the reference plane P. From Figure 3 it can be seen that in a direction corresponding to the axis A, for example the foot point direction, all generatrixes are in phase (Θ = 0º). The phase shifters must only compensate for the rotation of the polarization plane in the azimuth direction. On the other hand, there are large differences when the sighting axis is at 60º (Θ = 60º). It is therefore impossible to sum several adjacent generatrixes simultaneously over the entire elevation angle range. This leads to a deterioration of the diagram outside the line of sight.

Selbst wenn das Diagramm einer Mantellinie 12 also alle Sollwerte erfüllt, sofern die Laufzeitverzögerungen in einer Richtung von z.B. 60º kompensiert werden, gilt dies zwar für Θ = 60º, aber keineswegs für andere Winkel, insbesondere für Θ = 0º, wo das erhaltene Diagramm deutlich unter dem Sollwert liegt.Even if the diagram of a surface line 12 fulfills all the target values, provided that the propagation delays in a direction of, for example, 60º are compensated, this applies for �Theta; = 60º, but by no means for other angles, in particular for �Theta; = 0º, where the resulting diagram is significantly below the target value.

Es ist möglich, die Mantellinie zu überdimensionieren, um diese Verschlechterung zu kompensieren, d.h. die den Quellen dieser Mantellinie zugeführte Energie zu erhöhen, um ein Diagramm zu erzielen, das deutlich die vorgesehenen Grenzwerte überschreitet.It is possible to oversize the generatrix to compensate for this deterioration, i.e. to increase the energy supplied to the sources of this generatrix in order to obtain a diagram that significantly exceeds the limits provided.

Es ist aber auch möglich, auf die Phasenschieber einzuwirken, um das Diagramm zu verformen und an den Elevationswinkel der anvisierten Station anzupassen. Befindet sich diese bei Θ = 60º, dann kompensiert man die Laufzeitverzögerungen in dieser Richtung. Wenn der Elevationswinkel abnimmt, verformt man das Diagramm, indem man auf die Phasenschieber einwirkt. Wenn beispielsweise die Station sich bei etwa Θ = 30º befindet, dann übersteigt das Diagramm bei 30º den Sollwert, liegt aber darunter bei 60º usw. bis zu 0º, wo das Diagramm dem Sollwert bei Θ = 60º keineswegs mehr entspricht.It is also possible to act on the phase shifters to deform the diagram and adapt it to the elevation angle of the targeted station. If this is at �Theta; = 60º, then the propagation delays are compensated in that direction. As the elevation angle decreases, the diagram is distorted by acting on the phase shifters. For example, if the station is at about Θ = 30º, the diagram will exceed the nominal value at 30º, but will be below it at 60º, and so on, down to 0º, where the diagram will no longer correspond to the nominal value at Θ = 60º.

Die Ablenkung in Azimutrichtung erfolgt durch einfache Umschaltung der Mantellinien, da die Geometrie drehsymmetrisch ist.The deflection in the azimuth direction is achieved by simply switching the surface lines, since the geometry is rotationally symmetrical.

In einer solchen Ausführungsform beschränkt man die Anzahl der Phasenschieber im Verhältnis zur Anzahl der Quellen je Mantellinie im Vergleich zu einer klassischen geformten Struktur. Mit einer deutlich geringeren Anzahl von Steuerpunkten und gleichzeitiger Aktivierung der Phasenschieber der Mantellinien 12 kann man einen Schwenk der Keule in Azimut- und Elevationsrichtung der Antenne erreichen. So ergibt sich eine geformte Lösung, in der man ein in Elevationsrichtung geformtes Diagramm erhalten möchte, das ein Sollprofil respektiert und das einfach in Azimutrichtung umgeschaltet wird, wobei die Mantellinien eine geringe Richtwirkung und kleine Abmessungen besitzen.In such an embodiment, the number of phase shifters is limited in relation to the number of sources per generatrix compared to a conventional shaped structure. With a significantly smaller number of control points and simultaneous activation of the phase shifters of the generatrixes 12, it is possible to achieve a lobe sweep in the azimuth and elevation directions of the antenna. This gives a shaped solution in which it is desired to obtain a pattern shaped in the elevation direction, which respects a nominal profile and which is easily switched in the azimuth direction, the generatrixes having a low directivity and small dimensions.

