SE504563C2 - Anordning för inställning av riktningen hos en antennlob - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 ses 2 Mot denna bakgrund är huvudsyftet med uppfinningen att åstad- komma en inställningsanordning, som möjliggör en väsentlig fasförskjutning under bibehållande av väsentligen oförändrad impedans vid källanslutningsterminalen_ Ytterligare ett syfte är att åstadkomma en matarledningsstruktur, som är lätt att tillverka och är bekväm att använda, i synnerhet med hjälp av en manuell inställningsanordning.

Dessa och andra syften uppnås för en anordning med de särdrag, som anges i patentkraven l och 10. Enligt uppfinningen är således matarledningsmönstret långsträckt i en huvudriktning och innefattar längsgående matarledningssegment som sträcker sig parallellt med denna huvudriktning mot respektive matar- anslutningsterminaler. Den dielektriska kroppen bildas väsent- ligen av en dielektrisk platta, som är förskjutbar i huvud- riktningen mellan två ändlägen. Vidare är den dielektriska plattan dimensionerad och placerad på så sätt, att den sträcker sig i ett område som täcker komplementära delar av de längs- gående matarledningssegmenten. På detta sätt kommer dessa komplementära delar att åstadkomma en väldefinierad reduktion av utbredningshastigheten för motsvarande signalkomponenter innan de når respektive mataranslutningsterminal_ Eftersom den dielektriska plattan är rörlig i samma riktning som utsträckningen hos de längsgående matarledningssegmenten (huvudriktningen), kommer utbredningshastighetsreduktionen att bli mycket distinkt och lätt att kontrollera genom mekanisk styrning av den dielektriska plattans linjära rörelse mellan de båda ändlägena. Företrädesvis är den dielektriska plattan kontinuerligt förskjutbar så att den kan inställas i önskat läge. Härigenom kan lobriktningen inställas på motsvarande sätt.

Företrädesvis är källanslutningsterminalen placerad på en central del av matarledningsmönstret, medan matarlednings- terminalerna är placerade på motsatta ändpartier av mönstret.

Den dielektriska plattan sträcker sig därvid i ett område som även täcker den centrala delen av matarledningsmönstret, och lO 15 20 25 30 35 504 563 den upptar normalt en relativt stor yta motsvarande åtminstone hälften av bärplattans ytarea (eller matarledningsmönstrets ytterkontur).

Vid en föredragen utföringsform är den dielektriska plattan väsentligen rektangulär, och matarledningslinjemönstret är meanderformigt. På grund av det meanderformiga mönstrets långsträckta struktur utgör vidare de längsgående matar- ledningssegmenten en väsentlig del av den totala längden hos matarledningslinjemönstrets matarledningssegment.

I princip räcker det med endast två mataranslutningsterminaler, en vid vardera änden på en rak ledningslinje. Emellertid, vilket är att föredraga, innefattar matarledningslinjemönstret flera meanderformiga partier med slingor som avgrenas från varje långsträckt matarledningssegment och innefattar minst två ytterligare långsträckta matarledningssegment.

Vid en sådan meanderformig konfiguration är det möjligt att bibehålla en förutbestämd relation mellan fasvinklarna hos de olika signalkomponenterna, oavsett det aktuella läget hos den dielektriska plattan.

Företrädesvis är den dielektriska plattan förskjutbar med hjälp av en mekanisk manöveranordning, som är kopplad till ett manuellt påverkbart styrorgan, exempelvis en styrratt på en roterbar axel, som via en kuggmekanism är kopplad till en i längdriktningen styrd kuggstång, vilken är fästad vid den dielektriska plattan. Ytterligare detaljer och modifieringar av matarledningsstrukturen anges i de beroende patentkraven och kommer att framgå av nedanstående detaljbeskrivning, varvid hänvisas till ritningarna.

Figur l visar schematiskt i perspektivvy en matarlednings- struktur enligt uppfinningen; Figur 2 visar i schematiska planvyer olika modifikationer av matarledningsstrukturen; 225425; 1996-ll-25 10 15 20 25 3O 35 504 565 Figur 3 visar i perspektivvy en anordning enligt uppfinningen, innefattande en mekanisk manöveranordning som åskådliggöres schematiskt; och Figur 4 visar i större skala en partiell längdsektion utmed linjen IV-IV i figur 3.

Enligt en huvudaspekt av uppfinningen är en speciellt utformad matarledningsstruktur integrerad i en antennanordning för inställning av riktningen hos en lob som utstrålas från en Inställ- ningen åstadkommes genom styrning av respektive fasvinkel hos stationär uppsättning antennelement (gruppantenn). de signalkomponenter som når respektive antennelement. Om antennelementen är placerade utmed en vertikal rad, och en konstant fasskillnad föreligger mellan intilliggande antenn- element, kommer den resulterande loben att riktas eller lutas på motsvarande sätt, såsom är välkänt inom detta teknikområde.

