WO1993000722A1 - Flat aerial - Google Patents

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WO1993000722A1
WO1993000722A1 PCT/EP1992/000966 EP9200966W WO9300722A1 WO 1993000722 A1 WO1993000722 A1 WO 1993000722A1 EP 9200966 W EP9200966 W EP 9200966W WO 9300722 A1 WO9300722 A1 WO 9300722A1
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WO
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antenna
arrangement
flat antenna
feed device
flat
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PCT/EP1992/000966
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German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Lange
Original Assignee
Richard Hirschmann Gmbh & Co.
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.)
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Publication date
Application filed by Richard Hirschmann Gmbh & Co. filed Critical Richard Hirschmann Gmbh & Co.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/12—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems
    • H01Q3/14—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying the relative position of primary active element and a refracting or diffracting device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0012—Radial guide fed arrays

Definitions

  • the invention relates to a flat antenna, in particular for satellite radio reception, with a radiator arrangement and a feed device having a coupling device.
  • Flat antennas of this type are known, for example, from a brochure from Matsushita or DE 40 26 432 AI.
  • Such flat antennas have a radiator arrangement, which can consist both as a single radiator and as an arrangement of radiator elements which, for example, dipoles, small areas of various shapes, so-called patches, conductive surfaces or dual radiator elements, e.g. B. slots, circles, etc., may be.
  • feed devices either consist of branched lines leading to each radiator element (coaxial, hollow or strip conductors) in the form of a tree structure or they can consist of a feed line in the form of a coaxial or at least one coupling device Waveguides and / or a waveguide radial line can be formed, as described for example in DE 40 26 432 AI.
  • the flat antenna is not only supplied with a beam angle of 0 °, that is to say with a beam perpendicular to the antenna arrangement, but also with a steel angle of 12 ° referred to as the beam squint angle can. This beam angle is fixed and cannot be changed.
  • phase shifters would lead to large losses in flat antennas for satellite radio reception, such beam swiveling circuits are by orders of magnitude too expensive for individual use and for the consumer area, so that they are necessary for the antennas described here cannot be used in DTH (Direct to Home) or TVRO (TV Receive Only) applications.
  • phase shifters would also not be usable for economic reasons, because in the case of the flat antennas, in particular for satellite radio reception, only a one-time setting is required when the antenna is attached and not a constant beam angle change.
  • the invention is therefore based on the object of creating a flat antenna, the beam angle of which is very easily adapted to the local conditions during assembly and in view of the most precise possible alignment of the antenna pattern to the radiation source, for example the satellites , can be changed easily.
  • the object is achieved according to the invention in that the emitter arrangement and the feed device can be changed in their positions relative to one another.
  • the measures according to the invention to arrange the radiator arrangement and the feed device of the flat antenna in a position-changing manner relative to one another make it possible in a simple manner to correct the flat antenna with the simplest means with regard to the alignment of the antenna diagram to the beam source, for example to a specific satellite, and thus optimal reception to reach.
  • the antenna pattern is given an asymmetry which causes the beam to be pivoted.
  • the antenna gain is reduced through such asymmetries. In practice, however, such an antenna loss can easily be tolerated if the corrections to the alignment are in the range of a few half-widths.
  • An advantageous embodiment of the invention is that the position of the radiator arrangement and the feed arrangement can be adjusted in mutually parallel planes, that is to say perpendicular to the normal of the surface antenna.
  • Moving the feed device laterally for example a feed network in the case of a strip line branching, or a radial line in the case of a round antenna, results in a continuous phase offset over the antenna surface, as a result of which the beam direction of the antenna is proportional to it Phase-of-set tends, namely the antenna pattern is drawn in the direction of the lagging current.
  • the position of the emitter arrangement and the feed device relative to one another can be adjusted in the horizontal direction.
  • a horizontal change in position it is also possible to provide a vertical change in position between the emitter arrangement and the feed device.
  • These embodiments relate in particular to flat antennas which are arranged vertically on house walls, so that azimuth beam swiveling can be carried out by changing the horizontal position and / or swiveling by the vertical position.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is that the position of the coupling device is adjustable perpendicular to the plane of the radiator arrangement.
  • the coupling device that is to say the coupling point, is accordingly shifted mechanically, so that this in turn results in an asymmetry in the antenna pattern and thus a beam swiveling.
  • the shift can be shifted linearly, in the case of a so-called "Radial Line Slot Antenna” (RLSA) in the radial direction in such a way that the pivoting of the antenna beam is optimized for alignment with the radiation source.
  • RLSA Ring Line Slot Antenna
  • the coupling device has an adjustable spherical cap.
  • a spherical cap simplifies the setting of the coupling device or the coupling point.
  • the embodiment with a spherical cap also has the advantage that good electrical contact is achieved with regard to good shielding and a weatherproof and environmentally protected closure can be realized.
  • the object is achieved in connection with a flat antenna, in which a dielectric body is provided, particularly advantageously according to the invention in that the position of the dielectric body is variable. Due to the change in position of the dielectric body, which acts as a dielectric delay element, an asymmetry in the excitation structure of the flat antenna and thus a beam swiveling of the antenna pattern is again achieved.
