NL9301677A - Multipatch antenne. - Google Patents

Multipatch antenne. Download PDF

Info

Publication number
NL9301677A
NL9301677A NL9301677A NL9301677A NL9301677A NL 9301677 A NL9301677 A NL 9301677A NL 9301677 A NL9301677 A NL 9301677A NL 9301677 A NL9301677 A NL 9301677A NL 9301677 A NL9301677 A NL 9301677A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
rod
shaped
antenna according
phased array
plate
Prior art date
Application number
NL9301677A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Hollandse Signaalapparaten Bv
Stichting Tech Wetenschapp
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 Hollandse Signaalapparaten Bv, Stichting Tech Wetenschapp filed Critical Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority to NL9301677A priority Critical patent/NL9301677A/nl
Priority to ES94928832T priority patent/ES2131214T3/es
Priority to CN94193579A priority patent/CN1174632A/zh
Priority to EP94928832A priority patent/EP0721678B1/en
Priority to DE69417429T priority patent/DE69417429T2/de
Priority to PCT/EP1994/003232 priority patent/WO1995009455A1/en
Priority to US08/615,289 priority patent/US5708444A/en
Priority to AU78104/94A priority patent/AU683696B2/en
Priority to CA002172834A priority patent/CA2172834A1/en
Publication of NL9301677A publication Critical patent/NL9301677A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H01Q9/0457Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

Multipatch antenne
De uitvinding heeft betrekking op een multipatch antenne, omvattende een array van althans in hoofdzaak gelijke stralende patches, geplaatst aan een zijde van een plaatvormig dielectricum, een geleidend grondvlak geplaatst aan de andere zijde van het plaatvormig dielectricum, en voedingsmiddelen voor het voeden van de patches.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een phased array antenne, omvattende een array van KxL phased array elementen en een array van KxL stralers, voor aansluiting op de KxL phased array elementen.
Binnen het vakgebied zijn multipatch antennes welbekend. Ze zijn relatief eenvoudig te produceren en nemen bij gebruik, door hun platte vorm, weinig ruimte in. In de meest eenvoudige vorm omvat de multipatch antenne een plaatvormig dielectricum met aan één zijde daarop aangebracht een array van stralende patches en voedingsmiddelen in de vorm van een microstrip netwerk en aan de andere zijde een geleidende grondplaat, bijvoorbeeld zoals aangegeven in Fig. 1. Hierop zijn talloze variaties mogelijk, die meestal tot doel hebben de dielectrische verliezen te verlagen, de antenne breedbandiger te maken, het gegenereerde stralingsdiagram een geselecteerde of instelbare polarisatie te geven of bijvoorbeeld de cross-polarisatie te verminderen.
De onderhavige uitvinding heeft tot doel een eenvoudig te construeren multipatch antenne met een grote bandbreedte te realiseren. Ze heeft daartoe als kenmerk, dat is voorzien in capacitieve koppelmiddelen tussen de voedingsmiddelen en de patches.
Bij de in Fig. 1 aangegeven eenvoudige multipatch antenne is het microstrip netwerk aangebracht op die zijde van het plaatvormig dielectricum waar ook de patches op zijn aangebracht. Dit is een suboptimale oplossing, waarbij bijvoorbeeld de breedte van de printsporen van het microstrip netwerk klein moet worden gekozen om voldoende ruimte voor de patches over te laten. De antenne volgens de uitvinding heeft ter opheffing van dat bezwaar als kenmerk, dat de voedingsmiddelen zijn geplaatst nabij het geleidende grondvlak aan de van het plaatvormig dielectricum afgewende zijde. Het geleidende grondvlak is dan voorzien van openingen ter plaatse van de stralende patches voor het doorlaten van de capacitieve koppelmiddelen.
Een zeer gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft als kenmerk dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten althans nagenoeg loodrecht op het plaatvormig dielectricum geplaatste staafvormige geleiders, aan een zijde aangesloten aan de voedingsmiddelen en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, via de openingen, nabij de stralende patches.
Naast een eenvoudig te produceren antenne met een grote bandbreedte verkrijgt men hiermee een antenne die een selectie van de polarisatierichting van het stralingsdiagram mogelijk maakt. Volgens een eerste uitvoeringsvorm heeft de antenne daarom als kenmerk, dat de staafvormige geleiders eindigen nabij geselecteerde randen van de stralende patches voor het genereren van een stralingsdiagram met een geselecteerde polarisatierichting. De voedingsmiddelen zullen doorgaans zijn uitgevoerd als een transmissielijn netwerk, bijvoorbeeld een microstrip netwerk, aangebracht op een tweede plaatvormig dielectricum, waarbij het tweede plaatvormig dielectricum is geplaatst tegen het geleidend grondvlak en waarbij het microstrip netwerk is geplaatst aan de van het geleidend grondvlak afgewende zijde.
Volgens een tweede uitvoeringsvorm heeft de antenne als kenmerk, dat is voorzien in twee staafvormige geleiders per stralende patch, eindigend nabij tegenoverliggende randen van de stralende patch.
Door in deze uitvoeringsvorm de twee staafvormige geleiders via het Transmissielijn-netwerk onderling in tegenfase te voeden, wordt een stralingsdiagram met een geselecteerde polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie verkregen.
Volgens een derde uitvoeringsvorm omvatten de voedingsmiddelen een tweede, separaat aan te sturen transmissielijn-netwerk. In een eerste toepassing hiervan heeft de multipatch antenne als kenmerk, dat per stralende patch is voorzien in een eerste staafvormige geleider, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede staafvormige geleider, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting. Door de eerste staafvormige geleider aan te sluiten op het eerste transmissielijn-netwerk en de tweede staafvormige geleider op het tweede transmissielijn-netwerk, en beide netwerken geschikt te sturen, kan zo een antenne met een een instelbare polarisatierichting worden verkregen.
In een tweede toepassing hiervan heeft de antenne als kenmerk, dat per stralende patch is voorzien in een eerste paar staafvormige geleiders, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede paar staafvormige geleiders, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatie-richting. Het eerste transmissielijn-netwerk kan dan voorzien in het onderling in tegenfase voeden van het eerste paar staafvormige geleiders en het tweede transmissielijn-netwerk in het onderling in tegenfase voeden van het tweede paar staafvormige geleiders. Op deze wijze wordt een antenne met een instelbare polisatierichting en zeer geringe cross-polarisatie verkregen.
De onderhavige uitvinding heeft tevens tot doel te voorzien in een eenvoudig te construeren array van stralers met een grote bandbreedte, voor aansluiting op of integratie met KxL phased array elementen, samen een in het vakgebied welbekend phased array antennesysteem vormend. Ze heeft daartoe als kenmerk, dat het array van stralers omvat een array van KxL althans in hoofdzaak gelijke stralende patches, geplaatst aan een zijde van een plaatvormig dielectricum en een geleidende grondplaat aan de andere zijde van het plaatvormig dielectricum. Hierbij zijn dan de phased array elementen geplaatst nabij het geleidende grondvlak aan de van het plaatvormig dielectricum afgewende zijde.
In een gunstige uivoeringsvorm is voor het voeden van de stralers voorzien in capacitieve koppelmiddelen tussen de phased array elementen en de stralende patches. Hierbij is dan het geleidende grondvlak voorzien van openingen ter plaatse van de stralende patches voor het doorlaten van de capacitieve koppelmiddelen.
In een zeer gunstige uitvoeringsvorm heeft de uitvinding als kenmerk dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten KxL althans nagenoeg loodrecht op het plaatvormig dielectricum geplaatste staafvormige geleiders, elk aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden stralende patch.
Volgens een eerste bijzondere uitvoeringsvorm van de phased array antenne volgens de uitvinding eindigt een staafvormige geleider nabij een geselecteerde rand van een stralende patch voor het genereren van een stralingsdiagram met een geselecteerde polarisatierichting.
Volgens een tweede bijzondere uitvoeringsvorm van de phased array antenne volgens de uitvinding omvatten de capacitieve koppelmiddelen 2xKxL staafvormige geleiders, elk paar aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden patch.
Een eerste gunstige toepassing van deze bijzondere uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat het phased array element voorziet in het onderling in tegenfase voeden van een paar nabij tegenoverliggende randen van de te voeden patch eindigende staafvormige geleiders. Hierdoor kan een antenne met een gepolariseerd stralingsdiagram met bijzonder geringe cross-polarisatie worden verkregen.
Een tweede gunstige toepassing van deze bijzondere uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat van elk paar een eerste staafvormige geleider is opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede staafvormige geleider voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting.Door beide staafvormige geleiders via het phased array element geschikt te sturen, kan een antenne met een instelbare polarisatierichting worden verkregen.
Volgens een derde bijzondere uitvoeringsvorm van de phased array antenne volgens de uitvinding omvatten de koppel-middelen 4xKxL staafvormige geleiders, met elk viertal staafvormige geleiders aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden stralende patch.
Een gunstige toepassing van deze bijzondere uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat van elk viertal een eerste paar is opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede paar voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting. Door elk paar onderling in tegenfase aan te sturen, kan een antenne met een instelbare polarisatierichting en een geringe cross-polarisatie worden verkregen.
De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin
Fig. 1 schematisch een vooraanzicht van een bestaande multipatch antenne en een microstriplijn netwerk weergeeft;
Fig. 2 schematisch een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de multipatch antenne volgens de uitvinding en een microstriplijn netwerk weergeeft;
Fig. 3 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralingsdiagram met een horizontale polarisatierichting;
Fig. 4 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralingsdiagram met een verticale polarisatierichting;
Fig. 5 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralings-diagram met een horizontale polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie;
Fig. 6 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralings-diagram met een verticale polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie;
Fig. 7 schematisch een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de multipatch antenne volgens de uitvinding met twee mirostriplijn netwerken weergeeft;
Fig. 8 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralings-diagram met een instelbare polarisatierichting;
Fig. 9 schematisch de lokatie van de staafvormige geleiders weergeeft voor het verkrijgen van een stralings-diagram met een instelbare polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie.
Fig.10 schematisch een zijaanzicht weergeeft van een multipatch antenne aangesloten op een array van phased array elementen;
Fig.11 schematisch een zijaanzicht weergeeft van een multipatch antenne, via connectors aangesloten op een array van phased array elementen.
Fig. 1 toont in vooraanzicht een bestaande multipatch antenne, omvattende een plaatvormig dielectricum 1, waarop is aangebracht een regelmatig patroon van stralende patches 2(i,j). Een transmissielijn-netwerk 3 verbindt elke stralende patch 2(i,j) met een voedingspunt 4, dat bijvoorbeeld door een niet getoonde coaxiale verbinding is aangesloten op bijvoorbeeld een zendinrichting of een ontvanginrichting. Speciaal het transmissielijn-netwerk 3 is sterk vereenvoudigd getekend, omdat allerlei in het vakgebied welbekende maatregelen nodig zijn ter voorkoming van reflecties en tevens om een aansturing met gelijke fase voor alle stralende patches 2(i,j) te waarborgen. Het plaatvormig dielectricum 1 is doorgaans aangebracht op een in de tekening niet zichtbare metalen plaat en is vervaardigd uit een materiaal met geringe dielectrische verliezen. Hoewel in Fig. 1 de patches 2(i,j) in rijen en kolommen zijn gerangschikt, zijn andere opstellingen ook mogelijk, bijvoorbeeld waarbij de oneven rijen een halve kolom verspringen t.o.v. de even rijen. Dit kan het ontstaan van grating lobes tegengaan.
Fig. 2 toont in zijaanzicht een uitvoeringsvorm van een multipatch antenne volgens de uitvinding. Op het plaatvormig dielectricum 1 is aan één zijde een regelmatig patroon van stralende patches 2(i,j) aangebracht en aan de andere zijde de metalen plaat 5. Het transmissielijn-netwerk 3, hier uitgevoerd als microstrip netwerk voorzien van een voedingspunt 4, is nu echter aangebracht op een tweede plaatvormig dielectricum 6, dat eveneens tegen de metalen plaat 5 is geplaatst. Dit transmissielijn-netwerk 3 kan van dezelfde vorm zijn als getoond in Fig. 1, maar het kan ook, gebruikmakend van de extra ruimte, in detail anders zijn opgezet, één en ander in overeenstemming met in het vakgebied welbekende ontwerpmethoden. Aansluiting van het transmissielijn-netwerk 3 aan de stralende patches 2(i,j) vindt volgens de uitvinding plaats met behulp van staafvormige geleiders 7(i,j) die aan één zijde zijn aangesloten op het transmissielijn-netwerk 3 en aan de andere zijde eindigen in het plaatvormig dielectricum 1, nabij stralende patch 2(i,j). Transmissielijn-netwerk 3 en stralende patch 2(i,j) zijn dus capacitief gekoppeld. Om de doorgang van staafvormige geleider 7(i,j) mogelijk te maken is metalen plaat 5 waar nodig voorzien van gaten 8, waarbij de diameter van de gaten in samenhang met de diameter van de staafvormige geleiders 7(i,j) gekozen is voor het verkrijgen van een minimale reflectie voor microgolfstraling. In de hier beschreven uitvoeringsvorm is de diameter van de staafvormige geleiders 7(i,j) 0,8 mm en hebben de gaten een diameter van 1,8 mm. Plaatvormig dielectricum 6 is eveneens voorzien van doorvoerorganen, zoals gaten, waarvan de diameter overeenstemt met de diameter van staafvormige geleiders 7(i,j). Deze gaten kunnen eventueel gedeeltelijk gemetalliseerd zijn voor het verkrijgen van een stabiele verbinding of voor het verkrijgen van betere microgolf-eigenschappen. Daarnaast zullen de gaten vaak omringd zijn door kortsluitpennen om een goede inkoppeling van de microgolfenergie in staafvormige geleider 7(i,j) te bewerkstelligen. Plaatvormig dielectricum 1 is voorzien van blinde gaten waarvan de diameter overeenstemt met de diameter van staafvormige geleiders 7(i,j). In de hier beschreven uitvoeringsvorm voor een antenne werkend in het frequentie-gebied rond 10 Ghz is de dikte van het plaatvormig dielectricum 1 4,2 mm en eindigt staafvormige geleider 7(i,j) op 0,17 mm van stralende patch 2(i,j). Plaatvormig dielectricum 1 is bijvoorbeeld vervaardigd uit in het vakgebied welbekend Duroid, met een relatieve dielectrische konstante van 2,5. Eventueel kan plaatvormig dielectricum 1 een sandwich van twee platen omvatten, waarvan de eerste geheel doorboord is voor het doorlaten van staafvormige geleiders 7(i,j) en de tweede niet doorboord is ter verkrijging van de voorgeschreven afstand tussen staafvormige geleiders 7(i,j) en stralende patches 2(i,j).
