WO2007073993A1 - Antenna arrangement and use thereof - Google Patents
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- WO2007073993A1 WO2007073993A1 PCT/EP2006/068672 EP2006068672W WO2007073993A1 WO 2007073993 A1 WO2007073993 A1 WO 2007073993A1 EP 2006068672 W EP2006068672 W EP 2006068672W WO 2007073993 A1 WO2007073993 A1 WO 2007073993A1
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- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
Definitions
- the invention is based on an antenna arrangement consisting of a conductive cylinder which is placed on a conductive surface.
- the beam characteristic that is the antenna diagram, must be adjustable to the requirements of the various services.
- patch antennas are used today, which can be made both compact and inexpensive, as well as the required for the satellite services polarization (left / right circular) can provide.
- the additional reception of vertically polarized signals at elevation angles between 0 ° and 10 ° usually fails in this type of antennas at a low gain.
- the currently used antennas such as patch antennas, have in the
- US Pat. No. 6,304,224 B1 discloses an antenna with a cuboid housing having a cross-slot structure in an outer wall. Opposite the cross-slot structure is located in a further outer wall, a folded resonance space, due to the folding an outer dimension is less than half of the operating wavelength can be achieved. This allows for high power radiation with precise circular polarization.
- the height of the cylinder is less than half of the Operating wavelength selected so that the radiation characteristic in the area outside the cylinder axis has a higher antenna gain than in the range of the cylinder axis, it is possible to achieve a high antenna gain at low elevation angles between 0 ° and 10 °, especially in vertical polarization.
- the gain in the elevation range can be adjusted so that it is raised at low elevation angles.
- Antenna in addition to a left circular polarization also a high gain of the vertical components at very low elevation angles between 0 ° and 30 ° at the same port available.
- the dimensions of the antenna described below can be further reduced by constructing the antenna on a substrate with a high dielectric constant and / or surrounded by such a material.
- FIG. 1 shows the structure of an antenna according to the invention with slots in the end face of the cylinder
- FIG. 2 shows the same antenna with representation of the current distribution
- FIG. 3 shows a feed network for an antenna structure according to the invention
- FIG. 4 shows an ohmic coupling for exciting the antenna structure
- FIG. 5 a field coupling for excitation of the antenna
- FIG. 6 shows the dependence of the antenna diagram on the elevation angle for different cylinder heights in left circular polarization
- FIG. 7 shows the dependence of the antenna diagram on the azimuth angle in the case of left circular polarization
- FIG. 8 the dependence of the antenna diagram on the elevation angle with vertical polarization
- FIG. 9 shows an antenna according to the invention with slots extended over the edge of the cylinder
- FIG. 11 shows an antenna arrangement as in FIG. 10 with recesses in which the plane of the slots projects beyond the edge in the region of the slots, FIG.
- FIG. 12 shows an antenna arrangement whose cylinder is filled with material-high relative permittivity
- FIG. 13 shows an antenna arrangement whose cylinder is filled and surrounded by material-high relative permittivity
- FIG. 14 shows an antenna arrangement with additional slot in the end face of the cylinder
- FIG. 15 shows an antenna arrangement with an additional slot in the cylinder jacket. Description of the invention
- FIG. 1 shows the structure of an antenna arrangement according to the invention.
- a metallically conductive cylinder is placed or applied.
- This cylinder 2 has radial slots 3 on its end face remote from the conductive surface 1.
- these slots 3 are formed as perpendicular to each other arranged rectangular Phillips, which extend from the central axis of the cylinder 2 to the outer boundary of the end face.
- the segments 4 formed by the slots 3 are fed individually.
- the feeding points 5 are close to the intersection of the slots, that is near the cylinder axis.
- FIG. 2 shows the same antenna arrangement as FIG. 1 with additional representation of the current distribution, the intensity being recognizable by the gray scale.
- the height of the cylinder is selected in the range smaller than half the operating wavelength so that the radiation characteristic in the area outside the cylinder axis, in particular at the outer edge, a higher antenna gain g than in the region of the cylinder axis. This has the advantage that the border of the cylinder
- Gain at low elevation angles is influenced so that the elevation range of the antenna pattern can be adjusted.
