DE2347144A1

DE2347144A1 - DIRECTIONAL ANTENNA WITH WEAK SIDE LOBS

Info

Publication number: DE2347144A1
Application number: DE19732347144
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Mizuguchi; Hiroshi Yokoi
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS5331345B2; JPS4952953A

Description

Richtstrahlantenne mit schwachen Nebenkeulen Die Erfindung betrifft Richtstrahlantennen für Zentimeter- und Nillimeterwellen-Richtfunk, für Radar usw., insbesondere eine Richtfunkantenne der Offset-?ype (Verschiebungstype) mit einer Vielzahl von Reflektoren. Directional antenna with weak sidelobes The invention relates to Directional antennae for centimeter and millimeter wave directional radio, for radar, etc., in particular a directional radio antenna of the offset type (displacement type) with a Variety of reflectors.

Mit dem raschen Ansteigen der Anforderungen nach Nachrichtenverbindungen auf der Erde und mit Satelliten in den letzten Jahren sind die dafür verwendbaren Frequenzbänder stark überbesetzt. Es ist deshalb ein ernstes Problem, den begrenzten Radiowellenbereich dieser Frequenzbänder möglichst wirkungsvoll auszunutzen. With the rapid increase in communication link requirements on earth and with satellites in recent years are the most usable for this Frequency bands severely overstaffed. It is therefore a serious problem, the limited one To use the radio wave range of these frequency bands as effectively as possible.

Eine sehr wirkungsvolle Maßnahme, um mit diesem Problem zurecltmkommen, ist die, die Abstrahlung in nichtbenötigten Richtungen so stark wie möglich zu unterdrücken und Empfang von Radiowellen aus unerwünschten Richtungen zu vermeiden, was mit anderen Worten bedeutet, daß stark verbesserte Antennen mit schwachen Nebenkeulen verwendet werden müssen, Um derartige Antennen zu erhalten, sind von zahlreichen Entwicklungsgruppen Untersuchungen und Studien mit hohem Eifer betrieben worden. Die bisherigen Antennen erfüllen jedoch die an sie gestellten Anforderungen nicht zur Zufriedenheit. A very effective measure to cope with this problem, is to suppress the radiation in unnecessary directions as much as possible and to avoid receiving radio waves from undesirable directions, what to do with others Words means that much improved antennas with weak sidelobes are used In order to obtain such antennas are of numerous development groups Investigations and studies have been pursued with great vigor. The previous antennas however, do not meet the requirements placed on them to the satisfaction.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine in wesentlichen Dingen verbesserte Richtstrahlantenne mit schwachen Nebenkeulen zu schaffen, die den obengenannten Anforderungen entspricht und die im Vergleich zu den bekannten Antennen einen besseren Verstärkungsfaktorverlauf hat. The object of the invention is therefore, in essential things to provide improved directional antenna with weak sidelobes that complies with the above Requirements and compared to the known antennas a better one Gain factor curve has.

Eine Richtstrahlantenne mit schwachen Nebenkeulen gemäß der Erfindung weist einen Hauptreflektor in der Form eines Rotationsparaboloid und wenigstens einen Nebenreflektor auf. A directional antenna with weak sidelobes according to the invention has a main reflector in the shape of a paraboloid of revolution and at least a secondary reflector.

Nach dem Prinzip der Erfindung sind ein Primärabstrahler und der Nebenreflektor der Antenne außerhalb ein begrenzten Betrachtungsraums des EaXtreflektors installiert mit dem Ziel, den Hauptreflektor nicht abzuschirmen oder zu blockieren und in der Öffnung des Hauptreflektors eine Bestrahlungsverteilung zu erhalten, die zur Achse des Hauptreflektors symmetrisch ist, wobei diese Achse durch das Öffnungszentrum des Hauptreflektors verläuft. Der begrenzte Betrachtungsraum ist definiert durch einen Strahlenraum eines Lichtes, das entlang der Achse des Hauptreflektors von einem Punkt im Unendlichen ankommt und durch die Öffnung des Hauptreflektors aufgenommen wird. Als Ergebnis vorstehender Eonstruktion können Nebenkeulen, die sich durch den Abschirmungseffekt durch den Primärstrahler und den Nebenreflektor ergeben, wirksam ausgeschaltet werden.According to the principle of the invention, a primary radiator and the secondary reflector are the antenna is installed outside a limited viewing area of the EaXtreflector with the aim of not shielding or blocking the main reflector and in the opening of the main reflector to obtain an irradiation distribution that leads to The axis of the main reflector is symmetrical, this axis passing through the center of the aperture of the main reflector. The limited viewing space is defined by a ray space of a light that travels along the axis of the main reflector of arrives at a point at infinity and is recorded through the opening of the main reflector will. As a result of the above construction, there can be sidelobes extending through result in the shielding effect through the primary radiator and the secondary reflector, be effectively switched off.

Das Wesen, der Aufbau und die Wirkungsweise der Erfindung geht aus der nun folgenden genauen Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen: Fig. 1 Strahlungscharakteristiken verschiedener bekannter Antennen; Fig.2A eine schematische Darstellung einer bekannten Richtantenne und ihre wirksame oeffnung; Fig.2B eine schematische Darstellung einer imaginären Richtantenne, die der Richtantenne nach Fig. 2A äquivalent ist; Fig. 9 Strahlungscharakteristiken von Leistungsabstrahlungen der obigen imaginären Antenne und herkömmlicher Parabolantennen; Fig. 4 eine schematische Ansicht einer üblichen asymmetrischen (Offset) Parabolantenne zusammen mit ihrer Feldverteilung; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 6 eine schematische Darstellung des geometrischen Verlaufs von Radiowellen und der Feldverteilung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und Fig. 7 eine schematische Darstellung mit genauer Angabe des geometrischen Verlaufs der Radiowellen und der Feldverteilung eines weiteren Ausfiihrungsbeispiels der Erfindung. The essence, the structure and the mode of operation of the invention are based the detailed description of exemplary embodiments of the invention which follows in FIG Connection with the drawing. They show: FIG. 1 radiation characteristics various known antennas; Fig.2A is a schematic representation of a known Directional antenna and its effective opening; Fig.2B is a schematic representation of a imaginary directional antenna which is equivalent to the directional antenna of Fig. 2A; Fig. 9 Radiation characteristics of power emissions from the above imaginary antenna and conventional parabolic antennas; 4 is a schematic view a common asymmetrical (offset) parabolic antenna together with its field distribution; 5 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the invention; Fig. 6 a schematic representation of the geometric course of radio waves and the Field distribution of an embodiment of the invention; and Fig. 7 is a schematic Representation with precise details of the geometric course of the radio waves and the Field distribution of a further exemplary embodiment of the invention.

Es soll nun eine Zusammenfassung der technischen Grundlagen der Erfindung gegeben werden, bevor in eine genauere Erläuterung von Einzelheiten der Erfindung eingetreten wird. A summary of the technical principles of the invention is now intended will be given before in a more detailed explanation of details of the invention is entered.

Antennen wie Parabolantennen - Kurve I in Fig. 1 -, Cassegrain-Antennen - mit Kurve II in Fig. 1 - und Horn-Reflektorantennen - Kurve III in Fig. 1 - sind in praktischer Verwertung als hochverstärkende Richtantennen eingesetzt worden. Die Parabolantenne (I) ist im Aufbau sehr einfach, hat jedoch den Nachteil, daß ihre Arbeitsfrequenz im wesentlichen durch den Öffnungsdurchmesser des Primärstrahlers festgelegt ist und daß die Pegel der Seitenkeulen nahe der Hauptachse der Antenne beträchtliche Größe erreicht. Die Cassegrain-Antenne (II) hat Nachteile wegen ihrer ziemlich komplizierten Konstruktion, während andererseits eine Vielzahl von Reflektoren eine verhältnismäßig große Freiheit in ihrer Bemessung und Auslegung zulassen. Eine solche Antenne ist z.B über einen sehr großen Frequenzbereich verwendbar, wenn der Nebenreflektor nahe am Primärstrahler angebracht wird, und auch der Verstärkungsfaktor der Antenne kann äußerst hoch gemacht werden durch geeignete Formgebung der Spiegelflächen (siehe hierzu Journal of the Institute of Electronic Communication Engineers of Japan, 52-B, Februar 1969; Mizusawa: "Effect of the Scattering Pattern of the Subreflector on Radiation Characteristics of Shaped-Reflector Cassegrain Antennas1). Die Horn-Re.flektorantenne (III) schließlich ist bezüglich der Nebenkeulen besonders verbessert worden, doch ist wegen der Asymmetrie ihrer Strahlungsverteilung in der Öffnung die Querpolarisationscharakteristik schlecht, und ausserdem ist sie teuer in der Herstellung. Antennas such as parabolic antennas - curve I in Fig. 1 -, Cassegrain antennas - with curve II in Fig. 1 - and horn reflector antennas - curve III in Fig. 1 - are has been used in practical use as high-gain directional antennas. The parabolic antenna (I) is very simple in construction, but has the disadvantage that their working frequency essentially through the opening diameter of the primary radiator and that the levels of the sidelobes are close to the main axis of the antenna reached considerable size. The Cassegrain antenna (II) has drawbacks because of it quite complicated construction, while on the other hand a multitude from Reflectors have a relatively large amount of freedom in their dimensioning and design allow. Such an antenna can be used, for example, over a very large frequency range, if the secondary reflector is placed close to the primary radiator, and so is the gain the antenna can be made extremely high by appropriately shaping the mirror surfaces (see Journal of the Institute of Electronic Communication Engineers of Japan, 52-B, February 1969; Mizusawa: "Effect of the Scattering Pattern of the Subreflector on Radiation Characteristics of Shaped-Reflector Cassegrain Antennas1). The horn reflector antenna (III) Finally, the side lobes have been particularly improved, however is because of the asymmetry of their radiation distribution in the opening, the cross-polarization characteristic bad, and it is expensive to manufacture.

Fig. 1 zeigt verschiedene Strahlungsverteilungen der vorstehend beschriebenen drei Antennentypen. Es läßt sich aus der Fig. 1 sehen, daß die durch die Kurve III dargestellte Horn-Reflektorantenne im Vergleich zu den anderen beiden Antennentypen, die mit den Kurven I und II wiedergegeben sind, bezüglich der Seitenkeulenpegel ausgezeichnet ist. Die Linie Li ist ein isotroper Pegel. Fig. 1 shows different radiation distributions of those described above three antenna types. It can be seen from Fig. 1 that the curve III Horn reflector antenna shown in comparison to the other two antenna types, represented by curves I and II, in terms of sidelobe levels is excellent. The line Li is an isotropic level.

Die starken Seitenkeulenpegel der anderen zwei Antennen haben ihre Ursache darin, daß die Antennenöffnungen durch die Primärstrahler und die Nebenreflektoren versperrt sind. Dies läßt sich leims inin Verbindung mit den Fig. 2A und 2B verstehen. The strong sidelobe levels of the other two antennas have theirs The reason is that the antenna openings through the primary radiator and the secondary reflectors are locked. This can be understood in conjunction with Figures 2A and 2B.

Wenn einmal angenommen wird, daß der Reflektor 1 der Parabolantenne in Fig. 2A einen Durchmesser D seiner Öffnung hat, so wird diese Öffnung durch den Primärstrahler 2 mit einem Durchmesser d teilweise versperrt, so daß die tatsächlich aus der Antennenöffnung abgestrahlten Radiowellen den Radiowellen äquivalent sind, die durch gegenseitige Uberlagerung der entgegengesetzten Phasen der Radiowellen entstanden sind, -die von den imaginären zwei Antennenöffnungen mit den Durchmessern D und d in Fig. 2B abgestrahlt werden. Mit anderen Worten, die Verteilung der Leistungsabstrahlung einer derartigen Parabolantenne ist annähernd gleich der zusammengesetzten Leistungsabstrahlungsverteilung zweier imaginärer Antennengemäß der Darstellung der Fig. 2B. Dies ist in der Fig. 3 dargestellt, in der eine tiberlagerung der Strahlungsverteilung a und b der zwei imaginären Antennen mit den Offnungsdurchmessern D und d etwa eine Strahlungsverteilung c der Parabolantenne ergibt. Eine entsprechende Erklärung kann für den Abschirmungseffekt einer Cassegrain-Antenne gegeben werden.Once it is assumed that the reflector 1 of the parabolic antenna in Fig. 2A has a diameter D of its opening, this opening is through the Primary radiator 2 with a diameter d partially blocked, so that actually radio waves emitted from the antenna opening are equivalent to radio waves, that by superimposing the opposite phases of the radio waves Have arisen, -the of the imaginary two antenna openings with the diameters D and d in Fig. 2B are radiated. In other words, the distribution of the power radiation such a parabolic antenna is approximately equal to the composite power radiation distribution two imaginary antennas as shown in Fig. 2B. This is shown in Fig. 3, in which a superposition of the radiation distribution a and b of the two imaginary antennas with opening diameters D and d approximately have a radiation distribution c of the parabolic antenna results. A corresponding explanation can be given for the shielding effect a Cassegrain antenna.

Neben der Horn-Reflektorantenne wurde eine asymmetrische Parabolantenne als Reflektorantenne ohne derartigen Absperr-oder Abschirmeffekt vorgeschlagen. Eine solche ist in Fig. 4 gezeigt. (Siehe Review of the Radio Research laboratories in Japan, Vol.8, No. 35, March 1962; Uda: "A study öf an Offset Feeding-type Paraboloidal Antenna"). Die in Fig. 4 gezeigte asymmetrische Parabolantenne hat einen Primärstrahler 2, der im Brennpunkt des Reflektors 1 installiert ist, der ein Rotationsparaboloid ist. Eine derartige Antenne benötigt jedoch naturgemäß einen großen Öffnungswinkel als Parabolantenne, so daß der Durchmesser des Primärstrahlers kleingemacht werden muß bis zur Größenordnung der Betriebswellenlänge, wodurch die Arbeitsfrequenz entsprechend begrenzt ist. Wie außerdem durch gestrichelte Linien in Fig. 4 angedeutet, ist der Streuungsleistungsverlust oder die Streuung von Radiowellen im Randbereich des Hauptreflektors beträchtlich, und die Nebenkeulen nach rückwärts und seitwärts werden groß. Bei einer derartigen asymmetrischen Parabolantenne ist außerdem die Strahlungsverteilung in der Öffnung asymmetrisch, was die Fig. In addition to the horn reflector antenna, an asymmetrical parabolic antenna was installed proposed as a reflector antenna without such a blocking or shielding effect. Such is shown in FIG. (See Review of the Radio Research laboratories in Japan, Vol.8, No. 35, March 1962; Uda: "A study öf an Offset Feeding-type Paraboloidal Antenna "). The asymmetrical parabolic antenna shown in Fig. 4 has a primary radiator 2 installed at the focal point of the reflector 1, which is a paraboloid of revolution is. However, such an antenna naturally requires a large opening angle as a parabolic antenna, so that the diameter of the primary radiator can be made small must be up to the order of magnitude of the operating wavelength, reducing the operating frequency accordingly is limited. As also indicated by dashed lines in Fig. 4, the Loss of scattering power or the scattering of radio waves in the edge area of the main reflector considerable, and the back and side lobes become large. at such an asymmetrical parabolic antenna is also the radiation distribution asymmetrically in the opening, which is shown in Fig.

4 zeigt, und die Querpolarisationscharakteristik ist ziemlich schlecht. Aus diesem Grunde werden asymmetrische Parabolantennen außer für Spezialanwendungsfälle nicht mit großer Verbreitung benutzt, obgleich sie bereits vor längerer Zeit zur Verwendung vorgeschlagen wurden.4 shows, and the cross polarization characteristic is rather bad. For this reason, asymmetrical parabolic antennas are used except for special applications not widely used, although it was used a long time ago Uses have been suggested.

In der Zwischenzeit sind Antennen wie offene Cassegrain-Antennen und Cashorn-Antennen usw. als besondere Ausführungsformen der Cassegrain-Antennenvorgeschlagen worden (siehe Miya, Buch unter dem Titel "NewSatellite Gommunication Engineering"; 1972, Rateisu Co.,Japan) Bei beiden Antennenarten kann die auf einen Nebenreflektor zuriickzuführende Sperrwirkung ausgeschlossen werden Da jedoch der Primärstrahler im Zentrum des Hauptreflektors angebracht ist, bleibt dessen Sperreffekt weiterhin erhalten, und die Nebenkeule in unmittelbarer Nähe des Eauptstrahls ist beträchtlich Außerdem ist die Strahlungsverteilung in der Offnungeiner derartigen Antenne asymmetrisch. Meanwhile, antennas are like open-plan Cassegrain antennas and Cashorn antennas etc. proposed as particular embodiments of the Cassegrain antennas (see Miya, book entitled "NewSatellite Gommunication Engineering"; 1972, Rateisu Co., Japan) With both types of antenna, the can be mounted on a secondary reflector Retractable blocking effect can be excluded, however, since the primary radiator is attached in the center of the main reflector, its blocking effect remains and the sidelobe in close proximity to the main ray is considerable In addition, the radiation distribution in the opening of such an antenna is asymmetrical.

Es wird deshalb mit der Erfindung eine Antenne mit asymmetrisdher Öffnung geschaffen, in der die obengenannte SperrKirkungvollkommen ausgeschlossen ist, bei der Nebenkeulen unterdräckt werden können, die auf den Antennenrand überflutende Beistungsabstrahlungdes Hauptreflektors zurückzuführen sind und die ein derartig breites Arbeitsfrequenzband wie die Cassegrain-Antenne hat, wobei ferner die Möglichkeit besteht, die Strahlungsverteilung der Offnungbezüglich der Mittelachse des Hauptreflektors praktisch symmetrisch zu gestalten. The invention therefore provides an antenna with asymmetrical shapes Opening created in which the above-mentioned locking effect is completely excluded is, can be suppressed in the side lobes that flood on the antenna edge Power radiation of the main reflector are due and such a has a wide working frequency band like the Cassegrain antenna, and also has the option the radiation distribution of the opening with respect to the central axis of the main reflector to be practically symmetrical.

Fig. 5 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar,in der mit 1 ein Hauptreflektor in Gestalt eines Rotationsparaboloids dargestellt ist, dessen Brennpunkt im Pitt 4 liegt. 5 ist tZentrum der von einem Primärstrahler 2 abgestrahlten Radiowelle. Ein Nebenreflektor 3 hat ebenfalls die Forn eines Rotationsparaboloids mit den einander entsprechenden Brennpunkten 4 und 5. Der Primärstrahler weist einen Trichter 2 auf, dessen Scheitel im Punkt 5 liegt. Die Richtung der Antennenstrahlung ist durch den Pfeil 6 angegebene In der Fig. 5 ist der Trichter 2 mit dem Nebenreflektor 3 zusammengebaut, so daß sich auf den ersten Blick die Gestalt einer Horn-Reflektorantenne ergibt. Der Trichter und der Nebenreflektor müssen jedoch nicht unbedingt in eins zusammengefaßt werden. Der Primärstrahl er 2 und der Nebenreflektor 3 befinden sich außerhalb eines begrenzten Abstrahlraums 10 des Hauptreflektors 1. Fig. 5 illustrates a first embodiment of the invention in which is shown with 1 a main reflector in the form of a paraboloid of revolution, whose focal point is in Pitt 4. 5 is the center of a primary radiator 2 radiated radio wave. A secondary reflector 3 also has the shape of a paraboloid of revolution with the corresponding focal points 4 and 5. The primary radiator has a Funnel 2, the apex of which is at point 5. The direction of the antenna radiation is indicated by the arrow 6. In FIG. 5, the funnel 2 with the secondary reflector 3 assembled, so that at first glance the shape of a horn reflector antenna results. However, the funnel and the secondary reflector do not necessarily have to go into one be summarized. The primary beam he 2 and the secondary reflector 3 are located outside a limited radiating space 10 of the main reflector 1.

Dieser begrenzte Lichtraum 10, d.h. der abgegebenen Strahlung vom Hauptreflektor 1 ist definiert durch den Raum, den ein Lichtstrahlenbündel einnimmt, das parallel zur Achse des Hauptreflektors 1 von einem Punkt aus unendlicher Entfernung durch die Öffnung des Hauptreflektors aufgenommen wird. Die Achse des Nebenreflektors 3 schließt mit der Achse des Hauptreflektors 1 einen Winkel ß ein. Die Achse des Rotationsellipsoids des Nebenreflektors 3 fließt mit der Wandung des Trichters 2 einen Winkel OC. ein.This limited light space 10, i.e. the emitted radiation from Main reflector 1 is defined by the space that a light beam occupies that parallel to the axis of the main reflector 1 from a point of infinite distance is received through the opening of the main reflector. The axis of the secondary reflector 3 forms an angle β with the axis of the main reflector 1. The axis of the The ellipsoid of rotation of the secondary reflector 3 flows with the wall of the Funnel 2 an angle OC. a.

Infolge der. vorstehend beschriebenen Konstruktion werden bei Verwendung dieser Antenne als Empfangsantenne sämtliche Radiowellen, die aus der Richtung 6 ankommen, vom Hauptreflektor 1 so reflektiert, daß sie durch den Brennpunkt 4 hindurchgehen. Danach werden sie erneut durch den Nebenreflektor 3 reflektiert, derart, daß sie alle in Punkt 5 zusammentreffen und den Strahlengang 7 erreichen. Da keine Hindernisse vorhanden sind, die die Radiowellen auf ihrem Weg aus dem Sichtraum 10 auf den Reflektor 1 in der ankommenden Richtung 6 behindern könnten, ist unerwünschte Strahlung in andere Richtungen als die beabsichtigte aufs äußerste verringert, womit eine Antenne mit schwachen Nebenkeulen geschaffen ist. Da außerdem der Öffnungsbereich der Antenne um so vlies ansteigt, wie es der sonst gesperrten Fläche quivalent ist, wird eine um soviel bessere Verstärkung erzielt. As a result of. construction described above are in use this antenna acts as a receiving antenna for all radio waves coming from direction 6 arrive, reflected by the main reflector 1 so that they pass through the focal point 4. Thereafter, they are reflected again by the sub reflector 3, so that they all meet at point 5 and reach beam path 7. There are no obstacles are present that the radio waves on their way from the viewing space 10 to the reflector 1 in the incoming direction 6 is undesirable radiation in other directions than the intended one reduced to the utmost, making an antenna is created with weak side lobes. In addition, there is the opening area of the antenna the amount of fleece that increases as it is equivalent to the otherwise blocked area becomes one achieved so much better gain.

Das gleiche gilt dann, wenn die beschriebene Antenne gemäß der Erfindung als Ubertragungsantenne verwendet wird.The same applies if the antenna described according to the invention is used as a transmission antenna.

Die vorstehende Beschreibung hat gezeigt, daß der Primärstrahler und der Nebenreflektor dieser Mehrreflektor-Richtantenne außerhalb der oeffnung des Hauptreflektors, gesehen in dessen Hauptabstrahlrichtung, angeordnet sind. Es lassen sich zahlreiche Vorteile erzielen, wie nachstehend beschrieben wird. The above description has shown that the primary radiator and the secondary reflector of this multi-reflector directional antenna outside the opening of the main reflector, seen in its main emission direction, are arranged. It numerous advantages can be obtained, as follows described will.

Bei einer Richtantenne mit einem Hauptreflektor und zusätzlich wenigstens einem Nebenreflektor können, da die Flächen derartiger Reflektoren in geeigneter Weise modifiziert werden können, die Nebenkeulen wirksam dadurch weitervermindert werden, daß beispielsweise die Ausleuchtungsverteilung der Offnung des Hauptreflektors an die Taylor-Verteilung angenähert wird. Die Antenne kann außerdem mit einer bemerkenswert hohen Verstärkung ausgestattet werden, indem die Amplituden- und die Phasenverteilung über die Antennenöffnungsfläche vergleichmäßigt wird, indem der Reflektor beispielsweise wie bei einer Gassegrain-Antenne geformt wird. Daß derartige Versuche zur Reduzierung der Nebenkeulen durch Modifizierung der Oberfläche in oben beschriebener Weise nicht so weitgehend durchgeführt worden waren, kann den Grund darin haben, daß die auf Versperren durch den Primärstrahler oder den Nebenrefle4tor zurückzuführenden Nebenkeulen um soviel größer sind und daß die Versuche, durch Oberfiächenmodifizierung Einfluß zu nehmen, daher bedeutungslos waren. Da die Antenne gemäß der Erfindung als Mehrreflektor-Antenne jedwedes Versperren vermeidbar macht, ist nun der Weg frei zu entsprechender Gestaltung, um eine Antenne mit geringst-möglichen Seitenkeulen oder maximaler Verstärkung zu erhalten. In the case of a directional antenna with a main reflector and additionally at least a secondary reflector can, since the surfaces of such reflectors in more suitable Can be modified in a way that effectively further reduces the side lobes that, for example, the illumination distribution of the opening of the main reflector is approximated to the Taylor distribution. The antenna can also be remarkable with a high gain by adjusting the amplitude and phase distribution is evened out over the antenna opening area by the reflector, for example is shaped like a Gassegrain antenna. That such attempts to reduce of the side lobes by modifying the surface in the manner described above had been carried out so extensively, the reason may be that the on Block the secondary lobes to be returned by the primary radiator or the secondary reflector are so much larger and that the attempts by surface modification influence to take, therefore were meaningless. Since the antenna according to the invention as a multi-reflector antenna makes any blocking avoidable, the way is now free for appropriate design, to get an antenna with the lowest possible sidelobes or maximum gain obtain.

Bei herkömmlichen Horn-Reflektorantennen, asymmetrischen Parabolantennen, offenen Cassegrain-Antennen usw. nimmt die Radiowellenflußdichte, die vomBrennpunkt des Hauptreflektors abgestrahlt wird, gegen die Ränder der Öffnung der Antenne ab, und die Strahlungsverteilung über die Öffnung wird unsymmetrisch. Aus diesem Grunde war die Querpolarisationscharakteristik ziemlich schlecht. 3ei der Erfindung jedoch kann die Dichte der Radiowellenflußverteilung, die unter gleichen Winkeln abgestrahlt wird, praktisch symmetrisch zur Achse des Hauptreflektors gemacht werden, wenn auch der Winkel p zu Null gemacht wird, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist, so daß die Flußverteilung der Radiowellen praktisch gleichförmig ist. Das hat den folgenden Grund: Nachdem der Radiowellenfluß 8, der unter gleichen Winkeln vom äquivalenten Phasenzentrum 5 des Primärstrahlers abgestrahlt wurde, am Nebenreflektor 3 reflektiert wurde, der ein Rotationsellipsoid ist, und durch den gemeinsamen Brennpunkt 4 hindurchgegangen ist, wird der Fluß vorübergehend asymmetrisch. Dieser nun asymmetrische Fluß wird jedoch am Hauptreflektor 1 abermals reflektiert, wodurch die Asymmetrie des Radiowellenflusses aufgehoben und die ursprüngliche symmetrische Strahlungsverteilung wieder hergestellt wird. Daraus ergibt sich, daß die Antenne im Hinblick auf die Querpolarisationscharakteristik eine äußerste Verbesserung erfahren hat. With conventional horn reflector antennas, asymmetrical parabolic antennas, open Cassegrain antennas, etc., takes the radio wave flux density from the focus of the main reflector is radiated against the edges of the opening of the antenna, and the radiation distribution over the opening becomes asymmetrical. For this reason the cross-polarization characteristic was quite poor. In the invention, however can be the density of radio wave flux distribution radiated at equal angles will, albeit, be made practically symmetrical about the axis of the main reflector the angle p is made zero, as shown in Fig. 6, so that the flux distribution of the radio waves is practically uniform. That has the following Reason: After the radio wave flux 8, that at equal angles from the equivalent Phase center 5 of the primary radiator was emitted, reflected on the secondary reflector 3 which is an ellipsoid of revolution and passed through the common focal point 4 the flow becomes temporarily asymmetrical. This now asymmetrical flow becomes however, reflected again on the main reflector 1, thereby reducing the asymmetry of the radio wave flux canceled and the original symmetrical radiation distribution restored will. It follows that the antenna in terms of the transverse polarization characteristic has seen extreme improvement.

In herkömmlichen asymmetrischen Parabolantennen tritt Strahlung vom Primärstrahler über den Rand des Hauptreflektors hinweg, woraus sich die seitwärtigen und rückwärtigen Nebenkeulen ergeben. Da bei der Erfindung jedoch der Durchmesser des Nebenreflektors ziemlich groß gemacht werden kann, können die Radiowellen, die vom Nebenreflektor zum Hauptreflektor geleitet werden, im wesentlichen in eins Sektorverteilung geformt sein. Somit ist der Energieanteil, der über den Rand des Hauptreflektors übertritt, sehr gering, und di,e ruckwärtigen und seitwärtigen Nebenkeulen bleiben dadurch sehr klein. In conventional asymmetrical parabolic antennas, radiation emanates from the Primary radiator over the edge of the main reflector, from which the side reflector and rear sidelobes. As in the invention, however, the diameter the secondary reflector can be made quite large, the radio waves that can are directed from the secondary reflector to the main reflector, essentially in one sector distribution be shaped. Thus the portion of the energy that goes over the edge of the main reflector crosses, very little, and the back and side sidelobes remain therefore very small.

Die anderen Vorteile der Antenne nach der Erfindung sind Erhöhung des Betriebsfrequenzbandes auf die Breite wie bei Cassegrain-Antennen, während das Frequenzband herkömmlicher asymmetrischer Parabolantennen erheblich begrenzt ist, während außerdem die unterst mögliche Betriebsfrequenz niedriger gemacht werden kann als bei den herkömmlichen Cassegrain-Antennen. Bei den üblichen asymmetrischen Parabolantennen ist die Wellenlänge begrenzt durch-den Öffnungsdurchmesser des Primärstrahlers, wie oben bereits dargelegt, während bei herkömmlichen Cassegrain-Antennen die Strahlbreite des Primärstrahlers anwächst, wenn die Betriebsfrequenz gesenkt wird. The other advantages of the antenna according to the invention are increase of the operating frequency band to the width as with Cassegrain antennas, while the The frequency band of conventional asymmetrical parabolic antennas is considerably limited, while also making the lowest possible operating frequency lower than with conventional Cassegrain antennas. With the usual asymmetrical Parabolic antennas, the wavelength is limited by the opening diameter of the primary radiator, as already explained above, while with conventional Cassegrain antennas the beam width of the primary radiator increases when the operating frequency is lowered.

Wenn also eine niedrigere Frequenz verwendet werden soll wird das Öffnungsdurchmesserverhältnis des Hauptreflektors zum Primärstrahler oder zum Nebenreflektor sehr klein. Mit anderen Worten die Sperrwirkung steigt an.und der Verstärkungsgrad nimmt ab. Aus diesem Grunde haben herkömmliche Antennen eine unterste Grenzbetriebsfrequenz.. Da bei der Antenne gemäß der Erfindung weder der Primärstrahler noch ein Nebenreflektor vor dem Hauptreflektor liegen, können ihre jeweilige Größe frei gewählt werden, so daß diese Antennen auch für ziemlich niedrige Frequenzen noch verwendbar sind.So if a lower frequency is to be used that will Aperture diameter ratio of the main reflector to the primary radiator or to the secondary reflector tiny. With In other words, the locking effect increases. and the Reinforcement level decreases. For this reason, conventional antennas have a bottom one Limit operating frequency .. Since in the antenna according to the invention, neither the primary radiator there is still a secondary reflector in front of the main reflector, their respective size can be chosen freely, so that these antennas are also suitable for fairly low frequencies are still usable.

Der Rebenreflektor 3 hat die Gestalt eines Rotationsellipsoides bei dem oben beschriebenen Ausführiingsbeispiel. Es kann jedoch als Reflektoroberfläche des Nebenreflektors 3 auch ein Rotationshyperboloid verwendet werden, wie diese die Fig. 7 zeigt. The vine reflector 3 has the shape of an ellipsoid of revolution the exemplary embodiment described above. However, it can be used as a reflector surface of the secondary reflector 3, a hyperboloid of revolution can also be used, like this one Fig. 7 shows.

Wenn bei Antennen gemäß der Erfindung der Hauptreflektor und die Nebenreflektoren Flächen zweiter Ordnung sind, wie sie in den Fig. 5 und 7 gezeigt sind, läßt sich unter Beachtung folgender Beziehung eine vollständig symmetrische Strahlungsverteilung erzielen: worin bedeuten e: Exzentrizität eines Rotations-Ellipsoides (oder -Tlyperboloides) des Nebenreflektors; Winkel zwischen der Hauptachse des Rotationsparaboloids des Hauptreflektors und des Rotationsellipsoides (oder -Hgperboloides) des Nebenreflektors; Winkel zwischen der Achse des Rotationsellipsoides (oder -Hyperbolnides) des Nebenreflektors und der Achse des Primärstrahlers.If, in antennas according to the invention, the main reflector and the secondary reflectors are surfaces of the second order, as shown in FIGS. 5 and 7, a completely symmetrical radiation distribution can be achieved, taking into account the following relationship: in which e: eccentricity of an ellipsoid of revolution (or glyperboloid) of the secondary reflector; Angle between the major axis of the paraboloid of revolution of the main reflector and the ellipsoid of revolution (or Hgperboloid) of the secondary reflector; Angle between the axis of the ellipsoid of revolution (or hyperbolnid) of the secondary reflector and the axis of the primary radiator.

Claims

PA TENT APPLICATION

0 directional antenna with weak side lobes that have a main reflector has with a substantially parabolic surface of revolution, at least one secondary reflector and a primary radiator, characterized in that the primary radiator (2) and the secondary reflector (3) outside a delimited viewing area (10) of the main reflector (1) are attached so that they do not shield the main reflector, and so that in the opening of the main reflector (1) a uniform distribution of radiation in the substantially symmetrical to the axis of the main reflector (1) is achieved, the delimited viewing space (io) is defined by the space of light rays that run along the opening axis of the main reflector from a point at infinity the opening of the main reflector can be received.

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the secondary reflector (3) has essentially the planar shape of an ellipsoid of revolution.

3. Antenna according to claim 1, characterized in that the surface of the secondary reflector (3) essentially has the shape of a hyperboloid of revolution Has.