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EP0021193A1 - Integriertes Antennensystem - Google Patents

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EP0021193A1
EP0021193A1 EP80103160A EP80103160A EP0021193A1 EP 0021193 A1 EP0021193 A1 EP 0021193A1 EP 80103160 A EP80103160 A EP 80103160A EP 80103160 A EP80103160 A EP 80103160A EP 0021193 A1 EP0021193 A1 EP 0021193A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflector
micro
strip
antenna system
antenna
Prior art date
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Application number
EP80103160A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0021193B1 (de
Inventor
Francesco Alia
Stefano Barbati
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Contraves Italiana SpA
Original Assignee
Contraves Italiana SpA
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Publication date
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Publication of EP0021193A1 publication Critical patent/EP0021193A1/de
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Publication of EP0021193B1 publication Critical patent/EP0021193B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the invention relates to an integrated antenna system according to the preamble of claim 1.
  • Integrated radar antenna systems are well known per se. They consist of emitters and reflector screens which simultaneously carry a number of dipoles or slotted steel bars. These systems have the advantage of saving weight and space compared to the systems formed from individual, independent antennas, suffer however from the disadvantage that the energy emanating from the radiator is partially shadowed by the dipoles attached to the reflector. This shading can under certain circumstances enlarge the side lobes or reduce or distort the main lobe, depending on the design and arrangement of the dipoles or slotted steel bars So-called "blind spots" on the reflector, which at least hinder the perfect reflection of the primary radiation. In addition, the polarization of the dipoles or slit steel can only be changed with a relatively high degree of technical effort. However, the aforementioned advantages are in turn reduced.
  • Micro-strip antennas are also known and are specially designed and dimensioned electrically conductive surfaces which are arranged parallel to larger, conductive, grounded surfaces and are held by layers of dielectric material lying between the two surfaces In this way, antennas created can work with a wide variety of frequencies and with variable polarization. In addition, their structure can be built very lightly and robustly, and they require much less manufacturing effort to install and maintain than conventional antennas with comparable performance.
  • the invention is based on the object of providing an integrated antenna system in which the advantages of the micro strip antennas are combined with those of conventional antennas in such a way that the aforementioned disadvantages are avoided and an integrated antenna arises, the area of application thereof, primarily in mobile use , is significantly increased, namely by reducing the weight, simplifying maintenance, reducing the susceptibility to interference, interchangeability of the micro strip beam surfaces, as a result of which a wide range of frequencies and various polarizations can be used, and by reducing the costs.
  • an integrated antenna system of the type mentioned characterized by the features listed in claim No. 1, has been created.
  • Advantageous design variants result from the subclaims.
  • (1) shows a radiator, in the focal point of a double-curved reflector (2) with unequal height and width dimensions ), which fastens one group to the left of the vertical center line (ML) and the other group, reversed to the first, to the right of the aforementioned center line.
  • This inverted arrangement is intended to obtain a symmetrical radiation pattern.
  • the shape of the individual micro-strip beam surface (3) is reminiscent of the letter 'H', the two vertical strips, each with different dimensions, being assigned to a specific frequency.
  • the central bar of the 'H' is used for the feed, which is from the rear of the reflector.
  • the reflector is drilled through at a location that is favorable for attaching the micro-strip beam surface, after which a stop ring (7) is attached to the reflector (2) by means of rivets (9).
  • the stop ring (7) is milled in at one point (10) in order to later accommodate a centering cam.
  • a support ring (6) with a centering cam (6a) 'corresponding to the point (10) is inserted and secured with a ring nut ( 8) attached.
  • the mother carries two Pin (8a), which allow fixing by hand.
  • Inside the support ring (6) there is a recess (11) with a hole into which a high-frequency socket (5) is inserted.
  • a HF socket of the type 'N' that with screws not shown in the drawing is attached.
  • the surface of the support ring (6) pointing to the inside of the reflector is adapted to the double curvature of the reflector. Only the inner conductor of the HF socket (5) protrudes through the hole through the surface.
  • the dielectric layer (3) supporting the micro-strip beam surface (3) 4) is drilled exactly around the feed point of the micro-strip beam surface and positioned and glued to the support ring (6) so that the inner conductor of the HF socket (5) passes through this hole and is soldered to the micro-strip beam surface (3)
  • the soldered micro-strip beam surface can either be provided with a protective coating or, if the mechanical rigidity of the dielectric layer (4) is not sufficient, a further dielectric layer can be glued on from the outside.
  • Figure 3 shows a view of the front of the bracket on the back of the reflector.
  • the enlarged partial view of the section through the reflector according to FIG. 2 shows in FIG. 4 how a micro-strip beam surface (3) with the layer (4) made of dielectric material is exactly parallel to the surface of the reflector at a certain distance (d) (2).
  • the dielectric layer (4) is made extremely thin, so that the phase shift of the emitted by the radiator (1) and reflected by the micro-strip beam surface (3) signals to those reflected by the reflector (2) itself remains negligible. If the factor k is set at 1, 2, 3 or n, the phase shift is k ⁇ 360 °; thus the signals reflected by the two surfaces (2) and (3) again run in the same phase and there are no changes in the radiation diagram.
  • the micro-strip radiation surfaces (3) can be fed individually or in any grouping.
  • the radiation diagram shown in FIG. 5 can be generated.
  • micro-strip beam surfaces (3) described above are detachably attached to the reflector (2). They can be easily attached to existing antenna reflectors, whose curvatures allow them to adapt precisely due to their flexibility, which means that radar devices can be expanded with additional antenna systems for special purposes.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

