DE1541408A1 - Antennensystem fuer Zentimeterwellen mit hohem Antennengewinn - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.Heinz Glaessen

Patentanwalt

Stuttgart-,/, itotebühlstr.7O

J.L.Thomas-1

IlTTERIiATIONAL üTAND^fÜ) ELECTRIC JÜ.üOjLlTIOIT, New York

"Antennensystem für Zentimeterwellen mit hohem Antennengewinn¹¹

x)le Priorität der Anmeldung Nr.498 415 vom 20.10.1965 in den Vereinigten otaaten von .jnerika wird in Anspruch

genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein .-aitennensystem für Zentimetervellen zur Ausstrahlung von aneinander anschließenden Hichtstrahlen, die gleichzeitig und über einen Azimutwinkel von 36O°ausgestrahlt werden.

ils sind unzählige Richtantennensysteme für sehr kurze elektromagnetische Wellen bekanntJ so gibt es einige, bei denen ein scharf gebündeltes Diagramm geschwenkt oder gedreht wird, um einen vorgegebenen Teil des Raumes abzutasten, wobei das gesamte Antennensystem in Bewegung versetzt wird; es gibt aber, zwar in der Hinderzahl,auch solche Konstruktionen, bei denen das Antennensystem feststeht, und die rftrahlrichtung und seine fform durch Haßnahmen der opeistung verändert werden kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antennensystem der letzteren Art.

Es ist selbstverständlich, daß sich Antennensysteme, gleichwohl welcher Art, sowohl für das Aussenden als auch für den Empfang von elektromagnetischen Wellen verwenden lassen, wobei das Strahlungsdiagramm jeweils erhalten bleibt.

Das Antennensystem gemäß der Erfindung ist im Prinzip ein Linsen-Antennensystem mit einer Mehrzahl von Speisestellen,

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die so angeordnet sind, daß das Speisesystem zwar als G-anzes zu "betrachten ist, daß sich-aber die einzelnen Diagramme nicht gegenseitig stören. ~£s werden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben, das eine als T-Konstruktion, das andere als Hybrid-Verzweigung. Das Antennensystem kann bei verschiedenen aufgaben Verwendung finden, beispielsweise in der Peiltechnik, bei der strahlschwenkung und für gleichzeitige Aussendung und jimp- ■ fang von bellen, kurz überall dort, v/o Azimutwinkel von 0° bis 360 überstrichen v/erden sollen.

Obwohl das hier beschriebene Antennensystem nicht nur für Zentimeterwellen beschränkt ist, so ist es doch für diesen Frequenzbereich besonders vorteilhaft.

Die Verwendung von Linsensystemen, den sogenannten Luneberg-Linsen, bei Hientantennensysteinen ist an sich bekannt· Ihr besonderer Vorteil, eine .iaumbedeckung über 360 Azimutv/inkel, ergibt sich schon aus der kreissymmetrischen Konstruktion. ±)±e bisher bekannten Antennensysteme mit Luneberg-Linsen. beschränkten sich jedoch auf eine einzige, rotierende Speisung bzw. auf mehrere feste Speiseleitungen, um den gewünschten Teil des Raumes auszuleuchten. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion v/erden Luneberg-Linsen (plane oder geodätische Linsen) in Verbindung mit einer neuen Speiseanordnung mit einer Hehrzahl von Speisestellen verwendet, deren besonderer Vorteil es ist, daß eine gegenseitige Störung der einzelnen Lichtstrahlen nahezu ausgeschlossen ist; die Ausstrahlung erstreckt sich über einen Azimutwinkel von 0° bis 360°, das ^ntennensystein ist obendrein verhältnismäßig breitbandig.

Die Erfindung wird anhnd von Figuren näher erläutert, von denen

Fig.1a eine perspektivische Ansicht eines Antennensystems von der Speisestelle her gesehen darstellt;

Pig.1b stellt einen teilweisen Schnitt durch das Antennensystem dar, bei dem Einzelheiten der Konstruktion zu erkennten sind; in

Pig.2 sind Einzelteile der Konstruktion gezeigt;

Pig.3a zeigt eine konzentrische Anordnung von planen Linsen für

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das Antennensystem der Fig.la; in

Fig.3b . ist die Gesetzmäßigkeit der .funktion einer planen Linse mit jeweils könBtanter.-jQielektrizitätskonstante der Bauteile als aJiagranm dargestellt;

Fig.3c zeigt ein der Linse gemäß Fig.3a entsprechendes Funktionsdiagramm, wobei die !Dielektrizitätskonstante der Bauteile sich jedoch mit dem Aadius ändert; in

Fig.4a ist eine .-uiteime uit geodätischen Linsen dargestellt;

Fi_[3-.4b stellt einen ochnitt durch die antenne der Fig.4a dar, wobei die innere Konstruktion sichtbar wird;

Fig»5 ist ein strahlungsdiagramm einer derartigen .antenne in

Bezug auf eine einzige opeisestelle dargestellt; ^

Figo6a stellt das Funktionsdiagramm einer Antenne mit innerer T-Verzweiguiig und

Fig.6b mit innerer Hybrid-Verzweigung dar;

Fig.7a ist eine andere, der Fig.6a gleichwertige Funktionsdarstellung und

Fig.7b eine solche der jyig.öb entsprechende; in

Fi-j.8 sind horizontale bzw. vertikale Ötrahlungsdiagramme eines Antennensystems gemäß Fig.6a dargestellt;

Fig.9a veranschaulicht die innere Trennung (Isolation) der Speisestellen in Abhängigkeit von der Frequenz und in λ

Fig.9b ist das Stehwellenverhältnis (YStfR) für eine erfindungsgemäße Antenne dargestellt.

Die in Fig.1a dargestellten leitenden Platten 1 und 2 sind die obere bzw. untere Begrenzung einer Linsenanordnung 4. Ringsherum auf einem Kreise, der etwa den Durchmesser der Linsenanordnung darstellt, befinden sich Speisestellten 3» Die Speisestellen 3 sind so angeordnet, daß ihre E-Ebenen-Dimension in radialer Richtung und die H-Jbenen-Dimension in Richtung des Kreisumfanges, also angrenzend an das Linsensystem, liegen; eine solche Lage ist für vertikale Polarisation typisch.

Zur weiteren Erläuterung der idnsenanordnung ist in Fig.1b ein

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Teilschnitt an einer öeite gezeigt. Ilane Linsen sind wohlgemerkt immer von den (oberen und unteren) Begrenzungsplatten vollständig eingeschlossen, und es ist von außen nur die Oberfläche der Linse sichtbar, von der Energie in den durch die Form der Begrenzungsplatten 1 und 2 gebildeten Hornstrahler eingekoppelt wird, bzw. in die energie aus dem Hornstrahler ausgekoppelt wird. Die.an der Speisestelle 3 aus dem wellenleiter (Figib) in die untere Hälfte der Linse 4 eingekoppelte Jnergie gelangt in radialer dichtung nach innen zum inneren Teil der Linse 4.

Das Linsensystem ist durch 33κη±ε1ικηακ leitende Begrenzungsplatten 8 und 9 kraftschlüssig verbunden, beispielsweise mittels Schrauben 5 verschraubt, ο line aaid die Schrauben in die Linsen hineinragen. do bildet das gesamte .Linsensystem mit den Begrenzungsplatten 8 und 9 eine feste baueinheit. Auf die Begrenzungsplatte 2 ist ein Ring 6 aus leitendem Haterial mittels oenkschrauben 7 aufgeschraubt; dieser Ring bildet den inneren Abschluß der rechteckigen Speisestellen 3.

In Fig.2 sind die einzelteile der Konstruktion nochmals dargestellt; der Innendurchmesser des Ringes 6 ist gleich dem Außendurchmesser der Linsenanordnung. Der an das Linsensystem außen angrenzende Teil eier von aen Wellenleitern kommenden Speisestellen 3 ist offen, um den Eintritt der Energie von den 'Wellenleitern zu den linsen zu ermöglichen.

In Fig.3a ist eine ausgeführte Konstruktion eines Linsensystems dargestellt, wobei die Begrenzungsplatte 8 teilweise abgeschnitten gezeichnet ist, uia den inneren Aufbau besser zeigen zu können. Die Linsen bestehen aus einer Anzahl von konzentrischen Ringen 11,12 und 13 um eine in der Kitte befindliche Scheibe 10. Diese Bauteile sind aus dielektrischem Material, und die Dielektrizitätskonstante £ des liaterials ändert sich von innen nach außen von ungefähr 2 auf 1. Diese Konfiguration mit den Ringen ist technisch einfacher herzustellen als eine kompakte Linse, bei der die Dielektrizitätskonstante von innen nach außen abnimmt. Es ist natürlich auch möglich, Linsen aus Material mit konstanter Dielektrizitätskonstante anzuwenden; ihr Verhalten entspricht dem

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aus der Optik bekannten. Das veranschaulicht Fig.3b.

Dabei ist eine ebene v/ellenfront 15 angenommen, die auf ein planes jjins ens ystem 14 fällt. Der Punkt 16 ist ihr Schnittpunkt mit dem Zentralstrahl 17\ andere Punkte der Jellenfron^t 15 treffen das Linsensystem in Punkten, die mit dem Littelpunkt der Linse einen Winkel 21 bilden. V/enn die Linse hinsichtlich ihres Durchmessers und der Dielektrizitätskonstante des Katerial· mit ^äicksicht auf die Frequenz richtig ausgelegt ist, dann weraen strahlen 18 und 19 sowie der Zentralstrahl im Punkte 20 auf der anderen Seite der Linse fokussiert,,

In Fig.3c ist die Geometrie der fokussierung mit zwei willkürlich angenommenen 'Jellenfronten 22 und 30 bei einer Linse mit variabler Dielektrizitätskonstantef erläutert. Die Zentralstrah- Λ len 24 und 32, vom Punkt 23 bzw. 31 der ./eilenfronten 22 bzw. 30 ausgehend, gehen durch den Mittelpunkt der Linse 38 zu Fokuspunkten 29 bzw. 37» und zwar in der gleichen ..'eise wie in Pig.3a. Jeitere Strahlen 25, 26, 27 und 28 der ,ellenfront 22 und Strahlen 331 34, 35 und 36 der ,/ellenfroiit 30 gehen auf gekrümmten Bahnen zu den Fokuspunkten 29 bzw. 37.

In den Pig.4a und 4b ist ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dais in Verbindung mit Linsen für elektromagnetische V/ellen die Gesetze der Optik weitgehend _-jiwendung finden können. Der Zweck solcher Linsen ist ganz allgemein gesagt, der, daß die Strahlen einer ,/ellenfront, welchen Punkt der Linse sie auch treffen, gleichzeitig im Fokus- i sierungspunkt ankommen. Das bedeutet, daß die Linsen so konstruiert sein müssen, damit diese Forderung erfüllt wird, und daß der jßnergiefluß entlang den verschiedenen Bahnen entsprechend modifiziert wird. Für die Konstruktion entsprechend den Fig.4a und 4b bedeutet das, die wirklichen Bahnlängen für die einzelnen Strahlen.gerechnet vom Auftreffpunkt bis zum Fokussierungspunktj entsprechend zu variieren. Um dies zu erreichen, wird die Energie zwischen gekrümmten, räumlichen Leiterflachen fortgeleitet. Derartige Linsen sind unter dem Hamen geodätische Linsen bekannt; ihre Form und der Abstand zwischen den Leiterflächen sind aus früheren Veröffentlichungen bekannt.

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Bei der ijawendung dieser geodätischen Linsen ergibt sich ein weiterer Vorteil für die Erfindung, nämlich der, aaii der .Energietransport in zwei Kanälen erfolgen kann. Der eine wird gebildet durch die Außenfläche 39 und die kittenfläche 44 und ein zweiter durch die Hittenfläche 44 und die Innenfläcne 45 der Hohlkörperanordnung. Der Kanal zwischen 44 und 45 wird abgeschlossen in dem X Teil t-0 und 41 und auch in den -Teilen 43 und 43a

auf der anderen gegenüberliegenden Jeite der Antenne. Der Kanal ■ zwischen 39 und 44 stellt eine gescnlossene Kammer dar, ausge-) nommen für einen Hybriakoppler 44a und eine koaxiale Ankopplung 42, Der Hybridkoppler 44a ist eine bekannte Ankopplungsart zwischen Wellenleitern und Kammern oder umgekehrt; bei der vorliegenden Konstruktion besteht die ..nkopplung aus einer i^ehrzanl von auf dem Umfang angeordneten Koppelschlitzen, wie sie bei 44a angedeutet sind. Für die vorliegende antenne sina aucn andere bekannte Ankopplungsarten zu verwenden, die je nach ianabreiteforderungen oaer mechanischen Erwägungen gewählt './erden können, iiormalerweise wird man jeweils zwei koaxiale ^.nizo^olun&en auf dem Umfang der oberen Kammer vorsehen, um ein den ^peisestellen 3 (Hg.1a) äquivalenten Speisemechanismus sicherzustellen. Anstatt der koaxialen Ankopplungen können natürlich auch bei einer Konstruktion nach rig.4 v/ellenleiter-Ankopplungen, d.h. Koppelschlitze vorgesehen sein.

In iPig.5 ist ein typisches ijtrahlungsdiagramm einer _-_ntennenkonstruktion gemäß "j?ig.1a mit nur einer opeisesteile 47 dargestellt; ein ähnliches Diagramm erhält man auch mit Konstruktionen nach ?ig. 4 und i'ig. 6.

iⁿür eine Linse mit einem .durchmesser von etwa 12Gcm una einer Arbeitsfrequenz zwischen 5 und 9 GHz hat der btrahl 48 (Fig.5) ) in der Horizontalen (Azimut) eine Halbwertsbreite von 2° bis 3°* in der Vertikalen zwischen 7 und 12°. Derartige ~>trahlungsdiagramme wurden bei antennen mit einer Öffnung des Hornstrahlers von etwa 30cm gemessen. Der Gewinn im Horizontaldiagramm des Hauptstrahls 48 ist etwa 21 bis 25 dB, der der Hebenstrahlen 49 bis 51 und 52 bis 54 von etwa 20 bis 25 dB. Im Vertikaldiagramm

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sind Hebenzipfel, wenn auch nicht gezeichnet, ebenfalls vorhanden; sie haben etwa 16 bis 18 dB für den ^aIl eines einzigen Hornstrahlers.

In den U¹Ig. 6a und 6b sind zwei verschiedene Ausfuh.rungsbeisi.iele der inneren Konstruktion der Antenne schematise!! dargestellt. Ji¹Ig.6a zeigt schematicch das in Verbindung uit J¹Ig. 1b beschriebene „iusf ührungcbeispiel (T-Konfiguration). In iig.öb ist die Hybrid-Konfiguration erläutert. Zum Zwecke der Veranschaulichung, daß außer den in J¹Ig. 1a und 1b aargestellten Koppelschlitzen für wellenleiter auch andere Ankopplungsarten verwendet v/erden können, sind in den Pig.6a und 6b koaxiale ..nkopplungen gezeichnet. In Pig.6a sind zwei diametrale Eingangs-.i.usgangs-.^ichtungen und 60 angedeutet; die ,-,.nalogie mit einer ^-Verzweigung geht aus M Fig.7a hervor. Die zwei angedeuteten opeisestellen 61 und 62 entsprechen in L.'ig.7a aen Endpunkten 74 bzw. 76, und die Hornstrahler-Kichtungen entsprechen den jJndpuiiicteii 75 bzw. 77. 00 sind die Speisestellen 61 und 62 der oberen Hälfte und die Hornstrahler und 60 der unteren Hälfte des Linsensystems 56 zugeordnet. Offensichtlich fließt eine bei 60 ankommende Energie teilweise zum Hornstrahler 59» ein anderer Teil zum Speisepunkt 61. Ein gewisser -Teil der Energie gelangt aber auch zur Speisestelle 62 und ebenso zu den weiteren am Umfang der Linse noch angeordneten Speisestellen. Die so entstehende Energieverminderung am Eingangspunkt beläuft sich SHSfe auf etwa 3 dB, und auf Grund des Energieverlustes durch Ausstrahlung aus dem Horn auf der gegenüberliegenden Seite der Linse nochmals 3 dB. Der größte Teil der bei 60 % ankommenden Energie ist jedoch am Speisepunkt 61 verfügbar. Eine Entkopplung des Hornstrahlers an χunkten des Energieein- bzw. austritts (60;59) von den Speisepunkten (62;61), wo Hornstrahler und Linsensystem sich berühren, wird durch den Hals (64;63) der Hornstrahler besorgte Der oben besprochene 6 dB-Verlust ist klein im Vergleich zu dem Gewinn des Hauptstrahlungszipfels 48 (Pig.5)« Jenn Energie bei 60 empfangen oder ausgestrahlt wird, so geht der als Zückwärtswelle mit 55 bezeichnete Teil am Hornstrahler 59 verloren. Die Begrenzungsplatten 57 und

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der Linsen 56 erfüllen hier den gleichen Zweck wie die Begrenzungsplatten 1 und 2 "bei der Konstruktion nach Fig. 1a bzw. 3a. Die Funktion und die Verlustfaktoren sind bei allen Linsenarten gleich groß, gleichgültig ob es linsen mit konzentrischen Ringen, mit einem einzigen Linsenkörper mit variabler Dielektrizitätskonstante (in Abhängigkeit vom Radius) oder mit einem Linsenkörper mit konstanter Dielektrizitätskonstante sind.

Bei der Konstruktion nach Fig.6b sind leitende Begrenzungsplatten 69 und 71 vorgesehen, genauso wie die Begrenzungsplatten 57 und 58 bei der ilonstruktion gemäß Fig.6a. Bei der Konstruktion gemäß Mg.6b ist noch zusätzlich eine Kittenplatte 70 vorgesehen, durch die die Linse in zwei aneinander ang^grenzende Linsenteile aufgeteilt wird. Zwischen den beiden Linsenteilen findet kein Energietransport statt, außer dem ringsum am üande über die Hybrid-Kopplung 73· Diese Konstruktion hat geringere Öffnungsblockierung und daher bessere Wirkung; sie ist für die meisten Anwendungsfälle vorzuziehen. In Fig.7b ist ein Funktionsdiagramm der Konfiguration nach Fig.6b schematisch dargestellt j die koaxialen Bpeisestellen 67 und 68 entsprechen den Endpunkten 78 bzw. 80, die Hornstrahler 65 und 66 sind durch die Endpunkte 79 und 81 dargestellt. Die Zwei-Kammer-Darstellung (82 bzw. 83) am Rande der Linse, innen am Hornstränier-Rande, wo der Hybridkoppler liegt, stellt das Äquivalent zu der Konstruktion gemäß Fig.6b dar.

In den Fig.8,9a und 9b sind otrahlungsdiagramme einer ausgeführten Antenne dargestellt, die aus sich heraus verständlich sind. In Fig.9a ist die Entkopplung als Funktion der Frequenz in dB aufgetragen, die zwischen einer Speisestelle und der dieser diametral gegenüberliegenden für eine bestimmte Richtung der Wellenfront besteht. In Fig.9b ist das Stehwellenverhältnis (VSWR), das sowohl für Empfang als auch für Senden gilt, aufgetragen.

Es soll noch erwähnt werden, daß in dem Beispiel ijiit der geodätischen Linse gemäß Fig.4 die gleiche Hybrid-Konstruktion enthalten ist wie in dem gemäß Fig.öbj funktionsmaßig unterscheiden sie sich nur insoweit, als bei dem Beispiel mit den geodätischen Linsen (Fig.4) der Energiefluß in zwei Kanälen erfolgt, während der

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Energiefluß "bei dem Beispiel gemäß Pig.6b durch, die obere und untere Hälfte der dielektrischen Linse geht. Die ?ig.7b kann auch als Äquivalent zu dem Beispiel gemäß Pig..4 betrachtet werden.

Da die Antenne gemäß der Erfindung nach aen Prinzipien der geometrischen Optik gebaut ibt, kann erwartet werden, daß sie eine Breitband-Charakteristik besitzt, was in der Tat auch so ist. Die einzigen Beschränkungen einer Breitbandigkeit liegen in der Eingangs- und Ausgangsgeometrie; für den Fall, daü Wellenleiter an diesen stellen benutzt werden, ist eine Breitbandigkeit von ) ca. + 30:,j gegeben.

Wie es auch für optische Linsen gilt, kann eine Luneberg-Linse mit mehreren Kreisringen, die mit zusammengesetzten optischen ™ Linsen vergleichbar ist, zur Erlangung einer geringeren Frequenzdispersion (chromatische Aberration) leichter ausgelegt • werden, als es bei einer aus einem Körper bestehenden Linse der Fall ist; eine solche Linse hat dann bessere Breitbandeigenschaften.

Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß die Antenne Kehrstrahleigenschafteii hat, d.h. es können gleichzeitig eine Mehrzahl von Strahlen ausgesendet oder empfangen werden, ja sogar auf verschiedenen Frequenzen. Das Problem, zwischen empfangenen Signalen verschiedener Frequenzen aus einer Sichtung unterscheiden zu können, würde an dem betreffenden Ausgang Maßnahmen zur Unterscheidung notwendig machen. Die 3trahlungscharakteristik, die ja gleichermaßen für Empfang und Senden gilt, macht bei Empfang Be- " trachtungen über die maximal zulässige Leistung überflüssig. Beim Senden dagegen ist die maximal zulässige Leistung pro Eingang (Spitzenwert oder Hittelwert) bestimmt durch die Abmessungen der Eingangsleitungen und die maximal zulässige Leistung für die Linse. Für irgendeine in die Antenne eingespeiste Leistung ist die obere Grenze gegeben durch die maximale Spitzenleistung, für die der Wellenleiter ausgelegt ist; wenn jedoch an vielen Stellen Leistung eingespeist wird, ist die maximal zu verarbeitende Leistung bestimmt durch den· Abstand der Begrenzungsplatten des Linsensystems und durch die Eigenschaften des dielektrischen Materials der Linse. Da die stromführenden Flächen im Inneren der Antenne genügend groß

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sind, können mehrere .öinspeisesteilen mit den für diese eigenen Maximalleistungen verarbeitet v/erden, ohne daß das Linsensystem überlastet wird.

Die Antenne kann für vertikale Polarisation und für horizontale Polarisation ausgelegt werden. Die beschriebenen Ausführungen, insbesondere die nach jrig.1, sind für vertikale polarisation gedacht, wenn jedoch horizontale Polarisation oder andere Polarisationsarten, einschließlich zirkularer Polarisation gewünscht werden, können dem Hornstrahler Polarisationsgitter zugeordnet ι werden, oder das Horn selbst wird v/eggelassen, una der Hals als "wellenleiterausgang ausgebildet werden, mit den aann andere Strahlerelemente gespeist werden.

Bei vertikaler Polarisation kann bekanntermaßen der Abstand der Begrenzungsplatten der Linse klein, also auch die Linse selbst von geringer Dicke sein (TilH-Linse mit Parallelplatten). Horizontale Polarisation (IE₁₀-Modus) dagegen verlangt einen minimalen Abstand der Begrenzungsplatten und ebensolche Dicke der Linse von größer als einer halben v/ellenlänge. Die Auslegung der Linse hinsichtlich ihrer Dicke hängt noch wesentlich von

D zwei Faktoren ab: Die Dämpfung wird erhöht bei abnehmender Linsendicke, während die Modus-äeinheit leidet, wenn die Linsen-

.eine

dicke größer als/halbe Wellenlänge wird. 3s sind jedoch Konstruktionen mit geodätischen Linsen bekannt, bei denen die Linsen eine größere Dicke haben; für den vorliegenden Zweck, wo die Hodus-Äeinheit nicht von ausschlaggebender Bedeutung ist, würden solche Linsen auch noch zufriedenstellend arbeiten.

Die bei der Herstellung der Antenne einzuhaltenden Toleranzen werden durch die Güte des Strahlungsdiagrammes und durch die erforderliche Bandbreite bestimmt. Um für (nur) einen Strahl in etwa die Güte zu bekommen wie bei einer j3instrahlantenne, so ist 1$ Toleranz ausreichend. Wenn strengere Forderungen gestellt sind, so ist besonders auf die Hybridkoppler und eine symmetrische Anordnung um den Mittelpunkt zu achten; jedoch sind Abweichungen der mechanischen Abmessungen bis zu etwa 2;S nicht sehr kritisch, wenn nur die Symmetrie um den Mittelpunkt gewahrt ist.

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Wenn bei einer Antenne gemäß Pig.i horizontale Polarisation verlangt v/ird, sind die opeisestellen hinsichtlich ihrer Abmessungen um 90° gedreht gegenüber dem dort gezeichneten anzuordnen.

Bei der Auslegung von Linsen für horizontale Polarisation besteht auch die Möglichkeit von Kreuzpolariaation, weil solche linsen auch vertikale Polarisation ausstrahlen. Wenn das bei gewissen Anwendungen gravierend erscheint, können Polarisationsgitter vor der Apertur der ^Jitenne vorgesehen werden. Bei Empfang von Wellen gestatten solche Polarisationsgitter auch, Wellen irgendwelcher Polarisation zu empfangen, ungeachtet der Auslegung der Linse selbst.

Die Verteilung der strahlung in horizontaler Richtung hängt weitgehend von der Gestalt des Hornstrahlers ab. Einfache Hörner

. (entsprechend einem Teil des hier dargestellten Hornstrahlers) entwickeln Nebenzipfel von minus 17 bis minus 18 dB, die von der Horn-Apertur herrühren. Durch eine einfache Maßnahme, nämlich durch Anbringen von vertikalen Rippen im Halse des Hornstrahlers im Abstand von 0,7 T&lenlängen wird ein zusätzlicher

) Cosinus-Strombelag über die Apertur hervorgerufen, der die Uebenzipfel auf minus 20 bis minus 25 dB reduziert. Aus Symmetriegründen ist die Reduzierung der Hebenzipfel für den hier vorliegenden 360 -Hornstrahler auf alle Azimutrichtungen möglich, wenn solche Rippen am gesamten Umfang angebracht werden.

Der Winkelabstand der Hauptstrahlen und ihre Anzahl hängt von den Abmessungen der Speisestellen ab, bzw. wie nahe beieinander diese angebracht werden können.

Wenn die Speisestellen dicht aneinander angrenzend angebracht sind, ist der Hauptstrahlabstand etwa eine Wellenlänge gerechnet ) für die höchste Arbeitsfrequenz.

Das Vertikaldiagramm kann durch den Aufbau der Antenne über der Bezugsebene (Erde) und auch zusätzlich durch Anbringen von Hippen beeinflußt werden.

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Die __ntenne kann aus i-iaterial aufgetaut sein, wie es allgemein für wellenleiter verwendet wird. Zusätzlich kann auch eine xlattierung mit Edelmetallen (bilber,Gold) vorgenommen werden, um die stromführenaen j'lächen gut leitend zu machen.

Katerial für die Linsen ist das für Luneburg-Linsen allgemein gebräuchliche ilaterial, z.B. Polystyrol-Schwamm, oder eine i.ischung von mit aluminium überzogenen und nicht überzogenen Kugelchen aus Polystyrol geeignet. _uch Titandioxyd--artikel in Polyvinylacetat-Binder haben sich als Linsenmaterial bewährt,

5 Patentansprüche

6 Bl.Zeichn.9 Fig.

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Claims (1)

1. ISE/äeg. 34-98 - 13 -

   Patentansprüche

   1. .int enne ns ystem für Zentimeterwellen mit hohem Antennengewinn mit einem über 360° sich erstreckenden Horizontaldiagramm, "bei dem in einen kreissymmetrischen Hornstrahler ein aus dielektrischen Linsen bestehendes Linsensystem eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, aaiä das zwischen kreisrunden Begrenzungsplatten (8,9;3?ig.i) befindliehe im Ganzen gesehen zylinderförmige Linsensystem (4) hinsichtlich seiner Jiclze, seines Durchmessers und der Dielektrizitätskonstante des Linsenmaterials so dimensioniert ist, daß für eine von einer Seite her einfallende/ Wellenfront auf der dieser diametral gegenüberliegenden Seite am Rande des Linsensystems (4) ein Fokussierungspunkt (20; Fig.3b-29»37; Mg.3c) für die einzelnen Strahlen der ,/'ellenfront existiert, daß das Linsensystem (4) nach außen hin derart abgedeckt ist, daß die //eilen aus dem Hornstrahler (1) nur in die eine

   /^un<T

   seiner Hälften eintreten können,/daß am Außenrande des Linsensystems, etwa entsprechend den Fokussierungspunkten, eine Mehrzahl von Speisestellen (3) zur abnähme (bzw. Zuführung) der jeweils am diametral gegenüberliegenden Fokussierungspunkt in die andere Hälfte des Linsensystems eingekoppelten Energie vorgesehen ist, an denen auch die Einkopplung der Energie von der einen Hälfte des Linsensystems in die andere erfolgt,

   2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Amplitude der Nebenzipfel des Horizontaldiagrammes rings am Umfang des Halses des Hornstrahlers (1) vertikale Rippen im Abstand von 0,7 Wellenlängen angebracht sind.

   3. Antennensystem nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (4) aus einer zylindrischen Kreisscheibe (iO;Fig.3a) in der Mitte mit konzentrisch um diese angeordneten zylindrischen Ringen (11,12,13) besteht, und daß die Dielektrizitätskonstante des Materials,aus dem die Linsenbauteile hergestellt sind, von innen nach außen abnimmt.

   Φ. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem aus einem Stück Material konstanter Dielektrizitätskonstante besteht.

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   5. Jie Verwendung von geodätischen Linsen in sinngemäßer „'eise bei eineu .Antennensystem nacli ..nsprueii 1.

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   AS.

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