DE2549363A1 - Anordnung zur kompensation der reflexion am ende einer direkt abstrahlenden oder zur anregung eines laengsstrahlers dienenden hohlleitung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Kompensation der Reflexion am Ende einer direkt
• abstrahlenden oder zur Anregung eines Längsstrahlers dienenden IIohlleitung Beim Aufbau von Hohlleitungsstrahlern (Querstrahlern) oder von hohlleitungsgespeisten Längsstrahlern ergibt sich am Ende der Hohlleitung eine Sprungstelle, die zu einer merklichen und stark frequenzabhängigen Reflexion führt. Strebt man geringe Querabmessungen an, z.B. für Erreger tiefer Spiegelantennen oder für Einzeletrahler von Gruppenantennen, so ist der zur Reflexionsminderung übliche Weg der trichterförmigen Aperturaufweitung nicht sinnvoll. Übliche Kompensationsmaßnahmen innerhalb der eigentlichen Hohlleitung sind meist nur sehr schmalbandig wirksam.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, breitbandig und ohne Querschnittsvergrößerung diese Reflexion zu kompensieren. Dabei sollten die Maßnahmen möglichst polarisationsunabhängig wirken.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hohlleitung in einer axialen Entfernung von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge vor ihrem strahlenden Ende mindestens eine Unstetigkeit im Querschnitt aufweist, welche je einen zur jeweils vorhandenen Reflexion gegenphasigen Energieanteil bewirkt und als die Hohlleitung auftrennender Querschlitz und/ oder als unstetiger Übergang zu einer veränderten lichten Weite der Hohlleitung ausgebildet ist.
• Die vorgeschlagenen Maßnahmen lassen sich sowohl bei ungefüllten, wie auch bei dielektrisch gefüllten Hohlleitungen anwenden.
• Bei größeren Hohlleiteraperturen (Betrieb außerhalb des Eindeutigkeitsbereichs) kommt es durch die Randreflexion zur Anregung höherer, meist unerwünschterModen (z.B. E01-Welle im kundhohlleiter). Dieser Effekt läßt sich ebenfalls durch die irfindung weitgehend unterdrücken.
• Im nachfolgenden werden anhand von Fig. 1 bis 4 mehrere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 a und b zwei grundsätzlich auch gemeinsam anwendbare Ausfuhrungemöglichkeiten der Erfindung, Fig. 1 c eine Weiterbildung mit mehrfach gestufter Vergrösserung der lichten eite, Fig. 2 bzw. 3 Meßergebnisse für die Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 1 a bzw. 1 b, jeweils für einen dielektrisch gefüllten Rundhohlleiter im X-Band und Fig. 4 Meßergebnisse für eine Ausführungsform bei einem im X-Band frei abstrahlenden Rundhohlleiter (Querstrahler).
• Fig. 1a zeigt als Hohlleitung einen Rundhohlleiter 1, 2,dessen Querschnitt in der gezeigten Ausführungsform mit einem homogenen Dielektrikum 4 gefüllt ist, welches sich über das strahlerseitige Ende a des Rundhohlleiters fortsetzt. Der Rundhohlleiter wirkt hier also in bekannter Weise als Erreger eins Langsstrahlers.
• Die am aperturseitigen Ende a des Rundhohlleiters auftretende Reflexion wird bei dieser Aus führungs form durch den gegenphasigen Energieanteil kompensiert, den ein Querschlitz 3 bewirkt, welcher hierzu in einer axialen Entfernung 1 von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge bei vor dem Ende a als Unstetigkeit des Hohlleiters 1, 2 angeordnet ist und diesen in zwei Teile auftrennt.
• Dieser Querschlitz 3 weist in axialer Richtung vorzugsweise eine Breite b von höchstens 0,1 der ohlleitungswellenlänge X H auf,um den Betrag der Kompensation ausreichend zu bemessen. Der Quersonlitz 3 kann vorzugsweise mit einem dielektrischen Distanzkörper gefüllt sein, der im Falle der Ausführungsformnach Fig.
• 1a als Ring ausgebildet sein kann. über einen solchen Distanzkörper können die getrennten Teile 1 und 2 des Rundhohlleiters erforderlichenfalls miteinander mechanisch verbunden werden.
• Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß der Rundhohlleiter nicht dielektrisch gefüllt ist, also als Querstrahler wirkt.
• Eine mechanische, aistanzierte Halterung des abgetrennten als Reflektor wirkenden Teils 2 der Hohlleitung ist selbstverständlich auch durch eine äussere dielektrische Hülse mit oder ohne Distanzierkörper möglich. Als Hohlleitung kommen nicht nur Rundhohlleiter sondern auch alle sonst üblichen fIohlleitungs-und Strahlerformen in Betracht. Dies gilt selbstverständlich auch für die in Fig. 1b am Beispiel eines dielektrisch gefüllten Rundhohlleiters dargestellte, ebenfalls auch einzeln anwendbar Ausführungsmöglicheit der Erfindung, wonach die Unstetigkeit des Rundhohlleiters 1, 5 als aprupter Übergang s zu einer veränderten lichten Weite d der Hohlleitung ausgebildet ist. Über die axiale Länge 1 ist die lichte Weite d vorzugsweise konstant vergrössert.
• Wie Fig. 1c zeigt, kann zur weiteren Erhöhung der Breitbandigkeit der mit der Erfindung breitbandig erzielten Kompensationswirkung die lichte Weite über die axiale Länge 1 zum Ende a hin mehrfach abgestuft vergrössert sein.
• Fig. 2, 3 und 4 zeigen jeweils im oberen Teil Ausführungsformen der Erfindung bei Rundhohlleitern bestimmter Abmessungen, die im sogenannten X-Band entweder dielektrisch gefüllt einen Längsstrahler anregen oder (Fig. 4) ungefüllt als Querstrahler wirken.
• Im unteren Teil zeigt jeweils ein Diagramm gemessene Werte des Reflexionsfaktors (in ) in Abhängigkeit von der Frequenz (in GHz).
• Die jeweils obere Xurve wurde für nichtkompensierte, die Jeweils untere Kurve dagegen für nach der Erfindung kompensierte Rundhohlleiter gemessen.
• Wie hieraus unschwer zu erkennen ist, tritt durch die Kompensationsmaßnahmen nach der Erfindung in allen dargestellten Bällen eine erhebliche Verminderung des Reflexionsfaktors über einen breiten Teil des X-Bandes ein.
• Dem Diagramm nach Fig. 2 liegt ein dielektrisch gefüllter Rundhohlleiter mit einer lichten Weite von 23 mm und einem Aussendurchmesser von 28 mm zugrunde, bei dem zur Kompensation der Reflexion ein Ring mit einer axialen Länge von 5,6 mm und dem Querschnitt des Rundhohlleiters vor diesem in 0,7 mm Abstand angeordnet ist. Als Dielektrikum dient Polystyrol mit einer Dielektrizitätskonstante von 2,5.
• Dem Diagramm nach Fig. 3 liegt ein mit dem gleichen Dielektrikum gefüllter Rundhohlleiter mit einer lichten ifeite von 15 mm und einem Aussendurchmesser von 18 mm zugrunde, bei dem zur Kompensation über eine axiale Länge 1 von 4 mm die lichte Weite auf 17,5 mm vergrössert wurde.
• Dem Diagramm nach Fig. 4 liegt schließlich ein ungefüllter Hundhohlleiter (Aperturstrahler) mit einer lichten weite von 23 mm und einem Aussendurchmesser von 28 mm zugrunde, bei dem zur Kompensation über eine axiale Länge 1 von 14,6 mm die lichte eite auf 25,5 mm vergrössert wurde.
• Die durch die Erfindung über das gesamte Nutzband bewirkte Absenkung des Reflexionsfaktors erfolgt, wie weitere Messungen ergeben haben, in gewünschter Weise polarisationsunabhängig und bewirkt keine merkliche oder störende Beeinflussung der Richtcharakteristik. Die Erfindung verringert darüberhinau wie bereits erwähnt die Anregung unerwünschter Moden.
• Die konstruktiv an sich sehr einfach ausführbaren Kompensationsmaßnahmen nach der Erfindung sind gemäß ihrer Lehre ohne weiteres auch auf andere Hohlleitungsformen, wie z.B. Rechteckhohlleiter und -strahler mit gleichem Erfolg anwendbar.
• (8) Patentansprüche:

Claims (4)

1. (8) Patentansprüche: 1Anordnung zur Kompensation der Reflexion am Ende einer direkt abstrahlenden oder zur Anregung eines Längsstrahlers dienenden Hohlleitung, insbesondere mit gegenüber der reiraumwellenlänge geringer Querabmessung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Hohlleitung in einer axialen hntfernung (l) von 0,1 bis 0,4 der llohlleitungswellenlänge(H vor ihrem strahlenden Ende (a) mindestens eine Unstetigkeit (3,s) im Querschnitt aufweist, welche je einen zur jeweils vorhandenen Reflexion gegenphasigen ßnergieanteilbewirkt und als die Hohlleitung (1, 2) auftrennender Querschlitz (3) und/ oder als unstetiger Ubergang (s) zu einer veränderten lichten Weite (d) der ohlleitung (1, 5) ausgebildet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Unstetigkeiten dem der Hohlleitung im Bereich des Endes im mathemathischen Sinn ähnlich ist.
3. 5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschlitz (3) in axialer Richtung eine Breite (b) von höchstens 0,1 der Hohlleitungswellenlänge aufweist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Unstetigkeit,sstelle an über eine axiale Länge (1) von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge die lichte Weite (d) der Hohlleitung (5) unter entsprechender Verringerung ihrer Wandstärke vergrössert ist.

   5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite über die genannte Länge (l)gleich vergrössert ist (Fig. 1b) oder zum Ende (a) hin mehrfach abgestuft vergrössert ist (Fig. 1c).

   6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekemnzeichnet, daß der Querschlitz (3) mit einem dielektrischen Distanzkörper gefüllt ist, der erforderlichenfalls die Teile der aufgetrennten wIohlleitung (1, 2) mechanisch miteinander verbindet (Fig. 1a).

   7. Anordnung nscheinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohileitungals Rundhohlleiter ausgebildet ist.

   8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter mit einem Dielektrikum (4) gefüllt ist, welches sich als Längsstrahlerausgebildet über das Ende (a) hinaus erstreckt (Fig. 1a, Ib).