- FIGS. 6 and 7 show the antenna diagrams of various arrangements. An ideal adaptation was required. FIG. 6 shows this
- LHCP stands for the left-polarized portion
- Recesses 8 may be provided in the boundary. Also, an additional boundary 9 of the cylinder over the plane of the slots 3 is possible, so that the boundary of the cylinder 2 projects beyond the plane of the slots 3 in the emission direction. In the boundary 9, recesses 10 may also be provided in the region of the slots 3 (FIG. 11). By doing so, the elevation range of the antenna pattern can be manipulated to emphasize the gain in the peripheral areas of the antenna pattern. In addition, the concept is very simple and inexpensive executable. As shown in FIGS. 14 and 15, further, likewise rectangular slots can be arranged in the cylinder 2 in order to cover other frequency ranges and / or to excite polarizations. In Figure 14, an additional radial slot 11 is provided in the end face and in Figure 15, a slot 12 in the outer jacket.
- This signal can also be tapped off either at the port Pl shown in FIG. 3 or at the port P2 decoupled from the port P1.
- the excitation of the antenna ( Figures 1 and 2 show the excitation points 5) is realized by four quadrature signals by a feed network 13, as z. B. shown in Figure 3, generated.
- the 4 signals are generated by using three 3 dB hybrids 1 - 3 in combination with a 90 ° detour line.
- the receiving left circular polarized signal can be tapped.
- the terminating resistors are designated R in FIG.
- the supply of the signals to the antenna structure can be carried out in various ways known from the literature.
- the contact points 5 of a direct excitation are shown in FIG.
- the signals are transmitted by means of lines 14 from the feed network 13 arranged below the conductive surface 1 isolated performed by the conductive surface 1 and the contact points supplied directly (ohmic contact).
- the position of the excitation (FIG. 1: RA) can be used to set the antenna impedance.
- the input impedance of the antenna can be influenced by alternatively exciting the antenna by field coupling.
- this field coupling is shown schematically by a plan view in more detail.
- the different hatchings indicate different heights (positions) within the cylinder.
- the field coupling is carried out by four open at the end lines 15, which extend perpendicular to these under the slots 3. Through coupling of the fields, the excitation takes place. By varying the line width and the length of the open lines 15 and the distance between the
- Matching elements can also be provided for direct coupling.
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
The invention relates to an antenna arrangement comprising a conductive cylinder (2) which is mounted on a conductive surface (1). Radial slits (3) are arranged in the front surface of the cylinder (2). The height of the cylinder (2), in the area which is smaller that half of the operational wave length, is selected in such a manner that the beam characteristics, in the area outside of the cylinder axis, has a higher antenna gain than in the area of the cylinder axis.
Description
Beschreibungdescription
Titeltitle
Antennenanordnung sowie VerwendungAntenna arrangement and use
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Antennenanordnung bestehend aus einem leitenden Zylinder, der auf eine leitende Fläche aufgesetzt ist.The invention is based on an antenna arrangement consisting of a conductive cylinder which is placed on a conductive surface.
Insbesondere für den Empfang von Satellitendiensten wie SDARS oder GPS sindEspecially for the reception of satellite services such as SDARS or GPS
Antennen vorteilhaft, die einfach und kompakt aufbaubar sind. Zusätzlich muss die Strahlcharakteristik, das heißt das Antennediagramm, an die Erfordernisse der verschiedenen Dienste einstellbar sein. In der Regel werden heutzutage Patch- Antennen verwendet, die sowohl kompakt und kostengünstig hergestellt werden können, als auch die für die Satellitendienste geforderte Polarisation (links/rechts zirkulär) bereitstellen können. Der zusätzliche Empfang von vertikal polarisierten Signalen bei Elevationswinkeln zwischen 0° und 10° scheitert bei dieser Art von Antennen meist an einem zu geringen Gewinn.Antennas advantageous, which are simple and compact. In addition, the beam characteristic, that is the antenna diagram, must be adjustable to the requirements of the various services. In general, patch antennas are used today, which can be made both compact and inexpensive, as well as the required for the satellite services polarization (left / right circular) can provide. The additional reception of vertically polarized signals at elevation angles between 0 ° and 10 ° usually fails in this type of antennas at a low gain.
