DE1058576B - Directional antenna - Google Patents
Directional antennaInfo
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- DE1058576B DE1058576B DEN12807A DEN0012807A DE1058576B DE 1058576 B DE1058576 B DE 1058576B DE N12807 A DEN12807 A DE N12807A DE N0012807 A DEN0012807 A DE N0012807A DE 1058576 B DE1058576 B DE 1058576B
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
- H01Q25/001—Crossed polarisation dual antennas
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtantenne, bei der zwischen dem Strahler und der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels, z. B. einem Reflektor oder einer Linse, ein polarisierter Hilfsreflektor angeordnet ist, der eine maximale Durchlässigkeit für elektromagnetische Wellen mit bestimmter Polarisationsrichtung und ein maximales Reflexionsvermögen für elektromagnetische Wellen, deren Polarisationsrichtung rechtwinklig zu der ersten Polarisationsrichtung liegt, besitzt.The invention relates to a directional antenna in which between the radiator and the device for concentrating the bundle, e.g. B. a reflector or a lens, a polarized auxiliary reflector is arranged, which has a maximum permeability for electromagnetic waves with a certain polarization direction and a maximum reflectivity for electromagnetic waves whose polarization direction is perpendicular to the first Direction of polarization lies, owns.
Richtantennen dieser Art sind bekannt und eignen sich zur wahlweisen Erzeugung von entweder einem breiten oder einem schmalen Bündel in Abhängigkeit davon, ob die Polarisationsrichtung des durch Drehung um seine Achse einstellbaren Hilfsreflektors derart gewählt ist, daß die vom Strahler ausgesandte Energie vom Hilfsreflektor gebündelt oder von diesem durchgelassen und somit vom Hauptreflektor gebündelt wird. Es besteht nun aber in der Praxis das Bedürfnis nach einer Antenne, die es ermöglicht, ao Bündel von nicht nur verschiedener Breite, sondern auch von wesentlich verschiedener Form zu erzeugen. Dies erfordert jedoch die Anwendung von mehreren Strahlen. Muß z. B. ein rotationssymmetrisches Bündel ausgesandt werden, dann muß die Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels von einem punktförmigen Strahler bestrahlt werden, der z. B. eine kreisförmige, im Brennpunkt der das Bündel konzentrierenden Vorrichtung liegende Wellenhohlleitermündung sein kann. Muß ein Biberschwanzbündel erregt werden, dann muß der bestrahlte Teil der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels groß sein in der Richtung der kleinsten Abmessung des Bündels und klein in der Richtung der größten Abmessung dieses Bündels. Eine solche Bestrahlung erhält man z. B. mit einem flachen Hornstrahler, dessen flache Seite der breitesten Seite des Bündels parallel ist, oder mit einem Antennensystem mit Dipolen und Reflektordipolen. Wünscht man ein scharfes Bündel, dann muß der Strahler im oder dicht beim Brennpunkt der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels angeordnet werden. Die beiden Strahler einer Antenne, die zwei Bündelformen erregen können, müßten also in demselben Punkt aufgestellt werden. Weil dies aber unmöglich ist, wäre der eine Strahler durch den anderen zu ersetzen, um ein anderes Bündel zu erhalten. Das Auswechseln der Strahler kann aber unter Umständen unerwünscht sein.Directional antennas of this type are known and are suitable for the selective generation of either a wide or a narrow beam depending on whether the polarization direction of the auxiliary reflector adjustable by rotation about its axis is chosen such that the energy emitted by the radiator is bundled by the auxiliary reflector or by this is allowed through and is thus bundled by the main reflector. It is now, however, in practice, the need for an antenna, which makes it possible not only ao bundles of different widths, but also to produce from essentially different shape. However, this requires the use of multiple beams. Must z. B. be sent out a rotationally symmetrical bundle, then the device for concentrating the bundle must be irradiated by a point radiator which z. B. may be a circular waveguide mouth located at the focal point of the device concentrating the bundle. When a beaver tail bundle is to be excited, the irradiated portion of the device for concentrating the bundle must be large in the direction of the smallest dimension of the bundle and small in the direction of the largest dimension of that bundle. Such irradiation is obtained z. B. with a flat horn antenna whose flat side is parallel to the widest side of the bundle, or with an antenna system with dipoles and reflector dipoles. If a sharp bundle is desired, the radiator must be arranged in or close to the focal point of the device for concentrating the bundle. The two radiators of an antenna, which can excite two beam shapes, would therefore have to be set up at the same point. But because this is impossible, one radiator would have to be replaced by the other in order to obtain a different bundle. Replacing the emitters may, however, be undesirable under certain circumstances.
Ähnliche Schwierigkeiten können hervorgerufen werden, wenn es notwendig ist, die Abtastbewegung des Bündels zu ändern. In der Regel muß dann die Bündelform ebenfalls geändert werden, so daß der Strahler ausgewechselt werden muß. Aber sogar in dem Fall, daß beide Abtastbewegungen von dem-Similar difficulties can be caused when it is necessary to perform the scanning movement of the bundle to change. As a rule, the bundle shape must then also be changed so that the Emitter must be replaced. But even in the event that both scanning movements are
Anmelder:
N.V. Hollandse Signaalapparaten,
Hengelo (Niederlande)Applicant:
NV Hollandse signaling apparatus,
Hengelo (Netherlands)
Vertreter: Dipl.-Ing. W. Scherrmann, Patentanwalt,
Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9Representative: Dipl.-Ing. W. Scherrmann, patent attorney,
Eßlingen / Neckar, Fabrikstr. 9
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3. Oktober 1955Claimed priority:
Great Britain 3 October 1955
Cornells Augustinus van Staaden, Hengelo
(Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenCornell's Augustinus van Staaden, Hengelo
(Netherlands),
has been named as the inventor
selben Bündel ausgeführt werden müssen, wird man doch in der Regel, um eine andere Abtastbewegung zu erhalten, gezwungen sein, einen anderen Abtastmechanismus zu verwenden.The same bundle must be executed, but you will usually have to make a different scanning movement be forced to use a different scanning mechanism.
