EP0021193B1

EP0021193B1 - Integriertes Antennensystem

Info

Publication number: EP0021193B1
Application number: EP80103160A
Authority: EP
Inventors: Francesco Alia; Stefano Barbati
Original assignee: Contraves Italiana SpA
Current assignee: Contraves Italiana SpA
Priority date: 1979-06-14
Filing date: 1980-06-09
Publication date: 1985-03-27
Also published as: IT1166889B; EP0021193A1; IT7923567A0; DE3070377D1; IN152705B; JPS5673903A; US4328500A; ES492452A0; ES8101819A1; BR8003731A; EG13860A; JPS634362B2

Description

Die Erfindung betrifft ein integriertes Antennensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Integrierte Radar-Antennensysteme sind an sich wohlbekannt. Sie bestehen aus Strahlern und Reflektorschirmen, die gleichzeitig eine Reihe von Dipolen oder auch Schlitzstahlern tragen. Diese Systeme haben gegenüber den aus einzelnen, voneinander unabhängigen Antennen gebildeten Systemen den Vorteil der Gewichts- und Raumersparnis, leiden jedoch unter dem Nachteil, daß die vom Strahler ausgehende Energie durch die auf dem Reflektor befestigten Dipole teilweise abgeschattet wird. Diese Abschattung kann unter Umständen die Nebenkeulen vergrößern bzw. die Hauptkeule verkleinern oder verzerren, je nach Bauart und Anordnung der Dipole bzw. Schlitzstahler. Es ist bekannt, daß durch Anwendung von in der Reflektoroberfläche eingelassenen Schlitzstahlern eine Abschattung vermieden werden kann, jedoch bilden die Schlitzstahler sogenannte »Blinde Flecken« auf dem Reflektor, die die einwandfreie Spiegelung der Primärstrahlung zumindest behindern. Hinzu kommt, daß die Polarisation der Dipole bzw. Schlitzstahler nur mit einem relativ hohen technischen Aufwand geändert werden kann. Dadurch werden jedoch die vorgenannten Vorteile wiederum geschmälert (siehe z. B. DE-B 1 766 002).
Ebenso sind Micro-Strip-Antennen bekannt. Es handelt sich dabei um speziell gestaltete und dimensionierte elektrisch leitende Flächen, die parallel zu größeren, leitenden, geerdeten Flächen angeordnet sind und von zwischen den beiden Flächen liegenden Schichten aus dielektrischem Material gehalten sind. Je nach Gestaltung können damit geschaffene Antennen mit den verschiedensten Frequenzen und mit variabler Polarisation arbeiten. Außerdem können sie in ihrer Struktur sehr leicht und robust gebaut werden, und sie erfordern einen wesentlich geringeren Aufwand in der Herstellung, Installation und Wartung als leistungsmäßig vergleichbare Antennen herkömmlicher Bauart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein integriertes Antennensystem zu schaffen, bei dem die Vorteile der Micro-Strip-Antennen mit denen von herkömmlichen Antennen so vereint werden, daß die vorgenannten Nachteile vermieden werden und eine integrierte Antenne entsteht, deren Anwendungsbereich, vornehmlich im mobilen Einsatz, wesentlich vergrößert wird, und zwar durch die Verringerung des Gewichtes, Vereinfachung der Wartung, Reduzierung der Störanfälligkeit, Austauschbarkeit der Micro-Strip-Strahlflächen, wodurch ein weiter Bereich von Frequenzen sowie die verschiedensten Polarisationen nutzbar werden, und durch die Verringerung der Kosten. Zur Lösung der Aufgabe ist ein integriertes Antennensystem der eingangs genannten Art, gekennzeichnet durch die im Anspruch aufgeführten Merkmale, geschaffen worden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dabei:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer möglichen Ausführungsform des integrierten Antennensystems, ^l _e
Fig. 2 eine Seitenansicht"des Antennenreflektors mit aufgebrachter Micro-Strip-Strahlfläche und Halterung in axialem Schnitt,
Fig. 3 eine Vorderansicht auf die Halterung auf der Rückseite des Reflektors,
Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes durch den Reflektor gemäß Fig. 2,
Fig. 5 ein Beispiel eines Strahlungsdiagrammes einer mit Micro-Strip-Strahlflächen geschaffenen Antenne.

