DE1541600A1 - Antennenanordnung fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

Abschrift

Siemens & Halske München 2,

Aktiengesellschaft V/ittelsbacher Plata 2

15A1600 _PA ;;/; ;^i;;:

Akt.Z.: P 15 41 600. 9

"Antennenanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen.

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit spesieller, insbesondere unsymmetrischer Strahiungscharakteristik, bestehend aus mindestens einein vor einer elektrisch leitenden Reflektorv/and angeordneten Bandleiter, der in Form einer Wellen-, Zicksack-,

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Mäander-, Trapezlinie oder dergl. zur Reflektorwand parallel oder geneigt mit mehreren jeweils einen Einzelstrahler darstellenden Intervallen von .ungefähr λ/2-Iänge geführt ist, und mit einem Leiter einer Speiseleitung verbunden ist, deren anderer Leiter an die Reflektorwand angeschlossen ist.

Derartige Antennen werden als Richtantennen im Gebiet hoher P Frequenzen verwendet. Die Wirkungsweise dieser Antenne läßt sich folgendermaßen erklären: Auf einem gerade geführten Leiter, der mehrere Wellenlängen lang ist, und an einem Ende gespeist wird, "bildet sich eine stehende Wellenverteilung aus. Der Leiter wirkt dabei als Resonanζantenne. Mit zunehmender Dicke des Leiters verändert sich der Wellenwiderstand der Antenne und die Strahlungsdämpfung pro Längeneinheit der Antenne nimmt zu» Bei hinreichender Länge des Leiters wird der Anteil der am anderen Ende reflektierten Welle kloin. Es entsteht eine fortschreitende Welle längs des Leiters und die Antenne erhält BreitbandCharakter» Eine ähnliche Steigerung der Strahlungsdämpfung pro Längeneinheit läßt sich auch durch die periodische Biegung des Leiters erreichen. Beispielsweise wird diese Art der Erhöhung der Strahlungsdämpfung bei der axial strahlenden Wendelantenne ange-wendet, wobei die Phasengeschwindigkeit der fortschreitenden Wellen durch die Wechselwirkung des Feldes mit den Leitungsströmen verringert wird und eine strahlungsgedämpfte Oberflächenwolle auftritt.

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Bei der hier betrachteten Flachantenne wird der Leiter im wesentlichen nur in einer Ebene, vorzugsweise gleichmäßig periodisch gebogen, wodurch eine lineare, in dieser Ebene und senkrecht zur Strahlerausdehnung liegende Polarisation entsteht. Für eine Länge der einzelnen Intervalle von λ/2 ergibt sich dabei eine gleichphasige Erregung über die Antennenlängsausdehnung* Die Strahlungsdämpfung nimmt dabei mit dem Leiterdurchmesser bzw. bei einem bandförmigen Leiter mit dessen Breite su und bei entsprechender Ausbildung bildet sieh längs des Leiters eine angenähert fortschreitende Weile mit exponentiellem Feldstärkeabfall. Der in geringem Abstand vor einer Heflektorwand parallel oder schwach geneigt angeordnete, periodisch geführte Leiter dient gleichzeitig als Antenne und Speiseleitung. In einer Ebene ist eine stark gebündelte Abstrahlung mit Halbwertsbreiten von wenigen Graden erreichbar. Die Hauptstrahlrichtung verändert sich mit der Frequenz, jedoch ist durch eine symmetrische Anordnung eine konstante Querstrahlung in einem gewissen Frequenzbereich möglich.

Es ist bereits eine Antemieiianordnung bekannt (DBP 1 118 280), bei welcher der periodisch geführte Leiter gegenüber der Reflektorwand nach den der Speiseleitung abgewandten Ende hin stetig und/oder abschnittsweise im Abstand geringfügig zunehmsnd geführt ist. Durch diese Maßnahme gelingt eine bessere Kontrolle der Energieverteilung längs der Antenne und da-

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mit der Eichtcharakteristik, da dio Strahlungs4ämpfung gegen das leiterende hin vergrößert v/ird. Bei dieser bekannten An.?· tennejianordnung, bei der man von einer im wesentliehen exponentiell zum Strahlorenüe abfallenden Belegung ausgeht, sind jedoch zur Erzielung großer Unterschiede im Verlauf der Aperturbelegung erhebliche Abstandsänderungen notwendig. Bei einer großen Antennenausdehnung in Längsrichtung wirken sich diese Inhomogenitäten darstellenden Abstandsänderungen ungünstig auf die Ausbildung einer fortschreitenden Welle und damit sowohl auf die Bandbreite als auch die Strahlungseigenr schäften sowie die Bauform der Antenne aus.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine leichte, flache, verhältnismäßig kleine und einfach aufgebaute Antennenanordnung zu schaffen, mit welcher sich ohne zu große Abstandsvariationen in einfacher Weise eine einer ) angestrebten Strahlungscharakteristik entsprechende Belegung der Antennenapertur nach Phase und Betrag erreichen läßt. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Antennenanordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe in der . Weise gelöst, daß die dio Strahlungscharakteristik bestimmende Belegung entlang der Antennenlängsausdehnung in ihrem Phasongang durch dan Maß der Abweichung einer jeden Intervallänge von der λ/2-Länge eingestellt ist und die Belegung in ihren Betrag bei den Einzolstrahlern durch das Verhältnis zwischen der Breite b des Bandleiters und dem Abstand h zwl-

