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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberEP0933833 A1
Publication typeApplication
Application numberEP19990100867
Publication date4 Aug 1999
Filing date19 Jan 1999
Priority date30 Jan 1998
Also published asCA2260394A1, DE29818848U1, EP0933833B1, US6154183
Publication number1999100867, 99100867, 99100867.3, EP 0933833 A1, EP 0933833A1, EP-A1-0933833, EP0933833 A1, EP0933833A1, EP19990100867, EP99100867
InventorsHelmut Wolf
ApplicantDaimlerChrysler AG
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Espacenet, EP Register
Waveguide radiator
EP 0933833 A1
Abstract
The waveguide emitter has a circular guide section (3) and a short circuit wall (2). A coaxial supply (4) is formed in the base and an opening (5) is formed in the wall together with a capacitive probe (6) that has a connection (7) with the centre conductor of the supply. A short circuit bracket (10) is symmetrical about the main axis (A) and is connected to a second probe (9). The probes provide the coupling system for the polarisation direction.
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Claims(3)  translated from German
  1. Hohlleiterstrahler, bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt mit einer Apertur und einer Kurzschlußwand sowie einer koaxialen Speisung und einem Übergang von der koaxialen Speisung auf den Hohlleiterstrahler, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Waveguide radiator, comprising a waveguide portion with an aperture and a short-circuit wall and a coaxial feed, and a transition from the coaxial feed to the waveguide radiator, characterized by the following features:
    a) der Hohlleiterabschnitt (3) des Hohlleiterstrahlers (1) weist eine Länge a) the waveguide portion (3) of the waveguide radiator (1) has a length L = L o + 1 L = L o + 1 (mit L o = 1/4λ; 0 ≤ 1 ≤ λ; λ = Betriebswellenlänge) auf, (L o = 1 / 4λ 0 ≤ λ ≤ 1, λ = wavelength of operation) that
    b) die Einspeisung von der koaxialen Speisung (4) erfolgt über eine außermittig angeordnete Öffnung (5) in der Kurzschlußwand (2) mit Hilfe einer kapazitiv wirkenden koaxialen Sonde (6), bestehend aus einem Stift und einer kontaktlos den Stift teilweise umgebenden Hülse, bei der ein Anschluß (7) mit dem Mittelleiter (8) der koaxialen Speisung verbunden ist, b) the supply of the coaxial feed (4) takes place via an eccentrically arranged opening (5) in the short-circuit wall (2) by means of a capacitively acting co-axial probe (6), consisting of a pin and a contact-pin partially surrounding sleeve, wherein a connection (7) to the central conductor (8) of the coaxial feed is connected,
    c) eine weitere Sonde (9) mit gleichartiger Außenform ist symmetrisch bezüglich der Hauptachse (A) des Hohlleiterstrahlers (1) leitend auf der Kurzschlußwand (2) befestigt und das aperturseitige Ende der weiteren Sonde (9) ist mit dem aperturseitigen Ende der kapazitiv wirkenden koaxialen Sonde (6) mittels eines Kurzschlußbügels (10) verbunden. c) a further probe (9) with a similar outer shape is symmetrical with respect to the main axis (A) of the waveguide radiator (1) conductively to the short-circuit wall (2) fixed and the aperturseitige end of the further probe (9) is connected to the aperturseitigen end of the capacitively acting coaxial probe (6) by means of a shorting bar (10).
  2. Hohlleiterstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (6, 9) eine Länge von etwa einem Viertel der Betriebswellenlänge aufweisen. Waveguide radiators according to claim 1, characterized in that the probes (6, 9) have a length of about a quarter of the operating wavelength.
