DE1287656B

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Info

Publication number: DE1287656B
Application number: DED40564A
Authority: DE
Publication date: 1969-01-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Richtantennenanordnung für Zentimeter- und Dezimeterwellen, bestehend aus gleichartigen in einer Ebene in konzentrischen Ringen angeordneten Einzelstrahlern, die so gespeist sind, daß die Abstrahlrichtung der An-Ordnung senkrecht zur Anordnungsebene ist.

Solche Richtantennenanordnungen sind bekannt. Sie weisen einen hohen Gewinn auf. Hierbei sind jedoch sowohl die Einzelstrahler als auch die Speisungsanordnung nur für eine geringe Bandbreite ausgelegt (britische Patentschrift 902125). Für einen breitbandigen Betrieb sind diese Anordnungen nicht geeignet, weil weder das Strahlungsdiagramm noch die Eingangsimpedanz über eine große Bandbreite hin konstant sind.

Bei Rundstrahlantennen ist es bekannt, einen gegen Erde oder gegen ein Gegengewicht erregten Unipol geringen Schlankheitsgrades über eine Kegelleitung zu speisen, die ihrerseits von einer sich kreisbogenförmig aufweitenden Koaxialleitung konstanten Wellenwiderstandes gespeist wird (Frequenz 1960, S. 30).

Es sind andererseits Richtantennen bekannt, die innerhalb eines breiten Frequenzbereiches frequenzunabhängige Strahlungsdiagramme und konstante Eingangsimpedanz besitzen. Es sind dies die sogenannten logarithmisch-periodischen Antennen (H. Jasik, Antenna Engineering Handbook, 1961, McGraw Hill, S. 18-21 bis 18-24).

Bei den bisher bekannten Antennen dieser Art ist es jedoch nicht möglich, den Gewinn sehr groß zu machen.

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Antenne für das Gebiet der Zentimeter- und Dezimeterwellen zu schaffen, die eine große Breitbandigkeit und zugleich einen hohen Gewinn aufweist. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß bei einer Antenne der eingangs angegebenen Art die Radien einander benachbarter Ringe und die einander entsprechenden Abmessungen der Einzelstrahler sowie der Abstand der innerhalb eines Ringes benachbarten Einzelstrahler bei benachbarten Ringen sich voneinander durch den gleichen Maßstabfaktor τ unterscheiden, daß die Einzelstrahler durch eine eine fortschreitende Welle führende radiale Kegelleitung gespeist sind, mit der sie durch Kopplungsmittel, deren einander entsprechende Abmessungen sich bei benachbarten Ringen um den gleichen Maßstabfaktor τ unterscheiden, gekoppelt sind, und daß die Kegelleitung in ihrem Zentrum durch eine Koaxialleitung gespeist ist, mit der sie über eine sich kreisbogenförmig aufweitende Koaxialleitung konstanten Wellenwiderstandes (Kreisbogenleitung) und einen Breitbandimpedanztransformator verbunden ist (Abb. 1).

Bei einer solchen Ausbildung strahlt diejenige Ringzone am meisten Energie ab, die in ihrer Dimensionierung der momentanen Wellenlänge am besten entspricht. Unter dem Ausdruck »Ringzone« sind mehrere benachbarte Ringe von Einzelstrahlern zu verstehen. Den Einzelstrahlern (Dipole, Wendelstrahler unter anderem) wird die Energie von der Kegelleitung durch bekannte Auskopplungsmittel (Stifte, Schleifen unter anderem) zugeführt.

Die Kreisbogenleitung (nach Ess) hat die Aufgabe, die koaxiale Leitungswelle ohne Reflexion in eine radiale Leitungswelle umzulenken. Im axialen Schnitt gesehen, liegen die Begrenzungslinien der Kreisbogenleitung auf einem Kreisbüschel. Durch geeignete Wahl der Radien kann man Kreisbogenleitungen mit beliebigem Wellenwiderstand konstruieren.

Ein Breitbandimpedanztransformator ist notwendig, um den niedrigen Wellenwiderstand einer flachen Kegelleitung an den einer Kreisbogenleitung oder den niedrigen Wellenwiderstand von Kegelleitung und Kreisbogenleitung an den eines Koaxialkabels anzupassen.

