DE1268225B - Hohlleiterantenne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIq

Deutsche Kl.: 21 a4-46/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 68 225.6-35
7. April 1962
16. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlleiterantenne, bestehend aus einem Rechteckhohlleiter, bei dem eine breite Wand mit einem in das Hohlleiterinnere ragenden leitenden Längssteg versehen ist, während die gegenüberliegende Wand wenigstens eine Reihe von strahlenden Querschlitzen aufweist, wobei die Schlitzreihe bzw. die Schlitzreihen so angeordnet sind, daß die von ihnen belegte Fläche bei senkrechter Draufsicht auf die Schlitze nur einen Teil der Breite des Längssteges überdeckt.

Der Längssteg hat bei solchen Hohlleiterantennen die Aufgabe, die Phasengeschwindigkeit im Innern des Hohlleiters in ein solches Verhältnis zur Phasengeschwindigkeit in dem sich an die Schlitze anschließenden Außenraummedium zu bringen, daß das gewünschte Strahlungsdiagramm erhalten wird. Es ist auch bekannt, die Phasengeschwindigkeit dadurch zu beeinflussen, daß der Hohlleiter teilweise mit einem dielektrischen Material gefüllt wird. Die Verwendung des Längssteges ergibt gegenüber diesen Hohlleiterantennen die Vorteile eines niedrigeren Herstellungspreises, einer leichteren Fertigung, einer größeren Unempfindlichkeit für Temperaturänderungen und einer größeren Bandbreite.

Bei den bekannten Hohlleiterantennen dieser Art hat der Längssteg einen rechteckigen Querschnitt. Dies bringt jedoch den folgenden Nachteil mit sich. Bekanntlich wird in Hohlleitern bei einer vorgegebenen Breite des Längssteges die Phasengeschwindigkeit mit zunehmender Höhe des Längssteges kleiner, und wenn man bei gegebener Höhe des Längssteges die Phasengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Breite des Längssteges aufträgt, so erhält man ein Minimum bei einer Breite des Längssteges, die annähernd gleich der Hälfte der Hohlleiterbreite ist.

Wenn man also in einem Hohlleiter mit strahlenden Schlitzen eine starke Verringerung der Phasengeschwindigkeit erzielen will, damit man ein Strahlungsdiagramm erhält, dessen Hauptachse einen kleinen Winkel von beispielsweise 10° mit der Längsachse des Hohlleiters bildet, so muß man einen Längssteg anwenden, dessen Querprofil eine ziemlich große Breite hat, die beispielsweise in der Nähe der Hohlleiterbreite liegt, und dessen Höhe verhältnismäßig groß ist. Dies hat aber zur Folge, daß die Strahlung der Schlitze sehr stark gestört wird, weil die Verstärkung des Feldes in dem Raum zwischen dem Längssteg und der die Schütze enthaltenden Wand eine übertrieben starke Strahlung der ersten gespeisten Schlitze unter Benachteiligung der folgenden ergibt.

Hohlleiterantenne

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphic sans FiI,

Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Jean Barthez, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 11. April 1961 (858 340)

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Hohlleiterantenne der eingangs angegebenen Art, welche die Erzielung sehr geringer Phasengeschwindigkeiten ohne wesentliche Störung der Strahlung der Schlitze ermöglicht.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Querprofil des Längssteges derart abgestuft ist, daß es an dem von der Schlitzreihe bzw. den Schlitzreihen überdeckten Teil eine geringere Höhe als an den nicht überdeckten Teilen hat.

Bei der erfindungsgemäßen Hohlleiterantenne hat der Längssteg die optimale Breite und Höhe für die Erzielung der gewünschten Phasengeschwindigkeit, wobei aber der störende Einfluß des Längssteges auf die Strahlung der Schlitze dadurch abgeschwächt wird, daß die Höhe des Längssteges unter den Schlitzreihen geringer ist. Dadurch wird die Verringerung der Phasengeschwindigkeit nicht wesentlich beeinträchtigt, aber das Gesamtstrahlungsdiagramm der Hohlleiterantenne selbst bei sehr kleinen Phasengeschwindigkeiten und dementsprechend mit dei Hohlleiterachse kleine Winkel einschließenden Abstrahlungsrichtungen wesentlich verbessert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Längssteg in der Längsrichtung aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlicher größter Höhe besteht.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, die erzielten Strahlungsdiagramme zu beeinflussen.

