DE2423899A1 - ANTENNA SYSTEM - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antennensystem zur Abstrahlung von Wellenenergie in einem bestimmten Strahlungsbild, das eine Antennenstrahlungsfläche zur Abstrahlung des Strahlungsbildes in Abhängigkeit von der Wellenenergieanregung aufweist, das Einrichtungen zur Zuführung einer Gesamtanregungsenergie enthält, wobei auf der Strahlungsfläche eine Amplituden- und Phasenverteilung erzeugt wird, die sich aus der überlagerung einer Vielzahl von Teilstrahlungsanregungen ergibt, von denen eine als sogenannte Referenzteilanregung festgelegt ist und die übrigen in Bezug auf die Referenzteilanregung jeweils sowohl einen positiven als auch negativen Phasenschub auf der Strahlungsfläche aufweisen.The invention relates to an antenna system for radiating wave energy in a specific radiation pattern, one antenna radiation surface for emitting the radiation pattern as a function of the wave energy excitation which contains devices for supplying a total excitation energy, an amplitude and phase distribution being generated on the radiation surface, resulting from the superposition of a large number of partial radiation excitations results, of which one is defined as a so-called reference partial excitation and the rest in relation a positive as well as a negative phase shift on the radiation surface in response to the partial reference excitation exhibit.
Es ist allgemein bekannt, daß jedes gewünschte Strahlungsbild näherungsweise durch eine Kombination von Teilstrahlungsbündeln, die durch Teilanregungen der Strahlungsfläche erzeugt werden, zusammengesetzt werden kann. Das gewünschte Strahlungsbild entsteht durch die überlagerung von Teilstrahlungsbündeln im Raum, eine dementsprechende, durch Zusammensetzung entstandene Gesamtanregung der Strahlungsfläche wird bestimmt durch die überlagerung von Teilanregung der Strahlungsfläche.It is generally known that every desired radiation pattern can be approximated by a combination of partial radiation beams, which are generated by partial excitations of the radiation surface, can be put together. That The desired radiation pattern is created by the superposition of partial radiation bundles in the room, a corresponding, The total excitation of the radiation surface resulting from the composition is determined by the superposition of Partial excitation of the radiation surface.
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In der Praxis ist allgemein üblich, Teilanregungen zu wählen, die ein orthogonales Feld von Teilstrahlungsbündeln aussenden. In einem orthogonalen Feld von Antennenstrahlungsbündeln hat jeder Strahl eine Hauptstrahlungsrichtung, in die die Strahlung aller anderen Strahlenbündel des orthogonalen Feldes Null ist. Die Anwendung eines orthogonalen Feldes von Teilstrahlungsbündeln bedeutet, daß in jeder Richtung, in die ein Strahlungsbündel strahlt, die Amplitude der Strahlung nur von der Amplitude des betreffenden Teilstrahlungsbündels bestimmt ist.In practice it is common practice to select partial excitations which have an orthogonal field of partial radiation beams send out. In an orthogonal field of antenna radiation bundles, each beam has a main direction of radiation, in which the radiation of all other beams of the orthogonal field is zero. The application of a orthogonal field of partial radiation beams means that in every direction in which a radiation beam radiates, the amplitude of the radiation is only determined by the amplitude of the relevant partial radiation beam.
Diese Technik des Zusammensetzens kann dazu benutzt werden, ein-Strahlungsanregung festzulegen,die dazu führt,daß die Antenne ein Strahlungsbild erzeugt,welches eine von der Richtung abhängige Amplitudencharakteristik aufweist. Diese Technik bedingt, daß in einem Punkt bzw. Gebiet der Antenne der Fall eintritt, daß alle Teilanregungen in Phase sind. Das wiederum bedeutet, daß in diesem Bereich der Antennenstrahlflache eine starke Verstärkung der zusammengesetzten elektromagnetischen Felder auftritt; daraus können Schwierigkeiten verbunden mit einer hohen Leistungsdichte entstehen. Ein anderer Nachteil entsteht dann, wenn die Antennenstrahlungsfläche eine Anordnung von Antennenelementen ist, weil die Elemente in der Phasenverstärkungszone der orthogonalen Anregung einen wesentlich höheren Energieanteil erhalten als die anderen Elemente der Anordnung. Dies bedeutet hinsichtlich der Energiezufuhr eine große Schwieirgkeit, wenn eine in Serie gespeiste Anordnung benutzt wird und die Wellenernergie den Elementen der Anordnung zugeführt wird.This assembly technique can be used to produce a radiation excitation which leads to the fact that the antenna generates a radiation image, which one of the direction has dependent amplitude characteristic. This technique requires that the case be in one point or area of the antenna it occurs that all partial excitations are in phase. This in turn means that the antenna beam area is in this area there is a strong amplification of the composite electromagnetic fields; this can lead to difficulties associated with a high power density. Another disadvantage arises when the Antenna radiation area is an arrangement of antenna elements because the elements are in the phase gain zone the orthogonal excitation received a significantly higher proportion of energy than the other elements of the arrangement. With regard to the energy supply, this means a great deal of difficulty if one is fed in series Arrangement is used and the wave energy is supplied to the elements of the arrangement.
