DE3129425C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine z. B. auch für den Satellitenempfang verwendbare aus der Praxis bekannte Mikrowellenantenne ist in Fig. 1 dargestellt. Bei ihr können durch Einspeisen (Sendefall) bzw. Entnehmen (Empfangsfall) der Hochfrequenzenergie an einem der beiden voneinander entkoppelten Anschlußtore des Hybrids links- oder rechtspolarisierte Wellen erzeugt bzw. empfangen werden. Das jeweils andere Anschlußtor ist dabei entweder abgeschlossen oder zum Empfangen bzw. Senden der jeweils orthogonalen Komponenten benutzt. Die Güte der Zirkularpolarisation hängt bei dieser bekannten Mikrowellenantenne entscheidend davon ab, daß die beiden Verbindungsleitungen L₁, L₂ zwischen den als über Steckverbinder ST in den Hohlleiterstrahler HS eintauchende Metallstifte ausgebildeten Erregerstrahlern S und dem Hybrid H, sowie die Metallstifte und die Steckverbinder exakt gleich lang sind. Beispielsweise darf der Längenunterschied im Bereich um 12 GHz (Satelliten-TV) nur etwa 0,1 mm betragen, wenn eine Abweichung von der erforderlichen 90°-Phasendifferenz von max. 3° eingehalten werden soll. Diese hohen Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit der Kabel und Verbinder sind jedoch in der Praxis nur unter Zuhilfenahme komplizierter und teurer Fertigungs- und Montagetechniken erfüllbar.

Diese Nachteile sind bei einer Mikrowellenantenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der US-PS 42 08 660 bekannt ist, dadurch vermieden, daß die Erregerstrahler, der Hybrid sowie deren Verbindungsleitungen in Streifenleitungstechnik ausgeführt sind, wodurch die bei der eingangs beschriebenen Mikrowellenantenne gemäß Fig. 1 verwendeten Steckverbinder und ihre Ungenauigkeiten entfallen und die genannten Elemente mittels fotografischer Verfahren einfach und reproduzierbar genau herstellbar sind.

Andererseits sind bei dieser bekannten Lösung drei Trägerplatinen mit Metallbeschichtung (s. Fig. 2, 3) erforderlich, was einen großen Fertigungsaufwand und hohe Materialkosten bedingt.

Außerdem sind bei dieser Ausführung einer Mikrowellenantenne die Erregerstrahler auf beiden Seiten der Trägerplatine angeordnet, wodurch die Herstellung weiter verteuert wird und darüber hinaus die erreichbare mechanische und damit elektrische Genauigkeit um die zusätzliche Toleranz der Platinenstärke geringer ist.

Schließlicht ist die Anpassung der Hohlleiterwelle an die auf den Erregerstrahlern geführte Leitungswelle für viele Einsatzfälle nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellenantenne der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sie einen einfachen und kostengünstigen, für die Mengenfertigung geeigneten Aufbau aufweist sowie mit hoher Präzision herstellbar ist, und daß auf möglichst einfache Weise die Wellentypwandlung von der unsymmetrischen Ein- bzw. Auskopplung auf die achssymmetrische Hohlleiterwelle verbessert ist.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Reduzierung des Aufbaus auf ein einziges Substrat sowie der erfindungsgemäßen Anordnung der darauf vorgesehenen Elemente ist ein Minimum an Herstellkosten und Fertigungstoleranzen erreicht. Darüber hinaus ist mit den zusätzlichen Metallstreifen ein einfaches Mittel an die Hand gegeben, die Wellentypwandlung von der unsymmetrischen Ein- bzw. Auskopplung auf die achssymmetrische Hohlleiterwelle (beim Rundhohlleiter H₁₁-Typ) und damit die Anpassung zu verbessern, wobei selbstverständlich die Länge der Metallstreifen entsprechend dem jeweiligen Betriebsfrequenzbereich dimensioniert ist, und zudem eine hohe Polarisationsentkopplung gewährleistet, die wiederum eine Minimierung der Übertragungsfehler zur Folge hat.

