NL9401429A - Striplijn antenne. - Google Patents

Description

Stripliin antenne

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een striplijn antenne voorzien van een voedingsnetwerk en een daarop aangesloten lineair array van dipoolantennes.

Striplijn antennes van dit type worden bijvoorbeeld gebruikt in twee-dimensionale antenne arrays waarbij met behulp van digitale bundelvormers een schaar van ontvang-antennebundels wordt gegenereerd. Een enkel antenne array omvat dan doorgaans enkele tientallen gestapelde striplijn antennes, elk voorzien van bijvoorbeeld een vijftigtal dipoolantennes. Het is dan van groot belang de voedingsnetwerken en de dipoolantennes goedkoop en licht uit te voeren, zonder aan de kwaliteit afbreuk te doen.

De striplijn antenne volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat het voedingsnetwerk en de dipoolantennes door etsing van een enkele, van een metallisatie voorziene kunststof laag zijn verkregen. Hierdoor wordt met name de reproduceerbaarheid van het produktieproces verbeterd, waardoor de uitval minimaal is en calibratieprocedures sterk kunnen worden vereenvoudigd.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de stiplijn antenne volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat het voedingsnetwerk geïsoleerd is opgesteld tussen twee aardvlakken. Op deze wijze wordt een hanteerbare striplijn antenne verkregen waarbij het antenne array vervolgens kan worden verkregen door een gewenst aantal striplijn antennes te stapelen.

Een gunstige bijzondere uitvoeringsvorm wordt verkregen door de isolatie te realiseren in kunststof schuim. Dit is gunstig door zijn geringe gewicht en lage dielectrische verliezen, terwijl de twee aardvlakken het kwetsbare kunststof schuim behoeden voor beschadigingen tijdens opslag, transport en degelijke.

Een dipoolantenne is voorzien van twee aansluitingen die bij voorkeur in tegenfaze dienen te worden aangestuurd. Daarom is volgens de stand der techniek doorgaans voorzien in twee afzonderlinge verdeelnetwerken die elk een aansluiting van de dipoolantennes voeden en die zelf in tegenfaze worden gevoed. Volgens en verdere gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het voedingsnetwerk slechts een verdeelnetwerk en per dipoolantenne een fazedraaiend netwerk, voor het in tegenfaze voeden van de beide aansluitingen van de dipoolantenne. Hiertoe kan men een in het vakgebied op zich bekende balun gebruiken, bijvoorbeeld in de vorm van een Schieffman koppelaar.

Omdat de dipoolantennes vrij moeten kunnen stralen zijn ze buiten de twee aardvlakken geplaatst, waarbij de aansluiting met een fazedraaiend netwerk plaats vindt via een tweedraads transmisielijn met een impedantie die overeenkomt met de impedantie van een dipoolantenne. Een onverwacht effect hierbij is dat er althans nagenoeg geen reflectie optreedt daar waar een tweedraads transmissielijn de twee aardvlakken verlaat, mits ter plaatse de karakteristieke impedantie van de tweedraads transmissielijn op een op zich bekende wijze wordt aangepast. Dit is des te meer verwonderlijk omdat binnen de aardvlakken het electro-magnetische veld rond de transmissielijnen in de striplijn mode staat, terwijl het daar buiten in de tweedraads transmissielijn mode staat. Deze mode-overgang vindt kennelijk probleemloos plaats.

Een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van de striplijn antenne wordt verkregen door overbodige delen van de kunststof laag rond de dipoolantennes en de transmissie-lijnen te verwijderen. De dipoolantennes bungelen dan aan de transmisielijnen en kunnen dan door een aan te brengen mechanische ondersteuning in elke mogelijke stand worden geplaatst, waardoor men een antenne met een instelbaar gepolariseerd stralingsveld kan realiseren. Men kan bijvoorbeeld bij een voedingsnetwerk dat in de gebruiks-toestand horizontaal staat, de dipoolantenes verticaal plaatsen en daarmee een verticaal gepolariseerd stralingsveld genereren.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarbij:

Fig. 1 een schematische weergave is van een striplijn antenne volgens de uitvinding;

Fig. 2 een weergave is van een deel van de striplijn antenne volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont schematisch een striplijn antenne 1 volgens de uitvinding, waarbij een kunststof laag 2, vervaardigd uit bijvoorbeeld kapton, is voorzien van een een sporenpatroon 3, waarmee RF energie, toegevoerd via een voedingspunt 4 wordt verdeeld en via fazedraaiende netwerken 5 en aansluitingen 6 wordt geleid naar dipoolantennes 7. Sporenpatroon 3, fazedraaiende netwerken 5, aansluitingen 6 en dipoolantennes 7 zijn allemaal in een enkele procesgang verkregen door etsing van een op kunststof laag 2 aangebrachte metallisatie, doorgaans koper. De striplijn antenne 1 is geïsoleerd opgesteld tussen twee aardvlakken 8, doorgaans uit aluminium vervaardigd, waarbij dipoolantennes 7 en deels aansluitingen 6 buiten de aardvlakken uitsteken. De isolatie wordt bij voorkeur gerealiseerd door tussen de aluminium aardvlakken 8 en de kunststof laag aan twee zijden een laag kunststof schuim aan te brengen van een type dat weinig dielectrische verliezen heeft en niet- hygroscopisch is. Fazedraaiende netwerken 5 hebben binnen het frequentiegebied waarin de striplijn antenne wordt toegepast een althans nagenoeg konstante fazedraaiing, zodanig dat de aansluitingen 6 van dipoolantenne 7 in tegenfaze worden gevoed. Daarnaast verzorgen fazedraaiende netwerken 5 de transformatie van een asymmetrische striplijn mode in sporenpatroon 3 naar een symmetrische striplijn mode in althans dat deel van de aansluiting 6 dat zich tussen de aardvlakken 8 bevindt. Tevens wordt hierbij de impedantie van de striplijn aangepast aan de impedantie van de dipool. Netwerken van dit type zijn op zich bekend in het vakgebied en worden wel aangeduid als baluns.

