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Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Richtantenne für sehr kurze elektrische Wellen, bestehend
aus einem Parabolspiegel, der mit Mitteln zur Kompensation einer Strahlung in Rückwärtsrichtung
versehen ist.
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An Antennen, die beispielsweise in Richtfunkstrecken verwendet werden,
sind hohe Forderungen bezüglich der Neben- und vor allem der Rückstrahldämpfung
zu stellen. Die Energie soll vorzugsweise in Richtung des betreffenden Funkfeldes
abgestrahlt bzw. aus dieser Richtung empfangen werden. Dabei ist nach Möglichkeit
zu vermeiden, daß einzelne Sendeantennen vorangehende, nachfolgende oder abzwei,-ende
Funkfelder stören bzw. daß Empfangsantennen aus solchen Funkfeldern Energie aufnehmen.
Hierzu gehört eine ausreichend gute Entkopplung der Richtantennen einer Relaisstelle.
Nun weisen die im Dezimeter- und Zentimeterwellenbereich arbeitenden Richtfunkverbindungen
mit zentrisch gespeisten Paraboloidantennen insofern einen Nachteil auf, als sie
eine verhältnismäßig hohe Strahlung nach der dem Erregerstrahler abgewandten Seite
des Paraboloids haben. Man bezeichnet dies auch als Rückstrahlung. Zur Beseitigung
dieser Rückstrahlung existiert eine Reihe von Vorschlägen, von denen der bekannteste
darauf hinausläuft, in der Nähe des Spiegelrandes, jedoch von diesem getrennt, einen
metallischen, die Apertur des Parabololds umschließenden Ring vorzusehen. der entsprechend
bemessen ist. Vom Rand des Spiegels gehen wegen der Randströme und der damit verbundenen
Beugungserscheinungen nahezu ebene Wellen in die sogenannte Rückwärtsrichtung. Von
dem Ring, der als Sekundärstrahler wirkt, gehen ebensolche ebene Wellen auch in
Rückwärtsrichtung, und bei entsprechender Bemessung läßt sich so eine Kompensation
der Rückstrahlung erreichen. Im einzelnen ist diese Lösung in der deutschen Auslegeschrift
1020 065 beschrieben.
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Der Nachteil einer derartigen Lösung ist jedoch darin zu sehen, daß
der metallische Ring isoliert gegenüber dem Spiegelrand gehalten werden muß. Diese
Halterung kann zusätzliche Störungen mit sich bringen. Auch die Verwendung von dielektrischem
Material an Stelle des metallischen Ringes dürfte aus diesen Schwierigkeiten wenig
heraushelfen, weil die so erzielte Minderunc, der Rückstrahlung wesentlich geringer
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacheren Weg zur
Kompensation der Rückstrah-lung bei einem Parabolspiegel oder einem ähnlichen
Spiegel aufzuzeigen.
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Ausgehend von einer Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische
Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, der mit Mitteln zur Kompensation einer
Strahlung in Rückwärtsrichtung versehen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung
in der Weise gelöst, daß die Kompensationsmittel aus einer am Rand des Spiegels
angesetzten und mit diesem leitend verbundenen metallischen Blende bestehen, die
sich, bezogen auf den Erregerstrahler und in Radialrichtung der Spiegelapertur betrachtet,
über die erste Fresnelzone erstreckt und deren Größe im Vergleich zu dem blendenfreien
Spiegelrand derart groß gewählt ist, daß die geforderte Kompensation der Rückwärtsstrahlung
eintritt.
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Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß die von den im
Brennpunkt des Paraboloids angeordneten Erregerstrahler in Richtung zum kreisförmigen
Parabolrand gehenden Strahlen jeden Punkt des Spiegelrandes mit gleicher Phase erreichen.
Die nach den optischen Prinzipien an diesen Punkten entstehenden Elementarwellen
sind ihrerseits gleichphasig in der Rückwärtsrichtung der Antenne, die auch als
180'-Richtung bezeichnet wird. Aus diesem Grunde tritt in dieser Richtung eine bevorzugte
Strahlung des Parabolrandes auf. An dieser Strahlung sind vorzugsweise diejenig
en Elementarteile des Parabolrandes beteiligt, die eine Querkomponente zur Polarisation
der auf dem Spiegel einfallenden Wellen haben. Bei-Vertikalpolarisationen sind also
vorzugsweise der obere und der untere Abschnitt des Parabolrandes, bei Horizontalpolarisationen
die seitlich gelegenen Ab-
schnitte des Parabolrandes für die Rückstrahlung
verantwortlich.
Es empfiehlt sich daher, die Ausbildung derart zu
treffen, daß sich die Blende, in Richtung der elektrischen Feldstärke der zu übertragenden
linear polarisierten Welle betrachtet, nur auf einer Seite des Spiegelrandes befindet
und sich vorzugsweise nur über einen Teil des Spiegelrandes erstreckt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich noch vorgesehen wird,
daß die Form der Blende mittels in Richtung zum Erregerstrahler sich erstreckender
Teile zugleich derart gewählt ist, daß sich zusätzlich für außerhalb der Rückwärtsrichtung
gelegene Bereiche ein Minimum an Nebenmaxima im Strahlungsdiagramm ergibt.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Parabolspiegel
1 ist in den Fig. 1 und 2 für den Fall gezeigt, daß mit Vertikalpolarisation
der von dem im Parabolbrennpunkt befindlichen Erregerstrahler 2 ausgehenden oder
zu empfangenden Wellen gearbeitet wird. Die Höhe a der am oberen Parabolrand
vorgesehenen Blende 3 aus leitendem Material, die mit dem Parabolrand leitend
verbunden ist-, entspricht der Breite der ersten Fresnelzone, d. h- ein zum
Blendenrand vom Brennpunkt gerichteter Strahl ist um 2/2 länger als der entsprechende
Strahl r zum Parabolrand (;.=Betriebswellenlänge im umgebenden Medium, z.B.Luft).
Die Blendenbreiteb beträgt etwa ein Zehntel bis ein Fünfzehntel des Spiegelumfanges.
Mit dieser Anordnung konnte z. B. die Rückstrahldämpfung einer für den 4-Ghz-Richtfunkbereich
bestimmten Parabolspiegelantenne mit 3 in Spiegeldurchmesser, die ursprünglich
48 db betrug, auf 55 db erhöht werden.
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Die gleiche Wirkung ist erzielbar, wenn statt einer breiten Blende
am oberen oder unteren Parabolspiegelrand je eine entsprechend schmalere
Blende (b etwa ein Zwanzigstel bis ein Dreißigstel des Spiegelumfanges) am
oberen und am unteren Parabolspiegelrand angeordnet werden. Für diesen Fall hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, die beiden Blenden, so wie in der Fig.
3 gezeigt, unsymmetrisch anzuordnen.
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In Weiterbildung der Erfindung können die bei Horizontalpolarisation
wirksamen, an den seitlichen Abschnitten des Spiegelrandes angeordneten Blenden
auch so ausgebildet werden, daß sie zugleich als Ab-
schirmung bzw. Ausblendevorrichtung'
insbesondere für die Strahlung, wirken, die vorzugsweise in der Horizontalen und
vorzugsweise aus der Umgebung der C
Richtung »Parabolrand-Brennpunkt« einfällt
oder in die Richtung »Brennpunkt-Parabolrand« gesendet wird.
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Eine hierfür erprobte Anordnung ist in den Fig. 4, 5 und
6 als Beispiel gezeigt. Es sind zwei Blenden (am linken und rechten Parabolrand)
vorgesehen. Die einzelne Blende ist in ihrer besonderen Form (vgl. Fig. 4) so gewählt,
daß der Unterschied der gestrichelt angedeuteten Wege »F-Mitte der Seite b'-Spiegelrand«
und »F-Mitte der Seite a'-Spieeelrand« etwa 2,12 beträgt. Die der Blendenfläche
äquivalente Rechteckfläche ist in der Fig. 4 strichpunktiert einskizziert. Der Wegunterschied
zwischen »F-Rand der äquivalenten Rechteckfläche-Spiegelrand (gestrichelte Strecke
(r + A/2) in der Fig. 5)« und »F-Spiegelrand (Strecke r in
der Fig. 4)« ist ebenfalls etwa 2,12.
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Mittels der in den Fig. 4, 5 und 6 skizzierten Blenden
und deren besonderer Form und Anordnung konnten z. B. bei einer Parabolspiegelantenne
mit 3 in Durchmesser, die für den 4-GHz-Richtfunkbereich bestimmt war und
mit Horizontalpolarisation arbeitete, die Rückstrahldämpfung von etwa 48 db auf
etwa 55 db und die Nebenstrahldämpfung in der Horizontalebene zwischen etwa
100 und 115 #;, von der Hauptstrahlrichtung aus gerechnet,
um 4 bis 8 db erhöht werden. Die Strahlrichtung »Brennpunkt-Spieaelrand«
betrug hierbei, von der Hauptstrahlrichtung aus gerechnet, etwa 114'.
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Statt der genannten Wegunterschiede von jeweils #j2 können auch solche
von jeweils (2 n -1- 1) - 2/2 treten, wobei n = 0, 1.,
2 ... zu setzen ist.