Föreliggande uppfinning avser den matarledningsstruktur, som möjliggör en dylik inställning.

I figur 1 visas schematiskt en matarledningsstruktur l, som är väsentligen platt och som omfattar en övre, stationär bärplatta 2 med ett därpå anbragt matarledningslinjemönster 3, en statio- när bottenplatta 4, som tjänar som jordplan, och en däremellan placerad, rörlig dielektrisk platta 5. Bärplattan 2 är till- verkad av dielektriskt material, medan bottenplattan 4 utgörs av ett elektriskt ledande material, exempelvis en metall, såsom aluminium.

Matarledningslinjemönstret har en väsentligen rektangulär, långsträckt ytterkontur, normalt ännu mera långsträckt än vad som visas schematiskt i figur l. Längdriktningen åskådliggöres i figur l med en pil A, som sammanfaller med rörelseriktningen hos den rörliga mellanliggande plattan 5.

I den centrala delen av matarledningslinjemönstret finns en källanslutningsterminal 6, till vilken en signaltrans- missionsledning från en gemensam källa skall anslutas. Till 225428; 1996-11-25 10 15 20 25 30 35 504 563 källanslutningsterminalen 6 ansluter ett tvärgående, relativt kort ledningslinjesegment 7, som slutar i en förbindningspunkt 8, från vilken två i längdriktningen förlöpande matarlednings- segment 9 och 10 utgår i motsatta riktningar parallellt med huvudriktningen A. Vid respektive motsatta ändar av dessa längsgående matarledningssegment 9 och 10 finns mataranslut- ningsterminaler T, och T2 avsedda att anslutas till respektive matarpunkter på tillhörande antennelement.

Invid dessa mataranslutningsterminaler T, och T2, avgrenas meanderformiga slingor ll och 12 för bildande av anslutande matarledningslinjesegment, innefattande två relativt långa dylika segment vilka förlöper parallellt med huvudriktningen A.

De meanderformiga slingorna ll och l2 vid respektive matar- anslutningsterminal T3 och T, är avsedda att anslutas till tillhörande antennelementmatningspunkter.

Den rörliga dielektriska plattan 5 har en bredd som motsvarar bärplattans 2 bredd och en längd som ungefärligen motsvarar bärplattans halva längd. Vid vardera tvärgående, kortare sidokant finns en stegliknande urtagning 13 respektive 14, som är dimensionerad att minimera reflexionen hos den radiovåg- energi, som utbreder sig utmed matarledningslinjesegmenten 9, 10, ll och 12.

Då den dielektriska plattan 5 befinner sig i ett centralt läge, som är heldraget i figur l, kommer energi- eller signal- utbredningshastigheten att vara symmetrisk med avseende på det centrala, tvärgående ledningslinjesegmentet 7. Den dielektriska plattan 5 utfyller luftgapet mellan bärplattan 2 och jord- plattan 4. Utbredningshastigheten kommer därför att vara något lägre i dessa delar av de ledande linjesegmenten som ligger till följd av det dielektriska materialet mellan ledningen och jordplattan. ovanför plattan 5, Då plattan 5 förskjutes i huvudriktningen A, t.ex. till ett ändläge svarande mot de streckade linjerna l4', kommer de signalkomponenter, som utbreder sig utmed ledningslinjesegmen- 225423; 1996-11-25 10 15 20 25 30 35 504 563 ten 10 och 12, ningsterminalen T, än vid mataranslutningsterminalen T2, medan att fördröjas, i högre grad vid mataranslut- de signalkomponenter, som utbreder sig utmed ledningslinjeseg- menten 9 och ll, kommer att ligga något före, i högre grad vid mataranslutningsterminalen T3 än vid mataranslutningsterminalen TI. Å andra sidan, då plattan 5 förskjutes i motsatt riktning, till det med streckade linjer 13' antydda ändläget, föreligger omvända förhållanden, dvs signalkomponenterna som utbreder sig utmed ledningslinjesegmenten 9 och ll kommer att fördröjas, medan signalkomponenterna som utbreder sig utmed ledningslinje- segmenten 10 och 12 kommer att ligga före.

På grund av den geometriska konfigurationen kommer fasvinkel- skillnaden mellan signalkomponenterna vid mataranslutnings- terminalerna T4, T2, TI och TS alltid att bli desamma, oavsett ifrågavarande läge hos den dielektriska plattan 5. Antag härvid att ändläget 13' motsvarar en exakt horisontell riktning hos den sammansatta loben som utstrålas från fyra antennelement anslutna till terminalerna Tj-T,. Då plattan 5 förskjutes en viss sträcka i riktningen A, kommer signalkomponenterna på de fyra terminalerna att fördröjas, exempelvis med fasvinkelför- skjutningar på l5°, 5°, -5° och -15° (i ordningsföljd TU lg, Tl och Ty. förskjutningen att exempelvis vara 30°, lO°, -lO° och -30°.