Die Erfindung bezweckt daher, bei einem Antennensystem der eingangs genannten Art die Nachteile in betriebstechnischer Hinsicht und bezüglich des erhöhten Aufwandes zu vermeiden .The invention therefore aims to overcome the operational disadvantages of an antenna system of the type mentioned at the beginning With regard to the increased effort and expense.
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Die Aufgabe besteht darin, ein Antennensystem zu schaffen, welches ein phasenverstärkungsfreies Strahlungsbild abstrahlt. The task is to create an antenna system, which emits a phase-gain-free radiation image.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Teilanregungen mit positivem Phasenhub in Bezug auf die Referenzteilanregung eine mittlere Phasenabweichung besitzen, die eine erste, monotone Funktion des Phasenhubes ist und die Teilanregungen mit negativem Phasenhub in Bezug auf die Referenzteilanregung eine mittlere Phasenabweichung besitzen, die eine zweite, monotone Funktion des Phasenhubes ist, daß alle Teilanregungen einen Phasenhub in Bezug auf die Referenzteilanregung aufweisen, der zu einer gleichsinnigen mittleren Phasenabweichung bezüglich der Referenzteilanregung führt (Fig. 4a).The solution to this problem is that the partial excitations with a positive phase deviation in relation to the reference partial excitation have a mean phase deviation, which is a first, monotonic function of the phase deviation and the partial excitations with a negative phase deviation in relation have a mean phase deviation on the reference partial excitation, which is a second, monotonic function of the phase deviation is that all partial excitations have a phase deviation with respect to the reference partial excitation that to leads to a mean phase deviation in the same direction with respect to the reference partial excitation (FIG. 4a).
Die Lösung hat den zusätzlichen Vorteil, daß die der Antennenanordnung zugeführte Wellenenergie einen unter den Antennenelementen gleichmässigen Amplitudenverlauf hat.The solution has the additional advantage that the wave energy supplied to the antenna arrangement is one of the Antenna elements has a uniform amplitude curve.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können den beigefügten Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen entnommen werden.Further details and advantages of the invention can be found in the attached claims and the following Description of the drawings.
Fig. 1a und 1b zeigen die Seiten- bzw. Vorderansicht eines linearen Antennensystems.Figures 1a and 1b show the side and front views, respectively, of a linear antenna system.
Fig. 2a und 2b zeigen das Strahlungsbild unter Anwendung der Technik des Zusammensetzen von Strahlungen.2a and 2b show the radiation pattern using the technique of combining radiation.
Fig. 3a und 3b zeigen die Teilanregungen und die entsprechenden Gesamtanregungen wie sie bisher allgemein bekannt sind.3a and 3b show the partial excitations and the corresponding total excitations as they were previously generally are known.
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Fig. 4a und 4b sind entsprechende Diagramme für ein Antennensystem gemäß der Erfindung.Figures 4a and 4b are corresponding diagrams for an antenna system according to the invention.
Fig. 5a und 5b zeigen die Vorder- bzw. Seitenansicht einer weiteren Antennenanordnung gemäß der Erfindung.Figures 5a and 5b show the front and side views, respectively, of a further antenna arrangement according to the invention.