In einem Integrierten Antennensystem sind die einzelnen Hauptkomponenten so zueinander angeordnet, daß ein oder mehrere verschiedene Strahlungsdiagramme gebildet werden können, dergestalt, daß in einem doppeltgekrümmten Reflektor (2) mehrere Gruppen von Micro-Strip-Strahlflächen (3) befestigt sind, ohne die Bildung eines ersten Strahlungsdiagrammes, erzeugt von einem im Brennpunkt des Reflektors (2) angeordneten Strahlers (1) zu behindern. Strahler (1) seinerseits stört nicht die von den Strahlflächen (3) und dem Reflektor (2) erzeugten Strahlungsdiagramme.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein integriertes Antennensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentansprüches Nr.1.
  • Integrierte Radar-Antennensysteme sind an sich wohlbekannt.Sie bestehen aus Strahlern und Reflektor- schirmen,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 Schlitzstrahler sogenannte "Blinde Flecken" auf dem Reflektor,die die einwandfreie Spiegelung der Primärstrahlung zumindestens behindern.Hinzu kommt,daß die Polarisation der Dipole bzw.Schlitzstahler nur mit einem relativ hohem technischen Aufwand geändert werden kann.Dadurch werden jedoch die vorgenannten Vorteile wiederum geschmälert.
  • 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 sowue 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 in Anspruch Nr.1 aufgeführten Merkmale, geschaffen worden.Vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen dabei:
    • Figur 1: Eine Vorderansicht einer möglichen Ausführungform des integrierten Antennensystems.
    • Figur 2: Eine Seitenansicht des Antennenreflektors mit aufgebrachter Micro-Strip Strahlfläche und Halterung in axialem Schnitt.
    • Figur 3: Eine Vorderansicht auf die Halterung auf der Rückseite des Reflektors.
    • Figur 4: Eine vergrößerte Teilansicht des Schnittes durch den Reflektor gemäß Figur 2.
    • Figur 5: Ein Beispiel eines Strahlungsdiagrammes einer mit Micro-Strip Strahlflächen geschaffenen Antenne.
  • Im integrierten Antennesystem,wie dies in Figur 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 befesligt. 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 Figuren 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) eingefràst, um später einen Zentriernocken aufzunehmen.In dieso 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 Micro-Strip Strahlfläche (3) tragende dielektrische Schicht (4) ist genau um den Einspeispunkt der Micro-Strip Strahlfläche durchbohrt und auf dem Tragring (6) so posizioniert 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. Figur 3 zeigt einen Blick auf die Vorderseite der Halterung auf der Rückseite des Reflektors.
  • Die vergrößerte Teilansicht des Schnittes durch den Reflektor gemäß der Figur.2 zeigt in Figur 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 d = k
    Figure imgb0001
    , wobei k = O, 2, 3 ..n sein kann unc λ = der Wellenlänge der Frequenz des Strahlers (1) ist.Wenn k = O ist,bedeuted dies,
  • daß die dielektrische Schicht (4) äußerst dünn gefertigt ist,sodaß die Phasenverschiebung der vom Strahler (1) ausgesandten und von der Micro-Strip Strahlfläche (3) reflektierten Signale zu denen vom Reflektor (2) selbst gespiegelten Signale 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 Figur-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 (2)

1. 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 Micro-Strip Strahlflächen (3) ,dadurch gekennzeichnet, daß die Micro-Strip Strahlfläche (3) in einem Abstand d = k
Figure imgb0002
vom Reflektor (2) angeordnet ist,wobei λ = der Wellenlänge der Frequenz des Strahlers (1) und k im Wesentlichen = O, 1, 2, 3 ..n ist.
2. Radarantannensystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die genannten einzelnen Micro-Strip Strahlflächen (3) am Reflektor (2) lösbar befestigt sind.
EP80103160A 1979-06-14 1980-06-09 Integriertes Antennensystem Expired EP0021193B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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IT23567/79A IT1166889B (it) 1979-06-14 1979-06-14 Disposizione d'antenne integrate per apparecchiature radar che permette la contemporanea generazione di due o piu' diagrammi d'irradiazione uno diverso dall'altro

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0021193A1 true EP0021193A1 (de) 1981-01-07
EP0021193B1 EP0021193B1 (de) 1985-03-27

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EP80103160A Expired EP0021193B1 (de) 1979-06-14 1980-06-09 Integriertes Antennensystem

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EP (1) EP0021193B1 (de)
JP (1) JPS5673903A (de)
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DE (1) DE3070377D1 (de)
EG (1) EG13860A (de)
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