DE1126459B - Apertur-Antennensystem zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramms mit extrem kleinen Nebenzipfeln - Google Patents

Apertur-Antennensystem zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramms mit extrem kleinen Nebenzipfeln

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Publication number
DE1126459B
DE1126459B DET19799A DET0019799A DE1126459B DE 1126459 B DE1126459 B DE 1126459B DE T19799 A DET19799 A DE T19799A DE T0019799 A DET0019799 A DE T0019799A DE 1126459 B DE1126459 B DE 1126459B
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DE
Germany
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radiator
aperture
antenna system
secondary radiator
primary
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Pending
Application number
DET19799A
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English (en)
Inventor
Johann Bartholomae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
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Publication of DE1126459B publication Critical patent/DE1126459B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/001Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems for modifying the directional characteristic of an aerial

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

  • Apertur-Antennensystem zur Erzeugung eines Strahlungsdiagramms mit extrem kleinen Nebenzipfeln Die Erfindung betrifft ein aus Primär- und Sekundärstrahlern bestehendes Apertur-Antennensystem, vorzugsweise bestehend aus einem Hornstrahler mit einem Parabol-Reflektor.
  • übliche Antennenkonstruktionen stellen einen Kompromiß zwischen Gewicht, Windlast, Spiegeltoleranzen, Antennengröße, Flächenwirkungsgrad und konstruktivem Aufwand einerseits und Nebenzipfeldämpfung andererseits dar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antennensystem zur Erzeugung eines in bestimmten Grenzen beliebig wählbaren Richtdiagramms mit extrem kleinen Nebenzipfeln in möglichst allen Strahlungsrichtungen anzugeben, wobei der infolge des erwähnten Kompromisses bedingte erhöhte wirtschaftliche Aufwand tragbar bleiben soll.
  • Es ist bereits ein Antennensystem, bestehend aus einem Primär- und einem Sekundärstrahler, bekannt, bei dem einerseits die Amplitudenbelegung und die Aperturform des Sekundärstrahlers so gewählt sind, daß die Nebenzipfel in der Umgebung der Hauptstrahlrichtung des Sekundärrichtdiagramms klein werden, und andererseits die Randbelegung des Sekundärstrahlers und damit die Mantelströme an seinem Rand und die am Sekundärstrahler vorbeistrahlende Energie des Primärstrahlers so klein gehalten werden, daß die Nebenzipfel im Rückstrahlgebiet klein bleiben, wobei das Rückstrahlgebiet durch das dem Gebiet der Hauptstrahlrichtung des Sekundärrichtdiagramms gegenüberliegende Gebiet definiert ist und von diesem durch den Sekundärstrahler getrennt wird. Bei diesem bekannten Antennensystem können jedoch - wie ersichtlich - sowohl die Amplitudenbelegung als auch die Aperturform des Sekundärstrahlers nicht beliebig gewählt werden, und es besteht nur die Möglichkeit, entweder die Nebenzipfel im Rückstrahlgebiet oder - durch entsprechende andere Dimensionierung - in der Hauptstrahlrichtung des Sekundärrichtdiagramms klein zu halten.
  • Es ist weiterhin eine Antennenanordnung bekannt, bei der die Entstehung der durch den Aperturrand des Sekundärstrahlers bewirkten Randwellen durch stetigen übergang der elektrischen Eigenschaften des Aperturrandes in die des umgebenden Raumes weitgehend verhindert ist. Hierbei kann jedoch nicht vermieden werden, daß am Rand des Sekundärstrahlers ein Teil der vom Primärstrahler herrührenden Energie vorbeistrahlt und durch Beugung am Aperturrand nicht zu vernachlässigende Nebenzipfel im Rückstrahlgebiet entstehen.
  • Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß ein Apertur-Antenne-nsystem, bestehend aus Primär- und Sekundärstrahler und vorzugsweise bestehend aus einem Hornstrahler mit Parabol-Reflektor, angegeben, das die Nachteile der bekannten Antennensysteme vermeidet. Das erfindungsgemäße Antennensystem ist dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel, die Amplitudenbelegung und die Aperturform des Sekundärstrahlers unabhängig von der an der Apertur des Sektndärstrahlers vorbeistrahlenden Energie des- Primärstrahlers gewählt werden und daß die vorbeistrahlende Energie durch einen über den Rand des Sekundärstrahlers in Richtung der Hauptstrahlrichtung des Sekundärstrahlers wesentlich hinausragenden, mit gut absorbierenden Mitteln belegten metallischen Abschirmtopf stark reduziert wird.
  • Im folgenden seien Ausführungsbeispiele der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt Fig. 1 ein Antennensystem nach der Erfindung in Draufsicht, Fig.2 das Strahlungsdiagramm eines üblichen Apertur-Antennensystems und Fig.3 das Antennensystem nach Fig. 1 in Seitenansicht.
  • In Fig. 1 ist ein Apertur-Antennensystem gezeigt, welches Mittel nach der Erfindung zur Vermeidung der Nebenzipfel in sämtlichen Strahlungsrichtungen des Sekundärriehtdiagramms aufweist. Vor einem Reflektor l mit dem Öffnungswinkel r befindet sich ein üblicher Hornstrahler 2 mit der abgebrochenen Speiseleitung 3. Die Amplitudenbelegung und die Aperturform des Sekundärstrahlers können hierbei unabhängig von der an der Apertur des Sekundärstrahlers vorbeistrahlenden Energie des Primärstrahlers gewählt werden, da am Reflektor zusätzliche absorbierende Mittel4 vorgesehen sind, die die an der Apertur des Sekundärstrahlers vorbeistrahlende Energie aus dem Primärrichtdiagramm des Hornstrahlers nicht reflektieren, sondern absorbieren. Ohne diese zusätzlichen Mittel würde üblicherweise ein Sekundärrichtdiagramm etwa nach Fig.2 erzeugt werden, wobei eine Hauptkeule 5 in der Hauptstrahlrichtung des Sekundärrichtdiagramms und eine Mehrzahl von Nebenzipfeln auftreten.
  • übliche, bereits als gut angesehene Radar-Apertur-Antennensysteme haben in der Zone I eine Nebenzipfeldämpfung von beispielsweise 26 db; in der Zone II von 32 db und in der Zone III, dem sogenannten Rückstrahlgebiet; eine Rückwärtsdämpfung von etwa 35 db. Das Apertur-Antennensystem nach der Erfindung soll dagegen eine Nebenzipfeldämpfung in der Zone I von besser als 40 db und in den Zonen 1I und III von mindestens 60 bis 65 db aufweisen. Für die Nebenzipfeldämpfung der Zone I sind die Aperturform und die Belegung des Sekundärstrahlers, die Abweichung des Reflektors von der idealen Kurvenform infolge der Herstellungstoleranzen sowie die Abweichung des Phasenzentrums des Primärstrahlers von der idealen Punktform maßgebend. Für die Nebenzipfeldämpfung der Zone II und III ist der auf der Rückseite metallisierte Absorberring 4 nach Fig. 1 vorgesehen. Zusätzlich zu diesen Absorbermitteln können zur Vermeidung der Nebenzipfel noch Sperrtöpfe 8 an der rückwärtigen Kante des Reflektors vorgesehen werden, die ähnlich wie die bekannten Drosselfianschkopplungen bei Hohlrohrverbindungsflanschen wirken. Diese Sperrtöpfe sind allerdings relativ schmalbandig: Bei der üblichen symmetrischen Anordnung des Primärstrahlers in der Mitte der Apertur des Sekundärstrahlers und damit im Strahlengang der Sekundärstrahlung ergeben sich durch die Abschattung und damit durch die Beugung am Primärstrahler und an der Halterung desselben zusätzliche Nebenzipfel in der Nähe der Hauptstrahlrichtung des Sekundärdiagramms. Um diese zusätzlichen Nebenzipfel zu vermeiden, wird vorgeschlagen, den Primärstrahler nach Fig. 3 wenigstens in einer Ebene exentrisch zur Apertur des Sekundärstrahlers nach Fig. 3 anzuordnen.
  • Zur Vermeidung von Nebenzipfeln hat es sich als notwendig herausgestellt, daß der Primärstrahler bei Verwendung eines aus Reflektor und Primärstrahler bestehenden Antennensystems ein möglichst punktförmiges Phasenzentrum aufweist. Außer Hornstrahlern mit rundem und quadratischem Querschnitt sind jedoch derartige Hornstrahler noch nicht bekanntgeworden. Für diesen Zweck eignet sich jedoch ein Hornstrahler mit unterschiedlich großen Aperturachsen sehr gut, der dadurch gekennzeichnet ist, 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 in der Ebene, in dei die Aperturachse liegt, eine ortsabhängige Korrektur der Phasengeschwindigkeit der Hohlrohrwelle im Hornstrahler erfolgt. Bei diesem Hornstrahler entsteht tatsächlich ein im wesentlichen punktförmiges Phasenzentrum, und dieser Hornstrahler ist daher besonders zur Verwendung bei Apertur-Antennensystemen der beschriebenen Art zur Erzeugung von Richtdiagrammen mit extrem kleinen Nebenzipfeln geeignet. Vorzugsweise wird die Verformung der Hornstrahlerwandun.g in der Nähe der Hornstrahle-rapertur vorgesehen. Dieser Hornstrahler ist darüber hinaus für elliptische oder zirkulare Polarisation. geeignet, da dessen Richtcharakteristik nahezu unabhängig von der Polarisation ist.
  • Zur Verringerung der Rückstrahlung des Primärstrahlers, die in Richtung der Hauptstrahlung des Sekundärdiagramms zeigt, wird weiterhin vorgeschlagen, hinter der Apertur des Primärstrahlers eine Abschirmwand aus absorbierendem Material vorzusehen, welche auf ihrer Rückseite 10 zusätzlich metallisiert sein kann.
  • In vielen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur weiteren Erhöhung der Nebenzipfeldämpfung eine Korrektur der Phasenbelegung in der Aperturebene, insbesondere des Sekundärstrahlers, derart vorzunehmen; daß die Phasenfront des Sekundärstrahlers leicht konkav ist. Diese Korrektur kann beispielsweise durch auf die Oberfläche des Sekundärstrahlers angebrachte dielektrische Mittel 11 oder durch entsprechende Deformation des Reflektors 1 erfolgen. Selbstverständlich können jedoch die dielektrische@n Mittel auch im oder am Primärstrahler selbst angebracht werden.
  • Die Erfindung ist an Hand der Ausführungsbeispiele vorstehend nur bei Verwendung von Apertur-Antennensystemen beschrieben, welche aus Hornstrahlern in Verbindung mit Parabol-Reflektoren bestehen. Selbstverständlich können aber auch andere Apertur-Antennensysteme mit den kennzeichnendem Merkmalen der Erfindung versehen werden, wodurch auch bei diesen Systemen eine starke Reduzierung der Nebenzipfel erfolgt, beispielsweise bei Verwen dun, von Schlitz- oder Spiralstrahlern als Primärstrahler.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Apertur-Antennensystem, bestehend aus Primär- und Sekundärstrahler, vorzugsweise bestehend aus einem Hornstrahler mit Parabol-Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß der öfE-nungswinkel, die Amplitudenbelegung und die Aperturform des Sekundärstrahlers unabhängig von der an der Apertur des Sekundärstrahlers vorbeistrahlenden Energie des Primärstrahlers gewählt werden und daß die vorbeistrahlende Energie durch einen über den Rand des Sekundärstrahlers in Richtung der Hauptstrahlrichtung des Sekundärstrahlers wesentlich hinausragenden, mit gut absorbierenden Mitteln belegten metallischen Abschirmtopf stark reduziert wird.
  2. 2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärstrahler ein Strahler mit punktförmigem Phasenzentrum verwendet wird.
  3. 3. Antennensystem nach Anspruch 2, 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 wird, daß eine in der Ebene, in der die Aperturachse liegt, ortsabhängige Korrektur der Phasengeschwindigkeit der Hohlrohrwelle im Hornstrahler erfolgt.
  4. 4. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahler wenigstens in einer Ebene exzentrisch zur Apertur des Sekundärstrahlers angeordnet wird.
  5. 5. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Erhöhung der Nebenzipfeldämpfung eine Korrektur der Phasenbelegung in der Aperturebene, insbesondere des Sekundärstrahlers, derart erfolgt, daß die Phasenfront des Sekundärstrahlers leicht konkav ist.
  6. 6. Antennensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur durch auf die Oberfläche des Sekundärstrahlers aufgebrachte dielektrische Mittel erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2408229A1 (fr) * 1977-11-04 1979-06-01 Siemens Ag Antenne directionnelle a micro-ondes, a large bande
DE3215323A1 (de) * 1982-01-23 1983-07-28 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Antenne nach art einer schlitzleitung

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2408229A1 (fr) * 1977-11-04 1979-06-01 Siemens Ag Antenne directionnelle a micro-ondes, a large bande
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