  3. Hohlleiterstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß orthogonal zur ersten Einkoppelvorrichtung, bestehend aus den beiden Sonden (6, 9) und dem Kurzschlußbügel (10) eine weitere gleichartige Einkoppelvorrichtung (11, 12, 13) auf der Kurzschlußwand (2) angeordnet ist, wobei die Kurzschlußbügel (10, 11) im Bereich der Hauptachse (A) des Hohlleiterstrahlers (1) kontaktlos übereinander geführt sind. Disposed waveguide radiator according to claim 1 or 2, characterized in that orthogonal to the first coupling-in device, consisting of the two probes (6, 9) and the shorting bar (10) a further identical coupling-in device (11, 12, 13) on the short-circuit wall (2) is, wherein the shorting bar (10, 11) in the region of the main axis (A) of the waveguide radiator (1) are contactlessly guided over one another.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Neuerung betrifft einen Hohlleiterstrahler, bestehend aus einem Hohlleiterabschnitt mit einer Apertur und einer Kurzschlußwand sowie einer koaxialen Speisung und einem Übergang von der koaxialen Speisung auf den Hohlleiterstrahler. The innovation relates to a waveguide radiator, comprising a waveguide portion with an aperture and a short-circuit wall and a coaxial feed, and a transition from the coaxial feed to the waveguide radiators.
  • [0002] [0002]
    Ein derartiger Hohlleiterstrahler ist aus der DE 42 13 539 A1 bekannt geworden. Such a waveguide radiator is known from DE 42 13 539 A1. Dieser Hohlleiterstrahler weist einen geraden Hohlleiterabschnitt mit kreisförmigem Querschnitt auf, dessen eines Ende mit einer Kurzschlußplatte abgeschlossen ist. This waveguide radiator comprises a straight waveguide section with circular cross section one end of which is terminated by a short-circuit plate. Das andere Ende mündet in einen Hornstrahler. The other end terminates in a horn. Auf der Kurzschlußplatte ist ein axial verlaufender Stab angeordnet, der zusammen mit zwei orthogonalen Koppelstiften einen Übergang von einer koaxialen Zuleitung auf einen Hohlleiter bildet. On the short drive an axially extending rod is arranged, which forms a transition from a coaxial feed line to a waveguide with two orthogonal coupling pins. Diese Bauart weist neben der Verkopplung der orthogonal eingespeisten Wellen auch den Nachteil auf, daß die Einspeisung einen erheblichen Raumbedarf in radialer Richtung um den Hohlleiter hat und daß zur Formung des Strahlungsdiagrammes ein Homstrahler benötigt wird. This type of construction has, besides the coupling of the orthogonal fed waves also have the disadvantage that the feed has a significant space requirement in the radial direction around the hollow conductor, and in that for shaping the radiation pattern a Homstrahler is needed.
  • [0003] [0003]
    Die DE 40 38 817 C1 beschreibt eine Kopplungsvorrichtung für zwei in übereinanderliegenden Ebenen verlaufenden Koaxialleitungssystemen. DE 40 38 817 C1 describes a device for coupling two in superposed planes extending Koaxialleitungssystemen. Dieser Übergang hat sich bewährt. This transition has proven itself. Es ist jedoch kein Hinweis gegeben, wie diese Kopplungsvorrichtung in Verbindung mit einem Hohlleiterstrahler genutzt werden kann. It is, however, given no indication how this coupling device can be used in conjunction with a waveguide radiator.
  • [0004] [0004]
    Aus der Patentschrift US 3,680,138 ist ebenfalls ein Strahler für Arrayantennen bekannt geworden, der jedoch nur für die Abstrahlung linear polarisierter elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. From the patent US 3,680,138, a radiator for array antennas is also known, which is only suitable for the radiation linearly polarized electromagnetic radiation. Es wird jedoch kein Hinweis darauf gegeben, auf welche Weise eine zirkular polarisierte Welle abgetrahlt und wie die Formung des Antennendiagramms optimiert werden könnte. However no indication is given on the way in which abgetrahlt a circularly polarized wave and as the forming of the antenna pattern could be optimized.
