DE2549363C2

DE2549363C2 -

Info

Publication number: DE2549363C2
Application number: DE19752549363
Authority: DE
Inventors: Karl-Peter Dr.-Ing. 6100 Darmstadt De Dombek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1988-04-21
Also published as: DE2549363A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Kompensation der Reflexion am strahlenden und kragungs frei auslaufenden Ende einer Hohlleitung mittels einer in einer axialen Entfernung von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge (λ _H) vor diesem Ende der Hohl leitung liegenden Unstetigkeit im Querschnitt.

Beim Aufbau von Hohlleitungsstrahlern (Querstrahlern) oder von hohlleitungsgespeisten Längsstrahlern ergibt sich am abrupten 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 Einzelstrahler von Gruppenantennen, so ist der zur Reflexionsminderung übliche Weg der trichterförmigen Aperturaufweistung nicht sinnvoll. Übliche Kompensations maßnahmen innerhalb der eigentlichen Hohlleitung sind meist nur schmalbandig wirksam.

Aus der DE-AS 10 28 631 ist ein offener Hohlleiter mit einer Anordung zur Kompensation der Reflexion an seinem Ende bekannt, wobei in einer axialen Entfernung von etwa einem Viertel der Betriebswellenlänge - gemessen im Hohlleiter - vor dem offenen Ende des Hohlleiters eine Querschnitts unstetigkeit liegt, welche einen zur vorhandenen Reflexion gegenphasigen Energieanteil bewirkt. Diese Querschnittsunstetigkeit besteht in einer sprunghaften Vergrößerung der Innenabmessungen in Form einer rotations symmetrischen Sprungstelle der Rundhohlleitung. Durch diese bekannte Anordnung zur Reflexionskompensation ist es jedoch schwierig, die besten Reflexionseigenschaften des Strahlers zu erreichen, da eine experimentelle Optimierung von Fall zu Fall wegen der vorher festzu legenden Querschnittsabstufungen nicht möglich ist.

Aus der DE-Patentanmeldung B 29 243 Kl. 21a4 Gr. 46/02, ausgelegt am 16. 6. 1955, insbesondere Fig. 4, ist ein Hohlleitungsstrahler bekannt, bei dem an seinem strah lenden Ende rund um die Strahlungsöffnung ein ringför miger, kragenartiger Hohlkörper mit einem Querschnitts umfang von einer halben Wellenlänge angebracht ist. Innen ist dieser ringförmige Hohlkörper mit einem umlaufenden Schlitz versehen, an dessen beiden Rändern sich gegen phasige Randströme gegenüberstehen, da zum einen Rand der Strom direkt und zum anderen Rand der Strom über den eine λ/2-Umwegleitung bildenden ringförmigen Hohlkörper (Rohr) fließt. Die Felder der beiden gegenphasigen Ströme kompensieren sich im Schlitz weitgehend. Dieser Schlitz hat jedoch keine Reflexionen von einem Strahlerende zu kompensieren, da solche Reflexionen am Aperturrand so gut wie gar nicht wegen des dort rund auslaufenden Endes der Hohlleitung entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, breitbandig und ohne Querschnittsvergrößerung die an einer abrupt endenden Hohlleitung entstehende Reflexion zu kompensieren. Dabei sollte die Maßnahme möglichst polarisationsunab hängig wirken.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Anordnung gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Unstetigkeit als die Hohlleitung auftrennender Querschlitz ausgebildet ist, der in axialer Richtung eine Breite von höchstens 0,1 der Hohlleitungswellenlänge (λ _H) aufweist.

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 unerwünschter Moden (z. B. E₀₁-Welle im Rundhohlleiter). Dieser Effekt läßt sich ebenfalls durch die Erfindung weitgehend unterdrücken.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im nachfolgenden werden anhand von Fig. 1 bis 3 Aus führungsformen der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsmöglichkeit der Erfindung,

Fig. 2 eine Weiterbildung mit zusätzlicher, mehrfach gestufter Vergrößerung der lichten Weite,

Fig. 3 Meßergebnisse für die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 für einen dielektrisch gefüllten Rundhohlleiter im X-Band.

Fig. 1 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 bekann ter Weise als Erreger eines Längsstrahlers.

