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Umlenkspiegel für elektromagnetische Wellen mehrerer weit auseinanderliegender Frequenzbänder
Bei Richtfunkstrecken besteht neuerdings die Aufgabe, über einen Umlenkspiegel mehrere weit aus- einanderliegende Frequenzbänder, z. B. die Frequenzbänder 2, 4 und 6 GHz, zu schicken. Die Bündelung einer Richtantenne kann mit Rücksicht auf die Ausbreitungsbedingungen und die mechanischen Schwankun- gen des Antennenträgers nicht beliebig scharf gemacht werden. Als untere, allerdings nicht sehr scharfe
Grenze für die Halbwertsbreite der Strahlungscharakteristik wird im allgemeinen ein mittlerer Wert von 20 angenommen. Die Bündelung eines Flächenstrahlers (bzw. Flächenrückstrahlers) ist nun umso schärfer, je grösser seine Dimensionen, gemessen in Wellenlängen. sind.
Die Bündelung eines gegebenen Strahlers nimmt also mit steigender Frequenz zu bzw. die Halbwertsbreite ab. Vorausgesetzt ist dabei, dass sich die Belegung der Fläche nicht wesentlich ändert. Ist z. B. ein Umlenkspiegel so dimensioniert, dass seine Strahlungscharakteristik bei 2 GHz etwa die noch zulässige Grösse der Halbwertsbreite von 20 besitzt, so wird diese bei 4 GHz nur noch 10 und bei 6'GHz nur noch 0, 60 betragen, d. h., dass bei den höheren Frequenzbändern die Bündelung dieser Antenne weit über das zulässige Mass hinausgeht.
Gemäss einem älteren Vorschlag (österr. Patentschrift Nr. 214982, Anspruch 4) wird bei einem Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinanderliegender Frequenzbänder, bei welchem die Phase der Aperturbelegung des Flächenstrahlers eine Frequenzabhängigkeit aufweist, die Phasenabweichung durch Stufenform des Reflektors erreicht.
Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 1 an Hand eines rhombischen Umlenkspiegels. Der obere Teil der Figur zeigt den Spiegel von vorn und der untere Teil von oben. Die rhombische Apertur 1 ist für die tiefste Frequenz der Wellenlänge Al optimal ausgelegt, d. h. in der Breitenausdehnung ist der Spiegel so gross gewählt, dass die gerade noch zulässige Bündelung erreicht wird. Damit nun bei der doppelten Frequenz der Wellenlänge X, diese maximal zulässige Bündelung nicht überschritten wird, sind die Enden des Spie- gels um den Betrag \,,. vorgezogen, so dass bei der Wellenlänge \ Auslöschung auftritt. Die effektive Grösse des Spiegels für die Wellenlänge \, ist also durch den Raum zwischen den beiden abgewinkelten Endteilen gegeben, abzüglich einer Fläche, die gleich der der beiden Endteile ist.
Dabei kann der Abstand zwischen den beiden abgewinkelten Teilen des Spiegels gerade so bemessen werden, dass auch für xz die noch eben zulässige Bündelung auftritt. Für die tiefen Frequenzen (Al) bleiben die Endzipfel 2 und der entsprechende Anteil der Fläche 1 praktisch unwirksam, da die Höhe X.. ist. Umgerechnet auf #1 beträgt die Höhe ja nur Àlf8'daher tritt also für die längere Welle Xi nur eine entsprechende Verschlechterung des Wirkungsgrades auf.
Nun ist es aber zur Erzielung tragbarer Funkfelddämpfungen notwendig, die Entfernung zwischen Um- lenkspiegel und der eigentlichen Richtfunkstation klein zu halten. Dabei tritt die Schwierigkeit auf, dass die dem Umlenkspiegel gegenüberstehenden Antennen der Richtfunkstation nicht optimal ausgenutzt werden können, da bei den üblichen sehr scharfen Bündelungen immer nur eine Antenne von der Hauptkeule getroffen wird, während die auf dem andem Band arbeitende Nachbarantenne nur von der Flanke der Um- lenkcharakteristik getroffen wird.
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deutlich, dass die Hauptkeule 6, die zwar durch die Ausbildung des Reflektors nach Fig.
l für beide Strahlen Al und die gleiche HalbWertsbreite hat, nur noch die Antenne 4 optimal trifft, während die Antenne 5 für das andere Band nur von der Flanke beaufschlagt wird.'Erwünscht wäre ein Umlenkspiegel mit einer Frequenzabhängigkeit der Hauptkeule derart, dass unter Beibehaltung der konstanten Halbwertsbreite die beiden Hauptstrahlrichtungen für ^1 und X den Winkel t einschliessen.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stufung des Reflektors auf gegenüberliegenden Seiten entgegengesetzt vorgenommen ist, derart, dass für die kurze Welle \ die Höhe der Stu- fe X zie ist
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 3 an Hand eines rhombischen Umlenkspiegels. Die Bezugszeichen sind die gleichen wie in Fig. l. Zum Unterschied zur Fig. l sind erfindungsgemäss die Endteile 2 nicht auf beiden Seiten um den Betrag vorgezogen, sondern der eine Endteil (der linke) ist um
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die Verbreiterung ist neben der Grösse des Endteiles allein die Verschiebung der Phase der Aperturbele- gung massgebend.
Eine Versetzung der linken Stufe um + X und der rechten um - ^2/4 bedeutet hier nur eine Phasendrehung um 3600, wodurch die Auswirkung der Stufung keine Änderung erfährt.
Für die längere Welle #1 hingegen beträgt die Stufung bei dem in der Praxis vor kommenden Frequenz- Verhälthisvon #1 zu \ vonrund 1:2 eine Stufung um ¯#1/3. Da durch zeine Auslöschung mehrstattfinden kann, ergibtsich für diese Wellenlänge infolge der entgegengesetzten Lage der Endteile eine Schwenkung der Diagrammachse gegenüber der Diagrammachse der kürzeren Wellenlänge #2. Die Grösse des Win-
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des ebenen Reflektors erreichen, wobei der durch die Stufung herbeigeführte Leistungsverlust äusserst gering ist (zirka 1-1,5 db).