DE1010123B

DE1010123B - Hornstrahler fuer kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen

Info

Publication number: DE1010123B
Application number: DES33351A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Habil Otto Zinke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-05-07
Filing date: 1953-05-07
Publication date: 1957-06-13

Description

DEUTSCHES

. Es ist bekannt, daß bei Hornstrahlern ohne vorgesetzte Linse das Verhältnis von Trichterlänge zu Durchmesser der Öffnung etwa gleich dem Verhältnis des Öffnungsdurchmessers zur Wellenlänge gewählt werden soll, wenn man bei einem solchen Hornstrahler eine einigermaßen brauchbare Bündelung erhalten will. Dies bedeutet aber, daß die Länge der Hornstrahler außerordentlich groß gewählt werden muß. .

Will man die Baulänge eines Hornstrahlers verkürzen, so muß man den Öffnungswinkel größer wählen, als es zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades zulässig ist. Man hat daher in einen Hornstrahler bereits metallische Leitflächen eingebaut, die das Innere des Hornstrahlers in mehrere kleinere Kanäle aufteilen. Die Leitflächen erstrecken sich aber nur über einen Teil des Hornstrahlerraumes selbst und schaffen so zwischen der Speisestelle und den beginnenden Leitflächen einen Raum, in dem die elektromagnetischen Wellen unkontrollierbaren Einflüssen unterworfen sind. Bekanntlich entstehen in Hohlleitungen mit sich änderndem Querschnitt insbesondere dadurch Verluste, daß sich die elektromagnetische Energie eines bestimmten Wellentyps in Energieteile verschiedener Wellentypen aufspaltet.

Die dem Bekannten anhaftenden Mängel werden bei einem Hornstrahler nach der Erfindung, in welchem senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldlinien verlaufende und in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen in dem Hornstrahler sich erstreckende, vorzugsweise metallische Leitflächen oder z. B. in Richtung der elektrischen Feldlinien verlaufende dielektrische und/oder diamagnetische Leitflächen vorgesehen sind, dadurch beseitigt, daß die Leitflächen bis in die an den Hornstrahler angebaute Speiseleitung geführt sind. Dadurch wird es möglich, daß die elektromagnetische Energie bereits im Bereich der Speiseleitung aufgeteilt wird, so daß die Verluste im Hornstrahler sehr klein gehalten werden können. Mit großem Vorteil kann man elektromagnetische Linsen von sehr kleiner Form in den Trichterhals bzw. in die Speiseleitung einbauen und durch Verändern der Lage der Leitflächen in der Speiseleitung die Strahlungseigenschaften des Hornstrahlers beeinflussen. Auf diese Weise kann man die Strahlungsverteilung an der Trichteröffnung durch Steuerung der Amplitude in den einzelnen Kanälen bestimmen. Zur Beeinflussung der Phasenlagen der aus der Trichteröffnung austretenden elektromagnetischen Wellen können in der Nähe des Übergangs vom Hornstrahler auf die Speiseleitung Beschleunigungs- oder Verzögerungsstrecken in Form von Stoffen mit einer von 1 abweichenden relativen Dielektrizitätskonstante und/oder Permeabilität eingebracht werden. Diese

Hornstrahler für kurze und sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 4

Dr.-Ing. habil. Otto Zinke, München,
ist als Erfinder genannt worden

Stoffe bestimmen die elektrischen Weglängen der elektromagnetischen Wellen in den verschiedenen, durch die Leitflächen geschaffenen Wegen. Auch durch an diesem Ort angebrachte elektromagnetische Linsen kann· eine Phasengeschwindigkeitsbeeinflussung erfolgen. Es kann bei richtiger Bemessung der Eigenschaften der eingebrachten Stoffe bzw. der eingebauten Linse erreicht werden, daß die aus dem Hornstrahler austretende Welle entweder in Form einer Kugelwelle oder einer, ebenen Welle in den freien Raum abgestrahlt wird. Insbesondere aus Kompensationsgründen können .die elektrischen Längen der zur Beeinflussung der Wellen, im Übergangsgebiet von Speiseleitung auf Hornstrahler vorgesehenen Stoffe bzw. Linsenstücke so gewählt werden, daß sie eine Viertelwellenlänge oder Vielfache davon betragen. In bekannter Weise können Maßnahmen zur Verminderung der Reflexion an den eingebauten dielektrischen oder magnetischen Medien getroffen werden.