Als Breitbandimpedanztransformator kann zweckmäßigerweise ein radialer Hohlleiter zwischen Kreisbogenleitung und radialer Kegelleitung eingefügt werden.

Zum gleichen Zweck kann zwischen Koaxialleitung und Kreisbogenleitung eine Exponentialleitung oder ein Tschebyschew-Transformator eingefügt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Abb. 1 und 2 erläutert. Hierbei zeigt die Abb. la eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Richtantennenanordnung, wobei ein Teil der Deckplatte weggebrochen ist. Die A b b. 1 b zeigt einen Schnitt durch die in A b b. 1 a dargestellte Richtantennenanordnung, während die A b b. 2 einen Schnitt durch eine derartige Richtantennenanordnung mit einer geänderten Speisungsanordnung zeigt.

Bei dem in A b b. 1 a dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einzelstrahler beispielsweise als Wendelstrahler ausgebildet. Die Einzelstrahler 5 sind in einer Ebene in konzentrischen Ringen mit den Radien r_v r₂, r₃ usw. angeordnet, die Abstrahlrichtung ist senkrecht zur Anordnungsebene. In der A b b. 1 a ist rechts in dem Ausschnitt die sich radial ausbreitende und die Einzelstrahler speisende Welle durch Kreise unterschiedlicher Strichstärke symbolisiert. Die Speisung ist aus der A b b. 1 b ersichtlich. Hierbei ist das Koaxialkabel mit 1, die Kreisbogenleitung mit 2, der radiale Hohlleiter mit 3, die Kegelleitung mit 4, die Auskopplungsstifte mit 6 bezeich^- net. In dieser Schnittdarstellung ist die abnehmende Amplitude der Radialwelle durch eine in der Strichstärke abnehmende Wellenlinie angedeutet. Eventuell vorhandene Restenergien werden im Absorber 7 vernichtet.

Die A b b. 2 stellt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel dar, bei dem zwischen koaxialer Leitung 1 und Kreisbogenleitung 2' eine Exponentialleitung 3' eingefügt ist. Zum Unterschied zur A b b. 1 ist hier die Kreisbogenleitung mit 2' bezeichnet, um anzudeuten, daß ihr Wellenwiderstand ein anderer ist. Es kann aber auch an Stelle der Exponentialleitung 3' zwischen koaxialer Leitung und Kreisbogenleitung ein Tschebyschew-Transformator verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Richtantennenanordnung für Zentimeter- und Dezimeterwellen, bestehend aus gleichartigen, in einer Ebene in konzentrischen Ringen angeordneten Einzelstrahlern, die so gespeist sind, daß die Abstrahlrichtung der Anordnung senkrecht zur Anordnungsebene ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (r_v r₂ usw.) einander benachbarter Ringe und die einander entsprechenden Abmessungen der Einzelstrahler sowie der Abstand der innerhalb eines Ringes benachbarten Einzelstrahler (5) bei benachbarten Ringen sich voneinander durch den gleichen Maßstabfaktor τ

unterscheiden, daß die Einzelstrahler durch eine eine fortschreitende Welle führende radiale Kegelleitung (4) gespeist sind, mit der sie durch Kopplungsmittel (6), deren einander entsprechende Abmessungen sich bei benachbarten Ringen um den gleichen Maßstabfaktor r unterscheiden, gekoppelt sind, und daß die Kegelleitung (4) in ihrem Zentrum durch eine Koaxialleitung (1) gespeist ist, mit der sie über eine sich kreisbogenförmig aufweitende Koaxialleitung (2) konstanten Wellenwiderstandes (Kreisbogenleitung) und einen Breitbandimpedanztransformator verbunden ist (Abb. 1).

2. Richtantennenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kreisbogenleitung (2) und radialer Kegelleitung (4) zur Impedanztransformation ein radialer Hohlleiter (3) eingefügt ist (Abb. 1).

3. Richtantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen koaxialer Leitung (1) und Kreisbogenleitung (2') eine Exponentialleitung (3') eingefügt ist (Abb. 2).

4. Richtantennenanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen koaxialer Leitung (1) und Kreisbogenleitung (2) ein Tschebyschew-Transfonnator eingefügt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen