DE2354754A1 - Radom - Google Patents

Description

Öle Eriindung Bezieht Siök auf Radörnö, älefüif dön" Von

Die einzige Stelle* die':Iei einem Fltitzetig.

tür den Söiiütz der Öerate mit eiiiiffl Mdöffl VeB^ndfear isrt

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Welle angepaßt sind, trifft dies für eine andere Welle nicht mehr zu» da der Reflexionsfaktor an der Wand für diese zweite Welle "darm zu groß ist» Für eine zweite Welle j deren« Frequenz beispielsweise kleiner als diejenige der ersten Welle ist,erscheint die dielektrische Wand dann entweder zu dünn gegenüber der halben Wellenlänge oder zu dick* als daß ;. sie für eine vernachlässigbare Haut angesehen werden könnte.

Es ist bekannt, dann in die dieleektrische Wand Netze aus metallischen Drähten einzufügen, die induktiv sind, wenn die Polarisation parallel zu den Drähten liegt. Die ganze Anordnung verhält sieh wie ein Bandfilter, dessen Beständteile so bemessen sind, daß es entweder eine sehr große Bandbreite aufweist oder auf zwei verschiedene Frequenzen anspricht»

Diese Netze aus leitenden Drähten bilden praktisch ein Gitter» durfch das die elektromggnetiSGhen Wellen hindurchgehen müssen* «ireder freie Iwischenraum zwischen den Leitern bildet eine strahlende Öffnung* Die Phäsemrertellung in den strahlenden Öffnungen ist nicht gieichformig* da das Radom nicht eben ist, woraus sich aine Verformung der Strähluögsdiagrsiäine der im Innern des Hädöms liegenden Antennen ergibt.Dlese Verförffiung äußert siöh im SrScheifteii von Sekundärzipfelig die im angelsächsischen iprachgebräUöh "grating löbes" genannt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines ftääöms» das keine solchen ^rformungen des Strahlungsdiägräiaffis ■ergibt* "' ·

Nach der Erfindung ist ein Radom mit einer monolithischen dielektrischen Wand von solcher Dicke* daß sie für wenigstens eine Belle ait feiner ersten Frequenz durchlässig ist und mit einem ersten fest mit der Wand verbundenen Wetz aus zusammen*. hängenden Metalldrähten, das so ausgebildet Ist* daß es

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der Wand eine Anordnung bildet, die bei einer zweiten Frequenz, die kleiner als die erste Frequenz ist, in Resonanz ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung von un-.zusammenhängenden metallischen Elementen, die gleichfalls mit der Wand fest yerbunden sind und entlang den Linien eines zweiten Netzes angeordnet sind₉ die zwischen den Linien des ersten Netzes liegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 eine graphische Darstellung des Übertragungsfaktors einer Wand mit und ohne metallische Elemente als Funktion der Frequenz, ..

Fig. 2 das Ersatzschaltbild eines Radoms mit einem Netz aus zusammenhängenden metallischen Drähten bei einer .ersten Frequenz, ^,

Fig.3 das Ersatzschaltbild eines Radoms mit einem Netz aus zusammenhängenden metallischen"-Drähten bei einer zweiten Frequenz,. -.

Fig.4 das Ersatzschaltbild eines Radoms mit Netzen, aus "zusammenhängenden Drähten und unzusammenhängenden , Elementen bei der ersten Frequenz_?: \

Fig.5 das Ersatzschaltbild· eines Radoms- mit_; Netzen aus zusamnB^ängenden Drähten und unzusammenhängenden Elementen bei der zweiten Frequenz und/■"'■- -

Fig.6 einen, Abschnitt eines dielektrischen Substrats mit gedruckten metallischen Netzen.

Fig.1 zeigt ein Diagramm, das den Wert des Übertragungs- -faktorsT der Wand eines Radojns in Abhängigkeit von der Frequenz F einer hindurchgehenden Welle und für eine gegebene Wanddicke, eine gegebene Dielektrizitätskonstante und einen.gegebenen Einfallswinkel angibt. -