Die vorgesehenen Leitflächen können beispielsweise in Form von Blechen oder Gittern eingezogen werden. Sie gestatten eine leichte Steuerung der Amplitude und der Phasenlage der elektromagnetischen Wellen dadurch, daß der Trichter in einzelne Kanäle zerlegt wird.

Die Anordnung nach der Erfindung kann in elektrischer Hinsicht noch dadurch verbessert werden, daß an die in den freien Raum übergehende Trichteröffnung ein Verlängerungsstück angeschlossen wird, dessen Querschnitt gleich demjenigen der Trichter-Öffnung ist und dessen Begrenzungsflächen vorzugsweise parallel .zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen. Wellen verlaufen. Eine solche Hornstrahleranordnung kann . schon dadurch erreicht werden, daß man die divergierenden Hornstrahler-

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begrenzungsflächen bereits in der Nähe der Trichteröffnung so umbiegt, daß sie. parallel zur Haüptstrahlrichtung verlaufen. Die Herstellung eines solchen Hornstrahlers wird dadurch leichter möglich. Ein solcher Trichter ans atz ist bei allen Hornstrahlern von großem Vorteil, da er den Verlauf der elektrischen Feldstäfken der abzustrahlenden Wellen noch beim Austreten aus der Trichteröffnung in günstiger Weise beeinflußt» -

Bei Hornstrahleranordnungen mit vorgesetztem Trichteransatz können die Leitflächen bis zu der durch den Fortsatz gebildeten öffnung fortgeführt werden, so daß die Flächen der Trichterfortsätze und der Leitflächen untereinander und zur Strahlrichtung vorzugsweise parallel auslaufen.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß die Trichterlängen im Vergleich zu den üblichen Trichtern sehr kurz gewählt werden können, so daß auch das Gewicht der Trichter wesentlich herabgesetzt werden kann.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele gebracht.

Fig. 1 zeigt einen Hornstrahler mit eingezogenen Leitflächen 1. Die Leitflächen erstrecken sich von der Trichteröffnung bis in die Speiseleitung 2, In der Leitung 2 können die Leitflächen bewegbar oder fest eingebaut sein.

Eine Verlängerung des Hornstrahlers durch zur Ausbreitungsrichtung der Wellen parallel verlaufende Leitflächen ist in Fig. 2 gezeigt. Die divergierenden Hornstrahlerbegrenzungsflächen gehen bei dieser Ausführungsform in den Ansatz 3 über, dessen Begrenzungsflächen parallel zur Wellenausbreitung verlaufen. Die Querschnittsform dieses Ansatzes 3 ist gleich der Form der Trichteröffnung. Die Begrenzungsflächen des Ansatzes 3 können mit den Begrenzungsflächen des Hornstrahlers ein Stück bilden. Auch die divergierend verlaufenden Leitflächen 1 sind in parallel zur Ausbreitungsrichtung verlaufende Leitflächen 4 übergeführt. .

Fig. 3 zeigt einen Hornstrahler mit eingezogenen Leitflächen und im Trichterhals 5 zwischen den Leitflächen angeordneten Mitteln 6 zur Beschleunigung der elektromagnetischen Wellen. Zwischen den Leitflächen sind senkrecht zu diesen angeordnete Trennflächen vorgesehen, die verschiedene Wege mit verschiedenen Hohlleitereigenschaften bilden. Eine Ausführungsform in diesem Sinne ist in Fig. 4 gezeigt, die einen Querschnitt durch den Trichterhals darstellt. Die notwendigen Eigenschaften dieser so gebildeten Hohlleiterteile können durch entsprechende Dimensionierung der Hohlleiterbreite und Hohlleiterlänge erzielt werden.

