DE2525358B2

DE2525358B2 - Grooved funnel emitter

Info

Publication number: DE2525358B2
Application number: DE19752525358
Authority: DE
Inventors: Robert William Maldon Essex Ashton (Grossbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2525358C3; GB1498905A; DE2525358A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rillentrichterstraiiler mit unterschiedlich tiefen Rillen, wobei die Rillentiefe so gewählt ist, daß für den auftretenden Hybrid-Wellentyp die Bedingung, daß der Feldwiderstand des als Wellenleiter aufgefaßten Trichterstrahlers gleich demjenigen des freien Raumes ist, bei im Betriebsfrequenzbereich liegenden Frequenzen erfüllt ist.The invention relates to a groove funnel trailer with grooves of different depths, the groove depth being chosen so that for the hybrid wave type that occurs the condition that the field resistance of the funnel radiator interpreted as a waveguide is equal to that of free space is fulfilled at frequencies lying in the operating frequency range.

Bei einem bekannten Rillentrichterstrahler dieser Art (IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Mai 1973, S. 320—327) wächst die Rillentiefe stetig mit zunehmendem Abstand vom Trichterhals, um obige Bedingung für eine im Arbeitsfrequenzbereich liegende Frequenz zu erfüllen.In a known groove funnel emitter of this type (IEEE Transactions on Antennas and Propagation, May 1973, pp. 320-327) the groove depth increases steadily with increasing distance from the funnel neck, by the above To meet the condition for a frequency lying in the working frequency range.

Nun wird aber bei Rillentrichterstrahlern, die zur Speisung von Reflektorantennen für Mikrowellen verwendet werden, die Arbeitsbandbreite dadurch erheblich beschränkt, daß bei sich ändernder Arbeitsfrequenz die Strahlbreiten in der E- bzw. //-Ebene stark unterschiedlich werden, was zu einem Anwachsen der von dem Unterschied zwischen E- und //-öffnungswinkel unmittelbar abhängenden, abgestrahlten kreuzpolarisierten Energie führt. Der Betrag dieser abgestrahlten kreuzpolarisierten Energie sollte aber insbesondere bei der Signalübertragung mit orthogonal polarisierten Wellen so klein wie möglich gehalten werden, da sich sonst erhebliche Übersprechprobleme ergeben.Now, however, with groove funnel emitters that are used to feed reflector antennas for microwaves, the working bandwidth is considerably limited by the fact that when the working frequency changes, the beam widths in the E or // level become very different, which leads to an increase in the Difference between E and // opening angle directly dependent, radiated cross-polarized energy leads. The amount of this radiated cross-polarized energy should, however, be kept as small as possible, especially when transmitting signals with orthogonally polarized waves, since otherwise considerable crosstalk problems arise.

Zwar ist aus AEU, 1972, S. 22—30 eine Kegelhornanlenne mit Rillen bekannt, bei der alle Rillen ein und dieselbe Tiefe aufweisen und die Abweichungen der Strahlbreiten in E- und //-Ebene auch bei sich ändernden Arbeitsfrequenzen klein gehalten sind. Hierbei handelt es sich jedoch um ein Weitwinkelhorn, das automatisch eine große Bandbreite aufweist. Je kleiner aber der Winkel der Speisehornantenne wird, desto kleiner wird auch bei bekannten Trichterstrahlern die nutzbare Bandbreite.A cone horn antenna with grooves is known from AEU, 1972, pp. 22-30, in which all grooves have one and the same depth and the deviations of the beam widths in the E and // planes are kept small even with changing working frequencies. However, this is a wide-angle horn that automatically has a wide range. However, the smaller the angle of the food horn antenna, the smaller the usable bandwidth, even with known funnel radiators.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rillentrichterstrahler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem auch bei sehr kleinen Öffnungswinkeln ein äußerst geringer Betrag an kreuzpolarisierter Energie abgestrahlt wird, wodurch eine wesentlich höhere Bandbreite als bisher erzielbar ist In contrast, the invention has for its object to provide a groove funnel spotlights the initially described type, an extremely small amount is radiated to cross polarized energy in which even at very small opening angles, resulting in a much higher bandwidth than previously achievable