Die Kurve 1 entspricht dem Fall eines Radoms₉ das keine metallischen Elemente.enthält. Bei den niedrigen Frequenzen ist die Dicke klein gegen die Wellenlänge,und das Radom verhält sich wie eine sehr dünne Haut, deren Dämpfungswirkung vernachlässigbar ist. Der Übertragungsfaktor hat dann den Wert 1. Mit zunehmender Frequenz wird die Dicke gegen die Wellenlänge immer weniger vernachiässigbar, und der Übertragungsfaktor nimmt ab. Jedoch wird der Übertragungsfaktor jedesmal dann wieder nahezu Eins_s wenn die Dicke des Dielektrikums gleich einem Vielfachen der halben Wellenlänge■ in dem Dielektrikum ist, d_oh„ für eine gegebene Dicke e bei den Frequenzen F^, 2F^₉ 3F^ »·· ₉ wobei F,j die Frequenz ist, bei der die Wellenlänge im Dielektrikum gleich der doppelten Dicke e der Wand ist. Es ist ferner zu bemerken, daß die Bandbreite bei den Frequenzen 2F^, .3F-J.- ... immer schmäler wird. -

Die Kurve 2 entspricht dem Fall eines Radomsj das wenigstens ein Netz aus Metalldrähten enthält. Für die Frequenzen, die keine Vielfache von F-j sind ,bildet die dielektrische Wand ein kapazitives oder induktives Hindernis,, Das oder die fest mit der Wand verbundenen Netze aus Metalldrähten bilden induktive bzw. kapazitive Hindernisses Die Kombination der Wand und der Netze aus Metalldrähten bildet dami eine

■Anordnung, die bei einer gewählten Frequenz F₂ in Resonanz ist, wobei für diese Frequenz der Übertragungsfaktor der Wand nahezu den Wert 1 annimmt. Das Radom ist dann für wenigstens zwei Wellen mit den Frequenzen F^ und F₂ durchlässig«

Dagegen wird es für niedrige 'Frequenzen undurchlässig, da die

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metallischen Hindernisse dann einen Faraday«sehen Käfig bilden. Bei höheren Frequenzen fallen die beiden Kurven 1 und 2 zusammen.

Fig.2 zeigt" ein Ersatzschaltbild eines mit einem Netz aus zusammenhängenden Drähten ausgestatteten Radoms bei der Frequenz F₂* Die dielektrische Wand und die Metalldrähte sind Hochfrequenzmässig einer Kapazität C₁ bzw. einer Induktivität L^ äquivalent_s die parallel an einer Übertragungsleitung 3 liegen, die auf der einen Seite durch die bei der Frequenz F₂ arbeitende elektromagnetische Aiiprdnung und auf der anderen Seite durch den Raum außerhalb des Radoms äbgeschlossen ist. \ferm die Bedingung L^, <*>₂ -Ί bei der Frequenz Fp = ω /2 ir erfüllt wird, und die ohmschen Verluste vernachlässigt werden, ist die parallel zur Übertragungsleitung 3 liegende Gesamtimpedanz unendlich groß und· die übertragene Welle wird nicht beeinflußt»· Der Übertragungsfäktor ist in Wirklichkeit praktisch gleich 1, da die Aiipassüngsbedingung der Wand für die Frequenz F₂ erfüllt ist»-

Um das schwierige Problem der Orientieruhg der Dräiite in Bezug auf die Polarisation'auf einfache Weise zu losen,".

wird das induktive Element durch zv/ei Netze aus zueihaiider

senkrechten Drähten gebildet, wodurch es isotrop gemacht v/ird und an dem Radom ohne Beachtung der Orientierung der Drähte angebracht werden kann.

Fig.3 zeigt das Ersatzschaltbild des gleichen Radoms bei der Frequenz F^ * Der ¥ert der Induktivität L^, die durch das iietalldrahtnetz parallelgeschaltet wird, ist sehr viel größer als bei der Frequenz F₂. Ihre Auswirkung ist gering und kann durch eine geringfügige Vefgrößerüng der Dicke der dielektrischen: Wand kompensiert werden, deren Efsatzschaitüng dann eine kleine Kapazität C₂ ist, die den Eingähgäkiemmen eines angepaßten Vierpols Q parallelgeschältet ist,

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der die "bei der Frequenz F^ angepaßte Vand allein darstellt.

- 2 Durch Erfüllung der Bedingung "L^C2 ^ω-ι -^ "^^e^- &^eT Frequenz F^= ω./2π wird die Anpassungsbedingung der Wand erfüllt*

Anstatt nur ein-Wetz aus zusammenhängenden Metalldrähten zu verwenden, enthält das Radom nach der Erfindung ein Netz aus zusammenhangenden Drähten und ein Netz aus unzusammenhängenden metallischen Elementen (Netz 7 "bzw. 8 von Fig.6). Diese Ausführungsform ergibt gegenüber den Netzen^aus zusammenhängenden Drähten den Vorteil, daß keine Sekundärzipfel ("Netzzipfel") bei der Frequenz F^ im Strahlungsdiagramm der vom Radom geschützten Antenne verursacht werden.