Die zurzeit eingesetzten Antennen, wie zum Beispiel Patch- Antennen, weisen in derThe currently used antennas, such as patch antennas, have in the
Regel die Eigenschaften auf, dass sie einen maximalen Gewinn im Zenit (90° Elevation) besitzen, der zu kleinen Elevationswinkeln rasch abfällt. Bei einigen Systemen ist es allerdings sinnvoll, den maximalen Gewinn zu kleineren Elevationswinkeln (um 30°) zu verschieben, sodass auch in Randbereichen ausreichend Gewinn zur Verfügung steht. Dies ist zum Beispiel sinnvoll bei geostationären Satellitensystemen, die durch ihrenThey usually have the characteristics of having a maximum gain in the zenith (90 ° elevation), which drops rapidly to small elevation angles. In some systems, however, it makes sense to shift the maximum gain to smaller elevation angles (by 30 °), so that sufficient profit is available even in peripheral areas. This is useful, for example, in geostationary satellite systems, which are characterized by their
Bahnverlauf ihr Versorgungsgebiet nur unter geringem Elevationswinkel versorgen können. Aus diesen niedrigen Elevationswinkeln resultieren meist auch Empfangsprobleme in abgeschatteten Bereichen wie Städte oder Bergregionen. Um dennoch einen Empfang zu ermöglichen, werden Repeater eingesetzt, die im gleichen Frequenzbereich arbeiten aber eine andere Polarisation (vertikal) verwenden.
Aus der US 6,304,224 Bl ist eine Antenne mit quaderförmigem Gehäuse bekannt mit einer Kreuzschlitzstruktur in einer Außenwand. Gegenüber der Kreuzschlitzstruktur befindet sich in einer weiteren Außenwand ein gefalteter Resonanzraum, wobei aufgrund der Faltung eine Außenabmessung kleiner als die Hälfte der Betriebswellenlänge erreichbar ist. Dies ermöglicht eine Hochleistungsabstrahlung mit präziser zirkularer Polarisation.Trajectory their supply area can supply only at low elevation angle. These low elevation angles usually also result in reception problems in shaded areas such as cities or mountain regions. In order to still allow a reception, repeaters are used, which work in the same frequency range but use a different polarization (vertical). US Pat. No. 6,304,224 B1 discloses an antenna with a cuboid housing having a cross-slot structure in an outer wall. Opposite the cross-slot structure is located in a further outer wall, a folded resonance space, due to the folding an outer dimension is less than half of the operating wavelength can be achieved. This allows for high power radiation with precise circular polarization.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Mit den Maßnahmen des Anspruchs 1, das heißt auf der der leitenden Fläche abgewandten Stirnfläche des Zylinders sind radiale Schlitze vorgesehen, die durch die radialen Schlitze gebildeten Segmente oder die Schlitze selbst werden einzeln gespeist, die Höhe des Zylinders wird im Bereich kleiner als der Hälfte der Betriebswellenlänge so gewählt, dass die Strahlungscharakteristik im Bereich außerhalb der Zylinderachse einen höheren Antennengewinn aufweist als im Bereich der Zylinderachse, ist es möglich, insbesondere bei vertikaler Polarisation einen hohen Antennengewinn bei niedrigen Elevationswinkeln zwischen 0° und 10° zu erreichen. Je nach gewählter Höhe des Zylinders kann der Gewinn im Elevationsbereich so eingestellt werden, dass er bei niedrigen Elevationswinkeln angehoben wird. Andererseits stellt die erfindungsgemäßeWith the measures of claim 1, that is, on the conductive surface facing away from the end surface of the cylinder radial slots are provided, the segments formed by the radial slots or the slots themselves are fed individually, the height of the cylinder is less than half of the Operating wavelength selected so that the radiation characteristic in the area outside the cylinder axis has a higher antenna gain than in the range of the cylinder axis, it is possible to achieve a high antenna gain at low elevation angles between 0 ° and 10 °, especially in vertical polarization. Depending on the selected height of the cylinder, the gain in the elevation range can be adjusted so that it is raised at low elevation angles. On the other hand, the inventive
Antenne neben einer linkszirkularen Polarisation auch einen hohen Gewinn der vertikalen Anteile bei sehr niedrigen Elevationswinkeln zwischen 0° und 30° am gleichen Port zur Verfügung. Die Abmessungen der im Folgenden beschriebenen Antenne können weiter reduziert werden, indem die Antenne auf einem Substrat mit hoher Dielektrizitätszahl aufgebaut wird und/oder mit einem derartigen Material umgeben wird.Antenna in addition to a left circular polarization also a high gain of the vertical components at very low elevation angles between 0 ° and 30 ° at the same port available. The dimensions of the antenna described below can be further reduced by constructing the antenna on a substrate with a high dielectric constant and / or surrounded by such a material.