In plaats van in microstrip met een plaatvormig dielectricum kan transmissielijn-netwerk 3 ook zijn uitgevoerd als een sandwich van twee plaatvormige dielectrica, ingeklemd tussen twee plaatvormige geleiders, tussen welke plaatvormige dielectrica de feitelijke transmissielijn ligt. Deze in het vakgebied welbekende constructie is ingewikkelder maar levert een netwerk met minder stralingsverliezen op.
Voor sommige toepassingen kan het aanbeveling verdienen de patches te bedekken met een verdere dielectrische laag.
Naast een bescherming tegen mechanische en chemische invloeden kan op die wijze, bij een gunstig gekozen dikte en dielectrische konstante van de verdere dielectrische laag een verdere vergroting van de bandbreedte van de antenne worden bewerkstelligd.
Fig. 3 toont in vooraanzicht schematisch de lokatie van een staafvormige geleider 7(i,j) ten opzichte van de bijbehorende stralende patch 2(i,j) als een antenne met een horizontale polarisatierichting gewenst is. Door de staafvormige geleider nabij het midden van een verticale rand te positioneren, wordt de patch zodanig aangestoten dat de gewenste polarisatierichting, althans in hoofdzaak, wordt uitgestraald. De patch kan natuurlijk ook rond worden gekozen, waarbij de staafvormige geleider op een overeenkomstige plaats dient te worden gepositioneerd. Over het algemeen is voor horizontale of verticale polarisatie de rechthoekige patch van voordeel.
Op overeenkomstige wijze toont Fig. 4 schematisch de lokatie van een staafvormige geleider 7(i,j) ten opzichte van de bijbehorende stralende patch 2(i,j) als een antenne met een verticale polarisatierichting gewenst is. Door de staafvormige geleider nabij het midden van een horizontale rand te positioneren, wordt de patch zodanig aangestoten dat de gewenste polarisatierichting, althans in hoofdzaak, wordt uitgestraald.
Fig. 5 toont schematisch de lokatie van staafvormige geleider 7(i,j) en 7'(i,j) ten opzichte van bijbehorende stralende patch 2(i,j) als een antenne met een horizontale polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie gewenst is. Beide verticale randen van de stralende patch 2(i,j) worden nu in tegenfase aangestoten via transmissielijn-netwerk 3 en staafvormige geleider 7(i,j) en staaf-vormige geleider 7'(i,j)-
Fig. 6 toont schematisch de lokatie van staafvormige geleider 7(i,j) en 7'(i,j) waarmee op analoge wijze een verticale polarisatierichting met zeer geringe cross-polar isatie kan worden gerealiseerd.
Fig. 7 toont in zijaanzicht een uitvoeringsvorm van de multipatch antenne met een tweede transmissielijn-netwerk 9 voorzien van een voedingspunt 4', hier eveneens uitgevoerd als microstrip netwerk, geplaatst op een tweede plaatvormig dielectricum 10, dat weer geplaatst is op een tweede metalen plaat 11. Transmissielijn-netwerk 9 is voorzien van staafvormige geleiders 14(i,j) die via plaatvormig dielectricum 6 en metalen plaat 5, die hiertoe is voorzien van gaten 13(i,j), eindigen nabij stralende patches 2(i,j). Hiermee is het mogelijk elke stralende patch 2(1,j) uit te rusten met twee staafvormige geleiders: 7(i,j), gevoed uit transmissielijn-netwerk 3 en 14(i,j), gevoed uit transmissielijn-netwerk 9. Ook transmissielijn-netwerk 9 kan weer worden uitgevoerd in tussen twee plaatvormige dielectrica en twee metalen platen geklemde strippen of in gelijkwaardige striplijn-technologie.
Fig. 8 toont schematisch de lokatie van staafvormige geleider 7(i,j) en 14(i,j) ten opzichte van bijbehorende stralende patch 2(i,j) als een antenne met een instelbare polarisatierichting gewenst is. Een horizontale polarisatierichting kan worden verkregen door stralende patch 2(i,j) aan te stoten via transmissielijn-netwerk 3 en staafvormige geleider 7(i,j) en een verticale polarisatierichting via transmissielijn-netwerk 9 en staafvormige geleider 14(i,j). Zoals in het vakgebied welbekend kan dan elke gewenste polarisatierichting worden gerealiseerd door de fase en de amplitude van aan de transmissielijn-netwerken toegevoerde microgolfenergie te regelen.
Fig. 9 toont schematisch de lokatie van een eerste paar staafvormige geleiders 7(i,j) en 7'(i,j) en een tweede paar staafvormige geleiders 14(i,j) en 14'(i,j) voor het verkrijgen van een stralingsdiagram met een instelbare polarisatierichting en een zeer geringe cross-polarisatie. Hierbij worden staafvormige geleiders 7(i,j) en 7'(i,j) onderling in tegenfase gevoed via transmissielijn-netwerk 3 en staafvormige geleiders 14(i,j) en 14'(i,j) onderling in tegenfase via transmissielijn-netwerk 9. Ook hier kan weer elke gewenste polarisatierichting worden gerealiseerd door de fase en de amplitude van de aan de transmissielijn-netwerken toegevoerde microgolf energie te regelen, met het additionele voordeel dat door de gebalanceerde aansturing van een paar staafvormige geleiders de cross-polarisatie wordt beperkt.
De multipatch antenne volgens de uitvinding is ook zeer geschikt voor toepassing in een phased array antenne. Fig.
10 toont in doorsnede weer een plaatvormig dielectricum 1, voorzien van stralende patches 2(i,j), een geleidend grondvlak 5 voorzien van gaten 8(i,j) en staafvormige geleiders 7(i,j). Staafvormige geleiders 7(i,j) worden nu niet gevoed uit een transmissielijn-netwerk, maar uit phased array elementen 15(i,j) die op hun beurt worden gevoed op een in het vakgebied welbekende wijze voor het verkrijgen van een stralingsdiagram met instelbare bundelparameters.
Ook de aansluiting van staafvormige geleider 7(i,j) op een in het phased array element aanwezige electrische schakeling is binnen het vakgebied welbekend. De hier beschreven uitvoeringsvorm is zeer geschikt voor het vormen van subarrays van bijvoorbeeld 8x8 phased array elementen aangesloten op 8x8 stralende patches, welk subarray dan weer een bouwsteen is in een te bouwen phased array antennesysteem. Naast de buitengewoon eenvoudige constructie heeft de hier beschreven uitvoeringsvorm de al eerder genoemde grote bandbreedte. Daarnaast is het ook hier mogelijk elk phased array element uit te rusten met twee staafvormige geleiders. Door ze met instelbare fase en amplitude te sturen kan een instelbare polarisatierichting worden verkregen, één en ander in overeenstemming met de beschrijving bij Fig. 8. Door ze in tegenfase aan te sturen kan een polarisatierichting met een zeer geringe cross-polarisatie worden verkregen, één en ander in overeenstemming met de beschrijving bij Fig. 5 en Fig. 6.
Met phased array elementen 15(i,j) die geschikt zijn voor het gebalanceerd aansturen van twee paren staafvormige elementen, zoals beschreven aan de hand van Fig. 9, kan op geheel analoge wijze een phased array antenne worden verwezenlijkt met een instelbare polarisatierichting en een zeer lage cross-polarisatie.
Veelal zullen phased array elementen 15(i,j) zijn geplaatst in een backplane 16, via hetwelk stuursignalen, voedingsspanningen, zend-ontvangsignalen en koeling aan het phased array element worden aangesloten. Het is dan nodig de multipatch antenne als laatste te plaatsen, vanaf de voorzijde van het phased array antennesysteem. Fig. 11 toont een multipatch antenne volgens de uitvinding, geschikt voor een dergelijke montage vanaf de voorzijde. Hierbij is geleidend grondvlak 5 voorzien van connectors 17(i,j), een voor elke staafvormige geleider 7(i,j), die direct op de bijbehorende connector 17(i,j) is aangesloten. Door nu bijbehorend phased array element 15(i,j) uit te rusten met een bij connector 17(i,j) behorend tegendeel 18(i,j), kan de multipatch antenne als laatste geplaatst worden. Het ver- dient hierbij aanbeveling de connectors 17(i,j) en 18(i,j) van het zelfcentrerende type te kiezen en om de multipatch antenne te verdelen in subarrays om de optredende krachten bij plaatsing of verwijdering van de multipatch antenne te beperken.