Die unzusammenhängenden metallischen Elemente können verschiedene Formen haben. Sie sind in Linien gemäß einem Netz aus parallelen Linien oder auch iri zwei Netzen aus zueinander- senkrechten Linien angeordnet _s wie es bei dem Netz bzw. den Netzen aus zusammenhängenden Metalldrähten der Fall ist. Die in Linien angeordneten unzusammenhängenden Elemente sind zv/ischen die zusammenhängenden Drähte eingefügt. Das Netz.aus unzusammenhängenden Elementen kann iie gleiche Netzteilung wie das Netz aus zusammenhängenden Drähten haben (Fig.6) , oder diese Netzteilung kann je nach der gewünschten Wirkung größer oder kleiner sein. Die metallischen Elemente sind entweder Abschnitte von Metalldrähten oder Abschnitte von Metallbändern bestimmter Breite und Dicke* Im Fäll von Fig.6 ist. das Netz 8 aus quadratischen Metallstücken gebildet, die etwa eine Seitenlänge von λ/8 für die höchste Frequenz haben, wobei die Netzte'ilüng den Wert λ/2 hat. Das Radom enthält in diesem Fall abwechselnd zusammenhängende Drähte und Linien aus unzusammenhängenden Elementen.

Fig.4 zeigt das Ersatzschaltbild der von den Netzen und der WaM gebildeten Anordnung bei der Frequenz F₂. Die Netze sind einer Parallelschaltung aus einer Induktivität L^ und einer Kapazität β·* äquivalent, die parallel zu einer die Wand dar-

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stellenden Kapazität C* liegt. Die Anpassungsbediiigimg. L^ (C₁ + C₃) ω2^=-1 ist mit eine* Induktivität L₃ erfüllt,; die kleiner als die Induktivität. L^ im Fall eines Netzes ist, das nur aus zusammenhängenden Drähten besteht. Die Induktivität L^ wird durch Verringerung der Netzte llung des Drahtnetzes"'... kleiner gemacht.. Auf diese Weise ist es möglich j die Netzteilung so weit zu "verringern,- daß die Erscheinung von Netzzipfeln ■ bei-der Frequenz F^ vermieden wird. '.

Fig. 5 zeigt, das Ersatzschaltbild bei; der .Frequeiiz .F^.. Das Netz ist wiederum - einer Induktivität I^ von große®

• Wert und einer Kapazität Gr von kleinem Wert äquivalent _ψ\ .die den Eingangsklemmen des die Wand darstellenden angepaßten Vierpols. Q paralleIgeschältet -sind*-' Durch Erfüllung der Bedingung L4C4 ω^ = 1 wird die ganze Anordnung für die Übertragung angepaßte ' -_.

Die'Verwendung-von. unzusammeiÄängenden metallischen Elementen ergibt .auf der Höhe der Wand eine kapazitive Impedanz.^ Ein Vorteil der Erfindung beruht darin* .daß die.dielektrische-Wand für die Übertragung selbst in dem Fall angepaßt werden kann, daß die Wand bei der Frequenz F₂ wie ein induktives Hindernis erscheint« Zu diesem Zweck ist es notwendig, daß das Netz aus unzusammßnhängenden Elementen^ eine ausreichende kapazitive Impedanz aufweisen" kann.\ ; ,.

Die praktische Ausführung e ine s Radome nach der Erfindung _; ■ kann auf verschiedene Weise erfolgen,; Die Netze aus

• ^usammenhärigenden und unzusammenhängenden metallischen Elementen können zunächst durch Gravieren s^..-■ Aufdrucken, ' Aufkleben oder Auf dämpf en auf einem dielektrischen Substrat (beispielsweise. Polyäthylenterephtälat ) gebildet werden, das^dann einen integrierenden Bestandteil der Wand des Radoms bildet.,.·.- .-.,. ....:__. ... _ ." Γ ■■'.;. '-=..:.'';/.. r\^::^:::__;: ']■ ■ -, -.^:".' '"."■ ']"-'

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Patentansprüche

Radom mit einer monolithischen dielektrischen Wand von solcher Dicke, daß sie für wenigstens eine Welle mit einer ersten Frequenz durchlässig ist, und mit einem ersten fest mit der Wand verbundenen Nets aus zusammenhängenden Metalldrähten, das so ausgebildet ist, daß es mit der Wand eine Anordnung bildet, die bei einer zweiten Frequenz die kleiner als die erste Frequenz ist_s in Resonanz ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung von unzusammenhängenden metallischen Elementen, die gleichfalls mit der Wand fest verbunden sind und entlang den Linien eines zweiten Netzes angeordnet sind₉ die zwischen den Linien des ersten Netzes liegen.

