DE2342882B2

DE2342882B2 - Horn or horn parabolic antenna

Info

Publication number: DE2342882B2
Application number: DE19732342882
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Rebhan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1973-08-24
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2342882C3; DE2342882A1

Description

3030th

Die Erfindung bezieht sich auf eine Horn- oder Hornparabolantenne, bei der die Belegung der durch eine Fläche annähernd konstanter Phase der Strahlung definierten Strahlerapertur wenigstens in einer vorgegebenen Richtung an eine konstante Belegung dadurch angenähert ist, daß sie einerseits gegen den Aperturrand monoton steil auf den Wert Null abfällt und daß sie andererseits eine zentrale Einsattelung aufweist.The invention relates to a horn or horn parabolic antenna in which the occupancy of the by an area of approximately constant phase of the radiation defined emitter aperture at least in a predetermined Direction is approximated to a constant occupancy in that it on the one hand against the aperture edge drops monotonically steeply to the value zero and that on the other hand it has a central dip.

Hornstrahler sind als Richtantennen vielfältig einsetzbar auf dem Gebiet der Funktechnik, insbesondere der Richtfunktechnik und des Satellitenfunks. In den meisten Anwendungsfällen wird von solchen Hornstrahlern eine gute Dämpfung der Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms verlangt, da diese Strahlungsanteile sich vielfach als Störstrahlung auswirken können. Die Verwendung von Hornstrahlern oder Hornreflektorstrahlern mit hoher Nebenzipfeldämpfung ihres Strahlungsdiagramms bei terrestrischen Richtfunkstrekken ermöglicht beispielsweise eine engere Vermaschung solcher Netze. Bei ihrer Anwendung als Satelliten-Bordantennen ist hierdurch eine höhere Entkopplung zwischen Antennen zu erreichen, deren Strahlungscharakteristiken sich teilweise überdecken, wodurch unter Umständen Doppelfrequenzbetrieb bzw. ein Doppelkanalbetrieb durch Anwendung von zwei zueinander orthogonalen Polarisationen gleicher Frequenz ermöglicht wird.Horn antennas can be used in a variety of ways as directional antennas in the field of radio technology, in particular Radio relay technology and satellite radio. In most applications, such horn radiators are used Good attenuation of the side lobes of the radiation diagram is required, since these radiation components can often act as interference radiation. The use of horn radiators or horn reflector radiators with high side lobe attenuation of their radiation diagram in terrestrial radio links enables, for example, a closer meshing of such networks. When used as a Satellite on-board antennas can be used to achieve a higher decoupling between antennas Radiation characteristics partially overlap, which may result in double-frequency operation or a double-channel operation by using two mutually orthogonal polarizations of the same frequency is made possible.

Der Wirkungsgrad einer Richtantenne und damit auch eines Hornstrahlers in der Hauptstrahlrichtung ist bo dann am größten, wenn die Belegung über die Antennenapertur einen konstanten Wert aufweist. Im Hinblick auf die zu fordernde Nebenzipfeldämpfung des Strahlungsdiagramms ist eine solche Belegung jedoch ungünstig. Eine Absenkung der Nebenzipfel kann b^r> dadurch herbeigeführt werden, daß die Belegung gegen den Aperturrand hin so abfällt, daß sich die Belegungsfunktion mit möglichst geringer Steigung allmählich dem Wert Null am Aperturrand nähert Da die Nebenzipfeldämpfung im allgemeinen nur für bestimmte Raumbereiche vorzugeben ist, genügt es, wenn dieser Abfall der Belegung gegen den Aperturrand lediglich in den Aperturbereichen vorgenommen wird, wo auch die Feldverteilung in den vorgegebenen Raumbereichen durch Belegungsänderungen wesentlich beeinflußt wird. Besonders einfach gestalten sich in diesem Zusammenhang die Verhältnisse, wenn der Hornstrahler eine rechteckige Apertur hat und seine Belegung eine separierbare Funktion darstellt, d. η, sich aus dem Produkt zweier Belegungsfunktionen für zueinander senkrechte Richtungen ergibt, die jeweils voneinander unabhängig sind.The efficiency of a directional antenna and thus also of a horn antenna in the main beam direction is greatest when the occupancy over the antenna aperture has a constant value. With regard to the required secondary lobe attenuation of the radiation diagram, however, such an assignment is unfavorable. A reduction of the side lobe can b ^r> be brought about by the fact that the occupancy against the aperture edge toward drops so that the weight function with the smallest possible pitch gradually to the value zero at the aperture edge approaches Since the side lobe attenuation is generally only pretending to certain regions of space sufficient it is when this decrease in the occupancy against the aperture edge is carried out only in the aperture areas, where the field distribution in the predetermined spatial areas is also significantly influenced by changes in occupancy. In this context, the relationships are particularly simple if the horn antenna has a rectangular aperture and its occupancy represents a separable function, i. η, results from the product of two occupancy functions for mutually perpendicular directions that are independent of each other.

