DE1767451U - Richtantenne fuer sehr kurze zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische wellen. - Google Patents
Richtantenne fuer sehr kurze zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische wellen.Info
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Description
- Richtantenne für sehr kurze zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen
-------------"--------------------- - Richtantennen für die Aussendung oder den Empfang zirkular oder elliptisch polarisierter Wellen werden in der Hochfrequenztechnik für die verschiedensten Zwecke benötigt, was seine Ursache vor allem darin findet, dass derart polarisierte Wellen bedeutend weniger durch Mehrfachreflexionen gestört werden als Wellen, die in einer bestimmten Ebene polarisiert sind.
- Aus diesen und anderen Gründen wird daher häufig bei Sende-Empfangsanlagen für sehr kurze Wellen die zirkuläre oder elliptische Polarisation angewendet.
- Vom elektrischen Standpunkt aus gesehen ist für die Erzeugung zirkular oder elliptisch polarisierter Wellen die sogenannte Spulenantenne geeignet. Dieser Ausdruck "Spulenantenne" soll eine Antenne beschreiben, die in Form einer symmetrisch zu einer Achse verlaufenden Spule ausgebildet ist. Die bekannteste Ausführungsform einer derartigen Spulenantenne ist eine wendelförmig ausgebildete Spulenantenne, die an ihrem einen Ende gespeist wird und
t in Richtung der Achse am anderen Ende abstrahlt. Eine solche Antenne, ; die derart zu einem Strahl-reflektor angeordnet wird, dass ihre Achse mit der Reflekt&rachse zusammenfällt und die derart betrieben wird, dass dieses System. Erregerantenne-Reflektor als Biohtantenna wirkt, ergibt eine äusserst wirkungsvolle gerichtete Aussendung von sehr kurzen Wellen-mit ausgezeichnetem Breitbandverhalten. Da es Polarisation anspricht und somit dieselbe beeinflusst-eine For- derung, die äusserst schwierig zu erfüllen ist-hat sich in der - Die vorbeschriebene bekannte Zusammenstellung einer solchen Antenne mit einem Strahlreflektor ist meist derart ausgebildet, daas an einem Ende die Spule in einen geraden Draht ausläuft, der durch
eine Öffnung in der Reflektorfläche hindurehgefuhrt ist and in den - Bei dieser bekannten Anordnung tritt noch das zusätzliche Problem auf, dass eigentlich ein Übergang von einer üblichen Doppelleitung auf eine Eindrahtleitung (nämlich die Spulenantenne) gegeben ist, wodurch die Anpassung sehr erschwert wird, insbesondere wenn es sich um die Übertragung breiter Frequenzbänder handelte Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, Richtantennen der vorbezeichneten Art sowohl bezüglich der elektrischen, als auch be-
züglich der mechanischen : Verhältnisse zu verbessern Es wird dabei ImRaum zwischen Wendel und Reflektor, d. h* innerhalb der Strahlungs' weg die zu dem hoch gebündelten, vom Rellektor ausgehendem Bjaupt- strahl hinfuhren, vorhanden sein dar. !'. Um. die hieraus resultierenden Forderungen nochmals kurz zusammenzufassen, der theoretische Ideal- emäss der Neuerung wird vorgeschlagen., eine Richtantenne für sehr kurze zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagaetisehe Wellen bestehend aus einer Reflektorflache, in deren Aehse eine Spulenantenne angeordnet ist, die über eine in der Reflektorflache vorgesehene Öffnung, mit einer einen Abschirmmantel aufweisenden Bochf ; requenzleitung verbunden ist, in der Weise auszubilden, dass Ausserdemsollen mechanische Halterungsmittel für die Spulenantenne vorgesehen sein, die sieh ebenfalls in Richtung der Achse des Reflektors zwischen dem Bauptreflektor und der Spulenantenne er strecken Zweckmässig wird als Ealterungsmittel zugleich der Aussenmantel, der vorzugsweise als abgeschirmte Leitung aaszu- bildenden peiseleitung verwendet. Für die Verbindung der Speise- - Es können auch mehrere derartiger Öffnungen sein, durch die die Anschlussleitungen zwischen Spulenantenne und Eochfrequenzzuleitung geführt werden.
- Vorzugsweise soll die spulenartig ausgebildete Antenne als sogenannte Wendelantenne ausgebildet sein.
