[0001] Die Erfindung geht aus von einer Antenne mit mindestens einem Dipol, bei der der
DipoL und die Speiseeinrichtung für den Dipol in Streifenleitungstechnik ausgeführt
sind. Eine solche Antenne ist aus dem Aufsatz "An Electronically Scanned Beacon Antenna"
von A.E. Holley et aL in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Band AP22,
Nr. 1, Januar 1974, Seiten 3 bis 12 (insbesondere Seite 10) bekannt.
[0002] In Streifenleitungstechnik realisierte Antennen sind preiswert herzustellen und gut
reproduzierbar. ALs Rundstrahler sind die bekannten Antennen in Streifenleitungstechnik
und mit DipoLen jedoch nicht zu verwenden, da die auf der Speiseeinrichtung für die
Dipole erzeugten Parasitärströme das von den Dipolen erzeugte Runddiagramm verformen.
[0003] Bekannte RundstrahLantennen sind im ALLgemeinen in KoaxiaLtechnik realisiert. Sind
hierbei mehrere DipoLe in vertikaLer Richtung übereinander angeordnet, dann ist eine
zentrale Speisung für die einzelnen DipoLe vorgesehen. Zur Herstellung ist ein relativ
großer Aufwand notwendig.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine in Streifenleitungstechnik realisierte Rundstrahlantenne
anzugeben.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen MitteLn. VorteiLhafte
WeiterbiLdungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0006] Die neue Antenne weist eine gute Rundcharakteristik (±1dB) auf und ist breitbandig
(± 5% bei 1 GHz). Gemäß einer Weiterbildung, bei der mehrere DipoLe übereinander angeordnet
sind, erreicht man in vertikaler Richtung eine gute Bündelung. Gemäß einer anderen
Weiterbildung ist die Speiseeinrichtung so ausgestaltet, daß sie auf dem Substrat;
auf dem die DipoLe aufgebracht sind, nur wenig PLatz benötigt. Dadurch kann die gesamte
Antenne so schmal ausgestaltet werden, daß sie zum Schutz gegen Witterungseinflüße
in einem dünnen rohrförmigen Radom untergebracht werden kann.
[0007] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, die eine Draufsicht auf eine Antenne darstellt,
beispielsweise näher erLäutert.
[0008] Für das Ausführungsbeispiel wird eine Antenne gewählt, bei der in vertikaler Richtung
mehrere vertikal polarisierte DipoLe übereinander angeordnet sind. Mit einer solchen
Antenne erhält man bei geeigneter Wahl der komplexen StrombeLegung in Vertikalrichtung
ein in gewünschter Weise gebündeltes Strahlungsdiagramm.
[0009] Auf einem dielektrischen Substrat 1, das aus PTFE (PTFE: Polytetrafluoräthylen) besteht,
sind auf bekannte Weise (z.B. Photoätztechnik) Kupferbahnen aufgebracht. Diese Kupferbahnen
bilden die DipoLe 2,3 bis 2
(n), 3
(n) der Antenne, die Speiseeinrichtung 4,4', 7,7', 9 und 12 für die DipoLe und einen
parasitären Ausgleichsstrahler 11. Die Speiseeinrichtung ist in symmetrischer Bandleitungstechnik
auf beiden Seiten des Substrats ausgeführt. Die Kupferbahnen sind in der Zeichnung
nicht maßstabsgerecht dargestellt.
[0010] Ein DipoL besteht in an sich bekannter Weise aus zwei Dipolhälften 2,3 von denen
die eine HäLfte 2 auf der Oberseite und die andere HäLfte 3 auf der Unterseite des
Substrats angeordnet ist. Aus Breitbandigkeitsgründen sind die Dipole in an sich bekannter
Weise geeignet geformt.
[0011] Die Leiterbahnen für die Speiseeinrichtung führen den Dipolen die HF-Leistung jeweils
an den DipoLmitten zu.
[0012] Durch die Parasitärströme auf den Leiterbahnen der Speiseeinrichtung wird das in
der Azimutebene an sich kreisförmige StrahLungsdiagramm der DipoLe so verformt, daß
es nicht mehr kreisförmig ist. Dieser störende EinfLuß wird bei der neuen Antenne
in vorteilhafter Weise dadurch weitgehend kompensiert, daß man einen parasitären Ausgleichsstrahler
11 vorsieht.
[0013] Dieser Ausgleichsstrahler 11 ist ebewfalls als Leiterbahn auf dem Substrat realisiert.