Das in Fig. 1 dargestellte Antennensystem besteht aus einer linearen Anordnung von Dipolen 1O a bis 10h, die auf einer leitenden Grundplatte 11 montiert sind. Übertragungsleitungen 12a bis 12h verbinden die Dipole zu den entsprechenden Richtungskopplern 13a bis 13h.Die Richtkoppler 13 sind in Reihe geschaltet und über eine übertragungsleitung 14mit einem gemeinsamen Eingang verbunden. Lastwiderstände 15 dienen dem Abschluß der Übertragungsleitung 14 und der isolierten Ausgänge der Richtkoppler 13.The antenna system shown in Fig. 1 consists of a linear arrangement of dipoles 1O a to 10h, which are mounted on a conductive base plate 11. Transmission lines 12a to 12h connect the dipoles to the corresponding directional couplers 13a to 13h 13 are connected in series and via a transmission line 14 connected to a common input. Load resistors 15 are used to terminate the transmission line 14 and the isolated outputs of the directional couplers 13.
Die auf der Grundplatte 11 montierten Dipole bilden eine Antennenstrahlungsflache,die Wellenenergie entsprechend der Anregung durch die Wellenenergie abstrahlt. Das gewünschte Strahlungsbild an der Strahlungsfläche entsteht dadurch, daß den einzelnen Dipolen 10 die Wellenenergiesignale mit einer vorbestimmten gegensätzigen Phasenlage und bestimmten relativen Amplituden zugeführt werden.The dipoles mounted on the base plate 11 form a Antenna radiation area, the wave energy accordingly which radiates excitation from the wave energy. The desired radiation pattern is created on the radiation surface in that the individual dipoles 10, the wave energy signals with a predetermined opposite phase position and given relative amplitudes.
Die räumliche Anordnung der Dipole 10 entlang der linearen Anordnung, die Länge der linearen Anordnung sowie die Zahl der Dipole 10 werden in Abhängigkeit und in Übereinstimmung mit Erfordernissen und Regeln gewählt, die-dem Fachmann geläufig sind. Natürlich kann man anstelle der Dipole auch andere Antennenelemente zu der linearen AnordnungThe spatial arrangement of the dipoles 10 along the linear arrangement, the length of the linear arrangement and the number the dipoles 10 are chosen depending on and in accordance with requirements and rules that-dem Experts are familiar. Instead of the dipoles, it is of course also possible to use other antenna elements for the linear arrangement
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gemäß Fig. 1 verwenden, wie z.B. Hornstrahler, Wellenleiterschlitze und Spiralen.according to Fig. 1, such as horn antennas, waveguide slots and spirals.
In Fig. 1 werden die Wellenenergiesignale den Dipolen vom Eingang über die übertragungsleitung 14, die Richtkoppler 13 und die Übertragungsleitungen 12a bis 12h zugeleitet. Für den Fachmann ist es selbstverständlich, daß die Amplitude der jedem Dipol zugeführten Wellenenergie in Abhängigkeit von den Kopplungskoeffizienten der verschiedenen Richtkoppler 13a bis 13h gesteuert wird. Die Phasenlage der jedem der Dipole 10 zugeführten Wellenenergiesignale wird durch die Phasenlänge der Eingangsübertragungsleitung 14, der Richtkoppler 13 und der Übertragungsleitungen 12 bestimmt. Es ist klar, daß die Anordnung eine individuelle Einstellung der Amplitude und der Phasenlage der jedem der Dipole zugeführten Wellenenergiesignale erlaubt. Die Übertragungsleitung 14 in Fig. 1 kann beliebiger Art sein, vorausgesetzt, sie ist auf die Antennenfrequenz abgestimmt. Typische Übertragungsleitungen sind in diesem Zusammenhang Wellenleiter, Koaxialleitungen und Streifenleitungen. Die Richtkoppler können von beliebiger, auf den übertragungsleitungstyp abgestimmter Art sein. Der Fachmann weiß, daß außer Richtkopplerη auch andere Einrichtungen für die vom Eingang den Dipolen zuzuführenden Wellenenergiesignale möglich sind, z.B. Blindleistungsteiler oder Mehrfachübertragungsleitungen. In Fig. 1, the wave energy signals become the dipoles from the input via the transmission line 14, the directional couplers 13 and the transmission lines 12a to 12h. For those skilled in the art it is self-evident that the amplitude of the wave energy supplied to each dipole is controlled as a function of the coupling coefficients of the various directional couplers 13a to 13h. the The phase position of the wave energy signals supplied to each of the dipoles 10 is determined by the phase length of the input transmission line 14, the directional coupler 13 and the transmission lines 12 determined. It is clear that the arrangement allows for an individual adjustment of the amplitude and the Phase position of the wave energy signals supplied to each of the dipoles allowed. The transmission line 14 in FIG. 1 can be of any type, provided that it is tuned to the antenna frequency. Typical transmission lines are in this context waveguides, coaxial lines and strip lines. The directional couplers can be matched to the type of transmission line. The person skilled in the art knows that other than directional couplers Devices for the wave energy signals to be fed from the input to the dipoles are possible, e.g. reactive power dividers or multiple transmission lines.
