DE1591026A1 - Antenne - Google Patents
AntenneInfo
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
- H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
- H01Q19/195—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device
-
- H—ELECTRICITY
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
- H01P1/161—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion sustaining two independent orthogonal modes, e.g. orthomode transducer
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- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Description
GSP-GOMPAGIiIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SAN3
47, rue Dumont d'TJrville, Paris /Frankreich
Antenne
Antennen mit einer Primärquelle sowie einer Bündelungseinrichtung ermöglichen die Bildung von ebenen Wellenflachen
mit grossem Gewinn.
Solche Antennen enthalten im allgemeinen einen parabolischen Reflektor, der durch einen in seinem Brennpunkt angeordneten
Hornstrahler angestrahlt wird. Ein solcher Hornstrahler
deckt aber unvermeidbar einen Teil der ParaboIoidflache
ab. Die Folge ist ein "Beschattungseffekt11 für die von
der Bündeiungseinrichtung emittierte Welle. Dadurch wird der
Antennengewinn reduziert und der Pegel der Nebenzipfel erhöht.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne, die eine primäre Strahlenquelle sowie eine Bündelungseinrichtung
aufweist.
Die
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BAD ORIGINAL'
Die gemäss der Erfindung ausgebildete Antenne enthält ;
eine Primärquelle, mindestens einen halbdurchlässigen
Reflektor und einen den Polarisationszustand der Welle ändernden zweiten Reflektor, wobei das Bild der Primärquelle,
in Bezug auf den ersten Reflektor, sich im wesentlichen im Brennpunkt des zweiten Reflektors befindet. Die Wirkung
dieser Anordnung ist, dass die von der Primärqueile emittierte sphärische Welle nach den an den beiden Reflektoren
^ nacheinander erfolgenden Reflexionen in eine ebene Welle umgewandelt wird.
Sie ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Primärquelle zu dem ersten Reflektor eine elliptisch
polarisierte Welle ausstrahlt, und dass Mittel vorgesehen sind, mit denen die Orientierung der Achsen der Polarisations-Ellipse
sowie der Grad der Exzentrizität derart einstellbar sind, dass jener Teil der Primärstrahlung, der direkt
durch den halbdurchlässigen Reflektor hinaurchgetreten
ist, sich mit jenem !eil der Strahlung in Phase befindet, weicher nach Reflexion und Änderung des Polarisationszustandes
durch ihn hindurchgetreten ist, und somit die darin durch die Primärquelle erzeugte Lücke ausfüllt.
Im Fall einer Antenne , die linear polarisierte Wellen aussendet, ist der zweite Reflektor in an sich bekannter Art so
ausgeführt, dass er die Polarisationsebene um 90° dreht.
Im
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Im Fall einer Antenne, die eine zirkulär polarisierte ' »
Welle ausstrahlt, besteht der zweite Reflektor z.B. aus einer einiachen metallischen Ebene , welche die
Bewegungsrichtung des Vektors des elektrischen Feldes umkehrt.
In beiden Fällen wird der erste Reflektor so gewählt, -dass er für die gewünschte Strahlung durchlässig ist und andere
Strahlungen reflektiert. . |
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielslialber
beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 bis 3 schematisch die Arten von Antennen dar, die durch
die Erfindung vervollkommnet werden sollen,
Fig.4 bis 6 erläuternde Darstellungen,
Fig.7 und 8 Diagramme zur Erläuterung der Erfindung,
Fig.9 und 10 eine Teilansicht bzw, einen Übersichtsschnitt
eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der Erfindung und
Fig. 11 bis 14a Ausführun^sbej-spiele der bei der Einrichtung
nach der Erfindung verwendeten Kopplungssysteme.
In
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BAD ORIGINAL
In Fig.1 ist schematisch eine Cassegrain-Antenne dargestellt.
Diese enthält eine Primärquelle 1, die einen hyperbolisch
gekrümmten opicgej. 2 bestrahlt. Das virtuelle Bild der Quelle
befindet sich mit Bezug auf den Spiegel 2, im Brennpunkt F eines Parabolspiegels 3.
Aus dieser Anordnung folgt, dass die von der Quelle 1 ausgesandten Strahlen nach den an den beiden Spiegeln 2
und 3 erfolgenden Reflexionen parallel zur Achse des Spiegels 3 abgestrahlt werden.
Zwei mögliche Ausführungsarten dieser Einrichtung sind in den Fig.2 und 3 erkennbar, wobei dieselben Teile durch
gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
In Fig.2 ist der Spiegel 2 eben.Die Strahlen haben
den gleichen Verlauf wie in Fig.1.
In Fig.3 liegt die Primärquelle 1 im Brennpunkt F des
Parabolspiegels 2. Die Strahlen werden dann am Spiegel 2 aux einen ebenen Spiegel 3 zu reflektiert, der senkrecht
zu ihnen steht. Die Strahlen werden dann an diesem Spiegel in der gleichen Richtung entgegengesetzt reflektiert. Der
Parabolspiegel t&v so ausgebildet, dass diese Strahlen
durch ihn hindurchgehen können, ohne an ihm reflektiert zu werden.
Für
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FiJr den Fall linear polarisierter Wellen besteht der
Reflektor 2 beispielsweise aus einem G-icter aus parallelen
Drähten, während der Reflektor 3 dann aus einem Drahtgitter sowie aus einem metallischen Reflektor zusammengesetzt ist.
Die Drähte des Spiegels 2 liegen parallel zum Vektor B**
des elektrischen Feldes der einfallenden Welle, die total reflektiert wird. Die Drähte des Spiegels 3 sind dagegen in Bezug
auf diesen Vektor um 45° gedreht (Fig.4). Dies hat die Wirkung, üass die einfallende Welle teilweise an den Drähten^ und
teilweise an der metallischen Fläche des Spiegels 3 reflektiert wird. Diese beiden Teile vereinigen sich, in an sich bekannter
Weise, zu einer einzigen Welle, deren Feldvektor E senkrecht auf dem Feldvektor E* steht.
Bei zirkulär polarisierten Wellen besteht der Reflektor 2
beispielsweise aus einem Raster gleichartiger Elemente, die entweder links- oder rechtsdrehend wirken. Diese Elemente
:ind so gewählt, dass sie für den Polarisations-Sirm der
von der Primärquelle 1 ausgehenden Welle in Resonanz sind.
Der zv/eite Reflektor, der dann z.B. aus einer einfachen Metail-Lläche
bestehen kann, kehrt den Sinn der Rotation des Vektors des elektrischen (wie des magnetischen)Feldes
der rofioktierten einfallenden Wellen um, so dass diese dann
durch den oreten Reflektor hindurchtreten.
Daraus
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Daraus folgt, dass der Spiegel 3, der die Auetrittspupille der Einrichtung darstellt,' eine Öffnung aufweist, die den
Antennengewinn sowie das Strahlungsdiagramm der Gesamtanordnung
bestimmt. Die Primärquelle 1 selbst (Fig.6) deckt einen Teil der Fläche des Spiegels 3 ab. Man kann zeigen, dass
sich jede Abschattung der strahlenden Flächen einer Verschlechterung
sowohl des Gewinns als auch des Diagramms äussert.
Es lässt sich zeigen, dass das Strahlungs-Diagramm sich aus der Überlagerung von zwei selbständigen Diagrammen
ergibt:
a) das Strahlungsdiagramms der strahlenden Fläche so, als ob sie keine Abschattung aufwiese, wobei sie eine linear
polarisierte Welle mit einer bestimmten Phase abstrahlt;
b) des Strahlungsdiagramms einer Fläche, die den Umriss ™ der Abschattung aufweist und eine Wej-le mit gleichem
. Polarisationszustand wie die zuvor genannte Fläche,
jedoch mit entgegengesetzter Phase abstrahlt.
Fig.7 gibt das E=f(e)-Diagramm einer solchen Antenne wieder.
Die Kurve 0., stellt das Strahlungs-Diagramm der Fläche ohne
Abschattung dar. Die Kurve Cg stellt das Strahlungs-Diagramm
der Fläche dar, welche den Umriss der Abschattung hat. Die Kurve C, stellt die Resultierende der beiden Kurven Cj und
Op dar.
909887/0957 —
Man erkennt, dass die Kurve C^ durchweg unterhalb der Kurve O^ ,
liegt. Ausserdem sind die durch die Extremwerte der Kurve G~
dargestellten Neb,enzipfel stärker .ausgeprägt als bei
der Kurve Cj,
Durch die Erfindung wird dieser Einfluss der Abschattung beseitigt
Zu diesem Zweck wird die Primärquelle selbst dazu verwendet,
an jedem Funkt ein Feld zu erzeugen, das die gleiche Amplitude wie das sich, aus der Kurve Q0 ergebende PeId, jedoch die
2 " I
entgegengesetzte Phase hat. Man erhält dadurch die Kurve G.
von Pig.8.
Ein Beispiel der erfindungsgemässen Anordnung ist in Pig.9
und 10 dargestellt.
In Fig.10 Ißt die Primärquelle 1 im Brennpunkt 'des Parabolspiegels
2 und in der Mitte des ebenen Spiegels 3 angeordnet, entsprechend der Anordnung nach Pig.3. Biese Primärquelle 1
(Fig.9} ist .ein einfacher Hohlleiter, in dem eine TE10-WeIIe i
erregt wird, die das einfallende Feld JS^ hervorruft. Das
abgestrahlte Feld ist das Feld E^, das senkrecht zum ersten
polarisiert ist.
Die Erfindung ist nun darin zu erblicken, dass in dem Hohlleiter 1 gleichzeitig eine TE01-WeIIe erzeugt wird.
Diese TE01-WeIIe geht durch den Parabolspiegel 2 ohne
.änderungen und wird direkt mit einer Polarisation parallel zu Er» ausgestrahlt. Es ist erkennbar, dass, wenn man der
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BAD ORIGINAL
01 geeignete Amplitude und Phase gibt, der mit der
Erfindung beabsichtigte Kompensationseffekt eintritt (!ig.8).
Wenn 1 der mittlere Abstand zwischen den Spiegeln 2 und ist, muss die TE10-WeIIe zwischen den beiden Spiegeln
bis zu ihrer Abstrahlung einen Weg zurücklegen, der etwa 51 einen Weg beträgt. Die TE01-WeIIe legt nur einen
optischen Weg der länge 1 zurück. Damit beide Wellen beim Verlassen des Spiegels 2 die richtige Phasenlage
haben, müssen sie beide beim Verlassen der iPrimärquelle eine Phasenverschiebang /S^ ^ haben, die berechenbar ist.
Es folgt, dass die Einrichtung gemäss der Erfindung einen
Koppler 5 enthalten muss, der einen Teil der Energie der TE10-WeIIe abzweigt, ferner einen Phasenschieber 6
und einen Vereinigungspunkt, bei dem die abgezweigte Energie mit der richtigen Phase in der Wellenform TE01
wieder eingeschleusst wird.
Die Mündung des Hohlleiters 1 strahlt dann eine Welle mit elliptischer Polarisation aus, die als die Resultierende
einer in einem vorgegebenen Sinne zirkulär polarisierten primären Hauptwelle und einer im entgegengesetzten Sinn
zirkulär polarisierten primären Korrekturwelle angesehen werden kann, wobei die Amplitude und die Phase der zweiten
Welle in Bezug auf die der ersten Welle einstellbar sind.
909887/0957 Der
Der Reflektor 2 ist so ausgebildet, dass er die primäre
Hauptwelle reflektiert und der durchgängig metallische Reflektor 3 erzeugt eine Umkehrung des Rotationssinnes
des Vektors des elektrischen Peldes.Das gesamte System strahlt dann eine ebene Welle aus mit einer zirkulären
Polarisation von entgegengesetztem Sinne wie die Primärwelle ohne Quellenschatten, da die durch den Schatten
der Primärquelle erzeugte Lücke durch die primäre Kompensationsstrahlung
ausgefüllt ist, die direkt durch den ä Reflektor 2 hindurchgeht.