Es ist möglich auf nur einer Seite des Substrats 1 oder auch auf beiden Seiten des
Substrats eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Leiterbahn vorzusehen. Die
Leiterbahn kann weiterhin durch mehrere Leiterbahnstücke ersetzt werden. Wichtig ist
jedoch, daß die DipoLe -in horizontaler Richtung betrachtet- zwischen den Leiterbahnen
der Speiseeinrichtung und dem parasitären Ausgleichsstrahler angeordnet sind. Bei
dem Ausführungsbeispiel ist die Länge des parasitären Ausgleichsstrahlers gleich der
maximalen Ausdehnung der Leiterbahnen der Speiseeinrichtung in der vertikalen Richtung.
[0014] Nachfolgend wird erläutert, wie die einzelnen DipoLe über die Leiterbahnen der Speiseeinrichtung
mit der (nicht dargestellten) HF-Quelle verbunden sind, damit man eine bestimmte StromverteiLung
und feste Phasenverhältnisse erhält.
[0015] Zunächst ein VergLeich mit bekannten Lösungen. In dem Buch "
Radar Handbook" von M.I.Skolnik McGraw Hill Verlag
New York, 1970 sind auf den Seiten 11-52 und 11-53 einige MögLichkeiten angegeben,
wie man die gewünschten Phasenverhältnisse erhält. Es wird zwischen serieller und
paralLeLer Speisung unterschieden.
[0016] Bei einer seriellen Speisung erhält man eine große Bandbreite nur dann, wenn man
eine "serielle Speisung mit gleichen Leitungslängen" wählt. Diese Lösung erfordert
jedoch einen sehr großen PLatzbedarf. Auch bei einer rein parallelen Speisung ist
ein großer PLatzbedarf notwendig.
[0017] Bei der neuen Speiseeinrichtung erfolgt eine Kombination der Lösung "paraLLeLe Speisung"
und der Lösung "serielle Speisung mit gleichen LeitungsLängen". Es hat sich in überraschender
Weise gezeigt, daß hierdurch der benötigte PLatzbedarf stark reduziert wird. Bei dem
Ausführungsbeispiel wird die HF-Energie über die Leitung 12 weitergeleitet. Die Leitung
12 weist drei serielle Abzweigungen a,b und c auf. Die Abzweigungen und die Breiten
der Leiterbahnen vor und nach den Abzweigungen (T-Verzweigungen mit λ/4-Transformatoren)
sind jeweils so gewählt, daß zu den Dipolen (bzw. zu Gruppen von DipoLen) jeweils
der Anteil der HF-Energie weitergeleitet wird, der notwendig ist, damit man die gewünschte
StromverteiLung erhält.
[0018] Von der Abzweigunge a führt eine Leiterbahn 9 zu einer weiteren Verzweigung e, von
der aus die beiden unteren Dipole 2
(n), 3
(n); 2
(IV) , 3
(IV) über Leiterbahnen 7,7' parallel gespeist werden. Von den Abzweigungen b und c werden
die beiden mittleren DipoLe 2
(II) , 3
(II); 2
(III), 3
(III) über Leiterbahnen 5,6 direkt gespeist. Die Leiterbahn 12 endet an einer letzten Abzweigung
d, von der aus die beiden oberen Dipole 2,3; 2
(I), 3
(I) über Leiterbahnen 4,4 direkt parallel gespeist werden.
[0019] Die geometrischen Längen der einzelnen Leiterbahnen sind so bemessen, daß die elektrischen
Weglängen von der HF-QueLLe zu allen Dipolen gleich sind oder, falls in vertikaler
Richtung eine Anhebung des Strahlungsdiagramm erwünscht ist, ein bestimmtes Verhältnis
zueinander aufweisen.
1. Antenne mit mindestens einem Dipol (2,3), bei der der DipoL und die Speiseeinrichtung
(4,12) für den Dipol in Streifenleitungstechnik ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramms, das in der zur Längsrichtung des Dipols
senkrechten Ebene zumindest angenähert kreisförmig ist, zusätzlich zu dem Dipol ein
parasitärer AusgLeichsstrahler (11) vorgesehen ist, der so bemessen ist, daß er den
Einfluß der Speiseeinrichtung auf das StrahLungsdiagramm zumindest weitgehend kompensiert.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parasitäre Ausgleichsstrahler
ebenfalls in Streifenleitungstechnik realisiert ist.
3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere DipoLe (2,3;...;
2(n), 3(n)) ) in Richtung der DipoLachsen übereinander angeordnet sind und daß sich der parasitäre Ausgleichsstrahler
zumindest über die Länge eines TeiLs der DipoLe erstreckt.
4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseeinrichtung aus
der Kombination einer ParaLLeLspeisung (e,7,7'; d,4,4') und einer Serienspeisung mit
bestimmten LeitungsLängen (a,b,c; 12,9,6,5) besteht.