Fig. 2a zeigt ein Strahlungsbild wie es von der Antenne in Fig. 1 erzeugt werden soll. Die Amplitude der Wellenenergie des gewünschten Strahlungsbildes ist über einen bestimmten Winkelbereich A, der in Fig. 1 gezeigt ist, konstant. Außerhalb des gewünschten Winkelbereiches soll keine Strahlung auftreten.FIG. 2a shows a radiation image as it is intended to be generated by the antenna in FIG. The amplitude of the wave energy of the desired radiation image is over a certain angular range A, which is shown in FIG is constant. No radiation should occur outside the desired angular range.
Fig. 2b zeigt die Hauptkeulen einer Gruppe zusammenge-Fig. 2b shows the main lobes of a group together
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setzter, orthogonaler Antennenstrahlen, die durch eine Antenne gemäß Fig. 1 ausgestrahlt werden, wenn eine entsprechende Gruppe von Wellenenergiesignalen der Antenne zugeführt wird, wobei die Amplitude und Phase in bekannter Weise gewählt wird. Die Teilstrahlen oder Teilstrahlungsbündel 16a bis 16e werden durch die Anregung von Teilstrahlungsflächen erzeugt, wobei alle Teilstrahlen gleiche Amplituden und eine gegeneinander rechtwinklige Phasenverteilung aufweisen. Die rechtwinklige Phasenverteilung ergibt einen relativen, gegenseitigen Phasenhub, der ein ganzes Vielfaches von 2lf über die gesamte Strahlungsfläche der Antenne bedeutet.set, orthogonal antenna beams radiated by an antenna according to FIG. 1 when a corresponding group of wave energy signals are supplied to the antenna, the amplitude and phase being selected in a known manner. The partial beams or partial radiation bundles 16a to 16e are generated by the excitation of partial radiation surfaces, with all partial beams having the same amplitudes and a mutually perpendicular phase distribution. The right-angled phase distribution results in a relative, mutual phase deviation, which means a whole multiple of 2lf over the entire radiation area of the antenna.
Der in Fig. 2b mit 16c bezeichnete Strahl ist ein Teilstrahl, der gegenüber allen anderen Teilstrahlen sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Phasenlage als Referenzstrahl dient,und zwar bei gleicher Amplitude. Die Strahlen 16b und 16d werden durch die Anregung anderer Teilstrahlungsflächen erzeugt und weisen gegenüber dem Referenzstrahl 16c einen Phasenhub von plus bzw. minus 2ΊΤ auf. Die entsprechenden Teilstrahlen 16a und 16e haben gegenüber dem Referenzstrahl einen Phasenhub von plus bzw. minus 41/.The beam denoted by 16c in Fig. 2b is a partial beam, compared to all other partial beams, both in terms of amplitude and phase position Reference beam is used, with the same amplitude. The rays 16b and 16d are generated by the excitation of others Partial radiation surfaces are generated and have a phase deviation of plus or minus 2ΊΤ compared to the reference beam 16c on. The corresponding partial beams 16a and 16e have compared to the reference beam a phase deviation of plus or minus 41 /.
Fig. 2c stellt das resultierende Strahlungsbild dar, welches durch Überlagerung der fünf Teilstrahlen entsteht. Dieses Strahlungsbild entsteht also, wenn der Strahlungsfläche eine Teilflächenanregung zugeführt wird, welche hinsichtlich Amplitude und Phasenverteilung der Überlagerung der Teilflächenanregung gemäß Fig. 2b entspricht.Fig. 2c shows the resulting radiation image, which is created by superimposing the five partial beams. This radiation pattern thus arises when the radiation surface is supplied with a partial surface excitation which corresponds in terms of amplitude and phase distribution to the superposition of the partial surface excitation according to FIG. 2b.