  • [0005] [0005]
    Es ist Aufgabe der Erfindung einen Hohlleiterstrahler mit koaxialer Speisung zu entwickeln, der sowohl mit runden wie auch quadratischen Hohlleitern verwendbar ist, der keine über die Hohlleiterwand radial hinausragenden Bauteile aufweist und der trotz kurzer axialer Baulänge wenigstens gleich gute elektrische Leistungsdaten wie zB Patch- oder Schlitzstrahler aufweist. It is an object of the invention to develop a waveguide antenna with coaxial feed which can be used both with round as well as square waveguides having no more than the waveguide wall radially projecting parts and despite the short axial length at least equal good electrical performance such as patch or slot radiators has.
  • [0006] [0006]
    Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This problem is solved with the subject matter of claim 1, advantageous embodiments are set forth in the appended claims.
  • [0007] [0007]
    Der besondere Vorteil des Hohlleiterstrahlers ist darin zu sehen, daß die og Nachteile der konventionellen Bauformen vermieden werden und daß der Hohlleiterstrahler insbesondere bei einer Länge von nur wenig mehr als einem Viertel der Betriebswellenlänge eine nur sehr geringe Verkopplung der orthogonalen Wellenanteile und eine Breitbandcharakteristik aufweist und darüber hinaus eine Anordnung in einem dicht gepackten Array erlaubt, wobei mittels einfacher Anpassungsmaßnahmen die Verkopplung zwischen benachbarten Strahlern weitgehend reduziert werden können. The particular advantage of the waveguide radiator is the fact that the above-mentioned disadvantages of the conventional designs are avoided and that the waveguide antenna with a length of only slightly more than a quarter of the operating wavelength in particular has a very low coupling of orthogonal wave components and a wideband characteristic and above addition, an arrangement allows in a densely packed array, where by means of simple adjustments, the coupling between neighboring lamps can be largely reduced.
  • [0008] [0008]
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. Es zeigen: In the drawings:
    Fig. 1 Fig. 1
    einen Schnitt durch einen Übergang von einem koaxialen Leiter auf einen Hohlleiterstrahler, a section through a transition from a coaxial conductor to a waveguide radiators,
    Fig. 2 FIG. 2
    eine Aufsicht entsprechend Fig. 1. a plan corresponding to FIG.. 1
  • [0009] [0009]
    In der Figur 1 ist ein Hohlleiterstrahler 1 dargestellt, der aus einem Hohlleiterabschnitt 3 und einer Kurzschlußwand 2 besteht und eine kreisförmige Apertur mit dem Durchmesser des Hohlleiterabschnittes 3 aufweist. In the figure, 1 is a waveguide radiator 1 is shown, which consists of a hollow conductor section 3 and a short-circuit wall 2 and has a circular aperture with the diameter of the waveguide portion 3. Unter der Kurzschlußwand 2 mündet die koaxiale Speisung 4. Die Verbindung zwischen der koaxialen Speisung 4 und dem Hohlleiterabschnitt 3 erfolgt über eine Öffnung 5 in der Kurzschlußwand 2, durch die eine kapazitiv wirkende koaxiale Sonde 6 geführt ist. Under the short-circuit wall 2, the coaxial power leads 4. The connection between the coaxial feed 4 and the waveguide section 3 via an opening 5 in the short-circuit wall 2, through which a capacitively acting co-axial probe 6 is guided. Diese Sonde 6 ist mittels des Anschlusses 7 mit dem Mittelleiter 8 der koaxialen Speisung 4 verbunden. This probe 6 is connected by means of the connection 7 to the central conductor 8 of coaxial feed 4. Die Ausführungsform der Sonde ist in der DE 40 38 817 C1 ausführlich beschrieben. The embodiment of the probe is described in DE 40 38 817 C1. Das aperturseitige Ende der kapazitiv wirkenden koaxialen Sonde 6 ist an einem parallel zur Kurzschlußwand 2 verlaufenden Kurzschlußbügel 10 befestigt. Aperturseitige the end of the capacitively acting co-axial probe 6 is attached to a short circuit parallel to the wall 2 extending shorting bar 10. Symmetrisch zur Hauptachse A des Hohlleiterstrahlers 1 ist eine weitere Sonde 9 mit gleichartiger Außenform angeordnet, die einerseits mit der Kurzschlußwand 2 fest verbunden ist und die andererseits am freien Ende des Kurzschlußbügels 10 befestigt ist. Symmetrical to the main axis A of the waveguide radiator one another probe 9 is arranged with similar outer shape, which is firmly connected on one side to the short-circuit wall 2 and the other hand fixed to the free end of the short-circuit clip 10.
  • [0010] [0010]
    Die Sonden 6 und 9 bilden zusammen mit dem Kurzschlußbügel 10 das Koppelsystem für eine Polarisationsrichtung einer Grundwelle im Hohlleiterstrahler 1. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist im Hohlleiterstrahler 1 ein weiteres gleichartiges Koppelsystem, bestehend aus den Sonden 12 und 13 und dem Kurzschlußbügel 11 orthogonal zum ersten Koppelsystem 6, 9, 10 angeordnet. The probes 6 and 9 form, together with the shorting bar 10, the coupling system for a polarization direction of a fundamental wave in the waveguide radiator 1. As shown in FIG. Can be seen 2, is in the waveguide radiator 1 is a further similar coupling system consisting of the probes 12 and 13 and the shorting bar 11 arranged orthogonally to the first coupling system 6, 9, 10. Die Speisung aus einer eigenen koaxialen Speisung ist in den Figuren nicht dargestellt, sie entspricht jedoch der bereits beschriebenen Speisung für das erste Koppelsystem. The power supply of its own coaxial feeding is not shown in the figures, however, it corresponds to the already described power for the first coupling system. Die beiden Kurzschlußbügel 10 und 11 sind im Bereich der Hauptachse A sich kreuzend so übereinander geführt, daß kein elektrischer Kontakt zustande kommt. The two shorting bars 10 and 11 are criss-crossing over one another out in the main axis A that no electrical contact is established. Dies kann - wie aus Fig. 1 ersichtlich - mittels eines Höhenversatzes beider Kurzschlußbügel erfolgen. This can be - as shown in Fig. 1 - be effected by means of a height displacement of the two shorting bar.
  • [0011] [0011]
    Die Länge L o der Sonden 6, 9, 12, 13 beträgt etwa ein Viertel der Betriebswellenlänge λ. The length L o of the probes 6, 9, 12, 13 is about a quarter of the operating wavelength λ. Somit befinden sich die Kurzschlußbügel 10, 11 aufgrund des Abstandes von λ/4 von der Kurzschlußwand 2 im Zustand des Leerlaufes. Thus, the shorting bars are 10, 11 due to the distance of λ / 4 from the short wall 2 in the state of idling. Die Länge L o der Sonden ist ggf. veränderbar, ebenso wie die Durchmesser D der Sonden und deren Abstand S zueinander. The length L o of the probes is optionally changeable, as well as the diameter D of the probes and the distance S from each other. Damit wird der als Symmetrierglied ausgelegte Übergang an die Hohlleiterimpedanz angepaßt. So that the transition is designed as a balun adapted to the waveguide impedance.
  • [0012] [0012]
    Mit Hilfe der Übergänge wird die in der koaxialen Speisung 4 ausbreitungsfähige TEM-Welle in den Grundwellentyp des Hohlleiters 3 umgewandelt. With the help of the transitions capable of propagation in the coaxial feed 4 TEM wave is converted into the fundamental wave type of waveguide 3. Im quadratischen Hohlleiter entstehen die Wellentypen H 01 □ bzw. In the square waveguide modes occur H 01 □ or H 10 □ und im runden Hohlleiter orthogonale H 11 -Wellentypen. H 10 and H 11 orthogonal circular waveguide -Wellentypen.
