DE1516807A1 - Luneburg-Linsenantenne fuer Kurzwellen - Google Patents

Description

• Luneburg- Linsenantenne für Kurzwellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Luneburg-Linsenantenne für 61 Kurzwellen mit einer ebenen Luneburg - Linse, insbesondere in Form von zwei gegenüberliegenden kreisflächenfürmigen Draht- gittern und einem diese umgebenden ringförmigen Hornstrahler.
• Fig.1 -zeigt den Prinzipaufbau und die h irkungsweise einer Luneburg -Linse für Kurzwellen. Die in Draufsicht gezeigte Linse besteht aus einer kreisförmigen Scheibe 1, deren Dielektrizitätskonstante stetig oder sprunghaft von der Peripherie gegen die cheibenvitte hin zunimmt. In dem Ausführungsbeispiel besteht die Scheibe aus mehreren Kreisringen unterschiedlicher Dielektrizitätskonatante.
• Der äußere hing besitzt beispielsweise die Dielektrizitätskonstante von Luft ( % =1) und in der Mitte besitzt die Scheibe z.B. die Dielektrizitätskonitante E =2. Die Energie einer auf einer Seite einfallenden ebenen elektromagnetischen welle 2 wird durch die Scheibe im Brennpunkt 3 auf der gegenüberliegenden Seite gesaatelt, da durch die Linse ein Zentralstrahl 4 des Wellenzuges stärker verzögert wird als beispielsweise die dazu parallelen Nachbarstrahlen 5 und ö.
• In Gier Praxis wird im Kurzwellenbereich eine derartige Lunebarg-Linse meist durch ein sogenanntes künstliches Dielektrikum realisiert, wie dies in Fig.2 in Querschnitt gezeigt ist. Die Luneburg- Linse 'j be- steht hier aus zwei kreisfliichenförvigen Drahtgitterlagen 8 mit von .fand nach innen größer werdender Maschenweite, die in einen vorbesti»ten

  gegenseitigen von innen nach außen zunehmenden Abstand aufeinander-

  liegend angeordnet sind, so daß sich zwischen den Drahtgitterlagen

  eins Feldkonfiguration ergibt, die einen geschichtetes Dielektri-

  kun mit einer durch den Abstand und die Maschenweite bestimmten,

  vom Rand nach innen zunehmenden Dielektrizitätskonatante entspricht.

  Die ßüridelungawirkung für eine einfallende elektromagnetische Welle 2

  entspricht dabei völlig derjenigen einer LinsE nach Fig.1. Die

  Auskopplung dur Anergie im Brennpunkt 3 erfolgt ;aeiist durch einen

  Richtkz,pplei# 9, der (lie in dief;e Richtung einfa! ; e:. 1i3 :!:11u ? nicht

  aufniaut, s;)ii:iern nur di.u auf der anderen Seite im Linsenbrennpunkt 3

  gebündelte :Delle. Für den Kurzwellenbereich von 1,5 bis 30 Mliz be-

  steht eine solche Lunaburg-Linse 7 beispiels-.rnign aus kreiaflächen-

  förmigen Drahtgitterlagen .i mit einem Durchmesser D von etwa 200 m.

  Die Drahtgitter besitzen in der Mitte der Linse z.13. eine Maschen-

  weite m von etwa 1,6 mim .tuadrat und an der Peripherie der Linse

  eine lauehenwoite :n von etwa 0,i'-% im %uadrat. Der Abstand der beiden

  kreinflächenfbrmigen Drahtgitter nimmt von der Linsenmitte mit einem

  Abstand A von etwa 16cm bis zum Rand auf einen äußeren Abutand :i

  von etwa :;m zu.

  Es wurle auch bereits schsn vorgeschlagen, eine !uaaburg-Linae für

  Kurzwellen Jurcb rin Netzxerk v.in Koazialkabcln mit gegen sie >litte

  dar Linse zunehmender Dielektrizitätakonstante z@riaca@@ lnneci- und

  Au1?enleiter zu bilden, beigpielsweise derart, iaß mehrere radial und

  konzeatrisch geführte Koazialkabelabachnitte, die an den Kreuzungs-

  stellen mit ihren Innen - und Außenleitern verbunden sind, zwischen

  Innen - und Außenleitern entsprechend unterschiedlich verteiltes

  Isoliermaterial besitzen.

  Die Aufnahme der einfallenden elektromagnetischen Wellen 2 erfolgt bei solchen Luneburg- Linsenantennen meist durch einen die eigentliche Luneburg-Linse umgebenden ringförmigen Hornstrahler 10. Bei einer Antenne

  den

  für Kurzwellenbereich mit einer aus Drahtgitterlagen aufgebauten Antenne

  der oben angegebenen übmceau:gen würde ein ierartig er ringförmiger Hornstrahler eine radiale Breite R von etwa 35 a besitzen, und seine Ringflächen würden sichvom Abstand B ("+m) des Linsenumfanges auf den Abstand C der Hornapertur von etwa 40 a erweitern.
• Die ?;ingflächen den IInrnptrahlertt werden hf-i solchen Antennen bioher stets als Mantelflächen einer Kegelzone mit ebenen Flächen. nuagebildet.
• Es ist Aufgabe der ßri'indung, die Breitbandeigenechaften solcher Luneburg-Linsentannen für Kurzwellen mit einem die eigentliche Luneburg-Linse umgebenden ringförmigen Hornstrahler au verbessern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer derartigen ' Luneburg-Linsenantenne die Ringflächen des Hornstrahlers stetig garcrümmt ausgebildet werden, wie dies bei Breitbandrichtetrahlentenncn bestehend aus zwei syuetriech angeordneten Flächenstücken an sich bereits bekannt ist. Vorzugsweise wird dabei der tangentielle Neigungswinkel der Antennen -fliehe beginnend mit dem Wert nahezu Null an Verbindungepunxt mit der Linse stetig größer und an der Hornstrahleröffnung seinen Größtwert hat. Der gegenseitige tangentielle Neigungswinkel der iiingflächen kann an der llornstrahleröffnung etwa :wischen 90o und 1i0 o liegen.
• Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der gegenseitige Neigungswinkel der Ringflächen in Richtung zur Bornetrahleröffnung zunächst stetig zunimmt, einen Größtwert erreicht, der kleiner oder gleich 130o ist, und dann wieder stetig bis zum Endwert abnimmt, der im Grenzfall gleich Null ist. Die gekrümmten Ringflächen können auch näherungsweise durch eine Folge von ebenen Flächen nachgebildet sein.
• Durch die erfindungegeeäß gekrümmte Ausbildung der ringförmigen Hornstrahlerflächen können die Breitbandeigenschaften einer Luneburg= Linsenantenne.sowohl. hinsichtlich des Welligkeitsraktors als auch hin- sichtlich der ätrahlungskenalinie merklich verbessert werden.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand einer echematiochen Zeichnung a n einen Ausführungebeiepiel näher erläutert.
• In Fig.3 ist einfAueführungsbeispiel für die erfindungsgemäß gekrümmte Ausbildung der Flächen 11 und 12 des ringförmigen Nornstrahlers 10 einer Lunebürg- Lisenantenne gezeigt. Die beiden Ringflächen 11 und 12 be- sitzen an der Verbindungsstelle des Hornstrahlers 10 mit der Luneburg Linse@7 etwa den gleichen gegenseitigen Neigungswinkel wie die Rand- flächen der beiden übereinander angeordneten Drahtgitterlagen t# der Linse. Beginnend von diesem tangentiellen Beigungswinkel von nahezu Null nimmt der gegenseitige Neigungswinkel zwischen den Ringflächen 11 und 12 zur Borustrahleröffnung hin zunächst stetig zu, bis dieser gegenseitige Neigungswinkel in mittleren Bereich der kingt1äohen etwa den Grtißtvert erreicht, der kleiner oder gleich 180o ist. Ansehließend nimmt der Neigungswinkel zum Rand des Hornstrahlers hin wieder stetig bis zu einen Endwert ab, der in Grenzfall gleich Nullist. Die luskopplun; der Energie in Brennpunkt erfolgt z.B. in bekannter Weise durch einen Richtkoppler 9, derart, daß der Innenleiter eines zum Empfänger führenden Kabels 13 über einen Widefstand an die eine Fläche 11 und der des Kabels an die andere Pläche 12 des Hornstrahlers 10 angeschlossen wird.

Claims (1)

1. P a t a n t a n s p r U c h e 1. Luneburg- Linsenantenne für Kurzwellen mit einer ebenen Luneburg-hinge, insbesondere in iorm von zwei gegenüberliegenden kreisflächenförmigen Drahtgittern, und einem diese umgebenden r ringföreigen IIurnstrahler, d a d u r c h g e x e n n z e i c hn e t, dau die hingfläehen( 11,12) den $ornetrahlers(10) stetig gekrümmt sind. 2. Luneburg- Linsenantenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der tangentielle gegenseitige Neigungswinkel der iiingfläahen(11,12) beginnend mit dem Wert nahezu Null am Verbindungspunkt mit der Linse (7) stetig größer wird und an der Hornstrahleröffnung seinen grä2twert hat. 3. Luneburg- Linsenantenne nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der gegenseitige tangentielle Neigungswinkel der üingflächen an der iIornstrahleröffnung etwa zwischen 90o und 180e liegt. Q. Luneburg- Linenantenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der gegenseitige Keigungäwinkel der Ringflächen in Richtung zur Nornatrahleröffnung zunächst stetig zunimmt, einen GröBtwert erreicht, der kleiner oder gleich 180a ist, und dann nieder stetig bis zu einen Endwert abnimmt, der in Grenzfall gleich lull ist. 5. huneburg- Linsenantenne nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u roh g e k e n n -z e i o h n e t, daß die gekrümmten Ringflächen(11,12) näherungeweise durch eine Folge von ebenen Flächen nachgebildet sind. 6. Luneburg- Linsenantenne nach einen oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a 3 u r c h g e k s n n -a e i c h n e t, daß die Ringflächen aus einem sletawerk von Drähten, Stäban odar andern gebiliot oinfl.