In Fig. 5 sind zwischen die Leitflächen Verzögerungsmittel 7 eingebracht, deren Länge und Eigenschäften in Ausbreitungsrichtung der Wellen nach bekannten Regeln gewählt werden. Die dazugehörige Querschnittsdarstellung des Trichterhalses ist in Fig. 6 gezeigt. Auch an eine solche Trichteranordnung kann, wie in Fig. 7 gezeigt, ein Trichterfortsatz angesetzt werden. Es kann so erreicht werden, daß an der Fortsatzöffnung die aus den einzelnen Kanälen austretenden Wellen eine unter sich gleiche Phasenlage, auf weisen, so daß der Trichter eine ebene Welle auszustrahlen gestattet. Durch die im vorstehenden geschilderten Möglichkeiten der Veränderung der Leitflächen in der Speiseleitung kann die Feldverteilung über der Trichteröffnung praktisch beliebig eingestellt werden. Aus der Darstellung der Fig. 7 ist auch zu erkennen, daß der Ort des Überganges von den divergierenden Leitflächen zu den parallel zur Ausbreitungsrichtung verlaufenden Leitflächen nicht in einer Querschnittsebene liegen muß.

Im Trichterhals sind auch solche Stoffe verwendbar, deren dielektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften durch auf diese Stoffe wirkende elektrische und/oder magnetische Felder beeinflußbar ist. Die Strahlungseigenschaften des Hornstrahlers können dadurch gesteuert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hornstrahler für kurze und sehr kurze elektromagnetische Wellen mit senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldlinien verlaufenden und in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen in dem Hornstrahler sich erstreckenden, vorzugsweise metallischen Leitflächen oder z. B. in Richtung der elektrischen Feldlinien verlaufenden und in Ausbreitungsrichtung der Wellen sich erstreckenden dielektrischen und/oder diamagnetischen Leitflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen bis in die an den Hornstrahler angebaute Speiseleitung geführt sind.

2. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Speiseleitung sich erstreckenden Leitflächen gegeneinanderbewegbar sind, so daß der gegenseitige Abstand der Leitflächen veränderbar ist.

3. Hornstrahler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Überganges vom Hornstrahler auf die Speiseleitung Stoffe mit einer von 1 abweichenden relativen Dielektrizitätskonstante und/oder Permeabilität eingebracht sind, welche die Geschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen in den verschiedenen, durch die Leitflächen geschaffenen Wegen in verschiedener Weise beeinflussen.

4. Hornstrahler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Überganges vom Hornstrahler auf die Speiseleitung eine elektromagnetische Linse eingebaut ist.

5. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 3 und 4, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Eigenschaften der eingebrachten Stoffe bzw. der eingebauten Linse, daß die von dem Hornstrahler ausgehende Welle eine Kugelwelle ist.

6. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 4 und S, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Eigenschaften der eingebrachten Stoffe bzw. der eingebauten Linse, daß die von dem Hornstrahler ausgehende Welle eine ebene Welle ist.

7. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Längen der zur Beeinflussung der Wellen im Übergangsgebiet von Speiseleitung auf Hornstrahler vorgesehenen Stoffe bzw. Linsenstücke so gewählt sind, daß sie eine Viertelwellenlänge oder Vielfache davon betragen.

8. Hornstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am offenen, in den freien Raum übergehenden Ende liegenden Hornstrahlerbegrenzungsflächen so ausgebildet sind, daß sie vorzugsweise parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle verlaufen.

9. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die in den freien Raum übergehende Hornstrahleröffnung ein an diese angepaßter Fortsatz so angesetzt ist,

daß die Begrenzungsflächen vorzugsweise parallel zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen verlaufen.

10. Hornstrahler nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch in den Hornstrahlerfortsatz sich erstreckende, zur Ausbreitungsrichtung der

elektromagnetischen Wellen parallel verlaufende Leitflächen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 681 780; USA.-Patentschriften Nr. 2 454 766, 2 425 488.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen