DE1028631B - Richtantenne fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, beispielsweise Dezimeter- und Zentimeterwellen.

Antennen dieser Art bestehen häufig aus einem sogenannten Hornstrahler, das ist ein Hohlleiter, der entweder unmittelbar oder über eine Aufweitung an einem offenen Ende abstrahlt. Häufig dient eine derartige Richtantenne als Erregerantenne für einen Parabolspiegel, wozu sie im Brennpunkt desselben angeordnet wird. In der Praxis tritt in manchen Fällen die Forderung auf, über den Hornstrahler zwei linear polarisierte Wellen aufzunehmen oder auszusenden, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander liegen. Man verwendet für diesen Zweck Hornstrahler quadratischen Querschnitts und sieht die erforderlichen Anpassungsvorrichtungen für jede der linear polarisierten Wellen gesondert vor. Es ist auf diese Weise zwar ein zufriedenstellend entkoppelter Betrieb für die beiden Polarisationen erzielt, es zeigt sich aber, daß für jede der Polarisationen das Strahlungsdiagramm in der sogenannten elektrischen Ebene von dem in der magnetischen Ebene wesentlich abweicht. Darüber hinaus wird bei Frequenzänderungen die Anpassung sehr erschwert, da die Anpassungsvorrichtung für die eine Polarisation die der anderen Polarisation in gewissem Maße mit beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, der es ermöglicht, unter anderem gerade diese Schwierigkeiten zu beheben.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hornstrahler zum Betrieb mit linear polarisierten Wellen beliebiger Polarisationsebene, insbesondere einen Erregerstrahler für eine Parabolspiegelantenne, in der Weise auszubilden, daß der Hornstrahler über seine ganze Länge kreisförmigen Querschnitt besitzt und an dem seiner Apertur abgewandten Ende unter Bildung einer rotationssymmetrischen Sprungstelle in eine Hohlleitung kreisförmigen Querschnitts übergeht und daß eine weitere so bemessene rotationssymmetrische Sprungstelle in derartigem Abstand von der ersten Sprungstelle innerhalb des Hohlleiters oder des Hornstrahlers vorgesehen ist, daß über ein möglichst weites Frequenzgebiet ein wenigstens nahezu reflexionsfreier Übergang von der Hohlleitung in den freien Raum gegeben ist.

Es ist an sich eine Anordnung zur Breitbandanpassung bei einem über einen Hohlleiter gespeisten Trichterstrahler bekannt, deren wesentliches Merkmal darin besteht, daß zwei getrennte Anpassungsanordnungen vorhanden sind, von denen die erste in der Nähe des Übergangs von der Hohlleitung zum Trichter liegt und zur Anpassung dieser Teile aneinander Richtantenne für sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:
ίο Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Walter Stöhr

und Dr. rer. nat. Erwin Gillitzer, München,

sind als Erfinder genannt worden

dient und die andere in der Nähe der Trichteröffnung angeordnet ist und zur Anpassung der Trichteröffnung an den freien Raum dient.

Diese bekannte Anordnung bezieht sich indes auf einen Hornstrahler, der nur zum Betrieb mit linear polarisierten Wellen einer ganz bestimmten Polarisationsrichtung geeignet ist, was sich schon daraus ergibt, daß bei dieser Anordnung Stifte aus Metall vo>rgesehen sind. Es fehlt hiermit gerade ein wesentliches Merkmal des Erfindungsgegenstandes. Aus dem Vorstehenden ist auch bereits erkennbar, daß bei dieser bekannten Anordnung auch nicht die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe gegeben ist, nämlich der Betrieb eines Hornstrahlers mit linear polarisierten Wellen beliebiger Polarisationsebene.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Hornstrahler, der aus einem Rohrzylinder 1 besteht. Der Rohrzylinder 1. geht an seinem der Apertur 2 abgewandten Ende unter Bildung einer rotationssymmetrischen Sprungstelle 3 in eine Hohlleitung 4 über, die kreisförmigen Querschnitt besitzt. Durch den Übergang vom Rohrzylinder 1 auf den-freien Raum wird eine erste Reflexionsstelle verursacht, eine weitere Reflexionsstelle tritt an der Stelle der rotationssymmetrischen Sprungstelle 3 auf. Zur Kompensation der dadurch verursachten Reflexionen ist die Länge des Rohrzylinders 1 etwa

