NO319613B1 - Midtstilt langsgaende shuntsliss matet ved en avstemt iris med forskjovet kam - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt strålere, og mer bestemt anvendelsen av en midtstilt langsgående shuntsliss som er anbrakt i en bredvegg i en rektangulær bølgeleder som mates ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam.

En avansert søker som er under utvikling av søkeren av den foreliggende oppfinnelse krever en dobbeltpolarisert antenne med felles aperture. Det er flere vis på hvilke man kan tilveiebringe en dobbeltpolarisert antenne med en felles aperture. For å tilveiebringe en stor aperture er en kombinasjon av en dipolgruppe og slissegruppe meget attraktiv. For denne kombinasjonen må langsgående shuntslisser anvendes fordi en forskjøvet langsgående shuntsliss ikke kun eksiterer en ønsket laveste parallellplatemodus, men også uønskede høyereordens modi i parallellplateområdet som er dannet ved dipolgruppen. Den midtstilte langsgående shuntslissen eksiterer kun den ønskede laveste modus (TEM).

Imidlertid stråler ikke en midtstilt langsgående bredveggssliss i en rektangulær bølgeleder fordi den midtstilte langsgående slissen ikke forstyrrer strømflyten i TE 10-modus. I kjent teknikk anvendes en L-formet forskjøvet avstemt iris for å eksitere den midtstilte langsgående slissen.

Midtstilte langsgående bredveggsslisser matet ved hjelp av L-formede avstemte iriser har hittil blitt anvendt for å frembringe en lineær antennegruppe. Denne antennegruppen beskrives i en avhandling av R. Tang, med tittelen "A slot with variable coupling and its application to a linear array", IRE Trans. AP-8, side 97,1960. Denne lineære antennegruppen har en relativt ineffektiv løsning, og oppviser en uønsket faseforandring uttrykt ved forskyvningsvariasjon, har et tildels ustabilt konduktansområde og er relativt vanskelig å maskinere og å dypphardlodde.

Som følge av dette er det en hensikt ved den foreliggende oppfinnelse å muliggjøre anvendelsen av en midtstilt langsgående shuntsliss anbrakt i en bredvegg i en rektangulær bølgeleder som mates ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam, og som er spesielt velegnet for anvendelse i en dobbeltpolarisert antenne med felles aperture.

De herover angitte og andre hensikter oppnås ved at det ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en stråler innbefattende en rektangulær bølgeleder med en midtstilt langsgående sliss anbrakt i en bredvegg av bølgelederen, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens stråler fremgår av de vedfølgende patentkravene 2 til og med S.

Således kan oppfinnelsen omfatte en stråler som innbefatter en midtstilt langsgående shuntsliss anbrakt i en rektangulær bølgeleder som mates ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam med en endelig tykkelse. Avhengig av anvendelsen har den rektangulære bølgelederen en eller flere midtstilte langsgående shuntslisser som mates ved hjelp av tilhørende avstemte iriser med forskjøvet kam som er midtstilt på hver respektiv sliss. Typisk er de avstemte irisene med forskjøvet kam orientert motstående hverandre i en spesiell bølgeleder for å endre utstrålingsfasen med 180°.

Den foreliggende stråleren tilveiebringer en forbedret antenneløsning med felles aperture sammenlignet med for eksempel en konvensjonell antennegruppe som anvender forskjøvede shuntslisser matet ved hjelp av en rektangulær bølgeleder. Antennegruppen som er bygget ved å anvende midtstilte langsgående shuntslisser som er anbrakt i en rektangulær bølgeleder og som mates ved hjelp av avstemt iris med forskjøvet kam i henhold til den foreliggende oppfinnelse reduserer uønskede faseendringer uttrykt ved forskyvningsvariasjoner sammenlignet med konvensjonelle antennegrupper med midtstilte langsgående shuntslisser matet ved hjelp av L-formede forskjøvede avstemte iriser med den samme endelige tykkelsen ved en høyere frekvens. En antennegruppe som er bygget i samsvar med den foreliggende oppfinnelse har et mer stabilt konduktansområde enn en som anvender L-formede iriser. Dessuten er en antenne som benytter avstemte iriser med forskjøvet kam og midtstilt langsgående shuntsliss enkel å maskinere og dyppslaglodde.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer forbedringer over den kjente teknikken på de følgende tre vis. Anvendelsen av midtstilte langsgående shuntslisser som mates ved hjelp av avstemte iriser med forskjøvet kam gjør det mulig å konstruere en antenne med lav sidelob ved at den har et stort område med strålekonduktans med konstant strålefase. Den foreliggende oppfinnelse reduserer den uønskede fasegangen som følge av anvendelsen av forskjøvede L-formede iriser. Avstemte iriser med forskjøvet kam er enkle å fremstille fordi kamirisene er enkle å maskinere og kamirisene tilveiebringer en saltavløpsvei for dyppslagloddingsprosesser. Anvendelsen av midtstilte langsgående shuntslisser matet ved hjelp av rektangulære bølgeledere er ønskelige fordi det frembringer et antennemønster med lav sidelob når det anvendes i en dobbeltpolarisert antenne med felles aperture.

De forskjellige trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse er enklere å forstå med henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse i sammenheng med de vedfølgende tegninger, hvor like henvisningstall angir like strukturelle elementer, og hvor: Fig. 1 illustrerer et delvis gjennomskåret riss av en stråler som innbefatter en midtstilt langsgående shuntsliss matet ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam i samsvar med prinsippene til den foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er en kurve av fasesammenligninger mellom en tom bølgeleder, en kamiris anvendt i den foreliggende oppfinnelse og en konvensjonell L-formet iris og illustrerer reduksjonen i fasegang som tilveiebringes ved hjelp av antennegruppen i figur 1;

fig. 3 er en kurve som illustrerer normalisert konduktans til en langsgående shuntsliss

som funksjon av forskyvningen til en iris;

fig. 4 illustrerer at en midtstilt langsgående sliss i en rektangulær bølgeleder ikke

stråler;

fig. 5 illustrerer et strålemønster til en forskjøvet avstemt L-form som eksiterer en

midtstilt langsgående sliss i en rektangulær bølgeleder;

fig. 6 illustrerer et strålingsmønster til en avstemt forskjøvet iris som eksiterer en midtstilt langsgående sliss i en rektangulær bølgeleder i samsvar med prinsippene til den foreliggende oppfinnelse; og

fig. 7 illustrerer en del av en typisk antenne implementert i samsvar med prinsippene

til den foreliggende oppfinnelsen.

Med henvisning til figurene i tegningene, illustrerer figur 1 et delvis gjennomskåret riss av en stråler 10 i samsvar med prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. Stråleren 10 innbefatter en midtstilt langsgående shuntsliss 12 anbrakt i en bredvegg 13 til en bølgeleder 11 som mates ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam 14. Bølgelederen 11 kan for eksempel mates ved hjelp av en matebølgeleder 16 eller annet egnet matningsarrangement 16.

Den rektangulære bølgelederen 11 har en eller flere midtstilte langsgående shuntslisser 12 anbrakt i sin bredvegg 13. Den ene eller flere midtstilte langsgående slisser 12 mates ved hjelp av tilhørende avstemte iriser med forskjøvet kam 14 som er anbrakt i bølgelederen 11 og som er midtstilt på hver respektive sliss 12. Hver iris med forskjøvet kam 14 innbefatter en første del 14a som er anbrakt i bølgelederen 11 på en motstående indre bredvegg til bølgelederen 11 relativt til slissen 12. Den første delen 14a til hver avstemt iris med forskjøvet kam 14 har en lengde som er en forutbestemt del av bredden til bølgelederen 11. Hver avstemt iris med forskjøvet kam 14 har også en andre del 14b som er anbrakt på en valgt indre lateralsidevegg 15 til bølgelederen 11 relativt til slissen 12. Hver avstemt iris med forskjøvet kam 14 har en endelig tykkelse, typisk i størrelse rundt 0,4064-0,6350 mm når den blir anvendt for å stråle energi i Ka-frekvensbåndet.

Forbedringene som tilveiebringes ved den foreliggende stråler 10 vil nå bli drøftet med henvisning til konvensjonelle antennegrupper. Figur 2 er en kurve av fasesammenligninger mellom en tom bølgeleder 11, en kamiris 14 anbrakt i en bølgeleder 11 som anvendt i den foreliggende oppfinnelsen og en konvensjonell L-formet iris anbrakt i en bølgeleder 11, og illustrerer reduksjonen i fasegang som tilveiebringes ved hjelp av stråleren 10 i figur 1.