  • the flat antenna according to the invention with a dielectric body, the latter is mounted eccentrically and rotatable.
  • any desired pivoting of the antenna beam is within the desired range Way possible.
  • the use of the measures according to the invention is very advantageous, since this makes it easy to readjust for the optimal alignment of the antenna is what was previously only possible by mechanically swiveling the entire antenna.
  • flat antenna is not only to be understood as a completely flat antenna, but also an antenna with an antenna aperture, which can have a more or less curved outer surface.
  • 1 is a schematic representation of a flat antenna with a feed network having strip line branches as feed device
  • Fig. 2 shows the schematic representation of an axially symmetrical
  • FIG. 3 shows a further schematically illustrated embodiment of the flat antenna according to the invention with a spherical cap as an adjusting device.
  • the square or rectangular flat antenna shown schematically in FIG. 1 consists of a radiator arrangement 1 with slots as radiator elements 2, a feed device 3 in the form of a feed network with branching strip lines 4 and a feed point 5.
  • a conventional flat antenna of this type all radiator elements 2 are in a predetermined position corresponding to a suitable phase position, so that the radiator elements 2 are excited in accordance with this phase position, which is required to generate a predetermined beam direction of the antenna.
  • the feed device 3 becomes laterally opposite the radiation arrangement 1 in this embodiment of the invention shifted so that there is a changed phase position and thereby the beam direction of the antenna in accordance with this changed phase position or this phase offset pivots.
  • the pivoting takes place in such a way that the antenna diagram is drawn in the direction of the lagging current.
  • the structure of the radiator elements 2 coupled to the feed network of the feed device 3 is shifted in the transverse direction in order in this way to radiate a beam effect through an asymmetrical coupling.
  • the circular flat antenna shown in FIG. 2 a so-called “Radial Line S « z Antenna “(RLSA), has a circular radiator arrangement 11 with radiator elements 12 in the form of slots and a feed device 13 in the form of a hollow waveguide and a feed point 14 with a On- excitation via a coaxial cable 15.
  • a so-called "Radial Line S « z Antenna” (RLSA)
  • dielectric body 16 which is eccentrically mounted and rotatable. Since the dielectric body 16 acts as a delay element and with respect to the feed point
  • the dielectric body 16 which changes the excitation structure of the RLSA in an asymmetrical manner, in turn results in a simple adjustment of the flat antenna to a radiation source by swiveling the antenna beam.
  • the dielectric body 16 By designing the dielectric body 16 as an electrically mounted part, twisting it makes it possible to carry out the adjustment and fine adjustment in a simple manner.
  • the antenna beam can also be pivoted in a simple manner by moving the feed point of the RLSA in the radial direction.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the flat antenna according to the invention with a radiator arrangement 21 having slots 22, a feed device 23 in the form of a waveguide and a feed opening 24 which is provided in a spherical cap 25.
  • An adjustment of the feed opening 24 and thus the fine adjustment of the beam direction of the antenna can be carried out in the simplest way by rotating the spherical cap 25 with the feed device 23.
  • the Adjustment of the spherical cap 25 is easily possible from the outside.
  • the spherical cap 25 is electrically and reliably contacted electrically with the feed device 23 ", which is important for the shielding.
  • An environmentally and weatherproof closure can also be achieved in a simple manner by using a spherical cap.
  • the radiator elements are changed in their electrical position for setting and adjusting the direction of the antenna beam relative to the feed device, which is normally a feed network.
  • the electrical path lengths between the coupling point and a part of the radiator elements are set differently in comparison to the opposite part of the radiator elements on the radiator arrangement or the radiator element surface, so that a change in the phase position required to generate a beam direction of the antenna is thereby effected. is changed.

Abstract

Pivoting and adjusting the radiation direction of a flat aerial having a radiator arrangement (11) and a supply arrangement (13) is made easy by arranging the radiator arrangement (11) and the supply arrangement (13) in such a way that their electric positions may be modified with respect to each other. In order to allow the electric positions to be modified, an asymmetrically arranged dielectric body (16) is arranged in the supply arrangement (13) or a rotative, spherical calotte provided with an input opening is used.

Description

Flachantenne Flat antenna
Die Erfindung betrifft eine Flachantenne, insbesondere für Satelliten-Rundfunkempfang, mit einer Strahleranordnung und einer eine Ankoppelvorrichtung aufweisenden Speiseeinrichtung.The invention relates to a flat antenna, in particular for satellite radio reception, with a radiator arrangement and a feed device having a coupling device.
Flachantennen dieser Art sind beispielsweise aus einem Pro¬ spekt der Firma Matsushita oder der DE 40 26 432 AI bekannt. Derartige Flachantennen weisen eine Strahleranordnung auf, die sowohl als Einzelstrahler als auch aus einer Anordnung von Strahlerelementen bestehen kann, die beispielsweise Dipole, kleine Flächen verschiedener Form, sogenannte Patches, leiten¬ de Flächen oder duale Strahlerelemente, z. B. Schlitze, Kreise usw., sein können.Flat antennas of this type are known, for example, from a brochure from Matsushita or DE 40 26 432 AI. Such flat antennas have a radiator arrangement, which can consist both as a single radiator and as an arrangement of radiator elements which, for example, dipoles, small areas of various shapes, so-called patches, conductive surfaces or dual radiator elements, e.g. B. slots, circles, etc., may be.
