DE1011944B

DE1011944B - Weatherproof microwave antenna

Info

Publication number: DE1011944B
Application number: DEM30458A
Authority: DE
Inventors: John Rodgers
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1955-05-12
Filing date: 1956-05-08
Publication date: 1957-07-11
Also published as: FR1149097A; CH339950A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf wettergeschützte Mikrowellenantennen, die zur Ausstrahlung von Mikrowellenenergie in den Raum oder zum Empfangen von Mikrowellenenergie aus dem Raum Hornstrahler oder Reflektoren benutzen. Bekannte Beispiele derartiger Mikrowellenantennen, auf die sich die Erfindung bezieht, sind die dem Fachmann als sogenannte »cheese aerials« bekannten Antennen, die allgemein in Schiffsradaranlagen benutzt werden, und die Strahlungselemente und die ihnen zugeordneten Paraboloid- oder anderen Reflektoren, die allgemein für Mikrowellen-Richtfunkstrecken benutzt werden.The invention relates to weatherproof microwave antennas for the transmission of Use microwave energy in the room or to receive microwave energy from the room using horn radiators or reflectors. Well-known examples of such microwave antennas, to which the invention relates, are known to those skilled in the art as so-called "Cheese aerials" known antennas that are commonly used in ship radar systems, and the radiating elements and their associated parabolic or other reflectors, in general be used for microwave radio links.

Um solche Mikrowellenantennen vor Witterungseinflüssen zu schützen; umschließt man diese allgemein mit schützenden Abdeckungen, die aus dielektrischen Materialien hergestellt sind, welche für die elektromagnetische Mikrowellenstrahlung im wesentlichen transparent sind — z. B. Materialien, die in England unter dem Namen »Polythene« und »Perspex« bekannt sind — oder man sieht andererseits Abdeckplatten aus solchen Materialien vor, um die Apertur der Hornstrahler oder Reflektoren abzuschließen und damit das Eindringen von Regen oder anderen Niederschlägen zu verhindern. Unter Apertur wird bei Hohlleitern deren Mündung, bei Parabolspiegeln deren Öffnungsquerschnitt für die elektromagnetische Strahlung verstanden. Solche Abdeckungen oder Abdeckplatten arbeiten in den meisten Fällen zufriedenstellend, führen aber zu ziemlichen Schwierigkeiten und Leistungsverlusten bei Wetterlagen von Vereisung und Schneeablagerungen. Schnee- und Eisablagerungen sind keineswegs im wesentlichen für Mikrowellenstrahlung transparent, und solche Ablagerungen auf einem Teil einer Abdeckung oder Abdeckplatte, die sich über der Apertur eines Hornstrahlers oder Reflektors befindet, kann einen sehr erheblichen Leistungsabfall verursachen und die Arbeitsweise schwerwiegend beeinflussen.To protect such microwave antennas from the elements; one encloses this generally with protective covers made of dielectric materials suitable for electromagnetic Microwave radiation are essentially transparent - e.g. B. Materials made in England are known under the names »Polythene« and »Perspex« - or you can see cover plates on the other hand made of such materials to close the aperture of the horn antenna or reflectors and thus preventing the ingress of rain or other precipitation. Under aperture is with waveguides their mouth, with parabolic mirrors their opening cross-section for the electromagnetic one Radiation understood. Such covers or cover plates work in most cases satisfactory, but lead to considerable difficulties and loss of performance in weather conditions of Icing and snow deposits. Snow and ice deposits are by no means essential for Microwave radiation transparent, and such deposits on part of a cover or Cover plate, which is located over the aperture of a horn or reflector, can be very cause a significant drop in performance and have a serious impact on the way things work.

