FI75239C

FI75239C - MICROVAOGSANTENNUM FOER CIRCULAR POLARISER ELECTROMAGNETIC VAOGOR

Info

Publication number: FI75239C
Application number: FI822598A
Authority: FI
Inventors: Werner Lange
Original assignee: Hirschmann Radiotechnik
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1988-05-09
Also published as: EP0071069A3; DE3129425C2; EP0071069A2; FI822598L; DE3129425A1; FI75239B; FI822598A0

Description

7523975239

Mikroaaltoantenni ympyräpolarisoituja sähkömageetti-siä aaltoja vartenMicrowave antenna for circularly polarized electromagnetic waves

Mikrovägsantenn för cirkelpolariserade elektromagnet-iska vigorMicromagnetic antenna for circular polarization electromagnetic shock

Keksinnön kohteena on mikroaaltoantenni ympyräpo1ari-soituja sähkömagneettisia aaltoja varten, jossa antennissa on aaltoputkisäteilijä ja kaksi 90° - 3dB -kytkimen (hybridin) ohjaamaa, 90^* kulmassa keskenään koh t isuor as t i aalto-5 putkisätei1ijän akselia vasten sovitettua syöttösätei1ijää, jolloin syöttösäteilijät , hybridi, samoin kuin näiden yhdys-johdot on tehty painotekniikkaa soveltaen. Kuvio 1 esittää erästä tämänkaltaista, esim. myös sate 11ii11ivastaano11oa varten soveltuvaa, käytännöstä tunnettua mikroaaltoantennia. 10 Tällaisella antennilla voidaan kehittää, vastaavasti vastaanottaa vasemman- tai oikeanpuoleisesti polarisoituja aaltoja syöttämällä (lähetystapaus) suurtaajuista energiaa toiseen hybridin molemmista ilman keskinäistä kytkentää olevista 1iitosporteista tai ottamalla siitä suurtaajuista ener-13 giaa (vastaanottotapaus). Toinen liitosporteista on tällöin joko suljettu, tai käytetään sitä kohtisuoran komponentin vastaanottamiseen tai lähettämiseen. Ympyräpolarisaation laatu riippuu tässä tunnetussa mikroaaltoantennissa ratkaisevasti siitä, että molemmat pistoliittimet ST välityksellä 20 aaltoputkisäteilijään HS ja hybridiin Hulottuvat, metallinas-toiksi tehdyt syöttösätei1ijöiden S liitosjohdot L^, ovat tarkasti yhtä pitkät. Niinpä saa pituuden ero 12 GHz:n (satelliitti TV:n) taajuusalueella olla vain noin 0,1 mm, kun halutaan täyttää vaatimus tarvittavan 90° vaihe-eron enin-25 tään 3°:n suuruisesta poikkeamasta. Nämä suuret kaapeliin ja liittimeen kohdistuvat, valmistustarkkuutta koskevat vaatimukset ovat käytännössä kuitenkin toteutettavissa ainoastaan monimutkaisten ja kalliiden valmistus- ja asennusmenetelmien avulla.The invention relates to a microwave antenna for circularly polarized electromagnetic waves, which antenna has a waveguide radiator and two 90 ° to 3dB switches (hybrids) fed at an angle of 90 ° to each other, the feeder being aligned with the axis of the waveguide. The hybrid, as well as these connecting wires are made using printing technology. Figure 1 shows a microwave antenna of this type, e.g. also suitable for receiving rain 11ii11, known in practice. Such an antenna can generate, respectively, receive left or right polarized waves by supplying (transmission case) high frequency energy to one of the two interconnected ports of the hybrid without interconnection or by taking high frequency energy 13 from it (reception case). One of the connection ports is then either closed or used to receive or transmit a perpendicular component. In this known microwave antenna, the quality of the circular polarization depends crucially on the fact that both plug connectors ST via the waveguide radiator HS and the hybrid Hulot, metal-wired supply lines S 1 of the supply radiators, are exactly the same length. Thus, the difference in length in the 12 GHz (satellite TV) frequency range should only be about 0.1 mm when it is desired to meet the requirement for a required 90 ° phase difference of no more than 3 °. However, these high requirements for manufacturing accuracy for cable and connector can only be achieved in practice with complex and expensive manufacturing and installation methods.

