EP1208614B1 - Hochfrequenz-phasenschieberbaugruppe - Google Patents

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EP1208614B1
EP1208614B1 EP00958304A EP00958304A EP1208614B1 EP 1208614 B1 EP1208614 B1 EP 1208614B1 EP 00958304 A EP00958304 A EP 00958304A EP 00958304 A EP00958304 A EP 00958304A EP 1208614 B1 EP1208614 B1 EP 1208614B1
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EP
European Patent Office
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stripline
phase shifter
tapping
shifter assembly
sections
Prior art date
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EP00958304A
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EP1208614A1 (de
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Maximilian GÖTTL
Roland Gabriel
Mathias Markof
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Kathrein SE
Original Assignee
Kathrein Werke KG
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Publication date
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Application filed by Kathrein Werke KG filed Critical Kathrein Werke KG
Publication of EP1208614A1 publication Critical patent/EP1208614A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/32—Arrangements 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 relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by mechanical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
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    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/108—Combination of a dipole with a plane reflecting surface

Definitions

  • the invention relates to a high frequency phase shifter assembly according to the preamble of claim 1.
  • Phase shifters for example, to balance the Runtime of microwave signals in passive or active Networks used.
  • variable phase means consequently a variable electrically effective length the lines.
  • phase shifter which comprises the electrically displaceable plates to a phase difference between different, at least however, to produce two outputs.
  • the disadvantage here is that by the displacement of the dielectric plates also changed the impedance of the affected lines and therefore the performance distribution of Signals depends on the setting of the phase shifter.
  • FIG. 1 in a schematic way for clarity of the prior art, an antenna array 1 with for example, five dipole antennas 1a to 1e drawn, which are ultimately fed via a feed input 5.
  • a distribution network 7 which in the embodiment shown two RF phase shifter assemblies 9, i. in the illustrated embodiment two phase shifter assemblies 9 ', 9 "supplied, wherein in the embodiment shown, each of the two phase shifter assemblies 9 supplies two dipoles.
  • phase shifter assembly 9 via the phase shifter assembly 9 'a Division of + 2 ⁇ and -2 ⁇ and via the second phase shifter assembly 9 "a phase shift of + ⁇ and - ⁇ guaranteed for each associated dipole radiator become.
  • a correspondingly different attitude at the phase shifter assemblies 9 can then by a mechanical Actuator 17 can be ensured.
  • a comparatively elaborate mechanical transmission gear 17 is required for each one Spotlights required different phase differences produce.
  • a generic phase shifter assembly is off PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998 no.1, January 30, 1998 (1998-01-30) - & JP 09 246846 A (NTT IDO TSUSHINMO KK), 19. September 1997 (1997-09-19).
  • This pre-publication comprises two part-circular stripline segments, the offset in the circumferential direction with each other different distance to a central midpoint are arranged, wherein a tap element around this center in engagement with the respective stripline segment is adjustable.
  • the tapping element comprises while two offset in plan view at an angular distance Radial elements lying opposite each other, which are in their Pivot axis lying center connected to each other are.
  • the present invention provides over previously known Solutions a phase shifter assembly that very much is built space-saving and compared to previously known Solutions has a higher integration density. moreover can be additional connecting lines, solder joints and transformation means for realizing the power sharing save on. Above all, but also after the Prior art required transmission gear to the To produce different phase angles of the radiator or set to be avoided.
  • the solution according to the invention is characterized that at least two part-circular stripline segments are provided, which with a tapping element interacting once with a feed point in Connection stands and on the other in the overlap area with the respective part-circular stripline segment a movable tap or crosspoint forms. From the common feed point leads to the individual circle segments a common up to the extremely recessed circular segment-reaching connecting line.
  • the stripline segments can be part-circular as mentioned be.
  • the stripline sections can be general spoken in a concentric arrangement to each other be provided, which is also running and mutually parallel stripline sections includes (namely in the event that the radius of the part-circular stripline sections infinite becomes).