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gleich einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge — im Rohrzylinder 1 gemessen — gewählt, und außerdem ist eine induktive Blende 5 nach Art einer Kreislochscheibe aus Metall im Hohlleiter 4 vorgesehen. Man hat also für die Kompensation der in der Gegend der Apertur gelegenen Reflexionsstelle zwei Anpassungsmittel zur Verfugung; und zwar einerseits die rotationssymmetrische Sprungstelle 3 und andererseits die weitere rotationssymmetrische Sprungstelle, in diesem Fall die induktive Blende 5. Durch entsprechende Wahl der elektrischen Abstände zwischen der Reflexionsstelle und den beiden Sprungstellen sowie durch detnentsprechende Wahl der den Sprungstellen entsprechenden Reaktanzen bzw. Admittanzen läßt sich in einem weiten Frequenzgebiet eine gute Anpassung für eine beliebig orientierte linear polarisierte Welle sicherstellen. Der Abstand der Kreislochscheibe 5 beträgt von der Sprungstelle 3 beim Ausführungsbeispiel etwa ein Achtel der mittleren Betriebswellenlänge — im Hohlleiter 4 gemessen — und ist ebenso wie der induktive Blindleitwert der Blende 5 derart bemessen, daß über ein weites Frequenzgebiet die Hohlleitung 4 an den außerhalb der Apertur 2 befindlichen freien Raum wenigstens nahezu reflexionsfrei angepaßt ist.

Die rotationssymmetrische Ausbildung sowohl des Hornstrahlers als auch des Hohlleiters und der weiteren rotationssymmetrischen Sprungstelle bringt eine Reihe wesentlicher Vorteile mit sich. Einerseits wird durch die rotationssymmetrische Ausbildung sichergestellt, daß für eine beliebige Polarisationsebene der linear polarisierten Wellen das Strahlungsdiagramm der elektrischen Ebene mit dem der magnetischen Ebene praktisch völlig übereinstimmt im Vergleich mit einem Hornstrahler quadratischer Apertur entsprechenden Durchmessers. Gleichzeitig können die Anpassungsvorrichtungen für sämtliche Polarisationsebenen zu einer einzigen Anpassungsvocrichtung vereinigt werden, so daß beispielsweise bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Ringblende 5 zugleich die Fehlanpassung für zwei senkrecht zueinander linear polarisierte Wellen kompensiert.

An Stelle der induktiven Blende nach Fig. 1, die in einem Hohlleiterteil der Anordnung vorzusehen ist, ist auch die Anwendung eines kapazitiven Querleitwertes möglich, und zwar im eigentlichen Hornstrahler. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 2. Die allgemeine Ausbildung ist gleichartig zu der Anordnung nach Fig. 1, doch ist hier die restliche Kompensation dadurch bewirkt, daß im Zylinderrohr 1 so eine Scheibe aus dielektrischem Material etwa in einer Entfernung von einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge von der Apertur 2 entfernt angeordnet ist. Hier richtet sich das Maß dieser elektrischen Länge nach der im Rohrzylinder 1 auftretenden Hohlleiterwellenlänge. Die Dicke der dielektrischen Scheibe 6 ist ebenso wie ihr Abstand von der Apertur 2 und die Dielektrizitätskonstante des verwendeten Materials derart zu wählen, daß unter Berücksichtigung der Sprungstelle 3 über ein weites Frequenzgebiet ein wenigstens nahezu reflexionsfreier Übergang von der Hohlleitung 4 in den freien Raum gegeben ist. Die Erfindung ist auch bei einem Hornstrahler anwendbar, der die Form einer Kegelstumpffläche besitzt. Derartige Hornstrahler besitzen meist eine axiale Länge in der Größenanordnung eines oder mehrerer Betriebswellenlängen. Die Kompensation ist hier auf die an Hand der Fig. 2 erläuterte Weise vorgenommen. Es ist demnach eine dielektrische Scheibe 6 in dem itlichen Hornstrahler 1 vorgesehen, die sich in

