DE1541598B2 - Richtantenne, bestehend aus einem Spiegel und einem Dipolerregersystem - Google Patents

Description

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metallischem Material bestehenden, konzentrisch zur der eigentliche Dipol 8, 8' über eine Koaxialleitung 7

Hauptstrahlachse angeordneten Ring versehen ist, gespeist wird. Der Dipol 8, 8' ist über eine an sich

der in Hauptstrahlrichtung gesehen, im Bereich zwi- bekannte Schlitzsymmetrierung 9 an die Koaxiallei-

schen dem Strahlungsschwerpunkt und der Befesti- tung 7 angeschlossen. Auf der der Seite des Spie-

gungsstelle der Schutzhülle mit dem Speisesystem 5 gels 6 abgewandten Seite des Dipols 8, 8' liegt ein

liegt, daß die den Querschnitt des Ringes bestimmen- beispielsweise in Form einer ebenen metallischen

den Abmessungen klein sind im Verhältnis zur Be- Platte ausgebildeter Reflektor 10, der unmittelbar an

triebswellenlänge, und daß der Abstand des Ringes einer Fortführung des Außenleiters der Koaxiallei-

vom Strahlungsschwerpunkt des Erregersystems we- tung 7 befestigt sein kann. Bekanntlich bildet sich bei

nigsten eine Betriebswellenlänge beträgt. io einer derartigen Anordnung zwischen dem Dipol 8,8'

Zur einfachen Befestigung des metallischen Ringes und dem Reflektor 10 der Strahlungsschwerpunkt ist es vorteilhaft, wenn der metallische Ring an der des Erregersystems aus. Dieser Strahlungsschwerinnenwand der Schutzhülle anliegt, oder wenn der punkt ist mit F bezeichnet und muß mit dem Brennmetallische Ring an der Außenwand der Schutzhülle punkt des Rotationsparaboloides 6 zusammenfallen, anliegt. 15 Das Erregersystem ist zum Schutz gegen Witterungs-

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der metallische einflüsse mit einer Schutzhülle 11 umgeben, die aus

Ring in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die sym- einem dielektrischen Material besteht und die derart

metrisch zu den beiden Polarisationsebenen des Di- bemessen ist, daß ihre Kontur etwa in der Uber-

polerregersystems angeordnet sind. gangszone vom Nahfeld zum Fernfeld des Erregersy-

Weiterhin können auch mehrere Ringe oder we- 20 stems verläuft. Diese Übergangszone liegt etwa in der nigstens ein Ring und ein in Abschnitte unterteilter Größenordnung des dreifachen bis vierfachen AbRing bzw. mehrere in Abschnitte unterteilte Ringe Standes einer Betriebswellenlänge vom Phasenzenam Dipolerregersystem vorgesehen sein. trum F. Wegen seiner großen mechanischen Stabilität

Hinsichtlich einer einfachen und zuverlässigen eignet sich insbesondere ein Glasfaserkunststoff als

Herstellung ist es günstig, wenn der metallische Ring 25 Material für die Schutzhülle. Um einen zuverlässigen

kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt Witterungsschutz zu erreichen, ist die Schutzhülle 11

hat. mit einem ebenfalls aus Glasfaserkunststoff beste-

Wie bereits erwähnt, lassen sich hinsichtlich Mon- henden Deckel 12 abgedeckt.

tage und mechanischer Festigkeit der Schutzhülle Zur Vermeidung der durch die Schutzhülle 11 auf-

dann verhältnismäßig günstige Eigenschaften errei- 30 tretenden Erhöhung des Eingangsreflexionsfaktors

chen, wenn die Schutzhülle derart bemessen ist, daß des Erregersystems ist ein aus metallischem Material

ihre Kontur etwa in der Ubergangszone vom Nahfeld bestehender Ring 14 vorgesehen, der konzentrisch

zum Fernfeld des Erregersystems verläuft. zur Hauptstrahlachse des Erregersystems angeordnet

Bei der Erfindung wird noch von folgender Über- ist. Der Ring 14 liegt in einem Bereich zwischen dem legung ausgegangen. Um die Rückwirkung der 35 Strahlungsschwerpunkt F und der Verbindungsstelle Schutzhülle auf das Erregersystem möglichst klein zu 15 der Schutzhülle 11 mit der speisenden Koaxialleihalten, muß man vermeiden, die Schutzhülle in eine tung 7. In einfachster Weise läßt sich der Ring 14 da-Fläche gleicher Phase zu legen, d. h. in eine Kugel- durch halten, daß er entweder an der Innenseite oder fläche um den Parabolbrennpunkt. Vielmehr wird an der Außenseite der Schutzhülle 11 anliegt. Beiman versuchen, die Form so zu gestalten, daß die 40 spielsweise kann dann der Ring durch eine Klebung von den Flächenelementen zur Erreger reflektierten unmittelbar mit der Schutzhülle verbunden werden. Wellenanteile sich weitgehend auslöschen. Ferner Je nach den erforderlichen Durchmessern kann der läßt sich eine Verbesserung des Eingangsreflexions- Ring auch durch zusätzliche Halterungselemente, die faktors der Antenne noch dadurch erzielen, daß das aus einem dielektrischen Material bestehen, am Er-Dipolerregersystem mit wenigstens einem metalli- 45 regersystem befestigt sein. Zusätzlich läßt sich der sehen Ring bzw. mit Ringabschnitten versehen wird. Reflexionsfaktor noch dadurch verbessern, daß ein Diese metallischen Ringe bzw. Ringabschnitte stel- weiterer Ring vorgesehen ist, der in einzelne sektorlen reflektierende Elemente dar. Durch eine geeig- förmige Abschnitte unterteilt ist. Diese Sektorabnete Dimensionierung und eine passende räumliche schnitte sind im Ausführungsbeispiel der Fi g. 2 mit Anordnung der reflektierenden Elemente kann dann 50 der Bezugsziffer 16 versehen. Das in der F i g. 3 gedie von den reflektierenden Elementen zum Dipoler- zeichnete Schnittbild entlang der Schnittlinie A-B regersystem rücklaufende Welle nach Betrag und zeigt im einzelnen noch die Ringabschnitte 16, die Phase so gewählt werden, daß sie die Summe der von untereinander gleichartig ausgebildet sind und die der Schutzhülle zum Dipolerregersystem verlaufen- sich in Umfangsrichtung über den Winkel α erstrekden Wellenanteile in einem verhältnismäßig breiten 55 ken. An sich genügt die Anbringung zweier derarti-Frequenzbereich nahezu vollständig kompensiert. ger Ringabschnitte, wenn nur darauf geachtet wird,

An Hand von Ausführungsbeispielen wird nach- daß die von den Ringabschnitten gebildeten Streifen

stehend die Erfindung noch näher erläutert. Die parallel zum elektrischen Feldvektor des Erreger-

F i g. 2 zeigt ein Dipolerregersystem gemäß der Erfin- Strahlers verlaufen. Ordnet man jedoch mehrere der-

dung und die F i g. 3 einen Querschnitt längs der 60 artige Ringabschnitte an, dann ist es zweckmäßig,

Schnittlinie A-B einer Anordnung gemäß der F i g. 2. wenn die einzelnen Ringabschnitte symmetrisch zu

Im Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 2 ist das den beiden Polarisationsebenen des Dipolerregersy-Dipolerregersystem 5 einer Richtantenne für sehr stems liegen, da sich dabei die Polarisationsebene der kurze elektromagnetische Wellen dargestellt. Der in gesamten Antenne durch einfaches Drehen des Erder Art eines Rotationsparaboloides ausgebildete 65 regersystems bei feststehender Schutzhülle 11 beSpiegel der Richtantenne ist lediglich durch den ge- werkstelligen läßt, wobei gleichzeitig die durch die strichelt gezeichneten Ausschnitt 6 angedeutet. Das Ringabschnitte 16 bewirkte Kompensation des Ein-Dipolerregersystem ist in der Weise ausgebildet, daß gangsreflexionsfaktors in jeder Polarisationsebene

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vollständig erhalten bleibt. Im Ausführungsbeispiel Rücksicht auf die mechanischen Abmessungen des der Fig. 2 und 3 hat der Ring 14 kreisförmigen Erregersystems wird man den Abstand α bzw. α'der Querschnitt, während die Ringabschnitte 16 aus Kompensationselemente 14 vom Strahlungsschwereinem Ring mit rechteckförmigem Querschnitt gebil- punkt F des Erregersystems wenigstens in der Grödet sind. Um eine merkliche Veränderung des Strah- 5 ßenordnung einer Betriebswellenlänge wählen,
lungsdiagramms des Erregerstrahlers und damit eine Die elektrische Wirkungsweise der Anordnung

Verschlechterung des Strahlungsdiagramms der ge- läßt sich etwa folgendermaßen erklären,
samten Antenne zu vermeiden, ist es jedoch wesent- Die metallischen Ringe bzw. Ringabschnitte stellich, daß die den Querschnitt der Kompensationsele- len Elemente dar, an denen ein Teil der vom Ermente 14, 16 bestimmenden Abmessungen klein sind io regersystem 8, 8', 10 ausgehenden elektromagnetiim Verhältnis zur Betriebswellenlänge, d.h. man sehen Welle reflektiert wird. Wenn von der Schutzwird darauf bedacht sein, daß bei einem kreisförmi- hülle 11 reflektierte Anteile in irgendeiner Form ausgen Querschnitt der Durchmesser d des Ringes bzw. gelöscht werden, dann treten auch die von der bei einem rechteckförmigen Querschnitt des Ringes Schutzhülle 11 reflektierten Wellenanteile nicht mehr die Längen- und Breitenabmessungen b und s die 15 in Form einer Verschlechterung des Eingangsrefle-Größenordnung i/10 nicht überschreiten, wenn λ die xionsfaktors des Erregersystems in Erscheinung. Betriebswellenlänge bedeutet. Der Abstand α bzw. a' Durch die im Vorstehenden beschriebene Bemessung der Kompensationselemente 14, 16 vom Strahlungs- und die räumliche Anordnung eines oder mehrerer schwerpunkt F des Dipolerregersystems muß so ge- reflektierender Elemente läßt sich erreichen, daß die wählt werden, daß die an den Ringen bzw. Ringab- 20 vom jeweils reflektierenden Element 14 bzw. 16 zum schnitten reflektierte Welle mit Gegenphase zu der Erregersystem rücklaufende Welle nach Betrag und von der Schutzhülle 11 reflektierten Welle am Er- Phase so gewählt werden kann, daß sie die Summe regerstrahier 8, 8' ankommt. Eine bezüglich der der von der Schutzhülle 11 zum Erregersystem rePhase richtige Kompensation tritt immer dann auf, flektierten Wellenanteile nahezu vollständig kompenwenn der Abstand α bzw. a' um ganzzahlige Viel- 25 siert. Zur Verdeutlichung zeigt die strichpunktiert gefache der halben Betriebswellenlänge vergrößert oder zeichnete Kurve 3 in F i g. 1 den Eingangsreflexionsverkleinert wird. Dabei ändert sich jedoch der Betrag faktor r der eingangs bereits erwähnten Antenne, jeder zur Kompensation benützten Energie. Der Betrag doch mit der Maßgabe, daß das Dipolerregersystem der zur Kompensation benötigten Energie kann noch mit einem Ring kreisförmigen Querschnitts und vier durch die Wahl des Durchmessers d bei kreisförmi- 30 Abschnitten symmetrisch angeordneter Ringabgem Querschnitt des Ringes bzw. durch Wahl der schnitte versehen ist, wie dies in den F i g. 2 und 3 den Querschnitt b und s bestimmenden Abmessun- dargestellt ist. Dem Kurvenverlauf ist eindeutig zu gen bzw. durch Wahl des Winkels α eingestellt wer- entnehmen, daß der durch die Schutzhülle zunächst den. Zweckmäßig werden diese Größen empirisch er- verschlechterte Reflexionsfaktor (Kurve 2) mit Hilfe faßt, da sie wesentlich von der Form der Schutzhülle 35 der Kompensationselemente im gesamten Arbeitsfre-11 abhängen und damit einer rechnerischen Behänd- quenzbereich auf einen Wert unter 0,04 herabgelung praktisch nur schwer zugänglich sind. Mit drückt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 zwischen 3,0 und 4,0 je nach Glasanteil. Die elektri- Patentansprüche: sehen und mechanischen Forderungen bestimmen die Größe, Dicke und Form der Schutzhülle. Zum Teil

1. Richtantenne, bestehend aus einem als Rota- widersprechen sich diese Forderungen, und es muß tionsparaboloid ausgebildeten Spiegel und einem 5 von Fall zu Fall der günstigste Ausgleich gefunden Dipolerregersystem, dessen Strahlungsschwer- werden.

punkt im Brennpunkt des Spiegels liegt und das Die Form der Schutzhülle wird bei gleichmäßiger mit einer aus dielektrischem Material bestehen- Dicke im allgemeinen so gewählt, daß die vom Erden Schutzhülle umgeben ist, die am Speisesy- regersystem zum Spiegel laufende Welle (Sendefall) stem befestigt ist und deren Kontur etwa in der io die Schutzhülle in jeder Richtung unter gleich gro-Übergangszone vom Nahfeld zum Fernfeld des ßem Winkel und damit auf gleich langem Weg Dipolerregersystems verläuft, dadurch ge- durchläuft. Dadurch wird die Welle im Kunststoffkennzeichnet, daß das Dipolerregersystem medium gleichmäßig verzögert und die Phasenbele-(5) mit wenigsten einem aus metallischem Mate- gung der Antenne nicht gestört,
rial bestehenden, konzentrisch zur Hauptstrahl- 15 An sich beeinflussen verhältnismäßig große achse angeordneten Ring (14) versehen ist, der, Schutzhüllen den Reflexionsfaktor der Antenne wein Hauptstrahlrichtung gesehen, im Bereich zwi- gen ihres großen Abstandes vom Dipolerregersystem sehen dem Strahlungsschwerpunkt (F) und der nur wenig, d. h., mit größer werdender Schutzhülle Befestigungsstelle (15) der Schutzhülle mit dem wird auch die Rückwirkung der Schutzhülle auf den Speisesystem (7) liegt, daß die den Querschnitt 20 Eingangsreflexionsfaktor geringer und schließlich des Ringes (14) bestimmenden Abmessungen vernachlässigbar. Mit Rücksicht auf den auftretenklein sind im Verhältnis zur Betriebswellenlänge den Winddruck und damit auf die mechanische Fe- und daß der Abstand (d) des Ringes (14) vom stigkeit der Schutzhülle wird man jedoch bemüht Strahlungsschwerpunkt (F) des Erregersystems sein, die Schutzhülle für das Erregersystem verhält-(5) wenigstens eine Betriebswellenlänge beträgt. 25 nismäßig klein auszubilden (Telefunken-Zeitung,

2. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch ge- Jg. 29 [März 1956], H. Ill S. 13 u. 14). Eine geeigkennzeichnet, daß der metallische Ring (14) an nete Bemessung für die Schutzhülle ergibt sich dabei, der Innenwand der Schutzhülle (11) anliegt. wenn ihre Kontur etwa in der Übergangszone vom

3. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch ge- Nahfeld auf das Fernfeld des Dipolerregersystems kennzeichnet, daß der metallische Ring (14) an 30 verläuft. Aus Wirtschaftlichkeitsüberlegungen bezügder Außenwand der Schutzhülle (11) anliegt. lieh Festigkeit und Montage wird man größere

4. Richtantenne nach einem der vorhergehen- Schutzhüllen möglichst vermeiden, während bei kleiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das neren Schutzhüllen der Reflexionsfaktor der Antenne Dipolerregersystem (5) zusätzlich mit einem in insbesondere bei Vereisung zu sehr anwächst. BeAbschnitte unterteilten Ring (16) versehen ist. 35 rücksichtigt man diese Dimensionierungsgesichts-

5. Richtantenne nach Anspruch 4, dadurch ge- punkte, so muß dennoch mit einer erheblichen Verkennzeichnet, daß die Ringabschnitte (16) sym- größerung des Reflexionsfaktors der Antenne infolge metrisch zu den beiden Polarisationsebenen des der Rückwirkung der Schutzhülle gerechnet werden. Dipolerregersystems (5) angeordnet sind. Die F i g. 1 zeigt den Eingangsreflexionsfaktor r in

6. Richtantenne nach einem der vorhergehen- 40 Abhängigkeit von der Frequenz / einer im Bereich den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der um 5 GHz realisierten Antenne. Die ausgezogen gemetallische Ring (14) bzw. die Ringabschnitte zeichnete Kurve 1 gibt den Reflexionsfaktor für den (16) kreisförmigen Querschnitt haben. Fall, daß das Dipolerregersystem nicht mit einer

7. Richtantenne nach einem der vorhergehen- Schutzhülle abgedeckt ist. Wie der Kurve zu entnehden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der 45 men ist, bleibt dabei im gesamten Arbeitsfrequenzbemetallische Ring (14) bzw. die Ringabschnitte reich der Reflexionsfaktor unter dem Wert 0,04. (16) rechteckförmigen Querschnitt haben. Wird das Dipolerregersystem mit einer aus einem

Glasfaserkunststoff bestehenden Schutzhülle umgeben, dann steigt der Reflexionsfaktor wegen der

50 Rückwirkung der Schutzhülle teilweise bis auf einen

Wert von etwa 0,08 an. Der Reflexionsfaktorverlauf für diesen Fall ist in der gestrichelt gezeichneten

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne, beste- Kurve 2 dargestellt.

hend aus einem als Rotationsparaboloid ausgebilde- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den ten Spiegel und einem Dipolerregersystem, dessen 55 vorerwähnten Schwierigkeiten in verhältnismäßig Strahlungsschwerpunkt im Brennpunkt des Spiegels einfacher Weise abzuhelfen. Ausgehend von einer liegt und das mit einer aus dielektrischem Material Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische WeI-bestehenden Schutzhülle umgeben ist, die am Speise- len, bestehend aus einem in der Art eines Rotationssystem befestigt ist und deren Kontur etwa in der paraboloides ausgebildeten Spiegel und einem Di-Übergangszone vom Nahfeld zum Fernfeld des Di- 60 polerregersystem, dessen Strahlungsschwerpunkt im polerregersystems verläuft. Brennpunkt des Spiegels liegt und das mit einer aus Zum Schutz der Erregersysteme von Rotationspa- dielektrischem Material, insbesondere Glasfaser, berabolantennen gegen Witterungseinflüsse werden stehenden Schutzhülle umgeben ist, die einerseits am Kunststoffabdeckungen in Haubenform verwendet. Speisesystem befestigt ist und deren Kontur anderer-AIs Material für solche Schutzhüllen verwendet man 65 seits etwa in der Übergangszone vom Nahfeld zum vorzugsweise Glasfaserkunststoff, insbesondere we- Fernfeld des Dipolerregersystems verläuft, wird diese gen dessen guten mechanischen Eigenschaften. Die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Dielektrizitätskonstante dieses Materials liegt etwa das Dipolerregersystem mit wenigstens einem aus