Fig. 3 zeigt die Phasenverteilungen 17a bis 17e von Teilflächenanregungen, die zur Erzeugung der Strahlen 16a bis 16e in Fig. 2b dienen.Fig. 3 shows the phase distributions 17a to 17e of partial surface excitations, which are used to generate the beams 16a to 16e in FIG. 2b.
Die Art der Phasenverteilung, die bekannt ist, führt zuThe type of phase distribution that is known leads to
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einem Punkt 18 auf der Strahlungsfläche der Antenne, an welchem alle Teilanregungen die gleiche Phase besitzen.a point 18 on the radiation surface of the antenna, at which all partial excitations have the same phase.
Fig. 3b zeigt die resultierenden Anregungsamplituden für jedes der Antennenelemente 1Oa bis 10h. Man sieht, daß die Amplituden für die Elemente 10d und 10e weit über dem Mittelwert der Amplitudenanregung der Elemente liegen.3b shows the resulting excitation amplitudes for each of the antenna elements 10a to 10h. One can see that the amplitudes for the elements 10d and 10e far above the mean value of the amplitude excitation of the elements lie.
Fig. 4a zeigt die Phasenverteilung 17'a bis 17'e der Teilanregung, die gemäß der vorliegenden Erfindung gewählt wurde. Man sieht, daß hier eine Referenzanregung 17'c und weitere Teilanregungen vorliegen, die sowohl positiven als auch negativen Phasenhub gegenüber der Referenzanregung besitzen. Man sieht weiterhin, daß die Teilanregungen 17'a und 17'b positiven Phasenhub haben und bezüglich der Referenzanregung 17'c einen mittleren Phasenversatz oder eine Phasenabweichung von x1 bzw. χ haben. Die mittleren Phasenabweichungen x1 und χ sind gleichförmig hinsichtlich des Phasenhubes der entsprechender Teilanregung 17'a und 17'b.So hat die Teilanregung 17'a,die einen Phasenhub von 4ΤΓgegenüber der Referenzanregung 17'c auf weist,eine größere mittlere Phasenabweichung x1 als die Teilanregung 17'b,die einen Phasenhub von 2TT und eine mittlere Phasenabweichung χ aufweist.In ähnlicher Weise haben die Teilaregungen 17'd und 17'e bezüglich der Referenzanregung 17'c jeweils einen negativen Phasenhub und mittlere Phasenabweichungen χ bzw. x1; diese mittleren Phasenabweichungen χ und x1 stehen in gleichförmiger Beziehung zu dem Phasenhub der zugehörigen Teilanregungen 17'd und 17'e. Die mittleren Phasenabweichungen aller Teilanregungen haben ,bezogen auf die Referenzanregung, das gleiche4a shows the phase distribution 17'a to 17'e of the partial excitation which was selected according to the present invention. It can be seen that a reference excitation 17'c and further partial excitations are present here, which have both positive and negative phase shifts with respect to the reference excitation. It can also be seen that the partial excitations 17'a and 17'b have a positive phase deviation and, with respect to the reference excitation 17'c, have an average phase offset or a phase deviation of x 1 or χ. The mean phase deviations x 1 and χ are uniform with regard to the phase deviation of the corresponding partial excitation 17'a and 17'b. Thus, the partial excitation 17'a, which has a phase deviation of 4ΤΓ compared to the reference excitation 17'c, has a larger average phase deviation x 1 as the partial excitation 17'b, which has a phase deviation of 2TT and an average phase deviation χ. Similarly, the partial excitations 17'd and 17'e each have a negative phase deviation and average phase deviations χ and x 1 with respect to the reference excitation 17'c ; these mean phase deviations χ and x 1 are uniformly related to the phase deviation of the associated partial excitations 17'd and 17'e. The mean phase deviations of all partial excitations are the same in relation to the reference excitation
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Vorzeichen. Die Anwendung gleichgerichteter Phasenabweichungen verhindert eine Phasenverstärkung der Teilanregungen an einem anderen Punkt der Strahlungsfläche.Sign. The use of rectified phase deviations prevents phase amplification of the partial excitations at another point on the radiating surface.
