DE3150235A1 - Passive radiating element - Google Patents

Passive radiating element

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DE3150235A1 DE19813150235 DE3150235A DE3150235A1 DE 3150235 A1 DE3150235 A1 DE 3150235A1 DE 19813150235 DE19813150235 DE 19813150235 DE 3150235 A DE3150235 A DE 3150235A DE 3150235 A1 DE3150235 A1 DE 3150235A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Abstract

As a passive radiating element, with devices for influencing the phase of the reflected radiation, for use in a reflector antenna array, a passive radiation, which is constructed using stripline technology, is used, having a circuit element for producing a short-circuit between the radiating surface and the stripline base plate. The switching element is driven electronically and is arranged such that, in a short-circuiting switching state, it influences the phase differently at 180 DEG with respect to the blocking switching stage.

Description

Passives StrahlerelementPassive radiator element

Die Erfindung betrifft ein passives Strahlerelement, insbesondere zur Verwendung in einer Reflektor-Gruppenantenne, mit Einricntungen zur Beeinflussung der Phasenlage der reflektierten Strahlung bezüglich der erregenden Strahlung0 Derartige passive Strahlerelemente sind beispielsweise in der DE-AS 19 63 036 beschrieben. Reflektor-Gruppenantrennen mit solchen Reflektorstrahlern zeichnen sich, da nur ein aktiver Primärstrahler notwendig ist, durch besondere Einfachheit bei hoher Flexibilität bezüglich Veränderung oder Schwenkung des Diagramms in zwei Ebenen aus. Trotz dieser klaren technischen Vorteile scheiterte die Realisation und der Einsatz solcher Re$lcktor-Grugpenantennen bisher an den hohen Kosten für die Schlüsselelemente Strahl er und einstellbare Phasenschieber md die Steuerung des Reflektorfeldese Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und billiges passives Strahlerelement mit einstellbarem Phasenschieber anzugeben.The invention relates to a passive radiator element, in particular for use in a reflector group antenna, with facilities for influencing the phase position of the reflected radiation with respect to the exciting radiation passive radiator elements are described in DE-AS 19 63 036, for example. Reflector group antennae with such reflector emitters are distinguished because only an active primary radiator is necessary, due to particular simplicity at high Flexibility in terms of changing or pivoting the diagram in two levels the end. Despite these clear technical advantages, the realization and the failed Use of such Re $ lcktor-Grugpen antennas so far at the high cost of the key elements Beam he and adjustable phase shifter with control of the reflector field Of the The present invention is therefore based on the object, a simple and cheap specify passive radiator element with adjustable phase shifter.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen.The inventive solution to this problem is described in claim 1. The subclaims contain advantageous designs and developments.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß bei Gruppenantennen mit einer großen Zahl von einzelnen Strahlerelementen, beispielsweise 500 oder mehr, die Phasenschieber jeweils nur zwei Schaltzustände mit einer Differenz von 1800 in der Phasenbeeinflussung aufzuweisen brauchen, um eine zufriedenstellende Nebenkeuienunterdrückung zu erzielen. Damit lassen sich die Phasenschieber auf einfache Weise mit 1 Bit digital einstellen.The invention makes use of the knowledge that with group antennas with a large number of individual radiator elements, e.g. 500 or more, the phase shifters only have two switching states with a difference of 1800 in the phase influencing need to show a satisfactory suppression of side effects to achieve. This allows the phase shifters to be digitally 1-bit in a simple manner to adjust.

Gemäß der Erfindung wird dieses 1 Bit-Steuersignal zur Ansteuerung eines elektronisch steuerbaren Schaltelements eingesetzt. Mittels dieses Schaltelements kann die metallische Strahlerfläche gegen die metallische Abschirmung der Streifenleiterplatte kurzgeschlossen werden.According to the invention, this 1-bit control signal is used for control an electronically controllable switching element used. By means of this switching element the metallic radiator surface against the metallic shielding of the strip circuit board be short-circuited.

Durch das Kurzschließen ändern sich die reaktiven Eigenschaften des Strahlerelements so, daß die reflektierte Welle gegenüber dem offenen Schaltzustand eine Phasendifferenz von 180° zeigt. Das Strahlerelement und vor allem die zur Verwendung als Schaltelement zur Verfügung stehenden Bauteile sind reaktive Bauelemente. Die Reaktanzen müssen daher für die Strahler-/Phasenschieber-Kombination aufeinander abgeglichen werden durch richtiges Positionieren des Anschlußpunktes des Schaltelements auf der Strahlerfläche, so daß zwischen offenem und kurzschließendem Schaltzustand die Welle bei der Reflexion eine um 1800 verschiedene Phasenbeeinflussung erfährt.Short-circuiting changes the reactive properties of the Radiator element so that the reflected wave opposite the open switching state shows a phase difference of 180 °. The radiator element and especially the one for use Components available as switching elements are reactive components. the Reactances therefore have to be related to each other for the emitter / phase shifter combination be adjusted by correctly positioning the connection point of the switching element on the radiator surface, so that between open and short-circuiting switching status During the reflection, the wave experiences a phase influence of 1800 different.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigt FIG. 1 die Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes passives Strahlerelement, FIG. 2 eine Schnittdarstellung des Strahlerelements, FIG0 3 eine Reflektor-Gruppenantenne mit den erfindungsgemäßen Strahlerelementen, FIGo 4 eine spezielle Ausführungsform der Erfindung als passiver Hohlleiterstrahler.The invention is illustrated below with reference to the figures. FIG. 1 the plan view of a passive radiator element according to the invention, FIG. 2 shows a sectional view of the radiator element, FIG0 3 shows a reflector array antenna with the radiator elements according to the invention, FIGo 4 a special embodiment of the invention as a passive waveguide radiator.

Das Strahlerelement in FIG. 1 ist als kreisrunde metallische Flache 2 auf einer dielektrischen Trägerplatte 1 in Streifenleitungstechnik aufgebracht. Die vom Prinärstrahl er einfallende Energie-sei in Pfeilrichtung E polarisiert. Am Punkt 3 ist die Strahlerfläche mit dem hinter der Strahlerfläche angeordneten Schaltelement 6 verbunden Der Anschlußpunkt 3 ist in Polarisationsrichtung (gestrichelte Linie) aus dem Mittelpunkt der kreisrunden Strahlerfläche versetzt angeordnet. Punktiert eingezeichnet ist die strahlungsentkoppelte über2, die senkrecht auf der Polarisationsebene stehend durch den Mittelpuikt der Strahlerfläche gehts In dieser t>olarisationsentkoppelten Ebene ist der Einspeisepunkt der Zuführung 4 des Steuerstroms für das Schaltelement angeordnet, so daß die Zuführungsleitung des Speisestroms die reaktiven Eigenschaften des Strahlerelements für die in E-Richtung polarisierte Strahlung nicht beeinflußt.The radiator element in FIG. 1 is a circular metallic surface 2 applied to a dielectric carrier plate 1 using stripline technology. Let the energy incident from the primary beam er be polarized in the direction of the arrow E. At point 3 the radiator surface is arranged with the one behind the radiator surface Switching element 6 connected The connection point 3 is in the polarization direction (dashed Line) offset from the center of the circular radiator surface. Dotted The radiation-decoupled over2 is shown, the one perpendicular to the plane of polarization Standing through the center point of the radiator surface, you go in this solarization decoupled Level is the feed point of the feed 4 of the control current for the switching element arranged so that the feed line of the feed stream has the reactive properties of the radiator element for the radiation polarized in the E direction is not affected.

Aus FIG. 2 ist die Anordnung des Schaltelements in der Ausführung als PIN-Diode 6 ersichtlich.From FIG. 2 is the arrangement of the switching element in the embodiment visible as PIN diode 6.