  • a simple design according to the invention results ultimately by providing a picking element, which in the manner of a radially extending pointer over several part-circular stripline segments across leads and thereby several consecutive in individual Stripline segments associated tapping points forms.
  • the feed takes place at the common pivot, preferably capacitive. But also the tapping point between the Tap element and the respective circular stripline segment takes place capacitively.
  • phase shifter assembly on a metallic base plate is constructed, preferably by the reflector the antenna is formed. Further, it has proven to be cheap proven when the phase shifter assembly by a shielded metallic lid.
  • the distances between the circle segments can be different be formed.
  • the distances can preferably between the circle segments 0.1 to about 1.0 transmitted the transmitted RF wavelength.
  • phase shifter assembly can also be made possible by the fact that the circle segments and connecting cables together with a cover as Triplate Kochen are executed.
  • a first embodiment is shown a high frequency phase shifter assembly according to the invention shown which offset to each other Stripline sections 21, i. in the shown Embodiment part-circular stripline segments 21, namely an inner stripline segment 21a and an outer stripline segment 21b which are in Plan view concentric around a common center are arranged, through which perpendicular to the plane a vertical pivot axis 23 passes therethrough.
  • Tap section 27 forms, in the shown Embodiment thus two in the longitudinal direction of Tapping element 25 offset tipping points 27a, 27b are provided.
  • the feed line 13 leads to a Center tap 29, in the region of the pivot axis 23rd sits for the tapping element 25.
  • the tapping element 25 is divided into a first Connecting line 31 a, from the coupling portion 33 in Overlap area of the center tap 29 to the tapping point 27a on the inner stripline segment 21a enough.
  • the over this tapping point 27a in extension projecting area forms the next connecting section or connecting line 31b, in the overlapping area with the outer stripline segment 21b to the there trained tapping point 27b leads.
  • the entire RF phase shifter assembly is identical to the ones in the Embodiment according to Figure 2 four dipoles 1a to 1d common on a metallic base plate 35, at the same time the reflector 35 for the dipoles 1a to 1d represents.
  • Dielectric cone section 37a is opposite to the reflector plate 35 offset lying the base portion of the center tap 29 provided.
  • dielectric cone layer 37b lies above the coupling layer 33, the as well as the center tap 29 of the pivot axis 23rd is enforced.
  • middle dipole radiator or middle dipole radiator group be provided, which has a phase shift angle of 0 ° and directly to the feed line input in Connection stands.
  • FIG. 5 two mutually offset, in the illustrated embodiment by 180 ° to the pivot axis 23 staggered straight stripline sections 21a and 21b are shown.
  • This embodiment Although not part of the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Phasenschieber werden beispielsweise zum Abgleich der Laufzeit von Mikrowellensignalen in passiven oder aktiven Netzwerken eingesetzt. Als bekanntes Prinzip wird die Laufzeit einer Leitung zur Abstimmung der Phasenlage eines Signales ausgenutzt, veränderliche Phasenlage bedeutet demzufolge eine veränderliche elektrisch wirksame Länge der Leitungen.
Für Anwendungen in Antennen mit elektrisch einstellbarer Absenkung des Strahlungsdiagramms müssen die Signale zu den einzelnen Strahlern, beispielsweise Dipolen, unterschiedliche Laufzeiten aufweisen. So ist die Differenz der Laufzeiten zwischen zwei benachbarten Strahlern für einen bestimmten Absenkwinkel bei einem vertikal übereinander angeordneten Array in etwa gleich. Diese Laufzeitdifferenz muss nunmehr für größere Absenkwinkel auch vergrößert werden. Sind die Phasenlagen der Einzelstrahler mittels Phasenschieberbaugruppen veränderlich, so handelt es sich um eine Antenne mit einstellbarer elektrischer Absenkung des Strahlungsdiagramms.