Die Erfindung bezweckt eine Antennenvorrichtung für die wahlweise Erzeugung von Bündeln wesentlich verschiedener Form, bei der die Auswechslung der Strahler und eventuell der Abtastmechanismen sich erübrigt. Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zwecke eine Richtantenne der anfangs erwähnten Art derart ausgeführt, daß die Polarisationsrichtung des Hilfsreflektors mit Bezug auf die Polarisationsrichtung des Strahlers immer eine solche Lage hat, daß die vom Strahler ausgesandte Energie den Hilfsreflektor mit nur geringen Verlusten passiert, und daß die Antenne noch einen zweiten Strahler aufweist, der in der Richtung des Hilfsrefiektors eine Strahlung mit einer solchen Polarisationsrichtung aussendet, daß der Hilfsreflektor diese Strahlung derart reflektiert, daß sie infolge der gegenseitigen Lage der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels des zweiten Strahlers und des Hilfsreflektors in der Richtung der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels zurückgeworfen wird.The invention aims to provide an antenna device for the selective generation of bundles various forms, in which the radiators and possibly the scanning mechanisms are replaced unnecessary. According to the invention, a directional antenna of the type mentioned initially is of this type for this purpose carried out that the polarization direction of the auxiliary reflector with respect to the polarization direction of the radiator is always in such a position that the energy emitted by the radiator hits the auxiliary reflector happens with only small losses, and that the antenna also has a second radiator, which is in the direction of the auxiliary reflector emits radiation with such a polarization direction that the auxiliary reflector reflects this radiation in such a way that it is due to the mutual position of the device for concentrating the beam of the second radiator and the auxiliary reflector in the direction of Device for concentrating the bundle is thrown back.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antenne kann einer der beiden Strahler eine lineare Abtastbewegung ausführen, so daß die Achse des biberschwanzförmigen Bündels in einer bestimmten Ebene zwischen zwei ExtremlagenIn an advantageous embodiment of an antenna according to the invention, one of the two Emitter perform a linear scanning movement so that the axis of the beaver-tail-shaped bundle in a certain level between two extreme positions
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hin und her pendelt. Der andere Strahler kann eine kreisförmige Bewegung ausführen, so daß eine kegelförmige Abtastbewegung erfolgt. Ein Ziel, das von der Antenne verfolgt werden muß, kann zuerst mit Hilfe des linear abtastenden biberschwanzförmigen Bündels, das von dem ersten Strahler geliefert wird, aufgesucht werden, wobei die Antenne eine Suchbewegung ausführt durch Drehen um eine Achse, die senkrecht auf der Achse steht, um die die lineare Abtastung erfolgt. Nachdem das Ziel erfaßt worden und die Antenne auf das Ziel gerichtet ist, wird der andere Strahler betätigt und von der Antenne ein kegelförmig abtastendes Bündel ausgesandt, so daß diese Antenne mit einer Vorrichtung zum automatischen Zielnachlauf zusammenarbeiten kann. Auch andere Kombinationen von Richtcharakteristiken und Abtastverfahren können erfindungsgemäß zustande gebracht werden.commutes back and forth. The other radiator can perform a circular movement, so that a cone-shaped Scanning movement takes place. A target to be followed by the antenna can be started with The help of the linear scanning beaver-tail-shaped bundle supplied by the first emitter, are sought, the antenna executes a search movement by rotating around an axis that is perpendicular to the axis around which the linear scanning is carried out. After the target has been captured and the antenna is aimed at the target, the other radiator is actuated and turned on by the antenna cone-shaped scanning beam sent out, so that this antenna with a device for automatic Target tracking can work together. Also other combinations of directional characteristics and Scanning methods can be brought about according to the invention.
Bei einer speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antenne kann der Hilfsreflektor eine hin und her pendelnde Bewegung ausführen, um eine Abtastbewegung eines Bündels herbeizuführen, das von einem Strahler erregt wird, der in bezug auf die Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels eine feste Lage einnimmt. Die Erfindung wird nun an Hand der Abbildungen erörtert werden.In a special embodiment of an antenna according to the invention, the auxiliary reflector can be a perform a reciprocating motion to produce a scanning motion of a bundle, which is excited by a radiator which, in relation to the device for concentrating the beam, is a assumes a fixed position. The invention will now be discussed with reference to the figures.
Abb. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antenne;Fig. 1 shows a first embodiment of an antenna according to the invention;
Abb. 2, 3, 4, 5 und 6 zeigen eine Anzahl verschiedener Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Antennen, die Bündel aussenden, welche Abtastbewegungen unterworfen sind;Figures 2, 3, 4, 5 and 6 show a number of different embodiments of the invention Antennas that emit beams that are subject to scanning movements;
Abb. 7 zeigt eine Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels, welche in einer erfindungsgemäßen Antenne verwendet werden kann.Fig. 7 shows a device for concentrating the bundle, which is used in a device according to the invention Antenna can be used.