Claims (26)

1. Multipatch antenne, omvattende een array van althans in hoofdzaak gelijke stralende patches, geplaatst aan een zijde van een plaatvormig dielectricum, een geleidend grondvlak geplaatst aan de andere zijde van het plaatvormig dielectricum, en voedingsmiddelen voor het voeden van de patches, met het kenmerk, dat is voorzien in capacitieve koppelmiddelen tussen de voedingsmiddelen en de patches.
2. Multipatch antenne volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voedingsmiddelen zijn geplaatst nabij het geleidende grondvlak aan de van het plaatvormig dielectricum afgewende zijde.
3. Multipatch antenne volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het geleidende grondvlak is voorzien van openingen ter plaatse van de stralende patches voor het doorlaten van de capacitieve koppelmiddelen.
4. Multipatch antenne volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten althans nagenoeg loodrecht op het plaatvormig dielectricum geplaatste staafvormige geleiders, aan één zijde aangesloten aan de voedingsmiddelen en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, via de openingen, nabij de stralende patches.
5. Multipatch antenne volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de staafvormige geleiders eindigen nabij geselecteerde randen van de stralende patches voor het genereren van een stralingsdiagram met een geselecteerde polarisatierichting.
6. Multipatch antenne volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de voedingsmiddelen omvatten een eerste transmissielijn- netwerk, geplaatst tegen het geleidend grondvlak aan de van het plaatvormig dielectricum afgewende zijde.
7. Multipatch antenne volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het eerste transmissielijn-netwerk omvat een microstrip netwerk, aangebracht op een tweede plaatvormig dielectricum.
8. Multipatch antenne volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat is voorzien in twee staafvormige geleiders per stralende patch, eindigend nabij tegenoverliggende randen van de stralende patch.
9. Multipatch antenne volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het transmissielijn-netwerk voorziet in het onderling in tegenfase voeden van de twee staafvormige geleiders.
10. Multipatch antenne volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de voedingsmiddelen omvatten een tweede, separaat gevoed transmissielijn-netwerk.
11. Multipatch antenne volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat per stralende patch is voorzien in een eerste staafvormige geleider, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede staafvormige geleider, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting.
12. Multipatch antenne volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de eerste staafvormige geleider is aangesloten op het eerste transmissielijn-netwerk en de tweede staafvormige geleider op het tweede transmissielijn-netwerk.
13. Multipatch antenne volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat per stralende patch is voorzien in een eerste paar staafvormige geleiders, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede paar staafvormige geleiders, opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting.
14. Multipatch antenne volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het eerste transmissielijn-netwerk voorziet in het onderling in tegenfase voeden van het eerste paar staaf-vormige geleiders en het tweede transmissielijn-netwerk in het onderling in tegenfase voeden van het tweede paar staafvormige geleiders.
15. Phased array antenne, omvattende een array van KxL phased array elementen en een array van KxL stralers, voor aansluiting op de KxL phased array elementen, met het kenmerk, dat het array van stralers omvat een array van KxL althans in hoofdzaak gelijke stralende patches, geplaatst aan een zijde van een plaatvormig dielectricum en een geleidend grondvlak geplaatst aan de andere zijde van het plaatvormig dielectricum.
16. Phased array antenne volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de phased array elementen zijn geplaatst nabij het geleidende grondvlak aan de van het plaatvormig dielectricum afgewende zijde.
17. Phased array antenne volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat voor het voeden van de stralers is voorzien in capacitieve koppelmiddelen tussen de phased array elementen en de stralende patches.
18. Phased array antenne volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het geleidende grondvlak is voorzien van openingen ter plaatse van de stralende patches voor het doorlaten van de capacitieve koppelmiddelen.
19. Phased array antenne volgens conclusie 18, met het kenmerk dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten KxL althans nagenoeg loodrecht op het plaatvormig dielectricum geplaatste staafvormige geleiders, elk aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden stralende patch.
20. Phased array antenne volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de staafvormige geleiders eindigen nabij geselecteerde randen van de stralende patches voor het genereren van een stralingsdiagram met een geselecteerde polarisatierichting.
21. Phased array antenne volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten 2xKxL staafvormige geleiders, elk paar aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden stralende patch.
22. Phased array antenne volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat voor elk paar de staafvormige geleiders eindigen nabij tegenoverliggende randen van de te voeden stralende patch.
23 Phased array antenne volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het phased array element voorziet in het onderling in tegenfase voeden van het paar staafvormige geleiders.
24. Phased array antenne volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat van elk paar een eerste staafvormige geleider is opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede staafvormige geleider voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting.
25. Phased array antenne volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de capacitieve koppelmiddelen omvatten 4xKxL staafvormige geleiders, met elk viertal staafvormige geleiders aan een zijde verbonden met een phased array element en aan de andere zijde eindigend in het plaatvormig dielectricum, nabij een te voeden stralende patch.
26. Phased array antenne volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat van elk viertal een eerste paar is opgesteld voor het genereren van een stralingsdiagram met een eerste polarisatierichting en een tweede paar voor het genereren van een stralingsdiagram met een tweede, althans nagenoeg loodrecht op de eerste polarisatierichting staande polarisatierichting.
NL9301677A 1993-09-29 1993-09-29 Multipatch antenne. NL9301677A (nl)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301677A NL9301677A (nl) 1993-09-29 1993-09-29 Multipatch antenne.
ES94928832T ES2131214T3 (es) 1993-09-29 1994-09-27 Antena de multiples pastillas.
CN94193579A CN1174632A (zh) 1993-09-29 1994-09-27 多片天线
EP94928832A EP0721678B1 (en) 1993-09-29 1994-09-27 Multipatch antenna
DE69417429T DE69417429T2 (de) 1993-09-29 1994-09-27 Multi-streifenleiterantenne
PCT/EP1994/003232 WO1995009455A1 (en) 1993-09-29 1994-09-27 Multipatch antenna
US08/615,289 US5708444A (en) 1993-09-29 1994-09-27 Multipatch antenna with ease of manufacture and large bandwidth
AU78104/94A AU683696B2 (en) 1993-09-29 1994-09-27 Multipatch antenna
CA002172834A CA2172834A1 (en) 1993-09-29 1994-09-27 Multipatch antenna

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301677 1993-09-29
NL9301677A NL9301677A (nl) 1993-09-29 1993-09-29 Multipatch antenne.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9301677A true NL9301677A (nl) 1995-04-18

Family

ID=19862939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9301677A NL9301677A (nl) 1993-09-29 1993-09-29 Multipatch antenne.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5708444A (nl)
EP (1) EP0721678B1 (nl)
CN (1) CN1174632A (nl)
AU (1) AU683696B2 (nl)
CA (1) CA2172834A1 (nl)
DE (1) DE69417429T2 (nl)
ES (1) ES2131214T3 (nl)
NL (1) NL9301677A (nl)
WO (1) WO1995009455A1 (nl)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4442894A1 (de) * 1994-12-02 1996-06-13 Dettling & Oberhaeusser Ing Empfangsmodul für den Empfang höchstfrequenter elektromagnetischer Richtstrahlungsfelder
SE505473C2 (sv) * 1995-05-05 1997-09-01 Saab Ericsson Space Ab Antennelement för två ortogonala polarisationer
DE19615497A1 (de) * 1996-03-16 1997-09-18 Pates Tech Patentverwertung Planarer Strahler
US5929819A (en) * 1996-12-17 1999-07-27 Hughes Electronics Corporation Flat antenna for satellite communication
US6084530A (en) * 1996-12-30 2000-07-04 Lucent Technologies Inc. Modulated backscatter sensor system
US6456668B1 (en) 1996-12-31 2002-09-24 Lucent Technologies Inc. QPSK modulated backscatter system
US6184841B1 (en) * 1996-12-31 2001-02-06 Lucent Technologies Inc. Antenna array in an RFID system
US6046683A (en) * 1996-12-31 2000-04-04 Lucent Technologies Inc. Modulated backscatter location system
US6130623A (en) * 1996-12-31 2000-10-10 Lucent Technologies Inc. Encryption for modulated backscatter systems
US5926137A (en) * 1997-06-30 1999-07-20 Virginia Tech Intellectual Properties Foursquare antenna radiating element
US6025803A (en) * 1998-03-20 2000-02-15 Northern Telecom Limited Low profile antenna assembly for use in cellular communications
US6369710B1 (en) 2000-03-27 2002-04-09 Lucent Technologies Inc. Wireless security system
CA2459387A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-13 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for providing optimized patch antenna excitation for mutually coupled patches
US7061431B1 (en) 2004-07-30 2006-06-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Segmented microstrip patch antenna with exponential capacitive loading
US7446710B2 (en) * 2005-03-17 2008-11-04 The Chinese University Of Hong Kong Integrated LTCC mm-wave planar array antenna with low loss feeding network
JP2010147561A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Nec Toshiba Space Systems Ltd アンテナ及びその製造方法
US20120034892A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. High-rate wireless receiving apparatus
US10553951B2 (en) 2012-04-05 2020-02-04 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
US10950944B2 (en) 2012-04-05 2021-03-16 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
