SE465849B - Vaagledarantenn med ett antal antennelement foersedd med ett rymdfilter - Google Patents

Description

LO 1.5 20 25 465 849 Ändamålet, med föreliggande uppfinning är att reducera eller eliminera gallerloberna i det utstrålade fältet från en slitsad vägledarantenn genom användning av rymdfilter.

Vågledarantennen enligt uppfinningen är därvid kännetecknad så som det framgår av patentkravets 1 kännetecknande del.

FIGURFÖRTECKNING Uppfinningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar schematiskt en fältbild från en slitsförsedd vágledarantenn av känt slag; Figur 2 visar en utföringsform av vågledarantennen enligt uppfinningen; Figur 3 visar en annan utföringsform av vågledarantennen enligt uppfinningen; Uwrönlnesronnmn Figur 1 visar schematiskt en vågledarantenn där antennvàgledaren är betecknad 1 och en matningsvágledare är betecknad 2. Antenn- vågledaren 1 är försedd med slitsar med ett inbördes avstånd =d.

Genom matningsvågledaren 2 matas ett fält med en viss fri våglängd = IÄO och våglängden hos detta fält i antennvàgledaren betecknas i fortsättningen Å.g. Alla slitsar ger en gemensam Man får en huvudlob HL vinkelrätt mot antennvågledarens längsriktning och.tvà domineran- fältbild såsom är 'visad, i figur 1. de gallerlober GL1, GL2 som bildar en viss vinkel Gg på var sin sida om huvudlobens riktning (0°). Gallerloberna kan därvid vara nästan lika starka som huvudloben. Det är därför angeläget att undertrycka dessa om de ej är önskvärda av olika orsaker.

Antennvágledarens 1 slitsar bildar ett gitter. Enligt vad som ovan nämnts gäller att a > Å o för att få fasliknet nos fältet 10 15 20 30 465 849 från de enskilda slitsarna. Detta innebär att d z /Ä Å g > Å o medför detta att d > Å o. Ett antenngitter med d > /\ o ger emellertid huvudlob HL och gallerlober GL1, GL2 både vid matning från antennporten och vid matning mot antennporten (fält g. Eftersom utifrån mot antennen). Gallerlobernas riktning är beroende på hur mycket d skiljer sig från Å O enligt sambandet: sin eg = Åo/d Enligt uppfinningen används i och för sig kända rymdfilter beskrivna exempelvis i ovannämnda referens för att dels under- trycka för att utnyttja gallerlober för att till viss män förstärka en utgående (matning från antennporten) eller inkommande huvudlob (matning från ett inkommande fält). Till skillnad från den kända användningen av rymdfiltret integreras detta direkt i antennstrukturen genom att exempelvis sammanbyggas med en slitsad vågledare (Figur 1). En större antenn kan sedan byggas upp med ett flertal sådana gallerloberna, dels reflekterade integrerade delstrukturer.

Figur 2a visar en utföringsform av en vàgledarantenn enligt uppfinningen, sett i ett tvärsnitt genom antennstrukturen.

Matningsvågledaren och antennvàgledaren är som tidigare beteck- nade 1 respektive 2. En första sektion I av rymdfiltret utgörs av en làdformig del vars höjd al kan vara större än eller lika med höjden a hos antennvàgledaren 1. Det senare fallet (a1=a) medför att man kan sätta samman flera antennvágledare med tillhörande rymdfilter till en stor antennenhet. Dess djup b kan vara godtyckligt och väljas med hänsyn till det utrymme som hela antennstrukturen förfogar över. Sektionen I övergår i det här visade utförandet stegvis till en andra sektion II som utgörs av tvà parallella väggar i antennaxelns A riktning. Sektionen II bildar en öppning för sektionen I. Höjden hos sektionen II, dvs avståndet mellan väggarna är az. Samtliga väggar hos de båda sektionerna I och II utgörs av metalliskt material och sektioner- nas inre utrymme kan vara luft eller fyllt med ett lämpligt dielektriskt medium. 10 15 20 25 30 35 465 849 Figur 2b visar samma antennstruktur som i figur 2a sedd utifrån in mot antennaperturen. Ur figur 2b framgår slitsarnas S1, S2 och S3 lägen. i antennvågledaren 1. Slitsarna S1, S2, S3 bildar antennaperturen.

Det fält som uppträder i sektion I vid matning av antennaperturen S1-S3 har en polarisering som är parallell med de båda sidoväg- garna hos sektion I. I denna sektion fås en våglängd: Ågl = Å., / V1-< A 0/2211? För att undertrycka gallerloberna hos det från aperturen S1-S3 utstrálade fältet är den andra sektionen II anordnad. För vâgledarvåglängden i sektion II gäller A92 = Åo/ \/1-( A o/zazfl Om az < al som visat i figur 2a, 2b fås att Å.g2 > Å.g1. Sektion II utgör således ett strälningsmässigt "tunnare" medium än sektion I (jämför exempelvis övergång vatten-luft). Gallerlober, som infaller snett mot gränsskiktet G från sektion I mot sektion II totalreflekteras om sin Gg .>_ Ågl/ Ågz vinkeln 99 är bestämd av slitsdelningen d och vàgledarvåglängden Å gl enligt sin Gg = /igl/d För att gallerlober med viss riktning 65 skall undertryckas fås således villkoret: Ågl/ ,\ g, s Ågl/d eller gå 2 d I ett tillämpningsfall är antennvågledaren resonant (kortsluten vid sina ändytor) med transversella slitsar enligt figur 2b, varvid slitsavståndet d = ,Å g (=vâgledarvåglängden) och Ågz 2 Åg, vilket medför att az < a.