der Entfernung etwa von einem Viertel bis zu einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge — gemessen in dem Hornstrahler 1 — von der Apertur entfernt im Hornstrahler 1 befindet. Die Ebene dieser als rotationssymmetrischen Sprungstelle dienenden dielektrischen Scheibe ist zweckmäßig ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 senkrecht zu der in den Ausführungsbeispielen mit dargestellten Achse des Hornstrahlers. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 kann an Stelle der kapazitiv wirkenden dielektrischen Scheibe ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine induktive Blende vorgesehen werden, die jedoch zweckmäßig im Hohlleiter 4 vorzusehen ist.

Bei den Ausführungsbeispielen bestehen der Hohlleiter 4 und der Hornstrahler 1 aus Metall, während die rotationssymmetrischen Sprungstellen 6 aus dielektrischem Material bestehen und lediglich die induktive Blende 5 aus Metall hergestellt ist. Die Art des verwendeten Materials für die der Kompensation dienenden zusätzlichen rotationssymmetrischen Sprungstelle kann jedoch sowohl ein geeignetes Metall als auch ein Dielektrikum sein. Bei Betrieb mit zwei senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen, wofür der Erfindungsgegenstand im wesentlichen bestimmt ist, sind in an sich bekannter Weise entsprechende Kopplungsvorrichtungen für diese Wellen im Hohlleiter 4 vorzusehen, die bei den Ausführungsbeispielen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hornstrahler zum Betrieb mit linear polarisierten Wellen beliebiger Polarisationsebene, insbesondere Erregerstrahler für eine Parabolspiegelantenne, dadurch gekennzeichnet, daß der Hornstrahler über seine ganze Länge kreisförmigen Querschnitt besitzt und an dem der Apertur abgewandten Ende unter Bildung einer rotationssymmetrischen Sprungstelle in eine Hohlleitung kreisförmigen Querschnitts übergeht und daß eine weitere so bemessene rotationssymmetrische Sprungstelle in derartigem Abstand von der ersten Sprungstelle innerhalb des Hohlleiters oder des Hornstrahlers vorgesehen ist, daß über ein möglichst weites Frequenzgebiet ein wenigstens nahezu reflexionsfreier Übergang von der Hohlleitung in den freien Raum gegeben ist.

2. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hornstrahler als Rohrzylinder größeren Durchmessers als die Hohlleitung ausgebildet ist und daß eine induktive kreisringförmige Blende etwa in einer Entfernung von einem Achtel der mittleren Betriebswellenlänge von der Sprungstelle entfernt in der Hohlleitung angeordnet ist.

3. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hornstrahler als Rohrzylinder größeren Durchmessers als die Hohlleitung ausgebildet ist und daß eine dielektrische Scheibe im Hornstrahler etwa ein Achtel der mittleren Betriebswellenlänge von der Apertur entfernt ist.

4. Richtantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hornstrahlers etwa ein. Viertel der mittleren Betriebswellenlänge beträgt.

5. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hornstrahler im Innern die Form einer Kegelfläche besitzt und daß im Abstand von etwa einem Viertel bis zu einem

dielektrische Scheibe die Hornstrahleröfrnung verschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Achtel der mittleren Betriebswellenlänge eine 5 Deutsche Patentanmeldung T 5750 Villa/21a*.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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