30 Keksinnön tehtävänä on aikaansaada alussa mainittua tyyppiä oleva mikroantenni, jossa polarisaatio-osien vaihe-ero on erittäin tarkka, ja jolla yksinkertainen ja valmistuskustannuksiltaan edullinen rakenne, joka mikäli mahdollista myös soveltuu massavalmistukseen.The object of the invention is to provide a micro-antenna of the type mentioned at the beginning, in which the phase difference of the polarization parts is very precise, and in which a simple and cost-effective structure which, if possible, is also suitable for mass production.

2 75239 Tämä tehtävä on ratkaistu siten, että mikroaaltoanten-ni on tehty vasemman- ja oikeanpuoleisesti ympyräpolarisoi-tuja sähkömagneettisia aaltoja varten, että syöttösäteilijät, hybridi ja yhdysjohdot on sovitettu yhden ainoan alustan yh-5 delle sivulle ja että alustalla on 180° syöttösätei1ijöihi n nähden siirretyt, niiden pidennyksenä sovitetut metallilius-kat, jotka edullisesti massapinnan päällä olevan aaltoputki-säteilyosan päätypinnan kautta on tähän johtavasti yhdistetty. Painettu kytkentä on tällöin valmistettu valokuvaustek-10 nilkan avulla yhtä ainoaa mallia käyttäen.2 75239 This problem is solved by making the microwave antenna for left and right circularly polarized electromagnetic waves, that the supply radiators, the hybrid and the connecting wires are arranged on one side of a single substrate and that the substrate has a feed radius of 180 °. displaced metal strips arranged as an extension thereof, which are preferably connected to it through the end surface of the waveguide radiation part on the surface of the mass. The printed connection is then made by means of a photographic technique-10 ankle using a single model.

Keksinnön mukaisessa mikroaaltoantennissa on sekä yksinkertaisella että eleganti11 a tava 11 a saavute11u se etu, että tunnetussa antennissa tarvittavat pistoke1iittimet ja niidenepätarkkuudet jäävät pois ja tämän lisäksi voidaan syöt-15 tösäteilijöiden ja hybridin vastaavien liitosten väliset 1iitosjohtimet riittävän suurta levynaihiota käyttämällä tehdä mielivaltaisen tarkasti ja lisäksi kustannuksiltaan erittäin edullisesti. Lisäksi levynaihio soveltuu erinomaisesti massavalmistukseen ilman mitään vaaraa tarkkuuden mah-20 dollisesta huononemisesta tai vaihtelusta. Keksinnön mukaisen antennin avulla voidaan poikkeamat 90° vaihe-eroista vaikeuksitta pitää 1° pienempinä . Lisäksi on antennin vaimennus pienempi kuin tekniikan nykytason mukaisessa antennissa. Sitäpaitsi tullaan keksinnön mukaisen rakenteen ansiosta ·; 25 toimeen ilman mahdollisesti tarvittavaa säänsuojusta (esim.The microwave antenna according to the invention has the advantage of both simple and elegant means that the plug connectors and their inaccuracies required in the known antenna are omitted and, in addition, the connecting conductors between the supply radiators and the hybrid can be made advantageously. In addition, the sheet blank is ideally suited for mass production without any risk of possible deterioration or variation in accuracy. By means of the antenna according to the invention, deviations of 90 ° from phase differences can be easily kept 1 ° smaller. In addition, the attenuation of the antenna is lower than that of the prior art antenna. In addition, thanks to the structure according to the invention, ·; 25 actions without any necessary weather protection (eg

säteilijän aukon peittämistä), koska poikittain aaltoputki-säteilijään sovitettu alusta jo sellaisenaan tiivistää riittävästi sään vaikutuksilta.covering the radiator aperture) because the substrate fitted transversely to the waveguide radiator already as such sufficiently seals against the effects of the weather.

Keksinnön mukaisen mikroaaltoantennin selitetyn muo-30 toilun ansiosta on saatu yksinkertainen keino muuttaa aalto-tyyppi epäsymmetrisesti käyttöön- vast, käytöstäkytkemisen asemesta akselisymmetriseksi aaltopuktiaalloksi (käytettäessä pyöröaaltoputkea, joka on tyyppiä H^j), ja täten voidaan parantaa sovitusta, jolloin tietenkin metai1i1iuskojen pituus 35 on mitoitettava vastaamaan kulloinkin kysymykseen tulevaa käyttötaajuusaluetta.Thanks to the described design of the microwave antenna according to the invention, a simple way has been obtained to change the wave type from asymmetrically in use, instead of in-turn, to an axially symmetrical wave box (using a round wave tube of type H 1), and thus the fit can be improved. be dimensioned to correspond to the frequency range in question.

Vaatimuksen 2 mukaisen rakenteen avulla muodostettu ne 1jännesaa11o-pistokejohto , joka tarvittaessa voidaan tehdä 3 75239 aseteltavan oikosulun avulla säädettäväksi, kompensoi syöttö-säteilijöiden kehittämät häiritsevät loiskomponentit ja parantaa täten myös antennin sovitusta. Lisäksi on tällä tavoin neljännesaallonpituuden päässä oikosulusta saatu pitkit-5 täisvirraton taso, jossa alustan sovitus paikalleen ei aiheuta mitään häiriötä.The 1-voltage plug line formed by the structure according to claim 2, which can be made adjustable by means of an adjustable short-circuit 3 75239, compensates for the interfering parasitic components generated by the supply radiators and thus also improves the antenna matching. In addition, a long-5 full current level is obtained in this way at a quarter wavelength from the short circuit, where the fitting of the substrate in place does not cause any interference.

Kuviot 2 ja 3 esittävät keksinnön mukaisen mikroaalto-antennin erästä suoritusesimerkkiä, jolloin kuvio 2 esittää poikittain antenniin sovitettavaa alustaa poikkileikkauksena 10 ja kuvio 3 alustaa päältä päin.Figures 2 and 3 show an embodiment of a microwave antenna according to the invention, in which Figure 2 shows a transverse base to be fitted to the antenna in cross-section 10 and Figure 3 a top view of the base.

Mikroaaltoantennissa on säteilysuuntaan suppilomai-sesti laajennettu avoin pyöröaaltoputki-säteilyosa 1 ja päästään 2 oikosuljettu pyöröaaltoputki-säteilyosa 3. Molempien kiinnitys 1 aipoi11 a 4, 4', 5, 5' sekä ruuveilla 6 kiinteästi 15 toisiinsa yhdistettyjensäteilyosien 1, 3 väliin on sovitettu alusta 7, jona on molemminpuolisesti metallipinnoitteella päällystetty eristysmateriaalia oleva kantolevy Θ, jolloin säteilyosaa 1 kohti olevassa, yhdessä kotelon kanssa massa-pinnan muodostavassa metallipinnoitteessa 9 on ympyrämäinen 20 aukko, jonka halkaisija vastaa pyöröaaltoputken sisähalkai-sijaa niin, että sähkömagneettiset aallot pääsevät esteettä menemään kantolevyn 8 läpi. Levyn toisella puolella on me-tallikerros 10 syövytetty pois niin, että jäljelle jää kaksi antennin liitosjohtoa 11, näihin liittyvä, neljästä suorakai-25 dekuvion muotoisesti λ/4-pituisesta johdinradasta muodostuva hybridi 12, kaksi muuta tarkasti yhtä pitkää johtoa 13 hybridin 12 liittämiseksi kahteen 90° kulmassa toisiinsa nähden olevaa syöttösäteilijää 14, joiden yhtäsuuret pituudet on muodostettu johtojen 13 säteilyosaan 1 ulottuvista päistä, 30 sekä kaksi syöttösätei1ijöitä diamteriaalisesti vastakkain olevaa, käyttöasennossaan myös säteilyosaan 1 ulottuvaa me-talliliuskaa 15, jotka ovat yhteydessä jäljellä olevaan massa-pintaan 10. Johdot 11 ja 13 on tehty Ohmin johdoiksi mikro-liuskatekniikkaa soveltaen. Mikroaaltoantennin ollessa asen-35 nettuna on laippojen 4 ja 5 välissä kanava 16 siten, että yhdysjohdot 13, hybridi 12 samoin kuin liitosjohdot 11 voidaan sovittaa ilman kosketusta, jolloin liitosjohdot 11 on 75239 4 liitetty jatkokaapeliin 19 pistokeliittimen 17 avulla, jonka toinen osa on sovitettu pitimeen 18.The microwave antenna has an open circular waveguide radiating section 1 funnel-shaped in the direction of radiation and a short-circuited circular waveguide radiating section 3 at the end 2. Both mounts 1, 4, 4 ', 5, 5' and screws 6 are fixedly connected , which has a carrier plate Θ of insulating material coated on both sides with a metal coating, wherein the metal coating 9 forming the mass surface towards the radiating part 1 has a circular opening 20 having a diameter corresponding to the inner diameter of the circular waveguide so that electromagnetic waves pass through it. On the other side of the plate, the metal layer 10 is etched away leaving two antenna connection wires 11, an associated hybrid 12 of four λ / 4-length conductor lines in the form of a rectangular 25-pattern, two other wires 13 of exactly the same length to connect the hybrid 12 to two A feed radiator 14 at an angle of 90 ° to each other, of equal lengths formed from the ends extending to the radiating part 1 of the wires 13, and two metal strips 15 diametrically opposed to the supply radiators, also extending to the radiating part 1 11 and 13 are made as Ohm wires using micro-strip technology. When the microwave antenna is installed, there is a channel 16 between the flanges 4 and 5 so that the connecting wires 13, the hybrid 12 as well as the connecting wires 11 can be fitted without contact, the connecting wires 11 being 75239 4 connected to an extension cable 19 by a plug connector 17 18.

