DE1922168C3 - Vorrichtung für eine Höchstfrequenzantenne zur Umwandlung einer linearen Polarisation in eine elliptische oder kreisförmige Polarisation oder umgekehrt - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Höchstfrequenzantenne zur Umwandlung einer linearen Polarisation einer elektromagnetischen Welle in eine elliptische oder kreisförmige Polarisation bzw. umgekehrt, bestehend aus zwei senkrecht zur Fortpfianzungsrichtung der Welle angeordneten dielektrischen Platten mit darin eingebetteten Gittern aus parallelen, mit dem elektrischen Feldstärkervektor einen Winkel einschließenden Drähten und einer zwischen den Platten angeordneten und zu diesen parallelen dielektrischen Scheibe.

Bei solchen Vorrichtungen wird die gewünschte Polarisation dadurch erhalten, daß die Phasenverschiebung zwischen zwei aufeinander senkrecht stehenden Komponenten der elektromagnetischen Welle geändert wird.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der USA.-Patentschrift 33 40 535 bekannt. Sie bildet dort die Innenfläche und die Außenfläche eines parabolischen Hilfsreflektors für eine Cassegrainantenne und setzt sich aus in Ausbreitungsrichtung der Welle hintereinanderliegenden Polarisationsdrehgittern zusammen, welche aus parallelen, mit dsm elektrischen Feldstärkevektor einen Winkel einschließenden Drähten bestehen, die durch einen dünnen Träger aus dielektrischem Material gehalten sind, wobei aufeinanderfolgende Polarisationsgitter durch ein gemeinsames Trägerdielektrikum miteinander verbunden sind. Nachteilig an einer solchen Vorrichtung ist der schmale Nutzfrequenzbereich.

Eine Vorrichtung der einleitend genannten Art ist auch aus der USA.-Patentschrift 32 71 771 bekannt und besteht wiederum aus zwei in je einem dünnen Kunststoflträger eingebetteten Polarisationsdrehgittern, die durch eine dazwischenliegende dielektrische Scheibe miteinander verbunden sind. Der Winkel der Drähte der Polarisalionsdrehgitter zu dem elektrischen Feldstärkevektor beträgt im Falle zirkularer Polarisation 45°. Auch diese bekannte Vorrichtung besitzt eine nur verhältnismäßig bescheidene nutzbare Bandbreite. Darüber hinaus ist ihre mechanische Stabilität mangelhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art breitbandig auszubilden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dielektrischen Platten in ihrer Dicke so bemessen sind, daß ihr kapazitiver Blindleitwert etwa gleich der Hälfte des induktiven Blindleitwertes der in diese Platten eingebetteten Gitter aus parallelen Drähten für den zu den Drähten parallelen elektrischen Feldstärkevektor ist und die dielektrische Scheibe in ihrer Dicke derart bemessen ist, daß sowohl für den senkrecht zu den Drähten verlaufenden Vektor der Welle als auch für den parallel zu den Drähten verlaufenden Vektor Anpassung besteht.

Eine derartige Ausgestaltung der Vorrichtung bietet den Vorteil, daß das Antennendiagramm nur wenig beeinträchtigt wird. Weitere Vorzüge sind gute mechanische Stabilität und Verwendbarkeit auch bei hohen Sendeleistungen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsform schematisch veranschaulicht.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung eine Vorrichtung zur Umwandlung einer linear polarisierten Welle in eine zirkulär polarisierte Welle. Die Vorrichtung besteht aus den beiden Platten 21 und 22 und der Scheibe 4, alle aus dielektrischem Material. Die äußeren Platten 21 und 22 sind gleichartig aufgebaut, und in jede ist ein Gitter aus parallelen, leitenden Drähten eingebettet. Für den in der Zeichnung wiedergegebenen Fall sind diese Drähte in einem Winkel von 45° gegen den elektrischen Feldstärkevektor der Welle geneigt, die von der Antenne 1 abgestrahlt wird, an welcher diese Vorrichtung angebracht ist, die die Umwandlung der linear polarisierten Welle in eine zirkulär polarisierte Welle gestattet. Die Platten 21 und 22 bzw. die Scheibe 4 werden von Stützen 5 in ihrer Lage gehalten.

Die Dicke der äußeren Platten 21 und 22 ist so bemessen, daß ihr kapazitiver Blindleitwert dem halben Eigenblindleitwert des Drahtgitters 3 entspricht. Es ist bekannt, daß eine dielektrische Platte, welche rechtwinklig zur Fortpflanzungsrichtung einer elektromagnetischen Welle angeordnet ist, und eine nicht

ν-rnachlässigbare Dicke e besitzt, sich wie ein kapazitiver Blindleitwert verhält, dessen Wert dui'di

ι -, _e X ~ ^~—(f— 1) gegeben ist. Hierin bedeutet /. die

Wellenlänge der elektromagnetischen Welle, f die Dielektrizitätskonstante des Materials, aus dem die genannte Platte besteht.

Diese Wahl der Dicke e der Platten 21 und 22 und ihr daraus resultierender Blindleitwert hat zur Folge, daß die Komponente der Welle, die parallel zu den Drähten 3 verläuft, eine Phasenvoreilung von 22,5
und die Komponente, die senkrecht zu diesen Drähten verläuft, eine Phasennacheilung von 22,5° erhält, wenn die von der Antenne 1 abgestrahlte Welle jede der beiden Platten 21 und 22 durchläuft. Die Gessmtphasenverschiebung beträgt folglich 90°, und die lineare Polarisation ist daher in ein" zirkuläre Polarisation umgewandelt. Durch die Vergrößerung des Blindleitwertes jeder der Platten 21 und 22 auf die Hälfte des Blindleitwertts jeder der Drahtgitter vergrößert sich die Nulzbandbreite nahezu auf das Doppelte. Die dielektrische Scheibe 4, die zwischen den beiden Platten 21 und 22 eingefügt ist, ist in ihrer Dicke so bemessen, daß die Vorrichtung sowohl an die zu den Drähten parallele als auch an die hierzu senkrechte Komponente der Welle angepaßt ist. Die Wahl ihres kapazitiven Blindleitwertes und folglich ihrer Dicke geschieht z. B. unter Zuhilfenahme eines Smith-Diagramms. Die Gesamtdicke F der Vorrichtung ist so gewählt, daß sie in der Größenordnung von einem Viertel der Wellenlänge / der Welle liegt, die normalerweise für die Mehrzahl der Höchstfrequenzantennen unterhalb der Rayleigh-Entfernung liegt. Durch Anordnung einer Anzahl /1 von Gruppen 21, 4, 22 erhält man eine von 90° verschiedene Phasenverschiebung und folglich eine von der rirkularen Polarisation abweichende Polarisation. Eine beliebige Polarisation erhält man ebenfalls durch Änderung des Verhältnisses zwischen der Eigenimpedanz und der kapazitiven Impedanz jeder der Platten 21 und 22. Weiter wird durch Änderung des Neigungswinkels der Drähte 3 in bezug auf den elektrischen Feldstärkevektor der abgestrahlten Welle erreicht, daß die parallelen und die rechtwinkeligen Komponenten nicht mehr den gleichen Wert besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für eine Höchstfrequenzantenne zur Umwandlung einer linearen Polarisation einer elektromagnetischen Welle in eine elliptische cder kreisförmige Polarisation bzw. umgekehrt, bestehend aus zwei senkrecht zur Foitpfianzungsrichtung der Welle angeordneten dielektrischen Platten mit darin eingebetteten Gittern aus parallelen, mit dem elektrischen Feldstärkevektor einen Winkel einschließenden Drähten und einer zwischen den Platten angeordneten und zu diesen parallelen dielektrischen Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Platten (21, 22) in ihrer Dicke so bemessen sind, daß ihr kapazitiver Blindleitwert etwa gleich der Hälfte des induktiven Blindleitwertes der in diese Platten (21, 22) eingebetteten Gitter aus parallelen Drähten (3) für den zu den Drähten parallelen elektrischen Feldstärkevektor ist und die dielektrische Scheibe (4) in ihrer Dicke derart bemessen ist, daß sowohl für den senkrecht zu den Drähten (3) verlaufenden Vektor der Welle als auch für den parallel zu den Drähten (3) verlaufenden Vektor Anpassung besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Abmessung (F) in Ausbreitungsrichtung der Welle einem Viertel der Wellenlänge entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebetteten Drähte (3) mit dem elektrischen Feldstärkevektor der Welle einen Winkel von 45° einschließen und daß die zwischen den Platten (21, 22) angeordnete dielektrische Scheibe (4) von jeder der beiden Platten (21, 22) gleich weit entfernt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr mindestens eine weitere Vorrichtung der gleichen Art in Ausbreitungsrichtung der Welle angefügt ist.