Gemäß der WO 96/37922 ist ein Phasenschieber bekannt, welcher die elektrisch verschiebbare Platten umfasst, um eine Phasendifferenz zwischen verschiedenen, zumindest jedoch zwei Ausgängen zu erzeugen. Nachteilig hierbei ist, dass durch die Verschiebung der dielektrischen Platten auch die Impedanz der jeweils betroffenen Leitungen verändert wird und demzufolge die Leistungsaufteilung der Signale von der Einstellung des Phasenschiebers abhängt.
In der Vorveröffentlichung WO 96/37009 wird eine symmetrische Leitungsverzweigung vorgeschlagen, um nach beiden Seiten dieser Leitung die gleiche Leistung abzugeben. Dies ist möglich, falls beide Seiten mit dem Wellenwiderstand dieser Leitung abgeschlossen sind. Vergleichbare Lösungen technischer Prinzipien werden bereits seit langem bei Mobilfunkantennen eingesetzt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass nur zwei Strahler versorgt werden können, wobei diese auch noch die gleiche Leistung erhalten. Weiterhin von Nachteil ist die elektrisch leitende Verbindung des Eingangs mit den jeweiligen Leitungen, welche bewegliche, jedoch elektrisch hochwertige Kontakte erfordern, welche jedoch unerwünschte Nichtlinearitäten aufweisen können.
Schließlich ist es grundsätzlich auch bekannt, mehrere Phasenschieber in einer Antenne zu integrieren, worüber die einzelnen Strahler der gesamten Antennenanordnung versorgt werden. Da allerdings einzelne Strahler unterschiedliche Phasendifferenzen aufweisen müssen, müssen für die einzelnen Strahler die Einstellungen bezüglich der Phasenschieberbaugruppen unterschiedlich sein. Dies erfordert aufwendige mechanische Übersetzungsgetriebe, wie sich grundsätzlich aus Figur 1 ergibt, die einen entsprechenden Aufbau gemäß dem Stand der Technik wiedergibt.
Dazu ist in Figur 1 in schematischer Weise zur Verdeutlichung des Standes der Technik ein Antennenarray 1 mit beispielsweise fünf Dipolantennen 1a bis 1e eingezeichnet, die letztlich über einen Speiseeingang 5 gespeist werden.
Dem Speiseeingang 5 nachgeordnet ist ein Verteilnetzwerk 7, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei HF-Phasenschieberbaugruppen 9, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Phasenschieberbaugruppen 9', 9" versorgt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel jede der beiden Phasenschieberbaugruppen 9 zwei Dipole versorgt.
Vom Verteilnetzwerk 7 führt eine Speiseleitung 13 zu einem mittleren Dipolstrahler 1c, welcher ohne Phasenverschiebung betrieben wird.
Die anderen Dipole werden je nach Einstellung der Phasenschieberbaugruppe 9 mit unterschiedlichen Phasen versorgt, wobei beispielsweise der Dipol 1a mit einer Phase +2 der Dipolstrahler 1b mit einer Phase +1, der mittlere Dipolstrahler 1c mit der Phase  = 0, der vierte Dipolstrahler 1d mit der Phase -1 und der letzte Dipolstrahler 1e mit der Phase -2 versorgt wird.
Somit muss also über die Phasenschieberbaugruppe 9' eine Aufteilung von +2 und -2 und über die zweite Phasenschieberbaugruppe 9" eine Phasenverschiebung von + und - für die jeweils zugeordneten Dipolstrahler gewährleistet werden. Eine entsprechend unterschiedliche Einstellung bei den Phasenschieberbaugruppen 9 kann dann durch einen mechanischen Stellantrieb 17 gewährleistet werden. Dabei muss als nachteilig festgehalten werden, dass ein vergleichsweise aufwendiges mechanisches Übersetzungsgetriebe 17 erforderlich ist, um die für die jeweils einzelnen Strahler benötigten unterschiedlichen Phasendifferenzen zu erzeugen.
Eine gattungsbildende Phasenschieberbaugruppe ist aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998 no.1, 30. Januar 1998 (1998-01-30) -& JP 09 246846 A (NTT IDO TSUSHINMO KK), 19. September 1997 (1997-09-19)bekannt. Diese Vorveröffentlichung umfasst zwei teilkreisförmige Streifenleitungssegmente, die in Umfangsrichtung versetzt zueinander mit unterschiedlichem Abstand zu einem zentralen Mittelpunkt angeordnet sind, wobei ein Abgriffselement um diesen Mittelpunkt in Eingriff mit dem jeweiligen Streifenleitungssegement verstellbar ist. Das Abgriffselement umfasst dabei zwei in Draufsicht in winkelförmigem Abstand versetzt zueinander liegende Radialelemente, die im in ihrer Schwenkachse liegenden Mittelpunkt miteinander verbunden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ausgehend von dem zuletzt genannten, anhand von Figur 1 -erläuterten Stand der Technik eine verbesserte Phasenschieberbaugruppe zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und insbesondere im Falle eines Antennenarrays unter Verwendung von mindestens vier Strahlern eine verbesserte Steuerung und Einstellung der Phasen der einzelnen Strahler ermöglicht. Bevorzugt soll dabei gleichzeitig eine insbesondere paarweise Leistungsaufteilung zwischen mindestens vier Strahlern möglich sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft gegenüber vorbekannten Lösungen eine Phasenschieberbaugruppe, die sehr viel platzsparender aufgebaut ist und gegenüber vorbekannten Lösungen eine höhere Integrationsdichte aufweist. Zudem lassen sich zusätzliche Verbindungsleitungen, Lötstellen und Transformationsmittel zur Realisierung der Leistungsteilung einsparen. Vor allem kann aber auch ein nach dem Stand der Technik notwendiges Übersetzungsgetriebe, um die unterschiedlichen Phasenlagen der Strahler zu erzeugen bzw. einzustellen, vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest zwei teilkreisförmige Streifenleitungssegmente vorgesehen sind, die mit einem Abgriffselement zusammenwirken, welches einmal mit einem Einspeisepunkt in Verbindung steht und zum anderen im Überlappungsbereich mit dem jeweiligen teilkreisförmigen Streifenleitungssegment einen verschiebbaren Abgriffs- oder Koppelpunkt bildet. Von der gemeinsamen Einspeisstelle führt zu den einzelnen Kreissegmenten eine gemeinsame bis zu dem zu äußerst liegenden Kreissegment reichende Verbindungsleitung.
Die Streifenleitungssegmente können wie erwähnt teilkreisförmig sein. Die Streifenleitungsabschnitte können allgemein gesprochen auch in konzentrischer Anordnung zueinander vorgesehen sein, was auch gerade verlaufende und parallel zueinander angeordnete Streifenleitungsabschnitte mit einschließt (nämlich für den Fall, dass der Radius der teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte unendlich wird).
Eine erfindungsgemäß einfache Ausgestaltung ergibt sich letztlich dadurch, dass ein Abgriffselement vorgesehen, welches nach Art eines radial verlaufenden Zeigers über mehrere teilkreisförmige Streifenleitungssegmente hinweg führt und dadurch mehrere hintereinanderliegende in einzelnen Streifenleitungssegmenten zugeordnete Abgriffspunkte bildet.
Schließlich ist auch eine Art Brückenkonstruktion mit in gleicher Richtung verlaufenden, in horizontaler Seitenansicht übereinander angeordneten und um eine gemeinsame Verschwenkachse verstellbare Verbindungsleitungen möglich, die zu einem gemeinsamen handhabbaren Abgriffselement starr verbunden sind.
Die Einspeisung erfolgt am gemeinsamen Drehpunkt, bevorzugt kapazitiv. Aber auch der Abgriffspunkt zwischen dem Abgriffselement und dem jeweiligen kreisförmigen Streifenleitungssegment erfolgt kapazitiv.
Schließlich lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch eine Aufteilung der übertragenen Leistungen realisieren beispielsweise derart, dass die Leistung vom inneren zum äußeren kreisförmigen Streifenleitungssegment abnimmt, zunimmt oder bei Bedarf sogar die Leistung zu allen Streifenleitungssegmenten mehr oder weniger gleich bleibt.
Als günstig hat sich ferner erwiesen, dass die Hochfrequenzphasenschieberbaugruppe auf einer metallischen Grundplatte aufgebaut ist, die bevorzugt durch den Reflektor der Antenne gebildet wird. Ferner hat sich als günstig erwiesen, wenn die Phasenschieberbaugruppe durch einen metallischen Deckel abgeschirmt wird.
Die Abstände zwischen den Kreissegmenten können unterschiedlich gebildet werden. Bevorzugt erhöht sich der Durchmesser der Streifenleitungssegmente von innen nach außen mit einem konstanten Faktor. Die Abstände können dabei bevorzugt zwischen den Kreissegmenten 0,1 bis etwa 1,0 der übertragenen HF-Wellenlänge übertragen.
Eine einfache Realisierung der Phasenschieberbaugruppe lässt sich auch dadurch ermöglichen, dass die Kreissegmente und Verbindungsleitungen gemeinsam mit einem Deckel als Triplateleitungen ausgeführt sind.
In einer zu Anspruch 1 abgewandelten Ausführungsform ist es auch möglich, dass anstelle von zwei konzentrisch zueinander angeordneten Streifenleitungsabschnitten zwei gerade und versetzt zueinander verlaufende Streifenleitungsabschnitte vorgesehen sind, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen
Figur 1:
eine schematische Darstellung einer Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe zur Speisung von fünf Dipolen nach dem Stand der Technik;
Figur 2:
eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Phasenschieberbaugruppe zur Ansteuerung von vier Strahlern;
Figur 3:
einen schematischen Schnitt längs des Abgriffselementes in Figur 2 zur Erläuterung der kapazitiven Ankopplung des Phasenschieberelementes und des Mittelabgriffs;
Figur 4:
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Phasenschieberbaugruppe mit drei Kreissegmenten;
Figur 5:
ein abgewandeltes (nicht zur Erfindung gehörendes) Beispiel einer Phasenschieberanordnung unter Verwendung zweier nicht teilkreisförmiger Streifenleitungsabschnitte (die gerade verlaufen); und
Figuren 6a und 6b:
ein Strahlungsdiagramm eines Antennenarrays mit einstellbarer elektrischer Absenkung, einmal für eine Absenkung bei 4° und zum anderen bei 10°.
Unter Bezugnahme auf Figur 2 ist ein erstes AUsführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe gezeigt, welche versetzt zueinander liegende Streifenleitungsabschnitte 21 umfasst, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel teilkreisförmige Streifenleitungssegmente 21, nämlich ein inneres Streifenleitungssegment 21a und ein äußeres Streifenleitungssegment 21b, die in Draufsicht konzentrisch um einen gemeinsamen Mittelpunkt angeordnet sind, durch welchen senkrecht zur Zeichenebene eine vertikale Verschwenkachse 23 hindurch verläuft.
Von der Verschwenkachse 23 aus verläuft ein Abgriffselement 25, welches bezogen auf die Verschwenkachse 23 im wesentlichen in Draufsicht gemäß Figur 2 radial verlaufend gestaltet ist und im jeweiligen Überlappungsbereich mit einem zugehörigen Streifenleitungssegment 21 jeweils einen angekoppelten, nachfolgend auch als Abgriffspunkt 27 bezeichneten, Abgriffsabschnitt 27 bildet, im gezeigten Ausführungsbeispiel also zwei in Längsrichtung des Abgriffselementes 25 versetzt liegende Abgriffspunkte 27a, 27b vorgesehen sind.
Vom Speiseeingang 5 führt die Speiseleitung 13 zu einem Mittelabgriff 29, in dessen Bereich die Verschwenkachse 23 für das Abgriffselement 25 sitzt.
Das Abgriffselement 25 gliedert sich dabei in eine erste Verbindungsleitung 31a, die vom Koppelabschnitt 33 im Überlappungsbereich des Mittelabgriffs 29 bis zum Abgriffspunkt 27a am inneren Streifenleitungssegment 21a reicht. Der über diesen Abgriffspunkt 27a in Verlängerung überstehende Bereich bildet die nächsten Verbindungsabschnitt oder Verbindungsleitung 31b, die im Überlappungsbereich mit dem äußeren Streifenleitungssegment 21b zu dem dort ausgebildeten Abgriffspunkt 27b führt.
Die gesamte HF-Phasenschieberbaugruppe ist mit den im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 vier Dipolen 1a bis 1d gemeinsamen auf einer metallischen Grundplatte 35 aufgebaut, die gleichzeitig den Reflektor 35 für die Dipole 1a bis 1d darstellt.
In der horizontalen Querschnittsdarstellung gemäß Figur 3 ist ersichtlich, dass sowohl am Mittelabgriff 29 wie an den Abgriffpunkten 27 die Kopplung kapazitiv gestaltet ist, hierbei übernehmen verlustarme Dielektrika 37 die kapazitive Ankopplung und gleichzeitig die mechanische Fixierung sowohl des Mittelabgriffs 29 wie der radial dazu versetzt liegenden Abgriffspunkte 27.
Über einen in der axialen Höhe größer dimensionierten Dielektrik-Konusabschnitt 37a ist gegenüber dem Reflektorblech 35 versetzt liegend der Basisabschnitt des Mittelabgriffs 29 vorgesehen. Durch eine dünnere Dielektrik-Konusschicht 37b liegt darüber die Koppelschicht 33, die ebenso wie der Mittelabgriff 29 von der Verschwenkachse 23 durchsetzt wird.
Aus der Querschnittsdarstellung gemäß Figur 3 ist auch ersichtlich, dass die teilkreisförmigen Streifenleitungssegmente 21 ebenfalls in dem gleichen Abstand wie der Mittelabgriff 29 gegenüber dem Reflektorblech 37 sitzen und über das dort ausgebildete Dielektrikum 37 mit dem Abgriffselement 25 gekoppelt sind. Das Abgriffselement 25 ist dabei ein einheitlich starrer Hebel, der um die Verschwenkachse 23 verstellt werden kann.
Durch Drehen des Abgriffselementes 25 um die Verschwenkachse 23 können nunmehr für alle Dipolstrahler 1a bis 1d gemeinsam die Phase mit den entsprechenden Phasenversatz von +2 bis -2 eingestellt werden.
Durch geeignete Wahl der Wellenwiderstände bzw. geeignete Ausformungen der Verbindungen 31a und 31b zwischen den entsprechenden Abgriffspunkten 29 und 27a bzw. 27b kann nunmehr gleichzeitig eine Leistungsteilung zwischen den Dipolstrahlern 1a und 1d zum einen und dem weiteren Paar der Dipolstrahler 1b und 1c erzielt werden, da jeweils am Ende 39a bzw. 39b der teilkreisförmigen Streifenleitungssegmente 21a, 21b über Antennenleitungen 41 die Dipolantennen 1a bis 1d angeschlossen sind.
Anhand von Figur 4 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit insgesamt sechs Dipolstrahlern 1a bis 1f gezeigt, wobei hier eine Phasenaufteilung von +3 bis -3 realisiert werden kann. Zudem kann bei Bedarf eine Leistungsaufteilung beispielsweise von außen nach innen erzielt werden, die eine Abstufung der Leistung von 0,5 : 0,7 : 1 ermöglicht, wie dies anhand der nachfolgenden Tabelle gezeigt ist.
Bei diesem, wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, kann aber zudem auch ein wie anhand von Figur 1 gezeigter mittlerer Dipolstrahler oder mittlere Dipolstrahler-Gruppe vorgesehen sein, die einen Phasenverschiebungswinkel von 0° aufweist und direkt mit dem Speiseleitungseingang in Verbindung steht.
Anhand von Figur 5 sind zwei versetzt zueinander liegende, im gezeigten Ausführungsbeispiel um 180° zur Verschwenkachse 23 versetzt zueinander liegende gerade Streifenleitungsabschnitte 21a und 21b gezeigt. Diese Ausgestaltung gehört zwar nicht zur Erfindung. Eine erfindungsgemäße Umsetzung wäre aber insoweit möglich, als die in Figur 5 gezeigten parallel zueinander angeordneten und gerade verlaufenden Streifenleitungsabschnitte 21a und 21b auf der gleichen Seite des Mittelabgriffs 29 angeordnet sind, und dabei von einem einzigen zeigerförmigen Abgriffselement 25 überstrichen werden.
Anhand von Figur 6a und 6b ist die Wirkung auf das vertikale Strahlungsdiagramm für eine entsprechend aufgebaute Antenne gezeigt. Bei einer geringeren Phasendifferenz der dort schematisch wiedergegebenen fünf Dipole wird ein kleinerer und bei einer über die erläuterte Hochfrequenz-Phasenschiebergruppe eingestellte größere Phasendifferenz ein größerer vertikaler Absenkwinkel erzielt.

Claims (22)

  1. Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe mit den folgenden Merkmalen
    mit zumindest zwei konzentrisch angeordneten Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c),
    an den zumindest beiden Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c) ist jeweils an versetzt zueinanderliegenden Abgriffstellen (39a, 39b) zumindest je ein Strahler(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) mit unterschiedlichen Phasenwinkeln () ansteuerbar,
    mit einem Abgriffselement (25), welches um eine Verschwenkachse (23) verschwenkbar ist,
    das Abgriffselement (25) weist für jeden Streifenleitungsabschnitt (21a, 21b, 21c) einen Abgriffsabschnitt (27) auf, welcher über den zugeordneten Streifenleitungsabschnitt (21a, 21b, 21c) hinweg verschwenkbar und damit elektrisch verbunden ist,
    das Abgriffselement (25) ist dabei ferner zumindest mittelbar mit einer Speiseleitung (13) derart verbunden, dass die Speiseleitung (13) über mehrere Verbindungsleitungen (31a, 31b, 31c) mit den den einzelnen Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c) zugeordnenten Abgriffsabschnitten (27) elektrisch verbunden ist,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
    das Abgriffselement (25) ist nach Art eines um die Verschwenkachse (23) drehenden Zeigerelementes gebildet,
    dazu ist die jeweilige Verbindungsleitung (31a-31c) zu einem nächsten, weiter außenliegenden Streifenleitungsabschnitt (21b-21c) durch Verlängerung der jeweils vorausgehenden weiter innenliegenden Verbindungsleitung (31a-31c) gebildet, die zu dem jeweils weiter innenliegenden Abgriffsabschnitt (27a-27c) führt.
  2. Hochfrequenz-Phasenschieberbaugruppe mit den folgenden Merkmalen
    mit zumindest zwei versetzt zueinander angeordneten Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c),
    an den zumindest beiden Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c) ist jeweils an versetzt zueinanderliegenden Abgriffstellen (39a, 39b) zumindest je ein Strahler (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) mit unterschiedlichen Phasenwinkeln () ansteuerbar,
    mit einem Abgriffselement (25), welches um eine Verschwenkachse (23) verschwenkbar ist,
    das Abgriffselement (25) weist für jeden Streifenleitungsabschnitt (21a, 21b, 21c) einen Abgriffsabschnitt (27) auf, welcher über den zugeordneten Streifenleitungsabschnitt (21a, 21b, 21c) hinweg verschwenkbar und damit elektrisch verbunden ist,
    das Abgriffselement (25) ist dabei ferner zumindest mittelbar mit einer Speiseleitung (13) derart verbunden, dass die Speiseleitung (13) über mehrere Verbindungsleitungen (31a, 31b, 31c) mit den den einzelnen Streifenleitungsabschnitten (21a, 21b, 21c) zugeordnenten Abgriffsabschnitten (27) elektrisch verbunden ist,
    gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale
    die Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) verlaufen gerade und sind parallel zueinander ausgebildet,
    das Abgriffselement (25) ist nach Art eines um die Verschwenkachse (23) drehenden Zeigerelementes gebildet,
    dazu ist die jeweilige Verbindungsleitung (31a-31c) zu einem nächsten, weiter außenliegenden Streifenleitungsabschnitt (21b-21c) durch Verlängerung der jeweils vorausgehenden weiter innenliegenden Verbindungsleitung (31a-31c) gebildet, die zu dem jeweils weiter innenliegenden Abgriffsabschnitt (27a-27c) führt.
  3. Phasenschieberbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (31a - 31c) gleichzeitig Transformatoren darstellen, worüber eine definierte Leistungsaufteilung zu den Abgriffsabschnitten (27a - 27c) der mehreren Streifenleitungsabschnitte (21a - 21c) erfolgt.
  4. Phasenschieberbaugruppe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (25) nach Art eines von der Verschwenkachse (23) ausgehenden radialen Zeigerelementes gebildet ist.
  5. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung der über die Speiseleitung (13) eingespeisten Leistung von dem zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnitt (21a) bis zum äußersten Streifenleitungsabschnitt (21c) abnimmt.
  6. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung der über die Speiseleitung (13) eingespeisten Leistung von dem zuinnerst liegenden Streifenleitungsabschnitt (21a) bis zum äußersten Streifenleitungsabschnitt (21c) zunimmt.
  7. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils zwei, vorzugsweise Gruppen von zumindest zwei oder alle Streifenleitungsabschnitte (21a - 21c) mit gleicher oder nahezu gleicher Leistung gespeist werden.
  8. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius oder Durchmesser der Streifenleitungsabschnitte (21a - 21c) sich um einen konstanten Faktor erhöhen.
  9. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Streifenleitungsabschnitten (21a - 21c) 0,1 bis 1,0 der übertragenen HF-Wellenlänge beträgt.
  10. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgriffsabschnitte (27a - 27c) als kapazitiv angekoppelte Abgriffsabschnitte (27) ausgebildet sind, die jeweils aus flächigen Streifenleitern bestehen, zwischen denen ein Dielektrikum (37) angeordnet ist.
  11. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem mit der Speiseleitung (13) in elektrischer Verbindung stehenden Mittelabgriff (29) und dem mit dem Abgriffselement (25) in elektrischer Verbindung stehenden Koppelabschnitt (33) eine kapazitive Ankopplung vorgesehen ist, die ein zwischen zwei Streifenleitungsabschnitten vorgesehenes Dielektrikum (37b) umfasst.
  12. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf einem leitenden, insbesondere metallischen Grundplatte (25). aufgebaut ist, die vorzugsweise durch einen Reflektor der Antenne (1) gebildet ist.
  13. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch einen metallischen Deckel abgeschirmt ist.
  14. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (31a - 31c) sowie die Streifenleitungsabschnitte (21a - 21c) gemeinsam mit dem Deckel für die Phasenschieberbaugruppe als Triplate-Leitung ausgeführt sind.
  15. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungsabschnitte (21a - 21c) einen jeweils definierten Wellenwiderstand aufweisen.
  16. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelabgriff (29) für das Abgriffselement (25) gegenüber einem Reflektor (35) durch ein Dielektrikum (37a) getrennt und darüber gehalten ist.
  17. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest beiden Streifenleitungsabschnitte (21a, 21b) bogenförmig, insbesondere teilkreisförmig gestaltet sind.
  18. Phasenschieberbaugruppe nach 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der zumindest beiden teilkreisförmigen Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) um einen gemeinsamen Mittelpunkt teilkreisförmig verlaufend angeordnet sind.
  19. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) auf der Verschwenkachse (23) des Abgriffselementes (25) liegt.
  20. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) und der Mittelpunkt der Verschwenkachse (23) versetzt zueinander liegen.
  21. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) unterschiedliche Dicke aufweisen.
  22. Phasenschieberbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenleitungsabschnitte (21a bis 21c) unterschiedliche Widerstandswerte oder gleiche Widerstandswerte, insbesondere um 50 Ohm aulfweisen.
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