DE1441615B2

DE1441615B2 - Strahlende öffnungen aufweisende Ultrakurzwellen-Richtantenne mit Speisehohlleitern und Haupthohlleiter

Info

Publication number: DE1441615B2
Application number: DE1441615A
Authority: DE
Inventors: Serge Vladimir Chatenaymalabry Seine Drabowitch (Frankreich)
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1962-10-19
Filing date: 1963-10-17
Publication date: 1974-05-16
Also published as: NL299435A; US3308469A; SE314418B; DE1441615A1; NL143375C

Description

Die Erfindung betrifft eine strahlende Öffnungen aufweisende Ultrakurzwellen-Richtantenne mit wenigstens zwei Speisehohlleitern und einem Haupthohlleiter, dessen Längsachse parallel zur Speisehohlleiteriängsachse ist und in dem sich die eingespeisten elektromagnetischen Wellen in Richtung auf mehrere über- und/oder nebeneinanderliegende, nur die Grundwelle führende Einzelhohlleiter, in die der Haupthohlleiter mündet und die mit ihren Enden die strahlenden Öffnungen bilden, fortpflanzen, und welcher Haupthohlleiter derartige Abmessungen aufweist, daß er Wellentypen höherer Ordnung übertragen kann, und der Unstetigkeiten aufweist, durch die diese Wellentypen höherer Ordnung erzeugt werden, und welche Speisehohlleiter jeweils geeignet sind, elektromagnetische Wellen eines solchen Grundwellentyps zu führen, daß an den Strahlungsöffnungen die gewünschte Aperturbelegung sich ergibt.

Diese Antenne stellt eine vorteilhafte Ausführungsform des Gegenstandes der Hauptpatentanmeldung P 14 41 013 dar und ist aus der mit der Hauptpatentanmeldung korrespondierenden französischen Patentschrift 1 290 275 bekannt.

Diese vorbekannte Antenne hat den Vorteil, daß sich durch Wahl der Zahl der Speisehohlleiter und deren Form und Abmessungen sowie durch Beeinflussung der Amplitude und der gegenseitigen Phasenlage der eingespeisten elektromagnetischen Wellen der durch die Auslegung der jeweiligen Speisehohlleiter bestimmten und gegebenenfalls verschiedenen Grundwellentypen und durch geeignete Wahl der Abmessungen des Haupthohlleiters eine Vielzahl von Antennendiagrammen verwirklichen lassen, deren Verlauf überdies in den beiden Hauptebenen, nämlich der Horizontal- und der Vertikalebene, voneinander unabhängig wählbar ist. Diese Antenne eignet sich daher vorzüglich als Peilantenne mit elektrisch schwenkbarem und veränderbarem Diagramm. Die mit ihren Enden die strahlenden Öffnungen bildenden Einzelhohllleiter der Ausführungsform der Antenne nach Hauptpatent, von der hier ausgegangen wird, haben den Zweck, die im Haupthohlleiter erzeugten Wellentypen höherer Ordnung getrennt voneinander den strahlenden Öffnungen zuzuführen und so eine gleichmäßige Aperturbelegung zu erzielen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß zwischen den verschiedenen elektromagnetischen Wellen an den strahlenden Öffnungen infolge parasitärer Kopplungen zwischen denselben Wechselwirkungen auftreten, die in Form reflektierter Wellen in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandern und sich am Eintritt der Speisehohlleiter in den Haupthohlleiter mit den dort eingespeisten elektromagnetischen Wellen unter erneuter Reflexion mit Lm einzelnen nicht übersehbaren Phasenverschiebungen überlagern oder mischen, was letztlich zu einer unerwünschten Änderung des jeweils angestrebten Antennendiagramms führt.

Es ist zwar bereits aus der USA.-Patentschrift 2 805 415 eine Ultrakurzwellen-Richtantenne bekannt, bei der die trichterförmig erweiterten Öffnungen von drei Hohlleitern in einer gemeinsamen Querebene münden, von wo aus ihre Energie sich über eine Y-Verzweigung vereinigen und dann von einem gemeinsamen Hornstrahler abgestrahlt werden und bei der die trichterförmig erweiterten öffnungen zur Dämpfung der von der Y-Verzweigung reflektierten Energie innen mit einer Schicht aus Absorbermaterial ausgekleidet sind. Diese letztere Maßnahme läßt sich im vorliegenden Fall nicht anwenden. Eine Auskleidung der Speisehohlleiter mit einem Absorbermaterial hätte nämlich insofern wenig Sinn, als der größte Teil der von den strahlenden öffnungen reflektierten Energie gar nicht erst in die Speisehohlleiter eintritt, sondern vielmehr bereits in deren Mündungsebene in den Haupthohlleiter wieder in Richtung auf die strahlenden Öffnungen reflektiert wird und sich mit den eingespeisten elektromagnetischen Wellen mischt oder überlagert. Darüber hinaus hat eine derartige Auskleidung der Speisehohlleiter aber auf jeden Fall den Nachteil, auch die eingespeisten elektromagnetischen Wellen zu dämpfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenne der eingangs genannten Art nach dem Hauptpatent zu schaffen, deren verschiedene mögliche Strahlungsdiagramme in ihrer Form nicht durch die an den strahlenden Öffnungen entstehende re-

flektierte elektromagnetische Energie in unerwünschter und unvorhersehbarer Weise beeinflußt werden.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Antenne erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit angepaßten Absorbern versehene Zusatzhohlleiter mit ihren Öffnungen derart in der Eintrittsebene der Speisehohlleiter in den Haupthohlleiter, von den Speisehohlleitern stark entkoppelt, angeordnet sind, daß sie infolge parasitärer Kopplungen zwischen den strahlenden Öffnungen der Einzelhohlleiter in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandernde Energie aufnehmen.

Hierdurch wird erreicht, daß die in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandernde Energie nicht erneut in Richtung auf die strahlenden Öffnungen reflektiert wird und durch (im übrigen frequenzabhängige) Überlagerung oder Mischung mit den eingespeisten elektromagnetischen Wellen das jeweils gewählte Antennendiagramm nachteilig beeinflußt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Antenne zeichnet sich dadurch aus, daß die Zusatzhohlleiter parallel zu den Speisehohlleitern liegen und einander benachbart sind.

Die anzustrebende möglichst hohe Dämpfung der reflektierten Energie läßt sich bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Antenne dadurch weitgehend verwirklichen, daß die Zusatzhohlleiter zwischen den Speisehohlleitern liegen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung unter Zugrundelegung einer beispielsweise gewählten vereinfachten Ausführungsform erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Antenne nach der Hauptpatentanmeldung,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Antenne nach Fig I und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Antenne der erfindungsgemäßen Art.

F i g. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform der Antenne nach Hauptpatent in perspektivischer Darstellung in einem räumlichen Koordinatensystem x, y,z mit dem Koordinatenursprung O. Die y-Achse verläuft senkrecht und gibt die Richtung des elektrischen Feldstärkevektors der angenommenen ankommenden H_no-Wellen an. Die x-Achse verläuft waagerecht in Richtung des magnetischen Feldstärkevektors des gleichen Wellentyps. Die z-Achse weist in die Fortpflanzungsrichtung der ankommenden Wellen. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Erläuterungen werden in der Antenne nach F i g. 1 drei vertikale Ebenen definiert. In der Ebene P₁ münden die Speisehohlleiter in den Haupthohlleiter. In der Ebene P₂ beginnen die Einzelhohlleiter, in denen sich die Wellen bis zur Ebene P₃, nämlich der Strahlungsöffnung der Antenne fortpflanzen. Da bei der Antenne nach F i g. 1 vier Speisehohlleiter vorgesehen sind, ist der Haupthohlleiter durch eine vertikale Wand in zwei Hälften ME₁ und ME₂ unterteilt. In die linke Hälfte ME₁ des Haupthohlleiters münden die beiden Speisehohlleiter A₁ und B₁. In die rechte Hälfte ME₂ münden die Speisehohlleiter A₂ und B₂. Die gewünschte Feldverteilung in der Vertikalebene ergibt sich am Ausgang des Haupthohlleiters. Ohne weitere Vorkehrungen würde diese Feldverteilung jedoch zufolge der unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeiten der einzelnen Wellentypen gestört werden. Gemäß der hier zugrunde gelegten vorteilhaften Ausführungsform der Antenne nach Hauptpatent folgen daher auf den Haupthohlleiter Einzelhohlleiter S bis 8, die mit ihren Enden die strahlenden Öffnungen 9 bis 12 in der Ebene P₃ bilden und den Zweck haben, die vertikale Feldverteilung bis in diese Ebene P₃ aufrechtzuerhalten, wo sich die Einzelfelder zu einem Summenfeld überlagern, das das gewünschte Antennendiagramm ergibt.

Insbesondere wenn die strahlenden Öffnungen klein sind, kann diese Antenne den eingangs bereits

ίο erwähnten Mangel haben, daß zufolge relativ schlechter gegenseitiger Entkopplung der strahlenden Öffnungen an diesen reflektierte Wellen entstehen, die in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandern und sich nach erneuter Reflexion mit den eingespeisten elektromagnetischen Wellen mit frequenzabhängiger Phase mischen oder überlagern.

F i g. 2 veranschaulicht dies an Hand eines Längsschnittes durch die Antenne nach Fig. 1. Die Erregerhohlleiter A und B münden in den Haupthohlleiter in der Ebene P₁. Die schraffierten Bereiche 1 und 2 veranschaulichen die Größe des magnetischen Feldstärkevektors. Die gewünschte Feldverteilung stellt sich in der Ebene P₁ ein. Die Wellen des jeweiligen Typs pflanzen sich von der Ebene P₁ zur Ebene P., und anschließend durch die Einzelhohlleiter 5, 6,7 und 8 bis zu deren jeweiligen strahlenden öffnungen 9, 10, 11 und 12 fort. An den strahlenden Öffnungen 10 und 11 ist die Feldstärke besonders hoch, was durch die Fläche des schraffierten Bereiches 13 angedeutet ist. Die schraffierten Bereiche 14 und 15 veranschaulichen dagegen die Feldstärke für Störstrahlungen, die durch Wechselwirkungen beispielsweise zwischen den strahlenden Öffnungen 9 und 10 sowie 11 und 12 hervorgerufen werden. Diese Wechselwirkungen entstehen infolge des relativ großen Kopplungsfaktors zwischen diesen Öffnungen. Die erzeugten reflektierten Wellen pflanzen sich in umgekehrter Richtung wie die eingespeisten Wellen in den Einzelhohlleitern 5, 6,7 und 8 in Richtung der Pfeile 16 fort. In der Ebene P₂ ergibt sich daraus eine durch die schraffierten Bereiche 3 und 4 angedeutete Feldstärke analog zu der in der Ebene P₁ vorhandenen Feldstärke. Hierdurch entstehen höhere Wellentypen, die sich in Richtung auf die Speisehohlleiter fortpflanzen und deren Energie sich in der Mitte der Ebene P₁, nämlich im Bereich 17, konzentriert. Da dieser Bereich 17 der Ebene P₁ metallisch ist, wird die Energie dort vor allem in Richtung auf die Einzelhohlleiter 5 und 8 reflektiert, und zwar mit einer frequenzabhängigen Phase. Durch Mischung und/oder Überlagerung mit den eingespeisten Wellen entstehen periodische frequenzabhängige Änderungen des Strahlungsdiagramms der Antenne.
Da es äußerst schwierig ist, sämtliche parasitären Kopplungen zwischen den einzelnen strahlenden Öffnungen zu unterdrücken und so die Quelle der reflektierten Wellen zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung der vorstehend genannte Nachteil dadurch vermieden, daß die in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandernde Energie absorbiert wird.

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Antenne ähnlich F i g. 2, jedoch mit den erfindungsgemäßen Merkmalen zur Absorbtion der reflektierten Energie. Hierzu ist an Stelle des reflektierenden Be-

reiches 17 in der Ebene P₁ eine Absorbervorrichtung vorgesehen, die im gewählten Beispiel aus zwei Zusatzhohlleitern C und D, die mit ihren Öffnungen in der Ebene P₁ liegen und mit angepaßten Absorbern

19 und 20 abgeschlossen sind, besteht. Die auf parasitäre Kopplungen zwischen den strahlenden öffnungen zurückzuführende reflektierte Energie wird somit vernichtet, statt sich mit den eingespeisten elektromagnetischen Wellen zu überlagern und dadurch das Antennendiagramm in unerwünschter Weise zu beeinträchtigen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Zusatzhohlleiter C und D von den Speisehohlleitern A und B stark entkoppelt sind. Im übrigen verhält sich diese Antenne genau wie ein Richtkoppler.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlende Öffnungen aufweisende Ultrakurzwellen-Richtantenne mit wenigstens zwei Speisehohlleitern und einem Haupthohlleiter, dessen Längsachse parallel zur Speisehohlleiterlängsachse ist und in dem sich die eingespeisten elektromagnetischen Wellen in Richtung auf mehrere über- und/oder nebeneinanderliegende, nur die Grundwelle führende Einzelhohlleiter, in die der Haupthohlleiter mündet und die mit ihren Enden die strahlenden öffnungen bilden, fortpflanzen, und welcher Haupthohlleiter derartige Abmessungen aufweist, daß er Wellentypen höherer Ordnung übertragen kann, und der Unstetigkeiten aufweist, durch die diese Wellentypen höherer Ordnung erzeugt werden, und welche Speisehohlleiter jeweils geeignet sind, elektromagnetische Wellen eines solchen Grundwellentyps zu führen, daß an den Strahlungsöffnungen die gewünschte Aperturbelegung sich ergibt, nach Patentanmeldung P 14 41013, dadurch gekennzeichnet, daß mit angepaßten Absorbern (19, 20) versehene Zusatzhohlleiter (C, D) mit ihren Öffnungen derart in der Eintrittsebene (Fl) der Speisehohlleiter (A, B) in den Haupthohlleiter, von den Speisehohlleitern stark entkoppelt, angeordnet sind, daß sie die infolge parasitärer Kopplungen zwischen den strahlenden öffnungen (9 bis 12) der Einzelhohlleiter (5 bis 8) in Richtung auf die Speisehohlleiter zurückwandernde Energie aufnehmen.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzhohlleiter (C, D) parallel zu den Speisehohlleitern (A, B) liegen und einander benachbart sind.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzhohlleiter (C, D) zwischen den Speisehohlleitern (A, B) liegen.