  • [0013] [0013]
    Die Abstrahlung der Mikrowellen erfolgt über die Apertur des Hohlleiterstrahlers 1. Die Aperturebene ist hierbei in einem Abstand 1 von den Kurzschlußbügeln 10, 11 entfernt angeordnet. The radiation of the microwaves across the aperture of waveguide radiator 1. The aperture plane is in this case arranged on the short brackets 10, 11 at a distance 1. Durch Variation der Länge l im Bereich 0≤ 1 ≤ λ wird der sekundäre Strahlungsbeitrag der Einkoppelvorrichtung mit geeigneter Amplitude und Phase dem Strahlungsbeitrag der Hohlleiterapertur überlagert. By varying the length L in the range 0≤ 1 ≤ λ of the secondary radiation contribution of the coupling-in device is overlaid with a suitable amplitude and phase of the radiation contribution of Hohlleiterapertur. Damit lassen sich Degradationen des Strahlungsdiagrammes durch Verkoppelungseffekte im Array-Betrieb mehrere gleichartiger Hohlleiterstrahler 1 (= mutual coupling) kompensieren. This degradation of the radiation pattern can be carried Verkoppelungseffekte in the array holding several similar waveguide antenna 1 (= mutual coupling) compensate. Dies ist ein entscheidender Vorteil der vorgeschlagenen Einkoppelvorrichtung, der bei bekannten Strahlerelementen wie Patch- oder Schlitzstrahlem nicht gegeben ist. This is a significant advantage of the proposed coupling device which is not the case with known radiating elements such as patch or Schlitzstrahlem.
  • [0014] [0014]
    Wie man aus Fig. 2 gut erkennen kann, zeichnet sich der Hohlleiterstrahler durch eine sehr kompakte Bauweise in radialer Richtung zur Hauptstrahlachse A aus. As can be clearly seen from Fig. 2, the waveguide radiator is characterized by a very compact design in the radial direction of the main beam axis A. Dadurch ist eine besonders enge Anordnung mehrerer benachbarter Koppelvorrichtungen, wie sie etwa in einem Hohlleiter-Array benötigt wird, möglich. This allows a very close arrangement of a plurality of adjacent coupling devices, as it is required for example in a waveguide array, possible. Die Abmessungen eines solchen Hohlleiter-Arrays liegen im Bereich der Abmessungen eines planaren Patch-Arrays, gegenüber dem sich das Hohlleiter-Array durch bessere elektrische Leistungsdaten und eine bessere Breitbandcharakteristik auszeichnet. The dimensions of such hollow fiber array are in the range of the dimensions of a planar patch array, over the waveguide array is characterized by improved electrical performance and a better broad band characteristic.
Patent Citations
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Referenced by
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Classifications
International ClassificationH01P5/103, H01Q7/00, H01Q13/06, H01Q19/10
Cooperative ClassificationH01Q19/10, H01P5/103, H01Q13/06, H01Q7/00
European ClassificationH01Q7/00, H01Q13/06, H01P5/103, H01Q19/10
Legal Events
DateCodeEventDescription
4 Aug 1999AKDesignated contracting states:
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Designated state(s): ES FR GB IT NL SE
4 Aug 1999AXRequest for extension of the european patent to
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12 Apr 2000AKXPayment of designation fees
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3 May 200017PRequest for examination filed
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18 May 2000REGReference to a national code
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15 May 2002RAP1Transfer of rights of an ep published application
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12 Nov 2003RAP1Transfer of rights of an ep published application
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19 Nov 2003REGReference to a national code
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19 Nov 2003AKDesignated contracting states:
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7 Jan 2004GBTGb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
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9 Mar 2004REGReference to a national code
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3 May 2004NLV1Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
16 May 2004REGReference to a national code
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28 May 2004ETFr: translation filed
10 Nov 200426NNo opposition filed
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