DE1193561B - Hornstrahler fuer zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04d

Deutsche Kl.: 21 a4-46/05

Nummer: 1193 561

Aktenzeichen: M 51802IX d/21 a4

Anmeldetag: 14. Februar 1962

Auslegetag: 26. Mai 1965

Die Erfindung befaßt sich mit einem Hornstrahler, der rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzt und zur Übertragung von zirkulär oder elliptisch polarisierten elektromagnetischen Wellen dient.

Es ist allgemein bekannt, daß bei Hornstrahlern zur Erzielung einer bestimmten Breitbandigkeit eine Impedanzanpassung in der Aperturebene des Hornstrahlers oder im Strahlerhals erforderlich ist. Wird ein solcher Hornstrahler mit linear polarisierten Wellen betrieben, so bereitet die erwähnte Impedanzanpassung keine großen Schwierigkeiten. In diesem Fall erzielt man die gewünschte Anpassung beispielsweise durch einen Metallstab oder -streifen, welcher sich parallel oder senkrecht zu der Richtung des elektrischen Vektors erstreckt. Für manche Anwendungszwecke kann man auch dielektrische Stäbe oder Streifen verwenden, welche ebenfalls parallel oder senkrecht zu der oben erwähnten Richtung angeordnet sind. Wenn ein metallischer Stab oder Streifen verwendet wird, so wirkt dieser, wenn er parallel zum elektrischen Vektor angeordnet ist, als induktives Schaltelement. Wird das Anpassungselement senkrecht zu dem erwähnten Vektor angeordnet, so wirkt es im wesentlichen als Kapazität. In den allermeisten Fällen ist ein induktives Schaltelement zur Impedanzanpassung in der Aperturebene erwünscht. In jedem Fall wird das induktive oder kapazitive Element so dimensioniert und angeordnet, daß die damit gebildete Reaktanz die erforderliche breitbandige Anpassung ermöglicht.

Soll ein Hornstrahler jedoch für zirkulär oder elliptisch polarisierte Wellen Verwendung finden, so ergeben die beschriebenen Möglichkeiten zur Anpassung keine befriedigenden Resultate. Eine zirkulär oder elliptisch polarisierte Welle kann man sich entstanden denken aus zwei aufeinander senkrecht stehenden linear polarisierten Wellenkomponenten, welche in der Phase um 90° gegeneinander verschoben sind. Daraus erklärt es sich, daß die oben beschriebenen Anpaßelemente für eine zirkulär polarisierte Welle ungeeignet sind, da ein Anpaßelement, welches als Induktivität für eine der zwei- aufeinander senkrecht stehenden Wellenkomponenten wirkt, für die andere Komponente eine Kapazität darstellt.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Möglichkeit der Anpassung von Hornstrahlern, welche zirkulär oder elliptisch polarisierte Wellen übertragen, aufzuzeigen, wobei die oben erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden.

Bei einem Hornstrahler rechteckigen oder quadratischen Querschnitts für zirkulär oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen wird deshalb

Hornstrahler für zirkulär oder elliptisch
polarisierte elektromagnetische Wellen

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

John Richard Mark,

Chelmsford, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3. März 1961 (7817),
vom 26. September 1961

erfindungsgemäß zur Anpassung mindestens in einer Ecke der Apertur- und/oder der Strahlerhalsebene oder in einer gegen diese um einen Bruchteil der Betriebswellenlänge verschobenen Ebene eine kleine Platte angeordnet.

Diese Platten werden, wenn sie in der Aperturebene angeordnet sind, so dimensioniert, daß eine breitbandige Impedanzanpassung des Hornstrahlers an den freien Raum erreicht wird. Außerdem kann die Erfindung Verwendung finden für die Impedanzanpassung des Strahlerhalses. Es ist auch möglich, die erwähnten Anpaßelemente sowohl in der Aperturebene als auch im Hals des Trichterstrahlers vorzusehen. Im allgemeinen wird man die erwähnten Platten zur Anpassung jedoch nur in der Aperturebene vorsehen, da es in dieser Ebene am schwierigsten ist, eine einwandfreie breitbandige Anpassung zu erzielen. Die gemäß der Erfindung ausgebildeten kleinen Platten ergeben eine äußerst einfache Möglichkeit, die gewünschte Anpassung zu erzielen. In den meisten praktischen Fällen wird deshalb die Erfindung so verwendet werden, daß mindestens eine Platte in oder in der Nähe der Aperturebene vorgesehen ist.

Die Platten bestehen vorzugsweise aus dünnem Metall, wobei die Dicke der Platte ein Bruchteil der übertragenen Wellenlänge beträgt. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel betrug die Wellenlänge 30,5 cm, und die Dicke einer Metallplatte war hierbei 1,6 mm.

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Für bestimmte Anwendungszwecke ist es auch möglich, an Stelle von Metallplatten dielektrische Platten zu verwenden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vier Eckplatten vorgesehen, in jeder Ecke des Hornstrahler eine, wobei die Platten in der Ebene angeordnet sind (Aperturebene oder Ebene des Strahlerhalses), in welcher die Impedanzanpassung erforderlich ist. Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, daß die Anpaßelemente symmetrisch angeordnet werden können, so daß z. B. bei einer in der Aperturebene vorgenommenen Anpassung das Polardiagramm der abgestrahlten oder empfangenen Welle des Hornstrahlers keine unsymmetrische Beeinflussung erfährt.

Die einzelnen Platten können genau in der Aperturebene oder in der Ebene des Strahlerhalses liegen oder in einer um einen Bruchteil der Arbeitswellenlänge hiervon verschobenen Ebene angeordnet sein. Die Platten sind im allgemeinen eben ausgebildet ao und in einer senkrecht zur Strahlerachse liegenden Ebene angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Platten flach auszubilden und sie unter einem bestimmten Winkel schräg zu stellen. Ferner kann man die Platten etwas gekrümmt ausbilden und sie in as jeder beliebigen Richtung zu einer senkrecht zur Strahlerachse liegenden Ebene schräg stellen. Die Platten können dreieckig sein. Doch ist dies nicht unbedingt erforderlich; die Kante der Platte, weiche sich zwischen zwei benachbarten Seiten des Horn-Strahlers erstreckt, kann auch gekrümmt oder vieleckig geformt sein. In der Praxis wird man die erwähnten Formen und den Einstellwinkel der Platten entsprechend den gestellten Anforderungen wählen.

In der F i g. 1 ist ein gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauter Hornstrahler dargestellt. Er besteht aus den relativ schmalen Seitenwänden 1 und 3 und aus den beiden relativ breiten Seitenwänden 2 und 4. Da der Hornstrahler zur Übertragung von zirkulär polarisierten Wellen dient, sind zwei aufeinander senkrecht stehende Wellenkomponenten von gleicher Größe vorhanden, deren elektrische Feldvektoren in der Figur durch die Pfeile E_a und E₆ dargestellt sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Anpassung vier in den Ecken angeordnete Platten 5, 6, 7 und 8 vorhanden, welche aus einem dünnen Metallblech bestehen. Die vier Platten sind hierbei in der Aperturebene des Hornstrahlers angeordnet. Die Dimensionierung der Platten ist so gewählt, daß eine breitbandige Anpassung zwischen dem Innern des Hornstrahlers und dem freien Raum erzielt wird. Jede der vier dargestellten Platten wirkt als ein induktives Element für jede der beiden aufeinander senkrecht stehenden Wellenkomponenten, und der Wert der einzelnen so erzeugten Induktivitäten kann wahlweise durch die Abmessungen α und δ der Platten beeinflußt werden. Die Längen α und b bezeichnen hierbei die Seiten der dreieckförmigen Platten, welche mit den Wänden des Hornstrahlers in Kontakt sind. Durch die symmetrische Ausbildung und Anordnung der vier Platten ergibt sich eine Anpaßmöglichkeit, welche keinen schädlichen Einfluß auf die Strahlungscharakteristik des Hornstrahlers besitzt.

In der F i g. 2 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie die der Anpassung dienenden Platten angeordnet bzw. ausgebildet werden können. Hierbei ist lediglich ein Teil des Hornstrahlers dargestellt, und zwar eine Kante, welche durch die beiden Strahlerwände 1 und 4 gebildet wird. Eine Kante der Platte ist hierbei gekrümmt ausgebildet, wobei die Platte gleichzeitig um einen bestimmten Winkel gegen die Strahlerachse verdreht angeordnet ist. Die erwähnte Platte ist in der F i g. 2 mit 15 bezeichnet. Es versteht sich, daß bei Verwendung von vier solchen Platten die anderen drei Platten in gleicher Weise ausgebildet sein können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 3 dargestellt, bei welchem vier gleich angeordnete und ausgebildete Platten 25, 26, 27 und 28 Verwendung finden, welche im Hals des Strahlers angeordnet sind. Die vier Wände des Hornstrahlers, dessen Aperturebene nicht dargestellt ist, sind entsprechend der Fig. 1 mit 1, 2, 3, 4 bezeichnet. Der speisende Hohlleiter W besitzt rechteckigen Querschnitt und ist im Hals des Hornstrahlers mit diesem in bekannter Weise verbunden. Der Querschnitt des Hornstrahlers vergrößert sich stetig in Richtung zur Aperturebene hin.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hornstrahler rechteckigen oder quadratischen Querschnitts für zirkulär oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung mindestens in einer Ecke der Apertur- und/oder der Strahlerhalsebene oder in einer gegen diese um einen Bruchteil der Betriebswellenlänge verschobenen Ebene eine kleine Platte angeordnet ist.

2. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Metall besteht und ihre Dicke einen Bruchteil der übertragenen Wellenlänge beträgt.

3. Hornstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in allen vier Ecken der Ebene(n) Platten angebracht sind; die vorzugsweise gleiche Form und Lage besitzen.

4. Hornstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte(n) schräg zu senkrecht zur Strahlerachse verlaufenden Ebenen gestellt ist (sind).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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