Zeichnungendrawings
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:With reference to the drawings, embodiments of the invention will be explained. Show it:
Figur 1 die Struktur einer erfindungsgemäßen Antenne mit Schlitzen in der Stirnfläche des Zylinders,1 shows the structure of an antenna according to the invention with slots in the end face of the cylinder,
Figur 2 die gleiche Antenne mit Darstellung der Stromverteilung,
Figur 3 Ein Speisenetzwerk für eine erfindungsgemäße Antennenstruktur,FIG. 2 shows the same antenna with representation of the current distribution, FIG. 3 shows a feed network for an antenna structure according to the invention,
Figur 4 eine Ohmsche Kopplung zur Anregung der Antennenstruktur,FIG. 4 shows an ohmic coupling for exciting the antenna structure,
Figur 5 eine Feldkopplung zur Anregung der Antenne,FIG. 5 a field coupling for excitation of the antenna,
Figur 6 die Abhängigkeit des Antennendiagramms vom Elevationswinkel für verschiedene Zylinderhöhen bei linkszirkularer Polarisation,FIG. 6 shows the dependence of the antenna diagram on the elevation angle for different cylinder heights in left circular polarization,
Figur 7 die Abhängigkeit des Antennendiagramms vom Azimuthwinkel bei linkszirkularer Polarisation,FIG. 7 shows the dependence of the antenna diagram on the azimuth angle in the case of left circular polarization,
Figur 8 die Abhängigkeit des Antennendiagramms vom Elevationswinkel bei vertikaler Polarisation,FIG. 8 the dependence of the antenna diagram on the elevation angle with vertical polarization,
Figur 9 eine erfindungsgemäße Antenne mit über den Rand des Zylinders verlängerten Schlitzen,FIG. 9 shows an antenna according to the invention with slots extended over the edge of the cylinder,
Figur 10 eine erfindungsgemäße Antennenanordnung, bei der die Berandung des10 shows an antenna arrangement according to the invention, in which the boundary of the
Zylinders die Ebene der Schlitze in Abstrahlrichtung überragt,Cylinder overhanging the plane of the slots in the direction of radiation,
Figur 11 einen Antennenanordnung wie in Figur 10 mit Aussparungen, in der die Ebene der Schlitze überragenden Berandung im Bereich der Schlitze,11 shows an antenna arrangement as in FIG. 10 with recesses in which the plane of the slots projects beyond the edge in the region of the slots, FIG.
Figur 12 einen Antennenanordnung, deren Zylinder mit materialhoher relativer Dielektrizitätszahl gefüllt ist,FIG. 12 shows an antenna arrangement whose cylinder is filled with material-high relative permittivity,
Figur 13 eine Antennenanordnung, deren Zylinder mit materialhoher relativer Dielektrizitätszahl gefüllt sowie umgeben ist,FIG. 13 shows an antenna arrangement whose cylinder is filled and surrounded by material-high relative permittivity;
Figur 14 einen Antennenanordnung mit zusätzlichem Schlitz in der Stirnfläche des Zylinders,FIG. 14 shows an antenna arrangement with additional slot in the end face of the cylinder,
Figur 15 eine Antennenanordnung mit einem zusätzlichen Schlitz im Zylindermantel.
Beschreibung der ErfindungFIG. 15 shows an antenna arrangement with an additional slot in the cylinder jacket. Description of the invention
Figur 1 zeigt den Aufbau einer Antennenanordnung nach der Erfindung. Auf eine metallisch leitende Fläche 1 ist ein metallisch leitender Zylinder aufgesetzt beziehungsweise aufgebracht. Dieser Zylinder 2 weist auf seiner der leitenden Fläche 1 abgewandten Stirnfläche radiale Schlitze 3 auf. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind diese Schlitze 3 als senkrecht zueinander angeordnete rechteckige Kreuzschlitze ausgebildet, die von der Mittelachse des Zylinders 2 bis zur Außenberandung der Stirnfläche hin verlaufen. Die durch die Schlitze 3 gebildeten Segmente 4 werden einzeln gespeist. Die Speisepunkte 5 liegen nahe am Kreuzungspunkt der Schlitze, das heißt in der Nähe der Zylinderachse.Figure 1 shows the structure of an antenna arrangement according to the invention. On a metallically conductive surface 1, a metallically conductive cylinder is placed or applied. This cylinder 2 has radial slots 3 on its end face remote from the conductive surface 1. In the embodiment of Figure 1, these slots 3 are formed as perpendicular to each other arranged rectangular Phillips, which extend from the central axis of the cylinder 2 to the outer boundary of the end face. The segments 4 formed by the slots 3 are fed individually. The feeding points 5 are close to the intersection of the slots, that is near the cylinder axis.
Figur 2 zeigt die gleiche Antennenanordnung wie Figur 1 mit zusätzlicher Darstellung der Stromverteilung, wobei die Intensität durch die Graustufung erkennbar ist.FIG. 2 shows the same antenna arrangement as FIG. 1 with additional representation of the current distribution, the intensity being recognizable by the gray scale.
Die Höhe des Zylinders wird im Bereich kleiner als der Hälfte der Betriebswellenlänge so gewählt, dass die Strahlungscharakteristik im Bereich außerhalb der Zylinderachse, insbesondere am Außenrand, einen höheren Antennengewinn g aufweist als im Bereich der Zylinderachse. Dies hat den Vorteil, dass durch die Berandung des Zylinders derThe height of the cylinder is selected in the range smaller than half the operating wavelength so that the radiation characteristic in the area outside the cylinder axis, in particular at the outer edge, a higher antenna gain g than in the region of the cylinder axis. This has the advantage that the border of the cylinder
Gewinn bei niedrigen Elevationswinkeln so beeinflusst wird, dass der Elevationsbereich des Antennendiagramms eingestellt werden kann.Gain at low elevation angles is influenced so that the elevation range of the antenna pattern can be adjusted.
In den Figuren 6 und 7 sind die Antennendiagramme verschiedener Anordnungen dargestellt. Dabei wurde eine ideale Anpassung vorausgesetzt. Figur 6 zeigt dasFIGS. 6 and 7 show the antenna diagrams of various arrangements. An ideal adaptation was required. FIG. 6 shows this
Antennendiagramm bei linkszirkularer Polarisation in Abhängigkeit vom Elevationswinkel Θ (Azimuthwinkel Φ=90°) für verschiedene Höhen des Zylinders. Die Figur 7 zeigt für den Fall h=9.1 mm das Antennendiagramm in Abhängigkeit vom Azimuthwinkel bei einem Elevationswinkeln von Θ=20° (beziehungsweise 160°). LHCP steht für den linkspolarisierten und RHCP für den rechtpolarisierten Anteil. Deutlich ist zu erkennen, dass durch die Verkleinerung der Höhe der Gewinn in den äußeren Bereichen erhöht und im Zenit (Θ=90°) erniedrigt werden kann. Das Konzept weist insgesamt eine geringe Bauhöhe von ca. 7mm auf. Die lateralen Abmessungen liegen dagegen in der Größenordnung einer halben Wellenlänge (λ/2=64mm). Möglichkeiten zur Reduzierung sowohl der lateralen Abmessungen als auch der Höhe bestehen z. B.
darin, dass ein keramisches Material 6 mit hoher Dielektrizitätszahl in den Zylinder eingesetzt wird, wie Figur 12 zeigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Antennenstruktur auch mit einem dielektrischen Material 7 umgeben werden (Figur 13). Eine weitere Beeinflussungsgröße ist dadurch gegeben, dass die Schlitze 3 gemäß Figur 9 in den Randbereich des Zylinders verlängert werden können. Im Bereich der Schlitze 3 könnenAntenna diagram for left circular polarization as a function of the elevation angle Θ (azimuth angle Φ = 90 °) for different heights of the cylinder. FIG. 7 shows, for the case h = 9.1 mm, the antenna diagram as a function of the azimuth angle at an elevation angle of Θ = 20 ° (or 160 °). LHCP stands for the left-polarized portion and RHCP for the right-polarized portion. It can be clearly seen that the reduction of the height can increase the gain in the outer areas and decrease it in the zenith (Θ = 90 °). Overall, the concept has a low overall height of approx. 7mm. By contrast, the lateral dimensions are of the order of half a wavelength (λ / 2 = 64 mm). Possibilities for reducing both the lateral dimensions and the height exist z. B. in that a ceramic material 6 with a high dielectric constant is inserted into the cylinder, as FIG. 12 shows. Alternatively or additionally, the antenna structure can also be surrounded by a dielectric material 7 (FIG. 13). Another influencing variable is given by the fact that the slots 3 according to FIG. 9 can be extended into the edge region of the cylinder. In the area of the slots 3 can
Aussparungen 8 in der Berandung vorgesehen sein. Auch ist eine zusätzliche Berandung 9 des Zylinders über die Ebene der Schlitze 3 möglich, sodass die Berandung des Zylinders 2 die Ebene der Schlitze 3 in Abstrahlrichtung überragt. In der Berandung 9 können im Bereich der Schlitze 3 ebenfalls Aussparungen 10 vorgesehen sein (Figur 11). Durch diese Maßnahmen kann der Elevationsbereich des Antennendiagramms so beeinflusst werden, dass der Gewinn in den Randbereichen des Antennendiagramms betont wird. Zudem ist das Konzept sehr einfach und kostengünstig ausführbar. Wie die Figuren 14 und 15 zeigen, können weitere ebenfalls rechteckförmige Schlitze im Zylinder 2 angeordnet sein, um andere Frequenzbereiche abzudecken und/oder Polarisationen anzuregen. In Figur 14 ist ein zusätzlicher radialer Schlitz 11 in der Stirnfläche vorgesehen und in Figur 15 ein Schlitz 12 im Außenmantel. In Figur 8 ist der Gewinn g für vertikale Polarisation über dem Elevationswinkel Θ gezeigt bei Azimuthwinkel Φ=90°. Dieses Signal kann entweder ebenfalls an dem in Figur 3 eingezeichneten Port Pl oder an dem vom Port Pl entkoppelten Port P2 abgegriffen werden. Deutlich ist der gewünschte Anstieg des Gewinns g zu kleineren Elevationswinkeln zu erkennen.Recesses 8 may be provided in the boundary. Also, an additional boundary 9 of the cylinder over the plane of the slots 3 is possible, so that the boundary of the cylinder 2 projects beyond the plane of the slots 3 in the emission direction. In the boundary 9, recesses 10 may also be provided in the region of the slots 3 (FIG. 11). By doing so, the elevation range of the antenna pattern can be manipulated to emphasize the gain in the peripheral areas of the antenna pattern. In addition, the concept is very simple and inexpensive executable. As shown in FIGS. 14 and 15, further, likewise rectangular slots can be arranged in the cylinder 2 in order to cover other frequency ranges and / or to excite polarizations. In Figure 14, an additional radial slot 11 is provided in the end face and in Figure 15, a slot 12 in the outer jacket. In FIG. 8, the gain g for vertical polarization over the elevation angle Θ is shown at azimuth angle Φ = 90 °. This signal can also be tapped off either at the port Pl shown in FIG. 3 or at the port P2 decoupled from the port P1. Clearly, the desired increase in the gain g to recognize smaller elevation angles.
Die Anregung der Antenne (die Figuren 1 und 2 zeigen die Anregungspunkte 5) wird durch vier um 90° phasenverschobene Signale realisiert, die durch ein Speisenetzwerk 13, wie es z. B. in Figur 3 dargestellt ist, erzeugt. Hierbei werden die 4 Signale durch Verwendung von drei 3-dB-Hybriden 1 - 3 in Kombination mit einer 90°- Umwegleitung erzeugt. Im Empfangsfall kann reziprok am Eingang (Figur 3: Port Pl) das empfangende linkszirkular polarisierte Signal abgegriffen werden. Durch Variation des Speisenetzwerks 13 oder Vertauschen der Antenneneingänge lassen sich bei gleicher Antennenstruktur auch rechtszirkular polarisierte Felder empfangen. Die Abschlusswiderstände sind in Figur 3 mit R bezeichnet.The excitation of the antenna (Figures 1 and 2 show the excitation points 5) is realized by four quadrature signals by a feed network 13, as z. B. shown in Figure 3, generated. Here, the 4 signals are generated by using three 3 dB hybrids 1 - 3 in combination with a 90 ° detour line. In the case of reception reciprocally at the input (Figure 3: Port Pl), the receiving left circular polarized signal can be tapped. By varying the feed network 13 or exchanging the antenna inputs, right-circularly polarized fields can also be received with the same antenna structure. The terminating resistors are designated R in FIG.