Eine galvanische Verbindung der Metallstreifen mit Masse und/oder dem Hohlleiterabschnitt ist prinzipiell nicht erforderlich. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Mikrowellenantenne nach Patentanspruch 2 ermöglicht die leitende Verbindung der Metallstreifen mit Masse und dem Hohlleiterabschnitt jedoch eine Einsparung von Durchkontaktierungen in der Trägerplatine, wodurch die Herstellung, insbesondere bei Mengenfertigung, beträchtlich verbilligt ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikrowellenantenne, wobei Fig. 2 einen Axialschnitt darstellt und Fig. 3 eine Draufsicht auf das transversal in die Antenne einzuführende Substrat.

Die Mikrowellenantenne weist einen in Strahlungsrichtung trichterförmig aufgeweiteten offenen Rundhohlleiter - Strahlerteil 1 und einen am Ende 2 kurzgeschlossenen Rundhohlleiterabschnitt 3 auf. Zwischen den beiden mittels Befestigungsflanschen 4, 4′ bzw. 5, 5′ und Schrauben 6 fest miteinander verbundenen Strahlerelementen 1, 3 ist ein Substrat 7 eingebracht, welches aus einer beidseitig mit Metallbelag beschichteten Trägerplatte 8 aus Isoliermaterial besteht wobei die dem Strahlerteil 1 zugewandte, zusammen mit dem Gehäuse die Massefläche bildende Metallschicht 9 eine kreisförmige Ausnehmung aufweist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Rundhohlleiters entspricht, so daß die elektromagnetischen Wellen ungehindert die Trägerplatte 8 passieren können. Auf deren anderer Seite ist die Metallschicht 10 bis auf zwei Antennenanschlußleitungen 11, einen daran angeschlossenen, aus vier jeweils /4-langen, Rechteckkonfiguration zusammengeschalteten Leiterbahnen aufgebauten Hybrid 12, zwei weitere exakt gleiche lange Leitungen 13 zum Verbinden des Hybrids 12 mit zwei unter 90° zueinander angeordneten Erregerstrahlern 14, deren gleiche Längen aus dem in den Strahlerteil 1 hineinragenden Endabschnitt der Leitungen 13 gebildet sind, sowie zwei den Erregerstrahlern 14 diametral gegenüberliegenden, in Betriebsstellung ebenfalls in den Strahlerteil 1 hineinragenden kurzen, mit der verbleibenden Massefläche 10 verbundenen Metallstreifen 15 weggeätzt. Die Leitungen 11 und 13 sind als 50-Ω-Leitungen in Mikrostrip-Technik ausgebildet. In montiertem Zustand der Mikrowellenantenne ist zwischen den Flanschen 4 und 5 ein Kanal 16 zur berührungsfreien Anordnung der Verbindungsleitungen 13, des Hybrids 12 sowie der Anschlußleitungen 11 gebildet, welch letztere über eine Steckverbindung 17, deren einer Teil in einer Halterung 18 angeordnet ist, an weiterführende Kabel 19 angeschlossen sind.

Durch die Ansteuerung der beiden gekreuzten Erregerstrahler 14 über einen Hybrid 12 wird die in den Leitungen 11 geführte linear polarisierte Welle in eine vom Trichterstrahler abstrahlbare bzw. empfangbare zirkular polarisierte Welle umgewandelt.

Claims (2)

1. Mikrowellenantenne für zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem einen am Ende kurzgeschlossenen Hohlleiterabschnitt abweisenden Hohlleiterstrahler und zwei über einen 90°- 3dB-Koppler (Hydrid) angesteuert, um 90° zueinander senkrecht zur Achse des Hohlleiterstrahlers in einem Abstand von etwa einem viertel der mittleren Betriebswellenlänge vom kurzgeschlossenen Ende des Hohlleiterabschnitts angeordneten Erregerstrahlern, wobei die Erregerstrahler, der Hybrid sowie deren Verbindungsleitungen in Drucktechnik auf dielektrischem Trägermaterial ausgeführt sind und dem Hybrid sowie den Verbindungsleitungen eine Massefläche gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerstrahler (14), der Hybrid (12) und die Verbindungsleitungen (13) auf einer Seite eines einzigen Substrates (7) angeordnet sind, und daß auf dem Substrat (7) um 180° zu den Erregerstrahlern (14) versetzte, in deren Verlängerung angeordnete Metallstreifen (15) vorgesehen sind.

2. Mikrowellenantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (15) über die Stirnfläche des auf der Massefläche (10) aufliegenden Hohlleiterabschnitts (3) mit diesem leitend verbunden sind.