Speiseeinrichtungen bestehen bei den herkömmlichen Flachanten¬ nen entweder aus verzweigten, zu jedem Strahlerelement führen¬ den Leitungen (Koaxial-, Hohl- oder Streifenleiter) in Form einer Baumstruktur oder sie können aus einer wenigstens eine Ankoppelvorrichtung aufweisende Speiseleitung in Form von Ko¬ axial- oder Hohlleitern und/oder einer Hohlleiter-Radiallei¬ tung gebildet sein, wie dies beispielsweise in der DE 40 26 432 AI beschrieben ist.In the case of the conventional flat antennas, feed devices either consist of branched lines leading to each radiator element (coaxial, hollow or strip conductors) in the form of a tree structure or they can consist of a feed line in the form of a coaxial or at least one coupling device Waveguides and / or a waveguide radial line can be formed, as described for example in DE 40 26 432 AI.
Für die Konzeption von Flachantennen besteht grundsätzlich die Möglichkeit, Vorkehrungen zu treffen, daß die Hauptstrahlrich¬ tung der Antenne nicht senkrecht auf der Antennenanordnung bzw. der Antennenapertur steht, sondern daß die Hauptstrahl¬ richtung zur Normalen der Antennenanordnung bzw. der Antennen- apertur in einem gewissen Winkel verschwenkt ist. Im erwähnten Prospekt der Firma Matsushita ist daher auch angegeben, daß die Flachantenne nicht nur mit einem Strahlwinkel von 0° , also mit einem auf der Antennenanordnung senkrecht stehenden Strahl, sondern auch mit einem als Strahlen-Schielwinkel be¬ zeichneten Stahlwinkel von 12° geliefert werden kann. Dieser Strahlwinkel ist dabei fest vorgegeben und kann nicht ver¬ ändert werden.For the conception of flat antennas, there is basically the possibility to take precautions that the main beam direction of the antenna is not perpendicular to the antenna arrangement or the antenna aperture, but that the main beam direction to the normal of the antenna arrangement or the antenna aperture is pivoted at a certain angle. The Matsushita brochure mentioned therefore also states that the flat antenna is not only supplied with a beam angle of 0 °, that is to say with a beam perpendicular to the antenna arrangement, but also with a steel angle of 12 ° referred to as the beam squint angle can. This beam angle is fixed and cannot be changed.
Eine andere Möglichkeit, den Strahlwinkel gegenüber der Norma¬ len der Antennenapertur ungleich Null zu machen, ist in der DE 40 26 432 AI beschrieben, bei der ein um einen Winkel 0 zur Apertur-Normalen geneigter Strahl durch eine unsymmetrische, sich in entgegengesetzten Richtungen ausbuchtenden Anordnungen der Abschlußschlitze und/oder der Abstrahlungsschlitzpaare er¬ reicht wird. Die Strahlneigung wird dabei durch entsprechende Maßnahmen in der Wahl der Erregerstrukturen, der Lage der Strahlerelemente und durch entsprechende Wahl der Länge der Speiseleitungen, also sogenannten Design-Maßnahmen erreicht, wodurch für die Flachantenne eine feste Strahlneigung oder -Schwenkung bewirkt wird. Diese Strahlneigung ist jedoch für jeden Antennentyp vorgegeben und nach Fertigung der Antenne nicht veränderbar.Another possibility of making the beam angle unequal to zero with respect to the normals of the antenna aperture is described in DE 40 26 432 A1, in which a beam inclined by an angle 0 to the aperture normal is caused by an asymmetrical, bulging in opposite directions Arrangements of the termination slots and / or the radiation slot pairs is achieved. The beam inclination is achieved by appropriate measures in the selection of the excitation structures, the position of the radiator elements and by appropriate selection of the length of the feed lines, that is to say so-called design measures, as a result of which a fixed beam inclination or pivoting is effected for the flat antenna. However, this inclination is specified for each antenna type and cannot be changed after the antenna has been manufactured.
Aus dem Aufsatz "Experimentalsytem einer Empfangsgruppenanten¬ ne mit digital erzeugtem Gruppendiagramm" von U. Petri, A. Schlaud, D. Brogmann, abgedruckt in. NTG-Fachberichte 78, Seiten 21-25, VTE-Verlag 1982, ist eine Flachantenne in Form einer phasengesteuerten Gruppenantenne, einem sogenannten Phased Array, im Zusammenhang mit Radarsystemen bekannt, bei der durch Phasenschieber die Phasenverhältnisse in der Speise¬ einrichtung bzw. im Speisenetzwerk verändert und dadurch wäh¬ rend des Antennenbetriebs eine Strahlwinkeländerung erreicht werden kann. Derartige Schaltungsanordnungen sind im profes¬ sionellen, insbesondere Militärbereich, vorgesehen. Abgesehen von der Tatsache, daß die Phasenschieber zu viel zu großen Verlusten bei Flachantennen für den Satelliten-Rundfunkempfang führen würden, sind derartige Strahlschwenkungsschaltungen für den individuellen Gebrauch und für den Konsumbereich um Grö¬ ßenordnungen zu teuer, so daß sie für die hier beschriebenen Antennen, die im DTH (Direct to Home)- oder im TVRO (TV Receive Only)-Anwendungsf ll nicht verwendet werden können. Darüber hinaus wären derartige Anordnungen mit Phasenschiebern aus wirtschaftlichen Gründen auch deshalb nicht einsetzbar, weil bei den Flachantennen insbesondere für Satelliten-Rund¬ funkempfang nur eine einmalige Einstellung bei der Anbringung der Antenne und nicht eine ständige Strahlwinkelschwenkung erforderlich ist.From the essay "Experimental system of a receiving group antenna with a digitally generated group diagram" by U. Petri, A. Schlaud, D. Brogmann, printed in. NTG Technical Reports 78, pages 21-25, VTE Verlag 1982, is a flat antenna in the form a phase-controlled group antenna, a so-called phased array, is known in connection with radar systems, in which the phase relationships in the feed device or in the feed network can be changed by phase shifters and a beam angle change can thereby be achieved during antenna operation. Circuit arrangements of this type are provided in the professional, in particular military, field. Except from the fact that the phase shifters would lead to large losses in flat antennas for satellite radio reception, such beam swiveling circuits are by orders of magnitude too expensive for individual use and for the consumer area, so that they are necessary for the antennas described here cannot be used in DTH (Direct to Home) or TVRO (TV Receive Only) applications. In addition, such arrangements with phase shifters would also not be usable for economic reasons, because in the case of the flat antennas, in particular for satellite radio reception, only a one-time setting is required when the antenna is attached and not a constant beam angle change.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flachan¬ tenne zu schaffen, deren Strahlwinkel auf sehr einfache Weise bei der Montage den örtlichen Gegebenheiten auf einfache Weise angepaßt und im Hinblick auf eine möglichst genaue Ausrichtung des Antennendiagramms auf die Strahlungsquelle, etwa den Sa¬ telliten, auf einfache Weise verändert werden kann.The invention is therefore based on the object of creating a flat antenna, the beam angle of which is very easily adapted to the local conditions during assembly and in view of the most precise possible alignment of the antenna pattern to the radiation source, for example the satellites , can be changed easily.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahleranordnung und die Speiseeinrichtung relativ zuein¬ ander in ihren Lagen veränderbar sind.The object is achieved according to the invention in that the emitter arrangement and the feed device can be changed in their positions relative to one another.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die Strahleranordnung und die Speiseeinrichtung der Flachantenne zueinander lageveränderbar anzuordnen, ermöglichen es auf einfache Weise, die Flachan¬ tenne hinsichtlich der Ausrichtung des Antennendiagramms auf die Strahlquelle, etwa auf einen bestimmten Satelliten, mit einfachsten Mitteln zu korrigieren und damit einen optimalen Empfang zu erreichen. Dabei wird durch die Veränderung der Lage der Strahlanordnung und der Speiseeinrichtung zueinander dem Antennendiagramm eine Unsymmetrie gegeben, die die Strahl¬ schwenkung bewirkt. Zwar verringert sich der Antennengewinn durch derartige Unsymmetrien. Ein solcher Antennenverlust kann jedoch im praktischen Falle ohne weiteres toleriert werden, wenn sich die Korrekturen an der Ausrichtung im Bereich weniger Halbwertbreiten bewegen.The measures according to the invention to arrange the radiator arrangement and the feed device of the flat antenna in a position-changing manner relative to one another make it possible in a simple manner to correct the flat antenna with the simplest means with regard to the alignment of the antenna diagram to the beam source, for example to a specific satellite, and thus optimal reception to reach. By changing the position of the beam arrangement and the feed device relative to one another, the antenna pattern is given an asymmetry which causes the beam to be pivoted. The antenna gain is reduced through such asymmetries. In practice, however, such an antenna loss can easily be tolerated if the corrections to the alignment are in the range of a few half-widths.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Lage der Strahleranordnung und der Speiseanordnung in zueinander parallelen Ebenen, also senkrecht zur Normalen der Flächenantenne, einstellbar ist. Durch seitliches Verschieben der Speiseeinrichtung, beispielsweise eines Speisenetzwerkes im Falle einer Streifenleitungsverzweigung, oder einer Radial¬ leitung im Falle einer runden Antenne, ergibt sich ein kon¬ tinuierlicher Phasen-Offset über der Antennenober läche, wo¬ durch die Strahlrichtung der Antenne sich proportional zu diesem Phasen-Of set neigt, und zwar wird das Antennendiagramm in Richtung des nacheilenden Stromes gezogen.An advantageous embodiment of the invention is that the position of the radiator arrangement and the feed arrangement can be adjusted in mutually parallel planes, that is to say perpendicular to the normal of the surface antenna. Moving the feed device laterally, for example a feed network in the case of a strip line branching, or a radial line in the case of a round antenna, results in a continuous phase offset over the antenna surface, as a result of which the beam direction of the antenna is proportional to it Phase-of-set tends, namely the antenna pattern is drawn in the direction of the lagging current.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lage der Strahleranordnung und der Speiseeinrichtung zueinander in horizontaler Richtung einstellbar. Anstelle oder zusätzlich zu einer horizontalen Lageveränderung ist es jedoch auch möglich, eine vertikale LageVeränderung zwischen der Strahleranordnung und der Speiseeinrichtung vorzusehen. Diese Ausführungsformen betreffen insbesondere Flachantennen, die senkrecht an Hauswänden angeordnet sind, sodaß durch eine horizontale Lageänderung eine Azimut-Strahlschwenkung und/oder durch eine vertikale Lageänderung eine Elerations-Strahl- schwenkung vorgenommen werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the position of the emitter arrangement and the feed device relative to one another can be adjusted in the horizontal direction. Instead of or in addition to a horizontal change in position, it is also possible to provide a vertical change in position between the emitter arrangement and the feed device. These embodiments relate in particular to flat antennas which are arranged vertically on house walls, so that azimuth beam swiveling can be carried out by changing the horizontal position and / or swiveling by the vertical position.
Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit besteht jedoch auch darin, daß die Lageeinstellung der Strahleranordnuήg und der Speiseeinrichtung zueinander in einer zur Antennenan¬ ordnung geneigten Ebene erfolgt.An alternative or additional possibility is, however, that the position of the radiator arrangement and the feed device relative to one another is carried out in a plane inclined to the antenna arrangement.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be- steht darin, daß die Lage der Einkoppelvorrichtung senkrecht zur Ebene der Strahleranordnung einstellbar ist. Die Einkop¬ pelvorrichtung, also der Ankoppelpunkt, wird demgemäß also mechanisch verschoben, so daß dadurch wiederum eine Unsymme- trie des Antennendiagramms und damit eine StrahlSchwenkung erreicht wird. Die Verschiebung kann linear, im Falle einer sogenannten "Radial Line Slot Antenna" (RLSA) in radialer Richtung so verschoben werden, daß die Schwenkung des Anten¬ nenstrahls zur Ausrichtung auf die Strahlenquelle optimiert wird.A particularly advantageous embodiment of the invention is that the position of the coupling device is adjustable perpendicular to the plane of the radiator arrangement. The coupling device, that is to say the coupling point, is accordingly shifted mechanically, so that this in turn results in an asymmetry in the antenna pattern and thus a beam swiveling. The shift can be shifted linearly, in the case of a so-called "Radial Line Slot Antenna" (RLSA) in the radial direction in such a way that the pivoting of the antenna beam is optimized for alignment with the radiation source.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Einkoppelvorrichtung eine verstellbare Kugelkalotte auf. Eine solche Kugelkalotte vereinfacht die Einstellung der Einkoppel¬ vorrichtung bzw. des Ankoppelpunktes. Die Ausführungsform mit einer Kugelkalotte hat weiterhin den Vorteil, daß im Hinblick auf eine gute Abschirmung ein guter elektrischer Kontakt er¬ reicht und ein wetter- und umweltgeschützter Verschluß reali¬ siert werden kann.According to a particularly advantageous embodiment, the coupling device has an adjustable spherical cap. Such a spherical cap simplifies the setting of the coupling device or the coupling point. The embodiment with a spherical cap also has the advantage that good electrical contact is achieved with regard to good shielding and a weatherproof and environmentally protected closure can be realized.
Die gestellte Aufgabe wird im Zusammenhang mit einer Flachan¬ tenne, bei der ein dielektrischer Körper vorgesehen ist, be¬ sonders vorteilhaft erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß der dielektrische Körper in seiner Lage veränderbar Isz . Durch die Lageänderung des dielektrischen Körpers, der als dielek¬ trisches Verzögerungsglied wirkt, wird wiederum eine Unsymme- trie in der Anregungsstruktur der Flachantenne und damit eine StrahlSchwenkung des Antennendiagramms erreicht.The object is achieved in connection with a flat antenna, in which a dielectric body is provided, particularly advantageously according to the invention in that the position of the dielectric body is variable. Due to the change in position of the dielectric body, which acts as a dielectric delay element, an asymmetry in the excitation structure of the flat antenna and thus a beam swiveling of the antenna pattern is again achieved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin¬ dungsgemäßen Flachantenne mit dielektrischem Körper ist dieser exzentrisch gelagert und drehbar. Insbesondere im Zusammenhang mit der erwähnten RLSA-Antenne ist lediglich durch Verdrehen des exzentrisch gelagerten dielektrischen Körpers eine beliebige Verschwenkung des Antennenstrahls in der gewünschten Weise möglich.According to a further advantageous embodiment of the flat antenna according to the invention with a dielectric body, the latter is mounted eccentrically and rotatable. In particular in connection with the aforementioned RLSA antenna, simply by rotating the eccentrically mounted dielectric body, any desired pivoting of the antenna beam is within the desired range Way possible.