Die Zuführung der Signale zur Antennenstruktur kann auf verschiedene aus der Literatur bekannten Arten durchgeführt werden. Z.B. sind in Figur 1 die Kontaktstellen 5 einer direkten Anregung dargestellt. Hierbei werden gemäß Figur 4 die Signale mittels Leitungen 14 von dem unter der leitenden Fläche 1 angeordneten Speisenetzwerk 13
isoliert durch die leitende Fläche 1 durchgeführt und den Kontaktstellen direkt zugeführt (Ohmscher Kontakt). Neben der Schlitzbreite kann die Position der Anregung (Figur 1: R A) zur Einstellung der Antennenimpedanz verwendet werden. Weiterhin kann die Eingangsimpedanz der Antenne beeinflusst werden, indem die Antenne alternativ durch eine Feldkopplung angeregt wird. In Figur 5 ist diese Feldkopplung durch eine Draufsicht schematisch näher dargestellt. Dabei deuten die unterschiedlichen Schraffüren unterschiedliche Höhen (Lagen) innerhalb des Zylinders an. Die Feldkopplung erfolgt durch vier am Ende offene Leitungen 15, die unter den Schlitzen 3 senkrecht zu diesen verlaufen. Durch Überkopplungen der Felder erfolgt die Anregung. Durch Variation der Leitungsbreite und der Länge der offenen Leitungen 15 sowie des Abstand zwischen denThe supply of the signals to the antenna structure can be carried out in various ways known from the literature. For example, the contact points 5 of a direct excitation are shown in FIG. In this case, according to FIG. 4, the signals are transmitted by means of lines 14 from the feed network 13 arranged below the conductive surface 1 isolated performed by the conductive surface 1 and the contact points supplied directly (ohmic contact). In addition to the slot width, the position of the excitation (FIG. 1: RA) can be used to set the antenna impedance. Furthermore, the input impedance of the antenna can be influenced by alternatively exciting the antenna by field coupling. In Figure 5, this field coupling is shown schematically by a plan view in more detail. The different hatchings indicate different heights (positions) within the cylinder. The field coupling is carried out by four open at the end lines 15, which extend perpendicular to these under the slots 3. Through coupling of the fields, the excitation takes place. By varying the line width and the length of the open lines 15 and the distance between the
Schlitzen 3 und den Leitungen 15 kann die Eingangsimpedanz der Antenne weitgehend beeinflusst werden. Die Pfeile deuten die Anregung der Leitungen an. Zwischen der Leitungsanregung und den sich mit den Schlitzen 3 überlappenden Leitungsabschnitten sind in Figur 5 Anpassglieder 14, beispielsweise in Form von Stichleitungen, dargestellt, die zur Anpassung der Antennenimpedanz an die Leitungsimpedanz dienen. DerartigeSlots 3 and the lines 15, the input impedance of the antenna can be largely influenced. The arrows indicate the excitation of the cables. Between the line excitation and the line sections overlapping with the slots 3, matching elements 14, for example in the form of stubs, are shown in FIG. 5, which serve to adapt the antenna impedance to the line impedance. such
Anpassglieder können auch bei der direkten Kopplung vorgesehen werden.
Matching elements can also be provided for direct coupling.
Claims
1. Antennenanordnung bestehend aus einem leitenden Zylinder (2), der auf eine leitende Fläche (1) aufgebracht ist mit folgenden Merkmalen: auf der der leitenden Fläche (1) abgewandten Stirnfläche des Zylinders (2) sind radiale Schlitze (3) vorgesehen, die durch die radialen Schlitze (3) gebildeten Segmente (4) oder die Schlitze selbst werden einzeln gespeist, die Höhe des Zylinders (2) wird im Bereich kleiner als der Hälfte der1. Antenna arrangement consisting of a conductive cylinder (2) which is applied to a conductive surface (1) having the following features: on the conductive surface (1) facing away from the end face of the cylinder (2) radial slots (3) are provided The segments (4) formed by the radial slots (3) or the slots themselves are supplied individually, the height of the cylinder (2) is less than half of that in the region
Betriebswellenlänge so gewählt, dass die Strahlungscharakteristik im Bereich außerhalb der Zylinderachse einen höheren Antennengewinn aufweist als imOperating wavelength selected so that the radiation characteristic in the area outside the cylinder axis has a higher antenna gain than in
Bereich der Zylinderachse.Area of the cylinder axis.
