DE1441642C3 - Höchstfrequenzantenne zur Abs trahlung mehrerer, dem Höhenwinkel nach gestaffelter Strahlenbündel - Google Patents

Description

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung eispielshalber erläutert. Darin zeigt
F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausfühungsbeispiels einer Höchstfrequenzantenne nach der Erfindung und

Fig.2 und 3 schematische Ansichten der beiden .eflektoren der Antenne von Fig. 1 zur Erläuterung er Wirkungsweise.

F i g. 1 zeigt eine Antenne mit zwei Hornstrahlern, on denen der Hornstrahler Si im Brennpunkt und der ädere Hornstrahler & außerhalb des Brennpunkts, idoch in der Brennebene eines Paraboloid-Reflektors i angeordnet sind, und die beide vertikal polarisierte /eilen aussenden. Der Reflektor A besteht in an sich ekannter Weise aus vertikalen Drähten (F i g. 2), die in inem Abstand in der Größenordnung von λ/10 oneinander liegen, wobei λ die Wellenlänge ist. Der feil in F i g. 2 entspricht der Richtung des elektrischen eldes der von den Hornstrahlern St und Sz ausgesende- ;n Wellen.

Ein zweiter Reflektor M besteht aus einer Gruppe )n Drähten F, die um 45° gegen die Vertikale geneigt nd, und aus einem massiven Schirm E, der im Abstand '4 von den Drähten liegt. Dieser Reflektor M hat einen im Reflektor A gegenüberliegenden ebenen Abschnitt id einen sich daran anschließenden gekrümmten andabschnitt. Der ebene Abschnitt steht senkrecht zur chse des Paraboloids. Ein Ausschnitt dieses Reflektors t in F i g. 3 gezeigt

Die vom Hornstrahler Si ausgesendete, vertikal Dlarisierte Welle wird in Form einer ebenen Welle R im Spiegel M reflektiert (Fig. 1). Diese vertikal jlarisierte Welle R kann als die Resultierende von zwei )enen Wellen angesehen werden, von denen die eine nkrecht und die andere parallel zu der Richtung der rähte des Spiegels M polarisiert sind. Die Pfeile e, et id &i in F i g. 4 stellen die elektrischen Feldvektoren ir am Reflektor A reflektierten Welle R und ihrer iiden Komponenten dar.

Beim Auftreffen auf den Reflektor M wird die parallel ι dessen Drähten liegende Komponente mit einer lasenumkehrung reflektiert, wie der dem Vektor ei itgegengesetzte Vektor ei' andeutet, während die senkrecht zu den Drähten liegende Komponente ei zu dem massiven Schirm E gelangt, an welchem sie mit einer Phasenumkehrung reflektiert wird. Da der Abstand zwischen den Drähten Fund dem Schirm £"den Wert λ/4 hat, liegt der reflektierte Vektor ei' im gleichen Sinne parallel zu dem Vektor ei. Die beiden reflektierten Komponenten vereinigen sich zu einer resultierenden Welle S (Fig.3), deren elektrischer Feldvektor senkrecht zu demjenigen der Welle R steht

ίο Dagegen haben die vom Hornstrahler Si ausgesendeten Wellen nach der Reflexion am Spiegel A keine ebenen Phasenflächen, weil der Hornstrahler Si nicht im Brennpunkt des Reflektors A liegt Die Phasenfläche P\ dieser Wellen hat die in F i g. 1

is dargestellte Form. Wenn angenommen wird, daß die Achse der Antenne horizontal liegt hat die Welle in ihrem oberen Teil eine bestimmte Phasenvoreilung in bezug auf eine Welle mit einer gestrichelt dargestellten ebenen Phasenfläche. Daraus ergibt sich eine Änderung der Form des Strahlungsdiagramms. Zur Vermeidung dieses Nachteils besitzt der Spiegel Min seinem oberen Teil eine Krümmung C, die nach der gleichen Seite gewölbt ist wie die Fläche P\ und dadurch die Phasenvoreilung kompensiert Nach Reflexion an diesem oberen Teil hat die Phasenfläche die Form Pi.

Es ist zu bemerken, daß der Korrektur nur die Phasenflächen der Wellen unterworfen sind, welche von ausreichend exzentrisch liegenden Hornstrahlern stammen.

Auf diese Weise kann der Höhenmeßbereich der Antenne verbessert werden, denn die Zahl der primären Hornstrahler kann so vergrößert werden, daß der nutzbare Winkelbereich der Antenne ohne weiteres zehnmal so groß wie die Breite des von jedem Hornstrahler ausgesendeten Bündels sein kann.

Die Krümmung C des Spiegels M wird für den am weitesten exzentrisch liegenden Hornstrahler berechnet. Die dazwischenliegenden Quellen werden der Korrektur um so stärker unterworfen, je exzentrischer sie liegen.

Die Form des gekrümmten Abschnitts kann durch Versuche leicht verbessert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Höchstfrequenzantenne zur Abstrahlung mehrerer dem Höhenwinkel nach gestaffelter Strahlenbündel wenigstens angenähert gleicher Frequenz mit einem Reflektor, der einen Brennpunkt und eine Brennebene aufweist und so beschaffen ist, daß er ebene Wellen reflektiert, wenn eine im Brennpunkt angeordnete Quelle Kugelwellen aussendet, mit einer im Brennpunkt liegenden Quelle, mit weiteren, entfernt vom Brennpunkt in der Brennebene liegenden Quellen, mit einem im Weg der von dem Reflektor reflektierten Wellen angeordneten zweiten Reflektor und mit einer Korrekturanordnung für die Phase der ausgesendeten Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor (M) an den Stellen, an denen die von der im Brennpunkt liegenden Quelle (Si) stammenden reflektierten Wellen auftreffen, eben ist und an den Stellen, an denen nur reflektierte Wellen auftreffen, die von den vom Brennpunkt entfernt liegenden weiteren Quellen (S 2) stammen, eine die Phasenfront (Pi) dieser Wellen begradigende Krümmung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Höchstfrequenzantenne zur Abstrahlung mehrerer dem Höhenwinkel nach gestaffelter Strahlenbündel wenigstens angenähert gleicher Frequenz mit einem Reflektor, der einen Brennpunkt und eine Brennebene aufweist und so beschaffen ist, daß er ebene Wellen reflektiert wenn eine im Brennpunkt angeordnete Quelle Kugelwellen aussendet mit einer im Brennpunkt liegenden Quelle, mit weiteren, entfernt vom Brennpunkt in der Brennebene liegenden Quellen, mit einem im Weg der von dem Reflektor reflektierten Wellen angeordneten zweiten Reflektor und mit einer Korrekturanordnung für die Phase der ausgesendeten Wellen.

Bei Höchstfrequenzantennen dieser Art, die beispielsweise aus der britischen Patentschrift 6 77 510 bekannt sind, besteht die Schwierigkeit daß für die verschiedenen Quellen unterschiedliche Bedingungen gelten, weil nur eine Quelle im Brennpunkt des Reflektors liegen kann, während die übrigen Quellen einen mehr oder weniger großen Abstand von diesem Brennpunkt haben. Wenn also der Reflektor so ausgebildet ist, daß die Reflexion einer vom Brennpunkt kommenden Kugelwelle eine ebene Welle ergibt, so weicht die Wellenfläche einer reflektierten Kugelwelle, die nicht vom Brennpunkt kommt, um so stärker von einer ebenen Fläche ab, je weiter das Zentrum der Kugelwelle vom Brennpunkt entfernt ist.