Insbesondere auch bei Flachantennen, die ab Werk mit fest ein¬ gestellten Strahlwinkeln für einen einzigen speziellen Emp¬ fangsfall versehen sind, ist die Verwendung der erfindungsge¬ mäßen Maßnahmen sehr vorteilhaft, da dadurch auf einfache Wei¬ se eine Nachjustierung zur optimalen Ausrichtung der Antenne möglich ist, was früher nur durch mechanisches Verschwenken der gesamten Antenne möglich war. Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ist es möglich, Flachantennen, die vom Werk aus eine Grundeinstellung der Strahlungsrichtung aufweisen, an beliebi¬ gen Stellen, beispielsweise auch an einer Hauswand, zu montie¬ ren, wobei in dieser Lage dann auf einfache Weise die Feinein¬ stellung nach den örtlichen Gegebenheiten, etwa nach der geo¬ graphischen Lage unterschiedlicher Elevationen und Azimuts durchgeführt werden kann.Particularly in the case of flat antennas which are provided with fixed beam angles from the factory for a single special reception case, the use of the measures according to the invention is very advantageous, since this makes it easy to readjust for the optimal alignment of the antenna is what was previously only possible by mechanically swiveling the entire antenna. With the features according to the invention, it is possible to mount flat antennas which have a basic setting of the radiation direction from the factory at arbitrary locations, for example also on a house wall, in which situation the fine adjustment can then be carried out in a simple manner the local conditions, for example according to the geographic location of different elevations and azimuths.
Es sei darauf hingewiesen, daß unter den Begriff "Flachan¬ tenne" nicht nur eine vollkommen flache Antenne, sondern auch eine Antenne mit einer Antennenapertur zu verstehen ist, die eine mehr oder weniger gekrümmte äußere Oberfläche haben kann.It should be pointed out that the term "flat antenna" is not only to be understood as a completely flat antenna, but also an antenna with an antenna aperture, which can have a more or less curved outer surface.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeipielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Flachantenne mit einem Streifenleitungsverzweigun¬ gen aufweisenden Speisenetzwerk als Speiseeinrichtung in schematischer Darstellung,1 is a schematic representation of a flat antenna with a feed network having strip line branches as feed device,
Fig. 2 die schematische Darstellung einer achssymmerischenFig. 2 shows the schematic representation of an axially symmetrical
Flachantenne vom sogenannten RLSA-Typ mit einem dielek¬ trischen Körper undFlat antenna of the so-called RLSA type with a dielectric body and
Fig. 3 eine weitere schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flachantenne mit einer Kugelka¬ lotte als Versteileinrichtung. Die in Fig. 1 schmatisch dargestellte quadratische oder recht- eckförmige Flachantenne besteht aus einer Strahleranordnung 1 mit Schlitzen als Strahlerelemente 2, einer Speiseeinrichtung 3 in Form eines Speisenetzwerks mit sich verzweigenden Strei¬ fenleitungen 4 und einer Einspeisestelle 5.3 shows a further schematically illustrated embodiment of the flat antenna according to the invention with a spherical cap as an adjusting device. The square or rectangular flat antenna shown schematically in FIG. 1 consists of a radiator arrangement 1 with slots as radiator elements 2, a feed device 3 in the form of a feed network with branching strip lines 4 and a feed point 5.
Bei einer herkömmlichen Flachantenne dieser Art befinden sich alle Strahlerelemente 2 in einer vorbestimmten Lage entsprech¬ end einer geeigneten Phasenlage, so daß die Strahlerelemente 2 entsprechend dieser Phasenlage, die zur Erzeugung einer vorbe¬ stimmten Strahlrichtung der Antenne benötigt wird, erregt wer¬ den. Um die Antenne bei der Installation genau auf eine Strah¬ lungsquelle, beispielsweise einen Satelliten, einstellen zu können, um also in der gewünschten Weise eine StrahlSchwenkung zu erzeugen, wird die Speiseeinrichtung 3 gegenüber der Strah¬ leranordnung 1 bei dieser Ausführungsform der Erfindung seit¬ lich verschoben, so daß sich eine geänderte Phasenlage ergibt und dadurch die Strahlrichtung der Antenne entsprechend dieser geänderten Phasenlage bzw. diesem Phasen-Offset einen Schwenk ausführt. Der Schwenk erfolgt dabei so, daß das Antennendia¬ gramm in Richtung des nacheilenden Stromes gezogen wird.In a conventional flat antenna of this type, all radiator elements 2 are in a predetermined position corresponding to a suitable phase position, so that the radiator elements 2 are excited in accordance with this phase position, which is required to generate a predetermined beam direction of the antenna. In order to be able to set the antenna exactly to a radiation source, for example a satellite, during installation, so that in the desired manner to produce a beam swiveling, the feed device 3 becomes laterally opposite the radiation arrangement 1 in this embodiment of the invention shifted so that there is a changed phase position and thereby the beam direction of the antenna in accordance with this changed phase position or this phase offset pivots. The pivoting takes place in such a way that the antenna diagram is drawn in the direction of the lagging current.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Flachantenne mit einer Speise¬ einrichtung 3 in Leitungstechnik ist daher vorzugsweise vorge¬ sehen, die Struktur der an das Speisenetzwerk der Speiseein¬ richtung 3 angekoppelten Strahlerelemente 2 in transversaler Richtung zu verschieben, um auf diese Weise eine Strahlschwen¬ kung durch eine unsymmetrische Ankopplung zu bewirken.In the flat antenna shown in FIG. 1 with a feed device 3 in line technology, it is therefore preferably provided that the structure of the radiator elements 2 coupled to the feed network of the feed device 3 is shifted in the transverse direction in order in this way to radiate a beam effect through an asymmetrical coupling.
Die in Fig. 2 dargestellte kreisförmige Flachantenne, eine sogenannte "Radial Line S« z Antenna" (RLSA) weist eine kreis¬ förmige Strahleranordnung 11 mit Strahlerelementen 12 in Form von Schlitzen sowie eine Speiseeinrichtung 13 in Form eines Hohlwellenleiters und eine Einspeisestelle 14 mit einer An- regung über ein Koaxialkabel 15 auf. In der SpeiseeinrichtungThe circular flat antenna shown in FIG. 2, a so-called "Radial Line S« z Antenna "(RLSA), has a circular radiator arrangement 11 with radiator elements 12 in the form of slots and a feed device 13 in the form of a hollow waveguide and a feed point 14 with a On- excitation via a coaxial cable 15. In the dining facility
13 befindet sich ein dielektrischer Körper 16, der exzentrisch gelagert und- verdrehbar ist. Da der dielektrische Körper 16 als Verzögerungsglied wirkt und bezüglich der Einspeisestelle13 there is a dielectric body 16 which is eccentrically mounted and rotatable. Since the dielectric body 16 acts as a delay element and with respect to the feed point
14 unsymmetrisch ist, ergibt sich eine Verzögerung der anre¬ genden Welle in vornehmlich einer Richtung und damit die ge¬ wünschte Strahlschwenkung des Antennendiagramms. Durch die Verwendung des dielektrischen Körpers 16, der in unsymmetri¬ scher Weise die Anregungsstruktur der RLSA verändert, ergibt sich wiederum eine einfache Einstellung der Flachantenne auf eine Strahlungsquelle durch Schwenken des Antennenstrahls. Durch die Ausbildung des dielektrischen Körpers 16 als elektrisch gelagertes Teil ist es durch dessen Verdrehen möglich, die Einstellung und Feinjustierung auf einfache Weise durchzuführen.14 is asymmetrical, there is a delay of the exciting wave in primarily one direction and thus the desired beam swiveling of the antenna pattern. The use of the dielectric body 16, which changes the excitation structure of the RLSA in an asymmetrical manner, in turn results in a simple adjustment of the flat antenna to a radiation source by swiveling the antenna beam. By designing the dielectric body 16 as an electrically mounted part, twisting it makes it possible to carry out the adjustment and fine adjustment in a simple manner.
In diesem Zusammenhang sei lediglich der Vollständigkeit halber erwähnt, daß eine Schwenkung des Antennenstrahls auch auf einfache Weise durch Verschieben der Einspeisestelle der RLSA in radialer Richtung bewirkt werden kann.In this context, it should only be mentioned for the sake of completeness that the antenna beam can also be pivoted in a simple manner by moving the feed point of the RLSA in the radial direction.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäs- sen Flachantenne mit einer Schlitze 22 aufweisenden Strahler¬ anordnung 21, einer Speiseeinrichtung 23 in Form eines Hohl¬ leiters und einer Einspeiseöffnung 24, die in einer Kugelka¬ lotte 25 vorgesehen ist. Eine Verstellung der Einspeiseöffnung 24 und damit die Feinjustierung der Strahlrichtung der Antenne kann dabei auf einfachste Weise durch Verdrehen der Kugelka¬ lotte 25 mit der Speiseeinrichtung 23 vorgenommen werden. Die Verstellung der Kugelkalotte 25 ist auf einfache Weise von außen möglich. Darüber hinaus ist die Kugelkalotte 25 gut und zuverlässig elektrisch mit der Speiseeinrichtung 23" kontak¬ tiert, was für die Abschirmung wichtig ist. Auch ein umwelt- und wettersicherer Verschluß kann durch die Verwendung einer Kugelkalotte auf einfache Weise erreicht werden.3 shows a further embodiment of the flat antenna according to the invention with a radiator arrangement 21 having slots 22, a feed device 23 in the form of a waveguide and a feed opening 24 which is provided in a spherical cap 25. An adjustment of the feed opening 24 and thus the fine adjustment of the beam direction of the antenna can be carried out in the simplest way by rotating the spherical cap 25 with the feed device 23. The Adjustment of the spherical cap 25 is easily possible from the outside. In addition, the spherical cap 25 is electrically and reliably contacted electrically with the feed device 23 ", which is important for the shielding. An environmentally and weatherproof closure can also be achieved in a simple manner by using a spherical cap.
Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsformen be¬ schrieben. Dem Fachmann sind Abweichungen und Ausgestaltungen der Erfindung möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Wie die jeweilige technische Ausgestaltung fü die verschiedenen Anwendungsfälle auch durchgeführt wird, die Strahlerelemente werden in ihrer elektrischen Lage zur Ein¬ stellung und Justierung der Antennenstrahlrichtung gegenüber der Speiseeinrichtung, die normalerweise ein Speisnetzwerk ist, jeweils verändert. Die elektrischen Weglangen zwischen dem Einkoppelpunkt und einem Teil der Strahlerelemente werden im Vergleich zum gegenüberliegenden Teil der Strahlerelemente auf der Strahleranordnung bzw. der Strahlerelementenfläche dabei unterschiedlich eingestellt, so daß dadurch eine Änderung der Phasenlage, die zur Erzeugung einer Strahl¬ richtung der Antenne erforderlich ist, verändert wird. The invention has been described on the basis of preferred embodiments. Deviations and refinements of the invention are possible to the person skilled in the art without thereby departing from the inventive concept. No matter how the respective technical configuration is carried out for the different applications, the radiator elements are changed in their electrical position for setting and adjusting the direction of the antenna beam relative to the feed device, which is normally a feed network. The electrical path lengths between the coupling point and a part of the radiator elements are set differently in comparison to the opposite part of the radiator elements on the radiator arrangement or the radiator element surface, so that a change in the phase position required to generate a beam direction of the antenna is thereby effected. is changed.

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Flachantenne, insbesondere für den Satelliten-Rundfunk¬ empfang, mit einer Strahleranordnung und einer eine Ankop¬ pelvorrichtung aufweisende Speiseeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleranordnung (1, 11, 21) und die Speiseeinrichtung (3, 13, 23) relativ zuein¬ ander in ihren Lagen veränderbar sind.1 . Flat antenna, in particular for satellite broadcast reception, with a radiator arrangement and a feed device having a coupling device, characterized in that the radiator arrangement (1, 11, 21) and the feed device (3, 13, 23) relative to one another their positions are changeable.
2. Flachantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Strahleranordnung (1, 11, 21) und der Speiseeinrichtung (3, 13, 23) in zueinander parallelen Ebenen einstellbar ist.2. Flat antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the radiator arrangement (1, 11, 21) and the feed device (3, 13, 23) is adjustable in mutually parallel planes.
3. Flachantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Lage der Strahleranordnung (1, 11, 21) und der Speiseeinrichtung (3, 13, 23) zueinander in horizontaler Richtung verstellbar ist.3. Flat antenna according to claim 1 or 2, characterized gekenn¬ characterized in that the position of the radiator arrangement (1, 11, 21) and the feed device (3, 13, 23) to each other is adjustable in the horizontal direction.
4. Flachantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Strahleranordnung (1, 11, 21) und die Speiseeinrichtung (3, 13, 23) zueinander in vertikaler Richtung einstellbar ist.4. Flat antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the radiator arrangement (1, 11, 21) and the feed device (3, 13, 23) to each other is adjustable in the vertical direction.
5. Flachantenne nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Strahleranordnung (1, 11, 21) und der Speiseeinrichtung (3, 13, 23) zueinander in einer zur Antennenanordnung (1, 11, 21) geneigten Ebene einstellbar ist.5. Flat antenna according to one of claims 1, 3 or 4, characterized in that the position of the radiator arrangement (1, 11, 21) and the feed device (3, 13, 23) to one another in an antenna arrangement (1, 11, 21) inclined plane is adjustable.
6. Flachantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Speiseinrichtung eine Zuleitung und eine Hohl¬ leiter-Radialleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Ankoppelvorrichtung senkrecht zur Ebene der Strahleranordnung (1, 11, 21) angeordnet ist.6. Flat antenna according to one of the preceding claims, in which the feed device has a feed line and a waveguide radial line, characterized in that the position of the coupling device is perpendicular to the plane of the Radiator arrangement (1, 11, 21) is arranged.
7. Flachantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelvorrichtung zur Flächennormalen der Antennenanordnung (1, 11, 21) geneigt einstellbar ist.7. Flat antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device to the surface normal of the antenna arrangement (1, 11, 21) is adjustable inclined.
8. Flachantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelvorrichtung eine verstellbare Kugelkalotte (25) aufweist.8. Flat antenna according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device has an adjustable spherical cap (25).
9. Flachantenne insbesondere für Satelliten-Rundfunkempfang mit einer Strahleranordnung und einer eine Koppelvorrich¬ tung und einen dielektrischen Körper aufweisenden Speise¬ einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (16) in seiner Lage veränderbar ist.9. Flat antenna, in particular for satellite radio reception with a radiator arrangement and a device having a coupling device and a dielectric body, is characterized in that the position of the dielectric body (16) can be changed.
10. Flachantenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (16) exzentrisch gelagert und drehbar ist. 10. Flat antenna according to claim 9, characterized in that the dielectric body (16) is eccentrically mounted and rotatable.
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