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sehen dem Bandleiter und der Refloktorwand derart eingestellt ist, daß bei dem Bandleiter dort, wo eine größere Abstrahlung erforderlich ist, das Verhältnis von r· durch Änderung beider Größen verkleinert wird und umgekehrt. Durch geeignete Variation der Intervallängen läßt sich ein einer bestimmten Strahlungscharakteristik entsprechender Phasengang über der Apertur der Antenne einstellen. Bestimmte Einzelstrahler erhalten damiif*durch Abweichung der entsprechenden Intervalllängen von"der λ/2-Länge gegenüber den übrigen EinzelStrahlern eine Phasendifferenz in ihrer Speisung. Außerdem v/ird die Größe der Abstrahlung der Einzelstrahler durch verschiedene Auslegung des Verhältnisses zwischen Bandleiterbreite b zum Bandleiter-Reflektorabstand h längs der Strahlerausdehnung eingestellt. Durch geeignete Kombination von Breite and Abstand der Einzelstrahler im Verlauf des Bandleitungsstrahlers kann damit eine von der abfallenden Belegung, die im Falle einer zur Reflektorwand parallel verlaufenden Bandleiterführung auftritt, abweichende und über der Apertur variierbaro Belegung eingestellt werden. Mit steigendem Yiellenwiderstand des Bandleitungsstrahlers entsteht -eine steigcndo Abstiahlung. Es ergibt sich eine flache, mechanisch einfach aufgebaute Antenne, die ohne kompliziertes Leitungsund Verteilerrjystem die Verwirklichung einer einer bestimmten geforderten Strahlungscharakteristik entsprechenden Belegung d'iv Antennenapertur nach Betrag und Phase ermöglicht.

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Wenn man die bei einem geknickten Bandleiter durch die Knickstellen bedingte stärkere Abstrahlung gegenüber einer geraden Bandleitung außer Acht läßt und nur das relative Ansteigen der Abstrahlung mit abnehmendem Verhältnis ^- betrachtet, läßt sich eine relativ gute Übereinstimmung mit dem Verhalten einer geraden Bandleitung feststellen. Pur den Aufbau einer derartigen Bandleitungsantenne ist es vorteilhaft, größere Abstufungen in der Erregung benachbarter Einzelstrahler durch gemeinsame Variation der beiden Größeii h und b derart anzustreben, daß für eine Vergrößerung der Abstrahlung die Breite b EU-, und der Abstand h abnimmt bzw. umgekehrt für eine verminderte Abstrahlung. Scharfe Sprünge im Strahleraufbau wurden die Erzielung einer fortschreitenden Welle erschweren und auch zu unkontrollierbaren Fehlern im Phasen- und Abstrahlungsverhalten der Antenne führen. Deshalb ist es z.B. zweckmäßig, für den Bandleiter eine 'frapezform statt ) einer Zickzackform zu wählen. Eine Begrenzung der maximal zulässigen Breite b des Bandleiters ergibt sich aus der zunehmenden Strahlungskopplung der Einzelstrahler mit abnehmender Entfernung der Kanten benachbarter Intervallteile voneinander.

Um einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Breite b des Bandleiters, seinem Abstand h zur Reflektorv/and und der auftretenden Abstrahlung je Längeneinheit herzustellen, maß die für Streifenleitungen gültige Näherungsformel für das

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Verhältnis der Bandleiterbreit<= "b zur Reflektorwandbreite a+b quer sur Strahlerlängsrichtung beachtet v/erden. Es gilt:

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Da die Reflektorwand gleichzeitig eine gute Abschirmung nach hinten ergeben soll, ist eine entsprechende Breite ohnehin notwendig.

Aus den Prinzip der Zickzackantenne ergibt sich die senkrecht sur Bo.ndleitcrauijdeimung liegende lineare Polarisation durch die gegenseitige Aufhebung der Längsvektoron und gleichphasige Iiage der Quorvektoren. Die Aufhebung der unerwünschten Jjängs- bzw»- Kreuspolarisation wird bei Abweichung von dem λ/2-Intervall zwar geschwächt, jedoch kann die auch bei gleichphasiger Speisung bei den Randfrequen^en oder unter schrägen Raunu'.'inkeln auftretende KreuEpolarisation durch, beiepielsweise in einer Abdeckhaube untergebrachte, Polarisationsgitter gedämpft werden.

In sweekinäiiiger V/eioe ist die Längenänderung der Intervalle bei Vorwendung eines in Form einer Trapes- oder Mäanderlinic verlaufenden Bandleitern jeweils in dem Teilstück nit etwa λ/4-Länge in Längsrichtung der Bandleiterausdehnung durchgeführt. Grundsätzlich int auch eine Veränderung der Querteillunge der Intervalle des Bandleiters möglich; jedoch wirken sich derart ausgeführte Längenänderungen nach-

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teilig auf die Form des Bandleiters aus. Bei ausschließlicher Korrektur in Längsrichtung bleibt die Linienführung der Strahlerbreite konstant und damit Ort und Länge der Einzelstrahler auf einer definierten Geraden. Dies vermeidet zusätzliche Phasengange für nicht in der Hauptstrahlebene liegende Richtungen und erlaubt einen mechanisch einfachen Aufbau, auch bei Kombinationen mehrerer Bandleitungsstrahler zur Erzielung einer vorgegebeneil Bündelung in der Ε-Ebene, d.h» in der Ebene quer sur Längsrichtung der Strahlerausdehnung.

In zweckmäßiger Yfeiso ist der Bandleiter aus Blech, z.B. Aluminiumblech, gestanzt, oder nach einem Ätzverfahren, z.B. Photoätzung, hergestellt. Vorteilhaft v/eist der Bandleiter in seinem Vorlauf an elektrisch dafür geeigneten Stellen Verbreiterungen auf. Diese Verbreiterungen bedeuten Parallelkapazitäten, durch welche die an den Knickstellen und Abstands- ^ Sprüngen sowie durch Rückwirkungen des offenen Leiterendes hervorgerufenen Reflexionen kompensiert werden, so daß auf dem Bandleiter eine fortschreitende Welle auftritt. Diese Verbreiterungen sind vorzugsweise als auf dem Bandleiter aufstockbarc und daher verstellbare Reiter ausgeführt. Der Bandleiter kann dann ohne Verbreiterungen hergestellt werden , weil die Reiter beliebig auf letzterem aufsteckbar sind.

Der Bandleiter wird vorteilhaft durch isolierende Stützen, vorzugsweise aus Piborglasmaterial, oder durch durchgehende

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Auslandsfassung

I8olie.rst off platten mit kleiner Dielektrizitätskonstante und geringeren Verlusten auf der Refloktorwand gehalten.

Die Erfindung und v/eiterc Einzelheiten werden anhand von elf Figuren näher erläutert. Ea zeigen:

Pig. 1 eine Hälfte einer symmetrischen Bandleitungsantenne;

Fig. 2 diese Antenne in Ansicht aus der Strahlerlängsrichtung;

Fig. 3 das anzustrebende und das erreichte Ye rtilcal diagramm;

Fig. 4 die Aperturbelegung nach Betrag und Phase;

Fig. 5 eine Ansicht dieser Antenne mit dem Reflektorj

Fig. 6 eine Darstellung des variablen Abstandes h;

Fig. 7 und 8 eine Antenne mit Polarisationsgitter;

Fig. 9j 10 und 11 eine Antenne mit besonders ausgebildetem Reflektor.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Antennenanordnung ist aus einem Bandleiter 1, welcher aus einem mehrfach trapeafürmigen Metallband mit acht Intervallen J in jeder Hälfte besteht, und einer dahiiitor angeordneten, leitenden ebenen

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Reflektorwand 2 zusammengesetzt. Zur Halterung des Bandleiters 1 auf der Reflektorwand 2 sind mehrere Stützen 3_? bestehend z.B. aus Fiberglasmaterial, vorgesehen. Der Anschluß einer als Koaxialleitung 5 ausgebildeten Speiseleitung erfolgt dabei in der Weise, daß von der freien Seite der Reflektorwand 2 die Koaxialleitung 5 an die Mitte in Längs- h richtung der Reflektorwand 2 herangeführt ist, dort der Außenleiter der Koaxialleitung 5 in die Reflektorwand 2 übergehtη während der Innenleiter 7 der Koaxialleitung 5 senkrecht zur Reflektorwand 2 v/eitergeführt und an den Bandleiter 1 im Speisepunkt 6 angeschaltet ist. Bei dem erläuterten Ausfiihrungsbeispiel wird die Bandleitungsantenne nicht einseitig gespeist, da sich bei derartigen Antennen die Hauptstrahlrichtung rait der Betriebsfrequenz verhältnismäßig stark ändert. Dieser Veränderung der Hauptstrahlrichtung kann in einen gewissen Frequenzbereich durch ein symmetrisch aufgebautes System, wie im Ausführungsbeispiel, begegnet werden. Bei einem demgemäßen System wird ein durchgehender Bandleiter 1 verwendet j welcher in symmetrischer Weise in der Mitte mit dem Innenleiter 7 der von rückwärtigen Antennenraum an die Reflektorwand 2 herangeführten Koaxialleitung 5 verbunden ist. Der Bandleiter 1 v/eist an mehreren Stellen Verbreiterungen 4 und 8 auf, welche im Falle der Verbreiterungen8 durch auf diesen Bandleiter 1 aufsteckbare Reiter gebildet werden. Durch diese als Parallelkapazitäten wirksamen Verbreiterungen 4 und 8 werden Stoßstellen an Knickpunkten und

