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Breitbandige Schlitzantenne für sehr kurze Wellen Die Erfindung bezieht
sich auf eine breitbandige Schlitzantenne für sehr kurze Wellen, bestehend aus mindestens
einem Schlitzstrahler, der aus einem parallelepipedförmigen Hohlkörper mit ungleichen,
elektrisch leitenden Begrenzungsflächen aufgebaut ist, in seinem Inneren einen Erregungsleiter
enthält und an einer der großen Begrenzungsflächen offen ist, wobei die öffnung
einen trichterförmigen Ansatz trägt, der in der zu den öffnungsschmalseiten und
der Trichterachse parallelen Ebene geradlinig erweitert ist.
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Es sind Schlitzantennen bekannt, die mit einem angesetzten Horn versehen
sind, wobei ein Erregungsleiter in einem im wesentlichen flach ausgebildeten parallelepipedförmigen
Hohlkörper angeordnet ist, von dem eine Seite fortgelassen ist. An die offene Seite
schließt sich ein einteiliger Trichter an, der sich entweder symmetrisch linear
oder unter einer schwachen Krümmung erweitert.
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Demgegenüber soll erfindungsgemäß, eine Schlitzantenne geschaffen
werden, die eine, geringe Tiefe aufweist und deren Richtdiagramin stark gebündelt
sowie ausreichend nebenzipfelfrei ist. Damit soll die Möglichkeit gegeben sein,
mehrere derartige Antennen zur Erzeugung eines in einer Ebene gebündelten Runddiagramms
im Kreise anzuordnen, ohne hierbei mechanische und elektrische Nachteile in Kauf
nehmen zu müssen.
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Kombiniert man für diesen Zweck mehrere Schlitzantennen, so ergibt
sich nämlich der Nachteil, daß die Strahlungsfelder der einzelnen Schlitzantennen
gegeneinander wirken, was einen nachteiligen Einfluß auf den Wirkungsgrad und die
Richtwirkung der Gesamtantenne ausübt. Auch soll es möglich sein, eine sehr große
Anzahl dieser Schlitzantennen auf kleinstem Raum anordnen zu können, ohne daß eine
gegenseitig störende, Beeinflussung erfolgt.
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Bei der erfindungsgemäßen Schlitzantenne wird dieses dadurch erreicht,
daß an die Ränder des trichterförmigen Ansatzes Streifen, die quer zu ihrer Längsrichtung
gekrümmt sind, derart angefügt sind, daß ein sich zunächst stärker als der trichterförmige
Ansatz erweiternder Randtrichter entsteht und daß der trichterförmige Ansatz einschließlich
des Randtrichters eine Tiefe aufweist, die gleich einem geringen Bruchteil der mittleren
Betriebswellenlänge ist.
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Vorzugsweise weist der trichterförmige Ansatz einschließlich des Randtrichters
eine Tiefe auf, die gleich der Tiefe des Hohlkörpers ist, und ist diese einem Vierteil
der mittleren Betriebswellenlänge etwa gleich. Der Randtrichter kann eine im wesentlichen
kreisförmige Krümmung mit einem etwa einem Zwölftel der mittleren Wellenlänge gleichen
Kriimmungsradius aufweisen.
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Die Erfindung sieht ferner eine Antenne für sehr kurze Wellen vor,
bei der zwei erfindungsgemäß ausgebildete Schlitzantennen so aneinander gefügt sind,
daß sie eine -der kleinsten Begrenzungsfläche des Hohlkörpers und die an diese angesetzte
Wand des trichterförmigen Ansatzes gemeinsam haben, wobei an dieser Wand der Randstreifen
weggelassen ist. Mehrere derartige Antennen können zu einer Antennenanordnung zusammengefaßt
sein, wobei die Antennen über flache Verteiler vom Bandleitertyp gespeist werden,
die längs der Hohlkörper angeordnet sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Antenne
wiedergegeben, die an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
Es zeigt F i g. 1 eine bekannte Schlitzantenne, F i g. 2 eine perspektivische
Ansicht einer geöffneten Schlitzantenne gemäß der Erfmdung mit zwei Strahlungselementen,
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Antenne gemäß F i g. 2,
die vom Tragmast abgenomni en ist, F i g. 4 Richtdiagramme mehrerer Schlitz-antennen
in der horizontalen Ebene, F i g. 5 das Richtdiagramm der Antenne
gemäß F i g. 2 und 3 in vertikaler Ebene, F i g. 6 eine Antennenanordnung,
bestehend aus mehreren Schlitzantennen, F i g. 7 und 8 einen Verteiler
für eine Antenne gemäß F i g. 3 in Seitenansicht und im Querschnitt und F
i g. 9 einen elektrisch-en Schaltplan der Verteilers.
In
F i g. 1 ist eine bekannte Schlitzantenne wiedergegeben. Sie besteht aus
-einem parallelepipedförmig ausgebildeten Hohlkörper 1 aus elektrisch
leitfähigem Material, wie beispielsweise Eisenblech, der an einer Längsseite la
offen ausgebildet ist und m seinem Innenraum einen Erregungsleiter 2 aufweist, der
vorzugsweise rohrförmi ausgebildet ist und von einem -9 Koaxialkabel über einen
Querübergang3 erregt ist. In F i g. 2 sind zwei erfindungsgemäße Schlitzantennen
wiedergegeben, die eine der kleinsten Begrenzungsflächen des Hohlkörpers gemeinsam
haben. Die als Parallelepiped ausgebildeten Hohlräumel und l' wer-den durch Rohre2
bzw. T erregt, und zwar über die übergänge 3 bzw. 3.
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Erfindungsgemäß gehen die Hohlräume nicht unmittelbar m den Außenraum
über, sondern weisen folgende Ansatzteile auf. Ein sich in der E-Ebene erweiternder
Teil 4, 4" gestattet die bessere Anpassungder Impedanz des Hohlraumes an die Impedanz
des freien Raumes. Ferner schließt sich an diesen trichterförmigen Ansatz ein konkaver
Randtrichter 5
an. Dieser soll bewirken, daß die einander benachbarten Schlitzantennen
einander nicht störend beeinflussen. Hierbei ist zu beachten, daß eine solchermaßen
ausgebildet-- Schlitzantenne nicht mit den klassischen Trichterstrahlem verwechselt
werden darf, bei denen sich ein Speisehohlleiter zu einem Horn öffnet, das mehrere
Wellenlängen lang ist.
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Es sei zunächst noch auf F i g. 2 Bezug genommen, die einen
Rahmen 6 und eine Folie 7 aus Kunststoff zeigt. Die Folie
7 ist an dem Rand des trichterförmigen Ansatzes 4 mittels einer Bolzenreihe
befestigt, um die öffnung dicht abzuschließen und die » aktiven« Teile
-der Antenne einwandfrei gegen Witterungseinflüsse z.u schützen, damit deren
elektrische Eigenschaften ständig unverändert bleiben.
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Gemäß F i g. 2 sind zwei Schlitzantennen miteinander vereinigt,
wobei der äußere Randstreifen zwischen den beiden Schlitzantennen fortgelassen ist.
Dieser Randstreifen ist von besonderer Bedeutung in der E-Ebene und ist in der H-Ebene
nur aus mechanischen Gründen teilweise beibehalten. Man kann also den Randstreifen
zwischen den Trichtern fortlassen, wenn mehr als zwei Schlitzantennen übereinander
angeordnet sind.
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F i g. 3 zeigt eine andere Seitenansicht des gleichen Ausführungsbeispiels
mit zwei übereinander angeordneten Schlitzantennen, die durch einen Verteiler
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gespeist werden, dessen Aufbau nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Das Strahlungssystem ist von dem Traginast 9 abgenommen, an dem es
mit Hilfe von Schellen 10, 10' und Stangen 11, 11' an jedem Ende befestigt
ist. Wenn die Hauptachse der Antenne vertikal ausgerichtet ist, ist die Polarisation
der ausgesandten Welle horizontal. Die vertikale Höhe eines jeden Parallelepipeds
ist von der Größenordnung von 0,9 A03 wobei A, die mittlere Betriebswellenlänge
ist; die horizontale Tiefe eines jeden Parallelepipeds ist von der Größenordnung
von A.14; die horizontale Tiefe des trichterförmigen Ansatzes 4 bzw. 4" einschließlich
des Randtrichters 5 ist < A03 vorzugsweise ungefähr A./4, was in
sehr zweckmäßiger Weise die Breite des Richtdiagramms in der E-Ebene herabsetzt.
Die geringe Tiefedieser Trichter beeinflußt die Anpassung des Schlitzes und gestattet
bei zweckmäßiger Wahl dieser Tiefe eine Anpassung ineinein sehr breiten Frequenzband.
Das elektrische Feld E induziert -in den Rändern fünf Ströme, die glei#lifalls
zur Strahlung der Antenne beitragen, was zur Wirkung hat, daß die öffnung des Schlitzes
künstlich zunimmt, wodurch eine noch stärkere Bündelung der Richtwirkung in der
E-Ebene ermöglicht wird. Die F i-g. 4 zeigt die Richtdiagra"rnme, die man erhält,
wenn man die Form der Schlitzantenne verändert. Jeder Kleinbuchstabe a,
b,
c. d markiert ein Diagramm, das zu der Schlitzantenne
gehört, die durch den entsprechenden Großbuchstaben A, B,
C, D bezeichnet ist. Man sieht, daß A eine bekannte Schlitzantenne
bezeichnet, mit einem kleinen, geraden Randansatz, B dieselbe Antenne mit einem
breiteren Randansatz, C eine Antenne mit einem durch einen trichterförmigen
Ansatz verlängerten Schlitz und an diesem angesetzten ebenen Rand und
D die Antenne gemäß der Erfindung mit einem trichterförmigen Ansatz, an den
ein Randtrichter angeschlossen ist. Die fortschreitende Verbesserung des Diagranims
von a bis d ist aus der Darstellung erkennbar. Die Form gemäß D hat
zur Wirkung, daß die Nebenzipfel auf einen zulässigen Wert (in der Größenordnung
von - 20dB) reduziert werden. Dann kann man zwei Schlitzantennen in einem
Winkel von 901 zueinander anordnen, wobei sie sich praktisch gegenseitig
nicht beeinflussen. Solche Anordnungen sind beispielsweise in F i g. 6 wiedergegeben.
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Zur weiteren -Veranschaulichung ist in F i g. 5 das Richtdiagramm.
der Antenne mit zwei Elementen gemäß F i g. 2 und 3 in der H-Ebene
wiedergegeben.
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In F i g. 6 ist eine Antennenanordnung mit vier Längsreihen,
bestehend aus 8 Schlitzantennen 12, die gemäß F i g. 2 und
3 ausgebildet sind, dargestellt, wobei die vier Reihen jeweils unter einem
Winkel von 90' in einem Quadrat angeordnet sind, um eine praktisch rundstrahlende
Antenne zu bilden. Die Strahlungselemente 12 sind an einem zentralen Tragmast
9 befestigt, der auf einem Gittermast 13 montiert ist. Bei einer derartigen
Antennenanordnung besteht eine besondere Aufgabe in der phasenrichtigen Spelsung
der Einzelantennen; dazu ist es erforderlich, Verteiler einzubauen, die das Einhalten
der gewünschten Phase sicherstellen. Vorteilhafterweise werden flache Verteiler
verwendet wer-den, wie sie beispielsweise in F i g. 3 bei 8 oder auch
in den F i g. 7
und 8 wiedergegeben sind.
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Die Verteiler 8 werden ihrerseits von einem Hauptverteiler
14 geeigneter Konstruktion unter Zwischenschaltung von Speiseleitungen
15 gespeist, die in dem von den Schlitzantennen umschlossenen Raum hochgeführt
sind.
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Wenn sich beispielsweise das Betriebsfrequenzband von 0,8 fo
bis 1,25 f. erstreckt (to = mittlere Betriebsfrequenz), so ist es
zweckmäßig, den Verteiler 8 aus insgesamt sechs AO/4-Transformationsstücken
gemäß dem Schema in F i g. 9 zusammenzusetzen. Wie man sieht, befindet sich
zwischen jedem Ausgang S bzw. S' und dem Eingang E eine Reihe
von 4/4-Transformationsstücken und zwar 16, 17,
18, 19 bzw.
16', 17, 18', 19'.
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Dieser Verteiler wird nach der bekannten Bandleitertechnik hergestellt.
Er weist zwei ebene Leiter 20, 21 auf, die um einen geringen Bruchteil der Wellenlänge
(0,025 bis 0,1 A.)-voneinander entfernt sind. Der zentrale Leiter
22 ist flach und ist parallel zu den vorerwähnten ebenen Leitern angeordnet.
Nach
analogen Grundsätzen ist es möglich, besonders flache Verteiler herzustellen, die
es gestatten, mehr als zwei Schlitzantennen zugleich zu speisen.