DE1917675A1

DE1917675A1 - Dielektrische Rundstrahlantenne

Info

Publication number: DE1917675A1
Application number: DE19691917675
Authority: DE
Inventors: Traeger Dipl-Ing Alfred
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DE1917675B2

Description

Dielektrische Rundstrahlantenne Die Erfindung betrifft eine dielektrische Scheibenantenne, wie sie zur Erzeugung einer vertikal gebündelten horizontalen Rundstrahlung verwendet wird.
Ess ist bekannt, derartige dielektrische Scheibenantennen über ein durch eine zentrale zylindrische Bohrung in der Scheibenmittenachse angeordnetes Koaxialkabel zu erregen (brit. Patentschrift 688 374). Auch die Speisung einer dielektrischen Scheibenantenne über einen zentralen Hohlleiter ist bekannt (US-Patentschrift 2 433 924). Eine breitbandige Erregung derartiger Antennen über Dipole und viertelwellenlängenstifte ist schwierig.
Andererseits ist die Erzeugung einer Rundstrahlung über eine Antenne bekannt, bei der ein kegelförmiger Reflektor durch einen gleichachsig angeordneten Rundhohlleiter angeregt wird (US-Patentschrift 2 871 477, US-Patentschrift 2 921 309). Derartige Antennen sind bei Ausschaltung der Störmoden breitbandiger zu erregen; dasVertikaldiagramm ist durch in der Hauptsache die Ausbildung des Kegelmantels bestimmt, der naturgemäß im Hinblick auf eine stärkere Vertikalbündelung nur in Grenzen, z.B.
durch eine parabolische Aushildung, geändert werden kann.
Die Erfindung weist nun den Weg, wie unter Beibehaltung einer breitbandigen Speisung auf einfache Weise eine erhöhte vertikale Bünde lung erzielt werden kann.
Dies @eschieht nach der Erfindung bei einer dielektrischen Rundstrahlantenne, bestehend aus einer im Zentrum über einen Rundhohlleiter erregten, sich zum Rand hin verjüngenden dielektrischen Scheibe dadurch, daß im Zentrum der Scheibe gleichachsig zum Rundhohlleidter ein metallischer Kegelreflek tor angeordnet ist,dessen Basiskreisradius dem Innenradius r des Rundhohlleiters entspricht, dessen Spitze zum Rundhohlleiter weist und dessen Höhe h über die Beziehung h = ctg (#k) r 2 vom Innenradius des Rundhohlleiters und vom gewählten Konuswinkel # k abhängig ist.
Der Konusinkel bestimmt die Richtung der Hauptkeule des Vertikaldiagramms der Antenne. Bei horizontaler Abstrahlung ist der KonuswinkelJ9k = 900.
Bei einer um den Winkel d gegenüber der Horizontalen nach oben gerichteten Hauptkeule ist der Konuswinkel #k = 90 - α und die Scheibe ist zum Rand hin um den Winkel α nach obengebogen.
Soll die Hauptkeule um den winkel α gegenüber der Horizontalen nach unten gerichtet sein, so ist der Konuswinkel #k k = 90 + α und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel α nach unten geneigt.
Die Polarisation der abgestrahlten Welle hängt von dem Wellenmodus der im Rundhohlleiter zugeführten Energie ab; bei ho-rizontaler Polarisation führt der Rundhohlleiter die H01-Welle, bei vertikaler Polarisation die E01-Welle.
Im nachfolgenden erden anhand von 4 Figuren vier Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen Ausführungsformen mit in das Dielektrikum eingebettetem kegelreflektor, während bei Figur 3 und 4 der Kegelreflektor in einer zentralen Öffnung der Scheibe angeordnet ist, Die in der Figur 1 von unten durch den als Vielmodenhohlleiter ausgebildeten Rundhohlleiter 1 zugeführte Spseiseenergie tritt am Ubergangsstück 4 in das Dielektrikum ein und trifft in der durch Pfeile angedeuteten Richtung auf den Kegelreflektor 3 und wird an diesem in horizentaler Richtung umgelenkt. Durch das Dielektrikum der Scheibe 2 gabündelt, ergibt sich eine horizontale Rundstrahlung. Der reflexionsmindernde Übergang 4 bildet mit dem Dielektrikum der Scheibe 2 ein stäck. @r ist als hanlkegelförmige Vertiefung einess Zylinders auss eführt, der in den Randh@hlleiter 1 @inei@-ragt und diesen ausfüllt. Der Hohlkegel hat in etwa die leichen Abmessungen wie der metallische Kegelreflekter . Die Höhe des kegelreflektorss h ergibt sich aus der in der Figur 1 anbgedeuteten trigonometrischen Beziehung h = ctgk#k/2 : r, wobei r sowohl der Basiskreisradius des Ke@elreflektors als auch der Innenradius des Rundhohlleiters 1 ist.
Der Durchmesser der dielektrischen Scheibe liegt zwischen 2r , 10#m, wenn r der Radius des Rundhohlleiters 1 und # m die mittlere Betriebswellenlänge der Antenne ist, Der Querschnitt verjüngt sich analog zu den bekannten dielektrischen Stielstrahlen nach außen. Der konuswinkel beträgt bei @eri zontaler Abstrahlung 90° : Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit stark nach UntC2l abgewinkelter dielektrischer Scheibe 2. Der Konuswinkel ist stumpf und ergibt sich aus der bereitss erwähnten Bezienung.
Die übrige Anordnung entspricht der ler Figur 1.
In den Figuren 3 undd 4 ist der Kegelreflektor nicht in das Dielektrikum der Scheibe eingebettet, sondern in einer zenralen Öffnung der Scheibe 2 untergebracht. Dementsprechend erfolgt der Übergang Luft-Dielektrikum erst nach Umlenkung am Kegelreflektor 3. In der Figur 3 ist dieser reflexionsmindernde Übergang 4 al Querschnitt zurhorizontalen Achse der Scheibe symmetrischer keiförmiger Einschnitt an der Wand der zentralen Öffnung der Scheibe ausgeführt.
In der Figur 4 ist der reflexionsmindernde Übergang 4 Querschnitt zur horizontalen Achse der Scheibe 2 symmetrische keilförmige Verjüngung der Scheibe 2 an ihrer zentralen Öffnung ausgebildet.
Die vertikale Bündelung ist von der Formgebung und der Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Scheibe 2 abhängig und in weiten Grenzen variabel.
Mit der erfindungsgemäßen Antenne läßt sich die vertikale Bündelung und die Richtung der vertikalen Hauptkeule auf einfache Weise variieren und damit den geographischen Gegebenheiten des Versorgungsbereiches anpassen.

Claims

Patentansprüche
Dielektrische Rundstrahlantenne, bestehend aus einer im Zentrum über einen Rundhohlleiter erregten, sich zum Rand hin verjüngenden dielektrischen Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum der Scheibe (2) gleichachsig zum Rundhohlleiter (1) ein metallischer Kegelreflektor(3) angeordnet ist, dessen Basiskreisradius dem Innenradius(r) des Rundhohlleiters entspricht, dessen Spitze zum Rundnohlleiter weist und dessen Höhe (h) über die Beziehung h = ctg (#k/2) . r vom Innenradius (r) des Hohlleiters und vom gewählten Konuswinkelfk k abhängig ist. (Figur 1) 2. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Abstrahlung der Konuswinkel ik = 900 ist.
3. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer um einen Winkel α gegenüber der Horizontalen nach oben gerichteten Abstrahlung der Konuswinkel k = 90-α ist und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel α nach oben gebogen ist.
4. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekeiinzeichnet, daß bei einer um einen Winkel α gegenüber der Horizontalen nach unten gerichteten Abstrahlung der Konuswinkel # k = 90 +α ist und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel α nach unten geneigt ist. (Pigur 2)
5. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelreflektor (3) in das Dielektrikum der Scheibe (2) eingebettet ist und zwischen Rundhohlleiter (1) und Kegelreflektor (3) ein reflexionsmindernder Übergang (4) vorgesehen ist, welcher mit der Scheibe(2) ein Stück bildet. (Figuren 1 und 2)
6. Rundstrahlantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (4) aus einem gleichachsig zum Rundhohlleiter (1) angeordneten, diesen in seinem Querschnitt ausfüllenden zylinderförmigen Dielektrikum besteht, welches an seiner in den Rundhohlleiter hineinragenden Stirnseite eine hohlkegelförmige Vertiefung aufweist. (Figuren1 und 2)
7. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelreflektor (3) in einer zentralen Öffnung der Scheibe (2) angeordnet und der Querschnitt der zentralen Öffnung als reflexionsmindernder Übergang ausgebildet ist.

(Figuren 3 und 4)
8. Rundstrahlantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der reflexionsmindernde Übergang (4) aus einem zur horizontalen Scheibenachse syrnmetrischen, im Querschnitt keilförmigen Einschnitt in die Scheibenwand besteht.(Fig.3)
9. Rundstrahlantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der reflexionsmindernde Übergang (4) aus einer zur horizontalen Scheibenachse symmetrischen, im Querschnitt keilförmigen Verjüngung der Scheibe an der zentralen Öffung besteht. (Figur 4)
10. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter (1) zur Erzielung einer horizontalen Polarisation der abgestrahlten Welle die H01-Welle führt.

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11. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Rundhohlleiter (1) zur Erzielung einer senkrechten Polarisation der abgestrahlten Welle die E01-Welle führt.