Aus der schweizerischen Patentschrift 3 35 425 ist

ίο

2. Höchstfrequenzantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei linearer Polarisation der aus den Quellen austretenden Wellen der erste Reflektor (A) aus parallel zu der Polarisationsrichtung liegenden Drähten besteht und daß der zweite Reflektor (M) aus parallelen Drähten (F), die um 45° gegen die Polarisationsrichtung geneigt sind, sowie aus einem im Abstand einer Viertelwellenlänge hinter den Drähten liegenden massiven Schirm (^besteht

bereits eine Antenne zur Abstrahlung mehrer Strahlenbündel bekannt, bei der im Weg der abgestral ten Wellen eine Korrekturanordnung liegt, die untc schiedlich auf die verschiedenen Strahlenbündel ei wirkt. In diesem Fall arbeiten aber die beiden Quellen sehr unterschiedlichen Frequenzbändern, und d Korrekturanordnung ist durch einen schrägen Refleku gebildet, der so ausgeführt ist, daß er die von ih reflektierten Wellen in Abhängigkeit von ihrer Fr quenz unterschiedlich beeinflußt, so daß schließlich zw zusammenfallende Strahlenbündel gleicher Richtur. entstehen, die verschiedenen Brennpunkten zugeordn sind.

Aus der französischen Patentschrift 1010189 i andererseits eine Antenne mit einem kugelförmige oder auch parabolförmigen Reflektor und mit mehrt ren, in der Brennebene in der Umgebung de Brennpunkts verschiebbaren Quellen bekannt, b< welcher vor dem Reflektor eine Linse nach Art de Schmidt-Optik für die Phasenkorrektur der reflektier ten Wellen angeordnet ist. Diese Linse korrigiert di Phasenfehler, die z. B. dadurch entstehen, daß de Reflektor nicht paraboloidförmig ist und daher be Reflexion einer Kugelwelle, selbst wenn sie aus der Brennpunkt kommt, keine ebenen Wellenfläche erzeugen kann. Die Korrektorlinse beeinflußt stets all reflektierten Wellen, vor allem auch dann, wenn di Quelle im Brennpunkt liegt.

Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung di Schaffung einer Antenne der eingangs angegebene; Art, die es ermöglicht, mehrere dem Höhenwinkel naci gestaffelte Strahlenbündel auf Grund mehrerer in de Brennebene verteilter Quellen derart zu erzeugen, dai alle Strahlenbündel im wesentlichen ebene Wellenflä chen haben, auch wenn die Strahlenbündel gleiche ode: angenähert gleiche Frequenzen haben.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der zweite Reflektor an den Stellen, an denen die von der im Brennpunkt liegenden Quelle stammender, reflektierten Wellen auftreffen, eben ist und an den Stellen, an denen nur reflektierte Wellen auftreffen, die von den vom Brennpunkt entfernt liegenden weiterer. Quellen stammen, eine die Phasenfront dieser Wellen begradigende Krümmung hat

Bei der erfindungsgemäßen Antenne beeinflußt der zweite Reflektor die Phasenfront der Wellen, die von der im Brennpunkt liegenden Quelle stammen und daher bereits ebene Wellenflächen haben, überhaupt nicht, da diese Wellen auf den ebenen Teil des zweiten Reflektors auftreffen. Dagegen treffen die Wellen, die von den außerhalb des Brennpunkts in der Brennebene liegenden Quellen stammen, auf den gekrümmten Teil des zweiten Reflektors auf, der eine Phasenkorrektur bewirkt Dadurch wird erreicht, daß alle Bündel im wesentlichen ebene Wellenflächen haben. Die Korrekturwirkung hängt nur von der Lage der Quellen ab, nicht dagegen von der Frequenz der Wellen, so daß sie auch dann voll wirksam ist, wenn alle Wellen die gleiche Frequenz haben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß bei linearer Polarisation der aus den Quellen austretenden Wellen der erste Reflektor aus parallel zu der Polarisationsrichtung liegenden Drähten besteht, und daß der zweite Reflektor aus parallelen Drähten, die um 45° gegen die Polarisationsrichtung geneigt sind, sowie aus einem im Abstand einer Viertelwellenlänge hinter den Drähten liegenden massiven Schirm besteht