DE4119518C2

DE4119518C2 - Mikrowellenlinse und Antenne mit elektronischer Verschwenkung

Info

Publication number: DE4119518C2
Application number: DE19914119518
Authority: DE
Inventors: Claude Chekroun
Original assignee: Thomson CSF Radant
Current assignee: Thomson CSF Radant
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2011-06-14
Also published as: FR2747842A1; DE4119518A1; GB9112695D0; FR2747842B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenlinse, insbesondere eine Multiband-Mikrowellenlinse, also eine Linse für den Betrieb in mehreren Frequenzbändern. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Antenne mit elektronischer Verschwenkung, bei der eine solche Linse vorgesehen ist.

Die Verwendung einer Mikrowellenlinse bei einer Antenne mit elektronischer Verschwenkung ist beispielsweise in der US 4 344 077 gezeigt.

Es ist bekannt, zur Herstellung einer Antenne mit elektroni scher Verschwenkung, eine Mikrowellenlinse zu verwenden, die aus Platten oder Tafeln besteht, welche eine Phasenverschiebung der sich durchquerenden elektromagnetischen Welle bewirken. Jede dieser Platten oder Tafeln enthält mit Dioden versehene Drähte, die zueinander parallel sind. Die Steuerung des Zustan des der Dioden, gesperrt oder stromleitend, bewirkt eine Verän derung der Phasenverschiebung, die der auftreffenden Welle auf gegeben wird, um eine elektronische Verschwenkung zu bewirken. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise in der älteren, nachveröffentlichten DE 39 11 375 C2 gezeigt.

Eine Mikrowellenlinse und eine Antenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 9 ist in der FR-PS 2 469 808 beschrieben. Das Funktionsprinzip ist in Fig. 8 der beige fügten Zeichnung veranschaulicht. Fig. 8a zeigt eine auseinan dergezogene Teilansicht und Fig. 8b eine Draufsicht in der Ebene des elektrischen Feldes.

In Fig. 8a sind drei einander überlagerte Tafeln P₁, P₂ und P₃ in derselben Ebene dargestellt. Jede dieser Tafeln besteht aus einem dielektrischen Träger 1, an dem parallele Drähte 2 ange ordnet sind, die jeweils Dioden 3 tragen. Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel trägt jeder Draht zwei Dioden. Die Dioden sind im gleichen Sinne geschaltet. Die mit Dioden versehenen Drähte 2 sind durch Leiter 7 verbunden, die zu ihnen im wesent lichen senkrecht verlaufen und zur Steuerung des Leitungszu standes der Dioden (leitend oder gesperrt) verwendet werden. In jeder Tafel werden alle Dioden gleichzeitig und in gleicher Weise über die Leiter 7 durch Spannungen angesteuert, die aus reichen, um sie in den leitenden oder gesperrten Zustand zu bringen. Die Tafeln sind von leitfähigen Platten umgeben und durch sie getrennt, die zu ihnen senkrecht verlaufen und mit P_L1, P_L2, P_L3 und P_L4 bezeichnet sind.

In Fig. 8b sind mehrere Tafeln P₁, P₂ und P₃ jeweils durch P bezeichnet und in Kanälen angeordnet, die durch die Platten gebildet und mit P_L bezeichnet sowie jeweils zu zweit verwendet sind. Die Gesamtheit von Tafeln P desselben Kanals bildet einen Phasenverschieber (D₁, D₂, D₃...). Der aus mehreren solchen Phasenschiebern bestehende Stapel bildet eine aktive Mikrowel lenlinse, die von einer Quelle S (Fig. 8a) angestrahlt wird. Diese Quelle S liefert eine elektromagnetische Welle, deren elektrisches Feld E senkrecht zu den Platten P_L steht. Als Bei spiel ist in Fig. 8b ein Stapel von fünf Phasenschiebern zugleich mit der Richtung des elektrischen Feldes (Pfeil E) der auftreffenden Welle (Pfeil 10) und der durchgelassenen Welle (Pfeil 20) gezeigt; letztere wird bezüglich der auftreffenden Welle abgelenkt.