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß wenigstens zwei aus jeweils mehreren Rillen bestehende Rillengruppen vorgesehen sind, wobei die s Rillentiefe innerhalb jeder Gruppe konstant ist, und daß die Riliengruppen so ineinander verschachtelt sind, daß eine beliebig herausgegriffene Folge einander benachbarter Rillen, deren Zahl gleich der Anzahl der verschiedenen Gruppen ist aus jeder Gimppe jeweilsTo solve this problem, the invention provides that at least two of several grooves existing groups of grooves are provided, where the s groove depth is constant within each group, and that the groups of riles are nested in one another in such a way that an arbitrarily selected sequence of adjacent ones Grooves, the number of which is equal to the number of different groups from each gimppe, respectively

ίο eine Rille umfaßtίο includes a groove

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß der Rillentrichterstrahler nunmehr bei mindestens zwei Frequenzen, die innerhalb seines Arbeitsfrequenzbandes liegen, die Bedingung erfüllt daß für den auftretenden Hybrid-Wellentyp der Feldwiderstand des als Wellenleiter aufgefaßten Trichterstrahlers gleich demjenigen des freien Raumes ist wobei sich jeweils die Öffnungswinkel der E- und //-Ebenen nicht unterscheiden, so daß bei einer Signalübertragung mit orthogonal polarisierten Wellen die abgestrahlte kreuzpolarisierte Energie auf einBy this arrangement according to the invention it is achieved that the groove funnel radiator now at at least two frequencies which are within its working frequency band, fulfills the condition that the field resistance of the funnel radiator perceived as a waveguide is equal to that of the free space for the hybrid wave type occurring, whereby the opening angle is the same in each case of the E and // planes do not differ, so that when a signal is transmitted with orthogonally polarized waves, the radiated cross-polarized energy is reduced to a

Minimum gebracht und somit ein Übersprechen verhindert wird.Brought to a minimum and thus prevented crosstalk.

Ein besonderer Vorteil der erfindiingsgemäßen Anordnung ist darin zu finden, daß sich die Anzahl der Frequenzen, bei denen die obige Bedingung eingehalten wird, im Bedarfsfall ohne besondere Schwierigkeiten erweitern läßt. Dies geschieht dadurch, daß eine entsprechende Anzahl von weiteren Gruppen von Rillen mit jeweils entsprechend gewählter Tiefe in der Innenwand des Rillentrichterstrahlers vorgesehen werden. A particular advantage of the inventive Arrangement can be found in the fact that the number of frequencies at which the above condition is met is, if necessary, can be expanded without any particular difficulties. This is done by having a corresponding number of further groups of grooves, each with a correspondingly selected depth in the Inner wall of the groove funnel emitter are provided.

Sind beispielsweise drei Gruppen von Rillen mit jeweils unterschiedlicher Tiefe vorgesehen, wobei die Rillentiefe der ersten Gruppe mit a, die der zweiten mit b und die der dritten Gruppe mit c bezeichnet ist, so folgen die Rillen immer in der Reihenfolge a, b, c, a, b, c usw. aufeinander.If, for example, three groups of grooves are provided, each with a different depth, the groove depth of the first group being denoted by a, that of the second group by b and that of the third group by c, the grooves always follow in the order a, b, c, a, b, c etc. on top of each other.

Besonders günstige Abstrahlbedingungen ergeben sich, wenn die Rillen mit einer Häufigkeit von sechs Rillen pro Wellenlänge vorgesehen sind. Da dann, wenn für den auftretenden Hybrid-Wellentyp der Feldwiderstand des als Wellenleiter aufgefaßten Trichterstrahlers gleich demjenigen des freien Raumes ist, die RillenEingangsimpedanz gegen unendlich geht, bleibt das Vorhandensein einer benachbarten Rille mit niedriger Impedanz ohne wesentlichen Einfluß.Particularly favorable radiation conditions arise when the grooves with a frequency of six Grooves are provided per wavelength. Since then if for the occurring hybrid wave type the field resistance of the funnel radiator perceived as a waveguide is equal to that of the free space, the groove input impedance goes to infinity, the presence of an adjacent groove remains with lower Impedance without significant influence.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt dieThe invention is described below, for example, with reference to the drawing; in this shows the

so einzige Figur einen Querschnitt durch einen kreissymmetrisch strahlenden Rillentrichterstrahler.the only figure shows a cross section through a circularly symmetrical radiating groove funnel emitter.