Die am aperturseitigen Ende a des Rundhohlleiters auf tretende Reflexion wird bei dieser Ausführungsform durch den gegenphasigen Energieanteil kompensiert, den ein Quer schlitz 3 bewirkt, welcher hierzu in einer axialen Entfer nung l von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge λ _H vor dem Ende a als Unstetigkeit des Hohlleiters 1, 2 ange ordnet ist und diesen in zwei Teile auftrennt.

Dieser Querschlitz weist in axialer Richtung eine Brei te b von höchstens 0,1 der Hohlleitungswellenlänge λ _H auf, um den Betrag der Kompensation ausreichend zu be messen. Der Querschlitz 3 kann vorzugsweise mit einem dielektrischen Distanzkörper gefüllt sein, der als Ring ausgebildet ist. Über einen solchen Distanzkörper können die getrennten Teile 1 und 2 des Rundhohlleiters miteinander mechanisch verbunden werden. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß der Rund hohlleiter nicht dielektrisch gefüllt ist, also als Querstrahler wirkt.

Eine mechanische, distanzierte Halterung des abgetrenn ten, als Reflektor wirkenden Teils 2 der Hohlleitung ist auch durch eine äußere dielektrische Hülse mit oder ohne Distanzkörper möglich. Als Hohlleitung kommen nicht nur Rundhohlleiter, sondern auch alle sonst üblichen Hohl leitungs- und Strahlerformen in Betracht.

Wie Fig. 2 zeigt, kann zur weiteren Erhöhung der Breit bandigkeit der mit der Erfindung breitbandig erzielten Kompensationswirkung die lichte Weite über die axiale Länge 1 zum Ende a hin mehrfach abgestuft vergrößert sein.

Fig. 3 zeigt im oberen Teil eine Ausführungsform der Erfindung bei Rundhohlleitern bestimmter Abmessungen. Diese Ausführungsform arbeitet im sogenannten X-Band und regt dielektrisch gefüllt einen Längsstrahler an.

Im unteren Teil zeigt ein Diagramm gemessene Werte des Reflexionsfaktors (in %) in Abhängigkeit von der Frequenz (in GHz). Die obere Kurve wurde für nichtkompensierte, die untere Kurve dagegen für den nach der Erfindung kompensierten Rundhohlleiter gemessen.

Wie hieraus unschwer zu erkennen ist, tritt durch die Kompensationsmaßnahmen nach der Erfindung eine erhebliche Verminderung des Reflexionsfaktors über einen breiten Teil des X-Bandes ein.

Dem Diagramm nach Fig. 3 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 relativen Dielektrizitäts konstante von 2,5.

Die durch die Erfindung über das gesamte Nutzband bewirkte Absenkung des Reflexionsfaktors erfolgt, wie weitere Messungen ergeben haben, in gewünschter Weise polarisationsunabhängig und bewirkt eine merkliche oder störende Beeinflussung der Richtcharakteristik. Die Erfindung verringert darüber hinaus, wie bereits erwähnt, die Anregung unerwünschter Moden.

Die konstruktiv sehr einfach ausführbaren Kompensations maßnahmen nach der Erfindung sind gemäß ihrer Lehre ohne weiteres auch auf andere Hohlleitungsformen, wie z. B. Rechteckhohlleiter und -strahler mit gleichem Erfolg anwendbar.

Claims

1. Anordnung zur Kompensation der Reflexion am strahlen den und kragungsfrei auslaufenden Ende einer Hohlleitung mittels einer in einer axialen Entfernung von 0,1 bis 0,4 der Hohlleitungswellenlänge (λ _H) vor diesem Ende der Hohl leitung liegenden Unstetigkeit im Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Un stetigkeit als die Hohlleitung (1, 2) auftrennender Quer schlitz (3) ausgebildet ist, der in axialer Richtung eine Breite (b) von höchstens 0,1 der Hohlleitungswellenlänge (λ _H) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Quer schlitz (3) an über die axiale Länge bis zum strahlenden Ende die lichte Weite der Hohlleitung (1, 2) unter ent sprechender Verringerung ihrer Wandstärke vergrößert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite über die genannte Länge zum strahlenden Ende der Hohlleitung (2) hin mehrfach abgestuft ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer schlitz (3) mit einem dielektrischen Distanzkörper gefüllt ist, der die Teile der aufgetrennten Hohlleitung (1, 2) mechanisch miteinander verbindet.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rund hohlleiter ausgebildete Hohlleitung (1, 2) mit einem Dielek trikum (4) gefüllt ist, welches sich über das Ende der Hohlleitung hinaus erstreckt.