Figur 2 viser at Si2-fasen for kamirisen 14 som er anbrakt i bølgelederen 11 er mer parallell med Si2-fasen til den tomme bølgelederen 11 enn Sn-fasen til en L-formet iris anbrakt i bølgelederen 11. Figur 2 viser en typisk fasedispersjon som følge av en iris med en endelig tykkelse. Fasedispersjonen til kamirisen 14 er mindre enn den til den avstemte L-formede irisen. Forskyvningen (1) er vist i figur 1.

En rektangulær bølgeleder 11 som anvender en avstemt L-formet iris med endelig tykkelse introduserer uønsket fasegang sammenlignet med den samme lengden av en tom rektangulær bølgeleder 11 fordi forplantningskonstanten i den L-formede irisen er mindre enn den til den rektangulære bølgelederen 11. Forplantningskonstanten i den L-formede irisen er mindre enn den til den rektangulære bølgelederen 11 fordi åpningsbredden til den avstemte irisen er mindre enn den rektangulære bølgelederen 11. Den uønskede fasegangen som følge av en L-formet iris med endelig tykkelse øker når frekvensen øker fordi en typisk minstetykkelse til irisen (for eksempel 0,4064 mm) for fremstilling er mye tykkere i elektrisk forstand for en høyere frekvens.

Som følge av dette anvendes den avstemte irisen med forskjøvet kam i den foreliggende oppfinnelse for å avhjelpe fasegangen som følge av en iris med endelig tykkelse. Forplantningskonstanten til den avstemte iris med forskjøvet kam 14 er mye nærmere den til den rektangulære bølgelederen 11, som vist i figur 2.

Figur 3 er en kurve som illustrerer normalisert konduktans til en langsgående shuntsliss 12 som funksjon av forskyvningen til en iris, for kamirisen 14 anbrakt i bølgelederen 11 i henhold til den foreliggende oppfinnelse sammenlignet med en konvensjonell L-formet iris anbrakt i bølgelederen 11. Forskyvningen (1) er vist i figur 1.

En bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse kan oppnås med henvisning til figurene 4-6. Figur 4 illustrerer at en midtstilt langsgående sliss i en rektangulær bølgeleder ikke stråler. Figur 5 illustrerer et strålingsmønster for en konvensjonelt anvendt avstemt forskjøvet L-form som eksiterer en midtstilt langsgående sliss i en rektangulær bølgeleder. En rektangulær bølgeleder med en avstemt L-formet iris med endelig tykkelse introduserer uønsket fasegang (figur 5) sammenlignet med den samme lengden av en tom rektangulær bølgeleder (figur 4) fordi forplantningskonstanten i den L-formede irisen er mindre enn den i en rektangulær bølgeleder. Forplantningskonstanten i den L-formede irisen er mindre enn den i den rektangulære bølgelederen fordi åpningsbredden til den avstemte irisen er mindre enn den rektangulære bølgelederen. Den uønskede fasegangen som følge av en iris med endelig tykkelse øker når frekvensen økes fordi minstetykkelsen til irisen (for eksempel 0,4064 mm) for fremstilling er mye tykkere i elektrisk forstand for en høyere frekvens. Fig. 6 illustrerer et strålingsmønster for den avstemte forskjøvede irisen 14 som eksiterer en midtstilt langsgående sliss 12 i en rektangulær bølgeleder 11 i samsvar med prinsippene til den foreliggende oppfinnelse, som for eksempel vist i figur 1. Den midtstilte langsgående slissen 12 med den avstemte forskjøvede irisen 14 stråler fordi overflatestrømmen på bredsiden til den rektangulære bølgelederen 11 forvrenges på en slik måte at den midtstilte langsgående slissen 12 vekselvirker med den forvrengte strømmen som vist i figur 2. Strålingsmengden som utstråles av den midtstilte langsgående shuntslissen 12 styres ved å velge størrelsen på forskyvningen mellom de første og andre porsjonene 14a, 14b til kamirisen 14, og utstrålingsfasen kan endes ved endret 180° ved å reversere retningen til irisen 14 i bølgelederen 11 som vist i den nedre delen i figur 6. Figur 7 illustrerer en del av en typisk antenne 20 implementert i henhold til prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. Antennen 20 innbefatter en rektangulær bølgeleder 11 med en flerhet midtstilte langsgående slisser 12 anbrakt i sin bredvegg 13. En flerhet av forskjøvede avstemte iriser 14 er anbrakt i bølgelederen 11 som er sentrert i respektive slisser 12. Retningene til tilstøtende iriser 14 er orientert motstående til hverandre.

