DE1243741B - Vorrichtung zur Wellenleitung von einem Eingang zu vielen, gleichzeitig Energie fuehrenden Ausgaengen, insbesondere zwischen einem Sender oder Empfaenger und einer Antennengruppe - Google Patents

Description

DEUTSCHES 4MTWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT H03h

Deutsche Kl.: 21 a4 - 74

Nummer: 1243 741

Aktenzeichen: A 40958IX d/21 a4

1243741 Anmeldstag: 17. August 1962

Auslegetag: 6. Juli 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wellenleitung von einem Eingang zu vielen, gleichzeitig Energie führenden Ausgängen, insbesondere zwischen einem Sender oder Empfänger und einer Antennengruppe, z.B. einem Tacansystem. Wie bekannt ist, wird durch ein Tacansignalfeuer eine rotierende Strahlung erzeugt, welche ein in der Reichweite des Signalfeuers befindliches Flugzeug mit einer Polarkoordinatenanzeige für Richtung und Entfernung des Tacansignalfeuers beliefert. Auf dem Flugzeug befindet sich eine Sende-Empfangs-Anlage, durch welche das Zeitintervall zwischen einem Abfrageimpuls des Flugzeuges und einem vom Tacanfeuer kommenden Impuls gemessen wird, um die Entfernung zu bestimmen, und welche in der Lage ist, durch Analysieren der Wellenform der Richtstrahlchrakateristik auch die Richtung des Leuchtfeuers zu bestimmen.

Es ist bekannt, feste, um eine Achse kreisförmig angeordnete Hohlleiter von einem um diese Achse umlaufenden, parallelepipedischen Hohlraumresonator zu speisen; dabei wird jedoch jeweils nur einer der Hohlleiter mit dem Hohlraumresonator gekoppelt.

Der Eriindung liegt die Überlegung zugrunde, daß auch zur gleichzeitigen Speisung einer Kreisgruppe von Hohlleitern in vorgegebener Zuordnung bei entsprechender Gestaltung eine umlaufende Hohlleiteranordnung dienen könnte. Erfindungsgemäß läßt sich eine solche Anordnung dadurch verwirkKchen, daß die Vorrichtung aus zwei relativ zueinander rotierenden Flächen besteht, die gemeinsam einen zusammenhängenden kreisscheibenförmigen Hohlleiter bilden, der aus einer Vielzahl von gleichzeitig wirksamen Wellenleitungszonen besteht, welche infolge einer in der Umlaufrichtung veränderlichen Beschaffenheit wenigstens einer der beiden Flächen periodischen Veränderungen der Wellenausbreitung unterliegen und vorzugsweise einen gemeinsamen zentralen, zu einem Duplexer od. dgl. führenden Anschluß mit getrennten, insbesondere zu den einzelnen Antennen führenden Anschlüssen verbinden.

Dadurch ergibt sich eine insbesondere für navigatorische Aufgaben ungewöhnlich einfache und zugleich wirksame Wellenleitungsanordnung zur Wellenleitung von einem Eingang zu vielen, gleichzeitig Energie führenden Ausgängen. Der Beschaffenheitswechsel in Bewegungsrichtung kann nach einer periodischen Funktion verlaufen, die eine lange Grundperiode entsprechend der Bewegungsperiode und mehrere, dieser langen überlagerte Kurzperioden von zur Grundperiode fester Phasenbeziehung enthält. Die Grundperiode kann durch einen in Umlauf-Vorrichtung zur Wellenleitung von einem Eingang zu vielen, gleichzeitig Energie führenden
Ausgängen, insbesondere zwischen einem Sender oder Empfänger und einer Antennengruppe

Anmelder:

Andrew Alford, Boston, Mass. (V. St. A.)
Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Schumacher, Patentanwalt,
Bremen, Stephanikirchenweide 19

Als Erfinder benannt:

Andrew Alford, Boston, Mass. (V. St. A.)

richtung veränderlichen Abstand der gegeneinanderrotierenden Flächen erzeugt werden, während die überlagerten Perioden vorzugsweise durch ein in einem Teil der .Wellenleitung liegendes, über die Bewegungsbahn sich erstreckendes Dielektrikum von in Bewegungsrichtung veränderlicher Größe hervorgerufen wird.