Im allgemeinen weist die Belegung solcher Hornstrahler einen konstanten bzw. cosinusförmigen Verlauf auf. Durch Hinzunahme höherer Wellenformen kann der konstante Verlauf durch einen hinsichtlich der Nebenzipfeldämpfung günstigeren cosinusquadratförmigen Verlauf ersetzt werden. Der cosinusförmige Verlauf hat gegenüber dem cosinusquadratförmigen Verlauf den Vorteil, daß hier der Verlust an Wirkungsgrad gegenüber einer konstanten Belegung geringer ist; dafür ist aber beim Cosinusquadratverlauf die erwünschte Nebenzipfeldämpfung erheblich größer als beim Cosinusverlauf. Im Buch von S k ο 1 η i k, »Introduction to Radar Systems«, 1962, Mc Graw Hill, Seiten 267 und 268, sowie im Buch von Silver, »Microwave Antenna Theory and Design«, 1949, Mc Graw Hill, Seite 187, sind hierzu Angaben gemacht.In general, the occupancy of such horn antennas has a constant or cosine-shaped profile on. With the addition of higher waveforms, the constant curve can be achieved through a with regard to the Side lobe attenuation more favorable cosine-square shape are replaced. The cosine The curve has the advantage over the cosine square curve that there is a loss of efficiency is lower compared to a constant occupancy; however, for the cosine square course the desired one is therefor Side lobe attenuation considerably greater than with the cosine curve. In the book by S k ο 1 η i k, “Introduction to Radar Systems ", 1962, Mc Graw Hill, pages 267 and 268, and in Silver's book," Microwave Antenna Theory and Design, ”1949, McGraw Hill, p 187, information is given on this.

Durch das letztgenannte Buch, Seiten 377 bis 380, ist außerdem eine sogenannte Boxhorn-Antenne bekannt, deren Belegung in der Antennenapertur eine zentrale Einsattelung aufweist und zum Aperturrand hin ziemlich steil ausläuft. Diese Belegungsfunktion ergibt im größeren Abstand von der Hauptkeule verhältnismäßig schlechte Nebenzipfeleigenschaften.From the last-mentioned book, pages 377 to 380, a so-called box horn antenna is also known, whose occupancy has a central indentation in the antenna aperture and fairly towards the edge of the aperture runs out steeply. This occupancy function results in a relatively large distance from the main lobe poor sidelobe properties.

Aus IRE Transactions on Antennas and Propagation, Januar 1960, Seiten 17 bis 26, sind Belegungsbemessungen angegeben, die von einem besonderen Optimierungsbegriff ausgehen. Bei den Taylorbelegungen wird die optimale Belegung dahingehend definiert, daß hier nach der kleinsten Breite der Hauptkeule, gemessen auf der Höhe des höchsten Nebenzipfels, gesucht wird, die bei vorgegebenem maximalen Nebenzipfel erreichbar ist. Dies ist in sehr guter Näherung gleichbedeutend mit der Aufgabe, bei gegebenem Gewinn oder bei gegebenem Flächenwirkungsgrad die Nebenzipfeldämpfung des höchsten Nebenzipfels maximal zu machen. Diese Forderung gilt ausdrücklich für den Winkelbereich aller Nebenzipfel. Dies führt dazu, daß auch der in der Regel höchste Nebenzipfel, nämlich der erste, mit abgesenkt wird. Durch Absenken des ersten Nebenzipfels wird aber immer der Flächenwirkungsgrad herabgesetzt, und zwar um so mehr, je höher die Nebenzipfeldämpfung ist.From IRE Transactions on Antennas and Propagation, January 1960, pages 17 to 26, occupancy measurements are given, which are based on a special optimization term. In the case of the Taylor bookings the optimal occupancy is defined to the effect that measured here according to the smallest width of the main lobe the height of the highest secondary lobe, which can be reached with a given maximum secondary lobe is. To a very good approximation, this is synonymous with the task, with a given profit or with given area efficiency, the side lobe attenuation of the highest side lobe is maximized do. This requirement applies expressly to the angular range of all secondary lobes. This leads to the usually highest side lobe, namely the first, is also lowered. By lowering the first Side lobes, however, the surface efficiency is always reduced, and more so, the higher the Side lobe attenuation is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Horn- oder Hornparabolantenne der eingangs genannten Art unter Verzicht auf die Absenkung des ersten Nebenzipfels weiter außen liegende Nebenzipfel in einem vorgegebenen Maß abzusenken, ohne daß dabei der Wirkungsgrad der Antenne wesentlich herabgesetzt wird.The invention is based on the object, in the case of a horn or horn parabolic antenna, of the type mentioned at the beginning Art, dispensing with the lowering of the first secondary lobe, further outward secondary lobe in a predetermined amount without significantly reducing the efficiency of the antenna will.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der steile Abfall der Belegungsfunktion sich in unmittelbarer Nähe des Aperturrandes derart stark abflacht, daß der zweite und höhere Nebenzipfel stark gedämpft ist.This object is achieved according to the invention in that the steep drop in the occupancy function in the immediate vicinity of the aperture edge flattens so strongly that the second and higher side lobe is strong is muted.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nicht nur durch einen abrupten Abfall der Feldstärke am Aperturrand der Nebenzipfelpegel erhöht wird, sondern im allgemeinen auch durch Knicke und scharfe Änderungen im Steigungs- und Krümmuntjsverlauf der Belegung. Es führt mit anderen Worten also nicht zu wesentlich besseren Ergebnissen, wenn die Belegung einen trapezförmigen Verlauf aufweist, der sich zunächst hinsichtlich des Wirkungsgrades als Approximation an eine konstante Belegung anbietet. Durch die erfindungsg?mäße Belegungsfunktion mit einer zentralen Einsattelung und einem in unmittelbarer Nähe des Aperturrandes stark abgeflachten Verlauf wird diesem Tatbestand in außerordentlich vorteilhafter Weise Rechnung getragen.The invention is based on the knowledge that not only by an abrupt drop in the field strength on Aperturrand the side lobe level is increased, but generally also by kinks and sharp Changes in the gradient and curvature of the occupancy. In other words, it does not feed significantly better results if the occupancy has a trapezoidal course that is initially offers with regard to the efficiency as an approximation to a constant occupancy. Through the According to the invention, occupancy function with a central saddle and one in the immediate vicinity of the The greatly flattened course of the aperture is extremely advantageous to this fact Taken into account.

Für einen Hornstrahler mit rechteckiger Apertur oder einen Hornparabol läßt sich in vorteilhafter Weise eine solche Belegung dadurch herbeiführen, daß das Horn von einem quadratischen Hohlleiter gespeist ist und daß im Hohlleiter und/oder im Horh neben der //lo-Grundweile wenigstens die hybriden Weilentypen (EH)\2\ind (EH)i4 angeregt sind.For a horn antenna with a rectangular aperture or a horn parabolic, such an occupancy can be brought about in an advantageous manner that the horn is fed by a square waveguide and that in the waveguide and / or in the horh in addition to the // lo fundamental wave at least the hybrid wave types ( EH) \ 2 \ ind (EH) i4 are excited.

Bei einem Hornstrahler mit runder Apertur und rotationssymmetrischer Belegung kann der gewünschte Verlauf der Belegung in einfacher Weise dadurch zumindest angenähert werden, daß das Horn von einem Rundhohlleiter gespeist ist und einen koaxialen Ringkegeleinsatz aus dielektrischem Material aufweist.In the case of a horn antenna with a round aperture and rotationally symmetrical assignment, the desired Course of the occupancy can be approximated in a simple manner at least that the horn of a Round waveguide is fed and has a coaxial ring cone insert made of dielectric material.

Anhand einer mathematischen Betrachtung sowie anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.On the basis of a mathematical consideration as well as on the basis of exemplary embodiments, the invention is intended in will be explained in more detail below.

In der Zeichnung bedeutetIn the drawing means

F i g. 1 eine Rechteckapertur,F i g. 1 a rectangular aperture,

F i g. 2 ein Belegungsdiagramm,F i g. 2 an occupancy diagram,

F i g. 3 ein Nebenzipfeldiagxamm,F i g. 3 a side lobe diagram,

Fig.4 und 5 die schematische Darstellung eines Hornstrahlers mit Rechteckapertur,4 and 5 the schematic representation of a horn antenna with a rectangular aperture,

Fig.6 ein Belegungsdiagramm für den Hornstrahler nach den F i g. 4 und 5,6 shows an occupancy diagram for the horn antenna according to FIGS. 4 and 5,

F i g. 7 eine Hornparabolantenne mit trapezähnlicher Apertur,F i g. 7 a horn parabolic antenna with a trapezoidal aperture,

F i g. 8 einen Hornstrahler mit runder Apertur.F i g. 8 a horn antenna with a round aperture.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Rechteckapertur laufen die längeren Seiten in der x- und die kürzeren Seiten in der y-Richtung. Die mathematische Behandlung der Belegung einer solchen Apertur ist dann relativ einfach, wenn die Belegungsfunktion durch eine sogenannte separierbare FunktionIn the case of the in FIG. 1, the longer sides run in the x direction and the shorter sides in the y direction. The mathematical treatment of the occupancy of such an aperture is relatively simple if the occupancy function is a so-called separable function

b (x,y) = f(x) ■ f{y) (1) b (x, y) = f (x) ■ f {y) (1)

dargestellt werden kann. Hierin bedeutet die Funktion f(x) die Belegung der Apertur in x-Richtung und f(y) die entsprechende Funktion in y-Richtung. Im allgemeinen, wie das bei Richtfunkstrecken der Fall ist, konir.it es fast ausschließlich auf die Strahlungscharakteristik der Antenne in der Horizontalebene an. Befindet sich die x-Achse in der Horizontalebene, dann braucht also lediglich die Funktion f(x)%o gewählt zu werden, daß die Dämpfung der Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms im Abstand einiger Halbwertsbreiten von der Hauptstrahlrichtung möglichst große Werte annimmt. Ist diese Forderung erfüllt, dann sind im Regelfall unerwünschte Störungen einander benachbarter Richtfunkstrecken ausgeschlossen. Bei einer konstanten Belegung wird zwar ein hoher Wirkungsgrad erreicht, doch ergibt sich dabei, wie schon einleitend erwähnt worden ist, eine ungenügende Nebenzipfeldämpfung, so daß möclicherweise von einer Cosinus- bzw. Cosinusquadratbelegung Gebrauch gemacht wird, bei der die Feldstärke gegen den Rand der. Apertur in x-Richtung auf vernachlässigbar kleine Werte abfällt.can be represented. The function f (x) here means the occupancy of the aperture in the x direction and f (y) the corresponding function in the y direction. In general, as is the case with directional radio links, it almost exclusively depends on the radiation characteristics of the antenna in the horizontal plane. If the x-axis is in the horizontal plane, then only the function f (x)% o needs to be selected so that the attenuation of the secondary lobes of the radiation diagram at a distance of a few half-widths from the main beam direction takes on the largest possible values. If this requirement is met, then as a rule undesired interference from neighboring radio links is ruled out. With a constant occupancy, a high degree of efficiency is achieved, but, as already mentioned in the introduction, the result is insufficient side lobe attenuation, so that possibly use is made of a cosine or cosine square occupancy, in which the field strength is against the edge of the. The aperture in the x direction drops to negligibly small values.

Unter der im allgemeinen gegebenen Voraussetzung, daß es auf die Größe des ersten Nebenzipfels, von der Hauptkeule aus gesehen, bis zu einem gewissen Grad nicht ankommt, läßt sich zeigen, daß eine Belegung der FormUnder the general assumption that it is based on the size of the first side lobe from which Seen from the main lobe, does not arrive to a certain extent, it can be shown that an occupancy of the shape

/(.x) = (1 + la sin² π χ) cos ~ χ /(.x) = (1 + la sin ² π χ) cos ~ χ

eine Optimierung der Antenne in dem Sinne ermöglicht, daß hier bei relativ großem Wirkungsgrad die Nebenzipfeldämpfung im Abstand einiger Halbwertsbreiten von der Hauptkeule relativ groß ist In den Gleichungen (1) und (2) bedeutet χ der auf den Halbmesser der Rechteckapertur in x-Richtung bezogene Abstand von der Aperturmitte und a einen Parameter. Wie das Diagramm der F i g. 2 zeigt, ergibt a = 0 (Kurve a = 0) für die Funktion f(x) eine Cosinusbelegung, die im Diagramm auf den Maximalwert fmax dieser Funktion bezogen ist. Mit zunehmendem a ergibt sich für die Funktion f(x) eine zunehmende zentrale Einsattelung, die bei a = 1 (Kurve a = 1) etwa 50% des Maximalwertes und bei a = 8 (Kurve a = 8) etwa 90% des Maximalwertes erreicht.an optimization of the antenna in the sense permits here at relatively high efficiency, the sidelobe attenuation at a distance of some half-width of the main lobe is relatively large in the equations (1) and (2) means χ of related to the radius of the rectangular aperture in the x-direction Distance from the center of the aperture and a is a parameter. As the diagram of FIG. 2 shows, a = 0 (curve a = 0) for the function f (x) results in a cosine assignment which in the diagram is related to the maximum value fmax of this function. With increasing a, the function f (x) has an increasing central dip, which reaches about 50% of the maximum value at a = 1 (curve a = 1) and about 90% of the maximum value at a = 8 (curve a = 8) .

Der Verlauf des Nebenzipfelpegels in dB ist in F i g. 3 über die Größe u aufgetragen, die der BeziehungThe course of the side lobe level in dB is shown in FIG. 3 plotted over the quantity u, that of the relationship

D .D.

η = -τ- ein
/.η = -τ- a
/.

entspricht, in der D den Durchmesser der Apertur nach F i g. 1 in der x-Ebene, λ die Wellenlänge und φ den Ablagewinkel von der Hauptstrahlrichtung in x-Richtung bedeutet. Die verschiedenen Kurvenverläufe des Nebenzipfelpegels sind, entsprechend dem Diagramm nach F i g. 2, widerum durch den Parameter a bezeichnet, und zwar a = 0, a = 0,5, a = 2 und a = 8. Wie die Kurven erkennen lassen, nimmt die Nebenzipfeldämpfung mit zunehmendem a stark zu, während gleichzeitig der erste Nebenzipfel etwa ansteigt. Die einzelnen Kurven bestehen aus zwei Teilen, die jeweils an ihren Übergängen durch kleine Kreise markiert sind. Links vom Kreis ist der Nebenzipfelpegel in seinem eigentlichen Verlauf und rechts vom Kreis als Hüllkurve dargestellt. Wie der Verlauf des Nebenzipfelpegels nach F i g. 3 für die Kurve a = 0,5 erkennen läßt, bewirkt bereits eine geringe zentrale Einsattelung eine erhebliehe Verbesserung der Nebenzipfeldämpfung. Wie sich zeigt, ergibt eine Belegungsfunktion entsprechend der Kurve a = 1 nach F i g. 2 ein gewisses Optimum hinsichtlich eines möglichst großen Wirkungsgrades bei möglichst großer Nebenzipfeldämpfung. Beträgt der Wirkungsgrad bei einer Cosinusbelegung entsprechend der Kurve a = 0 nach F i g. 2 81 %, so ergibt sich bei der Belegung entsprechend der Kurve a = 1 ein Wirkungsgrad von 77%. Die mit zunehmender zentraler Einsattelung der Belegungsfunktion rasch anwachsende Nebenzipfeldämpfung wenigstens im Abstand des zweiten Nebenzipfels von der Hauptkeule beruht unter anderem darauf, daß, wie F i g. 2 erkennen läßt, mit zunehmender Einsattelung der Abfall der Belegung in unmittelbarer Nähe des Aperturrandes sich zunehmend abflacht.corresponds, in which D is the diameter of the aperture according to FIG. 1 in the x-plane, λ the wavelength and φ the offset angle from the main beam direction in the x-direction. The various curves of the secondary lobe level are, according to the diagram according to FIG. 2, in turn denoted by the parameter a, namely a = 0, a = 0.5, a = 2 and a = 8. As the curves show, the side lobe attenuation increases sharply with increasing a, while at the same time the first side lobe about increases. The individual curves consist of two parts, each of which is marked by small circles at their transitions. The side lobe level is shown in its actual course on the left of the circle and as an envelope curve on the right of the circle. As the course of the side lobe level according to FIG. 3 for the curve a = 0.5 shows, even a slight central dip causes a considerable improvement in the secondary lobe attenuation. As can be seen, there is an occupancy function corresponding to curve a = 1 according to FIG. 2 a certain optimum in terms of the greatest possible efficiency with the greatest possible side lobe attenuation. If the efficiency with a cosine assignment is according to the curve a = 0 according to F i g. 2 81%, the occupancy rate according to curve a = 1 results in an efficiency of 77%. The secondary lobe attenuation, which increases rapidly with increasing central dip in the occupancy function, at least at the distance of the second secondary lobe from the main lobe is due, among other things, to the fact that, as shown in FIG. 2 shows that with increasing saddle the drop in the occupancy in the immediate vicinity of the aperture edge increasingly flattens out.

Die im quadratischen Hohlleiter existierenden Wi_n- und Ei η-Wellen haben gleiche Phasengeschwindigkeit und können daher zu hybriden (EHh_n-Wellen zusam- _{The Wi n} and Ei η waves that exist in the square waveguide have the same phase velocity and can therefore be combined to form hybrid (EHh _n waves)

mengefaßt werden. Dabei entsteht ein homogen polarisiertes Querschnittsfeld. In Polarisationsrichtung beispielsweise lassen sich so Verteilungen der Formbe summed up. This creates a homogeneously polarized cross-sectional field. In the direction of polarization for example, distributions of the form

fix) = Σ K₁₁COs(Ji · ^- χ) fix) = Σ K ₁₁ COs (Ji ^ - χ)

π = 0,1,2... \ ^Z /π = 0.1.2 ... \ ^Z /

(4)(4)

mit den Konstanten K_n erzeugen. Durch Abstrahlung dieses Feldes können in der zugehörigen Hauptebene innerhalb gewisser Grenzen beliebig vorgegebene ι ο Strahlungsdiagramme approximiert werden. Durch die /Yio-Grundwelle (n = O) können nur Hybridmoden gerader Ordnung η angeregt werden, jedoch ist auch dann noch eine Diagrammsynthese möglich.with the constants K _n . By emitting this field, any given ι ο radiation diagrams can be approximated in the associated main plane within certain limits. Only hybrid modes of even order η can be excited by the / Yio fundamental wave (n = O), but diagram synthesis is still possible even then.

Mit einem eine Rechteckapertur aufweisenden Hornstrahler, wie er in den F i g. 4 und 5 von der Seite und von vorn dargestellt ist, läßt sich der gewünschte Verlauf der Belegungsfunktion in x-Richtung dadurch realisieren, daß in dem Horn 1 mit Phasenkorrekturlinse 3 und/oder in dem das Horn speisenden quadratischen Hohlleiter 2 neben der //10-Grundwelle die hybriden Wellenformen (EH)n angeregt werden. Für eine einen optimalen Wirkungsgrad aufweisenden Verlauf der Belegungsfunktion geht in diesem Fall die Gleichung (4) in die GleichungWith a horn antenna having a rectangular aperture, as shown in FIGS. 4 and 5 is shown from the side and from the front, the desired course of the occupancy function in the x-direction can be realized that in the horn 1 with phase correction lens 3 and / or in the square waveguide 2 feeding the horn next to the // 10 -Bundial wave the hybrid waveforms (EH) n are excited. In this case, equation (4) is included in the equation for a course of the occupancy function exhibiting an optimal degree of efficiency

fix) = 1 + 0,5 cos .7 χ - 0,5 cos 2 .τ .χ (5) fix) = 1 + 0.5 cos .7 χ - 0.5 cos 2 .τ .χ (5)

über. Der Wirkungsgrad eines solchen Hornstrahlers beträgt in x-Richtung 80%. Er ist also nur unwesentlich kleiner als der Wirkungsgrad bei einer Cosinusbelegung, obgleich die Nebenzipfeldämpfung erheblich besser ist. Beispielsweise wird bei einer Cosinusbelegung eine Nebenzipfeldämpfung von 63 dB bei einem normierten Winkel u > 59,1 erreicht, während dies bei einer Belegung entsprechend Gleichung (5) bereits bei u > 32,6 erreicht wird.above. The efficiency of such a horn antenna is 80% in the x-direction. It is therefore only insignificantly smaller than the efficiency with a cosine assignment, although the side lobe attenuation is considerably better. For example, with a cosine assignment, a secondary lobe attenuation of 63 dB is achieved at a normalized angle u > 59.1, while with an assignment according to equation (5) this is already achieved at u > 32.6.

Die Belegungsfunktion f(x) nach Gleichung (5) ist in F i g. 6 dargestellt. Sie läßt sich qualitativ auch mit einem Hornparabol realisieren, dessen Apertur trapezähnlich ist. Ein solcher Hornparabol ist in F i g. 7 dargestellt. Der Hornparabol Γ mit quadratischem Querschnitt des Speisehörns weist in diesem Fall eine Kreisringsektorapertur auf und ist ebenfalls von einem quadratischen Hohlleiter 2 gespeist.The occupancy function f (x) according to equation (5) is shown in FIG. 6 shown. It can also be realized qualitatively with a horn parabolic whose aperture is trapezoidal. Such a horn parabolic is shown in FIG. 7 shown. The horn parabolic Γ with a square cross section of the food horn has in this case a circular ring sector aperture and is also fed by a square waveguide 2.