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Abstandssprüngen sowie Rückwirkungen des offenen Bandleiterendes kompensiert, so daß eine fortschreitende Welle er.zielt wird. Die Breite' des Bandleiters 1 ist mit b und der Abstand zwischen diesem Bandleiter 1 und der Reflektorwand 2 mit h bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Breite b des Bandleiters 1 nach außen hin ab, so daß dao für den Betrag der Belegung maßgebliche Verhältnis r- bei gleich- ä zeitiger Zunahme des Abstandes h nach außen in starkem Maß abnimmt. Die Intervallängen J weichen von λ/2 ab und zwar vom Speisepunkt 6 in der Mitte zum Bandleiterende hin in zunehmendem Maße. Durch diese Änderungen der jeweiligen Längen der Intervalle J entlang der Antennenapertur wird der für eine geforderte Strohlungscharakteristik notwendige Phasengang eingestellt. Die jeweiligen Abweichungen der Intervallängen von der λ/2-Länge entsprechen dem gewünschten Phasensprung von einem Eintelstrahler zum benachbarten Einzelstrahler. Die Längenänderungen der Intervalle J durch eine Änderung der in Antennenlängcrichtung verlaufenden Seilintervalie T wirken sich vorteilhaft auf die Form des Bandleitern ¹ aus. Würden die Quortoillüiigen des Bandleitern 1 geändert werden, was grundsätzlich möglich wäre, so bliebe die Linienführung der Strahlerbreite nicht konstant und die Sinzelstrahler wurden nicht mehr :vuf einer definierten Geraden liegen. Außerdem werden zusätzliche Phasengänge für Strahlungen mit nicht in der Hauptstrahlcbene liegenden Riehtungen vermieden.

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In der Radartechnik wird für Rundsuchgeräte mit Antennen ohne vertikale Suchbewegung die Bedingung gestellt, daß Plugkörper, die in konstanter Höhe fliegen, auch ein konstantes Echo liefern. Die durchgezogene Linie in Pig. 3 zeigt die angestrebte vertikale Strshlungscharokteristik (0 = Horizont, 90° Zenith) einer Antenne mit einer ungefähr der

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cosec -Punktion folgenden Form der Hauptkeulenflanke. In der

2 Praxis haben sich einige Korrekturgrößen für die cosec Punktion als zweckmäßig erwiesen, die im Diagramm mit der durchgezogenen Linie nach Pig. 3 berücksichtigt sind. Das' Strahlungsmaximum soll bei Erhebungswinkeln von 2 bis 4 liegen und die Planke bis etwa 20 Erhebungswinkel der vusüc -Punktion mit einer maximalen Abweichung von - 1 dB feigen. Am Y/irkwinkel, d.h. dem maximalen Erhebungswinkel, unter dem noch eine Peilung erfolgt (in Pig. 3 etwa 40 ), soll die Strahlung möglichst scharf abbrechen und zwischen 20 und dem Wirkwinkel eine Überhöhung von 2 bis 4 dB gegen-

über der cosec -Planke in der Strahlungscharakteristik erreicht werden. Die gestrichelte Linie in Pig. 3 stellt die mit der in den Pig. 5 und 6 gezeigten Bandleitungsantenne . mit einer Aperturausdehnung von etwa 5λ erreichte vertikale Strahlungscharakteriütik dar. Sie weist nur sehr geringfügige Abweichungen von der angestrebten Strahlungscharakteristik (durchgezogene Linie) auf.

In Pig. 4 ist abhängig vom jeweiligen Ort (ΐ/λ) entlang des

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1 5 41 β Ο Ο

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Bandleiters über die gesamte Apertur 5 · λ die zur Erzielung

ρ
der angestrebten eosec -Strahlungscharakteristik notwendige Belegung der Antenne sowohl nach ihrem Betrag (durchgehende linie) in dB als auch nach ihrer Phase (gestrichelte Linie) in Grad dargestellt. Die Größenverteilung des Betrages der Belegung läßt sich unmittelbar durch Einstellung des Verhältnisses τ-, also des Reflektor-B-andleiter-Abstandes h und I der Breite b des Bandleiters, verwirklichen. Der Phasenverlaui" der Belegung läßt sich durch Änderung der Intervalllängen realisieren.