Efter ytterligare stegvis förskjutning kommer vinkel- Sålunda kommer fasvinkelskillnaderna mellan intilliggande terminaler alltid att vara lika stora. Följaktligen kommer den sammansatta loben från de fyra antennelementen alltid att ha en vågfront i form av en rät linje. Med ökande fasvinkelskillnad kommer lutningen på denna vågfront att öka, varvid loben gradvis lutas nedåt.

Det är således en stor fördel att den likformiga fasvinkel- skillnaden mellan de olika matarledningsterminalerna bibehålles samtidigt som den dielektriska plattan 5 utför en enkel, linjär rörelse.

Det är naturligtvis möjligt att modifiera konfigurationen hos matarledningsstrukturen med sina meanderformiga slingor. I 225423; 1996-11-25 lO 15 20 25 30 35 504 563 figur 2 visas ett antal dylika modifierade utföringsformer.

I det första exemplet (upptill i figur 2) visas tre olika matarledningsstrukturer, av vilka strukturerna la och lb väsentligen motsvarar utföringsformen enligt figur l, medan den centrala matarledningsstrukturen 20 endast tjänar till att mata de yttre strukturerna la och lb med tillhörande terminaler Ti- T4 och TE-Ta.

De centrala, mörkare områdena åskådliggör respektive dielekt- riska platta 5 och dessa tre plattor är mekaniskt förbundna med varandra för synkron rörelse. På detta sätt kan åtta antenn- element matas med åtta olika signalkomponenter härledda från en gemensam källsignal.

Nästföljande två exempel utgör lätt modifierade utföringsformer med yttre och centrala strukturer l'a, l'b, 20' respektive l"a, l"b och 20". plattorna ej lika breda som bärplattan.

I det senare exemplet är de dielektriska Variationsmöjligheterna är mycket stora, och nedtill i figur 2 visas två ytterligare exempel på matarledningsstrukturer med vardera åtta matarledningsterminaler T¿4% och en enda matar- ledningsstruktur 21 respektive 2l'.

Figur 3 och 4 åskådliggör en mekanisk manöveranordning, medelst vilken den dielektriska plattan kan förskjutas genom manuell styrning. Matarledningsstrukturen visas i figur 3 med ett modifierat matarledningslinjemönster 31, och i figur 4 visas en bärplatta 32 (på vilken matarledningslinjemönstret är påfört), den rörliga dielektriska plattan 33 och den fasta bottenplattan 34.

Den dielektriska plattan 33 är mekaniskt förbunden med en i längdriktningen styrd kuggstång 35, vars linjära rörelse åstad- kommes av en kuggmekanism med kugghjul 36 och 37, som är kopplade till en roterbar axel 38 med en styrratt 39. Genom manuell vridning av styrratten 39 kan kuggstången 35 och den 22542a; 1996-11-25 504 565 dielektriska plattan 33 förskjutas i längdriktningen till önskat läge. 22542a; 1996-ll-2 (ß

Claims (10)

lO 15 20 25 30 35 504 563 PATENTKRAV

1. l. Anordning for inställning av lobriktningen hos en lob som utstrålas från en stationär uppsättning antennelement, varvid minst två antennelementmatarpunkter är kopplade till en gemen- sam signalkälla via en matarledningsstruktur (l) med en käll- anslutningsterminal (6) avsedd att anslutas till nämnda källa och minst två mataranslutningsterminaler (TI, T2, T3, T,) för anslutning till nämnda antennelementmatarpunkter, varvid nämnda matarledningsstruktur omfattar ett matarledningslinje-mönster (3) utformat i ett fast, plant arrangemang (2) på avstånd från och parallellt med en fast jordplatta (4) och en däremellan placerad, rörlig dielektrisk kropp (5), vilken dielektriska kropp är forskjutbar parallellt med nämnda matarledningslinjemönster och nämnda jordplatta för ändring av excitationsfasen hos en signalkomponent som når någon av nämnda mataranslutningsterminaler, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda matarledningsmönster (3) är långsträckt i en huvudriktning (A), - nämnda matarledningsmonster (3) innefattar längsgående matarledningssegment (9, 10, ll, l2) som förlöper parallellt med nämnda huvudriktning (A) mot respektive mataranslutningsterminal (TI, Ty Ty, Tg, - nämnda dielektrisk kropp är utformad väsentligen som en dielektrisk platta (5), som är for-skjutbar i nämnda huvudriktning (A) mellan två ändlägen (l3', l4'), och - nämnda dielektriska platta (5) är dimensionerad och placerad på så sätt, att den i ett godtyckligt läge mellan och inklusive nämnda ändlägen sträcker sig i ett område som täcker komplementära delar av nämnda längs~ l2), vilka komplementära delar ger upphov till en kontrollerad gående matarledningssegment (9, 10, ll, utbredningshastighetsreduktion för motsvarande signal- komponenter innan de når respektive mataranslutnings- terminal (Tl, TZ, T3, T,). ' l99š-ll-25 22542a; 10 15 20 25 30 35 504 563 10

