DE1107298B

DE1107298B - Antenna with changeable bundle direction

Info

Publication number: DE1107298B
Application number: DEN17860A
Authority: DE
Inventors: Frederik Valster
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-02-13
Filing date: 1960-02-09
Publication date: 1961-05-25
Also published as: NL283921A; FR1248325A; GB876304A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit veränderbarer Bündelrichtung, welche zwei koaxiale, leitende Umdrehungsflächen besitzt, bei der die Speisung über einen Wellenleiter in einem veränderbaren Punkt am Umfang erfolgt und die Form und der Abstand zwischen den Umdrehungsflächen derart sind, daß die Bündelung in einer zur Umdrehungsachse senkrechten Ebene in einer gegenüber dem Speisepunkt diametral liegenden Richtung auftritt.The invention relates to an antenna with variable beam direction, which two coaxial, conductive Has surfaces of revolution, in which the supply via a waveguide in a changeable Point on the circumference takes place and the shape and the distance between the surfaces of revolution such are that the bundling in a plane perpendicular to the axis of rotation in a opposite to the Feed point occurs diametrically opposite direction.

Eine solche Antenne, die manchmal mit dem Namen »Luneberg-Linsenantenne« bezeichnet wird, eignet sich besonders für Radarzwecke, da dabei nicht wie bei anderen Antennensystemen, z. B. mit einem Parabolspiegel, die ganze Antenne gedreht werden muß, sondern eine Drehung des Speisepunktes längs des Umfangs der Antennenlinse genügt. Dies bietet den Vorteil, daß die Antenne in mechanischer Hinsicht weniger hohe Anforderungen stellt als andere Antennen und z. B. für Windbelastung weniger empfindlich ist, während andererseits die Drehung des Wellenleiters allein wenig mechanische Energie beansprucht und eine größere Umlaufgeschwindigkeit, z. B. 15 Umdrehungen je Sekunde, erreicht werden kann. Der Effekt der Antenne beruht darauf, daß in einem bestimmten Punkt des Umfangs zugeführte und sich zwischen den leitenden Oberflächen fortpflanzende Wellen wieder längs des Umfangs mit einer solchen Phase hinaustreten, daß ihre Laufzeit, ab dem Speisepunkt gerechnet, bis zu einer zu der Umdrehungsachse und der Bündelrichtung senkrechten Linie konstant ist. Die leitenden Oberflächen können z. B. einen konstanten gegenseitigen Abstand und einen bestimmten domförmigen Verlauf haben, wie es von Rinehart in der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, 19, 1948, S. 860 bis 862, oder in den USA.-Patentschriften 2 814 037 und 2 814 040 beschrieben wurde.One such antenna, sometimes called the "Luneberg lens antenna", is particularly suitable for radar purposes, as it is not like other antenna systems, e.g. B. with a parabolic mirror, the whole antenna has to be rotated, but a rotation of the feed point along the circumference of the antenna lens is sufficient. This has the advantage that the antenna is in mechanical point of view is less demanding than other antennas and z. B. for wind load is less sensitive, while on the other hand the rotation of the waveguide alone is little mechanical energy is claimed and a greater speed of rotation, e.g. B. 15 turns each Second, can be achieved. The effect of the antenna is based on being at a certain point waves supplied to the circumference and propagating between the conductive surfaces step out along the circumference with such a phase that its running time, counting from the feed point, is constant up to a line perpendicular to the axis of rotation and the direction of the bundle. The conductive surfaces can e.g. B. a constant mutual distance and a certain have a dome-shaped course, as described by Rinehart in the journal "Journal of Applied Physics", 19, 1948, pp. 860 to 862, or in U.S. Patents 2,814,037 and 2,814,040 became.

In diesem Falle wird der gewünschte Laufzeitunterschied der Wellen zwischen den leitenden Oberflächen durch den Unterschied im zurückgelegten Weg erzielt. Auch ist es möglich, den Abstand zwischen den leitenden Oberflächen auf geeignete Weise zu ändern, so daß die Geschwindigkeit der Wellen von Punkt bis Punkt verschieden ist, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 2 576 182 beschrieben.In this case, the desired difference in transit time of the waves between the conductive surfaces achieved by the difference in the distance covered. It is also possible to change the distance between change the conductive surfaces in a suitable manner so that the speed of the waves is different from point to point, e.g. As described in U.S. Patent 2,576,182.

Bei dieser Antennenart tritt die Schwierigkeit auf, die Energie auf geeignete Weise zwischen die leitenden Oberflächen zu indizieren, ohne daß rückwärts außen längs des Wellenleiters Energie entweicht. Bei bekannten Vorrichtungen endet der speisende Wellenleiter in einen trichterförmigen Teil, durchWith this type of antenna, the difficulty arises in transferring the energy in a suitable manner between the conductive ones To index surfaces without energy escaping backwards outside along the waveguide. In known devices, the feeding waveguide ends in a funnel-shaped part

Antenne mit veränderbarer BündelrichtungAntenna with variable beam direction

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 13. Februar 1959Claimed priority:
Netherlands 13 February 1959

Frederik Valster, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenFrederik Valster, Eindhoven (Netherlands),
has been named as the inventor

den die Wellenenergie in Richtung des Speisespaltes der Antenne gebündelt wird. Dies hat den Nachteil, daß die Speisung in Wirklichkeit über eine verhältnismäßig breite Front erfolgt und die Bündelungsschärfe ungünstig beeinflußt wird. Dies ist auch der Fall bei der Antenne nach der USA.-Patentschrift 2 835 891, bei der die Speisung zwischen zwei konischen Verlängerungsstücken der eigentlichen Antennenlinse erfolgt.which the wave energy is bundled in the direction of the feed gap of the antenna. This has the disadvantage that the feeding is in reality over a comparatively broad front and the focus is sharp is adversely affected. This is also the case with the antenna according to the United States patent specification 2 835 891, with the feed between two conical extension pieces of the actual antenna lens he follows.

Die Erfindung begegnet diesen Nachteilen. Die Antenne nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß am Ende des Wellenleiters ein keilförmiger Körper angebracht ist, dessen den Umdrehungsflächen gegenüberstehende leitende Oberflächen zu diesen Flächen parallel verlaufen und je mit wenigstens einer nutenförmigen Aussparung von der Tiefe einer Viertelbetriebswellenlänge versehen sind, welche die Mündung des Wellenleiters wenigstens teilweise in einem Abstand von etwa einer ungeraden Anzahl von Viertelbetriebswellenlängen umgibt. Die äußeren Teile der erwähnten Oberflächen des keilförmigen Körpers sind vorzugsweise mit einer Dämpfungsmaterialschicht versehen.The invention overcomes these disadvantages. The antenna according to the invention has the mark on that at the end of the waveguide a wedge-shaped body is attached, the surfaces of revolution opposing conductive surfaces run parallel to these surfaces and each with at least a groove-shaped recess with a depth of a quarter operating wavelength are provided, which the mouth of the waveguide at least partially at a distance of about an odd Number of quarter operating wavelengths surrounding it. The outer parts of the mentioned surfaces of the wedge-shaped Bodies are preferably provided with a damping material layer.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt undFig. 1 shows a cross section and

Fig. 2 eine Draufsicht der Antenne, während inFig. 2 is a plan view of the antenna, while in

Fig. 3 ein Detail des Speiseteiles dargestellt ist.Fig. 3 shows a detail of the feed part.

Die Antenne besitzt zwei domförmige, sich in gleichbleibendem Abstand koaxial umgebende, lei-The antenna has two dome-shaped conductors that surround each other coaxially at a constant distance.

109 608/313109 608/313

tende Umdrehungskörper 1 und 2, die je mit einem kegelförmigen Rand 3 bzw. 4 versehen sind. Die Speisung der Antenne erfolgt in einem Punkt 5 am Umfang der spaltförmigen Öffnung zwischen den Körpern 1 und 2 mittels eines Wellenleiters 6. Die auf diese Weise zwischen die Körper 1 und 2 injizierte Energie gibt Anlaß zu Wellen, die sich ab dem Speisepunkt 5 längs verschiedener Bahnen, wie 7, 8 und 9, zwischen den Körpern 1 und 2 fortpflanzen und schließlich wieder längs des Umfangs in den Punkten 10, 11 und 12 hinaustreten. Die Krümmung der Körperl und 2 in einer durch die Umdrehungsachse hindurchgehenden Ebene ist derart gewählt, daß die Gesamtlaufzeit der Wellen, ab dem Speisepunkt 5 bis zu einer zu der Umdrehungsachse und der gegenüber dem Speisepunkt diametral liegenden Richtung senkrechten Linie 13 gerechnet, konstant ist. So ist z. B. die Laufzeit der Welle 7, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist und sich über eine Ebene durch die Umdrehungsachse bis zum Punkt 14 auf der Linie 13 fortpflanzt, gleich der der Wellen 8 und 9 bis zu den Punkten 15 bzw. 16 auf der Linie 13. Dies bedeutet, daß die über den Speisepunkt 5 zugeführten Wellen mit einer solchen Phase längs des Umfangs der Antenne hinaustreten, daß sie auf der Linie 13 wieder gleichphasig sind. Hierdurch tritt in der waagerechten Ebene in Richtung des Pfeiles 17 eine Bündelung auf. Die kegelförmigen Glieder 3 und 4 bewirken, daß gleichzeitig in senkrechter Richtung ein gewisses Bündel auftritt. Durch Verschiebung des Speisepunktes längs des Umfangs kann die Bündelrichtung in der waagerechten Ebene über 360" geändert werden.tend revolving body 1 and 2, which are each provided with a conical edge 3 and 4, respectively. the The antenna is fed at a point 5 on the circumference of the gap-shaped opening between the Bodies 1 and 2 by means of a waveguide 6 injected energy gives rise to waves that are from the feed point 5 along different paths, such as 7, 8 and 9, propagate between the bodies 1 and 2 and finally again along the circumference step out in points 10, 11 and 12. The curvature of the bodyl and 2 in one through the The plane passing through the axis of rotation is selected in such a way that the total running time of the shafts decreases the feed point 5 up to one to the axis of rotation and that opposite the feed point diametrically lying direction perpendicular line 13 calculated, is constant. So is z. B. the duration of the wave 7, the is shown in dashed lines in Fig. 1 and extends over a plane through the axis of rotation to the point 14 propagates on line 13, like that of waves 8 and 9 up to points 15 and 16, respectively the line 13. This means that the waves supplied via the feed point 5 with such a phase step out along the circumference of the antenna so that they are again in phase on line 13. Through this occurs in the horizontal plane in the direction of arrow 17 a bundling. The conical ones Links 3 and 4 have the effect that a certain bundle occurs at the same time in the vertical direction. By Shifting the feed point along the circumference can change the direction of the bundle in the horizontal plane about 360 "can be changed.

