DE19544511C2 - Dielektrische Stabantenne - Google Patents
Dielektrische StabantenneInfo
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- H01Q13/24—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave constituted by a dielectric or ferromagnetic rod or pipe
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dielektri
sche Stabantenne und insbesondere auf eine tragbare dielek
trische Stabantenne, die in der Lage ist, Rundfunksignale
von einem Satelliten zu empfangen.
Eine herkömmliche dielektrische Stabantenne besteht aus ei
nem dielektrischen Stab, der aus einem dielektrischen Mate
rial gebildet ist, und einem Wellenleiter, der den dielek
trischen Stab aufnimmt, um den Stab anzuregen. Dieser An
tennentyp wird beispielsweise als Primärstrahler einer pa
rabolischen Antenne verwendet.
Fig. 8 zeigt schematisch das allgemeine Erscheinungsbild ei
ner bekannten dielektrischen Stabantenne. Diese dielektri
sche Stabantenne 10 weist einen dielektrischen Stab 1, einen
Anregungswellenleiter, der ein Ende des dielektrischen Stabs
1 aufnimmt, einen Wandler 3, der an dem Wellenleiter 2 befe
stigt ist, und einen Verbinder 4 auf, der auf dem Wandler 3
befestigt ist. Der dielektrische Stab 1 besteht aus einem
Material, das sich durch seine mechanischen Eigenschaften
auszeichnet, und das geringe dielektrische Verluste zeigt,
beispielsweise Polypropylen, Polystyren, TPX, Teflon oder
dergleichen.
Damit die dielektrische Antenne 10 einen Gewinn aufweist,
der groß genug ist, um den Empfang von Rundfunksignalen von
einem Satelliten zu ermöglichen, weisen die Länge des di
elektrischen Stabs 1 und der Durchmesser des Querschnitts
senkrecht zu der longitudinalen Achse des dielektrischen
Stabs 1 vorbestimmte geeignete Werte auf. Wenn die Länge und
der Querschnittdurchmesser des dielektrischen Stabs 1 bei
spielsweise 50 cm bzw. 9 mm betragen, zeigt die dielektri
sche Stabantenne 10 einen Gewinn von 23 dBi bei einer Fre
quenz von 12 GHz, was höher als der minimale Pegel (etwa 18 dBi
oder höher) des Antennengewinns ist, der für eine Über
tragung in dem Mikrowellenband zwischen 10 GHz und 15 GHz
erforderlich ist.
Die Bestimmung der Länge und des Durchmessers des dielektri
schen Stabs 1 auf der Basis des Antennengewinns allein
schließt jedoch Risiken ein, beispielsweise das Risiko einer
Reduzierung des Gewinns aufgrund einer Biegung oder Krümmung
des Stabs während der Herstellung des Stabs, einer Reduzie
rung seiner mechanischen Festigkeit, usw.. Außerdem kann die
Tragbarkeit der dielektrischen Stabantenne 10 beeinträchtigt
sein, wenn der dielektrische Stab 1 zu lang ist.
Die DE 36 04 355 A1 beschreibt eine dielektrische Stab
antenne, die aus einem dielektrischen Stab und aus einem
Wellenhohlleiter besteht, ähnlich der in Fig. 8 be
schriebenen Antenne.
Die DE 32 04 977 A1 beschreibt ein Kunststoff-Teleskoprohr
und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei ausgeführt
wird, daß Antennen durch solche teleskopartige Rohre ge
bildet werden.
Die EP 0 612 120 A1 offenbart eine dielektrische Stab
antenne, bei der ein dielektrischer Stab in einem Wellen
leiter angeordnet ist.
Die JP 2-96 404 A offenbart eine dielektrische Antenne, bei
der ein vorstehender Teil einer dielektrischen Stange mit
einem dielektrischen Film überzogen ist, der eine dielek
trische Konstante hat, die kleiner als diejenige der Stange
ist.
P. MALLACH beschreibt in "Dielektrische Richtstrahler",
Fernmeldetechnische Zeitschrift, Jahrg. 2, Heft 2, Feb.
1949; Seiten 33 bis 39 die Theorie der dielektrischen
Richtstrahler.
Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
dielektrische Stabantenne zu schaffen, die bei ausreichend
hoher mechanischer Festigkeit einen ausreichend hohen Gewinn
aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine dielektrische Stabantenne ge
mäß Anspruch 1 gelöst.
Zu diesem Zweck wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung eine dielektrische Stabantenne ge
schaffen, die einen dielektrischen Stab und einen Wellen
leiter aufweist, welcher ein Ende des dielektrischen Stabs
aufnimmt, um den dielektrischen Stab anzuregen, wobei der
dielektrische Stab entlang seiner Länge in zumindest zwei
Abschnitte geteilt ist, die zumindest eine hohle, röhrenför
mige dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren
Stab einschließen, wobei der Hohlraum der dielektrischen
Hülse entweder eine weitere dielektrische Hülse oder den di
elektrischen inneren Stab aufnimmt, welcher teleskopartig in
derselben befestigt ist.
Die Anordnung kann derart sein, daß ein Ende der weiteren
dielektrischen Hülse oder des dielektrischen inneren Stabs
eine lösbare Paßineingriffnahme mit einem Ende der dielek
trischen Hülse bildet, derart, daß die weitere dielektrische
Hülse oder der dielektrische innere Stab in der dielektri
schen Hülse gehalten ist.
Vorzugsweise sind der Gesamtradius und der Hohlraumradius
der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektri
schen inneren Stabs derart bestimmt, daß die Ausbreitungs
konstante in der dielektrischen Hülse und die Ausbreitungs
konstante in dem dielektrischen inneren Stab aneinander an
geglichen sind.
Das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benachbart zu
der dielektrischen Hülse ist, kann verjüngt sein, um zum En
de hin zusammenzulaufen.
Gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Erfindung besteht
der dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten,
die getrennt geformt sein können, und von denen jeder ver
glichen mit einem herkömmlichen, länglichen, integralen, di
elektrischen Stab eine geringe Länge aufweist. Es ist daher
möglich, eine Biegung oder Krümmung des dielektrischen Stabs
während der Herstellung des Stabs zu unterdrücken.
Der gesamte dielektrische Stab ist aufgrund der Tatsache,
daß der Hohlraum der dielektrischen Hülse eine weitere di
elektrische Hülse oder den dielektrischen inneren Stab auf
nimmt, teleskopartig auseinanderziehbar und zusammenschieb
bar.
Wenn die Anordnung derart ist, daß der dielektrische innere
Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen benach
barten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der di
elektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Gesamt
länge des dielektrischen Stabs gegenüber jeder Änderung wäh
rend der Verwendung der dielektrischen Stabantenne festzu
setzen, während verhindert ist, daß der dielektrische innere
Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.
Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust zu reduzieren,
der an der Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen
Hülse und dem dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die
Welle von der dielektrischen Hülse in den dielektrischen in
neren Stab geführt wird, indem der Gesamtradius und der
Hohlraumradius der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius
des dielektrischen inneren Stabs geeignet bestimmt werden,
derart, daß die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen
Hülse und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen
inneren Stab abgeglichen sind.
Wenn das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benach
bart zu der dielektrischen Hülse ist, verjüngt ist, um zum
Ende hin zusammenzulaufen, ist es möglich, eine Anpassung
der Ausbreitungscharakteristik zwischen der dielektrischen
Hülse und dem dielektrischen inneren Stab zu erhalten, wo
durch ein hoher Wellenleitungswirkungsgrad erhalten wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise transparenten Aufriß eines Ausfüh
rungsbeispiels der dielektrischen Antenne der vor
liegenden Erfindung im Verwendungszustand;
Fig. 2 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausfüh
rungsbeispiels, das in Fig. 1 gezeigt ist, im
Nicht-Verwendungszustand;
Fig. 3A eine Schnittansicht einer dielektrischen Hülse, die
in dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt
ist, enthalten ist, entlang einer Ebene, die senk
recht zu der longitudinalen Achse der dielektri
schen Hülse ist;
Fig. 3B eine Schnittansicht eines dielektrischen inneren
Stabs, der bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig.
1 gezeigt ist, enthalten ist, entlang einer Ebene,
die senkrecht zu der longitudinalen Achse des di
elektrischen inneren Stabs ist;
Fig. 4 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der
Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse
mit einer dielektrischen Konstante ∈r von 2,5
zeigt;
Fig. 5 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der
Phasengeschwindigkeit des dielektrischen inneren
Stabs zeigt;
Fig. 6 ein Graph, der die Beziehung zwischen dem normier
ten Radius des Hohlraums einer dielektrischen Hülse
und dem Verhältnis (Hohlraumradius/Gesamtradius)
der dielektrischen Hülse zeigt, wie sie zu beobach
ten ist, wenn die normierte Phasengeschwindigkeit
der dielektrischen Hülse 0,98 beträgt;
Fig. 7 ein Graph, der die Ergebnisse der Berechnung der
Phasengeschwindigkeit einer dielektrischen Hülse
zeigt, wie sie erhalten werden, wenn die dielektri
sche Konstante ∈r und das Verhältnis c (Hohlraumra
dius/Gesamtradius) 2,5 bzw. 0,66 ist;
Fig. 8 das allgemeine Erscheinungsbild einer bekannten di
elektrischen Stabantenne;
Fig. 9 einen teilweise transparenten Aufriß eines weiteren
Ausführungsbeispiels der dielektrischen Antenne der
vorliegenden Erfindung im Verwendungszustand; und
Fig. 10 einen teilweise transparenten Aufriß des Ausfüh
rungsbeispiels, das in Fig. 9 gezeigt ist, im
Nicht-Verwendungszustand.
Ein Ausführungsbeispiel der dielektrischen Stabantenne gemäß
der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf die Fig. 1
bis 7 beschrieben. Fig. 1 ist ein teilweise transparenter
Aufriß eines Ausführungsbeispiels der dielektrischen Staban
tenne 11 im Verwendungszustand. In dieser Figur sind Kompo
nenten, die gleich denen, die in Fig. 8 gezeigt sind, sind
oder denselben entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, wobei eine detaillierte Beschreibung bezüglich
solcher Komponenten weggelassen ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein dielektrischer Stab 1a
eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse 1b und einen
dielektrischen inneren Stab 1c auf, welcher in dem Hohlraum
der dielektrischen Hülse 1b angeordnet ist. Das Ende 1d des
dielektrischen inneren Stabs 1c, das benachbart zu der di
elektrischen Hülse 1b ist, ist verjüngt, um zu dem Basisende
der Antenne hin zusammenzulaufen.
Die dielektrische Stabantenne der vorliegenden Erfindung
kann eine Mehrzahl dielektrischer Hülsen 1b, 1b' verwenden,
wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, welche teleskopartig
zusammengefügt sind, derart, daß eine dielektrische Hülse in
einer anderen dielektrischen Hülse aufgenommen ist, wobei
der dielektrische innere Stab 1c in dem Hohlraum der inner
sten dielektrischen Hülse aufgenommen ist.
Zu Zwecken der Einfachheit erfolgt die Beschreibung hierin
nachfolgend bezugnehmend auf die dielektrische Stabantenne,
die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine ringförmige Rippe
1e an einer Position nahe einem Ende der Hülse 1b auf der
inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b gebildet,
während eine dazu passende ringförmige Ausnehmung 1f nahe
dem zugeordneten Ende des dielektrischen Stabs 1c gebildet
ist. Die ringförmige Rippe 1e bildet einen lösbaren Sitz,
beispielsweise einen Schnappsitz, in der ringförmigen Ausnehmung
1f, derart, daß der dielektrische innere Stab 1c in
der dielektrischen Hülse 1b gehalten ist.
Vorzugsweise kann die Länge entlang einer Ausdehnungsrich
tung der Antenne eines Teils, in dem der innere dielektri
sche Stab und die dielektrische Hülse direkt verbunden sind,
im wesentlichen 1/4 einer Arbeitswellenlänge der Antenne be
tragen.
Fig. 2 ist ein teilweise transparenter Aufriß der dielektri
schen Stabantenne, die in Fig. 1 gezeigt ist, in ihrem
nichtbetriebsfähigen Zustand. Komponenten, die die gleichen
wie diejenigen sind, die in Fig. 1 erscheinen, sind mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wie diejenigen, die in
Fig. 1 verwendet sind, wobei eine detaillierte Beschreibung
bezüglich derartiger Komponenten weggelassen ist. Es ist zu
sehen, daß der größte Teil der Länge des dielektrischen in
neren Stabs 1c in dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b
aufgenommen ist.