809 549/146

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Hohlleiterantenne nach der Erfindung,

F i g. 2 die Anordnung der strahlenden Schlitze in der Hohlleiterantenne von F i g. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Längssteg, mit dem ein Kosekansquadrat-Strahlungsdiagramm erhalten werden kann, und

F i g. 4 verschiedene Querprofile, die für die Längsstege der erfindungsgemäßen Hohlleiterantennen verwendbar sind.

In Fig. 1 ist das Querprofil eines Rechteckhohlleiters 1 mit zwei Reihen von strahlenden Querschlitzen dargestellt; die obere und die untere breite Wand sind mit 3 bzw. 4 bezeichnet. Dieser Hohlleiter ist mit einem leitenden Längssteg 2 versehen, der eine rechtwinklig einspringende Verjüngung aufweist, wobei die hervorstehenden Kanten geringfügig abgerundet sind.

Es ist hier angenommen, daß die Querabmessungen des Hohlleiters denen eines Standardhohlleiters für das 3-cm-Band entsprechen.

F i g. 2 zeigt einen Abschnitt der breiten Wand 3 des Hohlleiters. In einem verhältnismäßig breiten Schlitz (in der Größenordnung von 0,8 mm für eine Freiraum wellenlänge von 2=3 cm, der sich quer über die ganze Hohlleiterbreite erstreckt, sind zwei strahlende Schlitze 80 und 81 durch zwei leitende Drähte 83 und 84 abgegrenzt. Der zwischen den Schlitzen 80 und 81 liegende Schlitz 82 hat eine Länge von weniger als λ/4, wenn λ die Betriebswellenlänge ist, so daß er nicht strahlt. Falls die Länge des Schlitzes 82 größer als /1/4 ist, kann man ihn durch weitere leitende Drähte in nichtstrahlende Schlitze unterteilen. Die Länge des mittleren, nicht strahlenden Schlitzes ist wenigstens gleich der Breite ij des verjüngten Abschnitts des Längssteges2 von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in einem durch die Mittelebene mn des Hohlleiters gehenden Längsschnitt ein mögliches Längsprofil des Längsstegs 2 des Hohlleiters 1 von F i g. 1 und 2. Mit diesem Längsprofil wird ein Kosekansquadrat-Strahlungsdiagramm bei einer im Frequenzband von 8600 bis 9600 MHz liegenden Frequenz erhalten.

Das Querprofil des Längssteges in einer senkrecht zur Zeichenebene von F i g. 3 stehenden Ebene ist an der durch die Gerade rs bezeichneten Stelle das gleiche wie in der Darstellung von F i g. 1, in welcher die Gerade mn den Längsschnitt anzeigt. so

Das Querprofil des Längssteges in der senkrecht zur Zeichenebene von F i g. 3 liegenden Ebene an der durch die Gerade tu bezeichneten Stelle leitet sich aus dem in F i g. 1 gezeigten Profil der Längsrippe dadurch ab, daß die Strecke gh auf den Wert tu vermindert ist, während alle anderen Maße unverändert bleiben.

Der Querschnitt des Längssteges in der senkrecht zur Zeichenebene von F i g. 3 liegenden Ebene an der durch die Gerade vw bezeichneten Stelle leitet sich aus dem Querschnitt von F i g. 1 dadurch ab, daß der Abschnitt mit der Breite ij fortfällt, und daß das Maß ef auf den Wert vw vermindert wird.

Zwischen den beiden Abschnitten des Längssteges mit den Höhen rs und tu ist ein Übergang vorgesehen, und ein weiterer Übergang liegt zwischen den beiden Abschnitten der Längsrippe mit den Höhen tu und vw.

Der in F i g. 3 gezeigte Ansatz mit der Höhe pq ist eine jl/4-Stufenanpassung, und die Gerade xy läßt die Höhe der rechtwinklig einspringenden Verjüngung erkennen.

