DE1124101B

DE1124101B - Hornstrahler mit unterschiedlich grossen Aperturachsen fuer beliebige Polarisation der ausgesandten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen

Info

Publication number: DE1124101B
Application number: DET19568A
Authority: DE
Inventors: Heinz Karger
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-01-20
Filing date: 1961-01-20
Publication date: 1962-02-22
Also published as: US3252160A; GB983601A

Description

ANMELDETAG: 20. JANUAR 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 22. F E B RU AR 1962

Die Erfindung betrifft einen für beliebige, insbesondere elliptische oder zirkuläre Polarisation geeigneten Hornstrahler mit unterschiedlich großen Aperturachsen zur Erzeugung eines Richtdiagramms mit kleinen Nebenzipfeln.

Insbesondere zur Unterdrückung von Regenechos werden Radargeräte oft mit zirkulär oder elliptisch polarisierten Wellen betrieben. Infolge der polarisationsabhängigen Belegung der Apertur der hierbei üblicherweise als Primärstrahler benutzten Hornstrahler mit rechteckförmigem Querschnitt werden die beiden phasenverschobenen, senkrecht zueinander linear polarisierten Komponenten, aus denen eine zirkulär oder elliptisch polarisierte Welle zusammengesetzt ist, in verschiedenen Diagrammen abgestrahlt.

Ein bekannter rechteckförmiger Hornstrahler ermöglicht zwar durch an den Hornstrahlerwandungen senkrecht nach innen ragende dreieckförmige Platten die Erzeugung weitgehend gleicher Diagramme für die beiden Komponenten einer zirkulär oder elliptisch polarisierten Welle, jedoch nur für den Fall, daß die Länge bzw. Breite der Apertur größer als 1,5 / ist, wobei λ die Hohlrohrwellenlänge in der Aperturebene des Hornstrahlers bedeutet. Andernfalls werden auch durch diesen bekannten Hornstrahler starke Polarisationsverformungen der Richtdiagramme verursacht. Um beispielsweise Reflektorspiegel mit stark elliptisch geformter Apertur ausleuchten zu können, sind jedoch häufig Hornstrahler mit sehr schmaler Apertur erforderlich. Außerdem läßt sich mit diesem bekannten Hornstrahler kein für beide Polarisationsebenen gemeinsames punktförmiges Phasenzentrum erzeugen. Weiterhin entstehen durch die in den Hornstrahler ragende Platten Reflexionen mit induktiven bzw. kapazitiven Komponenten, die eine Fehlanpassung bewirken; ferner lassen sich Resonanzen der Platten nicht vermeiden, so daß dieser Hornstrahler recht schmalbandig ist.

Auch ein weiterhin bekannter rechteckförmiger Hornstrahler gestattet nicht die Erzeugung gleicher Diagramme der horizontal und vertikal polarisierten Wellen mit dem gewünschten gleichen Phasenzentrum. Bei diesem Hornstrahler ist zur Angleichung der Diagramme eine nicht die volle Aperturbreite ausfüllende dielektrische Platte vorgesehen, deren Ebene in der gleichen Ebene liegt, in der die Diagrammangleichung erzielt werden soll. Auch bei diesem Hornstrahler lassen sich wegen der dielektrischen Scheibe Fehlanpassungen nicht vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen insbesondere für elliptische oder zirkuläre Polarisation der Wellen Hornstrahler mit unterschiedlich großen

Aperturachsen für beliebige Polarisation

der ausgesandten oder empfangenen

elektromagnetischen Wellen

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Heinz Karger, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

geeigneten, breitbandigen Hornstrahler mit unterschiedlich großen Aperturachsen anzugeben, der im Vergleich zu den bekannten Hornstrahlern gleichzeitig einen geringeren wirtschaftlichen Aufwand erfordert und zusätzlich ein punktförmiges, für beide Polarisationsebenen gemeinsames Phasenzentrum besitzt. Außerdem sind möglichst kleine Nebenzipfel der Richtdiagramme anzustreben.

Erfindungsgemäß wird hierzu ein Hornstrahler vorgeschlagen, der in seinen beiden Wandungen parallel zur großen Aperturachse mindestens je eine leichte, nach außen weisende hügelähnliche und derart große Verformung aufweist, daß eine in der Ebene der großen Aperturachse ortsabhängige Korrektur der Phasengeschwindigkeit der Hohlrohrwelle im Hornstrahler erfolgt und ein im wesentlichen punktförmiges Phasenzentrum entsteht und/oder die Amplitude der Nebenzipfel des Richtdiagramms ein Minimum erreicht.

An Hand der Figuren sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben. In folgendem bedeutet horizontale Polarisation, daß der Ε-Vektor parallel zur breiten Wandung steht. Hierbei zeigt

Fig. 1 in Draufsicht einen üblichen Hornstrahler mit rechteckförmigem Querschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Hornstrahler nach Fig. 1 in der in Fig. 1 angedeuteten Schnittebene und Richtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Hornstrahler nach Fig. 1 in der in Fig. 2 angedeuteten Schnittebene und Richtung,

209 510/310

Fig. 4 einen Schnitt durch einen rechteckförmigen Hornstrahler analog zu Fig. 2, jedoch mit den erfindungsgemäßen hügelförmigen Verformungen,

Fig. 5 einen Schnitt durch den Hornstrahler nach Fig. 4 in der in Fig. 4 angedeuteten Schnittebene und Richtung,

Fig. 6 den Hornstrahler nach Fig. 4 und 5 in perspektivischer Ansicht nebst fünf Schnitten in den näher bezeichneten Schnittebenen und Richtungen,

Fig. 7 das Richtdiagramm des Hornstrahlers nach Fig. 1 bei horizontaler Polarisation,

Fig. 8 das Richtdiagramm des Hornstrahlers nach Fig. 1 bei vertikaler Polarisation,

Fig. 9 das Richtdiagramm des Hornstrahlers nach Fig. 4 bis 6 bei horizontaler Polarisation,

Fig. 10 das Richtdiagramm des Hornstrahlers nach Fig. 4 bis 6 bei vertikaler Polarisation,

Fig. 11 die Verläufe der Phasenfronten bei einem Hornstrahler nach Fig. 1 und

Fig. 12 die Verläufe der Phasenfronten bei einem erfindungsgemäßen Hornstrahler nach Fig. 4 bis 6.

In Fig. 1 ist ein üblicher Hornstrahler 1 rechteckförmigen Querschnitts mit der Eintrittsöffnung 2 und der Aperturebene 3 gezeigt.

Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 durch die Schnittlinie A-B festgelegten Schnitt durch den gleichen Hornstrahler 1. Hierbei symbolisieren die Teile 4 und 5 die breiten Hornstrahlerwandungen, 6 und 7 mechanische Versteifungsbleche.

In Fig. 3 ist ein Schnitt in der in Fig. 2 durch C-D festgelegten Schnittebene und Richtung durch die Hornstrahlerwandungen unter Fortlassung der äußeren Elemente des Hornstrahlers gezeigt; 8 und 9 symbolisieren hierbei die schmalen Wandungen des Hornstrahlers.

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Form wie Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Hornstrahler; hierbei sind jedoch die breiten Wandungen des Hornstrahlers in Fig. 2 entsprechende Seiten 4 und 5 an den Stellen 10 und 11 hügelförmig nach außen verformt.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt E-F durch die Ebene maximaler Verformung der Hornstrahlerwandungen in der in Fig. 4 angedeuteten Richtung.

Zur besseren Erläuterung der Fig. 4 und 5 ist der gleiche Hornstrahler in Fig. 6 perspektivisch und in fünf Schnitten durch die Hornstrahlerwandungen in den dort näher bezeichneten Ebenen und Richtungen dargestellt.

Zum Vergleich der Strahlungseigenschaften des übliehen Hornstrahlers nach Fig. 1 bis 3 mit dem Hornstrahler nach der Erfindung gemäß Fig. 4 bis 6 seien im folgenden die Richtcharakteristiken beider Hornstrahler bei Horizontal- und Vertikalpolarisation miteinander verglichen.

Fig. 7 zeigt ein bei Horizontalpolarisation mit dem Hornstrahler nach Fig. 1 bis 3 erzeugtes Diagramm.

Fig. 8 zeigt das entsprechende Diagramm desselben Hornstrahlers bei Vertikalpolarisation. Wie ersichtlich, ist der übliche Hornstrahler nach Fig. 1 bis 3 für Zirkularpolarisation nicht geeignet, da beide gewonnenen Diagramme stark voneinander abweichen. Es ergibt sich beispielsweise für die 3-db-Breite des in Fig. 7 dargestellten Richtdiagramms für horizontale Polarisation beim üblichen im Beispiel verwendeten Hornstrahler ein Wert von 13,5°, während dieser Wert für die Vertikalpolarisation 20° beträgt. Bei Horizontalpolarisation tritt nach Fig. 7 der erste Nebenzipfel bei etwa 10 db entsprechend einer Diagrammbreite von 22,3° und der zweite Nebenzipfel bei etwa 20 db auf, während die Nebenzipfel im Falle der Vertikalpolarisation gemäß Fig. 8 bei größeren Werten als 20 db liegen.

Den Fig. 7 und 8 entsprechende Richtdiagramme zeigen die Fig. 9 und 10. Fig. 9 zeigt das Diagramm des erfindungsgemäßen Hornstrahlers nach Fig. 4 bis 6 bei Horizontalpolarisation und Fig. 10 das Diagramm desselben Hornstrahlers bei Vertikalpolarisation. Wie ersichtlich, ist hier die 3-db-Breite für beide Polarisationsebenen fast gleich, auch ist das Nebenzipfelverhalten wesentlich günstiger als bei den üblichen Hornstrahlern. Der erste Nebenzipfel tritt nach Fig. 9 für Horizontalpolarisation erst bei etwa 32 db auf, während für Vertikalpolarisation unter 20 db überhaupt keine Nebenzipfel auftreten. Aber nicht nur das 3-db-Breitenverhältnis der Richtdiagramme für die beiden Polarisationsebenen, sondern auch das 10-db-Breitenverhältnis der Richtdiagramme der erfindungsgemäßen Hornstrahler ist wesentlich günstiger als das 10-db-Breitenverhältnis der Richtdiagramme für die beiden Polarisationsebenen des üblichen Hornstrahlers, wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist.

Zusammenfassend ergibt sich aus der vergleichenden Betrachtung der Fig. 7 bis 10, daß der erfindungsgemäße Hornstrahler ein für Zirkularpolarisation sehr gut geeignetes Diagramm in beiden Polarisationsebenen aufweist, das weitaus besser als das des üblichen Hornstrahlers ist, und daß die Nebenzipfeldämpfung des bekannten Hornstrahlers um 22 db gesteigert werden konnte und somit als sehr gut zu bezeichnen ist.

Messungen an einem Phasenanmeßplatz haben für das gleiche Ausführungsbeispiel außerdem erwiesen, daß bei einem Hornstrahler nach Fig. 4 bis 6 ein beiden Polarisationsebenen gemeinsames punktförmiges Phasenzentrum auftritt.

Fig. 11 zeigt bei einem Hornstrahler 1 nach Fig. 1 üblicherweise auftretende Phasenfronten 12, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Werden in den breiten Wandungen des Hornstrahlers erfindungsgemäß die hügelförmigen Verformungen angebracht, so werden die Krümmungen der Phasenfronten gemäß Fig. 12 derart korrigiert, daß die vom Hornstrahler abgestrahlten Wellen ein punktförmiges Phasenzentrum besitzen. Selbstverständlich können allgemein bei Hornstrahlern mit unterschiedlich großen Aperturachsen auch die schmalen Wandungen allein oder zusätzlich zu den breiten Wandungen mit entsprechenden hügelähnlichen Verformungen versehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hornstrahler mit unterschiedlich großen Aperturachsen für beliebige Polarisation der ausgesandten oder empfangenen elektromagnetischen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß in den zur großen Aperturachse des Hornstrahlers parallelen Wandungen mindestens je eine leichte, nach außen weisende hügelähnliche und derart große Verformung vorgesehen ist, daß eine in der Ebene der Aperturachse ortsabhängige Korrektur der Phasengeschwindigkeit der Hohlrohrwelle im Hornstrahler erfolgt und ein im wesentlichen

punktförmiges Phasenzentrum entsteht und/oder die Nebenzipfel des Richtdiagramms ein Minimum erreichen.

2. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung in der Nähe der Hornstrahlerapertur vorgesehen ist.

3. Hornstrahler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung für elliptische oder zirkuläre Polarisation.

4. Hornstrahler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine wahlweise, gegebenenfalls umschaltbare Verwendung bei horizontaler oder vertikaler Polarisation.

5. Hornstrahler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung derart ausgeführt ist, daß in allen Polarisationsrichtungen der gleichen Polarisationsebene gleiche Diagrammbreiten erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen