DE1616252C3 - Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide and at least one cone reflector - Google Patents
Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide and at least one cone reflectorInfo
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- DE1616252C3 DE1616252C3 DE1968D0055417 DED0055417A DE1616252C3 DE 1616252 C3 DE1616252 C3 DE 1616252C3 DE 1968D0055417 DE1968D0055417 DE 1968D0055417 DE D0055417 A DED0055417 A DE D0055417A DE 1616252 C3 DE1616252 C3 DE 1616252C3
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Description
Patentansprüche:Patent claims:
1. Breitband-Rund-strahlantenne für Mikrowellen, bestehend aus einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und wenigstens einem darüber gleichachsig angeordneten Kegelreflektor, d a durch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rundhohlleiters (1) weitaus größer als das l,22fache der größten Betriebswellenlänge ist und daß sowohl im Rundhohlleiter (1) als auch am Kugelreflektor (2) Vorkehrungen getroffen sind, die einen Stromfluß in der inneren Wandung des Rundhohlleiters und im Mantel des Kegelreflektors in axialer Richtung verhindern (A b b. 1).1. Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide as a primary radiator and at least one above it coaxially arranged cone reflector, d a characterized in that the diameter of the circular waveguide (1) is much larger than 1.22 times the largest operating wavelength and that both in the circular waveguide (1) and on the spherical reflector (2) precautions are taken that a current flow in the inner wall of the circular waveguide and in the jacket of the cone reflector prevent in the axial direction (A b b. 1).
2. Breitband-Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorkehrung im Rundhohlleiter (1) dessen Innenwandung mit einem dielektrischen Belag versehen ist.2. Broadband omnidirectional antenna according to claim 1, characterized in that as a precaution in the Round waveguide (1) the inner wall of which is provided with a dielectric coating.
3. Breitband-Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkehrungen im Rundhohlleiter darin bestehen, daß dieser als Wendelhohlleiter ausgeführt ist.3. Broadband omnidirectional antenna according to claim 1, characterized in that the provisions in the Round waveguide consists in that it is designed as a helical waveguide.
4. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkehrungen am Kegelreflektor darin bestehen, daß dieser aus einzelnen gegeneinander4. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that the precautions on the cone reflector consist in the fact that this consists of individual against each other
'■ isolierten metallischen Scheiben (21) steigenden Durchmessers zusammengesetzt ist, deren Dicke klein gegenüber der größten Betriebswellenlänge ist (A b b. 2).'■ isolated metallic disks (21) rising Diameter is composed, the thickness of which is small compared to the largest operating wavelength (A b b. 2).
5. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkehrungen am Kegelreflektor (2) darin bestehen, daß dieser aus Windungen dünnen Lackdrahtes aufgebaut ist, dessen Drahtdurchmesser klein gegenüber der Betriebswellenlänge ist.5. Broadband omnidirectional antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Precautions on the cone reflector (2) consist in the fact that this consists of turns of thin enamelled wire is constructed, the wire diameter of which is small compared to the operating wavelength.
6. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser des Reflektorkegels etwa um ein Zehntel größer als der Durchmesser des speisenden Rundhohlleiters ausgeführt ist.6. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that the largest diameter of the reflector cone is about a tenth larger than the diameter of the feeding circular waveguide is executed.
7. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der vertikalen Bündelung der Kegelmantel konkav, möglichst paraboloid, ausgebildet ist.7. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that to improve the vertical bundling of the cone surface concave, as paraboloid as possible, is trained.
8. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kegelreflektoren (32, 35) gleichachsig übereinander angeordnet sind, von denen die jeweils unteren Reflektorkegel (32) einen Teil der zugeführten Energie zum nächsthöheren Reflektorkegel (35) durchlassen (A b b. 3).8. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that several cone reflectors (32, 35) are coaxially arranged one above the other, of which the each lower reflector cone (32) part of the energy supplied to the next higher reflector cone (35) let through (A b b. 3).
9. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der speisende Rundhohlleiter (41) einen kleineren Durchmesser als der Reflektorkegel (42) aufweist und an seinem, dem Kegeireflektor zugewandten Ende mit einem rotationssymmetrischen Querschnittsadapter (44) zur Anpassung an den Durchmesser des Reflektorkegels (42) ausgestattet ist (A b b. 4).9. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that the feeding circular waveguide (41) has a smaller diameter than the reflector cone (42) and at its end facing the cone reflector with a rotationally symmetrical one Cross-section adapter (44) to adapt to the diameter of the reflector cone (42) is (A b b. 4).