Die Erfindung sei unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher veranschaulicht.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung, teilweise aufgebrochen, teilweise perspektivisch und teilweise als Blockschaltbild, ein Tacansystem mit einer Antenne und einer Abtastvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung von Eigenschaften der Richtcharakteristik des Systems nach F i g. 1,

F i g. 3 eine weitere schematische Darstellung zur Veranschaulichung weiterer Eigenschaften der Richtcharakteristik des Systems nach F i g. 1,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung der Abtastvorrichtung der Antennenkonstruktion nach Fig. 1,

F i g. 5 eine Abwicklung eines Teils der Abtastvorrichtung,

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Abtastvorrichtung des Systems nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,

Fig.7 einen Querschnitt durch die Abtastvorrichtung nach F i g. 6, im wesentlichen nach der Linie 7-7 der Fig. 6,

F i g. 8 eine schaubildliche Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Abtastvorrichtung,

709 609/163

F i g. 9 eine Abwicklung eines der Teile der Abtastvorrichtung nach Fig. 8.

Das mit dem Tacansystem nach F i g. 1 erzeugte Richtdiagramm ist in F i g. 2 veranschaulicht und zeigt die übliche Nierenform mit überlagerten Wellen. Die Rotation einer derartigen Strahlcharakteristik erzeugt in einem Empfänger ein Signal mit in Abhängigkeit von der Zeit veränderlicher Amplitude. Die SignalampHtude durchläuft bei einer Umdrehung eine einzige Sinusperiode bzw. Periode von sinusartigem Verlauf, wobei die Umlaufzabl der Charakteristik wUlkürlich gewählt werden und z. B. fünfzehn Umläufe je Sekunde betragen kann. Es ist klar, daß bei Erreichen des Maximums oder Minimums im Empfänger während der Drehung der Richtcharakteristik bei bestimmter Orientierung, z. B. Nordorientierung, die Bestimmung der Phase der Sinuswelle in diesem Augenblick zur Peilung verwendet werden kann. Würde jedoch eine einfache Nierencharakteristik dieser Art zur Peilung verwendet, so ergäben sich infolge der verhältnismäßig groben Phasenbestimmung im Empfängerstromkreis und durch Störeffekte topographischer und meteorologischer Art unerwünscht große Meßfehler. Diese Fehler werden durch die der Nierencharakteristik 26 überlagerten Wellen von willkürlich gewählter Zahl, im vorhegenden Fall neun Wellen 28, vermieden. Im Empfänger mögen diese Wellen ein Empfangssignal von 135 Hz erzeugen. Jeder dieser Wellen ist ein eigener Bezugsimpuls zur Bestimmung seiner Phase zugeordnet. Obwohl die Phase der Frequenz von 135 Hz genauer bestimmt werden kann als die Phase der Frequenz von 15 Hz, da sie nicht den vorerwähnten Fehlerquellen unterliegt, so hat doch die höhere Frequenz von 135 Hz für die Bestimmung der Peilrichtung eine neunfache Vieldeutigkeit. Diese Vieldeutigkeit wird nun durch das Signal mit der Frequenz von 15 Hz ausgeschaltet.

Das in F i g. 1 dargestellte System besteht im wesentlichen, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, aus einer stationären Antenne 20 zur Erzeugung einer Richtstrahlung, einer Abtastvorrichtung 22, durch welche eine vorgegebene Energieverteilung an der Antenne 20 hervorgerufen wird, und einem Steuersystem 24 zur Energieversorgung der Abtastvorrichtung. Die Richtcharakteristik, die von der Antenne 20 erzeugt wird, hat die in F i g. 2 dargestellte Nierenform 26, welcher neun Wellen 28 überlagert sind. Diese Form ist bei Rotation in der weiter unten beschriebenen Weise geeignet zum Gebrauch in einem Tacansystem der oben angegebenen Art. Die Antenne 20 ist mit einem metallischen Reflektor 30 mit vertikaler Achse versehen. In gleichen Abständen über den Umfang des Reflektors 30 verteilt, ist eine Reihe vertikal orientierter Dipole 32 angebracht. Die Dipole 32, welche vom Reflektor 30 isoliert sind, befinden sich in einem Abstand von einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz vom Reflektor entfernt und werden über Koaxialkabel 31 von der Abtastvorrichtung 22 gespeist.