Pig.11 bis 14 stellen Ausführungsformen von Primärquellen nach
der Erfindung dar.
Die Pig.11 unu 11a zeigen im Querschnitt buw. im Längsschnitt
eine erste Ausbildungsform.
Die Primärq.uelle enthält einen Hohlleiter G- mit rechteckigem
Querschnitt,' der über einen ebenfalls rechteckigen Hohlleiter H gespeist wird. In diesem breitet sich ausschliesslich eine
Welle vom l'yp TE^0 aus. Die Wände der beiden Hohlleiter bilden
einen Winkel Θ. Dies hat zur Polge, dass die beiden Wellentypen
TE.jQ und TE01 gleichzeitig in dem Hohlleiter G- erzeugt
werden. Die Phasendifferenz der beiden Wellentypen TJh0 und TE0^
am Ausgan,-;, der Qualle hängt von der Differenz der Ausbreitungsgeechwindigkeiten
und von der Länge des Hohlleiters G ab. Diese Phasendifferenz hängt auch von der Betriebsfrequenz ab. Diese
Anordnung arbeitet nur innerhalb einer kleinen Bandbreite.
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Dit
Die Pig.12 und 12astellen Schnitte einer zweiten Ausbildungsform
dar. Diese Anordnung weist den strahlenden Hohlleiter G auf. Dieser Hohlleiter G ist an einen Hohlleiter H angeschlossen,
in dem nur die TE10-WeIIe existiert. Ein Koppler
C zweigt einen Teil der Energie des Hohlleiters H ab und führt ihn bei E in der Wellenform TE01 wieder ein. Der
Koppler C und der Erregungspunkt E sind durch einen Hohlleiter von geeigneter länge miteinander verbunden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel geben die Pig.13 und 13a
in Längs- und Querschnitt.. Der Koppler 0 ist an ein Koaxialkabel
0 angeschlossen, das derart mit dem Hohlleiter verbunden ist, dass darin eine Weo-le vom Typ TEQ1 erzeugt wird. Zu
diesem Zweck genügt es, die Kopplungssonde an der Schmalseite des Hohlleiters anzubringen.
Pur die beiden beschriebenen Anordnungen wird die Phasendifferenz
zwischen der TE10-WeIIe und der TE01-WeIIe
durch Wahl des Abstandes der Ebene des Kopplers 0 von der Ebene des Einführungspunktes E eingestellt. Die Bandbreite
ist weit grosser als bei der Anordnung nach Pig.11.
Eine weitere Auiührung ist in dex Pig.14 perspektivisch
und in Pig.14a im Schnitt dargestellt.
Im
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Im Hohlleiter 1 ist eine Welle des Typs TE10 erregt. Mit
Hilfe einer Sonde 7 wird ein Teil der Energie dieser Weile abgespalten und einem Phasenschieber 6 zugeführt.
An diesen ist der 3ummen-Pfad J eines schematisch angedeuteten "magischen T" angeschlossen, dessen
Differenz-Pfad ^\ durch eine reflexionsfreie Last 11
abgeschlossen ist. Die beiden Ausgangspfade des "magischen G?1 sind mit zwei Hohlleitern 21 und 22 über
Leitungen gleicher elektrischer Länge verbunden. In den | beiden Hohlleitern 21 und 22 wiyd der Wellentyp TE10
erregt. Sie sind symmetrisch mic einem Hohlleiter 23
gekoppelt, der sich an den Hohlleiter 1 anschliesst. Zu diesem Zweck münden die Hohlleiter 21 und 22 in den
Hohlleiter 23 über zwei Schlitze 24 bzw. 25, die in den Breitseiten des Hohlleiters 23 angebracht sind.
Aus Fig.Ha erkenne man, dass sich in dem Hohlleiter 23
eine TE01-WeIIe entwickelt, da die beiden Hohlleiter 21
und 22 gleichphasig erregt sind. Die Phasenverschiebung, die diese Welle gegenüber derTE10-Welle auiweist, die in
dem gleichen Hohlleiter 23 durch den Hohlleiter 1 erzeugt wird, ist durch die Einstellung des Phasenschiebers 6
festgelegt. Ein derartiges System eignet sich besonders für Monopuls-Geräte.
Patentansprüche
909887/0957 bad original
Claims (9)
1. Antenne mit einem ersten, halMurchiässigen Reflektor und einem zweiten, den Polarisationszustand ändernden
Reflektor und mit einer Primärqueile, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärstrahler (1) eine elliptisch, polarisierte
elektromagnetische Welle abstrahlt, und dass Einrichtungen zur Einstellung der Orientierung der Ellipsenachsen sowie
W die Exzentrizität der Ellipse vorgesehen sind. (Fig.10).
2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausstrahlung einer in einer vorgegebenen Richtung
linear polarisierten Welle der erste Reflektor (2)
in an sich bekannter Weise aus einem Gitter von Metalldrähten oder Metallstreifen besteht, die senkrecht zu der vorgegebenen
Richtung verlaufen, und dass der zweite Reflektor (3) in an . sich bekannter Weise ein Gitter aus Metalldrähten oder
Metallstreifen, die gegen die vorgegebene Richtung geneigt sind, und einen metallischen Reflektor aufweist.
3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausstrahlung
einer in einem vorgegebenen Sinne zirkulär polarisierten Welle der erste Reflektor aus einem Raster von
Elementen besteht, die für eine im entgegengesetzten Sinne zirkulär polarisierte Welle in Resonanz sind, und dass der
zweite Reflektor ein einfacher metallischer Reflektor ist.
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4. - Antenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Primärquelle aus der Mündung eines Hohlleiters
(G- in den Pig. 11, 11a, 12, 12a, 13a) besteht, der so ausgebildet
ist, dass er zur Übertragung von Wellen des Typs TEq1 und
des Typs TE10 geeignet ist, und der durch einen Hohlleiter (H)
gespeist wird, der nur zur Übertragung einer der beiden Wellentypen ausgebildet ist.
5. Antenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass I die Achsen der beiden Hohlleiter zusammenfallen,, und dass
die Symmetrieebenen der Hohlleiter einen Winkel θ bilden,
tr
aer von k· «■ verschieden ist, worin k eine ganze Zahl ist
(Fig.11).
6. Antenne nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass
Einrichtungen (O ,0 in Pig.13) vorgesehen sind, um einen
Teil der Energie des Speisehohlleiters abzuspalten, und
in der anderen Welenform wieder in den die eigentliche a
Primärquelle bildenden Hohlleiter einzuführen.
7. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtungen aus zwei Kopplern (0Q, C Pig.13) bestehen,
die durch ein als Übertragungsleitung oder als Wellenleiter ausgebildetes Element verbunden sind.
8.
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8. Antenne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ;
die Einrichtungen aus einer Sonde (7, Pig.10), einem mit der Sonde verbundenen einstellbaren Phasenschieber (6),
einem symmetrischen Energieteiler (10) mit zwei Ausgängen, dessen Eingang mit dem Phasenschieber verbunden ist, und
aus zwei Hohlleitern (21, 22) bestehen, die mit der einen Seite an die beiden Ausgänge des Energieteilers und mit der
anderen Seite an zwei entgegengesetzt liegende Wände des die Primärqueile bildenden Hohlleiters derart angeschlossen
cind, dass in diesem derjenige der beiden Wellentypen erzeugt
wird, der in dem Speisehohlleiter nicht erzeugt wird.
9. Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieteiler ala magisches T ausgebildet ist, dessen
Summempfad (J) m^ ^ew. Phasenschieber (6) und dessen
Differenzpfad (/\ ) mit einer angepassten Last verbunden
ist.
QAD
909887/0957
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR51133A FR1477571A (fr) | 1966-02-25 | 1966-02-25 | Perfectionnements aux antennes à dispositif de focalisation |
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Family
ID=8602297
Family Applications (1)
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GB (1) | GB1179181A (de) |
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Also Published As
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Legal Events
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