Ohjaamalla molempia ristiin sovitettuja syöttösäteili-jöitä 14 hybridin 12 avulla on johdoista 11 menevä lineaari-5 sesti polarisoitu aalto saatu muuttumaan ympyräpolarisoiduksi aalloksi, joka pääsee säteilemään suppilosäteilijästä, vastaavasti voidaan vastaanottaa tämän avulla.By controlling both cross-aligned feed radiators 14 by means of the hybrid 12, the linearly polarized wave from the wires 11 is made to become a circularly polarized wave which can be emitted from the funnel radiator, respectively.

Koko mikroaaltoantenni voidaan valmistaa mitoiltaan varsin tarkasti, yksinkertaisesti ja kustannusten kannalta 10 edullisesti, koska se on kokonaisuudessaa muodostettu painotekniikkaa soveltaen. Lisäksi on toisaalta selitettyjen antenninosien tarkan mitoituksen ansiosta ja toisaalta kul-lpoinkin kysymykseen tulevan käyttötaajuuden mukaan mitoitettujen meta 11i1iuskojen 15 ja oikosuljetun neljännesaalto-15 säteilyosan 3 avulla saatu erittäin hyvä sovitus ja häiriötön liittyminen alustan 7 1iitospaikkaan. 1The entire microwave antenna can be manufactured with quite precise, simple and cost-effective dimensions, because it is formed entirely using printing technology. In addition, thanks to the precise dimensioning of the described antenna parts on the one hand and on the other hand according to the respective operating frequency, the meta-strips 15 and the short-circuited quarter-wave radiation section 3 have a very good fit and trouble-free connection to the base 7. 1

Claims

5,75239

A microwave antenna for circularly polarized electromagnetic waves, the antenna having a waveguide radiator and two feed radiators controlled by a 90 ° to 3dB switch (hybrid), at a 90 ° angle to 5 mutually perpendicular waveguide radiators. , characterized in that the microwave antenna (1) is made for left and right circularly polarized-10 and electromagnetic waves, that the supply radiators (14), the hybrid (12) and the connecting wires (13) are arranged on one side of a single substrate (7) and that the base (7) has metal strips (15) shifted 180 ° relative to the feed radiators, arranged as an extension thereof, which are preferably connected to it via the end surface of the waveguide radiation part (3) on the pulp surface 15 (10).

Microwave antenna according to Claim 1, characterized in that the waveguide radiators (14) are arranged at a quarter of the wavelength of the waveguide drive wavelength from the short-circuited end of the waveguide radiator. 1