Da die Tafeln P unabhängig voneinander angesteuert werden, kann die Phasenverschiebung, welche sie der sie durchquerenden Welle erteilen, von Tafel zu Tafel verschieden sein. Durch Aneinan derfügen mehrerer Tafeln hintereinander in demselben Kanal auf dem Weg der Mikrowelle können Phasenverschiebungen von 0 bis 360° in Stufen erzielt werden, deren Größe von der Anzahl der aneinandergefügten Tafeln abhängt. Durch Aufeinanderstapeln mehrerer solcher Phasenschieber kann eine elektronische Ver schwenkung in einer Ebene parallel zu dem elektrischen Feld E erzielt werden.

Bei manchen Anwendungen ist es erforderlich, dieselbe Antenne in wenigstens zwei verschiedenen Frequenzbändern zu betreiben, insbesondere aus folgenden Gründen:

- gewisse Optimierungen von Parametern sind in manchen Fällen miteinander unvereinbar, während bei Verwendung von mehreren verschiedenen Frequenzbändern die Optimierungen getrennt vorge nommen werden können; dies ist insbesondere für die Mehrdeutig keit oder die Geschwindigkeits- oder Winkelauflösung der Fall;
- durch Ausdehnung des Frequenzbereiches, in welchem die Antenne betrieben wird, kann deren Immunität gegenüber Stör quellen verbessert werden;
- da die sogenannten getarnten Ziele im allgemeinen nur inner halb von einem relativ schmalen Frequenzbereich getarnt sind, können sie bei Verwendung von mehreren Frequenzbändern besser erfaßt werden;
- durch die Verwendung von mehreren Frequenzbändern können Mehrdeutigkeiten aufgelöst werden, die auf dem Bildeffekt beru hen, also zur Erzeugung eines Bildes vom Ziel aufgrund von Reflexionen der von der Antenne gesendeten Wellen am Boden oder am Meer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrowellenlinse und eine Antenne mit elektronischer Verschwenkung der in der obengenann ten Druckschrift angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß die Mikrowellenlinse in wenigstens zwei Frequenzbändern betrieben werden kann.

Gemäß der Erfindung ist jeder Kanal der Linse in wenigstens zwei Unterkanäle mittels einer leitfähigen Zwischenplatte unterteilt, welche zwischen zwei Platten angeordnet und zu die sen im wesentlichen parallel ist, wobei diese Unterkanäle jeweils mehrere Phasenschieber-Tafeln enthalten, die in solcher Weise ausgebildet und angeordnet sind, daß der erste Unterkanal bei einer ersten Frequenz und der zweite bei einer zweiten Fre quenz betreibbar ist, und beiderseits der Phasenschieber-Tafeln sind auf dem Weg der elektromagnetischen Welle Diplexer- und Impedanzanpassungs-Einrichtungen angeordnet.

Die Aufgabe wird bezüglich der Antenne mit elektronischer Verschwenkung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 gelöst.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgen den Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Multiband-Antenne nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Phasenverschieberkanals, der in der Struktur nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 eine Ausführungsvariante der Fig. 2;

Fig. 4a und 4b eine Ausführungsform der Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen bei bestimmten Unterkanälen der Linse nach der Erfindung;

Fig. 5a und 5b eine Ausführungsform der Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen, die bei weiteren Unterkanälen der Linse nach der Erfindung verwendet werden;

Fig. 6a und 6b eine Ausführungsform der Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen, die bei den Unterkanälen der Linse nach der Erfindung verwendet werden;

Fig. 7 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Multiband- Antenne; und

Fig. 8a und 8b, die bereits erwähnt wurden, schematische Dar stellungen zur Erläuterung des Standes der Technik nach der eingangs genannten Druckschrift.