In einer Anordnung mit einem Phasendiagramm gemäß Fig. 4a hat dieTeilanregung 17'a die gleiche mittlere Phasenabweichung x1 wie die Teilanregung 17'e. Ähnlich hat die Teilanregung 17'b die gleiche mittlere Phasenabweichung χ wie die Teilanregung 17'd. Es sei erwähnt, daß die mittleren Phasenabweichungen mit positivem Phasenhub eine monotone Funktion des Phasenhubes sein können, die verschieden ist von den mittleren Phasenabweichungen von Anregungen,die negativen Phasenhub haben. In der gezeigten Anordnung haben die beiden Funktionen verschiedene Vorzeichen,da in den beiden Fällen die Mittelwerte stets das gleiche Vorzeichen und die Phasenhübe entsprechend entgegengesetztes Vorzeichen haben.·In an arrangement with a phase diagram according to FIG. 4a, the partial excitation 17'a has the same mean phase deviation x 1 as the partial excitation 17'e. Similarly, the partial excitation 17'b has the same mean phase deviation χ as the partial excitation 17'd. It should be mentioned that the mean phase deviations with a positive phase deviation can be a monotonous function of the phase deviation, which is different from the average phase deviations of excitations that have a negative phase deviation. In the arrangement shown, the two functions have different signs, since in both cases the mean values always have the same sign and the phase shifts accordingly have the opposite sign.
Der Effekt der Einführung von mittleren Phasenabweichungen der Teilstrahlungsanregungen hat den Sinn, den Punkt der Phasenverstärkung der Gesamtanregung zu eliminieren. Fig. 4b zeigt die Amplitude der Gesamtanregung an den verschiedenen Elementen der Anordnung 10a bis 1Oe nach Fig. 1, die durch die überlagerung der Teilanregungen 17'a bis 17'e entsteht. Wenn man Fig. 3b und Fig. 4b miteinander vergleicht, sieht man deutlich, daß die relative Amplitude der Anregung der Elemente 1Od und 1Oe um etwa 60% verringert wurde. Die Amplituden der Anregung, die den anderen Elementen zugeführt werden muß, sind entsprechend größer geworden, wodurch sich ein gleichmässigerer Amplitudenverlauf der Gesamtanregung der Strahlungsfläche ergibt.The effect of introducing mean phase deviations of the partial radiation excitations makes sense, the point of To eliminate phase amplification of the overall excitation. Fig. 4b shows the amplitude of the total excitation at the various elements of the arrangement 10a to 10e according to FIG. 1, which by the superposition of the partial excitations 17'a until 17'e arises. If you look at Fig. 3b and Fig. 4b together compares, one can clearly see that the relative amplitude of the excitation of the elements 10d and 10e by about 60% has been reduced. The amplitudes of the excitation which must be supplied to the other elements are corresponding has become larger, resulting in a more uniform amplitude curve of the total excitation of the radiation surface results.
Der Effekt der mittleren Phasenabweichung der Teilstrahlungsanregungen ist eine entsprechende Phasenänderung der Teilstrahlen. Wenn also die Teilanregungen gemäß Fig. 4aThe effect of the mean phase deviation of the partial radiation excitations is a corresponding phase change of the partial beams. So if the partial excitations according to FIG. 4a
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benutzt werden, dann entsteht der Antennenstrahl 16b in Fig. 2b durch die Anregung 17'b in Fig. 4a. Der Antennenteilstrahl 16b hat eine Phasendifferenz von dem Referenzteilstrahl 16c gleich dem Mittelwert der Phasenabweichung χ der Teilanregung 17'b# Der Effekt der Phasendifferenzen zwischen den Antennenstrahlen des Gesamtstrahlungsbildes ist gering. Bei der Anordnung gemäß Fig. 4a ist die Phasenabweichung benachbarter Strahlungsbündel etwaTT/2. Diese Phasendifferenz zwischen benachbarten Strahlungsbündeln verursacht eine verstärkte "Welligkeit" des Gesamtstrahlungsbildesfwie in Fig. 2c gezeigt. Die Größe der Welligkeit wächst mit der Größe der Phasendifferenz zwischen benachbarten Strahlungsbündeln.are used, then the antenna beam 16b in FIG. 2b is produced by the excitation 17'b in FIG. 4a. The antenna partial beam 16b has a phase difference from the reference partial beam 16c equal to the mean value of the phase deviation χ of the partial excitation 17'b # The effect of the phase differences between the antenna beams of the total radiation image is small. In the arrangement according to FIG. 4a, the phase deviation of neighboring radiation beams is approximately TT / 2. This phase difference between adjacent radiation beams causes an increased "waviness" of the overall radiation image as shown in Fig. 2c. The size of the ripple increases with the size of the phase difference between adjacent radiation beams.
Der gewünschte Verlauf des Strahlungsbildes kann auch von der gleichmässigen Amplitude nach Fig. 2 abweichen.The desired course of the radiation pattern can also deviate from the uniform amplitude according to FIG.
Besondere Anwendungsfälle können ein Strahlungsbild erfordern,welches einen konischenVerlauf hat oder viele Strahlungskeulen aufweist. In einem solchen Fall kann man das Strahlungsbild aus Teilanregungen mit unterschiedlichen, relativen Amplituden zusammensetzen. In einigen Fällen können die Teilanregungen auch entgegengesetzte Polarität haben. In all diesen Fällen kann man den Gegenstand der Erfindung ohne weiteres anwenden.Special applications may require a radiation image that has a conical course or many Has radiation lobes. In such a case, the radiation pattern can be derived from partial excitations with different, composite relative amplitudes. In some cases the partial excitations can also be opposite Have polarity. In all of these cases, the subject matter of the invention can readily be applied.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß eine feinere Struktur des Strahlungsbildes und eine genauere Übereinstimmung zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Strahlungsbild durch eine größere Strahlungsfläche mit entsprechend kleineren Teilstrahlungsbündeln erreicht werden kann. Die Wahl der Größe der Strahlungsfläche muß natürlich auch die Beziehung zwischen Aufwand und erreichbarer Genauigkeit des gewünschten Strahlungsbildes berücksichtigen.It goes without saying for the person skilled in the art that a finer structure of the radiation image and a more precise correspondence between the desired and the actual radiation image through a larger radiation area can be achieved with correspondingly smaller partial radiation bundles. The choice of the size of the radiant surface must be naturally also the relationship between the effort and the achievable accuracy of the desired radiation image consider.
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Es ist für den Fachmann klar, daß man unter Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Grundformen und Grundmerkmale der Erfindung eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausbildungen des Antennensystems verwirklichen kann. So kann man z.B. die lineare Anordnung nach Fig. 1 mit weiteren linearen Systemen zu einem ebenen oder zu einem zylindrischen System gemäß der Erfindung zusammensetzen. Die Technik zur Ausbildung der zusammengesetzten Strahlungsflächenanregung kann auch in der zu dem Antennensystem senkrechten Ebene unter Benutzung einer Vielzahl von linearen Anordnungen nach Fig. 1 angewendet werden. Es ist auch klar, daß die Antennenstrahlungsfläche nicht aus der Anordnung von Antennenelementen bestehen muß. Wenn man einmal davon ausgeht, daß die gewünschte Strahlungsflächenanregung durch Anwendung der Technik des Zusammensetzens entsteht, so ist es möglich, daß die Strahlung auf der Strahlungsfläche von Übertragungseinrichtungen oder reflektierenden, fokussierenden Einrichtungen erzeugt wird, und zwar durch gebräuchliche Mittel wie z.B. eine Vielzahl von Strahlelementen. In einem solchen Anwendungsfall erzeugt jedes Strahlelement eine Teilanregung auf der Fokussiereinrichtung,und die Gesamtanregung auf der Strahlungsfläche beruht auf der gleichzeitigen Anregung aller Strahlelemente.It is clear to the person skilled in the art that, taking into account the basic shapes and basic features explained above the invention can realize a variety of different designs of the antenna system. So For example, the linear arrangement according to Fig. 1 can be combined with other linear systems to form a plane or to assemble a cylindrical system according to the invention. The technique of training the compound Radiant surface excitation can also be carried out in the plane perpendicular to the antenna system using a plurality of of linear arrangements according to Fig. 1 can be applied. It is also clear that the antenna radiation area does not have to consist of the arrangement of antenna elements. Once you assume that the desired Radiant surface excitation arises by applying the technique of assembly, so it is possible that the Radiation on the radiation surface of transmission devices or reflecting, focusing devices is generated by conventional means such as a plurality of radiating elements. In such a In the application case, each radiating element generates a partial excitation on the focusing device, and the overall excitation on the radiation surface is based on the simultaneous excitation of all radiation elements.