Striplijn antenne 1 kan natuurlijk ook voor ontvangst worden gebruikt, waarbij door de dipoolantennes 7 opgevangen RF straling binnen het frequentiegebied van de striplijn antenne 1 wordt samengevoegd en toegevoerd aan voedingspunt 4.

Fig. 2 toont een deel van de striplijn antenne volgens de uitvinding, welk deel kan worden opgevat als een striplijn antenne met twee dipoolantennes 7. RF energie wordt toegevoerd aan voedingspunt 4 en verdeeld door een splitter 9.

De verdeling hoeft niet symmetrisch te zijn, waardoor het mogelijk is over de striplijn antenne 1 een zekere tapering te realiseren. Vervolgens wordt de.RF energie geleid naar fazedraaiende netwerken 5, hier uitgevoerd als koppelaars van het Schieffman type, waarbij de energie via een symmetrische splitter 10 en twee verschillende weglengten en vervolgens via aansluitingen 6 wordt toegevoerd aan dipoolantennes 7. Aansluitingen 6 tussen fazedraaiende netwerken 5 en dipoolantennes 7 verlopen deels tussen de aardvlakken 8 en deels in de vrije ruimte. Daarom moet in elk geval de impedantie worden aangepast, wat gebeurt in overgang 11, door aanpassing van de breedte van het print- spoor. Verder blijkt verrassenderwijze deze overgang 11 althans nagenoeg geen reflecties of verliezen te introduceren, dit ondanks het feit dat tussen de aardvlakken een heel ander mode-patroon heerst dan daarbuiten.

Door vervolgens, zoals aangegeven in Fig. 2, overtollige delen van de kunststof laag 2 te verwijderen, krijgt men dipoolantennes die als het ware aan de aansluitingen 6 bungelen. Verrassenderwijze blijkt verder dat het torderen of buigen van aansluitingen 6 althans nagenoeg geen nadelig effect heeft op het gedrag van de kombinatie van aansluiting 6 en dipoolantenne 7. Het is daarom mogelijk om de dipoolantennes 7, bijvoorbeeld met de in kunststof laag 2 aangebrachte gaten 12, te bevestigen op een verder niet getoonde supportstructuur in een vooraf bepaalde stand, waarmee een striplijn antenne met een vooraf bepaalde polarisatierichting wordt verkegen.

De striplijn antenne volgens de uitvinding kan worden toegepast in een breed freguentiegebied, waarbij de afmetingen van de samenstellende delen en de dikte van het kunststof schuim in overeenstemming met de gekozen werkfrequentie dienen te worden gekozen, één en ander zoals dit in het vakgebied welbekend is.

Claims (10)

1. Striplijn antenne voorzien van een voedingsnetwerk en een daarop aangesloten lineair array van dipoolantennes, met het kenmerk, dat het voedingsnetwerk en de dipoolantennes door etsing van een enkele, van een metallisatie voorziene kunststof laag zijn verkregen.

2. Striplijn antenne volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat althans het voedingsnetwerk geïsoleerd is opgesteld tussen twee aardvlakken.

3. Striplijn antenne volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de isolatie is gerealiseerd door een laag kunststof schuim.

4. Striplijn antenne volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het voedingsnetwerk omvat een verdeelnetwerk en per dipoolantenne een fazedraaiend netwerk, voor het in tegenfaze voeden van de beide aansluitingen van de dipoolantenne.

5. Striplijn antenne volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het fazedraaiend netwerk een balun omvat.

6. Striplijn antenne volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat het fazedraaiend netwerk een koppelaar van het Schieffman type is.

7. striplijn antenne volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de dipoolantennes en hun aansluitingen en de kunststof laag waarop ze zijn aangebracht buiten de twee aardvlakken uittreden.

8. Striplijn antenne volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de aansluitingen zijn uitgevoerd als een tveedraads transmissielijn met een impedantie die overeenkomt met de impedantie van de dipoolantenne.

9. Striplijn antenne volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat een polarisatierichting van de antenne kan worden geselecterd door het richten van de dipoolantennes, waarbij de tweedraads transmissielijn kan worden getordeerd.

10. Striplijn antenne volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat in de gebruikstoestand het voedingsnetwerk althans in hoofdzaak horizontaal is geplaatst en de dipoolantennes verticaal.