In den verschiedenen Figuren werden einander entsprechende Ele mente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der Antenne, worin die erfindungsgemäße Linse verwendet wird, wird der Sendebetrieb angenommen, wobei es sich versteht, daß die Antenne im Empfangsbetrieb analog arbeitet.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne ist beispielshalber für den Betrieb in zwei Frequenzbändern ausgelegt. Sie besteht aus einer Mikro wellenlinse L, die durch Sende/Empfangs-Einrichtungen (Quelle) S angestrahlt wird, von denen die elektromagnetische Mikrowel lenenergie ausgeht.

Die Quelle S enthält Einrichtungen zum Aussenden einer Mikro welle bei einer ersten Frequenz F₁, die innerhalb des Frequenz bandes ΔF₁ variieren kann, sowie Einrichtungen zum Aussenden einer Mikrowelle mit einer zweiten Frequenz F₂, die ihrerseits innerhalb eines Frequenzbandes ΔF₂ variieren kann. Die beiden Frequenzbänder ΔF₁ und ΔF₂ sind vorzugsweise durch einen Abstand voneinander getrennt.

Diese Frequenzen F₁ und F₂ können prinzipiell von beliebigen bekannten Einrichtungen ausgehen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform gehen sie von zwei Schlitz-Wellenleitern G₁, G₂ aus. Diese Wellenleiter sind in Richtung der Achse Ox aufeinan dergestapelt. Sie strahlen die Energie entlang der Achse Oz (senkrecht zur Achse Ox) über Schlitze F ab, die parallel zur Achse Oy (senkrecht zu den vorgenannten Achsen) ausgebildet sind.

Die Linse L ist analog zu der in den Fig. 8a und 8b gezeig ten ausgebildet, mit dem Unterschied jedoch, daß jeder Phasen schieberkanal D in zwei Unterkanäle d₁, d₂ unterteilt ist.

Insbesondere besteht die Linse L aus einem Stapel von Phasen schieberkanälen D, die in Richtung der Achse Ox aufeinanderfol gen und durch leitfähige Platten P_L getrennt sind, welche parallel zur Ebene yOz sind. Die Phasenschieber-Tafeln sind innerhalb der Kanäle parallel zur Ebene xOy angeordnet.

Die Fig. 2 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform eines Pha senschieberkanals D nach Fig. 1.

Zwischen den beiden Platten P_L, welche den Kanal D abgrenzen, ist eine dritte leitfähige Platte P_LI angeordnet, die als Zwi schenplatte bezeichnet wird und parallel zu den vorgenannten Platten liegt. Diese Zwischenplatte P_LI kann im halben Abstand oder in einem anderen Abstand zwischen den Platten P_L angeord net sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zwi schenplatte P_LI kleiner als die Platten P_L, beispielsweise um das Abstandsmaß d_P in der Größenordnung einer Wellenlänge bei der niedrigsten Betriebsfrequenz, um zu vermeiden, daß die Anpassung an der Eintrittsfläche der Linse L gestört wird. Jeder Unterkanal ist somit durch eine der Platten P_L und die Zwischenplatte P_LI abgegrenzt.

Die Phasenschieber-Tafeln sind im Inneren jedes Unterkanals angeordnet und so plaziert und dimensioniert, daß sie in fol gender Weise betrieben werden:

- die Tafeln P₁ im Unterkanal d₁ bei der Frequenz F₁;
- die Tafeln P₂ im Unterkanal d₂ bei der Frequenz F₂;

Jeder Unterkanal d₁ und d₂ enthält ferner an jedem seiner Enden Diplexer-Einrichtungen (4 ₁ bzw. 4 ₂) sowie Impedanzanpassungs- Einrichtungen (5 ₁ bzw. 5 ₂).

Im Betrieb wird die Linse L nach Fig. 1 durch die zwei Wellen leiter G₁ und G₂ angestrahlt, und zwar gleichzeitig oder auch nicht gleichzeitig. Die Diplexer 4 ₁ und 4 ₂ haben die Aufgabe, dafür zu sorgen, daß sich in dem Unterkanal d₁ nur die Energie der Frequenz F₁ und in dem Unterkanal d₂ nur die der Frequenz F₂ ausbreitet. Zu diesem Zweck bildet jeder Diplexer 4 ₁, 4 ₂ einen Mikrowellenkreis, der vorzugsweise auf einem dielektri schen Träger ausgebildet ist, welcher parallel zu den Tafeln P₁ oder P₂ liegt und maximale Transparenz für eine der Frequenzen (F₁ bzw. F₂) aufweist, bei maximalem Reflexionsvermögen für die andere Frequenz (F₁ bzw. F₂). Die Impedanzanpassungs-Einrich tungen 5 ₁ und 5 ₂ haben die Aufgabe, für jeden Unterkanal dafür zu sorgen, daß die Fehlanpassung aufgrund der Reflexion von Energie am anderen Unterkanal kompensiert wird. Sie sind vor zugsweise analog zu den Diplexern 4 ₁, 4 ₂ ausgebildet, bestehen also aus einem Mikrowellenkreis auf einem dielektrischen Trä ger, der parallel zu den Tafeln P₁ und P₂ ist.

Da ferner die Energie an der einen oder anderen Endfläche der Linse auftreffen kann, enthält jeder Unterkanal diese Einrich tungen 4 ₁, bzw. 4 ₂ sowie 5 ₁ bzw. 5 ₂ an jedem seiner Enden.

Durch die Erfindung wird also eine Antenne mit elektronischer Verschwenkung in der Ebene xOz zur Verfügung gestellt, die in zwei verschiedenen Frequenzbändern ΔF₁ und ΔF₂ arbeiten kann.

Es ist zu beachten, daß diese Doppelband-Funktion einfach dadurch ermöglicht wird, daß die Phasenschieberkanäle doppelt ausgeführt werden. Die Funktion kann auf n Frequenzbänder erweitert werden, wobei n größer als 2 sein kann, indem eine Aufteilung jedes Phasenschieberkanals in n Unterkanäle erfolgt; die Struktur von aufeinandergestapelten Phasenschieberkanälen ist nämlich in den Abmessungen keinen Beschränkungen unterwor fen.

Die Ansteuerung der Phasenschieber-Tafeln P₁ und P₂ kann von einander vollkommen unabhängig erfolgen, so daß die Strahlungs bündel verschiedener Frequenz in verschiedene Richtungen abge lenkt werden können, und dies zu verschiedenen Zeitpunkten. Da ferner die Ansteuerung und die Funktion der Unterkanäle vonein ander unabhängig sind, kann auch die Anzahl von Phasenschieber- Tafeln der verschiedenen Kanäle unterschiedlich sein, also ver schieden für die Unterkanäle d₁ und die Unterkanäle d₂.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante der in Fig. 2 gezeig ten Anordnung, worin die Diplexer und die Impedanzanpassungs- Einrichtungen durch denselben Mikrowellenkreis verwirklicht sind.

Bei dieser Ausführungsform ist wiederum ein Phasenschieberkanal D in zwei Unterkanäle d₁ und d₂ unterteilt. Jeder Unterkanal (d₁, d₂) enthält zwei Phasenschieber-Tafeln P₁, P₂; an jedem seiner Enden ist eine Einrichtung 6 ₁ und 6 ₂ vorhanden, die sowohl die Funktion des Diplexers 4 also auch die der Impedanz anpassungs-Einrichtung 5 nach Fig. 2 erfüllt. Diese Einrichtun gen sind auch hier vorzugsweise durch einen Mikrowellenkreis gebildet, den ein dielektrischer Träger aufnimmt, welcher parallel zu den Phasenschieber-Tafeln P₁, P₂ angeordnet ist.

Die Fig. 4a zeigt eine Ausführungsform der Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen 6 ₁ in dem Unterkanal d₁ der erfindungsgemä ßen Linse; diese Einrichtung soll nur die Frequenz F₁ durchlas sen, von der angenommen wird, daß sie unterhalb der Frequenz F₂ liegt.

Die Einrichtungen 6 ₁ enthalten ein dielektrisches Substrat 11, auf dem, beispielsweise durch Metallisierung, zwei Leiterstrei fen 51, 52 im wesentlichen parallel zueinander aufgebracht sind, welche eine Blende bilden und zwischen denen Kapazitäten 13 mittels Drähten 12 parallelgeschaltet sind. Beispielsweise sind die Drähte 12 gleichzeitig auf dem Substrat 11 aufge druckt, und die Kapazitäten 13 sind durch Ablagerung von Lei tern senkrecht zu den Drähten 12 einander gegenüberliegend aus gebildet. Im letzteren Falle hängt die Größe der Kapazität von der Länge c der abgelagerten Leiter ab. Das Substrat 11 ist von metallischen Platten P_L und P_LI umgeben, die im wesentli chen senkrecht zu seiner Ebene stehen.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Figur ist die Oberflä che der verschiedenen Leiter (nicht geschnitten dargestellt) gestrichelt.

Die Fig. 4b zeigt das Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 4a für Frequenzen im Mikrowellenbereich.

Die Mikrowelle wird zwischen den Anschlüssen A₁ und A₂empfan gen. Sie trifft auf zwei in Reihe liegende Kapazitäten C₀ und C_I, die diese Anschlüsse überbrücken. Die Kapazität C₀ ist die Linienkapazität für die Entkopplung zwischen den Streifen 51 und 52 sowie den Platten P_L und P_LI, die Kapazität C_I die der Irisblende 51, 52. Diese Kapazitäten hängen vom Abstand D₀ zwi schen den Streifen und Platten bzw. D_I zwischen den Streifen 51, 52 ab.

An die Anschlüsse der Kapazität C_I sind in Reihenschaltung eine Induktivität L und eine Kapazität C₁₃ angeschlossen. Diese letztere stellt die Kapazität 13 in Fig. 4a dar. Die Induktivi tät L stellt die Induktivität der Drähte 12 dar, welche mit einem Faktor a^α/b behaftet ist, worin gilt:

- a ist der Abstand zwischen zwei Kapazitäten 13;
- b ist der Abstand zwischen den Platten PL und PLI;
- α ist ein Koeffizient, welcher die Wechselwirkung zwischen den Drähten 12 kennzeichnet.

Die Spannung am Mikrowellenausgang wird zwischen den Anschlüs sen A₃ und A₄ an den Anschlüssen der Kapazitäten C₀ und C_I abgegriffen.

Die Werte von C₀, C_I, L und C₁₃ sind so bestimmt, daß der Kreis 6 ₁ des Unterkanals d₁:

- für die Mikrowelle der Frequenz F₂ reflektiert;
- die Anpassung des Unterkanals d₁ gewährleistet, wenn eine Mikrowelle der Frequenz F₁ auftritt.

Der Reflektivitätszustand des Kreises wird in herkömmlicher Weise dadurch hergestellt, daß sein Blindleitwert (B₁) für die Frequenz F₂ gegen unendlich strebt. Die Anpassungsbedingung wird in analoger Weise dadurch erzielt, daß der Blindleitwert (B₁) für die Frequenz F₁ einen bestimmten Wert annimmt, der von dem Abstand (d₆) des Kreises 6 ₁ am Eingang des Unterkanals abhängt, also vom Rand der Zwischenplatte P_LI. Wenn beispiels weise der Abstand d₆ etwa gleich 0,15 λ₁ beträgt, so gilt B1 ≅ 0,7 λ₁, wobei λ₁ die Wellenlänge ist, welche der Frequenz F₁ entspricht.

Die Bestimmung der vorgenannten Werte führt zur Bestimmung der geometrischen Parameter D₀, D_I und a, während der Abstand b in Abhängigkeit von den gewünschten Abstrahlungs-Kenndaten der Linse gewählt wird.

Die Fig. 5a zeigt eine Ausführungsform der Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen 6 ₂, die in dem Unterkanal d₂ der erfindungs gemäßen Linse verwendet werden und die Aufgabe haben, nur die Frequenz F₂ durchzulassen.