Fig. 5 zeigt eine weitere, in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruierte Antenne. Bei diesem System besteht die Antenne aus Schlitzelementen 20 in der Seitenwand eines rechtwinkligen Wellenleiters 19. Bei dieser Ausführung wird die Amplitude der jedem der Schlitzelemente zugeführten Wellenenergie durch die Brechung der Wellenenergie im Wellenleiter,die dem Schlitzelement 20 zugeführt wird, bestimmt, wobei dies eine Funktion des Winkels des Schlitzelementes 20 in der Seitenwand des WellenleitersFigure 5 shows another antenna constructed in accordance with the invention. With this system, the Antenna made of slot elements 20 in the side wall of a right-angled waveguide 19. In this embodiment becomes the amplitude of the wave energy supplied to each of the slot members by the refraction of the wave energy in the waveguide which is fed to the slot element 20, this being a function of the angle of the slot element 20 in the sidewall of the waveguide
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40=850/080440 = 850/0804
ist. Die Phase der dem Schlitzelement 20 zugeführten Wellenenergie wird durch die Phasenlage der Wellenenergie im Wellenleiter 19 am Ort des Schlitzelementes bestimmt. Die Phase jedes Schlitzelementes 20 kann um 180° durch Umkehrung des Neigungswinkels des Schlitzes gedreht werden,is. The phase of the fed to the slot element 20 Wave energy is determined by the phase position of the wave energy in the waveguide 19 at the location of the slot element. The phase of each slot element 20 can be through 180 ° Reverse the angle of inclination of the slot can be rotated,
Für eine bestimmte Gesamtflächenanregung, wobei die Amplitude und die Phase gemäß obiger Erfindung festgelegt sind, ist es möglich, die Schlitzelemente 20 entlang des Wellenleiters so anzuordnen, daß die am Eingang des Wellenleiters 19 eingespeiste Wellenenergie den Schlitzelementen mit der erforderlichen Phasenlage zugeführt werden; der Neigungswinkel jedes Schlitzelementes 20 ist so gewählt, daß dieses Schlitzelement 20 die erforderliche Amplitude des ihm zugeführten Wellenenergiesignals hat.For a certain total area excitation, the amplitude and the phase being determined according to the above invention are, it is possible to arrange the slot elements 20 along the waveguide so that the at the entrance of the waveguide 19 fed wave energy are fed to the slot elements with the required phase position; the The angle of inclination of each slot element 20 is chosen so that this slot element 20 has the required amplitude of the wave energy signal supplied to it.
Die Erfindung lässt sich in der in Fig. 5 gezeigten Form besonders vorteilhaft anwenden, zumal eine praktische Begrenzung der Brechung der Wellenenergie im Wellenleiter 19 vorliegt, die jedem Schlitzelement 20 zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung erleichtert den Einsatz einer Anordnung gemäß Fig. 5, da sie eine Anregung der Strahlungsfläche erlaubt, die eine sehr gleichmässige Amplitudenverteilung der jedem der Elemente zugeführten Wellenenergie aufweist.The invention can be used particularly advantageously in the form shown in FIG. 5, especially a practical one Limitation of the refraction of the wave energy in the waveguide 19 is present, which is fed to each slot element 20. The present invention facilitates the use of an arrangement according to FIG. 5, since it allows the radiation surface to be excited, which results in a very uniform amplitude distribution of the wave energy supplied to each of the elements.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind zwar auf Sendeantennen gerichtet, jedoch sind auch Empfangsantennen gemäß der Erfindung eingeschlossen. Dies gilt insbesondere für die Wortwahl der Patentansprüche.Although the exemplary embodiments described are directed to transmitting antennas, they are also receiving antennas included according to the invention. This applies in particular to the choice of words in the claims.
Der verwendete Begriff "Strahlungsfläche" soll den für die Strahlungsaussendung oder den für den Strahlungsempfang wirksamen Teil der Antenne bezeichnen.The term "radiation surface" used is intended for Designate the radiation emission or the part of the antenna that is effective for the reception of radiation.
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409 8 5 0/0804409 8 5 0/0804
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