Die Zuführungsleitung 4 des Steuerstroms verläuft durch die dielektrische Trägerplatte 1 hindurch zur Strahlerfläche 2. Die PIN-Diode 6 ist zum einen am Punkt 3 mit der Strahlerfläche und zum andern mit der Grundplatte 5 verbunden. Wenn die Diode durch Zuführung eines entsprechend gepolten Gleichstroms über die Zuleitung 4 und die metallische Strahlerfläche 3 in den leitenden Zustand versetzt ist, ist dadurch das Strahlerelement für die durch die einfallende Welle induzierte Hochfrequenz gegen Masse kurzgeschlossen. Die immer vorhandenen parasitären Reaktanzen der Diode sind für die genaue Wahl der Einbaustelle zu berücksichtigen derart, daß die Phasenbeeinflussung der Welle bei der Reflexion zwischen leitendem und nichtleitendem Zustand um 1800 differiert.The feed line 4 of the control current runs through the dielectric Carrier plate 1 through to the emitter surface 2. The PIN diode 6 is on the one hand at the point 3 connected to the radiator surface and, on the other hand, to the base plate 5. If the Diode by supplying a correspondingly polarized direct current via the supply line 4 and the metallic radiator surface 3 is placed in the conductive state thereby the radiator element for the high frequency induced by the incident wave shorted to ground. The ever-present parasitic reactances of the diode must be taken into account for the exact choice of the installation location in such a way that the phase influence of the wave in the reflection between conductive and non-conductive state around 1800 differs.

Für den nichtleitenden Zustand kann die Zuleitung 4 spannungsfrei bleiben oder mit einer Sperrspannung beaufschlagt werden.For the non-conductive state, the supply line 4 can be de-energized remain or be applied with a reverse voltage.

Bei der Schnittdarstellung einer Gruppenantenne mit einer Mehrzahl von passiven Strahlerelementen der erfindungsgemäßen Art ist die dielektrische Trägerplatte 1 auf einer metallischen Platte 5 befestigt, durch die die Zuleitungen zu den Strahlerelementen 2 isoliert hindurchgeführt sind. Die Zuleitungen fuhren zu einer Leiterplatte 7, welche das Steuernetzwerk zur Ansteuerung der einzelnen Strahler trägt. Über einen Primärstrahler 8 wird das Antennenfeld mit den Reflektoren 2 ausgeleuchtet.In the sectional view of a group antenna with a plurality of passive radiator elements of the type according to the invention is the dielectric carrier plate 1 attached to a metallic plate 5 through which the leads to the radiator elements 2 are passed through in isolation. The leads lead to a circuit board 7, which carries the control network to control the individual radiators. About a Primary radiator 8, the antenna field is illuminated with the reflectors 2.

Zur Verbesserung der Einzelstrahlercharakteristik können, wie in FIG. 4 dargestellt, die Streifenleiterplatten als Erreger in einem Hohlleiter 9 eingesetzt werden.To improve the individual radiator characteristics, as shown in FIG. 4, the strip circuit boards are used as an exciter in a waveguide 9 will.

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Claims (1)

Patentansprüche 1. Passives Strahlerelement, insbesondere zur Verwendung in einer Reflektor-Gruppenantenne, mit Einrichtungen zur Beeinflussung der Phasenlage der reflektierten Strahlung bezüglich der erregenden Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Strahler als metallische Fläche (2) in Streifenleitertechnik ausgeführt ist, und daß die Strahlerfläche an einem aus der Flächenmitte in Polarisationsrichtung (E) der erregenden Strahlung versetzten Punkt (3) mittels eines elektronisch steuerbaren Schaltelements gegen die Streifenleiter-Grundplatte (5) kurzgeschlossen werden kann.Claims 1. Passive radiator element, in particular for use in a reflector group antenna, with devices for influencing the phase position the reflected radiation with respect to the exciting radiation, characterized in that, that the passive radiator is designed as a metallic surface (2) using stripline technology is, and that the radiator surface at one of the center of the surface in the direction of polarization (E) the exciting radiation offset point (3) by means of an electronically controllable Switching element can be short-circuited against the stripline base plate (5). 2o Passives Strahlerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement eine PIN-Diode (6) ist, deren Steuerstrom über eine durch die d.elektrische Trägerplatte (1) und die Grundplatte (5) geführte Zuleitung (4) in der polarisationsentkoppelten Ebene der Strahlerfläche (2) eingespeist wirds 3. Passives Strahlerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Streifenleitertechnik ausgeführte Strahlerelement als Erreger in einem Hohlleiterstrahler eingesetzt ist (FIG. 4).2o passive radiator element according to claim 1, characterized in that that the switching element is a PIN diode (6) whose control current through a the electrical carrier plate (1) and the base plate (5) guided supply line (4) is fed into the polarization-decoupled plane of the radiator surface (2) 3. Passive radiator element according to Claim 1 or 2, characterized in that the Emitter element made using stripline technology as an exciter in a waveguide emitter is used (FIG. 4).
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