2. Radom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der unzusammenhängenden metallischen Elemente durch einen Metalldrahtabschnitt gebildet-ist, dessen Länge klein gegen die kürzeste verwendeteWellenlänge ist.

3. Radom nach Anspruch 1 _? dadurch gekennzeichnet, daß jedes der unzusammenhängenden metallischen Elemente durch ein Metallbandstück gebildet ist, dessen Länge und Breite klein gegen die kürzeste verwendete Wellenlänge sind.

4··, Radom nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des Netzes aus unzusammenhängenden Elementen gleich der Teilung des Netzes airs zusammenhängenden Drähten ist. ·

5. Radom nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Netz are zusammenhängenden Drähten und das Netz aus unzusammenhängenden metallischen Elementen auf

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Claims (1)

1. Die Wand selbst wird aus Keramik oder'irgendeinem . anderen temperaturfesten Material oder aus glasfaserverstärktem Kunstharz hergestellt.

   Im Fall von glasfaserverstärktem Kunstharz wird das Radom dadurch gebildet ₉- daß auf eine Form ein Glasfasergewebe aufgelegt wird, das vernäht und anschließend mit Kunst« ■ harz imprägniert wird, line andere Herstellungsart besteht darin, daß die Glasfasern direkt auf die Form gewebt oder gewiekelt werden, wodurch die Nähte vermieden werden. Im allgemeinen sind mehrere imprägnierte Gewebeschichten zur Erzielung der gewünschten/Dicke notwendig.

   Das Anbringen des metallisierten Substrats erfolgt vor oder während der Herstellung der Wand« Das Substrat wird dann vor dem Wickeln oder vor dem Auflegen des Glas**· fasergewebes auf die Form gebrachte Es kann auch zwischen zv/ei Gewebeschichten eingefügt werden,, * - _.-■--

   Ein anderes Herstellungsverfahren besteht noch darinj daß ein metallisiertes Substrat hergestellt wird_? das nur die Netze aus unz-usammenhängenden metallischen Elementen aufweist. Das Netz aus zusammehhängenden Drähten wird direkt beim Weben der Wand in die Wand des Radoms eingefügt. Im Fall eines Radoms, das bereits ein Netz aus zusammenhängenden Drähten enthält, wird ein metallisiertes Substrat mit einem Netz aus unzusammenhängenden Elementen, das auf der gleichen Form wie das Radom gebildet worden 1st_? an die Innenseite des Radoms angeklebt. * ' ;

   Xn allen Fällen kann das Anbringen des.Substrats naeh'der Herstellungder Wand erfolgen. Das metallisierte Substrat wird an die Innenseite des Radoms angeklebt. Das Anbringen ist verhältnismässig leicht, wenn die Form der Spitzkuppel nicht zu sehr von einem Kegel verschieden ist, was im allge-~ meinen der Fall is"e_fi ,

   - '4 0 9 81 9 / 0 9 2 9.· Fat@ntansT3rüche

   ein dielektrisches Substrat gedruckt sind» das anschliessend auf die Innenfläche der dielektrischen Wand geklebt worden ist.

   6. Radom nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet _s daß das Metz aus zusammenhängenden Drähten und das Netz aus unzusammenhängenden Elementen auf ein dielektrisches Substrat gedruckt sind,, das anschliessend in das Material der dielektrischen Wand eingebettet, worden ist.

   7. Radom, nacb. einem der Ansprüche 1 bis 4₅ bei dem die dielektrische Wand wenigstens ein Glasfasergewebe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Metz aus zusammenhängenden Metalldrähten beim Weben"in das Glasfasergewebe eingefügt worden ist, und daß das Netz aus unzusammenhängenden metallischen Elementen auf ein dielektrisches Substrat aufgedruckt ist _t das anschliessend auf die Innenfläche der dielektrischen Wand aufgeklebt worden ist.

   8. Radom naeii einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die.dielektrische Wand wenigstens ein Glasfasergewebe enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz aus zusammenhängenden Metalldrähten beim Weben in das Gewebe eingefügt worden ist, und daO das Netz aus unzusammenhängenden metallischen Elementen auf ein dielektrisches Substrat gedruckt ist, das anschliessend in das Material der dielektrischen Wand eingebettet worden ist. ■

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