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda källanslutningsterminal (6) är belägen i en central del av nämnda matarledningsmönster (3), - nämnda mataranslutningsterminaler (TU Tg, Ty T,) är be- lägna vid motsatta ändar av nämnda matarledningsmönster (3), och - nämnda dielektriska platta (5) sträcker sig i ett område som även täcker nämnda centrala del av nämnda matarled- ningsmönster (3).

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda dielektriska platta (5) är väsentligen rektan- gulär, - nämnda matarledningslinjemönster (3) är meanderformigt, och - nämnda längsgående matarledningssegment (9, 10) utgör en väsentlig del av den totala längden av matarlednings- segmenten i nämnda matarledningslinjemönster (3).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda matarledningslinjemönster (3) innefattar ett meanderformigt parti på vardera sidan om ett centralt parti innefattande nämnda mataranslutningsterminal (6), och - varje meanderformigt parti innefattar ett längsgående matarledningssegment (9, 10) som går till någon av nämnda mataranslutningsterminaler (TU IQ) och minst en meander- slinga (ll, 12), som är avgrenad från nämnda längsgående matarledningssegment och innefattar minst två ytterligare längsgående matarledningssegment som går till ytterligare en av nämnda mataranslutningsterminaler (T3, TQ. 225423; l996-ll-2å 10 15 20 25 30 35 504 563 11

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda dielektriska platta (33) är förskjutbar till önskat läge mellan och innefattande nämnda ändlägen medelst en mekanisk manöveranordning (35, 36, 37) kopplad till ett manuellt styrbart styrorgan för inställning av lobrikt- ningen.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda mekaniska manöveranordning omfattar en i längd- riktningen styrd kuggstång (35) som ingriper med en kugg- (38) med en mekanism (36, 37) kopplad till en roterbar axel styrratt (39).

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k - n a d a v att anordningen omfattar minst en ytterligare matarledningsstruktur (lb) av samma slag och försedd med en förskjutbar dielektrisk platta, den dielektriska plattan hos den förstnämnda matarlednings- som är förskjutbar synkront med strukturen (la).

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att två likartade matarledningsstrukturer (la, lb) är anslutna till nämnda gemensamma signalkälla (6) via en tredje matarled- ningsstruktur (20) av liknande slag.

9. Anordning enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k - n a d a v att motsatta ändpartier (13, 14) av nämnda dielekt- riska platta (5) är försedda med stegliknande urtagningar dimensionerade att minimera signalreflexion i motsvarande delar av matarledningsstrukturen.

10. Matarledningsstruktur (1) för inställning av fasskill- nader mellan minst två signalkomponenter härledda från en radiofrekvent signal alstrad av en källa, omfattande en käll- anslutningsterminal (6) och minst två mataranslutningstermi- naler (T1, T2, T3, TQ utformat i ett fast, plant arrangemang (2) på avstånd från och och ett matarledningslinjemönster (3) parallellt med en fast jordplatta (4), och en däremellan 225423; 1996-11-25 10 15 20 25 504 563 12 placerad, rörlig dielektrisk kropp (5), vilken rörliga dielektriska kropp är förskjutbar parallellt med nämnda matar- ledningslinjemönster och nämnda jordplatta för ändring av excitationsfasen hos en signalkomponent som når någon av nämnda matarledningsterminaler, k ä n n e t e c k n a d a v att - nämnda matarledningsmönster (3) är långsträckt i en huvudriktning (A), - nämnda matarledningsmönster (3) innefattar längsgående matarledningssegment som sträcker sig parallellt med nämnda huvudriktning (A) mot respektive mataranslutnings- terminal (T1, TE, T3, Tg, - nämnda dielektriska kropp är utformad väsentligen som en dielektrisk platta (5), huvudriktning (A) mellan två ändlägen (l3', l4'), och som är förskjutbar i nämnda - nämnda dielektriska platta (5) är dimensionerad och placerad på så sätt, att den i ett godtyckligt läge mellan och innefattande nämnda ändlägen sträcker sig i ett område, som täcker komplementära delar av nämnda 12), vilka komplementära delar ger upphov till en kontrollerad längsgående matarledningssegment (9, 10, ll, utbredningshastighetsreduktion av motsvarande signal- komponenter innan de når respektive mataranslutnings- terminal (TI, Tz, TS, T,). 225425; 1996-11-25