Damit in den Punkt 5 induzierte Wellenenergie infolge der Zurückwerfung am Übergang zwischen dem domförmigen Körper 2 und dem Kegel 4 nicht sofort wieder rückwärts entweichen kann, ist am Ende des Wellenleiters 5 ein keilförmiger Metallkörper 18 angebracht, dessen Oberfläche in sehr kleinem Abstand von den Kegelmänteln 3 und 4 liegt und der sich in Richtung des Umfangs der Antennenlinse über einen gewissen Abstand erstreckt. Um zu vermeiden, daß noch durch die engen Spalte zwischen dem keilförmigen Körper 18 und den Rändern 3 und 4 Energie entweichen könnte, ist der Körper 18 beiderseits mit einer nutenförmigen Aussparung 19 bzw. 20 versehen. Die Tiefe dieser Nuten ist etwa gleich einer Viertelbetriebswellenlänge, und der Abstand zwischen den Nuten und der Mündung des Wellenleiters 6 ist etwa gleich einer ungeraden Anzahl von Viertelwellenlängen. Die nutenförmigenSo that in point 5 induced wave energy as a result of the throwback at the transition between the dome-shaped body 2 and the cone 4 cannot immediately escape backwards, is on At the end of the waveguide 5, a wedge-shaped metal body 18 is attached, the surface of which is very small Distance from the cone shells 3 and 4 and which extends in the direction of the circumference of the antenna lens extends over a certain distance. To avoid getting through the narrow gaps between the wedge-shaped body 18 and the edges 3 and 4 energy could escape, is the body 18 provided on both sides with a groove-shaped recess 19 and 20, respectively. The depth of these grooves is approximately equal to a quarter operating wavelength, and the distance between the grooves and the mouth of the waveguide 6 is approximately equal to an odd number of quarter wavelengths. The groove-shaped

ίο Aussparungen stellen eine das Austreten von Energie verhütende sehr hohe Impedanz dar. Dies kann noch dadurch weiter verbessert werden, daß die äußeren Flächen des Körpers 18 mit einer Schicht aus Dämpfungsmaterial, z. B. Graphit, bedeckt wurden, wie in Fig. 3 dargestellt.ίο Recesses represent a leak from Energy preventive very high impedance. This can be further improved in that the outer surfaces of the body 18 with a layer of damping material, e.g. B. graphite, covered as shown in FIG.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Antenna with variable beam direction, which has two coaxial conductive surfaces of revolution, in which the feed takes place via a waveguide at a variable point along the circumference and the shape and the distance between the surfaces of revolution are such that a bundle in a plane perpendicular to the axis of rotation occurs in a direction diametrically opposite the feed point, characterized in that a wedge-shaped body is attached to the end of the waveguide, whose conductive surfaces opposite the surfaces of revolution run parallel to these surfaces and are each provided with at least one groove-shaped recess with a depth of a quarter operating wavelength, which surrounds the mouth of the waveguide at least partially at a distance of approximately an odd number of quarter operating wavelengths.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the outer parts of the mentioned Surfaces of the wedge-shaped body are covered with a damping material layer.

1 sheet of drawings