Die Abtastvorrichtung 22 hat ein Gehäuse 36 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, an deren Umfang eine Reihe koaxialer Ausgänge 38 in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Ausgänge 38 sind durch Koaxialkabel 31 mit Dipolen 32 verbunden. Die Innenleiter der Koaxialausgänge 38 stehen mit einem Stator 39 mit einer Mehrzahl radialer Leiter 42 in Verbindung, welche von einem ringförmigen Mittenleiter 44 radial nach auswärts

verlaufen. Der Ringleiter 44 und die Radialleiter 42 bilden mit ihrer einem Rotor 47 zugewandten Unterseite einen Wellenleitbereich 46 mit einer der Nabe und den Speichen eines Rades ähnlichen Gestalt. Der aus F i g. 4 und 5 genauer erkennbare Rotor 47 enthält einen Ringleiter 43, der im wesentlichen parallel gegenüber der Unterseite des Stators 39 angeordnet ist, und eine Reihe dielektrischer Elemente 48, welche an der Peripherie des Rotors angeordnet sind.

ίο Diese dielektrischen Elemente 48, welche in der zur Achse des Rotors 47 senkrechten Ebene eine plankonvexe Gestalt aufweisen, werden vom Rotor 47 getragen und liegen den radialen Leitern 42 benachbart gegenüber, so daß die aus dem Wellenleiterbereich 46 kommende Energie diese Elemente passieren muß. Die Oberseite des Ringleiters 43 ist so gestaltet, daß sich ihr Abstand von der Innenfläche des Ringleiters 44 nach der Funktion a + b ■ cos ϋ· ändert, wobei & der Rotationswinkel des Rotors 47 und a und b Konstanten bedeuten. Längs irgendeiner radialen Linie jedoch ist der Abstand zwischen benachbarten Flächen des Ringleiters 43 und des Ringleiters 44 konstant. Hochfrequenzenergie gelangt in den Wellenleiterbereich 46· durch einen Eingangsleiter 52, dessen Innenleiter mit der Innenseite des Ringleiters 43 und dessen Außenleiter mit der Innenfläche des Ringleiters 44 verbunden ist. Bei dem vorgeschriebenen Aufbau der Einrichtung gelangt die über den Eingangsleiter 52 kommende Hochfrequenzenergie durch den Wellenleiterbereich 46 nach außen und wird dabei winkelabhängig nach Phase und Intensität beeinflußt. Die winkelabhängige Verschiedenheit der Intensität, welche durch die Gestalt der Oberfläche des Ringleiters 43 zustande kommt, ergibt die nierenförmige Gestalt der Richtcharakteristik 46 nach F i g. 2 mit ihrem Minimum. Die winkelabhängige Größe der Phase, welche von der Gestalt der dielektrischen Elemente 48 abhängt, ruft die neun aus F i g. 3 ersichtlichen Wellenfronten 54 und die entsprechenden Wellen 28 in der nierenförmigen Richtcharakteristik der F i g. 2 hervor.

Wie schon oben aus geführt, ist das dargestellte Antennen- und Abtastsystem für verschiedenste Anwendungsfälle brauchbar, insbesondere für ein Tacansystem, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. Dieses System enthält einen Duplexer 56 zur Übertragung von Signalen zwischen dem Koaxialleiter 52 und einem Empfänger 58 bzw. Sender 60. Die übertragene Energie hat in üblicher Weise die Form kurzer Hochfrequenzimpulse, die durch eine Verschlüsselungseinrichtung 62 gesteuert werden, und die Amplituden dieser Hochfrequenzimpulse fügen sich einer Einhüllenden ein, wie sie bei 28 in F i g. 2 bezeichnet ist. Ein entfernungsabhängig arbeitender Generator 64, der durch den Empfänger 58 ausgelöst ist, erzeugt nach einer festen Verzögerung einen Ausgangsimpuls, der auf die Verschlüsselungseinrichtung 62 die Aussendung durch den Sender 60 über den Duplexer 56 und den Wellenleitbereich 46 zur Antenne 20 bewirkt.

Wie oben beschrieben, wird von einem Tacanempfanger eine Wellenform mit einer Grundschwingung von 15 Hz und einer überlagerten Schwingung von 135 Hz aufgenommen. Um die überlagerte Schwingung von 135 Hz auswerten zu können, ist es erforderlich, Bezugsimpulse vorzusehen, welche zeitlich jeweils einer bestimmten Lage der Richtcharakteristik zugeordnet sind. Um Bezugsimpulse dieser

Art zu erzeugen, ist der Rotor 47 mit einer Reihe von neun Magnetkörpern 66 versehen, die, in gleichem Abstand über die Peripherie des Rotors verteilt, in einer oberen gemeinsamen Ebene angeordnet sind, und ferner einem einzigen Magnetkörper 68 an einer Stelle der Peripherie des Rotors in einer tiefer gelegenen Ebene. Der Magnetkörperreihe 66 ist eine einzige Spule 70 zugeordnet, in der beim Vorbeigang eines der Magnetkörper 66 ein Impuls erzeugt wird. Ebenso ist auch dem Magnetstück 68 eine einzige Spule 72 zugeordnet, in der beim Vorbeigang des Magnetkörpers 68 ein Impuls erzeugt wird. Es ist augenscheinlich, daß die neun in gleichen Abständen auftretenden Impulse der Spule 70 und der in der Spule 72 bei einem Umlauf eines Rotors 47 erzeugte einzige Impuls bestimmten Stellungen der Strahlcharakteristik nach F i g. 3 zugeordnet sind. Die Impulse der Spule 70 werden auf einen Hochfrequenzbezugsgenerator 74 und der Impuls der Spule 72 auf einen Niederfrequenzbezugsgenerator 76 gegeben. Die Bezugsgeneratoren 74, 76 dienen zusammen mit einem Identitätsrufgenerator 78 in herkömmlicher Weise zur Steuerung der Verschlüsselungseinrichtung 62.

Das Gehäuse 36 der Abtastvorrichtung 22, deren Stator 39 mit dem Ringleiter 44 und Radialleiter 42 und dessen Rotor 47 mit dem Ringleiter und dem dielektrischen Linsenelement 48 versehen ist, besteht aus einem unteren topfförmigen Gehäuse 80 mit Zentrieröffnung 82 und einem oberen Gehäuse 84, das einen ringförmigen Raum 86 umschließt. Der untere Gehäuseteil 80 wird von einem Gestell 87 getragen. In der zentralen Öffnung 82 des unteren Gehäuses 80 ist ein nach unten ragender Gehäusehals mit einem oberen Lager 90 und einem unteren Lager 92 angebracht. In den Lagern 90 und 92 läuft eine Achse 94, welche mit einer nach oben offenen Bohrung 96 und einem nach unten ragenden Stumpf 98 versehen ist, der mit der Ausgangswelle 100 eines Motors 102 durch eine Universallcupplung 104 verbunden ist.

Mit der Innenseite 106 des oberen ringförmigen Gehäuses 84 ist der in der Mitte liegende Ringleiter 44 verbunden, von dessen Peripherie die Radialleiter 42 ausgehen. Am oberen Ende der Achse 94 ist zentrisch eine Tragplatte 108 angebracht. Diese Platte 108 trägt den Rotor 47 mit dem Ringleiter 43, der im folgenden als innerer Ringleiter bezeichnet wird, und einen äußeren Ringleiter 112. Die Oberseite des inneren Ringleiters 43 ist, wie oben beschrieben, geformt. Der äußere Ringleiter 112 dient zur Halterung der dielektrischen Elemente 48 im Wellenleiterbereich 46, durch welchen die Energie von dem koaxialen Eingang 52 zu den Koaxialausgängen 38 geleitet wird.

Der Eingang 52 besteht aus einem äußeren Leiter in Form eines leitenden Rohres 114, das durch ein Übergangsstück 116 mit dem Ringleiter 44 verbunden ist, und ferner einem inneren Leiter 118 in Form eines leitenden Stabes, der von einem Isolierkörper 120 getragen wird und durch diesen hindurchragt. Der Innenleiter 118, der in die Bohrung 96 hineinragt, hat einen geringen Abstand zur Bohrungswandung und bildet so einen Hochfrequenznebenschluß, dessen Bedeutung weiter unten beschrieben wird. Jeder der Ausgänge 38 besteht aus einem äußeren Leiter 122 in Form eines äußeren Rohres, das zwischen dem oberen Gehäuse 84 und dem un-

teren Gehäuse 80 liegt, sowie einem inneren Leiter 124 in Form eines äußeren Stabfortsatzes des zugehörigen Radialleiters 42. Die Wellenleiter der Außenleiter 38 kommunizieren mit dem Wellenleiterbereich 46. Ein Kragen 126 ist an der Unterseite der Tragplatte 108 befestigt und ragt mit geringem Abstand von der Innenwandung des Gehäuses 80 nach unten, um einen Hochfrequenznebenschluß für einen weiter unten noch zu erklärenden Zweck zu bilden. Ein ίο weiterer Hochfrequenznebenschluß wird durch einen Ringleiter 128 gebildet, der dicht unter der Tragplatte 108 liegt.

Es soll nunmehr die Wirkungsweise der in F i g. 6 und 7 gezeigten Einrichtung unter Bezugnahme auf F i g. 4 beschrieben werden. Das Eingangspotential am Innenleiter 43 entsteht durch die rotierende Verbindung über den nach unten ragenden Fortsatz des Innenleiters 118 und die Bohrung 96. Der Leiterfortfortsatz und die Bohrung haben eine gemeinsame ao Ausdehung über eine Viertelwellenlänge der Mittelfrequenz des im Betrieb auftretenden Frequenzbandes, und die Weite des Spaltes zwischen ihnen ist ausreichend klein, so daß der Wellenwiderstand der rotierenden Verbindung in der Größenordnung von 10 Ohm oder niedriger liegt. Da der Außenleiter 114 unmittelbar mit dem inneren Ringleiter 44 verbunden ist, tritt die Potentialdifferenz zwischen dem Innenleiter 118 und dem Außenleiter 114, ausgenommen einen kleinen Spannungsabfall über die rotierende Verbindung, zwischen dem inneren Ringleiter 44 und dem Ringleiter 43 auf. Durch diese PotentialdiSerenz werden transversale elektromagnetische Wellen erregt, welche sich radial nach außen zur äußeren Peripherie 132 des Spaltes zwischen dem Ringleiter 44 und dem Ringleiter 43 ausbreiten. Diese radial sich ausbreitende Welle wird an der Peripherie 132 nicht gestoppt, sondern läuft im wesentlichen ohne Reflexion zwischen dem äußeren Ringleiter 112 und den Radialleitern 42 weiter. Für eine Abtastvorrichtting dieser Art, welche für eine Betriebsfrequenz von etwa 1000 MHz bestimmt ist, beträgt der maximale Schritt zwischen dem inneren Ringleiter 43 und dem äußeren Ringleiter 112 annähernd 2,5 mm. Die durch eine solche Diskontinuität hervorgerufenen Reflexionen machen sich noch nicht störend bemerkbar. Der Abstand zwischen den radialen Leitern 42 und dem äußeren Ringleiter 112 ist klein im Vergleich mit dem Abstand zwischen den radialen Leitern 42 und anderen Leitern der Abtastvorrichtung. Infolgedessen wird im wesentlichen die gesamte Energie zwischen den Radialleitern 42 und dem äußeren Ringleiter 112 konzentriert, ausgenommen kleine Verluste durch Streuung und das sehr schwache Feld zwischen den RadiaUeitern 42 und dem oberen Gehäuse 84. Das Potential zwischen den radialen Innenleitern 42 und dem äußeren Ringleiter 112 gelangt somit im wesentlichen verlustlos zum Wellenleiter zwischen dem inneren Leiter 124 und äußeren Leiter 122 der Leiter 38. Ein geringer Spannungsabfall tritt auf an dem Luftspalt 134 zwischen dem Kragen 126 des Rotors 47 und dem unteren Gehäuse 80. Dieser Potentialabfall kann vernachlässigbar klein gemacht werden, indem man die Länge des Spaltes, gemessen in einer Radialebene durch die Achse der Abtastvorrichtung, gleich einer Viertelwellenlänge macht, vorausgesetzt, daß das innere Ende 136 des Spaltes 134 in einen nicht resonierenden Hohlraum mündet, der groß ist im Vergleich mit

der sehr kleinen Weite des Spaltes 134. Die Länge des radialen Wellenleiterweges zwischen der inneren und der äußeren Peripherie des Ringleiters 44 beträgt etwa eine Viertelwellenlänge der arithmetischen Mittelfrequenz des Betriebsfrequenzbandes.

Um ein verständliches Bild von der Ausbreitung im inneren Wellenleiterbereich zwischen den Ringleitern 43 und 44 zu erhalten, ist es zweckmäßig, sich diesen Wellenleiterbereich als eine Vielzahl von radialen Wellenleitern vorzustellen, die innen parallel zueinander angeschlossen sind und außen durch gleiche Impedanzen bei etwa einer Viertelwellenlänge der Mittelfrequenz des übertragenen Bandes enden. Wenn der Wellenwiderstand eines solchen einzelnen Wellenleiters Z & beträgt, so ist die Eingangsimpedanz dieses Wellenleiters —. Radiale

Wellenleitersektoren mit geringem Spalt haben kleinere Impedanzen für das Eingangspotential als radiale Wellenleitersektoren mit weitem Spalt. Aus diesem Grunde erhalten die radialen Wellenleitersektoren mit kleinem Spalt nicht nur höhere Ströme, sondern auch einen größeren Teil der Eingangsenergie. Da der Rotor 47 umläuft, so ändert sich die Spannung über einem angepaßten Widerstand am Ausgangsleiter 38 nach der Funktion a + b ■ cos ■&·, worin # der Rotationswinkel und a + b Konstanten darstellen.

Der äußere Wellenleiterbereich zwischen den Radialleitern 42 und dem äußeren Ringleiter 112 kann ebenfalls als eine Vielzahl von radialen Wellenleitern betrachtet werden. Die RadiaIIeiter 42 sind in festem Abstand über der flachen Oberseite des äußeren Ringleiters 112 angeordnet. Der äußere Ringleiter 112 trägt in gleichen Abständen am Umfang des Rotors 47 die dielektrischen planzylindrischen Linsen 48, welche alle gleiche Dicke aufweisen. Durch die Anordnung des dielektrischen Materials im Wellenleiterraum wird der Wellenwiderstand grundsätzlich erhöht. Um den Wellenwiderstand über den ganzen Wellenleiterbereich unabhängig von diesem dielektrischen Material zu halten, ist der Spalt zwischen den radialen Leitern 42 und dem äußeren Ringleiter 112 im Bereich des dielektrischen Materials vergrößert. Hierzu sind die Linsen 48 in den äußeren Ringleiter 112 versenkt. In den äußeren Teilen des Wellenleiterbereiches mit den dielektrischen Linsen 48 wird durch die hohe dielektrische Konstante dieser Linsen die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen erhöht. Da diese dielektrischen Linsen alle von gleicher Stärke und breiter sind als die Radialleiter 42, ist die Phasenverzögerung der Wellenenergie auf jedem der radialen Wellenleiterwege direkt proportional der Länge des dielektrischen Materials in der Ausbreitungsrichtung. Wenn z. B. neun dielektrische Linsen von plankonvexem Querschnitt in der Ebene parallel zur Ausbreitungsrichtung der Energie in gleichem Abstand auf dem äußeren Ringleiter 112 angebracht sind, so wechselt die Phase des auf irgendeinen der koaxialen Leiter 38 kommenden Stromes von einem Maximalwert zu einem Minimalwert neunmal bei einer vollen Umdrehung des Rotors 47. In Wirklichkeit nehmen die elektrischen Längen der radialen Wellenleiterzuwächse im äußeren Wellenleiterbereich durch die Gegenwart der dielektrischen Linsen 48 zu. Die mittlere elektrische Länge ist etwa eine Viertelwellenlänge der Mittelfrequenz des übertragenen Bandes,

und die relative Phasenverzögerung, welche durch die elektrischen Linsen erzeugt wird, sollte auf etwa ein Achtel einer Wellenlänge begrenzt sein, um zu verhindern, daß die elektrische Länge irgendeiner radialen Wellenleitung den Wert einer halben Wellenlänge erreicht.

Der Durchmesser des Rotors 47 ist 33 cm für eine Abtastervorrichtung 22, welche für eine Mittelfrequenz von 1000 MHz bestimmt ist. Der Abstand zwischen dem Ringleiter 43 und dem inneren Ringleiter 44 schwankt zwischen 2,8 und 5,3 mm für eine solche Abtastvorrichtung. Die Weite des Ringraumes über den Radialleitern 42 ist 7,1 cm und die Höhe dieses Ringraumes über den Leitern 42 5,3 cm.

Bei einer dielektrischen Konstante 15 erhalten die dielektrischen Linsen 48 eine Stärke von 5 mm und sind um 2,5 mm unter die Oberfläche des äußeren Ringleiters 112 versenkt.

F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform für eine

ao Abtastvorrichtung nach der Erfindung. Diese Abtastvorrichtung 140 hat ein oberes Gehäuse 142, ein unteres Gehäuse 144, einen Stator mit Ringleiter 146 und einer Mehrzahl von Radialleitern 148, einen Eingangsleiter 150 und mehrere Ausgangsleiter 152, alle identisch mit den entsprechenden Teilen der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 7.

Die Abtastvorrichtung 140 enthält weiter einen Rotor 154, der sich von dem Rotor der ersten Ausführungsform wie folgt unterscheidet: In der Abtastvorrichtung 140 ist ein innerer Ringleiter 156 wie in F i g. 5 vorgesehen. Die Abtastvorrichtung 140 hat einen äußeren Ringleiter 158 mit einem winkelabhängigen Profil nach F i g. 9. Die Oberfläche des äußeren Ringleiters 158 ist daher in der Umfangsrichtung gewellt, aber gerade in der Radialrichtung. Der Abstand zwischen dem äußeren Ringleiter 158 und der Ebene der Radialleiter 148 ist somit veränderlich nach der Funktion O₂ + b₂ · cos ϋ; worin # den Rotationswinkel und a₂ und b₂ Konstanten darstellen. Die radiale Ausdehnung des äußeren Ringleiters 158 ist ungefähr gleich einer Viertelwellenlänge der arithmetischen Mittelfrequenz des übertragenen Frequenzbandes. Die Wirkung der gewellten Oberfläche des äußeren Ringleiters 158 auf die Wellenausbreitung in der Radialrichtung ist ähnlich der Wirkung des veränderlichen Abstandes zwischen dem inneren Ringleiter 156 und dem Ringleiter 146. Wenn die Koaxialleiter 38 durch gleiche Impedanzen abgeschlossen sind, fließt ein stärkerer Strom über die radialen Wellenleiter mit kleinem Abstand als über die radialen Wellenleiter mit großem Abstand.

Bei einer vollen Umdrehung des Rotors 154 um 360° hat die über den Ausgangsleitern entwickelte Spannung eine erste Komponente, die sich langsam angenähert nach der Funktion a + b · cos ·& ändert, und eine zweite überlagerte Komponente, die sich schnell mit neun Perioden auf eine Periode der langsamen Komponente etwa in Übereinstimmung mit der Funktion a₂ + b₂ ■ cos 9ΰ· ändert.

Der Wechsel mit einer Periode über einen Umlauf wird durch die veränderliche Stärke des inneren Ringleiters 156 und die Veränderung mit neun Perioden über einen Umlauf durch die veränderliche Stärke des äußeren Ringleiters bewirkt. Die Vorstellung, daß die Wellenleiterbereiche aus einer Mehrzahl normaler radialer Wellenleiter bestehen, ist offensichtlich nicht ganz korrekt, weil keine radialen Wandungen vorhanden sind. Nichtsdestoweniger sind

Claims (16)

jedoch die Schlußfolgerungen, die aus dieser Vorstellung abgeleitet worden sind, wenigstens qualitativ zutreffend. Für eine gute Wirksamkeit werden zweckmäßig Konstruktionen verschiedener Abmessungen entwickelt, welche etwa einer Viertelwellenlänge der Mittelfrequenz des übertragenen Frequenzbandes entsprechen. Die beschriebenen Einrichtungen arbeiten jedoch noch zufriedenstellend, solange nicht irgendeine der Abmessungen, welche einer Viertelwellenlänge entsprechen, nicht bis auf etwa eine Achtelwellenlänge an eine halbe Wellenlänge oder ein Vielfaches davon der übertragenen Welle herankommen. Das beschriebene Abtastsystem kann auch unabhängig von der übrigen Einrichtung zu Spezialzwecken Verwendung finden. So läßt sich beispielsweise die dielektrische veränderliche Beeinflussung zur Erzeugung veränderlicher Phasenverzögerungen nach vorgegebenen Funktionen benutzen. Auch kann die Leiteranordnung verwendet werden zur Erzeugung einer Mehrzahl von Maxima und Minima, wobei die Amplitude der Strahlcharakteristik in verschiedenen Richtungen durch den Grad der Einschnürung des Wellenleiterbereiches bestimmt wird. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wellenleitung von einem Eingang zu vielen, gleichzeitig Energie führenden Ausgängen, insbesondere zwischen einem Sender oder Empfänger und einer Antennengruppe, z. B. einem Tacansystem, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei relativ zueinander rotierenden Flächen besteht, die gemeinsam einen zusammenhängenden kreisscheibenförmigen Hohlleiter (46) bilden, der aus einer Vielzahl, von gleichzeitig wirksamen Wellenleitungszonen besteht, welche infolge einer in der Unilaufrichtung veränderlichen Beschaffenheit wenigstens einer der beiden Flächen periodischen Veränderungen der Wellenausbreitung unterliegen und vorzugsweise einen gemeinsamen zentralen, zu einem Duplexer oder dergleichen führrenden Anschluß mit getrennten, insbesondere zu den einzelnen Antennen (32) führenden Anschlüssen (38) verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in einem Teil der Wellenleitung liegendes, über die Bewegungsbahn sich erstreckendes Dielektrikum (48) von in Bewegungsrichtung veränderlicher Größe.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der verschiedenen Wellenleitungszonen die rotierende Fläche mit radialen Flächenelementen (42) versehen ist, die verschiedene Abstände von der ruhenden Gegenfläche aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Antennenanordnung (20) mit einem ringförmigen Reflektor (30) und einer über den ringförmigen Reflektor sich erstreckenden Gruppe von Antennen (32), die mit den getrennten Anschlüssen (38) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Rotor (47) und einen Stator (39), bestehend aus einem zentralen Leiter, dem sogenannten inneren Ringleiter, und mehreren von dessen Umfang radial nach außen sich erstreckenden streifenartigen Leitern, den sogenannten Radialleitern (42), welche zu den getrennten Anschlüssen (38) führen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (47) Träger des in Bewegungsrichtung veränderlichen Dielektrikums ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegeneinanderrotierenden Flächen einen in Umfangsrichtung veränderlichen Abstand voneinander haben.

8. Vorrichtung nach Ansprach 4, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen Ringreflektor (30) und eine aus Dipolen (32) bestehende, zum Reflektor koaxiale Antennengruppe.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschaffenheitswechsel in Bewegungsrichtung nach einer periodischen Funktion verläuft, die eine lange Grundperiode entsprechend der Bewegungsperiode und dieser überlagerte kurze Perioden von zur Grundperiode fester Phasenbeziehung enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundperiode durch den in Umlaufrichtung veränderlichen Flächenabstand hervorgerufen wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerten Perioden durch das entsprechend in Umlaufrichtung periodisch veränderliche Dielektrikum (48) hervorgerufen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einer Kette linsen- oder sichelförmiger dielektrischer Körper (48) besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die linsen- oder sichelförmigen dielektrischen Körper (48) gegen die Peripherie des sie tragenden Rotors konvex gewölbt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Erzeugung einer Richtcharakteristik mit z.B. nierenartiger Grundform (26) und phasenstarr überlagerter Welligkeit (28) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (39 bzw. 146, 148) den inneren Rmgleiter (44 bzw. 146) mit den sich daran anschließenden Radialleitern (42 bzw. 148) und der Rotor (47 bzw. 154) zwei zueinander konzentrische Ringleiter, den inneren Ringleiter (43 bzw. 156) und einen dritten, sich daran anschließenden äußeren Ringleiter (112 bzw. 158) mit in Umfangsrichtung periodisch veränderlicher Beschaffenheit aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung veränderliche Beschaffenheit des dritten Ringleiters (158) durch eine Oberflächenwellung (136) gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 855 581; deutsche Patentanmeldung S 26582 VTIIa/21a⁴ (bekanntgemacht am 29.10. 1953).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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