US9806423B2 (en) 2012-04-05 2017-10-31 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
US10992058B2 (en) 2012-04-05 2021-04-27 Tallysman Wireless Inc. Capacitively coupled patch antenna
CN103311647A (zh) * 2013-05-15 2013-09-18 东莞宇龙通信科技有限公司 一种天线装置和提高天线装置信号收发性能的方法
US10389041B2 (en) * 2016-11-18 2019-08-20 Movandi Corporation Phased array antenna panel with enhanced isolation and reduced loss
WO2019116756A1 (ja) 2017-12-14 2019-06-20 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびアンテナ装置
KR102482071B1 (ko) 2018-02-14 2022-12-28 삼성전자주식회사 다중 급전을 이용한 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치
CN108879094B (zh) * 2018-07-04 2020-03-24 深圳国人科技股份有限公司 一种天线阵列及其天线单元
KR102598060B1 (ko) 2019-02-15 2023-11-09 삼성전자주식회사 이중 편파 안테나 및 그것을 포함하는 전자 장치
EP3787112A1 (en) * 2019-09-02 2021-03-03 Nokia Solutions and Networks Oy A polarized antenna array
CN112952340B (zh) * 2019-11-26 2023-04-28 华为技术有限公司 一种天线结构、带天线结构的电路板和通信设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383292A2 (en) * 1989-02-14 1990-08-22 Fujitsu Limited Electronic circuit device
EP0432647A2 (en) * 1989-12-11 1991-06-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Mobile antenna system
EP0449492A1 (en) * 1990-03-28 1991-10-02 Hughes Aircraft Company Patch antenna with polarization uniformity control
US5165109A (en) * 1989-01-19 1992-11-17 Trimble Navigation Microwave communication antenna

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5859605A (ja) * 1981-10-05 1983-04-08 Toshiba Corp マイクロストリツプアンテナ
FR2706085B1 (fr) * 1993-06-03 1995-07-07 Alcatel Espace Structure rayonnante multicouches à directivité variable.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5165109A (en) * 1989-01-19 1992-11-17 Trimble Navigation Microwave communication antenna
EP0383292A2 (en) * 1989-02-14 1990-08-22 Fujitsu Limited Electronic circuit device
EP0432647A2 (en) * 1989-12-11 1991-06-19 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Mobile antenna system
EP0449492A1 (en) * 1990-03-28 1991-10-02 Hughes Aircraft Company Patch antenna with polarization uniformity control

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FONG ET AL.: "WIDEBAND MULTILAYER COAXIAL-FED MICROSTRIP ANTENNA ELEMENT", ELECTRONICS LETTERS., vol. 21, no. 11, 23 May 1985 (1985-05-23), STEVENAGE GB, pages 497 - 499 *
HALL: "Dual polarisation antenna arrays with sequentially rotated feeding", IEE PROCEEDINGS H. MICROWAVES, ANTENNAS & PROPAGATION, vol. 139, no. 5, October 1992 (1992-10-01), STEVENAGE GB, pages 465 - 471 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE69417429T2 (de) 1999-10-21
WO1995009455A1 (en) 1995-04-06
CA2172834A1 (en) 1995-04-06
ES2131214T3 (es) 1999-07-16
AU7810494A (en) 1995-04-18
CN1174632A (zh) 1998-02-25
AU683696B2 (en) 1997-11-20
DE69417429D1 (de) 1999-04-29
EP0721678A1 (en) 1996-07-17
US5708444A (en) 1998-01-13
EP0721678B1 (en) 1999-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL9301677A (nl) Multipatch antenne.
US7221322B1 (en) Dual polarization antenna array with inter-element coupling and associated methods
EP1950830A1 (en) Dual-polarization, slot-mode antenna and associated methods
EP0186455A2 (en) A dipole array
CN112425003B (zh) 波束可电子转向低旁瓣复合左右手(crlh)超材料阵列天线
KR20140021380A (ko) 유전체 공진기 어레이 안테나
WO1997022158A1 (en) Voltage controlled ferroelectric lens phased array
CN107949954A (zh) 无源串馈式电子引导电介质行波阵列
US5917456A (en) Stripline antenna
US20210359404A1 (en) Surface Wave Reduction for Antenna Structures
KR101831432B1 (ko) 기지국 안테나
US7408519B2 (en) Dual polarization antenna array with inter-element capacitive coupling plate and associated methods
US4912482A (en) Antenna
EP0542447B1 (en) Flat plate antenna
JP3782278B2 (ja) 偏波共用アンテナのビーム幅制御方法
EP0805508A2 (en) Antenna array with radiation adjusting device
CN113823891B (zh) 天线模组、毫米波雷达以及车辆
EP0777294B1 (en) A radiation shielding device
CN110556624A (zh) 一种移动通信天线的单元结构及阵列结构
CN212301855U (zh) 一种mimo雷达天线阵列
US20220376397A1 (en) Antenna device
JP3338864B2 (ja) 平面アンテナ
JP2004172810A (ja) 誘電体漏れ波アンテナ
CN116780197A (zh) 一种天线和通信设备
CN114188715A (zh) 一种微带天线及毫米波雷达

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed