DE2353277A1

DE2353277A1 - Antenne mit einem parabolreflektor und einem primaerstrahler mit doppelpolarisation

Info

Publication number: DE2353277A1
Application number: DE19732353277
Authority: DE
Inventors: Nhu Bui Hai
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1973-10-24
Publication date: 1974-05-02
Also published as: IT994437B; FR2204055B1; FR2204055A1; NL7314477A; DE2353277C2

Description

THOMSON - CSF
173, Bd. Haussmann

75008 Pa r i s
Frankreich

Unser Zeichen: T 1459

Antenne mit einem Parabolreflektor und einem Primärstrahler mit Doppelpolarisation

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einem Parabolreflektor und mit einem Primärstrahler, der an einer in der-Nähe der Oberfläche des Parabolreflektors liegenden Stelle mit einer Antennenspeisevorrichtung durch eine Hohlleiter-Übertragüngsanordnung verbunden ist, die zur Übertragung einer Welle mit zwei linearen Polarisationen bestimmt ist.

Es ist bekannt, zur Anstrahlung des Parabolreflektor einer Antenne eine Quelle mit Doppelpolarisation zu verwenden, die im Brennpunktdes 'Parabolreflektors angeordnet ist. Die Speisung dieser Quelle erfolgt bei Antennen mittlerer Leistungsfähigkeit mit Hilfe von zwei Koaxialkabeln und bei Antennen mit großer Leistungsfähigkeit mit Hilfe von zwei schwanenhalsförmigen Hohlleitern; die- se beiden Koaxialkabel oder Hohlleiter sind·jeweils einer

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der beiden Polarisationen zugeordnet. Der Nachteil des .zweiten Verfahrens besteht darin, daß selbst im Fall der Verwendung von Hohlleitern die Ausbildung der Anordnung kompliziert ist und eine verhältnismäßig störende Abschattung erzeugt wird.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Antenne der eingangs angegebenen Art, die im Vergleich zu den Anordnungen des Standes der Technik eine vereinfachte Ausbildung hat und nur einen geringen Abschattungseffekt aufweist.

Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung beruht in der Verwendung einer Hohlleiter-Über-tragungsanordnung, die nur einen einzigen Hohlleiter enthält.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Hohlleiter-Übertraguhgsanordnung ein durch den Brennpunkt des Parabolreflektor gehender gerader Hohlleiter ist, daß der Primärstrahler zwei. Paare von gekrümmten Hohlleitern enthält, daß die beiden gekrümmten Hohlleiter jedes Paares die gleiche Längssyinmetrieebene haben und zu beiden Seiten des geraden Hohlleiters liegen, daß das eine Ende jedes gekrümmten Hohlleiters in den geraden Hohlleiter mündet, während die vom anderen Ende gebildete strahlende Öffnung in der Brennebene des Parabolreflektor liegt und diesem zugewandt ist, daß die Längssymmetrie ebenen der beiden Paare von gekrümmten Hohlleitern im rechten Winkel zueinander liegen, und daß der Primärstrahler ferner eine Kurzschlußanordnung enthält, die den geraden Hohlleiter einerseits mit dem ersten Paar von gekrümmten Hohlleitern für die durch die erste

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lineare Polarisation übertragene Energie und andererseits mit dem zweiten Paar von gekrümmten Hohlleitern für die durch die zweite lineare Polarisation übertragene Energie in Verbindung bringt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antenne nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des PrimärStrahlers der Antenne von Fig. 1, . - . .

Fig. 3 eine Stirnansicht des Primärstrahlers von Fig. 2_S

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des PrimärStrahlers der erfindungsgemäßen Antenne für den-Fall einer Anstrahlung des Parabolreflektors durch eine zirkulär polarisierte Welle und

Fig. 5 eine Schnittansicht des PrimärStrahlers von Fig. 4 in..einer Schnittebene, die im rechten Winkel zu der Schnittebene von Fig. 4 liegt.

Die.in Fig. 1 dargestellte Antenne enthält einen Primärstrahler 1 vom sogenannten Anker-Typ, der aus vier gekrümmten Hohlleitern gebildet ist, von denen nur drei Hohlleiter 10, 11, 12 in Fig. 1 sichtbar sind. Der Primärstrahler 1 ist durch einen geraden Haupthohlleiter 2, in den die vier gekrümmten Hohlleiter münden, mit einem Parabolreflektor 3 verbunden, der im Schnitt

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dargestellt ist. Der'Haupthohlleiter hat einen runden Querschnitt und ist am Scheitel S des Parabolreflektor befestigt; er ist an dieser Stelle mit der nicht dargestellten Antennenspeiseleitung verbunden, damit er zu den vier gekrümmten Hohlleitern eine Welle mit vertikaler Polarisation V und mit horizontaler Polarisation H überträgt. Der Querschnitt des Haupthohlleiters nimmt allmählich zu dem Ende hin ab, an dem sich die gekrümmten Hohlleiter befinden, damit einerseits die Anpassung verbessert wird und andererseits die beiden strahlenden Öffnungen der zum gleichen Paar gehörenden gekrümmten Hohlleiter näher beieinander liegen.

Fig. 2 zeigt den Primärstrahler 1 und einen Teil des Haupthohlleiters 2 in Seitenansicht; diese Figur zeigt einen Kurzschluß 14, der das dem Parabolreflektor abgewandte Ende des Hohlleiters 2 verschließt und die beiden zueinander senkrechten Feldvektoren der über den Hohlleiter 2 übertragenen Welle reflektiert; die Form dieses Kurzschlusses und sein Abstand von den gekrümmten Hohlleitern, von denen die drei Hohlleiter 10, 11, 12 sichtbar sind, sind so gewählt, daß eine gute Anpassung zwischen dem-Haiapthohlleiter und den gekrümmten Hohlleitern erzielt wird. Anpassungsschrauben, nach Art der Schraube 15, die an den gekrümmten Hohlleitern angeordnet sind, ermöglichen die Verbesserung des Stehwellengrades . · ' ^:; ■--

Fig. 3 zeigt den Primärstrahler 1 und den Hohlleiter 2 in einer Stirnansicht in der Brennebene F des Parabolreflektors 3 (Fig· 1)· Diese Figur läßt erkennen, wie die vier strahlenden Öffnungen in der Brennebene F liegen.

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Sie liegen einander paarweise diametral gegenüber, wobei ein Paar der Polarisation V und das andere Paar der Polarisation H entsprechen. Diese Öffnungen sind die einen Enden der vier gekrümmten Hohlleiter-10, 11,.12, 13, während die anderen Enden dieser gekrüinmten Hohlleiter,- wie zuvor erwähntwurde* in den Haupthohlleiter2 münden.

Somit werden die beiden zueinander senkrechten Feldvektoren der vom Haupthohlleiter 2 übertragenen Welle, durch.den Kurzschluß 14.(Fig. 2) reflektiert und die sich auf die vertikale Polarisation beziehende Energie wird halbiert, so daß sie über die gekrümmten Hohllei- / ter 11, 13 austritt, viährend die sich auf die horizontale Polarisation beziehende Energie gleichfalls halbiert wird und aus den beiden gekrümmten Hohlleitern 10, 12 austritt. \ ■ .

Die soeben beschriebene Antenne ermöglicht, wie gezeigt wurde, die Anstrahlung des Paräbolreflektors durch eine Welle mit zwei gleichzeitigen linearen Polarisationen; es ist jedoch auch möglich, mit der gleichen über den Haupthohlleiter 2 übertragenen Welle eine Anstrahlung des Paräbolreflektors 3 durch eine Welle mit zirkularer. Polarisation durchzuführen. Zu diesem Z\?eck brauchen nur- die beiden zueinander senkrechten Komponenten des elektrischen Feldes am Ausgang des Primärstrahlers die gleiche Amplitude und eine Phasenverschiebung von 90 zu haben. Dies kann mit dem Primärstrahler vom. Anker-Typ dadurch erreicht werden, daß ein Paar von gekrümmten Hohlleitern der einen Polarisation in Bezug auf das andere Paar um λ/4 verschoben wird, wobeiA die Wellenlänge im Haupthohlleiter ist, ,

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Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 4 und 5 dargestellt ι diese Figuren sind zwei Schnittansichten des Primärstrahlers in der Vertikalebene bzw. in der Horizontalebene, welche jeweils die Längsachse des Haupthohlleiters k enthalten.

Der in Fig. 4 und 5 dargestellte Primärstrahler entspricht einer zirkulären Rechtspolarisation für die Antenne, also einer zirkulären Linkspolarisation für den Primärstrahler. Die in der Polarisation H enthaltene Energie tritt aus dem Hohlleiter 2 durch das erste Paar von gekrümmten Hohlleitern 10, 12 aus, nachdem sie an einer Metallplatte 16 reflektiert worden ist, die im Hohlleiter 2 parallel zum.Feldvektor entlang der Achse des Haupthohlleiters angeordnet ist. Das zweite Paar von gekrümraten Hohlleitern 11, 13 ist um λ/4 in Bezug auf das erste Paar versetzt, und die in der Polarisation V enthaltene Energie tritt über diese beiden gekrümmten Hohlleiter nach Reflexion am Kurzschluß 14 aus. Die Hohlleiter 11, 13 müssen natürlich eine solche Krümmung haben, daß die mittlere Faser L (Fig. 5") die gleiche Länge wie bei dem Hohlleiterpaar 11, 12 (Fig. 4) hat.

Man erhält dadurch auf dem Niveau der öffnungen der vier gekrümmten Hohlleiter zwei Feldkomponenten gleicher 'mplitude, die um ττ/2 gegeneinander phasenverschoben sind.

Im Fall einer zirkulären Linkspolarisation für die Antenne und somit einer zirkulären Rechtspolarisation für den Primärstrahler brauchen nur die gekrümmten

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Hohlleiter 10, 11, 12, 13 von Fig. 4 und 5 und die Kurzschlußplatte 16 um 90 um die Längsachse des Haupthohlleiters 2 gedreht zu v/erden. Die in der Polarisation V enthaltene Energie wird dann durch die Platte 16 zu dem ersten Paar von gekrümmten Hohlleitern gerichtet, und die in der Polarisation H enthaltene Energie wird von dem Kurzschluß 14 zu dem zweiten Paar von gekrümmten Hohlleitern gerichtet.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die in einer dem Fachmann offensichtlichen Weise abgeändert werden können, und auch nicht auf die Verwendung der Antenne als Sendeantenne, da nach dem Prinzip der Umkehrbarkeit der elektromagnetischen Wellen die Antennen ebensogut als Empfangsantennen arbeiten können.

Für den Fachmann sind unter anderem die folgenden Abänderungen offensichtlich:

- die Verwendung eines Haupthohlleiters mit quadratischem Querschnitt;

- die Anbringung von kleinen Hornstrahlern mit quadrati-

. schem Querschnitt an den Öffnungen der gekrümmten Hohlleiter zu dem Zweck, die Differenz des Anstrahlungspegels in den Ebenen E und H zu verringern;

- das Verschließen der Öffnungen der gekrümmten Hohlleiter durch Radome;

- der Ersatz der Anpässüngsschrauben 15 von Fig. 2 durch

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andere Kompensationseinrichtungen, beispielsweise durch induktive oder kapazitive Blenden, die in den gekrümmten Hohlleitern auf der Höhe ihrer Verbindungsstelle mit dem Haupthohlleiter angeordnet werden.

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Claims

Patent a η s ρ r ü c h e \

1., Antenne mit einem Parabolreflektor und mit einem Primärstrahler, der an einer in der Nähe der Oberfläche des Parabolreflektor liegenden Stelle mit einer Antennenspeisevorriehtung durch eine Hohlleiter-Übertragungsanordnung verbunden ist, die zur Übertragung einer Welle mit zwei linearen Polarisationen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter-Ubertragungsanordnung ein durch den Brennpunkt des Parabolreflektor gehender gerader Hohlleiter ist,.daß der Primärstrahler zwei Paare' vom gekrümmten Hohlleitern enthält, daß die beiden gekrümmten Hohlleiter jedes Paares die gleiche.Längssymmetrieebene haben und zu beiden Seiten des geraden Hohlleiters liegen, daß das eine Ende jedes gekrümmten Hohlleiters in den geraden Hohlleiter mündet, während' die vom anderen Ende gebildete strahlende Öffnung in der Brennebene des Parabolreflektor liegt und diesem zugewandt ist, daß die Längssymmetrieebenen der beiden Paare von gekrümmten Hohlleitern im rechten Winkel zueinander liegen, und daß der Primärstrahler ferner eine Kurzschlußanordnung enthält, die den geraden Hohlleiter einerseits mit dem ersten Paar von gekrümmten Hohlleitern für die durch die erste lineare Polarisation übertragene Energie und andererseits mit dem zweiten Paar von gekrümmten Hohlleitern für die durch die zweite lineare Polarisation übertragene Energie in Verbindung bringt.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Paare von gekrümmten Hohlleitern einander gleich sind.

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3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb mit zirkularer Polarisation die Enden der gekrümmten Hohlleiter des zweiten Paares, von der Brennebene aus gesehen, um λ/4 gegen die Enden der gekrümmten Hohlleiter des ersten Paares versetzt sind, wobei λ die Wellenlänge in dem geraden Hohlleiter ist, und daß die Kurzschlußanordnung eine Metallplatte aufweist, die derart in dem geraden Hohlleiter angeordnet ist, daß sie den geraden Hohlleiter mit dem ersten Paar von gekrümmten Hohlleitern durch Reflexion der durch die erste lineare Polarisation übertragenen Energie in Verbindung bringt.

4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Hohlleiter ein runder Hohlleiter ist.

5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Hohlleiter ein quadratischer Hohlleiter ist.

6. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenden Öffnungen mit Hornstrahlern von quadratischem Querschnitt ausgestattet sind.

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