DE2648375C2

DE2648375C2 - Hohlleitungsgespeiste dielektrische Antenne

Info

Publication number: DE2648375C2
Application number: DE19762648375
Authority: DE
Inventors: Karl-Peter Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Dombek
Original assignee: Siemens AG; Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Siemens AG; Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE2648375A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer hohlleitungsgespeisten dielektrischen Antenne mit einem axialsymmetrisch ausgebildeten dielektrischen Körper, um den mehrere in sich geschlossene, metallisch leitende Streifen derart angeordnet sind, daß sie mit dem Speisehohlleiter fluchten.
Derartige Antennen werden im Mikrowellenbereich als Antennen mittleren Gewinns eingesetzt. Man verwendet sie als Einzelstrahler in Gruppenantennen, als einzelne Antennen und als Erreger von Spiegelantennen. Eine solche Antenne ist bekannt aus "Electronics Communications in Japan", 48, 1965, April, S. 228-237. Gegenüber einer einfachen hohlleitergespeisten dielektrischen Antenne wird durch die Anbringung von metallischen Hohlleitungsstücken mit Längen von über zwei Freiraumwellenlängen auf dem stielförmig ausgebildeten, dielektrischen Körper eine Gewinnerhöhung erzielt.
Außerdem ist aus der DE-AS 11 00 726 eine hohlleitungsgespeiste Mikrowellenantenne bekannt, bei der vor der Einspeisung eine Reihe von in sich geschlossenen metallischen Ringen oder Rahmen angebracht ist. Diese Leitringantenne arbeitet ähnlich wie die bekannte Yagiantenne. Um die für die Direktorringe notwendige Eigenresonanz zu erreichen, muß der Ringumfang deutlich unter einer Freiraumwellenlänge λ _ogehalten werden. Die Breite der Direktorringe liegt bei 0,01 λ _o. In einer Ausführungsform für besonders kurze elektrische Wellen ist eine Lagerung der Direktorringe in dielektrischem Material vorgesehen, dessen relative Dielektrizitätskonstante in der Nähe von 1 liegt und somit keine die Strahlungscharakteristik beeinflussenden Eigenschaften aufweist.
Aus der Zeitschrift "NTZ", 1975, Heft 9, Seiten 311 bis 315 ist eine hohlleitergespeiste dielektrische Antenne bekannt, die in der Nähe der Einspeisung auf dem Mantel eines stabförmigen dielektrischen Körpers einen einzigen metallisch leitenden Ring aufweist, dessen Breite deutlich kleiner als die Freiraumwellenlänge λ _o ist. Durch die Anbringung des Ringes ergibt sich eine Verringerung der Rückstrahlung der dielektrischen Antenne. Durch geeignete Dimensionierung des einen Ringschlitzes wird somit der Nebenzipfelpegel abgesenkt, allerdings im wesentlichen nur im Rückraum der Antenne.
Die mit den bekannten Antennen erreichbaren Richtcharakteristiken weisen bei sektorförmiger Hauptkeule merkliche Nebenzipfel insbesondere in unmittelbarer Nähe der Hauptkeule oder aber eine sehr breite Hauptkeule auf. Trotz unterschiedlichster Strahlergeometrien gelingt es kaum, diese Nebenzipfel merklich unter -20 dB abzusenken bzw. eine hinsichtlich ihrer Breite optimale Hauptkeule zu schaffen, so daß sie für den Einsatz bei einem Spiegelantennenerreger oder bei einem Einzelstrahler einer Gruppenantenne geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein Sektordiagramm abstrahlende, hohlleitungsgespeiste dielektrische Antenne mit einem axialsymmetrisch ausgebildeten dielektrischen Körper der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Nebenzipfelpegel insbesondere in unmittelbarer Nähe der sektorförmigen Hauptkeule gegenüber den bekannten dielektrischen Antennen verbessert ist bzw. die Hauptkeule eine hinsichtlich ihrer Breite optimale Richtcharakteristik hat, so daß ein Einsatz der dielektrischen Antenne als Erreger in einer Spiegelantenne oder als Einzelstrahler in einer Gruppenantenne möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Streifen, ausgehend von der Hohlleiter-Einspeisestelle, nur bis etwa zur halben Längserstreckung des dielektrischen Körpers vorgesehen sind, und daß die Breite der Streifen weniger als das 0,2fache der Freiraumwellenlänge beträgt.