Gemäß der Figur besteht ein Rillentrichterstrahler aus einem Metallkörper 1, der in Richtung des Pfeiles 2 gespeist wird und in Richtung des Pfeiles 3 abstrahlt. Die innere Oberfläche des Körpers 1 ist mit einer Reihe von Rillen 4 versehen, von denen die mit dem Bezugszeichen 5 bezeichneten Rillen eine bestimmte Tiefe a aufweisen, während die übrigen, mit dem Bezugszeichen 6 bezeichneten Rillen eine größere Tiefe b besitzen. Alle Rillen in diesem Beispiel haben die gleiche Weite und einen konstanten Abstand. Die beiden Tiefen a und b sind so ausgewählt, daß sie zwei Rillentiefen entsprechen, die für zwei verschiedene Frequenzen in dem gewünschten Arbeitsfrequenzband die Bedingung erfüllen, daß für den auftretenden Hybrid-Wellentyp der Feldwiderstand des als Wellenleiter aufgefaßten Trichterstrahlers gleich demjenigen des freien Raumes ist.According to the figure, a groove funnel radiator consists of a metal body 1, which is fed in the direction of the arrow 2 and emits in the direction of the arrow 3. The inner surface of the body 1 is provided with a series of grooves 4, of which the grooves denoted by the reference number 5 have a certain depth a, while the remaining grooves denoted by the reference number 6 have a greater depth b . All of the grooves in this example have the same width and constant spacing. The two depths a and b are selected so that they correspond to two groove depths which, for two different frequencies in the desired working frequency band, meet the condition that the field resistance of the funnel emitter, which is perceived as a waveguide, is equal to that of the free space for the hybrid wave type that occurs.

füllung dieser Bedingung die Rillen-Einnz gegen unendlich geht, bleibt das in einer benachbarten Rille mit niedrigerer ne wesentlichen Einfluß. ;keit, mit der die Rillen vorgesehen sind, Rillen pro Wellenlänge bei der Mittenfreewünschten Frequenzbandes, wobei eine sechs Rillen die Tiefe a aufweist und die je die Tiefe b besitztWhen this condition is fulfilled, the groove incidence approaches infinity, this remains essential in an adjacent groove with a lower ne. The speed with which the grooves are provided, grooves per wavelength at the center of the desired frequency band, one having six grooves of depth a and each having depth b

lfalls können mehr als zwei verschiedene vorgesehen werden, so daß der Rillen-If necessary, more than two different ones can be provided so that the groove

IOIO trichterstrahier bei mehr als zwei verschiedenen Frequenzen die oben erwähnte Bedingung erfüllt. Werden z. B. drei verschiedene Rillentiefen vorgesehen, wobei die zusätzliche Tiefe mit c bezeichnet ist, so treten die Rillentiefen vom Ende des Trichtcrstrahlers mit dem größeren Durchmesser her gesehen in der Reihenfolge a, b, c, a, b, c usw. auf. Die Häufigkeit, mit der die Rillen vorgesehen sind, ist weiterhin gleich sechs Rillen pro Wellenlänge bei der Mittenfrequenz des gewünschten Frequenzbandes.funnel-out at more than two different frequencies fulfills the above-mentioned condition. Are z. If, for example, three different groove depths are provided, the additional depth being denoted by c , then the groove depths appear in the order a, b, c, a, b, c etc. when viewed from the end of the funnel radiator with the larger diameter. The frequency with which the grooves are provided is still six grooves per wavelength at the center frequency of the desired frequency band.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Grooved funnel radiator with grooves of different depths, the groove depth being chosen so that the condition that the field resistance of the funnel radiator perceived as a waveguide is equal to that of the free space is fulfilled at frequencies lying in the operating frequency range for the hybrid wave type occurring, is characterized that at least two groups of grooves (5, 6) each consisting of a plurality of grooves are provided, the groove depth (a, b) being constant within each group, and that the groove groups (5,6) are nested in one another in such a way that one selected at will Sequence of adjacent grooves, the number of which is equal to the number of different groups, each group comprises one groove

2. Grooved funnel emitter according to claim 1, characterized in that the grooves (5, 6) with a Frequency of six grooves per wavelength are provided.