Die Anregung der höheren hybriden Wellenformen beim Hornstrahler nach den Fig.4 und 5 bzw. 7 kann durch Stäbe, metallische Vorsprünge und Schneiden herbeigeführt werden, wie sie beispielsweise in der Literaturstelle »IEEE Transactions on Antennas and Propagations«, Vol. AP-18, No. 3, Mai 1970,3.323 - 327, und die DT-OS 19 04 594 beschrieben sind.The excitation of the higher hybrid waveforms in the horn antenna according to FIGS. 4 and 5 or 7 can be brought about by rods, metallic projections and cutting edges, as for example in the Reference "IEEE Transactions on Antennas and Propagations", Vol. AP-18, No. May 3, 1970, 3,323-327, and DT-OS 19 04 594 are described.

Fig.8 zeigt schließlich einen Hornstrahler 1" mit einer kreisförmigen Apertur, der von einem runden Hohlleiter 2' gespeist wird. Die ringförmige Feldkonzentration, die hier drehsymmetrisch ist, wird bei diesem Hornstrahler mit Hilfe des koaxialen Ringkegeleinsatzes 4 herbeigeführt, der aus dielektrischem Material gefertigt ist. Der Verlauf der Belegung 5, wie er in der Aperturebene des Hornstrahlers auftritt, ist in Fig.fi ebenfalls dargestellt.Finally, FIG. 8 shows a horn antenna 1 ″ a circular aperture which is fed by a round waveguide 2 '. The annular field concentration, which is rotationally symmetrical here, is in this horn antenna with the help of the coaxial ring cone insert 4 brought about, which is made of dielectric material. The course of occupancy 5, as shown in the Aperture plane of the horn antenna occurs is also shown in Fig.fi.

Die gewünschte Belegung in der Aperturebene eines Hornstrahlers mit kreisförmiger Apertur, der von einem runden Hohlleiter gespeist wird, kann grundsätzlich auch dadurch herbeigeführt werden, daß im runder Hohlleiter und/oder im Horn neben der //11-Grundwel Ie höhere Wellenformen Hy_n und Ey_n angeregt werden Die Anregung dieser höheren Wellenformen kanr durch eine entsprechende Anzahl von stufenförmiger Übergängen im Horn und/oder im Rundhohlleitei herbeigeführt werden. Die gewünschte Belegung de! Hornstrahlers läßt sich herbeiführen, wenn neben dei Hyy-Grundwelle wenigstens die Eyy-, die Ey₂-, die Hn und die //13-Wellen angeregt werden.The desired occupancy in the aperture plane of a horn antenna with a circular aperture, which is fed by a round waveguide, can in principle also be brought about by the fact that in the round waveguide and / or in the horn, in addition to the // 11 fundamental wave Ie, higher waveforms Hy _n and Ey _{n are} excited The excitation of these higher waveforms can be brought about by a corresponding number of step-shaped transitions in the horn and / or in the circular waveguide. The desired occupancy de! Horn antenna can be brought about if, in addition to the Hyy basic wave, at least the Eyy, Ey ₂ , Hn and // 13 waves are excited.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Horn or horn parabolic antenna in which the occupancy of the area is approximately constant Phase of the radiation defined emitter aperture at least in a predetermined direction to a constant occupancy is approximated by the fact that on the one hand it rises monotonically towards the aperture edge the value zero drops and that on the other hand it is an iu having central saddle, characterized in that the steep slope of the Occupancy function flattens so much in the immediate vicinity of the aperture edge that the second and higher sidelobes is heavily attenuated.

2. Horn or horn parabolic antenna with a rectangular aperture or Homparabol according to spoke 1, characterized in that the horn (1) is fed by a square waveguide (2) and that in the waveguide and / or in the horn next to the / fio fundamental wave at least hybrid wave types (EH) \ 2 and (EH) \ 4 are excited.

3. Horn or horn parabolic antenna with bordered aperture and rotationally symmetrical assignment Claim 1, characterized in that the horn (I ") is fed by a circular waveguide (2 ') and has a coaxial ring cone insert (4) made of dielectric material.