DE2610506A1

DE2610506A1 - Antenne

Info

Publication number: DE2610506A1
Application number: DE19762610506
Authority: DE
Inventors: Hai Nhu Bui; Philippe Magne
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1976-09-30
Also published as: FR2304192B1; CH600605A5; JPS6035844B2; LU74538A1; US4096483A; DE2610506C2; GB1513521A; NL177367C; FR2304192A1; IT1057979B; NL7602556A; NL177367B; BE839482A; JPS51139235A

Description

THOMSON - CSF
173> Bd. Haussmann
75008 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: T 1963

Antenne

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit η (η ganzzahlig und positiv) Strahlungselementen des Reflektor- oder des Linsentyps und mit einem frequenzselektiven Absorptionsmittel, das auf der aktiven Oberfläche von wenigstens einem der Strahlungselemente angeordnet ist.

Es ist bekannt, daß bei Antennen mit Strahlungselementen des Reflektoi— oder des Linsentyps der Gewinn mit der Betriebsfrequenz zunimmt und daß korrelativ der Öffnungswinkel der Antenne abnimmt, wenn die Betriebsfrequenz zunimmt. Deshalb ist beispielsweise in dem Fall eines von seinem Brennpunkt aus

609840/0769

bestrahlten parabolischen Reflektors der Gewinn von dem Quadrat der Betriebsfrequenz abhängig.

Aus dieser Zunahme des Gewinns und dieser Abnahme des Öffnungswinkels folgt, daß eine Antenne, die für ein oder mehrere bestimmte Frequenzbänder vorgesehen war, nicht mehr über einen gewissen Frequenzwert hinaus benutzbar ist, weil einerseits ihre Strahlungsleistung zu groß ist, in Abhängigkeit von dem durch die CCIR-Normen zugelassenen Wert, und weil andererseits ihr Öffnungswinkel so fein ist, daß die geringste Schwingung oder die geringste Torsion des Antennenträgers unter Windeinwirkung zu einer Ungerichtetheit dieser Antenne führen würde .

Diese Änderung des Gewinns in Abhängigkeit von der Frequenz begrenzt somit die Anzahl der Frequenzbänder, in denen eine gegebene Antenne benutzt werden kann, und führt dazu, daß getrennte Antennen genommen werden, wenn die Betriebsfrequenzbänder zu Gewinnabweichungen führen, die mit den Eigenschaften, die eine korrekte Richtfunktverbindung haben soll, nicht kompatibel sind. Diese Lösung, die darin besteht, getrennte Antennen zu benutzen, ist selbstverständlich teuer.

Ziel der Erfindung ist es, Antennen zu schaffen, die in zufriedenstellender Weise in einem sehr großen Frequenzbereich arbeiten können, indem vorteilhafter Gebrauch von der Tatsache gemacht wird, daß es bekannt ist, frequenzselektive Absorptionsmittel (Absorber oder Schluckstoffe) zum vollständigen Überziehen der aktiven Oberfläche des Reflektors einer Antenne zu benutzen,

609840/0769

um zu vermeiden, daß ein durch diese Antenne gespeister Empfänger ein unerwünschtes Frequenzband empfängt, welch letzteres durch das Absorptionsmittel vollständig absorbiert wird.

In der Beschreibung und .in den Ansprüchen wird von dem Begriff der Strahlungselemente optischerArt zum Bezeichnen von Reflektoren und von Linsen Gebrauch gemacht, wobei diese Linsen nicht nur herkömmliche Linsen umfassen, sondern auch Linsen, die aus aktiven Elementen aufgebaut sind, welche durch' ein passives Radom abgestützt sind. Es wird außerdem der Begriff der aktiven Oberfläche benutzt,worunter bei einem Reflektor seine reflektierende Oberfläche und bei einer Linse die eine oder die andere ihrer beiden Flächen, die an der Übertragung der elektromagnetischen Wellen beteiligt sind, zu verstehen ist.

Gemäß der Erfindung ist eine Antenne der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel einen Ring bildet, dessen Außenkontur der Peripherie der aktiven Fläche folgt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Die Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Ansichten eines

Refl ektors einer Antenne nach der Erfindung,

609840/0769

Fig. 3 eine Kurve, welche eine der Eigen

schaften eines Materials veranschaulicht, das in dem Reflektor der Fig. 1 und 2 benutzt wird,

Fig. 4 eine Antenne nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine Linse einer Antenne nach der

Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht einen Reflektor einer Antenne nach der Erfindung. Dieser Reflektor 1 enthält außer einer reflektierenden metallischen Platte 11 einen Ring 12 aus einem Material, welches ein · frequenzselektives Absorptionsmittel darstellt. Die reflektierende metallische Platte ist ein Teil eines Hyperboloids; seine konvexe Fläche wird als reflektierende Oberfläche verwendet. Das Absorptionsmittel weist die Form eines Streifens auf, dessen Breite und Dicke im wesentlichen konstant sind und der zur Bildung des Ringes 12 in sich geschlossen ist. Dieser Ring hat derartige Abmessungen und ist derart auf die konvexe Fläche der metallischen Platte 11 geklebt, daß seine Außenkontur die Außenkontur dieser metallischen Platte annimmt.

Fig. 3 dienb zur Erläuterung der Aufgabe des den Ring 12 der Fig. 1 und 2 bildenden Absorptionsmittels. Diese Figur gibt in rechtwinkeligen Koordinaten die Dämpfungseigenschaft in Dezibel in Abhängigkeit von der Frequenz für das benutzte Absorptionsmittel an. Die Kurve P, die diese Eigenschaft darstellt, zeigt,

609840/0769

daß das Absorptionsmittel in einem schmalen Frequenzband mit einer Mittenfrequenz f stark dämpft ( bis zu mehr als 20 dB) und daß die Dämpfung für von der Mitten frequenz f entfernte Frequenzen f und f praktisch Null ist.

Das frequenzselektive Absorptionsmittel verringert deshalb bei den Frequenzen, bei welchen es absorbiert, den Durchmesser der reflektierenden Oberfläche des Reflektors 1 und verringert infolgedessen den Gewinn der Antenne.

Die Art des Absorptionsmittels wird in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Frequenzband Af gewählt, in dessen Innern

H
die Dämpfung zumindest einen gewissen Wert haben soll, der ebenfalls vorbestimmt ist. Es ist selbstverständlich klar, daß dieses vorbestimmte Frequenzband so gewählt werden kann, daß seine Mittenfrequenz nicht mit der Frequenz f des Dämpfungsmaximums übereinstimmt. Eine solche Anordnung des Frequenzbandes Af₁, in bezug auf die Dämpfungseigenschaft des Absorptionsmittels ist beispielsweise in dem Fall erforderlich, in welchem die Dämpfung in einem Frequenzband Af , das kleiner als

das Frequenzband Af ist, dem letzteren aber nahekommt,

praktisch Null und nicht lediglich in der Größenordnung von 1 bis 2 dB liegen soll. In diesem Fall wird die Frequenz f

(vgl. Fig. 3) etwas größer als die Mittenfrequenz des Frequenzbandes Af₁, gewählt, so daß die Dämpfung in dem Frequenzband H

Δ f_D praktisch Null ist und zumindest gleich dem vorbestimmten ti

Wert in dem Frequenzband Af bleibt.

609840/0769

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches das Arbeitsprinzip des Reflektors 1 der Fig. 1 und 2 veranschaulicht.

Fig. 4 zeigt eine Cassegrain-Antenne mit ihrem Primärstrahler (Reflektorhornstrahler) 2, mit ihrem Hilfsreflektor 1 , der im Schnitt dargestellt und bereits anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist, und mit ihrem Hauptparabolreflektor -3, der ebenfalls im Schnitt dargestellt ist. Diese Antenne hat einen Öffnungsdurchmesser von 4 m. Mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit der Zeichnung sind die zu dem Primärstrahler 2 führenden und ihn mit abzustrahlender Energie versorgenden Elemente nicht dargestellt worden.

Die Antenne von Fig. 4 ist eine Mehrbandantenne, welche in zwei Frequenzbändern arbeitet:

Af_n = 3,6 bis 7,11 GHz

ES

Af = 10,7 bis 11 ,7 GHz H

Diese Antenne war vor der Benutzung des Absorptionsmittel ringes 12 nur für das Band von 3,6 bis 7,11 GHz vorgesehen.

Die den Primärstrahler verlassende Welle folgte dann, ungeachtet ihrer Frequenz, einem Weg, dessen Spuren in der Ebene von Fig. 4 durch die folgenden Geradenteile angegeben sind:

AB und EF zwischen dem Primärstrahler 2 und dem Hilfsreflektor BC und FG zwischen dem Hilfsreflektor 1 und dem Hauptreflektor 3,

CD und GH an dem Ausgang des Hauptreflektors 3.

609840/0769

Wenn die Antenne von Fig. 4 ohne Absorptionsmittel verwendet wird, weist sie bei 11 GHz einen Gewinn von 50 dB

+ o

und eine Öffnung bei - 3 dB von - O , 12 auf. Diese Kenndaten sind für eine Benutzung in normalen Richtfunkstrecken übermäßig groß bzw. klein.

Die Benutzung des Absorptionsmittelringes 12 erlaubt, diese Nachteile zu vermeiden. Das Absorptionsmittel, das für diesen Ring gewählt worden ist, ist ein Material, das bei einer Dicke von 1 ,1 mm eine Dämpfung von 20 dB bei 14 GHz, von 8 d3 bei 11 GHz und von praktisch O dB bei 7 GHz erzeugt. Die mittlere Breite des Ringes 12 ist gleich 1 30 mm genommen worden. Dieser Ring führt somit in dem Frequenzband von 10,7 bis 11 ,7 GHz dazu, daß die Breite des Bündels der aus dem Primärstrahler 2 stammenden Welle von ihrer Reflexion an dem Hilfsreflektor 1 an geringer ist. In der Ebene von Fig. 4 ist dieses Bündel mit verringerter Breite schraffiert worden und seine Spuren sind durch folgende Geradenteile dargestellt:

IJ anstelle von BC,

JK anstelle von CD,

LM anstelle von FG, und

MN anstelle von GH.

Der Öffnungsdurchmesser der Antenne geht deshalb von 4 m auf 3 m. Daraus ergibt sich eine Senkung des Gewinns der Antenne, der von 50 auf 48,5 dB geht, und eine Zunahme des Öffnungswinkels der Antenne, der von - O , 12 auf - O , 16 geht.

609840/0769

Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich andere

Ausführungsformen von Antennen mit Reflektoren vorgesehen werden, wobei mindestens einer ihrer Reflektoren teilweise mit einem Irequenzselektiven Absorptionsmittel überzogen wäre. So kann in Fig. 4 der Absorptionsmittelring statt auf dem Hilfsreflektor 1 auf dem Hauptreflektor 3 oder sogar im Innern des Reflektorhornstrahlers 2 angeordnet sein. Ebenso kann das Absorptionsmittel beispielsweise so gewählt werden, daß es den Gewinn nicht in dem höchsten der Betriebsfrequenzbänder der Antenne verringert, sondern in einem anderen ihrer Betriebsfrequenzbänder. Für die Antenne selbst kann ein anderer Antennentyp als der der Antenne von Fig. 4 gewählt werden, bei welchem es sich um eine Cassegrain-Antenne mit Dezentrierung handelt. Meistens und ohne daß es notwendig ist, ist die Antenne nach der Erfindung eine Antenne mit einem Ausgangsreflektor, der wie bei der Cassegrain-Antenne ein zentrierter oder dezentrierter Parabolreflektor ist, welcher durch eine in seinem Brennpunkt angeordnete reelle oder virtuelle Quelle ausgeleuchtet wird.

Es ist außerdem möglich, Antennen nach der Erfindung zu schaffen, bei welchen wenigstens eines der Strahlungselemente eine Linse ist und bei welchen das Absorptionsmittel teilweise eine der Flächen der Linse bedeckt. Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Linse 4 einer solchen Antenne. Die Linse 4 ist eine Sammellinse, von welcher eine Fläche plan ist. Auf die Planfläche der Linse ist ein Ring 41 aus einem Material geklebt, welches ein frequenzselektives Absorptionsmittel darstellt. Dieser Ring hat eine Außenkontur, die dem Rand der Linse folgt.

609840/0769

Claims

Patentansprüche :

1 J Antenne mit η (η ganzzahlig und positiv) Strahlungselementen des Reflektor- oder des Linsentyps und mit einem frequenzselektiven Absorptionsmittel, welches auf der aktiven Oberfläche von zumindest einem der Strahlungselemente angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel einen Ring bildet, dessen Außenkontur der Peripherie der aktiven Oberfläche folgt.
2. Cassegrain-Antenne nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichent, daß es sich bei der aktiven Oberfläche, die von einem Absorptionsmittel bedeckt ist, um die Oberfläche ihres Hilfsreflektors handelt.

609840/0769

Lee JO rs e

ite