10. Breitband-Rundstrahlantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der speisende Rundhohlleiter in seinem Durchmesser und seiner Wandstärke so ausgebildet ist, daß er den statischen Anforderungen eines Rohrmastes als Antennenträger genügt (A b b. 5).10. Broadband omnidirectional antenna according to one of the preceding claims, characterized in that that the feeding circular waveguide is so designed in terms of its diameter and wall thickness is that it meets the static requirements of a tubular mast as an antenna carrier (A b b. 5).
Die Erfindung betrifft eine Breitband-Rundstrahlantenne für Mikrowellen, bestehend aus einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und wenigstens einem darüber gleichachsig angeordneten Kegelreflektor.The invention relates to a broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical one Round waveguide as a primary radiator and at least one conical reflector arranged coaxially above it.
Eine Mikrowellen-Rundstrahlantenne, die aus einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und einem gleichachsig darüber angeordneten kegelförmigen Reflektor zusammengesetzt ist, wird in der US-PS 28 71477, insbesondere Fig. 4, beschrieben. Diese bekannte Antenne strahlt gleichzeitig zwei identische Strahlungsdiagramm^ jedoch mit zueinander orthogonalen Polarisationen ab. Die eine Polarisation wird durch die Ausbildung des Hoi-Wellentyps im Rundhohl- j leiter und die dazu orthogonale Polarisation durch Bildung des Eoi-Weilentyis im Rundhohlleiter erzeugt. Die Anregung dieser Antenne über den Rundhohlleiter ist aber, da keine besonderen Maßnahmen getroffen sind, nur in einem verhältnismäßig kleinen Frequenzbereich möglich. Außerdem können sich aufgrund des für £A microwave omnidirectional antenna consisting of a vertical circular waveguide as a primary radiator and a is composed coaxially above arranged conical reflector, is in the US-PS 28 71477, in particular FIG. 4, is described. This known antenna emits two identical ones at the same time Radiation diagram ^ but with mutually orthogonal polarizations. The one polarization becomes through the formation of the Hoi wave type in the round hollow j conductor and the orthogonal polarization generated by the formation of the Eoi-Weilentyis in the circular waveguide. The excitation of this antenna via the circular waveguide is, however, no special measures taken are only possible in a relatively small frequency range. Also, due to the £
die gleichzeitige Übertragung der zwei unterschiedlichen Wellentypen ausgelegten Rundhohlleiters noch unerwünschte Schwingungsmoden am Reflektorkegel ausbilden, so daß sich keine vollkommene Rundstrahlung ohne Einschnürungen der Strahlungscharakteristikthe simultaneous transmission of the two different Wave types designed round waveguide nor undesired vibration modes on the reflector cone train so that there is no perfect omnidirectional radiation without constrictions in the radiation pattern
ergibt.results.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders breitbandige Rundstrahiantenne mit einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und mindestens einem gleichachsig darüber angeordnetenThe invention is based on the object of a particularly broadband omnidirectional antenna with a vertical circular waveguide as a primary radiator and at least one coaxially arranged above it
Kegelreflektor zu schaffen, wobei eine möglichst vollkommene Rundstrahlung ohne Einschnürung der Strahlungscharakteristik erreicht wird.To create a conical reflector, with the most perfect possible omnidirectional radiation without constricting the Radiation characteristic is achieved.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Durchmesser des RundhohlleitersThis object is achieved according to the invention in that the diameter of the circular waveguide
weitaus größer als das l,22fache der größten Betriebswellenlänge ist und daß sowohl im Rundhohlleiter als auch am Kegelreflektor Vorkehrungen getroffen sind, die einen Stromfluß in der inneren Wandung des Rundhohlleiters und im Mantel des Kegelreflektors inis far greater than 1.22 times the largest operating wavelength and that both in the circular waveguide as Precautions have also been taken on the conical reflector to ensure a current flow in the inner wall of the Round waveguide and in the jacket of the conical reflector in
axialer Richtung verhindern. ,Jprevent axial direction. , J
Durch die Ausbildung des Rundhohlleiters als sogenannter Multimodenhohileiter wird eine Breitbandigkeit für die Übertragung von Mikrowellen wie in der Hohlkabeltechnik erreicht und es läßt sich die Speiseenergie über erhebliche Entfernungen zur Strahleröffnung mit geringer Dämpfung übertragen.The formation of the circular waveguide as a so-called multimode waveguide becomes broadband for the transmission of microwaves as achieved in hollow cable technology and it can be the Transferring feed energy over considerable distances to the emitter opening with little attenuation.
Da in einem gewöhnlichen Multimodenhohileiter jedoch auch andere Wellenmoden als die bekannte Hoi-Welle existenzfähig sind, werden nach der Erfin-However, since in a common multimode waveguide there are also other wave modes than the known Hoi wave are viable, according to the invention
dung die in axialer Richtung auftretenden Wandströme im Rundhohlleiter wie auch die in Richtungen, der Mantellinie auftretenden Mantelströme am Reflektorkegel unterbunden. In diesem Falle ist im Rundhohlleiter lediglich die Hoi-Welle mit geringer Dämpfungtion the wall currents occurring in the axial direction in the circular waveguide as well as those in the directions Sheath currents occurring at the surface line on the reflector cone are prevented. In this case it is in the circular waveguide only the Hoi wave with little damping
existenzfähig. Diese Feldkonfiguration wird' ohne Bildung unerwünschter Schwingungsmoden auch an dem besonders ausgebildeten Reflektorkegel aufrechterhalten und ergibt dadurch eine vollkommene Rundstrahlung ohne Einschnürungen der Strahlungs-viable. This field configuration is' without Maintain formation of undesired oscillation modes on the specially designed reflector cone and thus results in perfect omnidirectional radiation without constricting the radiation
h5 charakteristik. h5 characteristic.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Rundhohlleiter als Wendelhohlleiter ausgeführt, so daß ein Stromfluß in der Wandung desIn a preferred embodiment of the invention, the round waveguide is designed as a helical waveguide, so that a current flow in the wall of the
Rundhohlleiters nur in zirkularer Richtung zugelassen ist.Round waveguide is only permitted in a circular direction is.
Das alleinige Auftreten der Hoi-Welle im Rundhohlleiter läßt sich auch durch die Auskleidung der Innenwandung mit einem dielektrischen Belag erreichen. The sole occurrence of the Hoi wave in the circular waveguide can also be achieved by lining the inner wall with a dielectric coating.
Aus der Zeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau«, 1965, Heft 4, Seiten 199 und 200, ist es bekannt, Rundhohlleiter als Antennenzuleitungen in Reflektorantennen zu verwenden. Als Besonderheit der Wellenausbreitung in Rundhohlleitern wird in diesem Zusammenhang die Hoi-Welle erwähnt, die zur Energieübertragung in Hohlleitern über große Entfernung dient. Während sämtliche anderen Wellenarten in Rechteck- und Rundhohlleitern infolge ihrer Feldverteilung längs und quer oder nur längs zur Ausbreitungsrichtung der Welle gerichtete Wandströme hervorrufen, erregt die Hoi-Welle im Rundhohlleiter nur Querströme in der Hohlleiterwand. Bei der Übertragung mit der Hoi-Welle entstehen jedoch Schwierigkeiten durch naturgemäß gleichzeitig existenzfähige andere Wellentypen, die allerdings durch Hohlleiter mit scheibenförmigen periodischen Wandstrukturen oder durch Auskleiden der Hohlleiterwände mit einem Dielektrikum unterdrückt werden können.It is from the magazine "Internationale Elektronische Rundschau", 1965, issue 4, pages 199 and 200 known to use circular waveguides as antenna feed lines in reflector antennas. As a specialty of the Wave propagation in round waveguides is mentioned in this context, the Hoi wave, which for Energy transmission in waveguides over large distances is used. While all other types of waves in As a result of their field distribution, rectangular and round waveguides cause wall currents directed longitudinally and transversely or only along the direction of propagation of the wave, If the Hoi wave in the circular waveguide excites only cross currents in the waveguide wall. When transmitting with the Hoi wave, however, causes difficulties due to other types of waves that are naturally also existent, however, by means of waveguides with disc-shaped periodic wall structures or by lining the waveguide walls can be suppressed with a dielectric.
Aus dem Buch von H. J a s i k, »Antenna Engineering Handbook«, 1961, McGraw-Hill Book Company, Seiten 30 — 21, ist zu entnehmen, daß die kritische Wellenlänge für dre im Rundhohlleiter übertragene Hoi-Welle gleich dem 0,82fachen des Hohlleiterdruchmessers ist.From H. Ja sik's book, "Antenna Engineering Handbook," 1961, McGraw-Hill Book Company, pages 30-21, it can be seen that the critical wavelength is the same for three Hoi waves transmitted in the circular waveguide 0.82 times the waveguide diameter.
Die besonderen Eigenschaften der Hoi-Welle und Maßnahmen zu deren Übertragung im Rundhohlleiter sind auch in der Zeitschrift »Nachrichtentechnik«, 1962, Heft 4, Seiten 125-130, angegeben.The special properties of the Hoi wave and measures for its transmission in the circular waveguide are also given in the journal "Nachrichtenentechnik", 1962, No. 4, pages 125-130.
Der Kegelreflektor ist vorteilhaft aus einzelnen, gegeneinander isolierten metallischen Scheiben steigenden Durchmessers zusammengesetzt. Die Dicke der Scheiben wird zweckmäßig klein gegenüber der Betriebswellenlänge gewählt.The conical reflector is advantageously made up of individual, mutually insulated metallic discs increasing Composite diameter. The thickness of the disks is suitably small compared to the Operating wavelength selected.
Eine besonders zweckmäßiger Ausführungsform für den Kegelreflektor ergibt sich, wenn dieser aus Windungen dünnen Lackdrahtes, dessen Durchmesser klein gegenüber der Betriebswellenlänge ist, aufgebaut ist.A particularly expedient embodiment for the conical reflector is obtained when this from Windings of thin enamelled wire, the diameter of which is small compared to the operating wavelength, built up is.
Zweckmäßig wird man den größten Durchmesser des Reflektorkegels etwa um ein Zehntel größer als den Durchmesser des speisenden Rundhohlleiters ausführen. Appropriately, the largest diameter of the reflector cone is about a tenth larger than that Execute the diameter of the feeding circular waveguide.
Eine Verbesserung der vertikalen Bündelung läßt sich durch Verlassen der strengen Kegelform und eine mehr konkave, möglichst paraboloide Ausbildung des Kegelmantels erreichen.The vertical bundling can be improved by leaving the strict cone shape and one more Achieve a concave, as parabolic as possible formation of the cone jacket.
Wenn auch der speisende Rundhohlleiter als Vielmodenhohlleiter theoretisch beliebig große Durchmesser annehmen kann, so ergeben sich doch technologische und kostenmäßige Gründe dafür, bei einer notwendigen größeren Apertur und einem demzufolge größeren Kegeldurchmesser den Speisehohlleiter nicht im gleichen Maße zu vergrößern. In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung wird man von einem Speisehohlleiter mit kleinerem Durchmesser als der Reflektorkegel ausgehen und von einem in der Hohlkabeltechnik für andere Zwecke bereits bekannten rotationssymmetrischen Querschnittsadapter, der die Ausbildung anderer Methoden als des Hoi-Modus ausschließt, Gebrauch machen.Even if the feeding round waveguide as a multimode waveguide theoretically has any large diameter can assume, there are technological and cost reasons for it, if necessary larger aperture and a consequently larger cone diameter the feed waveguide not in the same Dimensions to enlarge. In a further embodiment of the antenna arrangement according to the invention, one will start from a feed waveguide with a smaller diameter than the reflector cone and from one in the Hollow cable technology for other purposes already known rotationally symmetrical cross-sectional adapter, which the Training methods other than Hoi mode precludes making use of them.
Eine andere Möglichkeit, den Antennengewinn bei konstantem Kegeldurchmesser zu erhöhen, besteht vorteilhaft darin, daß mehrere kegelförmig ausgebildete Reflektoren gleichachsig übereinander angeordnet sind, von denen die jeweils unteren einen Teil der zugeführten Energie zum nächsthöheren Kegel durchlassen und lediglich den anderen Teil reflektieren.There is another possibility to increase the antenna gain with a constant cone diameter advantageous in that several conical reflectors are arranged coaxially one above the other, of which the lower allow part of the energy supplied to the next higher cone and only reflect the other part.
Da der Speisehohlleiter als Vielmodenhohlleiter ausgeführt ist, erreicht er bei den üblichen Durchmessern und entsprechenden Wandstärken statische Werte, die ihn für die gleichzeitige Verwendung als Rohrmast und damit als Antennenträger geeignet erscheinen lassen. Es wird so ein besonders einfacher und billiger Aufbau der erfindungsgemäßen Rundstrahlantenne gewährleistet.Since the feed waveguide is designed as a multimode waveguide, it achieves the usual diameters and corresponding wall thickness static values that make it suitable for simultaneous use as a tubular mast and thus make it appear suitable as an antenna carrier. It will be a particularly simpler and cheaper one Structure of the omnidirectional antenna according to the invention guaranteed.
Im folgenden wird anhand mehrerer schematischer Darstellungen die Erfindung beschrieben.The invention is described below with the aid of several schematic representations.
A b b. 1 zeigt die prinzipielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rundstrahlantenne.A b b. 1 shows the basic embodiment of the omnidirectional antenna according to the invention.
Die A b b. 2 zeigt eine andere Ausführung des Kegelreflektors.The A b b. 2 shows another embodiment of the cone reflector.
Die Abb.3 zeigt schließlich eine Ausführung mit zwei übereinander angeordneten Kegelreflektoren, von denen der untere halbdurchlässig ist.Finally, Fig.3 shows a version with two conical reflectors arranged one above the other, the lower one of which is semi-transparent.
Die A b b. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der speisende Rundhohlleiter im Durchmesser kleiner als der Reflektorkegel ausgeführt ist und deswegen ein Querschnittsadapter vorgesehen ist.The A b b. 4 shows an embodiment in which the feeding circular waveguide is smaller than in diameter the reflector cone is designed and therefore a cross-sectional adapter is provided.
Die A b b. 5 zeigt schließlich eine Antenne, bei der der speisende Rundhohlleiter als Rohrmast ausgebildet ist.
Die A b b. 1 zeigt die grundsätzliche bauliche Anordnung der Antenne. Sie besteht aus dem
zylindrischen Rundhohlleiter 1, der wie ein Hohlkabel aufgebaut ist und über dem ein mit der Spitze nach
unten weisender Kegelreflektor mit metallischer Oberfläche angeordnet ist. Beide Bauteile sind so nichtleitend
miteinander verbunden, daß die Achse des Reflektorkegels 2 die Verlängerung der Achse des Rundhohlleiters 1
darstellt und die Spitze 5 des Reflektorkegels 2 in die öffnungsebene des Rundhohlleiters 1 fällt.The A b b. Finally, FIG. 5 shows an antenna in which the feeding circular waveguide is designed as a tubular mast.
The A b b. 1 shows the basic structural arrangement of the antenna. It consists of the cylindrical round waveguide 1, which is constructed like a hollow cable and above which a conical reflector with the tip pointing downwards with a metallic surface is arranged. Both components are so non-conductive connected that the axis of the reflector cone 2 represents the extension of the axis of the circular waveguide 1 and the tip 5 of the reflector cone 2 falls into the opening plane of the circular waveguide 1.
Durch diese Anordnung entsteht senkrecht zur öffnung 6 des Rundhohlleiters 1 und der Grundfläche 7 des Reflektorkegels 2 eine zylindrische Apertur 8, durch die eine rotationssymmetrische Abstrahlung erfolgen kann. Als Erläuterung für die Funktion des Rundstrahlers ist in A b b. 1 noch die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Energie eingezeichnet. Die Hochfrequenz tritt bei 9 als Hoi-Welle in die Antenne ein und wird von der Oberfläche des Reflektorkegels 2 reflektiert.This arrangement results in a perpendicular to the opening 6 of the circular waveguide 1 and the base area 7 of the reflector cone 2 has a cylindrical aperture 8 through which a rotationally symmetrical radiation takes place can. As an explanation for the function of the omnidirectional radiator, A b b. 1 nor the direction of propagation of the electromagnetic energy. The high frequency enters the antenna at 9 as a Hoi wave and is reflected from the surface of the reflector cone 2.
Die große Bandbreite der beschriebenen Anordnung wird dadurch erreicht, daß der speisende Rundhohlleiter 1 in seinem Durchmesser groß gegenüber der größten Betriebswellenlänge ausgeführt ist. Bei einem solchen Multimodenhohlleiter kann durch Anwendung der Hoi-Welle eine äußerst geringe Dämpfung erreicht werden. Die Dämpfungswerte eines idealen runden Kupferrohrs von beispielsweise 5 cm Durchmesser betragen bei 5 mm Wellenlänge 0,9 · 10~3 dB/m und bei 1 cm Wellenlänge 2,4 · 10~3 dB/m. Wendet man ein wesentlich stärkeres Kupferrohr von' 50 cm Durchmesse ser für größere Wellenlängen an, so ergeben sich bei 5 cm Wellenlänge Dämpfungen von 3 · 10~5 dB/m und bei 10 cm Wellenlänge9 · 10-5dB/m.The wide range of the arrangement described is achieved in that the feeding circular waveguide 1 is designed to be large in diameter compared to the largest operating wavelength. In the case of such a multimode waveguide, extremely low attenuation can be achieved by using the Hoi wave. The attenuation values of an ideal round copper pipe with a diameter of, for example, 5 cm are 0.9 · 10 -3 dB / m for a wavelength of 5 mm and 2.4 · 10 -3 dB / m for a wavelength of 1 cm. Applying a much stronger copper tube of '50 cm diameter ser for larger wavelengths, so resulting in 5 cm wavelength attenuations of 3 x 10 ~ 5 dB / m and 10 cm Wellenlänge9 · 10- 5 dB / m.
Wenn auch die praktisch erreichbaren Werte höher liegen werden, ist ersichtlich, daß sich bei diesenEven if the practically achievable values are higher, it can be seen that with these
h> geringen Dämpfungswerten leicht Antennen aufbauen lassen, die mehrere Hundert Meter hoch sind und vom Millimeter- bis zum Dezimeterbereich brauchbare Abstrahlleistungen ergeben. h > low attenuation values, it is easy to set up antennas that are several hundred meters high and produce usable radiation powers from millimeters to decimetres.
Da der Rundhohlleiter diese geringen Dämpfungswerte nur dann aufweist, wenn sein Durchmesser groß gegenüber der größten Betriebswellenlänge ist, müssen sowohl im speisenden Rundhohlleiter als auch am kegelförmigen Reflektor Vorkehrungen zur Verhinderung von Wand- bzw. Mantelströmen in axialer Richtung getroffen sein. Aus diesem Grunde ist der Rundhohlleiter 1 in an sich bekannter Weise als Wendelhohlleiter, das heißt, aus aneinandergewickelten Windungen isolierten Drahtes aufgebaut, die ihrerseits in einer nicht mehr zu den hochfrequenten Leitungsvorgängen beitragenden Metallröhre stecken können. Eine andere, hier nicht gezeigte Möglichkeit zur Verhinderung von axialen Wandströmen besteht in der Aufbringung eines dielektrischen Belages auf die Innenwand des Rundhohlleiters.Since the circular waveguide only has these low attenuation values if its diameter is large compared to the largest operating wavelength, must be in both the feeding circular waveguide and on the conical reflector precautions to prevent wall or sheath currents in axial direction Direction to be taken. For this reason, the circular waveguide 1 is known per se as Helical waveguide, that is, made up of coiled turns of insulated wire, which in turn can be stuck in a metal tube that no longer contributes to the high-frequency conduction processes. One Another possibility, not shown here, to prevent axial wall currents is the Application of a dielectric coating to the inner wall of the circular waveguide.
Der Kegelreflektor 2 soll den zirkulären Charakter der elektrischen Feldlinien, wie er beim Hoi-Modus im Multimodenhohlleiter 1 vorhanden ist, nicht verändern. Aus diesem Grunde ist der Kegelreflektor ebenfalls aus einer der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeichneten Drahtwendel zusammengesetzt, die aus Windungen isolierten Lackdrahtes besteht. Die Windungen haben einen kegelförmigen Aufbau. Der Durchmesser des Lackdrahtes ist klein gegenüber der größten Betriebswellenlänge. The cone reflector 2 should have the circular character of the electric field lines, as in the Hoi mode in Multimode waveguide 1 is present, do not change it. For this reason, the cone reflector is also off one for the sake of clarity not drawn wire helix composed of turns insulated magnet wire. The turns have a conical structure. The diameter of the Enamelled wire is small compared to the largest operating wavelength.
Eine andere Möglichkeit, Mantelströme in axialer -Richtung am Kegelreflektor zu verhindern, besteht nach Fig.2 darin, daß dieser aus einer Anzahl von metallischen Ringen 21 zusammengesetzt ist, die gegeneinander durch die Isolierschichten 22 isoliert sind. Auch hier wird die Form durch steigende Durchmesserstufung so gewählt, daß insgesamt ein kegelförmiger Körper entsteht.Another possibility to prevent sheath currents in the axial direction at the cone reflector is available after Fig.2 in that this is composed of a number of metallic rings 21 which are insulated from one another by the insulating layers 22. Again, the shape is rising through Graduated diameters chosen so that overall a conical body is created.
Der größte Durchmesser dieser Ringe ist zweckmäßig etwa 10% größer als der Durchmesser des speisenden Rundhohlleiters I1 damit die ganze elektromagnetische Energie in das Strahlersystem geführt werden kann. Die elektrischen Feldlinien können in diesem Falle durch konzentrische Kreise um die gemeinsame Achse von Rundhohlleiter 1 und Reflektorkegel 2 dargestellt werden. Durch vollkommene axiale Symmetrie von Rundhohlleiter 1 und Reflektorkegel 2 ist eine optimale Rundstrahlcharakteristik gewährleistet. Die Polarisation ist bei senkrecht stehender Antenne in allen Richtungen waagerecht.The largest diameter of these rings is expediently about 10% larger than the diameter of the feeding circular waveguide I 1 so that all of the electromagnetic energy can be fed into the radiator system. In this case, the electric field lines can be represented by concentric circles around the common axis of circular waveguide 1 and reflector cone 2. The perfect axial symmetry of circular waveguide 1 and reflector cone 2 ensures optimal omnidirectional characteristics. The polarization is horizontal in all directions with a vertical antenna.
Mit einem Rundstrahler dieser Art erreicht man eine Leistungshalbwertsbreite von ±20° bei einem Antennengewinn von etwa 1OdB und einer Wellenlänge von 8,5 mm. Der Hohlleiterdurchmesser beträgt in diesem Falle 5 cm, und die Spitze des Reflektors, dessen öffnungswinkel 90° ist, liegt in der Ebene des Querschnitts des Hohlkabelendes.With an omnidirectional antenna of this type, a power half-width of ± 20 ° can be achieved with an antenna gain of about 1OdB and a wavelength of 8.5 mm. The waveguide diameter is in this Trap 5 cm, and the tip of the reflector, the opening angle of which is 90 °, lies in the plane of the Cross section of the hollow cable end.
Die A b b. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der über den Rundhohlleiter 31 angeordneten Reflektorkegel 32 halbdurchlässig ausgeführt ist. Diese kann zum Beispiel durch entsprechend dickere Ausführung der isolierenden Zwischenringe 22 der A b b. 2 oder durch eine entsprechend offenere Wicklung der bei A b b. 1 beschriebenen Drahtwendel des Reflektorkegels 2 erreicht werden. An diesem halbdurchlässigen Reflektorkegel 32 wird, wie in A b b. 3 mit Richtungspfeilen angedeutet, nur ein Teil der zugeführten Energie reflektiert und der verbleibende Teil tritt durch den Reflektorkegel 32 hindurch und wird durch den darüber angeordneten Reflektorkegel 35 reflektiert. Der Reflektorkegel 35 kann wie der Reflektorkegel 2 in den A b b. 1 und 2 ausgeführt sein. Selbstverständlich kann man zur weiteren Vergrößerung des Antennengewinns noch mehr solcher Kegelreflektoren übereinander anordnen. In diesem Falle würde jeweils der oberste Kegelreflektor einen Reflexionsfaktor von 100% besitzen, während die übrigen Reflektoren so dimensioniert sind, daß alle die gleiche elektromagnetische Energie abstrahlen. Als Abstand der Kegel sind Vielfache der mittleren Wellenlänge λ zu wählen.The A b b. 3 shows an embodiment in which the reflector cone 32 arranged over the circular waveguide 31 is designed to be semipermeable. This can be achieved, for example, by making the insulating intermediate rings 22 of A b b. 2 or by a correspondingly more open winding of the A b b. 1 described wire helix of the reflector cone 2 can be achieved. At this semitransparent reflector cone 32, as in A b b. 3 indicated with directional arrows, only part of the supplied energy is reflected and the remaining part passes through the reflector cone 32 and is reflected by the reflector cone 35 arranged above it. The reflector cone 35 can like the reflector cone 2 in the A b b. 1 and 2. Of course, more such cone reflectors can be arranged one above the other to further increase the antenna gain. In this case, the uppermost conical reflector would have a reflection factor of 100%, while the other reflectors are dimensioned so that they all emit the same electromagnetic energy. The distance between the cones should be multiples of the mean wavelength λ .