Avståndet al saknar betydelse i detta sammanhang och kan väljas med andra hänsyn.

Figur 3 visar en annan utföringsform av antennstrukturen enligt uppfinningen. Ovanpå antennvägledaren 1 med slitsarna S1-S3 är ett rymdfilter anordnat med endast en sluten sektion I som.bildar ett utrymme med viss höjd a3 framför antennaperturen. 10 15 20 30 465 849 Liksom i utförandet enligt figur 2a, 2b ger fältet från varje slits ett bidrag till ett totalt fält från antennen med en huvudlob vinkelrätt mot antennaperturen. Dessutom fås galler- lober en vinkel eg från normalriktningen. övre delen av sektionen I består av en vägg 3 av exemplelvis dielektriskt material enbart eller med både dielektriskt och ledande material. Väggen 3 skall ha goda transmissionsegenskaper för strålning i huvudlobens riktning (99 = 0) och allt sämre transmissionsegenskaper för ökande värden på 99. För gallerloberna med vinklar eg exempelvis > 30° skall väggen 3 vara i huvudsak reflekterande.

I det slutna utrymmet bildat av sektion I jämte dess vägg 3 fås en viss vågledarvåglängd Å gl. Om denna väljes så att d < /\g1 fås överhuvudtaget inga gallerlober, eftersom sin 99 = Ä gl/d enligt ovan.

Detta gäller trots att den fria våglängden Å 0 kan vara < d. Den planparallella strukturen enligt figur 3 med endast en rymdfil- tersektion "filtrerar" fältet så att det vid den yttre aperturen (övre ytan hos väggen 3) uppträder som mer homogent med kraftigt reducerade gallerlobsamplituder. Sektion I kan beskrivas som ett "tunnare" medium än det i antennvågledaren 1 i den meningen att våglängden är vald större i sektion I än i vågledaren.

Den gränsyta G mellan det elektromagnetiskt tätare och tunnare mediet har i detta fall bildats vid antennaperturen mot sektion I. Antennelementens avstånd d skall därvid vara mindre än 1 uttryckt i våglängder. Gallerlobsfältet dämpas då exponentiellt i sektion I. Dess höjd a3 kan vara av storleksordningen en frirymdsváglängd Å 0.

Vågledarstrukturen är ej begränsad till det fall att antenn- elementen utgörs av slitsar som beskrivits ovan. Antennelementen kan exempelvis även utgöras av dipolelement. Ej heller är det nödvändigt att matningsvågledaren 2 är anordnad så som framgår av figurerna. Matningsvågledaren 2 kan även vara monterad vid ena '465 849 kortsidan av antennvágledaren 1 så att fältet inmatas parallellt med dess längsgående sidor, vilket kan ge förenklad matning. Även andra varianter är möjliga.

Claims (5)

10 15 20 25 30 465 849 7 P A T E N T K R A V

1. Vàgledarantenn med ett antal antennelement (S1-S3) vilka har ett bestämt inbördes avstånd (d) utefter antennvägledarens (1) ena längsgående sida för att bilda en antennapertur och med en matningsvågledare (2) anordnad att mata elektromagnetisk fältenergi till antennaperturen, varvid denna primärt exciterar ett elektromagnetiskt fält med en huvudlob (HL) och tillhörande gallerlober (GL1,GL2), ter som utgörs av åtminstone en rymdsektion (I), placerad framför k ä n n e t e c k n a d av ett rymdfil- antennaperturen, integrerad med antennvågledaren (1) och vilken är dimensionerad så i. förhållande till antennvägledarens (1) dimensioner att en gränsyta (G) mot antennaperturen bildas, vilken.gränsyta avskiljer ett fältelektromagnetiskt tätare medium från ett tunnare medium, varvid fältets vågledarvåglängd är större i det tunnare än i det tätare mediet sä att de för en viss vinkel (Gb) uppträdande.gallerlobernas (GL1,GL2) fält reflekteras mot nämnda gränsyta och vid antennaperturen sekundärt exciterar ett elektromagnetiskt fält. med samma fasförhàllande som det primärt exciterade fältet.

2. Vágledarantenn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att rymdfiltret utgörs av en första och en andra sektion (I respektive II) av vilka den första (I) täcker antennaperturen utmed dess längd och stegvis övergår till den andra sektionen (II), som är öppen för det utstrålade fältet från antennen, för att bilda nämnda gränsyta (G), varvid den ena sektionens höjd (al) är större än eller lika med och den andra sektionens höjd (az) är mindre än antennvägledarens höjd (a) så att det utstrålade fältets våglängd ,Åg2 i den andra sektionen (II) är större än váglängden,Åg1 i den första sektionen (I), varigenom de gallerlober (GL) totalreflekteras för vilka gäller att Ä 91/ Ägg där 69 är gallerlobernas riktning relativt huvudlobens riktning. ' 6 2 sin g 465 849 8

3. Vágledarantenn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att rymdfiltret utgörs av endast en helt sluten sektion (I, figur 3), som helt omsluter antennaperturen och som är försedd med ett lager (3), som bildar nämnda gränsyta och som är sådant att de gallerlober (GL) vilkas riktning (eg) relativt huvudlobens riktning är större än ett visst värde (ego) totalreflekteras mot antennaperturen och ger ett bidrag till huvudloben.

4. Vågledarantenn.enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda lager (3) är av dielektriskt material.

5. Vágledarantenn enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda lager utgörs av en kombination av dielekt- riskt och ledande material.