In den Fig. 5 und 6 ist die praktische Ausführungsform einer Bandleitungsantenne mit der Aperturlänge von etwa 5 · λ dargestellt. Die Antenne wird in gleicher Weise zentral gespeist, wie die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Antennenanordnung. Die Einstellung des Phasenganges über der Apertur g wird durch die dem jeweiligen Phasensprung von Einzelstrahler zu Einzelstrahler entsprechenden Abweichungen der Intervallängen von λ/2 durchgeführt. Die Längenänderung wird in dem Icilintervall mit etwa λ/4-Länge in Längsrichtung der Strahlerausdehnung durchgeführt. Bei einer Veränderung der Qucrteillänge des Bandleiters 1 würden sich die Längenänderungen nachteilig auf die Bandleiterform auswirken. Bei ausschließlicher Korrektur in Längsrichtung bleibt die Linienführung der Strahlerbreite konstant und damit Ort und Länge der Einzelelemente auf eiiior definierten Geraden. Das ver-

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meidet zusätzliche Phasengänge für nicht in dor Hauptstrahlcbene liegende Richtungen und erlaubt einen mechanisch einfachen Aufbau. Die Unterschiede in den Intervallängen sind im einzelnen aus Pig. 5 entnehmbar. Die rechte Antennenhälfte mit vorwiegend positivem Phasengang v/eist am Bandleiter 1 neun Intervalle auf, die größtenteils gegenüber" λ/2 ver3oirzt sind, und die linke Antennenhälfte mit vorwiegend negativem Phasengong weist am Bandleiter acht Intervalle auf, die größtenteils gegenüber λ/2 verlängert sind. Das Verhältnis von τ- für die Einzelstrahler S1 bis S15 ist aus nachfolgender Tabelle zu ersehen, wobei auch die Abstrahlung für jeden dieser Einzel strahler S1 bis S15 in dB angegeben ist.

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 α (dB) 2,73 1,48 1,14 1,44 1,99 2,46 2,08 1,6 ]~ 0,95 1,70 2,22 2,13 1,33 1,15 1,32 1,72

S9 S10 S11 S12 S13 SH S15 α (dB) 2,07 2,03 1,67 1,2 0,97 1,43 3,01 £ 1,32 1,33 1,67 2,22 2,5 1,82 0,83

Die Y/erto der letzten Intervalle auf beiden Seiten des Strahlers sind nicht angegeben, weil sie auf Grund der Strahlerart wegen des offenen Leitungsendes am Aperturrand nur begrenzten Aussagewert hätten. Im Verlaufe des Bandleitungsatrahlers sind, wie aus den Fig. 5 und 6 im einzelnen ersichtlich, sowohl die Breite b als auch der Abotand h geändert,

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so daß größere Abstufungen einer dieser beiden Größe2i vermieden v/erden, wenn die Änderung .des Verhältnisses τ- von einen Einzelstrohler zu dcüsen benachbart en Einselstrahler relativ groß --let. Bei einer Vergrößerung der Breite b des Bandleitern 1 nimmt gleichzeitig der Abstand Ii zwischen dem Bandleiter 1 und der Reflektorwand 2 ab und umgekehrt. Die durch verstellbare Reiter gebildeten Verbreiterungen 3 dienen der Erzeugung einer fortschreitenden Welle. Diο Reflektorwand besitzt eine 'Länge von etwa 5,5 λ.

Eine Begrenzung der maximal zulässigen Breite b des Bandleiters ergibt sieh aus der sunehmenden Strahlungskopplung der Einselstrahler mit abnehmender Entfernung der Kanten benachbarter Intervallteile. Außerdem soll eine gewisse Mindostausdehnung der Antennenapertur nicht unterschritten werden, da sonst wegen der geringen Bündelung eine gute Flankensteilheit nebst geforderter Überhöhung nicht mehr erreichbar ist. Es treten dann Einsattelungen oder dergl. auf. Die untere Grenze der Antennenlängsausdehnung liegt etwa bei 5 λ. während die Querausdehnung hauptsächlich durch die Jeweils geforderte Strc-hlbündelung in der E-Ebene bestimmt wird.

Bei Antennen mit einen periodisch geführten Leiter und einer Reflektcrwor.d der beschriebenen Art mit linearer Polarisation quer zur Längsausdehnung der Antenne treten kreuspolari-

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siert-G Strahlungokomponenten außerhalb der Hauptstrahlrichtung auf. Diese Krcuzpolarisation kann sich in einer Ebene, z.B. in der vertikalen, besonders ungünstig auswirken; bei-, spielsweise tritt ein Auffüllen des Peilminiraums im Differenzdiagramm bei einer Monopulopeilung in der Radartechnik ein. Das Aufstellen eines gleichmäßigen Polarisationsgittero in ψ nahem Abstand bewirkt eine ungünstige Beeinflussung der gewünschten Polarisation, wahrend ein Polarisationsgitter in zu weitem Abstand aus mechanischen Gründen ungünstig ist.

Dieses Problem wird in der Weise gelöst, daß vor dem periodisch geführten Leiter zwei Gitter aus elektrisch leitenden, parallel zur Längsachse dos periodisch geführten Leiters verlaufenden Stäben oder Drähten derart angeordnet sind, daß in der Nähe der Reflektorwand und etwa senkrecht über . dem periodisch geführten Leiter auf-der der Reflektorwand abgekehrten Seite von Stäben oder Drähten freie Bereiche entstehen, deren Breite wesentlich größer ist als der Abstand der Stäbe oder Drähte innerhalb eines Gitters. Durch • eine derart unterbrochene und strahlernah angeordnete Polarisationsgitteranordnung erfolgt eine Unterdrückung der störenden Kreuzpolarisation, ohne daß die Antennenbelogung und die Strahlung der gewünschten Polarisation gestört wird. Vom Strahlungszentrum der Antenne aus belegen die Gitter etwa den V/inkolbereich, in dem die störende Kreuzpolarisation

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auftritt. Durch die Einsparung von Drähten gegenüber einem gleichmäßigen Polarisationsgitter kann ein ziemlich kleiner Abstand zur Antenne gewählt werden.

