DE2358242A1 - Antenne, insbesondere bodenantenne fuer landesysteme - Google Patents

Antenne, insbesondere bodenantenne fuer landesysteme

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DE2358242A1
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DE2358242A
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Gregory George Charlton
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International Standard Electric Corp
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International Standard Electric Corp
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Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

Dipl.-Phys.Leo ThUl
Patentanwalt
7 Stuttgart 30 2358242
Kurze Straße 8
G.G.Charlton-3
INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK Antenne, insbesondere Bodenantenne für Landesysteme
(Zusatz zu Patentanmeldung P 23 35 792)
Die Erfindung betrifft eine Antenne, insbesondere Bodenantenne für'Landesysteme, die eine erste Antennenzeile aufweist und bei der vor der Antennenzeile eine Anordnung vorgesehen ist, die bewirkt, daß der Azimut unabhängig von der Elevation oder umgekehrt meßbar ist, wobei die Anordnung aus zwei horizontalen, gleichförmigen, leitenden Platten besteht, die an ihrer einen Kante geradlinig und an der gegäüberliegenden Kante"kreisbogenförmig sind, die mit ihren geradlinigen Kanten der ersten Antennenzeile zugekehrt sind, derart, daß der durch die Platten gebildete Hohlleiter an seiner der ersten Antennenzeile zugekehrten Seite durch
Sm/Scho
20.11.1973. ·
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G.G.CharIton-3
die Einzelstrahler der ersten Antennenzeile zu elektrischen Schwingungen angeregt wird, die an der gegenüberliegenden Seite des Hohlleiters abgestrahlt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ausgehend von der Hauptanmeldung.die Fokussierung in der zu messenden Richtung zu verbessern.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. . ~
Es zeigen:
Fig.! eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Antenne;
Fig.2 im vergrößerten Maßstab eine Verbindungsstelle des Hohlleiters PL nach Pig.l mit einer Antennenzeile.
In Pig.l stellt Z eine Achse dar, die in der Azimutebene liegt. 12-19 sind Antennenzeilen, die sich einer, weiter unten beschriebenen, gedachten rotationsförmigen Oberfläche anschmiegen. Die Antennenzeilen sind auf der kreisbogenförmigen Seite eines Hohlleiters PL, der in der Hauptanmeldung beschrieben ist, über einem
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Winkelbereich angebracht, dessen Größe vom Verwendungszweck der Antenne abhängt. Beim Doppler-Landesystem beträgt der benötigte Winkel 20° bis 30°. Hat die Antenne einen Schwenkbereich von Horizont zu Horizont, darin sind die Antennenzeilen über einem Winkel von l80° angebracht. Dabei ist die nicht mit Antennenzeilen bestückte Seite der Antenne zum Boden gerichtet. Die aus dem Hohlleiter PL austretende Strahlung ist in der Elevationsebene defokussiert und kann daher nicht für ein Pächerdiagramm, das sich Über einen großen Azimutwinkel erstrecken soll, verwendet werden. Der Hohlleiter PL wird deshalb nur zur Speisung der Antennenzeilen 12-19, verwendet. Diese Antennenzeilen sorgen durch passende Phasenlage dafür, daß das Fächerdiagramm bei jedem Azimutwinkel in der Elevationsebene nahezu vollkommen fokussiert ist. Die Gleichung für die Kurvenform der Antennenzeilen ist dadurch bestimmt, daß man die Strahlung senkrecht zur Oberfläche hält und durch die Variation des Ra- · dius für passende Phasenlage beim entsprechenden Winkel sorgt, oder mathematisch ausgedrückt:
H = tan θ ' (1)
Rcos θ =.RQ " (2)
Dabei haben die Buchstaben folgende Bedeutung:
R = kleinster Radius
- ο
R = variabler Radius
Z = Achse in der Azimutebene. Gemessen wird vom Mittelpunkt aus in axialer Richtung nach außen.
θ = Azimut-Winkel.
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Daraus ist ersichtlich, daß die Phase entlang jedem Umfang bei einem gegebenen Wert für Z nur von der Einspeisung durch den Hohlleiter PL abhängt.
Gleichung (2) bestimmt den fokussierten Azimut-Winkel θ für jeden Wert von R und Gleichung (1) erzeugt eine gedachte Oberfläche, die zu diesem Winkel θ beim Radius *R senkrecht verläuft. Die Auflösung dieser Gleichungen ergibt die benötigte Kurvenform:
I = cosh ( I ) (3)
O O
Für den Fall der Strahlung bei einem Winkel, der nicht senkrecht zur Oberfläche ist, ist eine entsprechende analytische Näherungslösung möglich.
In Figur 2 ist eine einzelne Antennenzeile 16 gezeigt. Die Schlitze 20, 21, 22 des Hohlleiters werden als Einzelstrahler verwendet. Der Hohlleiter 16 ist über einen Schlitz 26 an den kreisförmigen Teil des Hohlleiters PL und damit an den Innenraum des Hohlleiters PL angekoppelt. In der Hauptanmeldung P 23 35 792 ist der Hohlleiter PL an der halbkreisförmigen Seite nach außen zur Abstrahlung der elektrischen Schwingungen offen. Bei der hier verwendeten Ausführung ist der Hohlleiter PL an der kreisbogenförmigen Seite im allgemeinen geschlossen. Es sind lediglich Schlitze, beispielsweise Schlitz 26, angebracht, über die die Hohlleiter 12 bis 19 an den Hohlleiter PL angekoppelt sind. Um im Azimut das gewünschte Strahlungsdiagramm zu erhalten, haben die Schlitze einen Abstand von einer halben Wellenlänge. Der gegenseitige Abstand der Antennenzeilen 12-19 entlang der kreisförmigen Seite des Hohlleiters PL wird durch die gewünschte Breite des Flächendiagrammes in der Elevationsrichtung bestimmt. Er liegt in der Größenordnung einer ganzen Wellenlänge.
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Jede der gekrümmten Antennenzeilen 12 bis 19 ist nur in einer Richtung gekrümmt. Legt man eine Ebene so durch eine gegebene Antennenzeile 12-19, daß sie die Achse Z enthält, dann liegen in dieser Ebene alle Einzelstrahler. In dieser Ebene ist die Antennenzeile gekrümmt.·
Um z.B. einen Elevatxonswinkel von 60° zu erhalten, muß man nach Gleichung (3) ein Radienverhältnis von RQ zum Radius an einem Ende des gedachten Rotatxonskörpers von 1:2 wählen. Dies wiederum bedeutet eine Länge in Richtung der Z-Achse, die 2,6 mal so groß ist wie der mintiale Radius (eine Hälfte 1,3 mal . so groß wie der minimale Radius R).
■ ο -
In Figur 1 stellen 23, 24, 25 Einzelstrahler der Antennenzeile dar, durch die der Hohlleiter PL zu' elektrischen Schwingungen angeregt wird. Als Einzelstrahler werden Schlitze oder Dipole verwendet, wie in der Hauptanmeldung beschrieben.
Außer dem Hohlleiter 16 (das gleiche gilt für die Hohlleiter 12 bis 15 und 17 bis 19) können auch andere Speiseleitungen zu den Einzelstrahlern verwendet werden. Man kann z.B. Koaxialkabel mit einzelnen Dipolen, die den Einzelstrahlern 20, 21, 22 entsprechen, verwenden. Die Schlitze in den Hohlleitern 12 bis 19 können auf der Breitseite oder der Schmalseite des Hohlleiters angebracht werden. Aus Platzgründen empfieht sich die in Fig.l und Fig.2 gezeigte Ausführung.
Die Antenne eignet sich besonders für die Verwendung im C-Band und bei höheren Frequenzen.
409823/Q8T2

Claims (1)

  1. ■ -6-G.Ό. Charit on-3 · ■ 23582^2.
    Patentansprüche
    Antenne, insbesondere Bodenantenne für Landesysteme, die eine erste Antennenzeile aufweist und bei der vor der Antennenzeile eine Anordnung vorgesehen ist, die bewirkt, daß der Azimut unabhängig von der Elevation oder umgekehrt meßbar ist, wobei die Anordnung aus zwei horizontalen, gleichförmigen, leitenden Platten besteht, die an ihrer einen Kante geradlinig und an der gegenüberliegenden Kante kreisbogenförmig sind, die mit ihren· geradlinigen Kanten der ersten Antennenzeile zugekehrt sind, derart, daß der durch die Platten gebildete Hohlleiteran seiner der ersten Antennenzeile zugekehrten Seite durch die Einzelstrahler der ersten Antennenzeile zu elektrischen Schwingungen.angeregt wird, die an der gegenüberliegenden Seite des Hohlleiters abgestrahlt werden nach Patentanmeldung P 23 35 792, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zum Hohlleiter (PL) an seiner kreisbogenförmigen Seite weitere Antennenzeilen (12 bis 19) auf der gedachten Oberfläche eines konkaven Rotationskörpers angeordnet sind über die die von der im Hohlleiter angeordneten ersten Antennenzeile (10) erzeugten elektrischen Schwingungen abgestrahlt werden.
    Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gedachte Oberfläche durch Rotation einer Kurve, die durch die
    R Z
    Gleichung s = cosh s beschrieben ist, um die Z-Achse erzeugt η Ο
    wird, wobei der Radius R des Rotationskörpers von R=RQ bei Z=O in, beiden Richtungen der Z-Achse anwächst.
    40982 3/0812
    G.G.Chariton-3
    3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen eilen (12 bis 19) in den Ebenen durch Antennenzeilen und Z-Achse gekrümmt sind.
    ^* Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter bei Z=O angeordnet is.t.
    5· Antenne nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der kreisbogenförmigen Seite des Hohlleiters (PL) R ist.
    6· Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitender parallelen Platten des Hohlleiters (PL), auf denen die Antennenzeilen (12-19) angeordnet sind, innerhalb des Rotationskörpers befinden und senkrecht zur Z-Achse angeordnet sind.
    7. Antenne nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenzeilen aus einer Speiseleitung, die sich der Oberfläche des Rotationskörpers anschmiegt, und Antennen, die mit der Speiseleitung gekoppelt und über ihre ganze Länge verteilt sind, besteht.
    8· Antenne nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Speiseleitung ein Hohlleiter (12 bis 19)UaIs Antennen Schlitze (20, 21, 22) in den Wandungen des Hohlleiters verwendet werden.
    9· Antenne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze in den Wandungen des Hohlleiters einen Abstand von einer halben Wellenlänge haben.
    10s Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Z-Achse bei Elevationsmessungen horizontal und bei Elevationsmessung vertikal angeordnet ist. <
    409823/08 12
    Leerseite
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