Die A b b. 4 zeigt die Möglichkeit, den Antennengewinn durch eine Vergrößerung des Durchmessers des Reflektorkegels 42 und eine entsprechende allmähliche Aufweitung des Rundhohlleiters 41 zum Beispiel durch eine Verdopplung des Durchmessers des Rundhohlleiters 41 zu erzielen. Um eine erhebliche Erzeugung von Störwellen, die eine Verschlechterung des Diagramms und einen Energieverlust des Nutzmodus (Hoi-Welle)The A b b. 4 shows the possibility of increasing the antenna gain by increasing the diameter of the Reflector cone 42 and a corresponding gradual widening of the circular waveguide 41, for example to achieve a doubling of the diameter of the circular waveguide 41. To a significant generation of Interfering waves that cause a deterioration of the diagram and a loss of energy in the mode of use (Hoi wave)
zur Folge hätte, zu vermeiden, müssen hier Übergänge 44 (Querschnittsadapter) in Anwendung kommen, die speziell für andere Zwecke in der Hohlkabeltechnik bereits entwickelt wurden.would have to avoid transitions here 44 (cross-section adapter) are used specifically for other purposes in hollow cable technology have already been developed.
Die A b b. 5 zeigt eine weitere Ausbildung derThe A b b. 5 shows a further embodiment of the
erfindungsgemäßen Rundstrahlantenne. Hier ist der speisende Multimodenhohlleiter 51 im Durchmesser so groß ausgeführt, daß er den statischen Anforderungen eines Rohrmastes als Antennenträger genügt. Zur Vermeidung von Wellentypumwandlungen, wie sie zum Beispiel durch periodische Schwankungen der Achsrichtung auftreten können, muß der Mast so verankert und abgespannt sein, daß derartige Schwankungen nicht auftreten können. Außerdem ist es bei der Zusammensetzung des Artennenmastes aus mehreren Rohren möglich, an den Verbindungsstellen Wendel- oder Lamellenfilter einzubauen. Der Rundstrahler weist zur Erhöhung der Bündelung zwei an den beiden in der A b b. 3 übereinanderangeordneten Reflektorkegeln 52 bzw. 55 angebrachte, sich nach außen aufweitende rotationssymmetrische Hohlkörper 57 auf. Der Querschnittsadapter 54 sitzt hier am Ende des Rohrmastes im Erdboden. An ihn schließt sich ein normales Hohlkabei 56 oder bei längeren Wellenlängen eine konzentrische Speiseleitung mit entsprechendem WellentypwandlerOmnidirectional antenna according to the invention. Here the feeding multimode waveguide 51 is so in diameter made large that it meets the static requirements of a tubular mast as an antenna carrier. To the Avoidance of wave type conversions, such as those caused by periodic fluctuations in the axis direction can occur, the mast must be anchored and braced in such a way that such fluctuations do not occur may occur. In addition, it is in the composition of the species mast from several tubes possible to install helical or lamellar filters at the connection points. The omnidirectional radiator points to Increase the bundling of two on the two in the A b b. 3 reflector cones 52 arranged one above the other or 55 attached, outwardly expanding, rotationally symmetrical hollow bodies 57. The cross-section adapter 54 sits here at the end of the tubular mast in the ground. A normal hollow cable is attached to it 56 or, for longer wavelengths, a concentric feed line with a corresponding wave type converter
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
Claims (10)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1968D0055417 DE1616252C3 (en) | 1968-02-23 | 1968-02-23 | Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide and at least one cone reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1968D0055417 DE1616252C3 (en) | 1968-02-23 | 1968-02-23 | Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide and at least one cone reflector |
Publications (3)
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| DE1616252A1 DE1616252A1 (en) | 1971-03-25 |
| DE1616252B2 DE1616252B2 (en) | 1978-03-09 |
| DE1616252C3 true DE1616252C3 (en) | 1978-11-02 |
Family
ID=7056514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1968D0055417 Expired DE1616252C3 (en) | 1968-02-23 | 1968-02-23 | Broadband omnidirectional antenna for microwaves, consisting of a vertical circular waveguide and at least one cone reflector |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE1616252C3 (en) |
Families Citing this family (6)
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| US4672387A (en) * | 1985-03-04 | 1987-06-09 | International Standard Electric Corporation | Antenna systems for omnidirectional pattern |
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| GB9602395D0 (en) * | 1996-02-06 | 1996-04-03 | Secr Defence | Omnidirectional antenna |
| CA2198969A1 (en) * | 1996-03-04 | 1997-09-04 | Andrew Corporation | Broadband omnidirectional microwave antenna with decreased sky radiation and with a simple means of elevation-plane pattern control |
| US6094174A (en) * | 1996-03-04 | 2000-07-25 | Andrew Corporation | Broadband omnidirectional microwave parabolic dish--shaped cone antenna |
-
1968
- 1968-02-23 DE DE1968D0055417 patent/DE1616252C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE1616252B2 (en) | 1978-03-09 |
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