Die beiden Gitter, die auch aus Drähten oder Stäben mit unterschiedlichen Abstand zueinander bestehen können, weisen in vorteilhafter V/eise verschiedene Breiten auf, wenn die Kreuspolarisation im oberen und unteren Winkelbereich verschieden ist. Die beiden Gitter sind zweckmäßig derart gekrümmt, daß sie in Bezug auf den periodisch geführten Leiter konkave Schalen ergeben. Verschiedene Krümmungsmaße der beiden Gitter beeinflussen die Wirkung der AntennenanOrdnung nicht.

Weitere Einzelheiten hierzu werden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

In den Figuren 7 und 8 ist in Aufsicht und Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer Antenne für Monopulszwecke wiedergegeben. Vor einer ebenen, 'leitenden Reflektorwand 1.2 aus Aluminiumblech sind zwei getrennte, bandförmige Leiter 11 und 18 angeordnet, die jeweils aus einem mehrfach trapezförmigen, gestanzten Metallband mit vier Perioden bestehen. Zur Halterung der Leiter 11 und 18 auf der Refloktorwand 12 sind mehrere Stützen 13, bestehend beispielsweise aus einem Dielektrikum wie Fiberglas vorgesehen. Der Leiter 11 wird

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von außen an einer Einspoisestelle Ha und dor Leiter 18 an einer Einspeisesteile 14"b von einer Hochfrequenzspannung gespeist. Der Anschluß der als Koaxialleitung 1Oa ausgebildeten Speiseleitung für den Leiter 11 erfolgt dabei in der Weise, daf3 von der freien Seite der Reflektorwand 12 die Koaxialleitung 20a an die Reflektorwand 12 herangeführt ist, dort der Außenleiter der Koaxialleitung 20a in die Reflektorv/and " übergeht, während der Innenleiter der Koaxialleitung 20a senkrecht zur Reflektorv/and 12 v/eitergeführt und an den zur !.litte der Antenne gerichteten Anfang des periodisch geführten Leiters 11 angeschaltet ist. Der Anschluß der Koaxialleitung 20b für den Leiter 18 erfolgt in entsprechender Weise. Die beiden Koaxialleitungen 20a und 20b treffen auf eine im Photoätsverfahren hergestellte Streifenleitungsringgabel 21, die parallel zum Reflektor 12 angebracht ist. Die auf der Ringgabel 21 gebildete Summe und Differenz der beiden Signale der beiden Koaxiallcitungen 20a und 20b können an zwei von der Ringgabel 21 nach unten führende^ Koaxialanschlüssen 22 und 23 abgenommen werden. In einer an der Reflektorwand 12 befestigten und um die Leiter 11 und 18 gezogenen Abdeckhaube 15, z.B. aus Fiberglasmaterial, sind Drähte 16 eingelegt, welche in ihrer Gesamtheit eine Gitteranordnung ergeben, welche vor den Leitern 11 und 18 längs der Mittelachse in Längsrichtung der Strahlerausdehnung und in der Nähe der Reflektorwand 12 unterbrochen ist. Die Breiten der beiden Gitter, sind verschieden, da die Kreuzpolarisation im oberen und unteren

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Y/inkelberoich unterschiedlich groß ist. Die bandförmigen Leiter 11 und 18 v/eisen an mehreren Stellen Verbreiterungen auf, welche die durch Reflexionen an den Knickstellen 19 hervorgerufene VTclligkeit unterdrücken.

Bei Antennen mit kleinen Roflektorwandabmcssungen, insbesondere bei kleiner Ausdehnung der Reflektorwand in der E-Ebone, ergibt sich eine geringe Abschirmung des; rückwärtigen Antennen-' raumes, so daß eine starke Nebensipfol- und Rückstrahlung auftreten kann. Andererseits beträgt die Abmessung des periodisch geführten Leiters quer su seiner Längsachse nur ungefähr ein Viertel der Betriebswellenlänge, so daß die seitliche Ausdehnung der Antennenanordnung hauptsächlich durch den wesentlich breiteren Reflektor bestimmt wird (größer als die Betriebswellenlange).

Diese Probleme werden derart gelöst, daß in geringem Abstand ^ hinter der Reflektcrwand und in paralleler, deckungsgleicher Lage 2U dieser zwei leitende Wände in einer Ebene angeordnet sind, welche durch senkrecht auf der Reflektorwand angebrachte und über deren gesainte Länge in Längsrichtung des periodisch geführten Leiters verlaufende, elektrisch leitende Stegleisten mit der Reflektorwand verbunden sind, und daß der Abstand zwischen den Stegleioten und den su diesen parallelen und nächßtliegenden Rand der Reflcktorwand etwa ein Viertel der Betriebswellenlange betrügt. Die beiden Hohlräume, die sich

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zwischen der Reflektorwand, dor zu dieser parallel angeordneten Wand und den Stegleisten ergeben, wirken als λ/4-Sperrkreisc für die Betriebsfrequenz der Antenne. Mit dieser mit zwei λ/4-Sperrkreise versehenen Reflektoranordnung wird die Rückv.ärtsstrahlung der Antenne auch bei kleiner Reflektorbroitc in einfacher Weise weitgehend vermindert. Bei derartigen Antennen besteht außerden zumeist die Forderung, sie möglichst leicht auszuführen, wobei jedoch trotzdem eine sehr gute mechanik ehe Stabilität erreicht werden soll. Die erfindungsgemüße Auef ührungsforr. de ο Reflektors mit den beiden Wänden, ' die über Stegleisten miteinander verbunden sind, ergibt eine ausgezeichnete Versteifung und Verstrebung eines z.B. aus UL-nnwandigen Aluminium bestehenden Reflektors. Dabei bleibt jedoch eine im mechanischen Aufwand einfache und unkritische Bauform des Reflektors erhalten, der zweckmäßig in seiner Ganzheit auo Alur.iniumstrangproßprofil in laufenden Metern ) erstellt ict. Die Ausdehnung des Reflektors in der E-Ebene betragt bei einen Aufbau mit den beiden λ/4-Sperrkreisen maximal nur noch das 0,75-fache der Betriebswollenlänge.

Y/citerc Einzelheiten hierzu werden anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausiührungsbcispiols näher erläutert:

Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine Antennenanordnung nach Fig.1 cder 7 in einer Ansieht von oben, von der Reflektorseite und von der LüngGsc-itc. An die Roflektorwand 32 ist mittels zweier

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in Längsrichtung dor Reflektorwandausdehnung senkrecht au!" ihr angebrachter Stegleisten 37 und 38 eine zweite, ebene Metallv/and 39 parallel zur Reflektorwanu 32 befestigt. Der Abstand zv/isehen den Stegleisten 37 und 38 und deia su diesem parallelen und nächstliegenden Rand des Reflektors 32 betragt annähernd ein Viertel der Betricbsweilenlänge, bezogen auf den freien Raun, so daß jede dieser nach außen hin offenen Kammern die V/irkung eines λ/4-Sperrtopfes hat. Die durch die Stützen 33 ^an ^^er Roflektorwand 32 gehaltenen Leiter 31 und 35 sind gegenüber der Roflektorv/and 32 nach den den Anschlüssen 34a und 34b sv/eier koaxialen Spciseleitungen 40a und 40b abgev/andten Ende hin stetig in Abstand geringfügig zunehmend geführt. Die Außenleiter der "beiden,-von der freien Seite der Reflektorwand 32 an diese herangeführten Koaxialleitungen 40a und 40b sind mit der Reflektorwand 32 und die durch die Refloktorv/c.nd 32 senkrecht durchgeführten Innenleiter mit den periodisch geführten Leitern 31 und 35 verbunden. Die Breite des gesamten Reflektors ist etwas kleiner als das 0,75-fache der auf den freieii Raum bezogenen Wellenlänge gewählt.

18 Patentansprüche
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Claims (1)

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   Patentansprüche .

   1/ Antennenanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit spezieller, insbesondere unsymmetrischer Strahlungscharakteristik, bestehend aus mindestens einem vor einer elektrisch leitenden Reflektorwand angeordneten Bandleiter,

   ψ der in Form einer 'wollen-, Zickzack-, Mäander-, Trapezlinio oder dergi. zur Reflektorv/and. parallel oder geneigt mit mehreren jeweils einen Einzelotrahlcr darstellenden Intervallen von ungefähr λ/2-Länge geführt ist, und mit einen Leiter einer Speiseleitung verbunden ist, deren anderer Leiter an die Reflektorwand angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlungscharakteristik bestimmende Belegung entlang der Antcnnenlängsausdehnung in ihren Phasengang durch das Maß der Abweichung einer jeden Intervallänge von der λ/2-Länge eingestellt ist und die Belegung in ihrem Betrag bei den Einzclstrahlern durch das Verhältnis zwischen der Breite b des Bandleiters (1) und den Abstand h zwischen dem Bandleiter (1) und der Rofloktorwand (2) derart eingestellt ist, daß bei den Bandleiter dort, wo eine größere Abstrahlung erfor- . derlich ist, das Verhältnis von r- durch Änderung beider Größen verkleinert wird und umgekehrt.

   2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Falle einer Änderung dos Verhältnisses r- längs

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   des Bandleitern (1) sowohl die Breite b als auch der Abstond h geneinsam derart verändert sind, daß bei einer Vergrößerung der Breite b der Abstand h abnimmt und umgekehrt.

   3· Antennenanox-dnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterschiedlicher Länge der Intervalle und Verwendung eines in Form einer periodischen Trapezcdcr Maanderlinie vorlaufenden Bandleiters (1) die Längena'nderungen in denjenigen Teilen des Bandleiters (1) durchgeführt sind, die sich im wesentlichen in Richtung der Strnhlerli-ingsachoe erstrecken.

   4· Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandleiter (1) in seinem Verlaufe zur Kompensation von Stoßstellen an entsprechenden Stellen Verbreiterungen (4) aufweist.

   '}. Antcnncr.ancrdiumg nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterungen (O) auf den Bandleiter (1) als verstellbare, vorzugsweise aufsteckbare Reiter ausgeführt sind.

   6. Antennenrncrdnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer opociol-Icη Strahlungscharakteristik in der H-3'bene. d.h. in der senkrecht auf der Reflektorwand (2) stehenden und die

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   mittlere Längsachse des Bandleitei-s (1) durchlaufenden Ebene,

   2 insbesondere einer etwa nach der cosec -Punktion verlaufenden Strahlungscharakteristik der Abstand h zwischen dem Bandleiter (1) und der Reflektorwand (2) vom zentralen Speisepunkt nach den beiden Enden des Strahlers nicht stetig zunimmt, sondern vom Speisepunkt aus gesehen nach außen hin erst zunimmt, dann abnimmt und zum Rand hin wieder zunimmt, und daß die Breite b des Bandleiters (1) vom Speisepunkt aus gesehen in Richtung zu den beiden Enden nach außen hin erst abnimmt, dann zunimmt und zum Rand hin wieder abnimmt.

   7- Ar.i-cnnenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem periodisch geführten Leiter (11) zwei Gitter aus elektrisch leitenden, parallel cur Längsachse des periodisch geführten Leiters (11) vorlaufenden Stäben oder Drähten (16) derart angeordnet sind, daß in der Nähe der Rcflektorwand (12) und etwa senkrecht über der. periodisch geführten Leiter (11) auf der der Refiektorv/and (12) abgekehrten Seite von Stäben oder Drähten (16) freie Bereiche entstehen, deren Breite wesentlich grüßer ist als der Abstand der Stäbe oder Drähte (16) innerhalb eines Gitters.

   O. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gitter verschiedene Breite aufweisen.

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   9· Antennenänordnung nach Anspruch 7 odor O, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gitter aus Drähten (16) oder Stäben mit unterschiedlichen Abstand zueinander bestehen können.

   10. Antennencnordnung nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daf3 die beiden Gitter derart gekrümmt sind, daß sie in Bezug auf den periodisch geführten Leiter (11) konkave Schalen ergeben.

   11. Antennenenordnung nach einen der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckhaube (15) aus Isolierstoff vorgesehen iat, welche an der Roflektorwand (12) befestigt ist und den periodisch geführten leiter (11) imhüllt, und daß In diese Abdeckhaube die Stäbe oder vorzugsweise Drahte (16) eingelagert sind.

   12. Antennenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abdeckhaube (15) als Isolierstoff Fiberglasmatcrial verwendet wird. '

   13. AriteimenanOrdnung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem periodisch geführten Leiter (11) und der Reflektorwand (12) in der Größenordnung von einen Zehntel der Betriebswollenlänge liegt.

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   14· Antennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand hinter der Reflektorwond (32) und in paralleler, deckungsgleicher Lage zu dieser zwei leitende Wände in einer Ebene angeordnet sind, welche durch senkrecht auf der Reflektorwand (32) angebrachte und über deren gesamte Länge in Längsrichtung dos periodisch geführten Leiters (31) verlaufende, elektrisch leitende Stegleisten (37,38) mit der Reflektorwand (32) verbunden sind, und daß der Abstand zwischen den Stegleisten (37,30) und dem zu diese2i parallelen und nächstliegenden Rand der Reflckfcorwand (32) etwa ein Viertel der Betriebswollenlänge beträgt.

   15· Antennenanordnung nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitenden Wände durch ein durchgehendes Blech (39) gebildet sind.

   16. Anteiinenrnordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorwand (32), die beiden Steg-Ieisto2i (37,38) und die beiden leitenden Wände aus ei2iem einheitlichen Teil, z.B. aus Aluminiumstrongpreßprofil gebildet sind.

   17· Antennenonord2iung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiclmet, daß die Reflektorwa2id (32) in Querrichtung des periodisch geführten Leiters (31) maximal eine Breite vo2i 0,8 mal der Betriebswcllenlänge aufweist.

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   10. Antermonanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 der periodisch geführte- Leiter (31 ) gegenüber der Rcflektorv/and (32) nach den der Anschlußstelle (34) der Speiseleitung (40a) angewandten Ende hin etc tig und/oder abschnittsweise in Abstand geringfügig zunehmend geführt ist.

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