2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung derart erfolgt, dass sich eine zirkuläre Polarisierung einstellt.2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the supply takes place such that sets a circular polarization.
3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3) über den Rand des Zylinders (2) verlängert sind.3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the slots (3) over the edge of the cylinder (2) are extended.
4. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung (9) des Zylinders (2) die Ebene der Schlitze in Abstrahlrichtung überragt.4. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the boundary (9) of the cylinder (2) projects beyond the plane of the slots in the emission direction.
5. Antennenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen (8) in der Berandung im Bereich der Schlitze (3) vorgesehen sind.5. Antenna arrangement according to claim 4, characterized in that recesses (8) are provided in the boundary in the region of the slots (3).
6. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisung derart erfolgt, dass sich anstelle oder zusätzlich zur zirkulären Polarisierung eine vertikale Polarisierung einstellt. 6. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the supply takes place such that instead of or in addition to the circular polarization sets a vertical polarization.
7. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinder (2) weitere Schlitze (11, 12) zur Anregung einer Abstrahlung in anderen Frequenzbereichen und/oder Polarisationen vorgesehen sind.7. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the cylinder (2) further slots (11, 12) are provided for exciting a radiation in other frequency ranges and / or polarizations.
8. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3, 11, 12) rechteckförmig ausgebildet sind.8. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the slots (3, 11, 12) are formed rectangular.
9. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei senkrecht zueinander angeordnete Schlitze (3) mit einer Länge von jeweils einem Zylinderdurchmesser vorgesehen sind.9. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that two mutually perpendicular slots (3) are provided with a length of one cylinder diameter.
10. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisepunkte (5) der Segmente (4) über Ohmsche Kontakte mit einem Speisenetzwerk (13) verbunden sind.10. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the feed points (5) of the segments (4) are connected via ohmic contacts with a feed network (13).
11. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3) über Feldkopplungen anregbar sind.11. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the slots (3) can be excited via field couplings.
12. Antennenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anregung der Schlitze (3) über Feldkopplung Kopplungsleitungen (15) vorgesehen sind, die die anzuregenden Schlitze (3) kreuzen.12. Antenna arrangement according to claim 11, characterized in that for excitation of the slots (3) via field coupling coupling lines (15) are provided, which intersect the slits (3) to be excited.
13. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Speisung von einer einzigen Hochfrequenzquelle aus ein Speisenetzwerk (13) unter der leitenden Fläche (1) vorgesehen ist, welches über Ohmsche Kontakte und entsprechende Durchführungen in der leitenden Fläche (1) mit den Speisepunkten (5) für jedes Segment (4) und/oder den Kopplungsleitungen verbunden ist.13. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that for feeding from a single high frequency source of a feed network (13) under the conductive surface (1) is provided, which via ohmic contacts and corresponding feedthroughs in the conductive surface (1 ) is connected to the feed points (5) for each segment (4) and / or the coupling lines.
14. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Speisenetzwerk (13) zur Aufteilung der Energie der Hochfrequenzquelle auf die Segmente (4) und/oder Kopplungsleitungen für eine gewünschte Abstrahlung 3dB-Hybride gegebenenfalls in Kombination mit einer 90° Umwegleitung aufweist. 14. Antenna arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the feed network (13) for dividing the energy of the high-frequency source on the segments (4) and / or coupling lines for a desired radiation 3dB hybrid, optionally in combination with a 90 ° Detour line has.
15. Antennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) mit einem Material gefüllt und/oder von diesem umgeben ist, das eine relative Dielektrizitätszahl von größer als 1 aufweist.15. Antenna arrangement according to one of claims 1 to 15, characterized in that the cylinder (2) is filled with and / or surrounded by a material having a relative permittivity of greater than 1.
16. Verwendung der Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, sowohl zur Abstrahlung als auch zum Empfang, wobei 3dB-Hybride zur Trennung zwischen Sende- und Empfangspfad vorgesehen sind. 16. The use of the antenna device according to one of claims 1 to 15, both for radiation and for reception, wherein 3dB hybrids are provided for the separation between transmit and receive paths.
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