Im integrierten Antennensystem, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt 1 einen Strahler, im Brennpunkt eines doppeltgekrümmten Reflektors 2 ungleicher Höhen- und Breitenabmessung angeordnet. Auf diesem Reflektor sind zwei Gruppen zu je vier Micro-Strip-Strahlflächen 3, die eine Gruppe links der senkrechten Mittellinie ML und die andere Gruppe, seitenverkehrt zur ersten, rechts der vorgenannten Mittellinie befestigt. Diese seitenverkehrte Anordnung ist beabsichtigt, um ein symmetrisches Strahlungsdiagramm zu erhalten.
Die einzelne Micro-Strip-Strahlfläche 3 erinnert in ihrer Form an den Buchstaben »H«, wobei die beiden senkrechten Streifen, ungleich in ihren Dimensionen, jeweils einer bestimmten Frequenz zugeordnet sind. Der Mittelbalken des »H« dient der Speisung, die von der Rückseite des Reflektors her erfolgt. Wie die Fig. 2 und 3 weiter zeigen, wird der Reflektor an einer für das Anbringen der Micro-Strip-Strahlfläche günstigen Stelle durchbohrt. Danach wird ein Anschlagring 7 mittels Nieten 9 auf dem Reflektor 2 befestigt. Reflektor 2 und Anschlagring 7 sind an einer Stelle 10 eingefräst, um später einen Zentriernocken aufzunehmen. In die so geschaffene Lagerung wird nun ein Tragring 6 mit einem der Stelle 10 entsprechenden Zentriernocken 6a eingeführt und mittels einer Ringmutter 8 befestigt. Die Mutter trägt zwei Zapfen 8a, die ein Festsetzen von Hand ermöglichen. Im Innern des Tragringes 6 befindet sich eine Aussparung 11 mit Bohrung, in die eine Hochfrequenzbuchse 5 eingesetzt wird. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel handelt es sich um eine HF-Buchse des Types »N«, die mit in der Zeichnung nicht dargestellten Schrauben befestigt ist.
Die auf die Reflektorinnenseite zeigende Fläche des Tragringes 6 ist der Doppelkrümmung des Reflektors angepaßt. Nur der Innenleiter der HF-Buchse 5 ragt durch die Bohrung über die Fläche hinaus. Die die Micr^p-Strip-Strahlfläche 3 tragende dielektrische Schicht 4 ist genau um den Einspeispunkt der Micro-Strip-Strahlfläche durchbohrt und auf dem Tragring 6 so positioniert und aufgeklebt, daß der Innenleiter der HF-Buchse 5 durch diese Bohrung hindurchgeht und mit der Micro-Strip-Strahlfläche 3 verlötet werden kann. Die verlötete Micro-Strip-Strahlfläche kann entweder mit einer Schutzlackierung versehen werden, oder, falls die mechanische Steifheit der dielektrischen Schicht 4 nicht ausreichend ist, kann von Außen eine weitere dielektrische Schicht aufgeklebt werden.
Fig. 3 zeigt einen Blick auf die Vorderseite der Halterung auf der Rückseite des Reflektors.
Die vergrößerte Teilansicht des Schnittes durch den Reflektor gemäß der Fig. 2 zeigt in Fig.4, wie eine Micro-Strip-Strahlfläche 3 mit der aus dielektrischem Material bestehenden Schicht 4 in einem bestimmten Abstand d genau parallel zur Oberfläche des Reflektors 2 befestigt wird. Dieser Abstand d wird bestimmt nach der Formel
wobei k = 0, 1, 2, 3 ... n sein kann und λ = Wellenlänge der Frequenz des Strahlers 1 ist. Wenn k = 0 ist, bedeutet dies, daß die dielektrische Schicht 4 äußerst dünn gefertigt ist, so daß die Phasenverschiebung der vom Strahler 1 ausgesandten und von der Micro-Strip-Strahlfläche 3 reflektierten Signale zu den vom Reflektor 2 selbst gespiegelten Signalen vernachlässigbar gering bleibt. Wenn der Faktor k mit 1, 2, 3 oder n angesetzt wird, ist die Phasenverschiebung gleich k · 360°; somit verlaufen die von den beiden Oberflächen 2 und 3 reflektierten Signale wieder in gleicher Phase, und es treten keinerlei Veränderungen des Strahlungsdiagrammes auf.
Ihrerseits können die Micro-Strip-Strahlflächen 3 einzeln oder in beliebiger Gruppierung gespeist werden. Bei einer üblichen Anwendung als IFF-Antenne kann das in Fig. 5 gezeigte Strahlungsdiagramm erzeugt werden.
Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die oben beschriebenen Micro-Strip-Strahlflächen 3 am Reflektor 2 lösbar befestigt sind. Sie können ohne weiteres auf bereits vorhandene Antennenreflektoren angebracht werden, an deren Krümmungen sie sich auf Grund ihrer Flexibilität genau anpassen. Auf diese Weise können Radargeräte mit zusätzlichen Antennensystemen für besondere Zwecke erweitert werden.

Claims

Integriertes Radarantennensystem, bestehend aus einer ersten Antenne, bei der ein Strahler (1) für eine vorbestimmte Frequenz im Brennpunkt eines doppeltgekrümmten Reflektors (2) mit ungleicher Höhen- und Breitenabmessung zur Erzeugung eines ersten, gerichteten Strahlungsdiagrammes angeordnet ist, und einer zweiten Antenne, bestehend aus dem Reflektor (2) der ersten Antenne und mehreren der Doppelkrümmung des Reflektors (2) angepaßten und in bestimmter Anordnung ebendort befestigten Strahlerelementen (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerelemente an sich bekannte Micro-Strip-Strahlflächen (3) sind und in einem Abstand
vom Reflektor (2) angeordrlet sind, wobei λ = Wellenlänge der Frequenz des Strahlers (1) und k = 1, 2, 3 ... n oder im wesentlichen gleich null ist.