DE1791195A1 - Richtantenne - Google Patents

Description

ANTENNENANORDNUNG FÜR SEHR KDRZE ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antennenanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, die aus einem Hohlraumstrahler und mindestens einer vor diesem angeordneten Verzögerungsstrutur besteht, wobei der Hohlraumstrahler als Speisesystem der Verzögerungestruktur dient. '„·■'.

Es sind mehrere Arten von Verzögerungsstrukturen bekannt geworden, z.B. die bei Yagiantennen verwendete Dipolreihe und die dieser in ihrer Wirkung gleichwertige LeitScheibenstruktur, die Wendel und der dielektrische Stab. Auch Hohlraumstrahler sind bekannt. So beschreibt s.B« die,unter dem Aktenzeichen F 1591 110.1 laufende Deutsche Patentanmeldung einen Strahler, der wegen seines einem Abgewandelten Fabry-Perot-Hohlraumresonator ähnlichen Aufbau? einen Hohlraumstrahler darstellt. Es ist aber bisher keine Antennenanordnung bekannt geworden, bei der zur Erhöhung des Antennengewinnes ein Hohlraumstrahler mit einer Verzögerungestruktur kombiniert 1st.

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Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Antennenanordnung zu beschreiben, deren Gewinn durch die Kombination eines Hohlraumstrahlers und mindestens einer Verzögerungsstruktur wesentlich über den Gewinn des Hohlraumstrahlers erhöht wird, und Verbesserungen des als Speisesystems der Verzögerungsstrukturen dienenden Hohlraumstrahlers anzugeben, die zu einer Erweiterung des Anwendungsgebietes und zu einer weiteren Erhöhung des Gewinnes der erfindungsgemäßen Antennenanordnung führen*und ihren frequenzabhängigen Arbeitsbereich erweitern. Da die erfindungsgemäße Antennenanordnung wegen ihres mit der Länge der Verzögerungsstrukturen proportional ansteigenden Gewinnes das typische Verhalten e ..s Lan&sStrahlers zeigt, wird sie la Folgenden auch als "Hohlraum-Längcütrahler" bezeichnet.

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Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß die Verzögerungsstrukturen derartig vor dem Hohlraumstrahler angeordnet sind, daß bei Anwendung'einer einzigen Verzögerungsstruktur deren Längsachse und bei mehreren Verzögerungsstrukturen deren Mittelachse mit der Symmetrieachse des Hohlraumstrahlers zusammenfällt und der Hohlraumstrahler als (strahliangsgekoppeltes) Speisesystem der Verzögerungsstruktureh dient, und daß der Hohlraumstrahler mit zusätzlichen Mitteln versehen ist, die eine Anwendung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung über einen erweiterten Frequenzbereich gestatten und deren wetterfesten Einbau in Metallkörper ermöglichen.

Die mit der effindungsgemäßen Antennenanordnung erreichbaren, im Verhältnis zu ihrer Gesamtlänge besonders günstige; Gewinnwerte lassen sich am besten damit erklären, daß die den"Gewinn erhöhenden Verzögerungsstrukturen durch ein be&anders günstiges Speisesystem in Form des Hohlraumstrahlers angeregt iverden, der bei einer axialen Länge von ungefähr einer halben Wellenlänge allein bereits einen höheren Gewinn als eine fünf Wellenlängen lange Yagiantenne hat.

Besondere Vorteile des P2-findungsgemäßen Hohlraum-LängsStrahlers sind sein mit einer verhältnismäßig kurzen Baulänge und kleiner Reflektorfläche erreichter hoher Äntennengewinn, sowie seine besonders niedrigen Setteüföipfel und Rückwärtsstrahlung.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand von

Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Figuren erläutert.

Fig.l zeigt das Schema einer abgewandelten Form des Fabry-Perotresorators, der zur Erklärung der Wirkungsweise des bei der erfindungsgemäßer. Antennenanordnung als Speisesystem verwendeten Hohlraums tr ahle rs Lüüützt wird. *

Fig.2 zeigt das Schema eines besonders kompakt aufgebauten Speisesystem ^Ir die erfindungsgemäSe Antennenanordnung.

Fig.ν zeigt typische Strahlungsdiagramme des Hohlrauinstrahlers nachFig.2. 109848/0623

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Fig.4-6 zeigen weitere, verbesserte Ausführungsbeispielu des Hohlraumstrahlers.

Fig.6a zeigt eine Frontansicht des Hohlraumstrahlers von Fig.6.

Fig.7a zeigt das Schema eines Yagi-Längsstrahlers, der als Teil eines Ausführungsbeispiels eines Hohlraum-Längsstrahlers .dient.

Fig.7b zeigt einen Hohlraumstrahler nach Fig.2, der als Speisesystem des Yagi-Längsstrahlers in Fig.7a dient.

Fig.7c zeigt den aus der Kombination der Strahler gemäß Fig.7a und Fig.7b entstehenden Hohlraum-Längsstrahler.

Fig.8 ^eigt ein weiteree Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers.

Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers mit zwei Verzögerungsstrukturen.

Fig.lOa-e zeigen weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlern mit zwei bis vier in verschiedener Weise vor dem Hohlraumstrahler angeordneten Verzögerungsstrukturen.

Der Fabry-yerot-Resonator, der hauptsächlich für optische Interferenzmessungen verwendet wird, besteht aus zwei großen, parallel zu einander angeordneten, total-reflektierenden Platten, zwischen denen Mehrfachreflexion von optischen Äfellen angeregt wird. iOine abgeänderte Form dieser Anordnung, die schematisch in Fig.l gezeigt ist, hat neuerdings .anwendung als Laser-Resonanzhohlraum gefunden. In Fig.l ist ύ-, eine total-reflektierende und Mp eine partiell-reflektierende lietallplatte. Beide Reflektoren sind in einem Abstand von vielen Wellenlängen von einander genau transversal zur Längsachse g der Struktur angeordnet. Der zwischen den Reflektoren liegende, beim Laser nit aktivem Material A gefüllte Raum stellt der. Schwingungshohlraum dar, dessen Länge für Anregung einer Vielfachr-flexion zwischen den Reflektoren ein Vielfaches einer halben Betrieb svrellenlänge sein muß. Ein Teil der Hohlraumenergie wird auf der Seite des partiellen Reflektors M₂ mit einem Strahlungsdiagramm mit besonders hoher Rieht\vIrrung In der Längsachse g ."":'" Struktur abgestrahlt.

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Es wurde gefunden, daß ein ähnlich aufgebauter Hohlraum, derAeine starke Abwandlung des in Fig.l gezeigten Hohlraums - ohne das aktive Medium- betrachtet werden kann, für die Herstellung eines Hohlraumstrahlers mit hohem Wirkungsgrad verwendet werden kann und sich als solcher besonders gut als Speisesystem für den erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahler eignet. Es ist atwsx nicht möglich die Dimensionen der Fig.l auf jeden beliebigen Frequenzbereich maßstäblich zu übertragen, da sie, in Wellenlängen ausgedrückt so groß sind, daß sie sich meistens nicht realisieren ließen. Eine ausgedehnte Untersuchung der Feldverteilung innerhalb eines derartigen, für cm-vVellen dimensionierten Resonanzhohlraumes hat aber gezeigt, daß dieser in Aufbau und Abmessungen sehr weitgehend verändert werden kann, ohne daß er seine Eigenschaften als Resonanzhohlraum verliert. Zum Beispiel kann seine Länge sehr stark— sogar bis zu einer halben Betriebswellenlänge- reduziert werden, können die linearen Abmessungen des Reflektors M₁ auf wenige Wellenlängen und die Fläche des Reflektors M₂ auf weniger als ein Zehntel der "GrOBe des Reflektors

herabgesetzt werden, und kann Reflektor Mp durch parallel zu -Aander angeordnete Dipole ersetzt werden. Als Ergebnis erhält man ufη in i'ig.2 gezeigten, besonders kompakt aufgebauten Hohlraumstrahler, der gleichzeitig auch den kürzestmöglichen Strahler dieses Types darstellt. , ·

In Fig. 2 ist Reflektor M,, entsprechend M, in Fig.l, ein kreisförmiger, ebener Reflektor, und Reflektor M., entsprechend M₂ in Fig.l, ein aus drei Stabreflektoren R,S,T bestehender, in einer Ebene transversal zur Längsachse h angeordneter Reflektor. Reflektor M. kann auch eine Metallscheibe von weniger als ein Zehntel der Fläche des Reflektors M, sein. Die axiale Länge L des Hohlraumstrahlers beträgt ungefähr eine halbe Wellenlänge. Der den Hohlraumstrahler speisende Dipol F_c liegt zwar gewöhnlich in der Mitte zwischen den Reflektoren M, und M^, doch kann seine Verschiebung aus der Mitte zur Einstellung der Anpassung der Speiseleitung an den Eingangswiderstand des Dipols verwendet werden. Die Richtwirkung des Hohlraumstrahlers läßt sich -durc/i eine den äußeren Reflektorrand umgebende Randfläche B von 0,25 bis 0,5 Wellenlängen Breite noch merklich verbessern.

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Der Hohlr.aumstrahler der Fig.2 erreicht mit einem Reflektor M, von 2 Wellenlängen Durchmesser bei optimaler Einstellung aller Parameter einen Gewinn von 15 dB über den isotropischen Strahler. -Ba den in Fig.3 gezeigten Strahlungsdiagrammen dieses Hohlraumstrahlers für E- und Η-Ebene liegen alle Seitenzipfel um mehr als 20 dB , und die Rückwärtsstrahlung um mehr als 30 dB unter dem Maximum in der HauptStrahlrichtung. Für diese besonders günstigen Diagramme ist die Kreisform des Reflektors M, zum Teil verantwortlich, aber auch quadratische oder vieleckige Reflektoren, die leichter hersteilbar sind, geben sehr gute Diagramme. .

Der in Fig.2 gezeigte Hohlraumstrahler ist in Aufbau und Wirkungs .-/.' ise ähnlich der in der Deutschen Patentanmeldung mit dem Akten-, aeichen P 1591 110,1 beschriebenen Antenne. Allerdings war es zur Zeit der Einreichung dieser Patentanmeldung noch nicht bekannt, daß für die Erzielung des Hochstgewinnes bei dieser Antenne vor allem ihre Hohlraumparameter auf die optimalen Werte eingestellt werden müssen. Diese Erkenntnis führte zu einigen Verbesserungen im Aufbau und in den Leistungen dieser Antenne, die von wesentlicher Bedeutung bei ihrer Verwendung als Speisesystem für den erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahler sind.

Wie in einer früheren Patentanmeldung beschrieben, kann auch ein Winkelreflektor an Stelle des ebenen Reflektors M, verwendet werden.

Es hat sieh gezeigt, daß es meistens ausreicht die Randfläche B nur in der Polarisationrichtung der Strahlung vorzusehen. Deshalb benötigt z.B. ein quadratischer Reflektor ML eine linear polarisierten Hohlraumstrahlers nur auf den zu dem Speisedipol parallelen Kanten, und ein kreisförmiger oder vieleckiger Reflektor NL nur entlang zweier gegenüber liegender, ungefähr 90° weiter Sektoren des umfange mit einer Randfläche versehen zu sein. Allerdings muß bei kreisförmiger oder elliptischer Polarisation dis Readflache den gesamtes jsafang d@s -fieflektors M, -umgaben.

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Der Frequenzbereich dee Hohlraumstrahlers nach Fig.2 ist hauptsächlich durch die Hohlraumlänge L begrenzt· Sieht man eine axiale Verstellbarkeit dee Reflektors M,, und damit eine Veränderung der Hohlraumlänge L vor, dann kann der Hohlraumstrahler für Höchstgewinn über den gesamten Frequenzbereich, den der Speisedipol beherrscht, abgestimmt werden. Dabei ergibt ein Verschieben des Reflektors IL zu M~ hin Abstimmung für höhere, und eine Verschiebung vom M, weg Abstimmung für niedrigere Frequenzen. Definiert man, wie öfters üblich, als die benutzbare Bandbreite des Hohlraumstrahlers den Frequenzbereich, innerhalb dessen der Antennengewinn ungefähr proportional der Fläche des Reflektors U, 1st und alle Nebenzipfel der Diagramme in B- und Η-Ebene um mindestens IO dB unter dem Maximum liegen, dann 1st die Bandbreite des für eine gegebene Frequenz optimal dimensionierten Hohlraumstrahlers ungefähr 1,3:1, er läßt sich aber durch Veränderung der Sohlraumlänge innerhalb eines Frequenzbereiches 2:1 as&t HuehstgewJLnn abstimmen·

Es hat sich gezeigt, daß man auch mit fest eingestellter Länge.L eine Bandbreite von nahezu 2ti erreichen kann, wenn man die Hohlrauaparameter tV^r verschiedene Frequenzen optimal dimensioniert, bei eins» praktischen Modell.wurde dies ζ·Β erreicht, wenn die Reflektoren IU und IL für die höchste Frequenz des gewünschten Frequenzbereiches und dl« Hohlraualange für 5/4 dieser Frequenz optimal eingestellt war.

Eine noch größere Bandbreite erhält man mit der in Flg.4- gezeigt: ten Antenne. M,, B, 7_q9 M. und L haben, wie bei allen Figuren, die gleiche Bedeutung wie in Fig.2. Ein dritter Heflektor M_c, der ungefähr die gleiche Form und Größe, wie Reflektor M. hat, 1st außerhalb des Hohlraumes in einem Abstand G vom Heflektor M^ und parallel zu ihm angeordnet« Wegen dee sehr komplizierten Zusammenwirkens der verschiedenen Parameter muS der Optimalwert des Abstandes G, der in Allgemeinen twlschen eine» Viertel und der Hälfte der Hohlraum· länge liegt, experimentell ermittelt werden· Selbstverständlich sruÄ äMm&i äox Speleedipol de· Hohlraumetrahlere für den vorgesehenen

geignet

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Bei einem Ausführungsbeispiel mit kreisförmigen Reflektoren M,, Ii, und Mc wurden beste Ergebnisse über einen Frequenzbereich von mehr als 2:1 bei folgenden Abmessungen des Hohlraumstrahlers, ausgedrückt in der Wellenlänge l_m der höchsten Frequenz erreicht:

DtxrelsMeeer des Reflektors M, 2_fOOXtn

• " " U₄ - 0,501»

■ - ■ ■ . " " M₅ 0,45 Ah₁

Breite der Randfläche B 0,35 ^m,

Hohlraumlänge L 0,67 l*>

Abstand zwischen M^ und M₅ G 0,l6 im

Man kann die verhältnismäßig große Bandbreite des Hohlraum- W Strahlers von Fig.4 «öf das Zusammenwirken von drei verschiedenen Antennenprinzipiell zurückführen, von denen jedes in einem Teil des Frequenzbereiches vorherrschend ist. Bezeichnet man mit f^ die höchste Frequenz, dann arbeitet die Antenne als Hohlraumstrahler bis zu etwa 0,8 f^. Der Höhlraumeffekt verliert mit abnehmender Frequenz seinen EiBfIuS und die Reflektoren M^ und Mc nähern sich * ihren optimalen Dimensionen als Direktoren bei ungefähr 0,7 f^. In diesem Frequenzbereich wirkt die Antenne bis zu ungefähr Ü,6 f_fa als Längsstrahler aalt swei Direktoren. Für noch niedrigere Frequenzen verlieren M^, und Mc ihre Direktoreigenschaften und die Antenne arbeitet schließlich Ms unter 0,5 f_h als Reflektorantenne mit den Speisedlpol als elnsigea wirksamen Teil vor Reflektor M~. j|

Flg.5 zeigt eisen speziellen Typ eines Hohlraumstrahlers, der ohne herausragende feile in einen Körper eingebaut werden kann. M,, B, L, F_c und M. haben wieder die gleiche Bedeutung wie in Fig.2, allerdings reicht hler die Randfläche über die ganze Hohlraumlänge. P ist eine dielektrische Platte, parallel zu M, und verbunden mit Randfläche B, die gleichzeitig Reflektor U^ trägt. Dieser Strahler stellt eine vollkoraen geschlossene Anordnung dar, die sich leicht auch wetterfest aufbauen läßt. Ihre Einbautiefe beträgt nur eine halbe Wellenlänge· Ein gemäß FIg,5 gebautes Versuchsmuster, das miteiner Platte aus Plexiglas abgedeckt war, zeigte einen weiteren kleinen Gewinnanetleg und eine weitere Verkleinerung der Nebenzipfel.

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Fig.6 zeigt das Schema eines Hohlraumstrahlers mit weiter verringerter Einbautiefe. Alle Bezeichnungen sind die gleichen, wie in Fig.5. Die dielektrische Deckplatte liegt in der Ebene des Speisedipols F_ und Reflektor M_A ist der einzige außerhalb der geschlossenen Anordnung liegende Teil der Antenne. Er kann, wie in Fig.6a gezeigt, mit dem Mittelpunkt der Platte P oder über zwei Stäbe mit der Randfläche B verbunden sein. Für lineare Polarisation müssen "diese Stäbe, falls sie aus Metall hergestellt sind, senkrecht zur Polarisationsrichtung verlaufen (Q für vertikale, Q₁ für horizontale Polarisation), für zirkuläre Polarisation müssensie aus nichtleitendem Material bestehen.

Zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers kann jede der beschriebenen Ausführungen von Hohlraumstrahlern mit jeder der bekannten Verzögerungsstrukturen, z.B. einer Dipolreihe, einer Leitscheibenstruktur, einer Wendel oder einem dielektrischen stab kombiniert werden.

Im Folgenden wird gezeigt, wie ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers aus einem Hohlraumstrahler gemäß Fig.2 und einer Yagiantenne erhalten wird. Bekanntlich besteht eine Yagiantenne in ihrer einfachsten, in Fig 7a schematisch gezeigten Form aus einem gespeisten Dipol F , einem Dipolreflektor R und einer die Verzögerungsstruktur bildenden Reihe von Dirktoren D-, bis D_Q. Das Arbeitsprinzip der Yagiantenne ist ausführlich in der Fachliteratur beschrieben. Ihr Gewinn ist hauptsächlich eine Funktion der Länge der Verzögerungsstruktur, vorausgesetzt, daß die Direktoren für ihre optimale Länge eingestellt sind und das aus F und R_y bestehende Speisesystem für höchste Richtwirkung in Richtung der Langsachse der Antenne dimensioniert ist.

In Fig.7 wird auch gezeigt, wie der Hohlraum-Längsstrahler der Fig.7c durch Einfügen des gespeisten Endes der Yagiantenne der Fig.7a in den Hohlraumstrahler der Fig.7b entsteht, in allen drei Figuren sind dabei dieselben Bauelemente mit denselben Buchstaben bezeichnet. Zur Vereinfachung der Zeichnungen sind die Abstände zwischen den Reflektoren, Speisedipolen und Direktoren beider Antennen gleich groß gewählt. Das Einfügen der Ya^i in den Hohlraumstrahler wird so

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vorgenommen, daß die gespeisten Dipole F„ und F in dem Speisedipol F des erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers zusammenfallen, daß R mit M, zusammenfällt, und daß der erste Direktoren D₁ durch Reflektor UL ersetzt wird. Was von der Yagiantenne nach dem Zusammenbau beider Antennen noch übrig blieb, ist ihre aus den Direktoren D₂ bis Dg bestehende Verzögerungsstruktur, die nun vor dem Reflektor M, liegt. ■

Der Gewinn der erfindungsgemäßen Antennenanordnung steigt nun mit der Verlängerung der Verzögerungsstruktur, vorausgesetzt, daß lh» Phasengeschwindigkeit jedesmal auf den der vergrößerten Länge entsprechenden Optimalwert eingestellt wird. Es soll betont werde, daß öfjtimale Phasengeschwindigkeit des Hohlraum-Längsstrahlers verschieden von der eines bekannten LängsStrahlers gleicher Länge ist, Grewinn und Diagramme der Antenne werden noch etwas verbessert, wenn man die Direktoren nach dem abstrahlenden Snde der Antenne hin an sich bekannter Weise *on Dipol zu Dipol in ihrer Länge verkleinert.

Unter Anwendung des in Fig.7 gezeigten Verfahrens kann der Gewinn von bereits bestehenden Yagiantennen auch noch nachträglich erhöht werden, wenn man _

1. den Reflektor E durch den ebenen Heflektor M- ersetzt

2. den ersten Dirktor D₁ durch einen Reflektor R,S,T oder jede andere Form des Reflektors M., z.B. eine Metallscheibe ersetzt und

3. die Direktoren auf die der Länge der Verzögerungsstruktur entsprechenden optimalen Werte verkürzt';

Fig.8 zeigt das Schema eines erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers mit einem kreisförmigen Reflektor NU, einer Kombination von drei Reflektordipolen als Reflektor M, und einer Verzögerungsstruktur mit sieben Dirktoren D« bis Dq. Der horizontale Verlauf des Speisedipols zeigt an, daß dieses AusfiSfungsbeispiel für horizontale Polarisation gedacht ist. Für vertikale Polarisation müssen sich sämtliche Dipole in vertikaler Richtung erstrecken. Für alle übrigen Polarisationewinkel sollteam besten ein Kreuzdipol als Speisedipol verwendet werden, Heflektor IiL eine kreisförmige Scheibe mit ungefähr 0,5 Wellenlängen Durchmesser sein, und die Verzögerungsstruktur sollte aus Kreuzdipolen bestehen* oder kann jede andere für die

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vorgesehene Polarisation geeignete Verzögerungsstruktur sein.

Die Länge der in Fig. 8 gezeigten Antenne läßt sich ohne Absinken des Antennengewinnes verkürzen, wenn man vor dem Kohlraum zwei oder mehrere Verzögerungsstrukturen vorsieht, die entweder über einander oder neben einander angeordnet sind. Fig. 9 zeigt z.B. einen derartigen Aubau mit zwei neben einander angeordneten Verzögerungsstrukturen. Sämtliche Bauteile sind wieder mit denselben Buchstaben

_J in " bezeichnet

wieAden vorher gezeigten Figuren^ Reflektor UL hat hier eine quadratische Form. Er ist nur auf den in der Polarisationsrichtung verlaufenden Seiten mit Randflächen B versehen. F ist ein bekannter Breitbanddipol·

Es sei besonders hervorgehoben, daß diese Anordnung von Verzögerungset ruktur en vor dem Hohlraumstrahler nichts mit der bekannten Anordnung von zwei oder mehr Yagis vor einem gemeinsamen ebenen Reflektor zu tun hat. Bei einem solchen aus mehreren Yagis bestehenden Yagi-Strahler wird jede einzelne Yagi durch einen eigenen Dipol, oder je zwei Yagis durch einen Doppeldipol gespeist und die Verzögerungsstrukturen müssen immer direkt vor ihren Speisedipolen angeordnet sein· Im Gegensatz dazu werden die zwei oder mehr Verzögerungsstrukturen bei dem erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahler direkt aus der Apertur des Hohlraumstrahlers gespeist, wobei der Hohlraum selbst von einem einzigen Speiseelement angeregt ist. Ordnet man die beiden Verzögerungsstrukturen über einander, wie in Fig. 9 gezeigt, oder neben einander an, dann veringert sich die Breite der Hauptkeule des Stxahlungsdiagrammes in der Η-Ebene bzw in deriEbene ohne merkl iahe Ver änderungea in der E- bzw Η-Ebene. Die gleichzeitige Anordnung von zwei oder mehr Verzögerungsstrukturen über- und neben einander verschmälert die Hauptkeule in beiden Ebenen. Durch Verschieben der Verzögerungsstrukturen innerhalb der Apertur des Hohlraumstrahlers und durch Veränderung ihrer Phasengeschwindigkeit läßt sich das Nebenzipfelverhalten und der Gewinn des erfindungsgemäßeh Hohlraum-Längsstrahler 8 gemäß Fig_f10a-e kontrollieren.

Fig.10 zeigt schematisch einige Ausführungsbeispiele derartiger Hohlraum-Längsstrahler. Darin bedeuten die äußeren Kreise jedesmal kreisförmige Reflektoren JyU und gebenAausgezogenen geraden Linien

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die Lage und Orientierung der Dipole der Verzögerungsstruktur D, und die gestrichelten Linien die Lage und Orientierung der aus drei Stabreflektoren R,S,T bestehenden Reflektoren UL in Fig.lOa-c und die gestrichelten inneren Kreise die als kreisförmige Scheiben ausgeführten Reflektoren M^ in Fig.1Od und e an. Die Speisedipole der Hohlraumstrahler, die der Übersichtlichkeit halber in Fig_e10 weggelassen wurden, sind bei den in Fig.10 a-c gezeigten, für lineare "Polarisation gedachten Ausführungsbeispielen sich in der jeweiligen Polarisationsrichtung erstreckende Dipole und bei den für beliebige Polarisationrichtung gedachten Ausführungsbeispielen der Fig, 1Odund e Kreuzdipole.

Es sei nochmals betont, daß die Wirkungsweise des als Speisesystem für den erfindungsgemäßen Hohlraum-Längs st rahler verv/endete Strahler auf dem Prinzip eines Resonanzhohlraumes beruht und daß deshalb deren Optimalabmessungen diesem Prinzip entsprechen eingestellt werden müssen. Daraus folgt, daß die elektrische Länge des Hohlraumes angenähert ein Vielfaches einer halben Wellenlänge sein muß,daß die Reflektoren M, und M. derartige Abmessungen haben müssen, daß sich die benötigte stehende Resonanzwelle im Hohlraum ausbilden kann, und daß nur ein sehr geringer Teil der Energie aus dem Hohlraum nach den Seiten, und der Hauptteil aus der in der Ebene des Reflektors Iff, liegenden Ape-rtur abgestrahlt wird. Es wurde gefunden, daß diese Forderungen am besten erfüllt und Höchstgewinn des erfindungsgemäßen Kohlraum-Längssträniers bei gleichzeitig günstigen Strahlungsdiagrammen mit einem Reflekt8rⁿi|^Bn^cui5ilftnr 2,2 //ellenlangen der höchsten vorgesehenen Frequenz, einem Reflektor WL von 0,5 Wellenlängen Durchmesser, bei einer- Hohlraumlänge von 0,5,Wellenlängen und bei Verwendung einer Randfläche von ca 0,25 Wellenlängen erreicht wird.

Wird bei gleichbleibender Hohlraumlänge L der Reflektor U-vergrößert, dann erhöhen sich die Nebenzipfel und der Antennengewinn beginnt wieder abzunehmen. Wird andererseits die Hohlraumlänge z.B. auf eine ganze Wellenlänge vergrößert, dann muß für optimale Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hohlraum-Längsstrahlers, vor allem für Erreichung eines erhöhten Gewinnes auch der Reflektor M- in seinen Abmessungen vergrößert werden.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Antennenanordnung zum Senden und Empfang sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Hohlraumstrahler und mindestens einer vor diesem angeordneten Verζögerungsstruktur, auf der sich die elektromagnetischen Wellen mit einer Phasengeschwindigkeit langsamer als Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, besteht, wobei der Hohlraumstrahler als Speisesystem der Verzögerungsstrukturen dient, und daß. die Verzögerungsstrukturen derartig vor dem Hohlraumstrahler angeordnet sind, daß bei Anwendung einer einzigen Verzögerungsstruktur deTen Längsachse, und bei mehreren Verzögerungsstrukturen deren Mittelachse mit der Symmetrieachse des Hohlraumstrahlers, die auch die HauptStrahlrichtung der erfindungsgemäßen Antennenanordnung darstellt, zusammenfällt, und daß der Hohlraumstrahler mit mit zusätzlichen Mitteln versehen ist, die eine Verwendung der erfincungsgemäßen Antennenanordnung über einen erweiterten Frequenzbereich gestatten und deren wetterfesten Einbau in Metallkörper ermöglichen.

2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumstrahler einen abgewandelten Fabry-Perot-Hohlraumresonator mit parallel zu einander angeordneten Flächenreflektoren darstellt und die Verzögerungsstrukturen Dipolreihen sind.

3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des ebenen Reflektors 'JE* ein Winkelreflektor vorgesehen ist.

Weitere Anspruch© werden nachgereicht«.

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