In Abb. 1 ist 101 ein Parabolspiegel. Ein Wellenhohlleiter 104 weist an seinem einen Ende einen flachen Hornstrahler 105 auf und geht durch eine öffnung im Mittelpunkt des Spiegels. Der Hornstrahler strahlt in der Richtung des Hilfsreflektors 106, der die Strahlung in der Richtung des Parabolspiegels 101 reflektiert, so daß diese Strahlung von dem vom Hilfsreflektor 106 hervorgerufenen virtuellen Bild des Strahlers 105 zu kommen scheint. Die Abmessungen des flachen Hornstrahlers sind derart, daß der parabolische Reflektor in der Richtung senkrecht zur größten Seite des Hornstrahlers völlig bestrahlt wird, während dieser Reflektor in der Richtung der größten Seite des Hornstrahlers nur teilweise bestrahlt wird, so daß in der Richtung senkrecht zum flachen Hornstrahler eine bessere Bündelung der ausgesandten Energie erfolgt als in der Richtung der größten Seite dieses Hornstrahlers und demzufolge ein Biberschwanzbündel erzeugt wird. Der Hilfsreflektor besteht aus parallelen Leitern. Die Richtung des magnetischen Vektors der vom Hornstrahler 105 ausgesandten Strahlung steht senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Richtung dieser Leiter, so· daß der Hilfsreflektor die vom Hornstrahler ausgesandte Energie reflektieren kann. An der anderen Seite des Hilfsreflektors 106 ist ein zweiter Strahler angeordnet, in diesem Ausführungsbeispiel eine runde Wellenhohlleitermündung 107. Die Richtung des elektrischen Vektors der von diesem letzten Strahler ausgesandten Energie steht senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Richtung der Leiter des Hilfsreflektors, so daß diese Strahlung praktisch ohne Energieverlust den Hilfsreflektor passieren und den parabolischen Reflektor 101 bestrahlen kann. Dieser Parabolspiegel konzentriert die Strahlung zu einem rotationssymmetrischenIn Fig. 1, 101 is a parabolic mirror. A waveguide 104 has a flat horn antenna 105 at one end and passes through an opening in the center of the mirror. The horn radiator radiates in the direction of the auxiliary reflector 106, which reflects the radiation in the direction of the parabolic mirror 101 , so that this radiation appears to come from the virtual image of the radiator 105 produced by the auxiliary reflector 106. The dimensions of the flat horn are such that the parabolic reflector is completely irradiated in the direction perpendicular to the largest side of the horn, while this reflector is only partially irradiated in the direction of the largest side of the horn, so that in the direction perpendicular to the flat horn a better bundling of the emitted energy takes place than in the direction of the largest side of this horn antenna and consequently a beaver tail bundle is generated. The auxiliary reflector consists of parallel conductors. The direction of the magnetic vector of the radiation emitted by the horn antenna 105 is perpendicular or almost perpendicular to the direction of these conductors, so that the auxiliary reflector can reflect the energy emitted by the horn antenna. On the other side of the auxiliary reflector 106 a second radiator is arranged, in this embodiment a round waveguide mouth 107. The direction of the electrical vector of the energy emitted by this last radiator is perpendicular or almost perpendicular to the direction of the conductor of the auxiliary reflector, so that this radiation can pass the auxiliary reflector practically without loss of energy and irradiate the parabolic reflector 101. This parabolic mirror concentrates the radiation into a rotationally symmetrical one
dünnen Bündel. Die Abmessungen der runden Wellenhohlleitermündung sind derart gewählt, daß das Strahlungsbündel dieser Mündung den parabolischen Reflektor völlig bestrahlt. Dieser parabolische Reflektor muß von rotationssymmetrischer Form sein, es sei denn, daß die Antenne mit einer »Offset-Speisung« versehen ist. Obwohl das virtuelle Bild des Hornstrahlers 105, das den Parabolspiegel scheinbar bestrahlt, wenn der Hornstrahler in Tätigkeit ist, inthin bundle. The dimensions of the round wave waveguide mouth are chosen so that the radiation beam from this mouth completely irradiates the parabolic reflector. This parabolic reflector must be of rotationally symmetrical shape, unless the antenna is provided with an "offset feed". Although the virtual image of the horn 105, which apparently irradiates the parabolic mirror when the horn is in operation, in
ίο der öffnung der runden Wellenhohlleitermündung liegt, erübrigt es sich trotzdem, den einen Strahler durch den anderen zu ersetzen, wenn ein Bündel von anderer Form ausgesandt werden muß. Bei der obenstehend beschriebenen Ausführungsform ist der öffnungswinkel des rotationssymmetrischen Bündels derselbe wie der öffnungswinkel des Biberschwanzbündels, gemessen in der Richtung senkrecht zu dem flachen Hornstrahler. Wünscht man einen größeren Öffnungswinkel für das rotationssymmetrische Bündel, dann muß man eine runde Wellenhohlleitermündung größeren Durchmessers verwenden, die dann nur einen Teil des parabolischen Reflektors bestrahlt. In diesem Fall kann man die Abmessungen des Parabolspiegels in der Richtung der größten Seite des flachen Hornstrahlers herabsetzen, weil die äußersten Teile der Spiegelfläche in dieser Richtung weder vom Hornstrahler noch von der runden Wellenhohlleitermündung bestrahlt werden. Weiter braucht nur ein Teil der reflektierenden Fläche des Parabolspiegeis die Strahlung der beiden Strahler zu reflektieren. Die äußersten Teile der reflektierenden Fläche in der Richtung senkrecht zu der größten Seite des Hornstrahlers kann man derart ausführen, daß sie nur Strahlung reflektieren können, deren Polarisationsrichtung derjenigen der Strahlung des flachen Hornstrahlers entspricht. Diese Vereinfachung kann unter Umständen den Preis des Reflektors herabsetzen. Abhängig von dem betätigten Strahler wird entweder ein Biberschwanzbündel oder ein scharfes rotationssymmetrisches Bündel ausgesandt. Das Biberschwanzbündel ist sehr geeignet zum Auffinden eines Zieles, wobei der Reflektor um eine Achse pendelt, die der Seite des Hornstrahlers parallel ist, während überdies die Antenne eine Suchbewegung ausführt durch Drehung um eine Achse, die senkrecht auf der erstgenannten Achse steht. Nachdem das Ziel erfaßt werden und die Antenne auf das Ziel gerichtet ist, kann der runde Strahler betätigt werden, so daß ein scharfes Bündel ausgesandt wird, das Entfernungsmessungen in größerer Entfernung ermöglicht. Das Ziel kann mit der obigen Antenne automatisch verfolgt werden, wenn man anstatt einer fest angeordneten runden Wellenleitermündung 107 eine exzentrisch rotierende Wellenhohlleitermündung verwendet. ίο the opening of the round wave waveguide mouth is, it is still unnecessary to replace one radiator by the other if a bundle of a different shape has to be sent out. In the embodiment described above, the opening angle of the rotationally symmetrical bundle is the same as the opening angle of the beaver tail bundle, measured in the direction perpendicular to the flat horn antenna. If you want a larger opening angle for the rotationally symmetrical bundle, then you have to use a round wave waveguide mouth of larger diameter, which then irradiates only part of the parabolic reflector. In this case, the dimensions of the parabolic mirror can be reduced in the direction of the largest side of the flat horn antenna, because the outermost parts of the mirror surface are not irradiated in this direction by either the horn antenna or the round waveguide mouth. Furthermore, only part of the reflecting surface of the parabolic mirror needs to reflect the radiation from the two emitters. The outermost parts of the reflective surface in the direction perpendicular to the largest side of the horn antenna can be designed in such a way that they can only reflect radiation whose polarization direction corresponds to that of the radiation from the flat horn antenna. This simplification can reduce the price of the reflector under certain circumstances. Depending on the emitter activated, either a beaver tail bundle or a sharp, rotationally symmetrical bundle is sent out. The beaver tail bundle is very suitable for finding a target, the reflector oscillating around an axis that is parallel to the side of the horn antenna, while the antenna also performs a search movement by rotating around an axis that is perpendicular to the first-mentioned axis. After the target has been detected and the antenna is aimed at the target, the round radiator can be actuated so that a sharp beam is emitted, which enables distance measurements to be taken at greater distances. The target can be tracked automatically with the above antenna if an eccentrically rotating waveguide orifice is used instead of a fixed round waveguide mouth 107.
Die Antenne liefert in diesem Fall ein Bündel, das eine kegelförmige Abtastbewegung ausführt, so daß die Ziellage bezüglich der Antenne festgestellt werden kann durch Vergleich der Amplituden der Rückstrahlimpulse, die in verschiedenen Lagen des Bündels während dieser Abtastbewegung empfangen werden. Abb. 2 zeigt in schaubildlicher Darstellung eine Antenne mit zwei Strahlern, die beide eine Abtastbewegung ausführen können. Der erste Strahler ist ein flacher Hornstrahler 205, der sich am Ende eines bewegbaren Wellenleiters 204 befindet. Der bewegbare Wellenleiter wird von einem fest angeordneten Wellenleiter 202, mit dem er über eine gelenkige Wellenleiterkupplung 203 verbunden ist, gespeist. Die Kupplung 203 liegt hinter dem parabolischen Spiegel 201 und ermöglicht das Pendeln des Strahlers umIn this case, the antenna delivers a beam which executes a conical scanning movement so that the target position with respect to the antenna can be determined by comparing the amplitudes of the return pulses received in different positions of the beam during this scanning movement. Fig. 2 shows a diagrammatic representation of an antenna with two radiators, both of which can perform a scanning movement. The first radiator is a flat horn radiator 205 which is located at the end of a movable waveguide 204 . The movable waveguide is fed by a fixed waveguide 202, to which it is connected via an articulated waveguide coupling 203. The coupling 203 lies behind the parabolic mirror 201 and enables the spotlight to swing around
eine Achse, die senkrecht zu der Symmetrieachse des Spiegels steht. Der Hornstrahler strahlt in der Richtung eines flachen dem in Abb. 1 beschriebenen ähnlichen Hilfsreflektors 206. Dieser Hilfsreflektor reflektiert die Strahlung des Hornstrahlers in der Richtung des parabolischen Reflektors 201, so daß diese Strahlung aus dem virtuellen Bild des Strahlers 205 bezüglich des Hilfsreflektors 206 zu kommen scheint. Ein Antriebsmechanismus läßt den Wellenleiter auf und nieder pendeln, so daß das virtuelle Bild dieses Strahlers ebenfalls auf und nieder bewegt wird. Demzufolge pendelt auch das vom Spiegel 201 ausgestrahlte Bündel, und zwar um eine Achse, die der Achse um die der Wellenleiter pendelt, parallel ist. An der anderen Seite des Hilfsreflektors 206 ist ein zweiter Strahler in der Form einer exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung angeordnet. Die Polarisationsrichtung der von diesem Strahler ausgesandten Energie ist derart, daß diese Strahlung den Hilfsreflektor nahezu verlustlos passieren kann. Ist diese exzentrische Wellenhohlleitermündung in Tätigkeit, dann hat die Antennenanordnung eine scharfe Richtcharakteristik, die eine kegelförmige Abtastbewegung ausführt. Der Suchbetrieb mit dieser Antenne erfolgt mit Hilfe des pendelnden Biberschwanzbündels, das von dem flachen Hornstrahler 205 geliefert wird, während der Parabolspiegel eine Suchbewegung durch Drehung um eine Achse ausführt, die vorzugsweise senkrecht zu der Achse steht, um die der Wellenleiter 204 pendelt. Nachdem das Ziel erfaßt worden und die Antenne auf das Ziel gerichtet ist, wird das Funkmeßgerät auf die exzentrisch rotierende Wellenhohlleitermündung 207 umgeschaltet, so daß die Antenne mit größerer Genauigkeit auf das Ziel gerichtet werden kann, entweder mittels eines Systems zur automatischen Zielverfolgung oder mittels eines Oszillographenschirmes, der die Ziellage in bezug auf die Antenne anzeigt.an axis perpendicular to the axis of symmetry of the mirror. The horn radiates 206. This auxiliary reflector in the direction of a flat the similar auxiliary reflector described in Fig. 1 reflects the radiation of the horn in the direction of the parabolic reflector 201 so that this radiation with respect of the auxiliary reflector 206 to get out of the virtual image of the radiator 205 appears. A drive mechanism causes the waveguide to oscillate up and down so that the virtual image of this radiator is also moved up and down. Accordingly, the beam emitted by the mirror 201 also oscillates, specifically about an axis which is parallel to the axis about which the waveguide oscillates. A second radiator in the form of an eccentrically rotating waveguide mouth is arranged on the other side of the auxiliary reflector 206. The direction of polarization of the energy emitted by this radiator is such that this radiation can pass the auxiliary reflector with almost no loss. If this eccentric waveguide mouth is in operation, then the antenna arrangement has a sharp directional characteristic which executes a conical scanning movement. The search operation with this antenna takes place with the help of the pendulous beaver tail bundle which is supplied by the flat horn antenna 205 , while the parabolic mirror executes a search movement by rotating about an axis which is preferably perpendicular to the axis about which the waveguide 204 pendulates. After the target has been captured and the antenna is aimed at the target, the radio meter is switched to the eccentrically rotating waveguide mouth 207 so that the antenna can be aimed at the target with greater accuracy, either by means of an automatic target tracking system or by means of an oscilloscope screen indicating the target position with respect to the antenna.