In vorteilhafter Weise ist der dielektrische Körper als zylindrischer oder konischer dielektrischer Rohr- oder Stielstrahler ausgebildet, der dann durch einen Rundhohlleiter gespeist wird.
Die metallisch leitenden Streifen bestehen in zweckmäßiger Weise aus Leitlack, der durch ein geeignetes Druckverfahren auf den dielektrischen Körper aufgebracht ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von vier Figuren erläutert. Es zeigt
Fig. 1a und 1b zwei Ausführungsbeispiele von dielektrischen Antennen nach der Erfindung in Seitenansicht,
Fig. 2a und 2b Richtdiagramme dieser beiden Antennen.
Bei den beiden in den Fig. 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um rotationssymmetrische dielektrische Antennen, die von einem mit der H ₁₁-Welle angeregten Hohlleiter 1 gespeist werden und im Frequenzgebiet bei 10 GHz arbeiten.
Fig. 1a zeigt als Beispiel einen zylindrischen Strahler, während Fig. 1b einen konischen Strahler wiedergibt. Man sieht in Fig. 1a den durch den Rundhohlleiter 1 gespeisten dielektrischen Körper 3, auf dessen zylinderförmigen Mantel metallisch leitende Streifen 2 aufgebracht sind. Die Streifen 2 fluchten dabei mit dem Rundhohlleiter 1, genauso wie beim Beispiel nach Fig. 1b, bei dem sich der dielektrische Körper 3 nach vorne konisch verjüngt.
Man erkennt aus den zugehörigen Richtdiagrammen in den Fig. 2a und 2b, daß sich in beiden Fällen durch die Modifikation der Strahler im Bereich der Hohlleiterankopplung gemäß der Erfindung erhebliche Richtdiagrammverbesserungen erzielen lassen. Das Richtdiagram ohne Einbeziehung der metallischen Streifen 2 ist jeweils zum Vergleich gestrichelt dargestellt. Besonders bemerkenswert ist das Richtdiagramm (Fig. 2b) des konischen Strahlers (Fig. 1b), bei dem es gelingt, eine fast optimale sektorförmige Hauptkeule mit einem besonders geringen Nebenzipfelpegel zu erreichen.
Die in den Fig. 2a und 2b wiedergegebenen Richtdiagramme sind mit einer Anordnung nach Fig. 1a bzw. 1b bei einer Wellenlänge von 28 mm gemessen worden. Hierbei hat der dielektrisch gefüllte Hohlleiter 1 einen Durchmesser von 15 mm. Als Dielektrikum für den dielektrischen Körper 3 wird Polystyrol verwendet.
Der zylindrische dielektrische Körper 3 der Antenne nach Fig. 1a weist vom Ende des Hohlleiters 1 her eine Länge von 40 mm auf. Von hier aus betragen die Breitenmaße für:
den 1. Zwischenraum 2 mm
die 1. Ringbreite 4 mm
den 2. Zwischenraum 4 mm
die 2. Ringbreite 4 mm
den 3. Zwischenraum 2,5 mm
die 3. Ringbreite 3,5 mm.
Der konische dielektrische Körper 3 der Antenne nach Fig. 1b verjüngt sich vom Hohlleiter 1 her stetig über eine Gesamtlänge von 95 mm auf einen Enddurchmesser von 6,5 mm. Vom Ende des ungestörten Hohlleiters 1 ausgehend betragen die Breitenmaße für:
den 1. Zwischenraum 7 mm
die 1. Ringbreite 4,5 mm
den 2. Zwischenraum 7,5 mm
die 2. Ringbreite 4,5 mm
den 3. Zwischenraum 7,5 mm
die 3. Ringbreite 4 mm
den 4. Zwischenraum 10 mm
die 4. Ringbreite 4 mm.

Claims

1. Hohlleitungsgespeiste dielektrische Antenne, mit einem axialsymmetrisch ausgebildeten dielektrischen Körper, um den mehrere in sich geschlossene, metallisch leitende Streifen derart angeordnet sind, daß sie mit dem Speisehohlleiter fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (2), ausgehend von der Hohlleiter-Einspeisestelle, nur bis etwa zur halben Längserstreckung des dielektrischen Körpers (3) vorgesehen sind und daß die Breite der Streifen weniger als das 0,2fache der Freiraumwellenlänge beträgt.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (3) als Rohr oder Stiel zylindrischer Bauform ausgebildet ist und durch einen Rundhohlleiter (1) gespeist ist (Fig. 1).

3. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (3) als Rohr oder Stiel konischer Bauform ausgebildet ist und durch einen Rundhohlleiter (1) gespeist ist.

4. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisch leitenden Streifen (2) aus Leitlack bestehen, der durch ein Druckverfahren auf den dielektrischen Körper (3) aufgebracht ist.