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Mikrowellenantenne mit sektorförmigem Richtdiagramm Die Erfindung
betrifft eine Mikrowellenantenne zur Erzeugung eines in einer Ebene nebenzipfelfreien
sektorförmigen Richtdiagramms, die entweder aus einem Primärstrahler und einem Zylinder-Parabolreflektor
oder aus einem Primärstrahler und einem Kreiszylinder-Reflektor besteht, wobei in
beiden Fällen die Hauptstrahlungsrichtung des Primärstrahlers auf den Reflektorscheitel
hinweist.
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Es ist häufig erforderlich, ein Mikrowellen-Richtdiagramm zu
erzeugen, das in einer Ebene in Polarkoordinatendarstellung eine Sektorform besitzt,
deren Seiten gerade oder stark angenähert gerade verlaufen. Ein derartiges sektorförmiges
Richtdiagramm ist strichpunktiert in F i g. 1 in üblicher Weise als Polardiagramm
dargestellt, wobei A die Mikrowellenantenne symbolisiert, die ein solches Diagramm
erzeugt.
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Es läßt sich mathematisch nachweisen, daß zur Erzeugung eines Richtdiagramms,
das wie in F i g. 1 in einer Ebene sektorförmig ist, die Phasen- und Amplitudenverteilung
über die effektive Strahlungsapertur der Mikrowellenantenne von einer Form sein
muß, wie sie in gebräuchlicher Art strichpunktiert in F i g. 2 gezeigt ist. In dieser
Abbildung bedeuten die Zeichen + und - entgegengesetzte Phasen.
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Die Erzeugung einer Phasen- und Amplitudenverteilung nach F i g. 2
durch die besondere Ausgestaltung einer Mikrowellenantenne ist an sich bekannt.
So kann man beispielsweise hierzu in Verbindung mit einem Reflektor einen als Primärstrahler
wirkenden geschlitzten Hohlleiter im oder nahe dem Brennpunkt des Reflektors vorsehen
und durch eine bestimmte Verteilung der Schlitze des Hohlleiters erreichen, daß
eine Phasen- und Amplitudenverteilung nach F i g. 2 auftritt. Eine andere an sich
bekannte Art, das gewünschte Ergebnis zu erzielen, besteht in der Verwendung eines
Antennensystems mit einem Reflektor, dessen nicht konstante Krümmung derart gewählt
ist, daß die Phasen- und Amplitudenverteilung nach Fig.2 auftritt. Nachteilig bei
einer derartigen Erzeugung der gewünschten Phasen- und Amplitudenverteilung nach
F i g. 2 ist jedoch, daß die erwähnten Antennensysteme schwierig zu entwerfen und
zu fertigen und daher teuer und darüber hinaus in einigen Fällen auch unerwünscht
groß und unhandlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei einer
Mikrowellenantenne zur Erzeugung eines in einer Ebene nebenzipfelfreien sektorförmigen
Richtdiagramms zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird bei einer Mikrowellenantenne der eingangsbeschriebenen
Art, bei der der Reflektor ein Zylinder-Parabolreflektor ist, dadurch gelöst, daß
der Primärstrahler so weit aus der Brennlinie auf den Reflektorscheitel hin verschoben
ist, daß die für das genannte Richtdiagramm in bekannter Weise erforderliche Amplituden-
und Phasenverteilung in der Antennenapertur erzielt wird. Bei einer Mikrowellenantenne
der eingangs beschriebenen Art, bei der der Reflektor ein Kreiszylinder-Reflektor
ist, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß der Primärstrahler
in der die Scheitellinie enthaltenden Symmetrieebene des Reflektors so weit auf
diese hin verschoben ist, daß er sich näher an dieser als an der Mittelachse des
Kreiszylinder-Reflektors befindet und daß die für das genannte Richtdiagramm in
bekannter Weise erforderliche Amplituden- und Phasenverteilung in der Antennenapertur
erzielt wird.
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Bei der Mikrowellenantenne nach der Erfindung wird das gewünschte
Resultat somit dadurch erreicht, daß der Primärstrahler derart in bezug auf den
Brennpunkt des Reflektors räumlich weit auf den Reflektorscheitel hin verschoben
ist, daß er zumindest
in großer Annäherung eine Phasen- und Amplitudenverteilung
nach F i g. 2 bewirkt, die ein Richtdiagramm mit den im wesentlichen geraden Seitenkanten
nach F i g. 1 zur Folge hat. Die genaue räumliche Justierung des Primärstrahlers
ist nicht kritisch.
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Der Reflektor und der Primärstrahler können völlig getrennt voneinander
aufgebaut werden, jedoch ist es in manchen Anwendungsfällen besonders vorteilhaft,
die Antenne als »Segmentantenne« auszubilden.
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Es ist zwar bekannt, durch Defokussierung des Primärstrahlers, der
einen Parabolspiegel ausleuchtet, eine Verformung des sekundären Richtdiagramms
zu erzielen, jedoch ist es für einen Durchschnittsfachmann nicht naheliegend, diese
Defokussierung bei einer Mikrowellenantenne zur Erzeugung eines sektorförmigen Richtdiagramms
gemäß der Lehre der Erfindung durchzuführen.
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An Hand der F i g. 3 bis 10 seien nunmehr vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben.
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Hierbei zeigen die F i g. 3 und 4 vereinfachte schematische, aus aufeinander
senkrechten Richtungen betrachtete Ansichten einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5, 6 und 7 Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, das
ebenfalls aus aufeinander senkrecht stehenden Richtungen betrachtet ist, und Fig.
8, 9 und 10 aus jeweils rechtwinklig aufeinander stehenden Richtungen betrachtete
Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den F i g. 3 und 4
ist als Primärstrahler l ein an sich bekannter Hornstrahler vorgesehen, der den
gesamten oder zumindest einen großen Teil des gleichfalls an sich bekannten kreiszylindrisch
geformten Reflektors 2 ausleuchtet, wobei die Strahlungsrichtung des Hornstrahlers
durch einen Pfeil angedeutet ist.
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Selbstverständlich ist die Benutzung eines Primärstrahlers in Verbindung
mit einem Reflektor als Mikrowellenantenne allgemein üblich, aber die Erfindung
unterscheidet sich von bekannten Anordnungen dieser Art dadurch, daß der Primärstrahler
in der die Scheitellinie enthaltenden Symmetrieebene des Reflektors so weit auf
diese hin verschoben ist, daß er sich näher an dieser als an der Mittelachse des
Kreiszylinder-Reflektors befindet und daß die für das genannte Richtdiagramm in
bekannter Weise erforderliche Amplituden- und Phasenverteilung in der Antennenapertur
erzielt wird.
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Obgleich die Erfindung nicht von der Einhaltung ganz spezieller Maße
abhängig ist, sei zu ihrer besseren Erläuterung eine praktisch erprobte, gemäß der
Erfindung ausgeführte Mikrowellenantenne in ihren wesentlichen Merkmalen beschrieben.
Diese Antenne arbeitet auf einer Wellenlänge von 3,2 cm; der Kreiszylinder-Reflektor
hat eine Sehnenlänge von etwa 90 cm und einen Radius von etwa 180 cm. Die Apertur
des Hornstrahlers befindet sich nur etwa 25 cm von der Reflektorscheitellinie entfernt.
Die Antenne besitzt einen Strahlungswinkel von 70°.
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Die Mikrowellenantenne nach den F i g. 3 und 4 besitzt ein Richtdiagramm,
das in einer Ebene sektorförmig und in der anderen Ebene breit ist und dort die
gewöhnliche Keulenform besitzt. Das weitere Ausführungsbeispiel der Erfindung, das
weiter unten an Hand der F i g. 5, 6 und 7 beschrieben ist, erzeugt ein Richtdiagramm,
das in der anderen Ebene schmal ist. Der einzige wesentliche Unterschied zwischen
der Mikrowellenantenne nach den F i g. 3 und 4 einerseits und derjenigen nach den
F i g. 5, 6 und 7 andererseits ist der, daß an Stelle des Hornstrahlers 1 ein Primärstrahler
in der Art eines an sich bekannten geschlitzten Hohlleiters - wie er in den F i
g. 5, 6 und 7 unter la dargestellt ist - vorgesehen ist.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den F i
g. 8, 9 und 10 dargestellt ist, ist als Primärstrahler wiederum ein an sich bekannter
Hornstrahler 1 vorgesehen, und der Reflektor ist ein gleichfalls an sich bekannter
schmaler, kreiszylindrisch gekrümmter Reflektor 2. Metallplatten 3, die parallel
zueinander verlaufen, verbinden die gekrümmten parallelen Ränder des Reflektors
2 in an sich bekannter Weise mit zwei gegenüberliegenden Seiten der Apertur des
Hornstrahlers, derart, daß die gesamte Konstruktion dieses Systems der einer sogenannten
Segmentantenne entspricht, mit dem Primärstrahler an der Spitze. Der Hornstrahler
1 wird über einen abgebrochen gezeigten Hohlleiter 4 gespeist, der derart gebogen
ist, daß er unter der Segrnentantenne verläuft.
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Die Platten 3 der Mikrowellenantenne nach den F i g. 8, 9 und 10 sind
nicht notwendig, obwohl sie vorteilhaft sind.
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Die Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der gezeigten Beispiele der
Erfindung sind sofort klar ersichtlich. Alle Ausführungsbeispiele nach diesen Figuren
ergeben Richtdiagramme, die in einer Ebene in sehr guter Annäherung gradlinige Sektorkanten
besitzen.
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Ein weiterer mit der Erfindung verbundener Vorteil liegt in der Tatsache,
daß der Primärstrahler infolge seiner großen Entfernung vom Brennpunkt keinen ernsthaften
Schatten hinsichtlich des Sekundärdiagrammes der Antenne wirft.
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Selbstverständlich können Antennen nach der Erfindung sowohl für Empfangen
als auch für Senden benutzt werden.