[发明专利]用于电磁波的可控相位控制元件

说明书

一种根据本发明的可控相位控制元件，包括驱动单元(2)和支撑件(3)，至少两个在波的入射方向上前后排列的偏振器(4)安装在该支撑件上。每个偏振器(4)均设计为能够将圆形偏振信号转换为线性偏振信号。驱动单元(2)被设计为使得支撑件(3)以及连同的偏振器能够以可自由选择的角度范围旋转。

技术领域

本发明涉及一种用于电磁波的可控相位控制元件，特别是用于GHz频率范围并且特别用于天线。

背景技术

多种HF系统在信号处理时使用可控相位控制元件(“移相器”)。一个重要的应用领域是天线或天线系统，其主要是涉及信号的相位相干叠加。

已知借助可控相位控制元件(“移相器”)能够空间地改变静止的天线组的天线图。从而主射束能够转向不同方向。

此外相位控制元件改变由阵列天线的不同的单个天线接收或发送的信号的相对相位。如果通过相位控制元件相应地调整单个天线的信号的相对相位，则阵列天线的天线方向图的主瓣(“主射束”)指向期望的方向。

当阵列天线在诸如汽车、飞机或轮船这样的移动载体上时，相位控制的任务是在移动载体的空间运动期间使阵列天线的主射束总是最优地对准目标。

相反地，例如在静止的雷达天线的情况下，能够借助相位控制跟踪移动的目标。

当前已知的相位控制元件主要由非线状实体(“固态移相器”)，主要为铁氧体、微开关(MEMS技术，二进制开关)或液晶(“liquid cristals”)构成。

然而这些技术都具有如下缺点，即它们都经常导致严重的信号损失，因为高频功率的部分在相位控制元件中被耗散。特别是在GHz范围的应用中，阵列天线的天线效率由此急剧下降。

此外，使用传统的相位控制元件的相控阵列天线非常昂贵。特别是对于10GHz以上的民用应用，这阻碍了应用。

另一个问题是对阵列天线的天线图的精确控制的要求。如果阵列天线用于与卫星的无线电中继应用，则对天线图的调整一致性具有严格要求。在发送模式中，对于每个主射束方向，调整掩膜的图都必须遵从。这只能通过使阵列天线的每个单个的天线元件的幅度和相位在各个时间点均为已知来可靠地确保。

然而，当前已知的用于相位控制元件的技术均无法在相位控制元件之后实现可靠的瞬时的，即，即时的、无需额外计算即可的信号的相位的确定。因此，需要随时能够可靠地确定相位控制元件的状态。然而，这实际上对于固态移相器和MEMS移相器或者液晶移相器都是不可行的。

从DE3741501已知一种用于天线的馈送系统，其能够传输不同的极化波。该馈送系统使用固定的90°的移相器和移动的180°的移相器，从而能够互相调整两个波的相位。EP0196081A2示出一种高频耦合器，其具有多个顺次排列的移相器。从DE3920563A1已知一种用于抛物面天线的馈送系统，其安装在可旋转支撑件上，并且包括偏振器(Polarisator)和偏振分向滤波器(Polarisationsweiche)。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控的相位控制元件，特别是对于GHz频率范围并且特别是用于天线，其中

1.允许信号的相对相位的精确控制；

2.不引起损耗或者仅引起非常小的损耗；

3.在任何时刻都允许瞬时确定所施加信号的相位；并且

4.能够低成本地实现。

通过根据本发明的具有权利要求1和19的特征的可控相位控制元件以及具有该相位控制元件的天线实现上述目的。从从属权利要求、说明书以及附图获得本发明的其它有利改进方案。