Ein Anwendungsbeispiel für eine Fernmeßaufgabe gemäß dem PIRE-Sollprofil (Puissance Isotrope Rayonnee Equivalente - äquivalente isotrope Strahlungsleistung) wie in Figur 4 gezeigt (mit einer Obergrenze 16 und einer Untergrenze 17) wird nun beschrieben, wobei es sich um ein Sollprofil im Rahmen einer Fernmessung mit einer Nutzlast für einen optischen Beobachtungssatelliten oder einen Radarsatelliten mit großem Durchsatz im Band x (8 bis 12 GHz) handelt. Ziel ist es, das PIRE-Sollprofil mit einer möglichst geringen abgestrahlten Leistung zu erfüllen. Beispielsweise braucht man für eine Abstrahlungsleistung von 10 Watt einen maximalen Gewinn von 21 dBi. Die Richtwirkung beträgt 22 dBi unter Berücksichtigung eines Verlusts von 1 dB. Man dimensioniert eine Antenne 20 mit einer pseudokonischen Form, die in Figur 5 gezeigt ist. Diese Antenne enthält 36 Mantellinien 21 mit je vier Quellen 22. Jede dieser Quellen 22 ist in Druckschaltungstechnik realisiert. Ein Kupferfleck ist auf ein geformtes dielektrisches Substrat aufgedruckt, das die pseudokonische Fläche bildet. Das Profil dieser Fläche ist nicht linear, sondern besitzt einen Profilknick mit dem Winkel α von etwa 10º in Höhe der ersten Quelle von oben. Zwischen den vier Quellen 22 einer Mantellinie 21 und auf demselben Substrat ist der Verteiler in Form von Kupferleitungen aufgedruckt, der seinerseits mit einem Phasenschieber verbunden ist. Von den 36 Mantellinien sind nur neun jeweils gleichzeitig aktiv. Die ganze Strahlung wird also durch neun Phasenschieber gleichzeitig gesteuert.An application example for a remote measurement task according to the PIRE target profile (Puissance Isotrope Rayonnee Equivalente - equivalent isotropic radiated power) as shown in Figure 4 (with an upper limit 16 and a lower limit 17) is now described, which is a target profile in the context of a remote measurement with a payload for an optical observation satellite or a radar satellite with high throughput in band x (8 to 12 GHz). The aim is to meet the PIRE target profile with the lowest possible radiated power. For example, for a radiated power of 10 watts, a maximum gain of 21 dBi is required. The directivity is 22 dBi, taking into account a loss of 1 dB. The dimensions are an antenna 20 with a pseudo-conical shape, shown in Figure 5. This antenna comprises 36 generatrixes 21 each with four sources 22. Each of these sources 22 is made using printed circuit technology. A copper patch is printed on a shaped dielectric substrate which forms the pseudo-conical surface. The profile of this surface is not linear but has a profile bend with angle α of about 10º at the level of the first source from the top. Between the four sources 22 of a generatrix 21 and on the same substrate, the distributor is printed in the form of copper lines, which in turn is connected to a phase shifter. Of the 36 generatrixes, only nine are active at any one time. All the radiation is therefore controlled by nine phase shifters simultaneously.

Figur 6 zeigt das Mindestprofil 25 und das erhaltene Diagramm 26, indem die Laufzeitverzögerungen in einer Richtung von 620 kompensiert sind. In Figur 7, die das gleiche Mindestprofil 27 und das erhaltene Diagramm 28 zeigt, wurde lediglich der Wert der neun Phasenschieber verändert, um die Verzögerungen in der Elevationsrichtung von 5º zu kompensieren (die Figuren 6 und 7 zeigen die Richtwirkung Di in dBi).Figure 6 shows the minimum profile 25 and the diagram 26 obtained, in which the propagation delays in a direction of 62° are compensated. In Figure 7, which shows the same minimum profile 27 and the diagram 28 obtained, only the value of the nine phase shifters has been changed in order to compensate the delays in the elevation direction of 5° (Figures 6 and 7 show the directivity Di in dBi).

Natürlich wurde die Erfindung nur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Man könnte die erwähnten Elemente durch äquivalente Elemente ersetzen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Of course, the invention has been explained only using a preferred embodiment. The elements mentioned could be replaced by equivalent elements without thereby departing from the scope of the invention.

Insbesondere kann die geformte Oberfläche ein beliebiges Profil besitzen, sofern sie nur irgendeine Symmetrieachse aufweist. In den beschriebenen Beispielen enthält die Fläche eine Drehsymmetrieachse, aber die Fläche könnte auch eine Symmetrie zweiter Ordnung (Projektion in eine Ebene) besitzen, wie eine Ellipse, eine Parabel oder eine Hyperbel, oder sie könnte auch eine Symmetrie noch höherer Ordnung besitzen, die noch komplexere Flächen ergibt, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.In particular, the shaped surface can have any profile, provided it has any axis of symmetry. In the examples described, the surface contains an axis of rotational symmetry, but the surface could also have a second order symmetry (projection into a plane), such as an ellipse, a parabola or a hyperbola, or it could also have an even higher order symmetry, resulting in even more complex surfaces, without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Antenna having a shaped network of radiating elements on a shaped surface (11) of any profile with at least one axis of symmetry (Δ), the shaped surface (11) having at least several generatrixes (12) defined by the intersection of a plane with the shaped surface (11), this plane being perpendicular to the shaped surface (11) at the intersection line with the shaped surface (11) and containing the axis of symmetry (Δ), and each generatrix (12) containing several radiating elements (13) arranged in alignment on each of the generatrixes (12), all radiating elements (13) of a generatrix (12) being connected to a common phase control point and switching point for the generatrix (12), the deflection in elevation and azimuth directions being in a plane perpendicular to the axis of symmetry (Δ) is obtained only by controlling the phases of the generatrixes (12) via the control points of each generatrix (12), characterized in that the antenna has a shaped lobe and a high gain and comprises a passive distributor (15) for each generatrix (12), that the radiating elements (13) of a generatrix (12) are connected to a common control point via the passive distributor (15) and that the amplitude and phase laws between the radiating elements (13) of the generatrix (12) are determined by the radioelectric properties of the passive distributor (15).

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the generating lines form a kink.

3. Antenna according to one of claims 1 and 2, characterized in that the formed surface (11) is a rotationally symmetrical surface about an axis (Δ) which runs parallel to the mean direction of the formed lobe.

4. Antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shaped surface (11) is only a part of a rotationally symmetrical surface about an axis (Δ) parallel to the mean direction of the formed lobe.