SE519118C2 - Antennanordning för mottagande och/eller utsändning av dubbelpolariserande elektromagnetiska vågor - Google Patents

Description

25 30 35 ~ s 19 1 18 -~ ' o | u v - a . - | - a 2 tilliggande antennelement kan bibehållas även utan parasit- element förutsatt att avståndet mellan intilliggande antennele- ment är tillräckligt stort.

Försök har gjorts att variera formen på parasitelementen, men sådana försök har ej givit någon förbättring.

Syftet med föreliggande uppfinning är att lösa detta problem och att åstadkomma en antennanordning av det inledningsvis an- givna slaget, så att isoleringen mellan de båda kanalerna för- bättras väsentligt.

Detta syfte uppnås genom föreliggande uppfinning genom att man anordnar parasitelement av ett elektriskt ledande material i ett område, som omger antennelementet åtminstone på två mot- satta laterala sidor därom och som innefattar utrymmet mellan och inkluderande två parallella plan som definieras av jord- plansskiktet resp. antennelementet, varvid nämnda parasit- element omfattar långsträckta, längsgående partier som sträcker sig symmetriskt utmed var och en av nämnda båda motstående laterala sidor av antennelementet och bildar åtminstone en del av en öppen eller ramliknande struktur.

Sålunda har det överraskande visat sig att parasitelement med dylik öppen eller ramliknande struktur ger utmärkta resultat.

Med ett dylikt arrangemang har sålunda isoleringen i praktiken förbättrats med 13-20 db.

Samtliga utföringsformer och ytterligare förbättringar anges i de beroende patentkraven och kommer att framgå av nedanstående detaljbeskrivning.

Sålunda kommer uppfinningen att beskrivas närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar, som åskådliggör två före- dragna utföringsformer. 230205. DOC; 1998-11-17 lO 15 20 25 30 35 f 5 19 1 1 8 šffš- 3 Fig. l visar schematiskt i perspektiv och sprängvy, en antenn- anordning enligt föreliggande uppfinning; Fig. 2 visar, likaledes schematiskt, antennanordningen i planvy; Fig. 3 visar, likaledes schematiskt, antennanordningen i sidovy; Fig. 4 och 5 är vyer motsvarande fig. 2 resp. 3 av en andra ut- föringsform av antennanordning enligt uppfinningen; och Fig. 6-ll visar schematiskt. i planvyer några ytterligare ut- föringsformer av antennanordningen.

På ritningarna visas endast de delar som är väsentliga för upp- finningstanken. Övriga konstruktionselement och detaljer har utelämnats för ökad tydlighet.

Med hänvisning till fig. l omfattar antennanordningen åtmins- tone två separata dielektriska skikt, inklusive ett övre skikt l och ett undre skikt 2. De båda skikten har formen av lång- sträckta rektanglar och är anordnade parallellt men på inbördes avstånd från varandra. På det undre skiktet (till vänster i fig. 1) finns ett jordplansskikt (ej visat separat) av ett elektriskt ledande material och försett med ett antal kors- eller kryssformiga aperturer 3a, 3b anordnade i en längsgående rad. På undersidan av det elektriska skiktet 2 finns ett mat- ningsnät innefattande matningsledningar 4a, 4b och gaffellik- nande matningselement 5a, 5b i form av mikrostripledningar, varvid matningsledningarna 4a och matningselementen 5a är an- slutna till en första mikrovàgsmatningskanal (ej visad), medan matningsledningarna 4b och matningselementen 5b är anslutna till en andra mikrovågsmatningskanal (ej heller visad). 2302OB. DOC; 1998-11-17 l0 l5 20 25 30 35 519 1 18 iërï-I- Var och en av de kryssformiga aperturerna 3a, 3b är belägen mitt för (ehuru vriden 45° i förhållande till) en tillhörande strålningspatch 7 på det övre eller främre skiktet l. Patcharna 7 har kvadratisk form och är placerade i en rad utmed en cent- rumlinje på regelbundna avstånd från varandra.

Patcharna 7 matas från de båda matningskanalerna för utstrål- ning av en mikrovågslob med dubbel polarisering. Givetvis måste de båda kanalerna vara elektriskt isolerade från varandra.

Enligt föreliggande uppfinning förbättras isoleringen mellan de båda kanalerna väsentligt med hjälp av parasitelement 8, 9, som är anordnade på motsatta laterala sidor om varje antennelement 7. Parasitelementen 8, 9 är tillverkade av elektriskt ledande material. I utföringsformerna enligt fig. l-5 är de placerade på dielektriska sidoväggar 10, ll, som är utformade i ett stycke med det övre eller främre skiktet 1.

Sålunda är parasitelementen 8, 9 belägna väsentligen i ett om- råde emellan två parallella plan, som definieras av jordplan- skiktet (bå det dielektriska skiktet 2) resp. de plana strå- lande patcharna 7.

Såsom framgår av fig. 2-5 är de motsatt placerade parasit- elementen vart och ett framställda av ett elektriskt ledande remsmaterial utformat som en öppen struktur, d.v.s. en struktur som är delvis öppen eller ihålig (i motsats till en solid eller homogen struktur).