Diese Einrichtungen 6 ₂ sind in analoger Weise zu den Ein richtungen 6 ₁ in Fig. 4a ausgebildet, enthalten also ein dielektrisches Substrat 11, auf dem beispielsweise durch Metal lisierung zwei leitende Streifen 51, 52 aufgebracht sind, die im wesentlichen parallel zueinander sind und eine Irisblende bilden und zwischen denen Drähte 12 parallel angeschlossen sind, die beispielsweise ebenfalls auf dem Substrat 11 aufge druckt sind. Das Substrat 11 ist von metallischen Platten PL und PLI umgeben, die zu seiner Ebene im wesentlichen senkrecht stehen. Im Gegensatz zu dem Kreis 6 ₁ enthält jedoch der Kreis 6 ₂ keine Kapazität an den Drähten 12.

Die Fig. 5b zeigt das Ersatzschaltbild der Fig. 5a für Frequen zen im Mikrowellenbereich.

Die Mikrowelle wird zwischen den zwei Anschlüssen A₁ und A₂ empfangen. Sie trifft wie zuvor auf die zwei Kapazitäten C₀ und C_I, die in Reihe liegen.

An die Anschlüsse der Kapazität C_I ist die Induktivität L ange schlossen, die wie zuvor die Induktivität der Drähte 12 dar stellt, welche mit dem Faktor a^α/b behaftet ist.

Die Werte C₀, C_I und L werden analog zu der vorstehenden Beschreibung bestimmt, also für den Kreis 62 des Unterkanals d₂:

- entweder für Reflexion, wenn eine Mikrowelle der Frequenz F₁ auftrifft;
- oder für eine Anpassung des Unterkanals d₂, wenn eine Mikro welle der Frequenz F₂ auftrifft.

Die Reflektivitätsbedingung des Kreises wird in gleicher Weise dadurch erhalten, daß sein Blindleitwert (B₂) für die Frequenz F1 gegen unendlich strebt. Die Anpassungsbedingung wird dadurch erhalten, daß der Blindleitwert B₂ für die Frequenz F₂ einen bestimmten Wert aufweist, welcher vom Abstand (d₆) des Kreises 6 ₂ vom Eingang des Unterkanals abhängt.

Wenn beispielsweise d₆ in der Größenordnung von 0,15 λ₂ liegt, so ist B₂ ≅ 0,7 λ₂, worin λ₂ die Wellenlänge entsprechend der Frequenz F₂ ist.

Man bestimmt so die Werte der geometrischen Parameter D₀, D_I und a, wenn b gegeben ist.

Die Fig. 6a zeigt eine weitere Ausführungsform der Diplexer- und Anpasssungseinrichtungen, die in den Unterkanälen der erfindungsgemäßen Linse verwendet werden.

Der in Fig. 6a gezeigte Kreis stimmt vollständig mit dem nach Fig. 4a überein, mit Ausnahme der Kapazitäten 13, die durch Dioden 14 ersetzt sind.

Wenn die Dioden 14 über die leitenden Streifen 51 und 52 in Durchlaßrichtung gepolt sind, arbeitet der Kreis nach Fig. 6a in gleicher Weise wie der nach Fig. 5a. Wenn die Dioden 14 hin gegen in Sperrichtung gepolt sind, erfüllt der Kreis nach Fig. 6a die gleiche Funktion wie der nach Fig. 4a. Die Einrichtungen 6 ₁ und 6 ₂ können also durch einen einzigen Kreis gleicher Art verwirklicht werden.

Fig. 6b zeigt das Ersatzschaltbild der Fig. 6a.

Man findet dort wieder die Kapazitäten C₀ und C_I in Reihen schaltung zwischen den Anschlüssen A₁ und A₂. An den Anschlüs sen der Kapazität C_I ist nunmehr eine Induktivität L' ange schlossen, die in Reihe liegt mit:

- entweder einer Kapazität C_i in Reihe mit einem Widerstand R_i
- oder einem Widerstand R_d,

je nachdem, ob die Diode

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in Durchlaßrichtung oder Sperrich tung gepolt wird, was durch einen Unterbrecher

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symbolisch dargestellt ist.

Die Induktivität L' hat folgende Form:

worin L₀ symbolisch dargestellt ist. Der Widerstand R_i ist der Diodenwiderstand in ihrer Sperrichtung, mit dem Verhältnis a/b behaftet. Der Widerstand R_d ist der Durchlaßwiderstand der Diode, mit demselben Verhältnis behaftet. Schließlich ist die Kapazität C_i die Kapazität des Halbleiterübergangs der Diode, mit dem Verhältnis b/a behaftet.

Die Bestimmung der Parameter erfolgt wie oben erläutert, je nachdem, ob der Kreis die Einrichtungen 6 ₁ oder 6 ₂ bilden soll.

Die vorstehend für die Diplexer- und Anpassungseinrichtungen beschriebenen Ausführungsformen weisen den Vorteil auf, daß eine zu den Phasenschieber-Tafeln gleichartige Vorrichtung ver wendet wird.

Die verschiedenen Tafeln, Phasenschieber, Diplexer- und Anpas sungseinrichtungen eines selben Unterkanals können beispiels weise auf den Platten P_L oder P_LI aufgeklebt werden. Bei einer Ausführungsvariante ist der Raum zwischen den Tafeln mit einem Material von geringer Dielektrizitätskonstante ausgefüllt, bei spielsweise ein Polyurethanschaum, der überdies die Aufgabe erfüllt, eine mechanische Halterung zu bilden: die Tafeln wer den dann einfach in die Zwischenräume eingeschoben, die in dem Schaum angebracht sind.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Multiband-Antenne.

Diese Antenne enthält eine Quelle S, die hier in Form von zwei Hornstrahlern ausgebildet ist, welche entlang der Achse Ox eines rechtwinkligen Koordinatensystem Oxyz übereinander ange ordnet sind; der eine Hornstrahler C₁ sendet mit der Frequenz F₁ und der andere C₂ mit der Frequenz F₂. Beide Hornstrahler senden in der Richtung Oz. Die Quelle S strahlt eine erste Linse L₁ an, die beispielsweise wie die Linse L in Fig. 1 aus gebildet ist, deren Platten P_L parallel zur Ebene yOz liegen.

Parallel zu der Linse L₁ sind nacheinander ein Polarisations- Drehungsgitter G und eine zweite Linse L₂ angeordnet.

Das Gitter G gibt der Polarisation der aus der Linse L₁ austre tenden Welle eine Drehung um 90° auf. Die Ausbildung dieses Gitters erfolgt beispielsweise gemäß der Druckschrift "Broad- Band Wide-Angle Quasi-Optical Polarization Rotators" von AMITAY und SALEH, erschienen in "IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND FROPAGATION", Vol. AP-31, Nr. 1, Januar 1983.

Die Linse L₂ ist analog der Linse L₁ ausgebildet, jedoch um 90° verdreht, so daß ihre Platten P_L parallel zur Ebene xOz sind.

Auf diese Weise wird eine Antenne mit elektronischer Verschwen kung in zwei orthogonalen Ebenen verwirklicht, die in zwei ver schiedenen Frequenzbändern arbeiten kann.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Linse der Antenne durch getrennte Mittel ausgestrahlt, die eine Quelle bilden; die Quelle kann aber auch jeweils in einen Unterkanal integriert sein: beispielsweise wird in jedem Kanal eine "Serpentinen"-Leitung angeordnet. Die Einrichtungen 4, 5 oder 6 sind dann auf der Seite dieser Serpentinen-Leitung nicht mehr erforderlich, da diese die Anpassung gewährleistet.