Wegen dieser ungünstigen Effekte der Eisbildung und Schneeablagerung ist es allgemein üblich, Antennen der besprochenen Art mit elektrischen Heizkörpern zu versehen. Heutzutage bringt man normalerweise eine Art elektrischen Heizkörper an das Metall eines Hornstrahlers oder Reflektors an, aber tatsächlich ist dieser Behelf wegen des für Abdeckung oder Abdeckplatten benutzten Materials unzureichend und läßt viel zu wünschen übrig. An oder nahe an der Oberfläche eines Hornstrahlers oder Reflektors erzeugte Wärme muß durch die thermische Isolation, die durch die Dicke der Abdeckung oder Abdeckplatte gebildet wird, geleitet werden, bevor sie den Schnee oder das Eis auf deren Äußerem erreichen kann. Die Erfindung sucht verbesserte Heizeinrichtungen für Antennen der besprochenen Art zu schaffen, welche Wettergeschützte MikrowellenantenneBecause of these adverse effects of ice formation and snow deposition, it is common practice to use antennas to be provided with electric radiators of the type discussed. Nowadays one usually brings a kind of electric heater to the metal of a horn or reflector, but in fact, this expedient is insufficient because of the material used for the cover or cover plates and leaves a lot to be desired. Generated on or close to the surface of a horn or reflector Heat must be provided by the thermal insulation created by the thickness of the cover or cover plate before it can reach the snow or ice on its exterior. the Invention seeks to provide improved heating devices for antennas of the type discussed, which Weatherproof microwave antenna

Anmelder:Applicant:

Marconi's Wireless Telegraph Company Limited, LondonMarconi's Wireless Telegraph Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney,
Hanover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. Mai 1955 und 27. Februar 1956Claimed priority:
Great Britain May 12, 1955 and February 27, 1956

John Rodgers, Shenfield, Essex (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt wordenJohn Rodgers, Shenfield, Essex (UK),
has been named as the inventor

einen erheblichen besseren Wirkungsgrad als die bisher bekannten besitzen, die aber die hochfrequente Arbeitsweise des Apparats, an welchem die fragliche Einrichtung angebracht ist, nicht ungünstig beeinflussen oder wesentlich stören. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Heizkörper vorgesehen ist, welcher, obwohl er in der Apertur des Hornstrahlers oder Reflektors sich befindet, so konstruiert und angeordnet ist, daß er die hochfrequente Arbeitsweise nicht wesentlich stört.have a significantly better efficiency than the previously known, but the high-frequency Do not adversely affect the operation of the apparatus to which the device in question is attached or significantly disturb. This is achieved in that a radiator is provided which, although it is in the aperture of the horn or reflector, so constructed and arranged is that it does not significantly interfere with the high-frequency operation.

Erfindungsgemäß ist das der Abdeckung dienende Dielektrikum mit einem Heizgitter versehen, das aus dünnen Leitern besteht, die an allen Punkten innerhalb der Apertur im wesentlichen senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldstärke der zu übertragenden Welle liegen. Die einzelnen Leiter des Heizgitters sind in das Dielektrikum an dessen äußerer Oberfläche eingebettet oder an dessen äußerer Oberfläche angebracht.According to the invention, the dielectric used for the cover is provided with a heating grid that consists of consists of thin conductors, which at all points within the aperture are essentially perpendicular to the Direction of the electric field strength of the wave to be transmitted lie. The individual heads of the Heating grids are embedded in the dielectric on its outer surface or on its outer surface Surface attached.

Das Heizgitter kann bestehen oder besteht vorzugsweise aus hochohmigem Material, z. B. dem Material, welches in England unter dem registrierten Handelsnamen »Michrome« bekannt ist. Es ist selbstverständlich mit Endanschlüssen für die Zuführung des Heizstromes ausgerüstet, welcher am praktischsten Netzstrom sein kann.The heating grid can consist or is preferably made of high-resistance material, e.g. B. the material, which is known in England under the registered trade name "Michrome". It goes without saying equipped with end connections for the supply of the heating current, which is the most practical mains current can be.

Die Raumeinteilung und die Querschnittsebenenform der Leiter des Heizgitters sind nicht kritisch; das einzige Erfordernis ist, daß die hierdurch gegebene Gesamtfläche, die sich in einer Oberfläche innerhalb der Apertur der Antenne im rechten Winkel zur Fortpflanzungsrichtung befindet, einen verhältnismäßig kleinen Anteil (z. B. die Größenordnung von 5%) der gesamten Querschnittsfläche der Apertur nicht übersteigen soll.The division of space and the shape of the cross-sectional planes of the conductors of the heating grille are not critical; the only requirement is that the total area thereby given, which is in a surface is located within the aperture of the antenna at right angles to the direction of propagation, a relatively small proportion (e.g. the order of 5%) of the total cross-sectional area of the aperture should not exceed.

709 587/307709 587/307

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Obwohl auf den ersten Blick das Anbringen eines Gitters von Leitern über der Apertur eines Hornstrahlers oder Reflektors praktisch nicht erlaubt ist, ist das erreichte Ergebnis durch Anordnung des Gitters in der oben definierten Weise, daß die Kopplung zwischen dem Gitter und der Strahlung, welche das Gitter passiert, im wesentlichen Null ist. Die einzige Wirkung des Gitters vom Gesichtspunkt der Strahlung ist, das Strahlungsbündel zu einem vernaehlässigbar kleinen Anteil zu verschlucken.Although, at first glance, a grid of conductors is attached over the aperture of a horn antenna or reflector is practically not allowed, the result achieved by arranging the Grating in the manner defined above that the coupling between the grating and the radiation which passing the grid is essentially zero. The only effect of the grid from the point of view of Radiation means swallowing a negligibly small amount of the radiation beam.

Das Wesentliche der Erfindung liegt daher in der derartigen Anordnung des Gitters, daß es praktisch vollständig vernachlässigbare Kopplung mit der Strahlung besitzt, so daß es im wesentlichen keine Wirkung auf den Mikrowellenhornstrahler oder -reflektor hat.The essence of the invention therefore lies in the arrangement of the grid in such a way that it is practical Has completely negligible coupling with the radiation, so there is essentially none Has an effect on the microwave horn radiator or reflector.

Da das Heizgitter wenigstens in der Apertur der Antenne in die Abdeckung oder Abdeckplatte eingebettet oder an deren äußeren Oberfläche angeordnet ist, erhält man wirksame und nutzbare Wärme zur Verhinderung der Ansammlung von Schnee und Eis auf der Oberfläche, wo sie sehr unangebracht wäre. Natürlich könnten elektrische Heizeinrichtungen auch in oder an anderen Teilen der Abdeckung oder Abdeckplatte außerhalb der Antennenapertur angeordnet werden, aber solche Einrichtungen könnten irgendwelche praktische Form oder Anordnung haben, weil sie außerhalb des Strahlungsweges sind und die Frage der Kopplung nicht auftritt. Teile eines Heizsystems in der Apertur einer Antenne müssen jedoch so angeordnet sein, wie diese Erfindung entsprechend vorstehenden Ausführungen fordert.Because the heating grid is embedded in the cover or cover plate at least in the aperture of the antenna or is arranged on the outer surface, one obtains effective and usable heat for Prevents the accumulation of snow and ice on the surface where it would be very inappropriate. Of course, electrical heating devices could also be in or on other parts of the cover or Cover plate can be placed outside the antenna aperture, but such devices could have any practical shape or arrangement because they are out of the path and the Question of coupling does not arise. However, parts of a heating system in the aperture of an antenna must be arranged as required by this invention in accordance with the foregoing.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.

In Fig. I ist ein Hornstrahler 1 von gewöhnlicher Divergenzart dargestellt, der von einem gebrochen gezeichneten Hohlleiter 2 mit Energie versorgt wird. Über der Apertur des Hornstrahlers und dieselbe abschließend befindet sich eine Wetterschutzplatte 3 aus Polythene oder einem anderen geeigneten, verlustarmen Material. Eingebettet in dieses Material und nahe seiner äußeren Oberfläche befindet sich ein Heizgitter mit den Energieversorgungsanschlüssen 4, vorgesehen für die Energieversorgung durch Anschluß an das Netz oder an eine andere geeignete Energiequelle. Das Heizgitter besteht aus einer Vielzahl von parallelen hochohmigen Drahtlängen 5, die durch Verbindungen 6 parallel geschaltet sind, welche, wie gezeigt, außerhalb der Apertur angeordnet sind. Man sieht, daß an allen Punkten innerhalb der Apertur sich die Heizleiter senkrecht zur elektrischen Polarisationsebene erstrecken, was in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil E gekennzeichnet ist. Die Abdeckplatte 3 ist an ihren Rändern abgebrochen dargestellt, um zu zeigen, daß sie nicht nur eine Platte, sondern auch ein Teil einer Abdeckung sein kann, welche die ganze oder den größeren Teil der Antenne umschließt.In Fig. I a horn antenna 1 of the usual divergence type is shown, which is supplied with energy by a broken waveguide 2. A weather protection plate 3 made of polythene or some other suitable, low-loss material is located above the aperture of the horn antenna and finally the same. Embedded in this material and near its outer surface is a heating grid with the energy supply connections 4, provided for the energy supply by connection to the mains or to another suitable energy source. The heating grid consists of a plurality of parallel high-resistance wire lengths 5 which are connected in parallel by connections 6 which, as shown, are arranged outside the aperture. It can be seen that the heating conductors extend perpendicular to the electrical polarization plane at all points within the aperture, which is indicated by a double arrow E in FIG. The cover plate 3 is shown broken away at its edges to show that it can be not only a plate, but also a part of a cover which encloses the whole or the greater part of the antenna.

Die in Fig. 2 gezeigte Antenne besteht aus einem Strahlungselement 7 am Brennpunkt eines Paraboloid' reflektors 8, dessen Apertur von einer Abdeckplatte 3 oder einem Teil einer Abdeckung, wie vorher beschrieben, abgeschlossen ist.The antenna shown in Fig. 2 consists of one Radiant element 7 at the focal point of a paraboloid 'reflector 8, the aperture of which is covered by a cover plate 3 or part of a cover, as previously described, is closed.

In Fig. 2 ist das Heizelement in Serienschaltung im Gegensatz zur Parallelschaltung gezeigt; es besteht aus hochohmigen Zickzackleiterlängen 5, die sich in der für Nullkopplung geforderten Richtung über die Apertur des Reflektors erstrecken und die außerhalb der Apertur durch Verbindungsteile 6 in Serie verbunden sind. Selbstverständlich kann sowohl Serienwie Parallelschaltung der Heizeinrichtung für jedes beider Ausführungsbeispiele benutzt werden, und dje Erfindung ist nicht auf die besonders gezeigten Heiz¹ einrichtungen beschränkt. '.;■ 'In Fig. 2, the heating element is shown in series in contrast to the parallel connection; it consists of high-resistance zigzag conductor lengths 5 which extend in the direction required for zero coupling over the aperture of the reflector and which are connected in series outside the aperture by connecting parts 6. Of course, can be used both Serienwie parallel circuit of the heater for each of both embodiments, and DJE invention is not limited to the particularly illustrated heating means ¹ is limited. '.;■'

Claims

Claims;

1. Weatherproof microwave antenna, consisting of a horn or Paraböb mirror, the aperture of which is sealed against the effects of the weather by means of a dielectric and in which a heating device is also provided to prevent moisture condensation, characterized in that the dielectric i * | it is provided with a heating grid, which consists of thin conductors, which at all points within the aperture are essentially perpendicular to the direction of the electric field strength of the wave to be transmitted. f ^:

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the individual conductors of the heating grid embedded in the dielectric on its outer surface or attached to its outer surface are.

3. Antenna according to claim 1 and 2, characterized in that the individual conductors of the heating grid are made of high-resistance material.

4. Antenna according to claim 1 to 3, characterized in that for interconnection (series and / or parallel connection) of the individual conductors of the heating grid, additional connecting conductors are provided are, with their possibly extending in the direction of the electric field strength Parts are arranged outside the aperture. ;

1 sheet of drawings