På denne måten kombinerer den foreliggende antenne 20 anvendelsen av en rektangulær bølgeleder med midtstilte langsgående slisser 12 og tilliggende ledeplater 17, med en flerhet av forskjøvede avstemte iriser 14 anbrakt i bølgelederen 11 som er respektivt midtstilt på slissene 12. Dette arrangementet frembringer en antenne med lavt sidelobmønster når det blir anvendt i en dobbeltpolarisert antenne med felles aperture.

Slik er det beskrevet en forbedret stråler som har en midtstilt langsgående shuntsliss anbrakt i en rektangulær bølgeleder som mates ved hjelp av en avstemt iris med forskjøvet kam. Den beskrevne legemliggjøringen skal forstås som kun å være illustrativ for noen av de mange bestemte legemliggjøringene som representerer anvendelser av prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. Det er derfor klart at mange og andre arrangementer enkelt kan konstrueres av fagfolk på området uten å avvike fra oppfinnelsens omfang.

Claims (5)

1. Stråler (10) innbefattende en rektangulær bølgeleder (11), en midtstilt langsgående sliss (12) anbrakt i en bredvegg (13) hos den rektangulære bølgelederen (11), karakterisert ved at stråleren videre innbefatter en avstemt iris med forskjøvet kam (14) anbrakt i bølgelederen (11) og sentrert på shuntslissen (12) for å koble energi til shuntslissen (12), hvilken avstemte iris med forskjøvet kam (14) innbefatter to adskilte deler (14a, 14b), med en første del (14a) i bølgelederen (11) på en motstående innvendig bredvegg (13) hos bølgelederen (11) relativt til shuntslissen (12) og en andre del (14b) på en valgt innvendig lateralsidevegg (15) hos bølgelederen (11) relativt til shuntslissen (12), og et matningsarrangement (16) koblet til den rektangulære bølgelederen (11) for å koble energi til denne.

2. Stråler som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter en flerhet av de midtstilte langsgående shuntslissene (12) anbrakt i bredveggen (13) hos den rektangulære bølgelederen (11), og en motsvarende flerhet av avstemte iriser med forskjøvet kam (14) anbrakt i bølgelederen (11), hvilke avstemte iriser med forskjøvet kam er midtstilt på de respektive shuntslissene (12) for å koble energi til shuntslissene (12), hvor hver avstemt iris med forskjøvet kam (14) innbefatter to separate deler (14a, 14b), med en første del (14a) i bølgelederen (11) på en motstående innvendig bredvegg (13) av bølgelederen (11) relativt til shuntslissene (12) og en andre del (14b) på en valgt innvendig lateralsidevegg (15) av bølgelederen (11) relativt shuntslissene (12).

3. Stråler (10) som angitt i krav 2, karakterisert ved at tilstøtende iriser (14) er orientert motstående til hverandre.

4. Stråler (10) som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter et mangfold av rektangulære bølgeledere (11), en midtstilt langsgående shuntsliss (12) anbrakt i en endevegg (13) hos hver rektangulær bølgeleder (11), en avstemt iris med forskjøvet kam (14) anbrakt i hver bølgeleder (11), hvilken avstemte iris med forskjøvet kam er midtstilt på shuntslissen (12) for å koble energi til shuntslissen (12), hvor den avstemte irisen med forskjøvet kam (14) innbefatter to adskilte deler (14a, 14b) med en første del (14a) i hver bølgeleder (11) på en motstående innvendig bredvegg (13) hos bølgelederen (11) relativt til shuntslissen (12) og en andre del (14b) på en valgt innvendig lateralsidevegg (15) hos hver bølgeleder (11) relativt til shuntslissen (12), og et materarrangement (16) koblet til mangfoldet av rektangulære bølgeledere (11) for å koble energi til disse.

5. Stråler (10) som angitt i krav 4, karakterisert ved at tilstøtende iriser (14) er orientert motstående til hverandre.