- Es wird nachstehend gezeigt, dass eine neuerungsgemass ausgebildete Richtantennenanordnung einen in sich geschlossenen Aufbau hat und eine gute mechanisch stabile Halterung der Spulen-
antennean dem Hauptreflektor ergibt ohne dass irgendein lei- tendesMaterial die gewünschte Polarisation störend beeinfluast « Dass dies bei den neuerungsgemässen Anordnungen erreicht wird, beruht unter anderem darauf, dass es-wie sich experimentell - Die rohrartig ausgebildete Speiseleitung erstreckt sich vorzugsweise bis zu dem reflektorabgewandten Ende der Spulenantenne hin.
- Die Verbindung zwischen der Antenne und der Speiseleitung geschieht zweckmässig durch eine oder mehrere Öffnungen in dem rohrartig ausgebildeten Teil. Bei dieser Ausführungsform umgeben die einzelnen Windungen der Spulenantenne das rohrförmige Teil oder den Aussenleiter der Hochfrequenzleitung in gewissem Abstand.
In der nachfolgenden Beschreibung wird unter"Susserem Ende", der Spulenantenne stets das dem Hauptreflektor abgewendete Bnde der - Die Antenne kann sowohl vom inneren Ende als auch vom äusseren Ende her gespeist werden* Jede der beiden Binspeisungsarten bzw. Ankopplungsarten hat bestimmte Vorteile. Die Speisung vom inneren Ende her ermöglicht es, die Hochfrequenzleitung etwas kürzer zu halten und erfordert jedoch einen Reflektor oder Umlenkspiegel,
der die Strahlung auf den Hauptreflektor hin umlenkt. Der Ansshlu&s Spulenantennenstrahlung zum Hauptreflektor hin erforderlich, da messer hat als die grosste transversale Abmessung der Antenne. Zweckmassig kann diese Fortfuhrung zugleich zur Halterung des oben erwähnten Hilfsreflektors, welcher der Ausleuchtung des - Das nicht mit der Speiseleitung verbundene Spulenantennenende kann in manchen Fällen aus Zweckmässigkeitsgründen am Aussenmantel der Speiseleitung verankert und gegebenenfalls mit diesem verbunden werden. Zweckmässig erfolgt dies in der Weise, das das freie Ende der Spulenantenne nach innen gebogen wird, derart, dass es im Verankerungspunkt auf den Aussenmantel bzw. auf das rohrförmige Teil auftrifft.
- Nachstehend wird die Neuerung an Sand von Ausfuhrungsbeispielen näher erläuterte wobei sich gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Abbildungen auf gleiche Teile beziehen...
- In der Fig. 1 ist ein Richtantennensystem dargestellt, welches
einen Nau einen Rauptreflektor 1 irgendeiner bekannten Konstruktionsart auf- weist, beispielsweise einen Parabolspiegel, und der eine zentral gelegene Öffnung 2 in der Achse des Reflektors aufweist, d. h. in der Achse des Stems. Durch diese Öffnung ist eine koaxiale Speiseleitung ebenfalls in der Brennebene liegend bzw. verlaufend angeordnet. Diese Xaxialleitung besteht aus einem Aussenleiter 3 und einem Innenleiter 4. Der Aussenleiter 3 ist mit dem Reflektor 1 an das herausgeführte, Ende-des Innenleiters 4 angebracht und kann oder Scheibe ? abgesehlossen. Die Wendelantenne 5 ist somit von ihrem : Ende her, und zwar von dem äußeren, durch den Innenleiter 4 der koaxialen Leitung 3 4 gespeistt welche zugleich die Halterung - Die Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung, die sich von dieser im wesentlichen darin unterscheidet, dass die Wendelantenne 5 - hier nur schematisch
durchzwei halbe Windungen angedeutet-von ihrem inneren Ende he gespeist wird. Im. Hinblick daranf, dass die übrigen Anordmmgs- teile gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 unverändert geblieben sind, bedarf es daher deiner naheren Beschreibung dieser Anordmmg. Sowohl bei der Anordnung nach Fig. als-auch der nach Fig. 2 ist dasungespeiste Ende der Wendelantenne ala unbefestigt angenaNmeaa... In der Praxis ist dies jedoeh manchmal unerwünscht. Dieseö Ende derWendelantenne wird zweekmässig vielmehr zum Aussenleiter 3 derSpulenantenne 5 für den eines allgemeinen Aufbaus dar, wie er in der Fig 1 schematisch skizziert ist, deeh kann selbstver- ständlich die in der Fig. 3 gezeigte und beschriebene Verankerung auch b@i der Anordnung nach Fig. 2 angewendet werden. Die Fig. 4 seigt eine Modifikation der Anordnung nach Fig. 1, wobei eine - Diese Speiseleitung besteht aus einem Abschirmmantel 3' und einem Paar darin angeordneter "aktiver" Speiseleiter 4'4. Die Abschirmung ergibt in der gleichen Weise das Halterungsmittel für die Spulenantenne wie der Aussenleiter der Koaxialleitung in Fig. 1. Die.
