DE1766436C3 - Horn- oder Hohlleiterstrahler zur Speisung eines Parabolreflektors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Horn- oder Hohlleiterstrahier zur Speisung eines Parabolreflektors, mit einem von dem Strahler allsei'.ig einer abstehenden und von dessen Apertur nach hinten versetzten Reflektor.

Ein solcher Strahler ist z. B. aus der französischen Patentschrift 1 393 535 oder der Zeitschrift »Proceedings of the National Electronics Conference«, Vol. IV, 1948. S. 477 bis 480. bekannt. Wegen der Verwendung a'> Primärstrahler zur Ausleuchtung eines Parabolrcflekiors sollen diese Strahler ein wenigstens angenähert sel· lorförmigcs Richtdiagramm besitzen. Die aus den genannten Stellen bekannten Strahler haben zwar ein in dieser Hinsicht befriedigendes Strahlungsdiagramm in der H-Ebcnc, jedoch ein unbefriedigendes, weil nicht sektorförmiges Diagramm in der E-Ebene.

Aus der deutschen Patentanmeldung T 57 50 ist es bekannt, von der Öffnung eines Hornstrahler nach hinten versetzt eine Art Vicrtclwellensperrtopf anzuordnen. FJn ähnlicher Hohlleiterstrahler mit von der Strahleröffnung stufenweise zurückgesetzten Sperrtöpfen mit dem Ziel der Annäherung des Richtdiagramms an ein Sektordiagramm ist aus »Freqiicnz«. 1966, Heft 1, S. 22 bis 28. bekannt. Allen bekannten Anordnungen mit Reflektor oder Vierteltvcllenspcrrtopf ist gemeinsam, daß sie entweder ein K'/üglich der angestrebten Diagrammform gutes !!-Strahlungsdiagramm, aber ein diesbezüglich sehr Mäßiges Diagramm in der E-Ebcne liefern, bzw. um- |ekchrt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Horn- oder Hohlleiterstrahler zur Speisung eines Pafabolrcflcktors zu schaffen, bei dem das Diagramm in der Ε-Ebene und das Diagramm in der H-Ebene sektorförmig ist und beide Diagramme einander möglichst gleich sind, weil es keinen Zweck hat, z. B. das Diagramm in einer Ebene optimal zu gestalten und dafür ein »schlechtes« Diagramm in der anderen Ebene in Kauf zu nehmen. Das schwächere Diagramm der beiden Ebenen bestimmt den Einsatzwert des Strahlers. Es hat sich gezeigt, daß eine Vereinigung der beiden bekannten Merkmale, nämlich der

ίο Anwendung sowohl eines Reflektors als auch eines Viertelwellensperrtopfes, nicht die gewünschte Summierung der guten Eigenschaften beider Merkmale ergibt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch,

daß bii einem Strahler der eingangs bezeichneten Gattung der Reflektor — von der Apertur her gesehen — hochfrcquenzrriäßig von der Strahleraußenfläche dadurch isoliert ist.idaß zwischen den Reflektor und die Strahleraußenfläche ein Viertelwellensperrtopf eingefügt ist. Die Unteransprüche beschreiben zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch eine erste Ausführungsform des Strahlers,

F i g. 1 einen Schnitt durch den Strahler nach

Fig.l,

F i g. 3 und 4 Strahlungsdiagramme in der E- bzw. Η-Ebene des Strahlers nach Fig. 1,

Fig. 5 in mehreren Darstellungen im Diagramm die Strahlbreite gegen die Frequenz für einen Strahler nach F i g. I und zum Vergleich dieselben Kurven für einen Strahler ohne den Reflektor und ohne den

Viertelwellenspcrrtopf und

F i g. 6 bis 8 weitere Ausführungsformen zum Teil im Schnitt, zum Teil in Frontansicht.