Den öppna strukturen innefattar åtminstone ett långsträckt parti som sträcker sig väsentligen parallellt med tillhörande antennelement eller patch. Den öppna strukturen kan omfatta en eller flera slingor, öppna eller slutna, och eventuellt även andra partier. 23020B.DOC; 1998-11-17 lO 15 20 25 30 35 ' 519 118šïï*šÉÉš- šffë 5 Med hänvisning till fig. 3 innefattar elementet 8 en meander- liknande öppen slinga med ett relativt långt undre ben 8a och ett övre, något kortare ben 8b, vilket är parallellt med det undre benet 8a, samt ett kort förbindningsben 8c. Vid det övre benets 8b fria ände finns ett tvärgående, relativt kort ben 8b, som sträcker sig på det övre skiktet 1 mot den strålande pat- chen 7.

De båda längre benen 8a och 8b är placerade i ett plan 10, som är vinkelrätt mot de båda parallella planen för skikten 1 och 2. Dessutom är dessa längre ben 8a och 8b placerade väsentligen i eller i omedelbar närhet till vart och ett av de båda paral- lella planen.

Intill sin fria ände har det längre, undre benet 8a ett försto- rat parti 8e, som är väsentligen rektangulärt och placerat mitt för det i tvärled sig sträckande benet 8d. Det förstorade par- tiet 8e lämnar ett litet gap till det motstående, kortare benet 8b, vilket gap är väsentligt mindre än det inbördes avståndet mellan de båda benen 8a och 8b. Sålunda uppkommer en kapacitiv koppling mellan det förstorade partiet 8e och benet 8b.

I den andra utföringsformen, som visas i fig. 4 och 5, är varje parasitelement 8' väsentligen symmetriskt med avseende på ett tvärgående plan P genom centrum av tillhörande antennelement 7 (vinkelrätt mot planen l och 2 i fig. 1). Sålunda omfattar parasitelementet väsentligen två symmetriskt utformade öppna slingor 8', varvid den ena är en spegelbild av den andra och varje slinga innefattar ett undre ben 8'a, ett övre ben 8'b, som är parallellt med det undre benet 8'a, ett centralt för- bindningsben 8'c (gemensamt för de båda slingorna 8'), ett tvärgående, relativt kort ben 8'd som förlöper på det övre skiktet mot den strålande patchen 7, samt ett förstorat parti 8'e på det undre benet 8'a. Tack vare den symmetriska konfigu- 230208. DOC; 1998-11-17 l0 15 20 25 30 35 '5 19 1 1 8 rationen i förhållande till resp. patch kommer det totala strålningsmönstret att bli mer likformigt än i den föregående utföringsformen.

Ytterligare utföringsformer av parasitelementen, som omger en patch 7, visas i fig. 6-11, varvid förutsättes att antennanord- ningen har samma allmänna konstruktion som i fig. 1 (förutom de speciella parasitelementen).

I fig. 6 omgives patchen 7 av en sluten, rektangulär eller kvadratisk ram, som utgör parasitelementen, innefattande lång- sträckta, längsgående partier 18, 19 och långsträckta, tvärgå- ende partier 20, 21. Vidare finns förstorade partier 22, som utskjuter utåt från de fyra hörnen.

De i fig. 7 visade parasitelementen liknar dem i fig. 6, men den kvadratiska ramen är avbruten vid de tvärgående partierna 20', 2l', varvid de senare är något bredare än motsvarande par- tier 20, 21 i fig. 6.

I fig. 8 övergår de längsgående partierna 18, 19 i relativt korta tvärgående partier l8a, l8b resp. l9a, l9b.

I den modifierade utföringsformer, som visas i fig. 9, 10 och ll, är den väsentligen kvadratiska ramen likaledes avbruten vid de tvärgående partierna, men därutöver finns långsträckta par- tier 23, 24, 25, 26 placerade tätt invid och parallellt med resp. längsgående och tvärgående partier.

Det skall påpekas att uppfinningstanken är mycket vidare än de specifika utföringsformer, som åskådliggöres på ritningarna.

Antennanordningen kan innefatta ett enda antennelement, varvid det endast finns ett par parasitelement på motsatta sidor av det enda antennelementet, eventuellt format såsom visas i fig. 6-ll. Varje antennelement och tillhörande matningselement kan 230205. DOC; 1998-11-17 10 15 20 I v u « nu 519 118 skilja sig från de visade exemplen, varvid det viktiga sär- draget är att antennelementet har en öppen eller ramliknande struktur, som möjliggör effektiv isolering mellan de båda kana- lerna för ett och samma antennelement. För att bibehålla orto- gonaliteten mellan de båda kanalerna skall emellertid antenn- elementet vara symmetriskt och ha samma geometri efter vridning 90°.

Parasitelementen skall vara framställda av elektriskt ledande material, men de behöver ej vara utformade som en remsa. Det kan sålunda bestå av en tråd, som är böjd till en öppen eller ramliknande struktur med två motstående, längsgående partier.

Sidoväggarna l0, ll behöver ej vara exakt vinkelräta mot de båda skikten 1, 2 utan kan vara något snedställda.

Givetvis kan uppfinningen kombineras med arrangemanget enligt ovan nämnda SE-9700401-4.

Fackmannen inser att man även i övrigt kan modifiera antenn- anordningen inom ramen för patentkraven. 230208. DOC; l998-ll-l7

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 519 118 F; P A T E N T K R A V

1. Antennanordning för mottagande och/eller utsändning av dubbelpolariserade elektromagnetiska vågor, omfattande minst ett antennelement (7) placerat på avstånd från ett jordplan- skikt (2) av elektriskt ledande material, och ett matningsnät med två matningselement (5a,5b), som är inrättade att överföra nämnda dubbelpolariserade elektromagnetiska vågor från och/eller till nämnda antennelement, k ä n n e t e c k n a d a v att parasitelement (8,9;l8,l9) av ett elektriskt ledande material är anordnade i ett område, som omger nämnda antenn- element på åtminstone två motstående, laterala sidor därom och som innefattar utrymmet mellan och innefattande två parallella plan (2,1) som definieras av nämnda jordplanskikt resp. nämnda antennelement, varvid nämnda parasitelement omfattar lång- sträckta, längsgående partier (8b;l8), som sträcker sig symmet- riskt utmed var och en av nämnda båda motstående laterala sidor av nämnda antennelement och bildar åtminstone en del av en öppen eller ramliknande struktur.

2. Antennanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att två av nämnda långsträckta, längsgående partier (l8,l9) är förbundna av långsträckta, tvärgående partier (20,2l) för bildande av en sluten ramstruktur, som omger nämnda antennelement väsentligen i det plan, som definieras av det senare.

3. Antennanordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda slutna ramstruktur har formen av en rektangel eller en kvadrat.

4. Antennanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda parasitelement omfattar förstorade partier (22) i hörnen på nämnda rektangel eller kvadrat. 2302OB.DOC; 1998-11-17 10 15 20 25 30 35 - s 19 118 - | o o ø nu

5. Antennanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att två av nämnda långsträckta partier (l8,l9) övergår i tvärgående partier (l8a,18b,19a,19b) för bildande av en av- bruten ramstruktur, som omger nämnda antennelement väsentligen i det plan, som definieras av det senare.

6. Antennanordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda avbrutna ramstruktur har formen av en rektangel eller kvadrat.

7. Antennanordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda avbrutna ramstruktur innefattar ytterligare långsträckta partier (23;24,25;25,26) belägna tätt invid och parallellt med åtminstone ett av nämnda längsgående partier och/eller minst ett av nämnda tvärgående partier.

8. Antennanordning enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda parasitelement (8,9;8',l8,l9) består av ett remsmaterial.

9. Antennanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda längsgående partier bildar en del av en öppen struktur (8;8').

10. Antennanordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda öppna struktur omfattar minst en slinga (8;8').

11. ll. Antennanordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst en slinga (8;8') är öppen.

12. Antennanordning enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda öppna struktur omfattar två symmetriska öppna slingor (8'). 2302OB.DOC; 1998-11-17 10 15 20 25 30 35 :A I i 519 1 18 =II':- g. ' 0 v 0 0 no nu nu on nunnan o en o 10

13. Antennanordning enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda båda symmetriska öppna slingor (8') förlöper i motsatta riktningar från ett gemensamt ben (8'c).

14. Antennanordning enligt något av kraven 9-13, k ä n n e t e c k n a d a v att två av nämnda långsträckta, längsgående partier (8a,8b;8'a,8'b) är belägna omedelbart i närheten av var sin av nämnda båda parallella plan (2,1).

15. Antennanordning enligt något av kraven 9-14, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda öppna struktur (8,8') är belägen väsentligen i ett plan (10,11), som är vinkelrätt mot nämnda parallella plan (2,1).

16. Antennanordning enligt något av kraven 9-15, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda öppna struktur (8,8') omfattar ett parti (8d;8'd), som sträcker sig i tvärled mot nämnda antennelement (7).

17. Antennanordning enligt något av kraven 9-16, k ä n n e t e c k n a d a v att minst ett av nämnda lång- sträckta, längsgående partier (8a;8'a) av nämnda öppna struktur är försett med ett förstorat parti (8e;8'e), som lämnar ett gap, vilket är väsentligen mindre än det inbördes avståndet mellan de båda långsträckta, längsgående partierna (8a,8b;8'a,8'b).

18. Antennanordning enligt krav 16 och 17, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda förstorade parti (8e;8'e) är väsentligen rektangulärt och beläget mitt för nämnda i tvärled löpande parti (8d;8'd).

19. Antennanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst ett antenn- element omfattar en rad strålningspatchar (7) belägna utmed en 23020B.DOC; 1998-11-17 519 1 18 ;§§;. ll längsgående axellinje, varvid nämnda parasitelement (8,9) är belägna parvis på ömse sidor om nämnda längsgående axellinje på utsidan av resp. stràlningspatch. 23020B. DOC; l998-ll-l7