Claims

1. Mikrowellenlinse zum Empfangen einer elektromagnetischen Welle, die sich in einer ersten Richtung (Oz) ausbreitet, mit mehreren Phasenschieber-Kanälen (D), die im wesentlichen ent lang einer zweiten Richtung (Ox), die senkrecht zu der ersten ist, aufeinandergestapelt und voneinander durch leitfähige Platten (P_L) getrennt sind, die im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Richtung (Ox) sind, wobei jeder Kanal mehrere Pha senschieber-Tafeln (P) aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung (Oz) angeordnet sind, wobei jede Tafel (P) leitfähige Drähte (2) trägt, die im wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung (Ox) sind und Dioden (3) tragen, wobei der Zustand der Dioden einer Tafel - stromführend oder gesperrt - eine Veränderung der Phasenverschiebung verursacht, mit welcher die Tafel die sie durchquerende Welle behaftet; dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal in wenigstens zwei Unterkanäle (d₁, d₂) mittels einer leitfähigen Zwischenplatte (P_LI) unterteilt ist, welche zwischen zwei Platten angeordnet und zu diesen im wesentlichen parallel ist, wobei diese Unterkanäle jeweils mehrere Phasenschieber-Tafeln (P₁, P₂) enthalten, die in solcher Weise ausgebildet und angeordnet sind, daß der erste Unterkanal bei einer ersten Frequenz (F₁) und der zweite bei einer zweiten Frequenz (F₂) betreibbar ist, und daß beiderseits der Phasenschieber-Tafeln auf dem Weg der elektromagnetischen Welle Diplexer- und Impedanzanpassungs-Einrichtungen angeordnet sind.

2. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diplexer-Einrichtungen (4) jeweils durch einen Mikrowellenkreis verwirklicht sind.

3. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanpassungs-Einrichtungen (5) mittels eines Mikrowellen kreises ausgebildet sind.

4. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diplexer- und Impedanzanpassungs-Einrichtungen mittels dessel ben Mikrowellenkreises (6 ₁, 6 ₂) verwirklicht sind.

5. Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Mikrowellenkreise desjenigen (d₁) Unterkanals, der bei der niedrigsten Frequenz (F₁) arbeitet, auf einem dielektrischen Träger ausgebildet ist, welcher im wesentlichen parallel zu den Phasenschieber-Tafeln angeordnet ist und leitende Drähte (12) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung (Ox) sind, Kapazitäten (13) tragen und miteinander durch lei tende Streifen (51, 52) verbunden sind, die zu ihnen im wesent lichen senkrecht sind.

6. Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mikrowellenkreis desjenigen (d₂) Unterkanals, der bei der höch sten Frequenz (F₁) arbeitet, auf einem dielektrischen Träger verwirklicht ist, welcher im wesentlichen parallel zu den Pha senschieber-Tafeln ist und leitfähige Drähte (12) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung (Ox) und mit einander durch leitende Streifen (51, 52) verbunden sind, die zu ihnen im wesentlichen senkrecht sind.

7. Linse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Zwischenplatten (P_LI) in der ersten Richtung (Oz) kleiner als die leitfähigen Platten (P_L) sind.

8. Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Mikrowellenkreise in einem vorbestimmten Abstand (d₆) vom Rand der Zwischenplatte angeordnet ist, welcher im wesentlichen gleich 0,15 λ ist, worin λ die Wellenlänge ist, mit welcher die Ausbreitung in dem Unterkanal stattfindet.

9. Antenne mit elektronischer Verschwenkung, mit Einrichtun gen (S) zum Aussenden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle und einer Mikrowellenlinse, die auf dem Weg dieser Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist und daß die Sende/Empfangs-Mittel die Aussendung und den Empfang einer elektromagnetischen Welle auf wenigstens einer der zwei Fre quenzen (F₁, F₂) und im wesentlichen entlang der ersten Rich tung (Oz) gewährleisten.

10. Antenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner hinter der Linse (L₁) und parallel zu dieser angeordnet ein Polarisationsdrehungs-Gitter (G) aufweist, welches eine 90°-Drehung der dieses durchquerenden Welle gewährleistet, sowie eine zweite Linse (L₂), die analog zu der ersten ausge bildet, jedoch um 90° gegenüber dieser verdreht ist.