Der Sti ahler nach den F i g. 1 und 2 weist einen an den Hnden offenen, rohrförmigen Hohlleiter 10 auf.

der hinten mit einem Kopplungsflansch 12 verschon ist. Im Abstand hinter der Apertur 14 ist eine Hülse 16 angeordnet, die im Durchschnitt größer ist als der Hohlleiter. Die Hülse wird von einem Tragring 18 getragen, der auf die Außenfläche des Hohlleiters aufgeschoben und dort durch Schrauben 20 festgelegt ist. Eine die Außenfläche der Hülse 16 umgebende, ringförmige Reflcktorplattc 22 ist an einem /weiten Tragring 24 befestigt, der durch Schrauben 26 festgelegt ist.

Die axiale Länge des Ringraumes zwischen der Hülse 16 und dem Hohlleiter 10 beträgt eine viertel Wellenlänge der Betriebsfrequenz, so daß ein kurzgeschlossener Viertelwellenspcrrtopf gebildet ist, welcher den vorstehenden vorderen Endteil der Außenfläche des Strahlers hochfrequenzmäßig von dem Reflektor isoliert.

Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Strahler wurde für ein Frequenzband von 5925 bis 6425 MHz ausgelegt und in diesem Bereich geprüft.

In dieser Ausführungsform wurde ein an den Enden offenes, kreisförmiges Rohr 10 mit einem Durchmesser von 35 mm verwendet, ferner eine Hülse 16 mit einem Durchmesser von 51 mm. wobei der Ringrauin des Sperrtopfes eine Breite von 5 mm hatte.

Die Platte 22 hatte einen Durchmesser von 127 mm. Die Bandmitten-Wellenlänge betrug 48,5 mm. Die Hülse 16 war in einem Abstand von nur wenig mehr als einer Vicrtclwellenlänge von dem Ende 14 an-

geordnet. Derselbe Abstand bestand zwischen der Reflektorplatte 22 und dem vorderen Ende der Hülse.

F i g. 3 und 4 zeigen die Strahlungsdiagramme in der E- bzw. Η-Ebene in Polarkoordinatcn mit einer logarithmischen Radiusskala von 1 db pro Teilstrich. In F i g. 3 (Ε-Ebene) befanden sich die Maxima 28 und 30 in einem beträchtlichen Winkelabstand von der sonst üblichen Mittellage. Dort wurde bei 32 ein Wert von etwa — 2 db erhalten. Der von den Radien 36 durch die mit 34 bezeichneten — 3 db-Punkte begrenzte Strahlbreitenwinkel ist größer als 90°.

F i g. 4 zeigt das Strahlungsdiagramm für die I i-Cbene. Dabei warden dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 3 mit nachgesetztem Buchstaben α verwendet. Hier ist die 3 db-Strahlbreitc noch größer und der mittlere Teil flacher. In einem Bereich von etwa 60° beträgt die Variation weniger als Vs db.

Die gezeigten Diagramme wurden am unteren Ende des Frequenzbandes erhalten und sind den an allen anderen Stellen des Bandes erhaltenen ähnlich. Die Unterschiede sind unbedeutend.

F i g. 5 zeigt in einer anderen Versuchsreihe erhaltene Vergleichsdaten für die Abhängigkeit des Strahlbreitenwinkels von der Frequenz. Dabei waren die Strahlbreitenwinkel für 3 db und lOdb durch die erfindungsgemäße Anordnung beträchtlich vergrößert und die Frequenzabhängigkeit wurde in jedem Fall stark herabgesetzt. Ferner war das Verhältnis der Strahlbreite für 3 db zu der Strahlbreitc für 10 db bei der erfindungsgemäßen Anordnung viel höher.

