DE1516822B2 - Horn- oder hornparabolantenne kreisfoermigen querschnitts - Google Patents
Horn- oder hornparabolantenne kreisfoermigen querschnittsInfo
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- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/02—Waveguide horns
- H01Q13/025—Multimode horn antennas; Horns using higher mode of propagation
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Horn- oder Hornparabolantenne kreisförmigen Querschnitts für
lineare Polarisation, in deren einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Anschlußhohlleiter eine
der Peilung und/oder Nachführung dienende und hierfür die H11- und H21-Wellentypen im Anschlußhohlleiter
auswertende Auskoppelvorrichtung vorgesehen ist, die bei Abweichungen der Peilrichtung von
der Richtung zum anzupeilenden Objekt über Phasendetektoren ein dem räumlichen Abweichungswinkel
proportionales Ausgangssignal abgibt, und in einer Querschnittsebene zwei um 45° versetzte Koppelmittel
für den H21-Wellentyp aufweist und welche Antenne
mit einer Einrichtung zur Polarisationsnachführung versehen ist.
Antennen dieser Art werden bekanntlich als Empfangsantennen in Satelliten-Bodenstationsantennen
angewendet. Dabei kann die Hornparabolantenne oder der Hornstrahler auch als Primärstrahler einer
großen Parabolspiegelantenne vor allem nach dem Cassegrain-Prinzip dienen. Bei Antennenanlagen
dieser Art kommt es darauf an, das gesamte Antennensystem möglichst exakt auf den sehr weit entfernten
Satelliten bzw. dessen Sender auszurichten, um ein Maximum an Empfangsleistung sicherzustellen. In
diesem Zusammenhang ist durch die französische Patentschrift 1423 109 bereits eine Hornantenne kreisförmigen
Querschnitts für lineare Polarisation bekannt geworden, in deren einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisenden Anschlußhohlleiter eine der Peilung und/oder Nachführung dienende und
hierfür die H11- und //21-Wellentypen im Anschlußhohlleiter
auswertende Auskoppelvorrichtung vorgesehen ist. Dabei gibt bei Abweichung der Peilrichtung
von der Richtung zum anzupeilenden Objekt die Auskoppelvorrichtung über Phasendetektoren ein dem
räumlichen Abweichungswinkel proportionales Ausgangssignal ab. Der Anschlußhohlleiter weist hierzu
ίο in einer Querschnittsebene zwei um 45° versetzte
Koppelmittel für den H21-Wellentyp auf und es ist
die gesamte Antenne mit einer geeigneten Einrichtung zur Polarisationsnachführung versehen. Bei dieser
bekannten Antenne werden jedoch die zur An-Wendung kommenden Filter auf Grund der Bildung
von Summensignalen aus den ausgekoppelten Signalen und auf Grund der Tatsache, daß beide Wellentypen
in den gleichen Koppelöffnungen ausgekoppelt werden, verhältnismäßig kompliziert und es läßt sich
zo außerdem nicht die maximale Empfindlichkeit der Gesamtanordnung erreichen, weil für den Ort der
Koppelanordnungen ein Kompromiß geschlossen werden muß zwischen den im kurzgeschlossenen
Hohlleiter auftretenden Maxima für die H11- und die /Z21-WeIIe. Dies schränkt die Breitbandigkeit der Gesamtanordnung
ein, wenn in Betracht gezogen wird, daß z'ukünftig die Bakenfrequenzen über einen größeren
Frequenzbereich verteilt werden sollen, wenn eine größere Anzahl von Nachrichtensatelliten Anwendung
findet. Ein ähnliches Problem, zu dessen Lösung die Erfindung ebenfalls Anwendung finden kann, ist
außerdem bei Radaranlagen gegeben, bei denen sozusagen das reflektierende ferne Objekt an die Stelle
des Senders einer Satelliten-Nachrichtenverbindung tritt.
Bei einer Richtantenne der einleitend geschilderten Art wird den erwähnten Schwierigkeiten gemäß der
Erfindung dadurch begegnet, daß der Anschlußhohlleiter einen von der Antenne aus sich im Durchmesser
verjüngenden Abschnitt hat, in dessen der Antenne benachbarten ersten Bereich der Durchmesser noch
so groß gewählt ist, daß sich bei der Peilfrequeiiz darin
der H21-Wellentyp ausbilden kann, während in dem
der Antenne abgewandten zweiten Bereich der Durchmesser so viel geringer ist, daß sich darin nur
mehr der Hn-Wellentyp ausbilden kann, daß die um 45° versetzten Koppelmittel nur den H21-Wellentyp
auskoppeln und im ersten Bereich angeordnet sind, während im zweiten Bereich ein Koppelmittel für den
H11-WeIIeIHyP vorgesehen ist.
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Verjüngung des sich an die Antenne anschließenden Abschnittes
stetig ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Bei einer Peilung mit dem H21-Wellentyp kann von
folgenden Überlegungen ausgegangen werden.
Die H21-WeIIe ist eine transversalelektrische Welle
mit dem Eigenwert 2nalkc = 3,054, wobei Xc die
Grenzwcllenlänge und α der Hohlleiterradius sind. Sie
liegt somit in ihrer Grenzwellenlänge unter der E01-WcIIe
{2nalXc = 2,405) und über der H01-WeIIe
(2na/Xc = 3,832). Das E-FeId der H21-WeIIe in der
Öffnungsebenc eines Rundhohlleiters erzeugt im ferneu Außenraum ein Strahlungsfeld, das in Richtung
der Hohlleilerachse ζ eine Nullstelle hat (Fig. 1).
Trifft umgekehrt eine ebene Wellenfront unter einem räumlichen Winkel auf das offene Ende eines
Rundhohlleiters auf, so wird bei entsprechender Wahl der Querschnittsabmessungen im Hohlleiter unter anderem
ein transversalelektrisches Feld mit einer Nullstelle in Richtung der Hohlleiterachse angeregt, das
sich in zwei in der Transversalebene um 45° versetzte H21-Wellentypen zerlegen läßt. Bei einer Winkelauslenkung
in der durch den Polarisationsvektor und die Strahlrichtung gebildeten Ebene wird in der Hohlleiterapertur
ein elektrisches Transversalfeld angeregt, das mit einer Zf21-WeIIe verkettet gedacht werden
kann. Bei Auslenkung in der dazu senkrechten Ebene werden dagegen axiale Magnetfeldkomponenten angeregt,
die einer in der Querschnittsebene des Hohlleiters um 45° gedrehten H21-WeIIe zugeschrieben
werden können (F i g. 2). Die F i g. 2 a zeigt die Anregung der /Z21-WeIIe bei Auslenkung in der £-Ebene
(Elevationsauslenkung bei vertikaler Polarisation). Die Fig. 2b zeigt die Anregung der H21-WeIIe bei
Auslenkung in der //-Ebene (Azimutauslenkung bei vertikaler Polarisation).
Eine Auskopplung der bei azimutaler Auslenkung der vertikal polarisierten Bake angeregten H01-WeMe
wird verhindert durch Anordnung der Längsschlitze in einem Bereich, in dem die H01-WeIIe nicht mehr
ausbreitungsfähig ist. Dadurch wird zusätzlich gewonnen, daß zur eindeutigen Auskopplung einer H21-Komponente
statt vier alternierend gegenphasige Auskoppelelemente bereits zwei gegenüberliegende
gleichphasige Auskoppelelemente genügen. Im Gegensatz hierzu sind zur eindeutigen Auskopplung der
H01-WeIIe stets vier entlang des Hohlleiterumfangs
gleichmäßig verteilte Spannungselemente notwendig, die gleichphasig in einer Summenschaltung zusammengeführt
werden. Etwaige H21-Komponenten können dadurch eliminiert werden.
Weitere Vorteile der H21-WeIIe sind die gemeinsame
Lage der Kurzschlußebene für die beiden um 45° versetzten H21-Komponenten im aperiodischen
Ausbreitungsbereich des konisch verjüngten Hohlleiters. Eine Breitbandausführung wird dadurch wesentlich
vereinfacht und schließlich ergibt sich eine bessere Übereinstimmung der beiden Peilminima.
Da die H21-WeIIe nicht rotationssymmetrisch ist,
ist eine eindeutige Peilung nur möglich, wenn die Koordinatensysteme des Kopplers und des Polarisationsvektors übereinstimmen. Bei einer Drehung des Polarisationsvektors
wird nämlich das ausgekoppelte Fehlersignal selbst eine Funktion des Drehwinkels
und die erhaltene Information damit nicht mehr eindeutig. Es läßt sich jedoch durch Auskopplung der
für den Amplituden- und Phasenvergleich sowieso notwendigen H11x-und Hlly-Komponente die Größe
und Richtung der Drehung des Polarisationsvektors mit einfachen Mitteln feststellen und danach der
Koppler entsprechend nachdrehen.
Die H11x- und //,,^-Komponenten können entweder
getrennt oder zusammen mit den Hjj-Komponcnten ausgekoppelt werden. Im letzteren Fall erfolgt die
Trennung der H11-WeIIe von der H21-WeIIe zweckmäßig
durch geeignete Brückenschaltungen.
Eine weitere Möglichkeit zur Elimination der Polarisationsabhängigkeit
ist, bei fest angeordnetem Koppler entsprechend der aus der H11x- und Hlly-Komponente
gewonnenen Größe und Richtung der Polarisationsdrehung die Fehlersignale für die Auslenkung
in Elevation und Azimut so zu bedampfen - beispielsweise durch Einführen von regelbaren berechneten
Dämpfungselcmcnten in die an den Rundhohlleiter angekoppelten vier Hohlleiter nach dem
Prinzip des Präzisionsdämpfers -, daß scheinbare Rotationssymmetrie der H21-Energieverteilung im
Hohlleiter und damit der H21-Fehlersignalgabe
erreicht wird. Damit sind grundsätzlich Möglichkeiten gegeben, die auch ein H21-Nachführsystem unabhängig
von einer Drehung des Polarisationsvektors der Bake machen.
In der Fig. 3 ist ein Hornstrahler 1 gezeigt, der in
ίο einen Rundhohlleiter 2 übergeht, der sich im Durchmesser
konisch vermindert. Die Peilachse des Hornstrahlers ist strichpunktiert eingetragen. Weiterhin ist
je ein Koppelöffnungspaar 3, 4 sichtbar. Die Koppelöffnungen 3, 4, welche die Form von in Richtung der
Hohlleiterlängsachse verlaufenden Schlitzen haben, liegen einander gegenüber. Das zweite Koppelöffnungspaar
5, 6 besteht ebenfalls aus zwei hierzu gleichartigen Koppelöffnungen, die umfangsmäßig
um 45° gegen 3, 4 versetzt ebenfalls einander gegen-
ao überliegen. Es sind damit die Verhältnisse realisiert, die an Hand der Fig. 2 vorstehend erläutert wurden.
An den Hohlleiterabschnitt 2 schließt sich ein weiterer Hohlleiterabschnitt 7 an, dem gegenüber der Hohlleiterabschnitt
2 vorzugsweise um die Peilachse verdrehbar ist. Dieser Hohlleiterabschnitt 7 soll den
Hu-Koppler enthalten, der von an sich bekannter
Bauart sein kann und deshalb nicht näher erläutert wird. Hinter dem im Abschnitt 7 gelegenen H11-Koppler
setzt sich der Anschlußhohlleiter fort in Form eines Hohlleiterteiles 8, das zu den an den Hornstrahler
1 anzuschließenden Geräten für die Nachrichtenverarbeitung führt.
Die Entnahme einer Ausgangsspannung über die Koppelschlitze 3, 4, 5, 6 geschieht vorteilhaft durch
Einsätze, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind. Die Fig. 4 zeigt hierbei die Schrägansicht eines solchen
Einsatzes, von dem die Fig. 5 einen Schnitt in einer Querschnittsebene des Hohlleiters 2 wiedergibt.
Der einzelne Einsatz besteht aus einem Hohlleiter rechteckigen Querschnitts, dessen Hohlleiterachse in
Radialrichtung, bezogen auf den Hohlleiter 2, verläuft. Dieser Hohlleiter hat an seiner einen Stirnseite
eine Koppelöffnung, deren Breitenabmessung ist besonders deutlich aus der Fig. 5 erkennbar und die der
Breitenabmessung der Koppelschlitze entspricht, die in der Fig. 3 schematisch angedeutet sind. Der Hohlleiter
9 ist mit einer Koaxialleitungsauskoppelvorrichtung an sich bekannter Weise versehen. Diese
Auskoppelvorrichtung besteht aus einer kapazitiv wirkenden Sonde 10, der ein Abgleichstempel 11 gegenüberliegt.
Diese Sonde ist in an sich bekannter Weise etwa eine viertel Wellenlänge von einer Kurzschlußwand
12 des Hohlleiters 9 entfernt. Über die Koaxialleitung kann dann die Ausgangsspannung für
den bereits erläuterten Phasenvergleich entnommen werden. Hierzu ist es allerdings erforderlich, je eine
solche Koppeleinrichtung an den Stellen 3, 4 (Fig. 3) vorzusehen und diese beiden Koppeleinrichtungen
über elektrisch gleich lange Leitungen zu einer weiterführenden gemeinsamen Leitung zusammenzufassen.
Wichtig ist, daß die aus 3 und 4 stammenden Wellenanteile gleichphasig zusammengefaßt werden. Sinngemäß
ist diese Ausbildung auch für die Koppeleinrichtungen an den Stellen 5 und 6 anzuwenden. Die
aus den Koppelstellen 3, 4 kommende gemeinsame Leitung wird dann einem ersten Phasenvergleicher
zugeführt, der als weitere Eingangsleitung die vom Hn-Kopplcr im Hohlleiterabschnitt 7 kommende
Leitung hat. Das Ausgangssignal dieses ersten Phäsenvergleichers
ist die eine der gewünschten Teilgrößen. In einem zweiten Phasenvergleicher, der ebenfalls
aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist, wird die aus den Koppelstellen 5, 6
kommende gemeinsame Leitung ebenfalls mit der aus 7 kommenden Leitung zusammengefaßt und dieser
zweite Phasenvergleicher gibt dann das zweite geforderte Teilsignal. Durch Kombination dieser beiden
Teilsignale können Nachregelspannungen u.dgl. erhalten werden.
Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3,4 und 5 werden
die Abmessungen der Koppelschlitze 3, 4, 5 und 6 somit durch eine entsprechende Öffnung in der
Stirnseite des Hohlleiters 9 bestimmt und der Hohlleiter 2 muß demzufolge jeweils nur eine Ausnehmung
haben, in die der Hohlleiter 9 bündig einsetzbar ist. Die Befestigung des Hohlleiters 9 kann mittels der
angedeuteten Hohlleiterflansche am Rundhohlleiter 2 erfolgen. Die äußere Stirnfläche des Rundhohlleiters
9 sollte sich dabei möglichst bündig in die Innenwand des Rundhohlleiters 2 einfügen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Horn- oder Hornparabolantenne kreisförmigen Querschnitts für lineare Polarisation, in deren
einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Anschlußhohlleiter eine der Peilung und/oder
Nachführung dienende und hierfür die H11- und //21-Wellentypen im Anschlußhohlleiter auswertende
Auskoppelvorrichtung vorgesehen ist, die bei Abweichungen der Peilrichtung von der Richtung
zum anzupeilenden Objekt über Phasendetektoren ein dem räumlichen Abweichungswinkel'proportionales
Ausgangssignal abgibt, und in einer Querschnittsebene zwei um 45° versetzte Koppelmittel für den H21-Wellentyp aufweist und
weiche Antenne mit einer Einrichtung zur Polarisationsnachführung versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlußhohlleiter einen von der Antenne (1) aus sich im Durchmesser verjüngenden Abschnitt (2) hat, in dessen der
Antenne benachbarten ersten Bereich der Durchmesser noch so groß gewählt ist, daß sich bei der
Peilfrequenz darin der H21-Wellentyp ausbilden kann, während in dem der Antenne abgewandten
zweiten Bereich der Durchmesser so viel geringer ist, daß sich darin nur mehr der Hn-Wellentyp
ausbilden kann, daß die um 45° versetzten Koppelmittel (3, 4; 5, 6) nur den H21-Wellentyp auskoppeln
und im ersten Bereich angeordnet sind, während im zweiten Bereich ein Koppelmittel für
den Hn-Wellentyp vorgesehen ist.
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des sich an die Antenne
(1) anschließenden Abschnittes (2) stetig ist.
Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
IT1160916B (it) * | 1978-11-06 | 1987-03-11 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e sistema di inseguimento di un oggetto irradiante un segnale elettromagnetico polarizzato circolarmente o linearmente |
-
1966
- 1966-04-22 DE DE19661516822 patent/DE1516822C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE1516822A1 (de) | 1969-08-14 |
DE1516822C3 (de) | 1974-03-28 |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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