Folglich besteht bei der dielektrischen Stabantenne 1, die
in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, der dielektrische Stab 1a
aus einer Mehrzahl von Abschnitten: beispielsweise der di
elektrischen Hülse 1b und dem dielektrischen inneren Stab
1c, wobei jeder Abschnitt eine Länge aufweist, die geringer
ist als die eines herkömmlichen integralen dielektrischen
Stabs. Gemäß der Erfindung ist daher die Tendenz des dielek
trischen Stabs 1a, sich während seiner Herstellung zu krüm
men, unterdrückt, wodurch das Risiko einer unerwünschten Re
duzierung des Gewinns der dielektrischen Stabantenne 11
ebenso wie einer Reduzierung seiner mechanischen Festigkeit
vermieden ist.
Der dielektrische innere Stab 1c ist teleskopartig in dem
Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt, derart, daß
der gesamte dielektrische Stab 1a durch den oben genannten
lösbaren Sitz auseinanderziehbar und zusammenschiebbar ist.
Wenn die dielektrische Antenne 11 nicht verwendet ist, kann
der innere Stab 1c daher tiefer in die dielektrische Hülse
1b eingeführt werden, wobei der Reibungswiderstand des lös
baren Sitzes überwunden wird, so daß die Gesamtlänge des di
elektrischen Stabs 1a reduziert ist, wodurch eine verbesser
te Tragbarkeit der gesamten dielektrischen Stabantenne 11
erreicht wird.
Der dielektrische innere Stab 1c ist durch die gegenseitige
Ineingriffnahme zwischen der Rippe 1e, die auf der inneren
Oberfläche der dielektrischen Hülse 1b nahe einem Ende der
Hülse 1b gebildet ist, und der ringförmigen Ausnehmung 1f,
die an dem benachbarten Ende des dielektrischen inneren
Stabs 1c gebildet ist, in einer vorbestimmten Stellung in
der dielektrischen Hülse 1b gehalten. Diese Anordnung stellt
sicher, daß die Gesamtlänge des dielektrischen Stabs 1a wäh
rend der Verwendung der dielektrischen Stabantenne 11 nicht
verändert wird, während verhindert ist, daß der dielektri
sche innere Stab aus der dielektrischen Hülse 1b gelangt.
Das zusammenlaufende, verjüngte Ende 1d des dielektrischen
inneren Stabs 1c, das benachbart zu der dielektrischen Hülse
1b ist, bietet einen Vorteil dahingehend, daß es die Anpas
sung bezüglich der Wellenausbreitungscharakteristika verbes
sert, wenn die Welle von der dielektrischen Hülse 1b in den
dielektrischen Stab 1c geführt wird. Es ist daher möglich,
Wellen effizient von der dielektrischen Hülse 1b in den di
elektrischen inneren Stab 1c zu führen.
Wenn Wellen von der dielektrischen Hülse 1b in den dielek
trischen inneren Stab 1c geführt werden, tritt in der Re
gion, in der der dielektrische innere Stab 1c an der dielek
trischen Hülse 1b befestigt ist, ein Reflexionsverlust auf.
Um einen solchen Reflexionsverlust zu reduzieren, ist es er
wünscht, die Konfigurationen der dielektrischen Hülse 1b und
des dielektrischen inneren Stabs 1c derart festzulegen, daß
die dielektrische Hülse 1b eine Ausbreitungskonstante auf
weist, die gleich der des dielektrischen inneren Stabs 1c
ist.
Die Erfinder führten daher eine Studie durch, bei der die
Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b für ver
schiedene Werte des Radius "a" des Hohlraums der dielektri
schen Hülse 1b und des Gesamtradius "b" der dielektrischen
Hülse 1b berechnet wurde, wobei ferner die Ausbreitungskon
stante des dielektrischen inneren Stabs 1c für verschiedene
Werte des Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs
1c berechnet wurde. Die Definitionen des Radius "a" des
Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamtradius
"b" der dielektrischen Hülse 1b sind in Fig. 3A gezeigt,
welche ein Querschnitt der dielektrischen Hülse 1b entlang
einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse der di
elektrischen Hülse 1b ist, während der Gesamtradius "d" des
dielektrischen inneren Stabs 1c in Fig. 3B gezeigt ist, die
ein Querschnitt des dielektrischen inneren Stabs 1c entlang
einer Ebene senkrecht zu der longitudinalen Achse des Stabs
1c ist.
Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungs
konstanten in der dielektrischen Hülse 1b, wie sie erhalten
werden, wenn die spezifische dielektrische Konstante ∈r der
dielektrischen Hülse 1b 2,5 ist. In dem Graph, der in Fig. 4
gezeigt ist, stellt die Abszisse den normierten Gesamtradius
"b" der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch b/λ0,
dar, während die Ordinate die normierte Phasengeschwindig
keit der dielektrischen Hülse 1b, ausgedrückt durch k0/kx,
darstellt, wobei λ0 und k0 jeweils die Wellenlänge der Welle
im freien Raum und die Ausbreitungskonstante im freien Raum
darstellen. Es existiert eine Beziehung, die durch k0 =
2π/λ0 gegeben ist, zwischen der Wellenlänge λ0 und der Aus
breitungskonstanten k0. Das Symbol kx stellt die longitudi
nale Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse 1b dar.
Bei einer Darstellung der Wellenlänge einer Welle, die sich
durch die dielektrische Hülse 1b ausbreitet, durch λx ist
die Ausbreitungskonstante kx durch kx = 2π/λx gegeben. Das
Verhältnis (a/b) zwischen dem Hohlraumradius "a" und dem Ge
samtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b ist durch "c"
dargestellt.
Die Phasengeschwindigkeit in der dielektrischen Hülse 1b
wurde für vier Fälle berechnet, nämlich c = 0, c = 0,5, c =
0,7 und c = 0,9. Als Ergebnis wurde eine Beziehung zwischen
b/λ0 und k0/kx, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, erhalten.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Berechnung der Ausbreitungs
konstanten in dem dielektrischen inneren Stab 1c. Bei dem
Graph, der in Fig. 5 gezeigt ist, stellt die Abszisse den
normierten Gesamtradius "d" des dielektrischen inneren Stabs
1c, ausgedrückt durch d/λ0, dar, während die Ordinate die
normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inne
ren Stab 1c, ausgedrückt durch k0/ky, darstellt, wobei λ0
bzw. k0 die Wellenlänge der Welle im freien Raum und die
Ausbreitungskonstante im freien Raum darstellen, die denen
entsprechen, die in Verbindung mit Fig. 4 erklärt wurden.
Das Symbol ky stellt die longitudinale Ausbreitungskonstante
in dem dielektrischen inneren Stab 1c dar. Bei einer Dar
stellung der Wellenlänge einer Welle, die sich durch den di
elektrischen inneren Stab 1c ausbreitet, durch λy ist die
Ausbreitung ky durch ky = 2π/λy gegeben.
Die Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen inneren Stab
1c wurde für vier Fälle berechnet, nämlich ∈r = 2,5, ∈r =
4,5, ∈r = 10,0 und ∈r = 32,5. Als Ergebnis wurde eine Bezie
hung zwischen d/λ0 und k0/ky, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist,
erhalten.
Damit die Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse
1b und die Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inne
ren Stab 1c abgeglichen sind, ist es notwendig, daß die nor
mierte Phasengeschwindigkeit k0/kx in der dielektrischen
Hülse 1b und die normierte Phasengeschwindigkeit k0/ky in
dem dielektrischen inneren Stab 1c gleich sind.
Damit der dielektrische innere Stab 1c ohne eine Lücke in
dem Hohlraum der dielektrischen Hülse 1b befestigt ist, ist
es außerdem notwendig, daß der Radius "a" des Hohlraums in
der dielektrischen Hülse 1b und der Gesamtradius "d" des di
elektrischen inneren Stabs 1c im wesentlichen gleich sind.
Nun erfolgt eine Erörterung des Hohlraumradius "a", des Ge
samtradius "b" der dielektrischen Hülse 1b und des Gesamt
radius "d" des dielektrischen inneren Stabs 1c, die den oben
beschriebenen Anforderungen genügen, auf der Annahme, daß
die Bedingung k0/kx = k0/ky = 0,98 erfüllt ist, während so
wohl die dielektrische Hülse 1b als auch der dielektrische
innere Stab 1c eine gleiche spezifische dielektrische Kon
stante ∈r von 2,5 (∈r = 2,5) aufweisen.
Fig. 6 zeigt die Beziehung, die aus Fig. 4 hergeleitet ist,
und die die Beziehung zwischen dem normierten Radius "a" des
Hohlraums der dielektrischen Hülse 1b, der durch a/λ0 ausge
drückt ist, und dem Verhältnis c, das durch a/b ausgedrückt
ist, darstellt. Aus Fig. 5 ist ferner offensichtlich, daß
der Wert d/λ0 etwa 0,16 beträgt, wenn die spezifische di
elektrische Konstante ∈r 2,5 beträgt, während das Verhältnis
k0/ky 0,98 ist.
Der Wert des Verhältnisses "c", der der Bedingung a/λ0 =
d/λ0 = etwa 1,6 genügt, wird bei etwa 0,66 (c = 0,66) in
Fig. 6 lokalisiert. Eine Berechnung der Phasengeschwindig
keit in der dielektrischen Hülse 1b, wenn c = 0,66 und ∈r =
2,5, beweist, daß eine Beziehung zwischen b/λ0 und k0/kx
existiert, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Aus Fig. 7 wird herge
leitet, daß der Wert b/λ0 unter der Bedingung k0/kx = 0,98
etwa 0,24 (b/λ0 = 0,24) beträgt.
Die Ausbreitungskonstanten in der dielektrischen Hülse 1b
und dem dielektrischen inneren Stab 1c können folglich durch
eine geeignete Festlegung des Radius "a" des Hohlraums der
dielektrischen Hülse 1b, des Gesamtradius "b" der dielektri
schen Hülse 1b und des Gesamtradius "d" des dielektrischen
inneren Stabs 1c abgeglichen werden. Folglich ist es mög
lich, den Reflexionsverlust zu reduzieren, der in der Region
auftritt, in der der dielektrische innere Stab 1c an der di
elektrischen Hülse 1b befestigt ist, wenn die Wellen von der
dielektrischen Hülse 1b in den dielektrischen inneren Stab
1c geführt werden.
Der Wert von k0/kx, d. h. die normierte Phasengeschwindigkeit
in der dielektrischen Hülse 1b, und der Wert von k0/ky, d. h.
die normierte Phasengeschwindigkeit in dem dielektrischen
inneren Stab 1c, liegen vorzugsweise in der Nähe von 1,0, um
einen hohen Strahlungswirkungsgrad der elektrischen Wellen
in den freien Raum zu erhalten.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird offensichtlich, daß
die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile bietet.
Gemäß dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist der
dielektrische Stab aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die
eine dielektrische Hülse und einen dielektrischen inneren
Stab einschließen, zusammengesetzt. Diese Abschnitte können
getrennt mit Längen gebildet werden, die verglichen mit ei
nem herkömmlichen, länglichen, integralen, dielektrischen
Stab klein sind. Es ist daher möglich, eine Biegung oder ei
ne Krümmung des dielektrischen Stabs während der Bildung
desselben zu unterdrücken, wodurch das Risiko einer Reduzie
rung des Gewinns und der mechanischen Festigkeit der dielek
trischen Stabantenne beseitigt ist.
Der gesamte dielektrische Stab ist teleskopartig auseinan
derziehbar und zusammenschiebbar aufgrund der Tatsache, daß
die dielektrische Hülse eine weitere dielektrische Hülse
oder den dielektrischen inneren Stab aufnimmt. Die Gesamt
länge des dielektrischen Stabs kann daher reduziert werden,
wenn die Antenne nicht verwendet wird, wodurch die Tragbar
keit der dielektrischen Stabantenne verbessert ist.
Da die Anordnung eine solche ist, daß der dielektrische in
nere Stab durch eine lösbare Paßineingriffnahme zwischen be
nachbarten Enden dieser zwei Bauglieder in dem Hohlraum der
dielektrischen Hülse gehalten ist, ist es möglich, die Ge
samtlänge des dielektrischen Stabs gegenüber irgendeiner
Änderung während der Verwendung der dielektrischen Staban
tenne festzusetzen, während verhindert ist, daß der dielek
trische innere Stab aus der dielektrischen Hülse gelangt.
Es ist ferner möglich, den Reflexionsverlust, der an der
Verbindungsstelle zwischen der dielektrischen Hülse und dem
dielektrischen inneren Stab auftritt, wenn die Welle von der
dielektrischen Hülse in den elektrischen Stab geführt wird,
zu reduzieren, indem der Gesamtradius und der Hohlraumradius
der dielektrischen Hülse und der Gesamtradius des dielektri
schen inneren Stabs geeignet festgelegt werden, derart, daß
die Ausbreitungskonstante der dielektrischen Hülse und die
Ausbreitungskonstante des dielektrischen inneren Stabs abge
glichen sind.
Wenn das Ende des dielektrischen inneren Stabs, das benach
bart zu der dielektrischen Hülse ist, verjüngt ist, um zum
Ende hin zusammenzulaufen, ist es möglich, eine Anpassung
der Ausbreitungscharakteristik zwischen der dielektrischen
Hülse und dem dielektrischen inneren Stab zu erhalten, wo
durch ein hoher Wellenleitungswirkungsgrad erhalten wird.
Claims (3)
1. Dielektrische Stabantenne (11) mit folgenden Merkmalen:
einem dielektrischen Stab (1a); und
einem Wellenhohlleiter (2), der ein Ende des dielektri schen Stabs (1a) aufnimmt, um den dielektrischen Stab (1a) anzuregen;
dadurch gekennzeichnet,
daß der dielektrische Stab (1a) entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte mit gleicher dielektrischer Konstante (∈r) geteilt ist, welche zumindest eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse (1b) mit einem äußeren Radius (b) und einem inneren Radius (a) und einen dielektrischen inneren Stab (1c) mit einem Radius (d) aufweisen, wobei der Hohlraum der zumindest einen dielektrischen Hülse (1b) den dielektrischen in neren Stab (1c) teleskopartig in demselben befestigt aufnimmt; und
daß der innere Radius (a) der dielektrischen Hülse (1b) und der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) gleich sind, wobei gilt:
mit: k0 = Ausbreitungskonstante im freien Raum,
kx = Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse (1b),
ky = Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab (1c),
wobei der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) bei einer dielektrischen Konstante (∈r) von 2,5 einen maximalen Wert von 0,160 hat, wobei λ0 die Frei raumwellenlänge ist, und mit zunehmenden Werten für die dielektrische Konstante abnimmt.
einem dielektrischen Stab (1a); und
einem Wellenhohlleiter (2), der ein Ende des dielektri schen Stabs (1a) aufnimmt, um den dielektrischen Stab (1a) anzuregen;
dadurch gekennzeichnet,
daß der dielektrische Stab (1a) entlang seiner Länge in zumindest zwei Abschnitte mit gleicher dielektrischer Konstante (∈r) geteilt ist, welche zumindest eine hohle, röhrenförmige, dielektrische Hülse (1b) mit einem äußeren Radius (b) und einem inneren Radius (a) und einen dielektrischen inneren Stab (1c) mit einem Radius (d) aufweisen, wobei der Hohlraum der zumindest einen dielektrischen Hülse (1b) den dielektrischen in neren Stab (1c) teleskopartig in demselben befestigt aufnimmt; und
daß der innere Radius (a) der dielektrischen Hülse (1b) und der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) gleich sind, wobei gilt:
mit: k0 = Ausbreitungskonstante im freien Raum,
kx = Ausbreitungskonstante in der dielektrischen Hülse (1b),
ky = Ausbreitungskonstante in dem dielektrischen inneren Stab (1c),
wobei der Radius (d) des dielektrischen inneren Stabs (1c) bei einer dielektrischen Konstante (∈r) von 2,5 einen maximalen Wert von 0,160 hat, wobei λ0 die Frei raumwellenlänge ist, und mit zunehmenden Werten für die dielektrische Konstante abnimmt.
2. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet,
daß der dielektrische innere Stab (1c) an einem Ende
eine Rippe (1e) aufweist, die lösbar in eine auf einer
inneren Oberfläche der dielektrischen Hülse (1b) ge
bildete ringförmige Ausnehmung (1f) eingreift.
3. Dielektrische Stabantenne (11) gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das in der dielektrischen Hülse (1b) gehaltene Ende
des dielektrischen inneren Stabs (1c) verjüngt ist.
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