Wenn man nur den Vicrtclwellentopf ohne die Reflektorplattc verwendete, erhielt man eine beträchtlich bessere Strahlungsverteilung (nicht gezeigt) als bei dem einfachen, am Ende offenen Rohr. Die Strahlbreitenwinkel waren jedoch viel kleiner als bei Verwendung des Reflektors, und die Einbuchtung in der Mitte der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Diagramme trat nicht auf.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 endet der Hohlleiter 40 in einer strahlungsdurchlässigcn Scheibe 42, deren Ränder zwischen einem Flansch 44 und einem Spannring 46 eingespannt sind. Es hat sich gezeigt, daß weder die zusätzliche Verwendung des Fensters noch die dadurch bewirkte Veränderung der Querabmessung der Außenfläche des Endteils eine beträchtliche Wirkung auf die Funktion hat.

Die Refiektorplatte 52 ist am Rand von einem vorwärtsgerichteten Mantelring S4 umgeben. Aus den Fig. 3 und4 geht hervor, daß bei 27 bzw. 27a eine kleine restliche Rückstrahlung von etwas mehr als — 20 db vorhanden ist. Eine rückwärtige und seitliche Strahlung in diesen Größenordnungen ist in den

ίο meisten Fällen zulässig, kann aber gegebenenfalls durch die zusätzliche Verwendung des Abschirmmantels 54 noch herabgesetzt werden. Die Abmessung des Mantels ist nicht sehr kritisch, sondern trägt zusammen mit den anderen Konstruktionsgrößen zum Erzielen optimaler Ergebnisse hinsichtlich einer gleichmäßigen Bestrahlung des Reflektors und einer minimalen Streustrahlung bei.

F i g. 7 zeigt eine Auslührungsform der Erfindung mit einem im Querschnitt rechteckigen Hohlleiter 56.

Die Sperrtopfhülse 58 entspricht in ihrer Form dem Wellenleiter, während ein rechteckiger Reflektor 60 gezeigt ist. Es kann gegebenenfalls aber auch eine runde Refiektorplatte verwendet werden, da die Übereinstimmung mit der Hommündung nicht von wesentlicher Bedeutung ist. In dieser Ausführungsform weraen an Stelle des in Fig. 6 gezeigten Mantels 54 am Rand der Platte eine Reihe von Platten 62 verwendet, die zur Orientierung des elektrischen Feldes der Grundschwingung in dem rechteckigen WeI-

len'ieiter senkrecht sind. Diese Platten erstrecken sich vorzugsweise parallel zu dem Reflcktorrand über etwa eine Vieitclwcllenlänge, so daß sie im wesentlichen eine Reihe von Sperrtöpfen bilden, die den Stromf.uß und die Wicderausstrahlung auf den von ihnen begrenzten Teil der Platte beschränken. Dieser nichtstrahlende Teil wird bei der Bestimmung der Abmessungen des Reflektors nicht berücksichtigt.

F i g. 8 zeigt ein Beispiel der Anwendung der Erfindung auf einem Hornstrahler 64. Hier ist auch die

Hülse 66 konisch erweitert, damit der Ringspak des Sperrtopfes gleichmäßig breit ist. Die Ausführungsform nach Fig. 8 besitzt einen Reflektor 68 und Randplattcn 70, die den vorstehend beschriebenen ähnlich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Horn- oder Hohlleiterstrahler zur Speisung eines Parabolreflektors, mit einem von dem Strahler allseitig quer abstehenden und von dessen Apertur nach hinten versetzten Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (22) — von der Apertur (14) her gesehen — hochfrequenzmäßig von der Strahieraußenfläche dadurch isoliert ist, daß zwischen den Reflektor (22) und die Strahleraußenfläche ein Viertelwellensperrtopf (16) eingefügt ist.

2. Strahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Sperrtopfes (16) gegenüber der Ebene der Apertur (14) um eine Strecke nach rückwärts versetzt angeordnet ist, die größer ist als eine achtel Wellenlänge und kleiner als eine ganze Wellenlänge.

3. Strahler nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (22) an seinem äußeren Rand in Slrahlungsrichtung vorstehende Flächen (54, 62) aufweist.

4. Strahler nach einem der vorstehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (22) einen Durchmesser von etwa einer bis zu fünf Wellenlängen hat.