- Leiter 4'4 sind durch Öffnungen 6' zu den Anschlusspunkten 5'der Wendelantenne herausgeführt, wobei diese Anschlusspunkte 5' in ihrer Lage längs der Wendel derart gewählt sind, dass sie elektrisch
180 voneinander entfernt sind Diese Ausbildung ist zweckmässig, da hierdurch besondere Bhasenanpassungsnetzwerke für die Verbindung der'Wende1antenne. 5 miiï den Leitern 4t4-vermieden werden knnen. Es ist ausserdem in manchen Fällen zweckmassig dielektrisches Material um einen Teil oder auch um die gesamte Wendelantenne vor- - Zweckmässig wird das dielektrische Material derart angeordnet, und in der Form ausgebildet, dass hierdurch gleichzeitig eine Verbesserung der Strahlungscharakteristik der Wendelantenne und somit gegebenenfalls auch des Hauptreflektors eintritt.
- Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des dielektrischen Materials. Bei der gezeigten Anordnung ist die Spulenantenne5 in dielektrisches Material 9 eingebettet und somit von diesem Material umgeben, wobei die Form und die Ausbildung derart getroffen sind, dass eine ebene Oberfläche eng benachbart
derDeflektorscheibe ? vorhanden istdi an derselben unmittelbar - Es empfiehlt sich, das dielektrische Material fernerhin derart zu formen, das es als dielektrische Linse oder als dielektrischen
Prisma wirkt. Die in Fig. 5 dargestellte Form des dielektrischen Materials ergit einPrismaverhalten Sine derartige Ausbildung ist insbesondere dannempfehlenswerte-wenn die Bandbreite der Wendelantenne dureh Erhöhung der Windungszahl vergrossert werden soll, was bekanntlich fernung vom Hauptreflektor 1 angeordnet werden kann. d. h. man kana einen Hauptreflektor mit kürzerer Brennweite verwenden, als dies mit den anderen Ausführungsformen ohne dielektrisches Material möglichist. Die Verwendung von dielektrischem Material in der vorbeschriebenen Weiseist nieht auf eine Wendelantenne bzw. Spulenantenn in Ver- bindung mit einem Hauptreflektor beschrankt, sondern kann aueh allgemein bei derartigen Antennen Anwendung finden, d. h. auch a&n, wenn die Spulenantenne unmittelbar zur Aussendung oder zum SmpfaB sehr kurzer elektrischer Wellen Verwendung finden soll. Dabei gelten die oben gemachten Ausführungen bezuglich der Ausbildung und An- ordnung des dielektrischen Materials weiter. verwendeten Ablenkscheibe 7 ist hier eine Rilfsref lektorflache 10 vorgesehen. Die Strahlung der Wendelantenne 5 wird an der Fläche 10 zum Rauptreflektor 1 hin reflektiert und leuchtet auf diese Weise denselben aus. Es empfiehlt sich auch in diesem Fall, die Wendel- antenne mit einem Wettersehuta zu versehen, beispielsweise einer atrahlungsdurchlässigen Haube oder die Wendelantenne in di- - In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Neuerung sind durchweg Spulen-antennen gezeigte welche nur eine einzige Wendel aufweisen* Die Neuerung ist auf derartige Wendelantennen jedoch nicht beschränkt. Die Spulenantennen können vielmehr auch als Mehrfachwendel ausgebildet sein oder in bekannter Weise aus mehreren, in Achsrichtung hintereinander angeordneten Einzelwendeln bzw. Windungen bestehen. Es kann also allgemein jede der bekannten Spulenarten Verwendung finden, sofern sie ein den gewünschten Strahlung~ verhältnissen entsprechendes zirkular oder elliptisch polarisiertes Strahlungsdiagramm aufweist. Derartige Antennen sind beispielsweise durch einen Aufsatz im Dezemberheft der Zeitschrift "Proc.
of the 19471 Seiten 1484 bis 1488e beschrieben, Dabel künnen selbstverständlich für jeden Speisepunkt gesonderte Speiseleitungen vorgesehen sein. Auch der Querschnitt der Antennen muss nicht un- - In der vorhergehenden Beschreibung sind aus Gründen der Übersichtlichkeit und der besseren Erläuterung keine genaueren Angaben über die speziellen Bemessungen der einzelnen Antennenteile gemacht.
- Für diese Bemessung der einzelnen Antennenteile, als auch des Hauptreflektors ist stillschweigend vorausgesetzt, dass diese ebenso wie bei den bekannten Hichtantennen nach den allgemein bekannten Gesichtspunkten für die Erzielung eines vorgegebenem Polardiagramms der Strahlung vorgenommen sind.. Diese Bemessungregeln sind an sich nicht neu und sollen deshalb hier nicht weiter dargelegt werden. Um jedoch noch einen allgemeinen Überblick über die Bemessung der Wendelantenne selbst zu geben, so ist hierzu folgendes auszuführen. Der wichtigste Fall dürfte wohl vorliegen, wenn ein Polarstrahlungsdiagramm gefordert wird, welchem im wesentlichen nur ein Strahlungsmaxima aufweist, d. h. die
Hauptkeule Für eine derartige Wendelantenne sollte für den Fall DerUmfang einer Windung der Wendelantenne kann auch (angenähert) ein beliebiges Vielfaches einer halben Wellenlänge betragen ; mit mehr als zwei halben Wellenlängen für den Umfang einer Windung er- gibt sich jedoch ein Strahlungsdiagramm das e mehr Wellenlängen
Claims (12)
- S c h u t z a n s p r ü c h e : 1) Richtantenne für sehr kurze zirkular oder elliptisch polarisierte elektromagnetische Wellen, bestehend aus einer Reflektorfläche, in deren Achse eine Spulenantenne angeordnet ist, die über eine
in der Reflektorfläche vorgesehene Öffnung mit einer einen Abschirmmantel ausweisenden Hochfrequenzleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschirmte Hochfrequenz- - 2) Antenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzleitung als Koaxialleitung ausgebildet ist, deren Innenleiter mit der Spulenantenne verbunden ist.
- 3) Antenne nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Nochfrequenzleitung als abgeschirmte Zweidrahtleitung ausgebildet ist deren beide Innenleiter mit der Spulenantenne verbunden sind.
- 4) Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Innenleiter der Zweidrahtleitung derart mit der Spulenantenne verbunden sind, dass ihre Anschlusspunkte elektrisch 180° voneinander entfernt sind.
- 5) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnete dass die Hochfrequenzzuleitung gleichzeitig als Halterungsmittel für die Spulenantenne vorgesehen ist.
- 6) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenantenne mit dielektrischem Material versehen ist, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass eine prismenartige oder linsenartige Beeinflussung des Strahlungsdiagrammes der Spulenantenne eintritt.
- 7) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenantenne mit einem strahlungsdurchlässigen Wetterschutzgehäuse versehen ist.
- 8) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenantenne als Zwei- oder Mehrfachwendelantenne ausgebildet ist.
- 9) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige leitende Mantel der Rochfrequenzzuleitung über die Spulenantenne hinaus fortgesetzt ist, und dass das freie Ende dieser rohrformigen Fortfuhrung durch einen scheibenartigen Deflektor abgeschlossen ist, dessen Durchmesser etwas großer als die grösste Querabmessung der Antenne gewählt ist,
- 10) Antenne nach einem der Anspruche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der rohrförmige leitende Mantel der Hochfrequenzzuleitung über die Spulenantenne hinaus fortgesetzt ist, und dass an dem freien Ende der rohrfSrmigen Fortfuhrung ein Hilfsreflektor vorgesehen istt der der Ausleuchtung des Hauptreflektors, bei- spielsweise eines Parabolspiegels, dient< - 11) Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der Spulenantenne zumindest an dem rohrfSrmigen leitenden Mantel der Hochfrequenzzuleitung verankert, vorzugsweise jedoch gleichzeitig damit verbunden ist.
- 12) Antenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der Spulenantenne nach der Verankerungsstelle anf den rohrförmigen leitenden Mantel hin abgebogen ist.
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