Es ist unter Umständen weniger erwünscht, daß der Wellenleiter und der Hornstrahler sowohl im eigenen reflektierten Strahlungsfeld als auch in dem der exzentrisch drehbaren Wellenhohlleitermündung liegen. Diese Teile rufen sowohl Energieverluste als auch Seitenzipfel und einen Schatten in dem ausgesandten Bündel hervor. Wenn es für notwendig gehalten wird, die Anwesenheit metallischer Teile im Strahlungsfeld der beiden Wellenhohlleitermündungen möglichst zu vermeiden, dann ist die Bauweise gemäß Abb. 3 vorzuziehen. Bei der in dieser Abbildung dargestellten Antenne neigt der Hilfsreflektor 306 in bezug auf die Symmetrieachse des parabolischen Reflektors, so daß der Wellenleiter 304 und der Hornstrahler 305 außerhalb des Bündels, mit dem der Parabolspiegel bestrahlt wird, angeordnet werden können. Der Wellenleiter 304 ist mit einem festen Wellenleiter 302 über eine gelenkige Wellenleiterkupplung 303 verbunden, so daß dieser Wellenleiter und sein Strahler um eine Achse pendeln können, die senkrecht zu der Symmetrieachse des Parabolspiegels steht. Das Strahlungsbündel der Antenne führt dann eine lineare Abtastbewegung aus.Under certain circumstances it is less desirable that the waveguide and the horn antenna are located both in their own reflected radiation field and in that of the eccentrically rotatable waveguide mouth. These parts cause energy losses as well as side lobes and a shadow in the emitted beam. If it is considered necessary to avoid the presence of metallic parts in the radiation field of the two waveguide openings as far as possible, then the construction according to Fig. 3 is preferable. In the antenna shown in this figure, the auxiliary reflector 306 is inclined with respect to the axis of symmetry of the parabolic reflector, so that the waveguide 304 and the horn antenna 305 can be arranged outside the beam with which the parabolic mirror is irradiated. The waveguide 304 is connected to a fixed waveguide 302 via an articulated waveguide coupling 303 so that this waveguide and its radiator can oscillate about an axis which is perpendicular to the axis of symmetry of the parabolic mirror. The radiation beam from the antenna then performs a linear scanning movement.
Bei den oben beschriebenen Konstruktionen der Antenne gemäß der Erfindung führt der Strahler, dessen Strahlung vom Hilfsreflektor reflektiert werden muß, eine Abtastbewegung aus, während der Hilfsreflektor fest angeordnet ist. Die Bewegung der Wellenhohlleitermündung in bezug auf den Hilfsreflektor ruft eine Änderung in der Impedanz, mit der der Wellenleiter abgeschlossen ist, hervor, so daß das stehende Wellenverhältnis nicht konstant ist.In the above-described constructions of the antenna according to the invention, the radiator leads, whose radiation must be reflected by the auxiliary reflector, a scanning movement, while the auxiliary reflector is firmly arranged. The movement of the wave waveguide mouth with respect to the auxiliary reflector causes a change in the impedance with which the waveguide is terminated, so that the standing wave ratio is not constant.
Eine richtige Anpassung des Wellenleitersystems an seinen Abschluß, die die Impedanz dieses Systems, gesehen von der S ender röhre aus, zu einem rein Ohmschen Widerstand macht, wird hierdurch sehr schwierig. Sollte es sich zeigen, daß in einem bestimmten Fall die Abweichung der richtigen Anpassung des Wellenleitersystems zu groß wird, dann ist es erforderlich, eine erfindungsgemäße Antenne zu verwenden, bei der der Hilfsreflektor von dem mitA correct adaptation of the waveguide system to its termination, which reduces the impedance of this system, seen from the transmitter tube, turns into a purely ohmic resistance, becomes very much as a result difficult. Should it be shown that in a certain case the deviation is the correct adjustment of the waveguide system is too large, then it is necessary to use an antenna according to the invention where the auxiliary reflector is different from the one with
ίο ihm zusammenarbeitenden Strahler unterstützt wird und mit diesem dieselbe Bewegung ausführt. Bei der in Abb. 2 dargestellten Antenne muß dann der Hilfsreflektor 206 vom Wellenleiter 204 unterstützt werden. Die Unterstützung des Hilfsreflektors auf dem pendelnden Wellenleiter hat überdies noch einen anderen Vorteil. Weil der Hilfsreflektor für die vom Hornstrahler 105 gelieferte Strahlung undurchlässig ist, bildet dieser Hilfsreflektor ein Hindernis für die nach Reflexion vom Parabolreflektor 201 ausgestrahlten Energie. Es ist darum erwünscht, daß dieser Hilfsreflektor möglichst klein ist. Er muß aber, auch wenn er fest aufgestellt ist, die Strahlung des Hornstrahlers ungeachtet der Lage dieses Strahlers möglichst vollständig reflektieren, sogar wenn dieser Strahler sich in einer seiner Extremlagen befindet, um vorzubeugen, daß die vom Hornstrahler ausgestrahlte Energie den Parabolspiegel nicht erreicht. Der Hilfsreflektor muß dazu, wenn er festgestellt ist, in der Abtastrichtung verlängert werden. Wird dagegen der Hilfsreflektor auf dem bewegenden Wellenleiter unterstützt, dann bewegt sich dieser Wellenleiter nicht in bezug auf den Hilfsreflektor, und es wird klar sein, daß der Hilfsreflektor nicht verlängert zu werden braucht und somit kleiner sein kann. ίο the radiator working together is supported and executes the same movement with it. In the case of the antenna shown in FIG. 2 , the auxiliary reflector 206 must then be supported by the waveguide 204. The support of the auxiliary reflector on the oscillating waveguide also has another advantage. Because the auxiliary reflector is impermeable to the radiation supplied by the horn antenna 105 , this auxiliary reflector forms an obstacle for the energy emitted by the parabolic reflector 201 after reflection. It is therefore desirable that this auxiliary reflector be as small as possible. However, even if it is permanently set up, it must reflect the radiation of the horn antenna as completely as possible regardless of the position of this antenna, even if this antenna is in one of its extreme positions, in order to prevent the energy emitted by the horn antenna from reaching the parabolic mirror. For this purpose, the auxiliary reflector must be extended in the scanning direction when it is fixed. If, on the other hand, the auxiliary reflector is supported on the moving waveguide, then this waveguide does not move with respect to the auxiliary reflector, and it will be clear that the auxiliary reflector does not need to be lengthened and can thus be smaller.
Bei der Antenne gemäß Abb. 3 ist es nicht möglich, den Hilfsreflektor auf dem pendelnden Wellenleiter anzubringen, weil sich dann das virtuelle Bild des Strahlers 305 nicht in der für die Abtastung erforderlichen Richtung bezüglich des Reflektors bewegen würde, sondern abhängig von der Bewegungsrichtung des Wellenleiters zum Reflektor oder von ihm weg. Dies würde nur zu einer Änderung in der Oberfläche des Bündeldurchschnittes führen und nicht zu einer Abtastbewegung.With the antenna according to Fig. 3, it is not possible to mount the auxiliary reflector on the oscillating waveguide, because then the virtual image of the radiator 305 would not move in the direction required for scanning with respect to the reflector, but depending on the direction of movement of the waveguide towards the reflector or away from it. This would only lead to a change in the surface area of the beam cross section and not to a scanning movement.
Wenn es bestimmt unzulässig ist, daß der Hornstrahler mit dem Wellenleiter im eigenen Strahlungsfeld und in dem der exzentrisch rotierenden Wellenhohlleitermündung zu liegen kommt und es weiter nicht möglich ist, die Bauweise gemäß Abb. 3 zu verwenden — z. B. weil man den Hilfsreflektor auf dem pendelnden Wellenleiter zu unterstützen wünscht ·—■ dann muß der Antennenbau gemäß Abb. 4 oder 5 verwendet werden. Diese Abbildungen brauchen wenig Erläuterungen. Bei dem Bau gemäß Abb. S ist der pendelnde Wellenleiter kürzer als bei dem Bau gemäß Abb. 4, aber ein Teil dieses Wellenleiters befindet sich noch immer im Strahlungsfeld der beiden Wellenhohlleitermündungen, wenn auch in einem Teil des Strahlungsfeldes, in dem die Feldstärke erheblieh kleiner ist als in der unmittelbaren Nähe des Hilfsreflektors.If it is definitely inadmissible that the horn antenna with the waveguide is in its own radiation field and in which the eccentrically rotating wave waveguide mouth comes to rest and it continues it is not possible to use the construction according to Fig. 3 - e.g. B. because you have the auxiliary reflector on the wish to support oscillating waveguides · - ■ then the antenna construction according to Fig. 4 or 5 must be used will. These figures need little explanation. In the construction according to Fig. S is the The oscillating waveguide is shorter than in the construction according to Fig. 4, but part of this waveguide is located is still in the radiation field of the two waveguide mouths, albeit in part the radiation field in which the field strength is considerably smaller than in the immediate vicinity of the Auxiliary reflector.
Abb. 6 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Antenne gemäß der Erfindung, bei der die exzentrisch drehbare Wellenhohlleitermündung 607 zwischen dem Hilfsreflektor und dem parabolischen Reflektor liegt, während die Wellenhohlleitermündung von einem runden Wellenleiter 608 gespeist wird, der durch eine öffnung in der Mitte des Parabolreflektors hindurchgeht und von einem hinter diesem Reflektor liegenden Motor angetrieben wird. 606 ist der Hilfs-Fig. 6 shows yet another embodiment of the antenna according to the invention, in which the eccentrically rotatable waveguide mouth 607 lies between the auxiliary reflector and the parabolic reflector, while the waveguide mouth is fed by a round waveguide 608 which is fed through an opening in the center of the parabolic reflector passes through and is driven by a motor located behind this reflector. 606 is the auxiliary
reflektor, der von dem den flachen Hornstrahler 605 speisenden Wellenleiter 604 unterstützt wird. Der Wellenleiter 604 ist mit dem fest angeordneten Wellenleiter 602 über eine gelenkige Wellenleiterkopplung 603 gekoppelt. Ein Arm 609, dessen Form der Form des Wellenleiters 604 entspricht, ergänzt die Unterstützung des Hornstrahlers und des Hilfsreflektors und sorgt dafür, daß das Hindernis, welches vom Strahler, vom Wellenleiter und von seiner Unterstützung für die Strahlung gebildet wird, in bezug auf den Parabolspiegel symmetrisch ist. Kegelförmige Abtastung erfolgt, wenn die Antenne von der drehenden Wellenhohlleitermündung 607 gespeist wird, und lineare Abtastung, wenn die Antenne vom flachen Hornstrahler 605 bestrahlt wird, der um die Kopplung 603 und eine dieser entsprechende, den Arm 609 unterstützende gelenkige Kopplung pendelt.reflector supported by the waveguide 604 feeding the flat horn antenna 605 . The waveguide 604 is coupled to the fixedly arranged waveguide 602 via an articulated waveguide coupling 603. An arm 609, the shape of which corresponds to the shape of the waveguide 604 , supplements the support of the horn antenna and the auxiliary reflector and ensures that the obstacle formed by the radiator, the waveguide and its support for the radiation with respect to the parabolic mirror is symmetrical. Conical scanning occurs when the antenna is fed by the rotating waveguide mouth 607 , and linear scanning when the antenna is irradiated by the flat horn 605 , which oscillates around the coupling 603 and a corresponding articulated coupling supporting the arm 609.
Erfindungsgemäß kann man den Hilfsreflektor verwenden, um eine Abtastung des von einem Strahler mit, bezüglich des Parabolspiegels, unveränderlicher ao Lage erzeugten Bündels vorzunehmen, wenn die vom Strahler ausgesandte Energie vom Hilfsreflektor reflektiert wird. Eine lineare Abtastbewegung, bei der die Achse des Bündels in einer Ebene zwischen zwei Extremlagen hin und her pendelt, erfolgt dadurch, daß man den Hilfsreflektor um eine Achse pendeln läßt, die senkrecht auf der Ebene, in der die lineare Abtastbewegung erfolgen muß, steht. Man könnte z. B. mit der Antennenvorrichtung aus Abb. 1 eine lineare Abtastbewegung des vom Hornstrahler 105 gelieferten Bündels herbeiführen durch Pendeln des Hilfsreflektors um eine Achse, die der größten Seite der öffnung des Hornstrahlers 105 parallel ist. Außer wenn die Polarisationsrichtung des Strahlers, der ein kegelförmig abtastendes Bündel liefert, rotiert, kann man keine kegelförmige Abtastbewegung zustande bringen durch Rotieren des Hilfsreflektors um eine Achse, die ungefähr senkrecht zu seiner eigenen Fläche steht, und zwar darum nicht, weil es nicht zulässig ist. daß sich die Lage der Leiter eines Hilfsreflektors in erheblichem Maße in bezug auf die Polarisationsrichtung beider Strahler ändert. Wünscht man eine kegelförmige Abtastbewegung mittels einer Bewegung des Hilfsreflektors vorzunehmen, dann muß man diesen Hilfsreflektor um zwei nicht parallele Achsen pendeln lassen.According to the invention, the auxiliary reflector can be used to scan the beam generated by a radiator with a constant ao position with respect to the parabolic mirror when the energy emitted by the radiator is reflected by the auxiliary reflector. A linear scanning movement, in which the axis of the bundle oscillates back and forth in a plane between two extreme positions, is achieved by allowing the auxiliary reflector to oscillate about an axis which is perpendicular to the plane in which the linear scanning movement must take place. One could e.g. B. with the antenna device from Fig. 1 bring about a linear scanning movement of the bundle supplied by the horn 105 by oscillating the auxiliary reflector about an axis which is parallel to the largest side of the opening of the horn 105. Unless the direction of polarization of the radiator, which delivers a conically scanning beam, rotates, one cannot bring about a conical scanning movement by rotating the auxiliary reflector around an axis which is approximately perpendicular to its own surface, and not because it is not permissible . that the position of the head of an auxiliary reflector changes to a considerable extent with respect to the direction of polarization of both radiators. If one wishes to undertake a conical scanning movement by means of a movement of the auxiliary reflector, then this auxiliary reflector must be allowed to oscillate about two non-parallel axes.
Ist die Polarisationsrichtung der Strahlung wohl an der Rotation beteiligt, z. B. weil der Strahler ein rotierender Dipol ist, dann kann man eine kegelförmige Abtastbewegung zustande bringen, indem man den Hilfsreflektor um eine nicht senkrecht zu seiner Fläche stehende Achse rotieren läßt. Es ist dann aber notwendig, den Hilfsreflektor während der Tätigkeit des anderen Strahlers in einer solchen Lage zu verriegeln, daß der Durchgang der von diesem Strahler abgestrahlten Energie nicht gesperrt wird.Is the direction of polarization of the radiation involved in the rotation, e.g. B. because the emitter is a is a rotating dipole, then a conical scanning movement can be brought about by the auxiliary reflector is allowed to rotate about an axis that is not perpendicular to its surface. It is but then it is necessary to keep the auxiliary reflector in such a position during the activity of the other radiator to lock so that the passage of the energy radiated by this radiator is not blocked.
Hilfsabtastbewegungen können ebenfalls mit dem Hilfsreflektor erzeugt werden. Wenn die Hauptabtastbewegung erfolgt durch Pendeln des Strahlers, dann kann man die Hilfsabtastbewegung vornehmen durch Pendeln des Hilfsreflektors um eine Achse, die der Achse, um die die Hauptabtastung erfolgt, nicht parallel ist. Wenn der das Bündel erzeugende Strahler eine feste Lage bezüglich des Antennenreflektors einnimmt, kann die Hauptabtastung erfolgen durch Pendeln des Hilfsreflektors um eine erste Achse, während die Hilfsabtastung durch Pendeln des Hilfsreflektors mit viel kleinerer Amplitude um eine zweite Achse vorgenommen wird. Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß die beiden obigen Abtastbewe-Auxiliary scanning movements can also be generated with the auxiliary reflector. When the main scanning takes place by oscillating the emitter, then you can make the auxiliary scanning movement through Oscillation of the auxiliary reflector about an axis that is not the axis about which the main scanning is carried out is parallel. If the emitter generating the bundle is in a fixed position with respect to the antenna reflector, the main scanning can be done by oscillating the auxiliary reflector around a first axis while the auxiliary scanning by swinging the auxiliary reflector with a much smaller amplitude by a second Axis is made. No further explanation is required that the two above scanning movements
gungen auch dadurch zustande gebracht werden können, daß man den Strahler, dessen Strahlung vom Hilfsreflektor reflektiert wird, beide Abtastbewegungen vornehmen läßt, während der Hilfsreflektor eine feste Lage einnimmt.can also be brought about by the fact that the radiator, whose radiation from Auxiliary reflector is reflected, can make both scanning movements, while the auxiliary reflector occupies a fixed position.
Um das erforderliche Bündel zu erhalten, muß die wirksame Fläche der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels eine der Bündelform angepaßte Begrenzung haben. Die innerhalb dieser Begrenzung liegende Fläche muß völlig von dem dieses Bündel liefernden Strahler bestrahlt werden. Sollen Bündel verschiedener Form erzeugt werden können, wie dies bei Antennen gemäß der Erfindung der Fall ist, dann muß die Oberfläche der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels, wie z. B. ein Reflektor, mindestens so groß sein, daß die erforderlichen Bündelformen geliefert werden können. Dann wird immer ein solcher Teil der Oberfläche bestrahlt, als zum Liefern der gewünschten Bündelform notwendig ist. Die Beschränkung der Bestrahlung der Oberfläche der Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels erfolgt durch eine geeignete Gestaltung des Strahlers. Man kann hierzu überdies noch die Vorrichtung zum Konzentrieren des Bündels derart bauen, daß nur ein Teil derselben die Strahlung mit der vom ersten Strahler bestimmten Polarisationsrichtung reflektiert, während ein anderer Teil dieser Vorrichtung nur Strahlung mit der vom zweiten Strahler bestimmten Polarisationsrichtung reflektieren kann. Diese zwei Teile werden einander im allgemeinen überlappen, so daß die überlappenden Teile sowohl Strahlung vom einen als auch Strahlung von dem anderen Strahler konzentrieren können. Eine solche Vorrichtung zum Konzentrieren der Strahlung kann man in der Form eines Reflektors bauen durch Verwendung von zwei Leitersystemen, wovon das eine System senkrecht oder nahezu senkrecht zu dem elektrischen Vektor der einen Strahlung und das andere System senkrecht oder nahezu senkrecht zu dem elektrischen Vektor der anderen Strahlung steht, wobei diese beiden Systeme gegenseitig senkrecht oder nahezu senkrecht aufeinander stehen. Jedes dieser Leitersysteme reflektiert nur Strahlung, deren magnetischer Vektor senkrecht oder ungefähr senkrecht auf der Richtung der Leiter steht, während der überlappende Teil, in dem Leiter beider Systeme anwesend sind, Strahlung beider Polarisationsrichtungen reflektieren kann.In order to obtain the required bundle, the effective area of the device for concentrating must be of the bundle have a limit adapted to the shape of the bundle. The one within this limit The surface must be completely irradiated by the radiator which supplies this beam. Shall bundles of different Shape can be generated, as is the case with antennas according to the invention, then the surface of the device for concentrating the bundle, e.g. B. a reflector, at least be so large that the required bundle shapes can be supplied. Then always will irradiated such a portion of the surface as is necessary to provide the desired beam shape. The irradiation of the surface of the device for concentrating the beam is restricted through a suitable design of the radiator. You can also use the device for this Concentrate the bundle in such a way that only a part of it reflects the radiation from that of the first Emitter reflects certain polarization direction, while another part of this device only Can reflect radiation with the polarization direction determined by the second radiator. These two Parts will generally overlap each other so that the overlapping parts will both emit radiation can concentrate one and radiation from the other emitter. Such a device for Concentrating the radiation can be built in the form of a reflector by using two Conductor systems, one of which is perpendicular or nearly perpendicular to the electrical vector of the one radiation and the other system perpendicular or nearly perpendicular to the electrical vector of the other radiation, these two systems being mutually perpendicular or nearly perpendicular to each other stand. Each of these conductor systems only reflects radiation whose magnetic vector is perpendicular or approximately perpendicular to the direction of the ladder, while the overlapping part is in the ladder Both systems are present, can reflect radiation from both directions of polarization.
Abb. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Reflektors. In vielen Fällen wird es genügen, wenn der ganze Antennenreflektor die vom einen Strahler herrührende Strahlung reflektieren kann, während nur ein Teil des Reflektors imstande ist, die von beiden Strahlern herrührende Strahlung zu reflektieren. Bei einer Antenne, die nicht »offset« gespeist wird und die imstande ist, ein linear abtastendes Biberschwanzbündel und ein kegelförmig abtastendes scharfes Bündel zu erzeugen, muß ein rotationssymmetrischer Teil des Reflektors imstande sein, Strahlung beider Polarisationsrichtungen zu reflektieren, während Teile des Reflektors, die an beiden Seiten in der Richtung der linearen Abtastung hervorstehen, nur die Strahlung zu reflektieren brauchen, deren Polarisationsrichtung der vom flachen Hornstrahler herrührenden Strahlung entspricht. Obwohl in dieser Beschreibung die Erfindung insbesondere für eine Antenne erörtert worden ist, die ein linear abtastendes Biberschwanzbündel und ein kegelförmig abtastendes scharfes Bündel liefern kann, kann sie auch für viele andere Zwecke Verwendung finden. So kann z. B. bei einem Funkfeuer der Antennen-Fig. 7 shows an embodiment of such a reflector. In many cases it will suffice if the whole antenna reflector can reflect the radiation originating from a radiator, while only part of the reflector is able to reflect the radiation originating from both emitters. In the case of an antenna that is not fed "offset" and that is able to scan linearly To produce beaver tail bundles and a conically scanning sharp bundle must be rotationally symmetrical Part of the reflector be able to reflect radiation in both polarization directions, while parts of the reflector that protrude on both sides in the direction of the linear scan, only need to reflect the radiation whose direction of polarization is that of the flat horn antenna corresponding radiation. Although in this description the invention is particularly applicable to an antenna has been discussed which has a linearly scanned beaver tail bundle and a cone-shaped can provide a scanning sharp bundle, it can also be used for many other purposes. So z. B. in the case of a radio beacon of the antenna
Claims (15)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1058576X | 1955-10-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1058576B true DE1058576B (en) | 1959-06-04 |
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ID=10871158
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEN12807A Pending DE1058576B (en) | 1955-10-03 | 1956-10-03 | Directional antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1058576B (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3402659A1 (en) * | 1984-01-26 | 1985-08-01 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | REFLECTOR ANTENNA FOR OPERATION IN MULTIPLE FREQUENCY RANGES |
| DE3629315A1 (en) * | 1986-08-28 | 1988-03-10 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Reflector arrangement for a geostationary satellite |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2680810A (en) * | 1952-02-12 | 1954-06-08 | Us Army | Microwave antenna system |
-
1956
- 1956-10-03 DE DEN12807A patent/DE1058576B/en active Pending
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