Die angegebene Konstruktion ermöglicht es, in dem Hohlleiterabschnitt, welcher der Höhe rs des Längssteges entspricht, eine Phasengeschwindigkeit zu erzielen, die einer um 10° gegen die Hohlleiterachse geneigten Hauptstrahlungsrichtung entspricht, und zwar ohne schädliche Störung der Strahlung der Schlitze.

Die Erfahrung hat gezeigt, was auch auf Grund theoretischer Überlegungen zu erwarten ist, daß ein Querprofil des Längssteges der angegebenen Art eine Phasengeschwindigkeit ergibt, die nur geringfügig von der Phasengeschwindigkeit abweicht, welche bei dem gleichen Hohlleiter und dem gleichen Schlitzsystem mit einem Längssteg erzielt wird, der die gleiche Breite ab, aber eine über diese Breite konstante Höhe hg (F i g. 1) aufweist. Diese erstgenannte Phasengeschwindigkeit liegt näher bei der zuletzt genannten Phasengeschwindigkeit als bei der Phasengeschwindigkeit, die mit einem Längssteg der Breite ab und der über diese Breite konstanten Höhe ef erreicht wird.

Andererseits ist der Verzögerungsleitungseffekt, der sich auf jeden Fall zwischen der Oberseite des Längssteges (mit der Breite if) und der oberen breiten Wand des Hohlleiters einstellt, noch dadurch verstärkt, daß der den verjüngten Abschnitt des Längssteges überdeckende Teil der breiten Wand 3 mit nichtstrahlenden Schlitzen ausgestattet ist.

Die angegebene Konstruktion eignet sich zwar für strahlende Schlitze, die in beliebiger Weise ausgeführt sind, doch besitzt sie besondere Vorteile bei strahlenden Schlitzen, die durch nichtstrahlende Schlitze voneinander getrennt sind.

Das bei der Hohlleiterantenne von F i g. 1 bis 3 angewendete Querprofil des Längssteges ist nicht das einzige, welches für Hohlleiter mit zwei Reihen von Schlitzen zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Fig. 4 zeigt als Beispiel weitere brauchbare Querprofile.

Im Fall von Hohlleitern mit einer einzigen mittleren Reihe von strahlenden Schlitzen muß das Querprofil des Längssteges in dem von der Schlitzreihe überdeckten mittleren Abschnitt eine Vertiefung aufweisen.

Bei sonst gleichen Bedingungen erhält man dann eine niedrigere Phasengeschwindigkeit, wenn jeder strahlende Schlitz dieser mittleren Schlitzreihe durch den mittleren Abschnitt eines Querschlitzes gebildet ist, dessen beide seitliche Abschnitte nicht strahlen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hohlleiterantenne, bestehend aus einem Rechteckhohlleiter, bei dem eine breite Wand mit einem in das Hohlleiterinnere ragenden leitenden Längssteg versehen ist, während die gegenüberliegende Wand wenigstens eine Reihe von strahlenden Querschlitzen aufweist, wobei die Schlitzreihe bzw. die Schlitzreihen so angeordnet sind, daß die von ihnen belegte Fläche bei senkrechter Draufsicht auf die Schlitze nur einen Teil der Breite des Längssteges überdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Querprofil des Längssteges (2) derart abgestuft ist, daß es an dem von der Schlitzreihe bzw. den Schlitzreihen

(80, 81) überdeckten Teil eine geringere Höhe als an den nicht überdeckten Teilen hat.

2. Hohlleiterantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querprofil des Längssteges (2) im wesentlichen nur zwei Höhen (/, K) aufweist (F i g. 1).

3. Hohlleiterantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckhohlleiter eine entlang der Mittelachse der breiten Wand liegende Reihe von strahlenden Schlitzen und zwei zu beiden Seiten davon liegende Reihen von nichtstrahlenden Schlitzen aufweist.

4. Hohlleiterantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechteckhohl-

IO leiter zwei Reihen von strahlenden Schlitzen (80, 81) zu beiden Seiten einer entlang der Mittelachse der breiten Wand liegenden Reihe von nichtstrahlenden Schlitzen (82) aufweist (F i g. 2).

5. Hohlleiterantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Längssteg (2) in der Längsrichtung aus mehreren Abschnitten (20-21, 21-22, 22-23, 23-24,24-25,25-26) mit unterschiedlicher größter Höhe besteht (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 721 939.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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