DE2702677C2

DE2702677C2 - Reflektorantenne

Info

Publication number: DE2702677C2
Application number: DE2702677A
Authority: DE
Inventors: Kenneth D. Groton Mass. Arkind; Bernard L. Nashua N.H. Geddry
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1976-02-05
Filing date: 1977-01-24
Publication date: 1984-02-16
Also published as: NL7701108A; JPS5915204B2; SE424935B; US4016570A; GB1566602A; CA1061892A; SE7701135L; FR2340630B1; FR2340630A1; JPS5295952A; IL51250A; DE2702677A1

Description

mit den normierten Koordinaten

Y =ylf und X = xlf

wobei x, y und / die sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs ergebende Bedeutung haben. Aufgelöst nach yund χ wird obige Gleichung zu

X	Y
1.0814748	± 1.34218
1.0150528	1.32120
0.9515473	1.29862
0.8907702	1.27472
0.8329097	1.24979
0.7777775	1.22401
0.7253737	1.19748
0.6756042	1.17029
0.6282809	1.14262
0.5834978	1.11459
0.5409726	1.08618
0.5007995	1.05758
0.4627903	1.02879
0.4268509	1.00000
0.3928872	0.97102
0.3609934	0.94214
0.330887	0.91335
0.3024742	0.88465
0.275849	0.85615
0.2509172	0.82783
0.2273966	0.79970
0.2054755	0.77194
0.1849656	0.74438
0.1657728	0.71719
0.1478972	0.69038
0.1312446	0.66384
0.1158151	0.63778
0.1014206	0.61200
0.0882491	0.58651
0.0760184	0.56148
0.0648226	0.53674
0.0545676	0.51238
0.0453476	0.48829
0.0369743	0.46467
0.0294477	0.44134
0.0228619	0.41838
0.0170288	0.39571
0.0121366	0.37341
0.0079969	0.35149
0.0047041	0.32985
0.0022579	0.30850
0.0006585	0.28742
0.0003763	0.26672

Vf-

Ein Nachteil dieser bekannten Parabolreflektorantennen ist, daß sie nur in einem vergleichsweise schmalen Betriebsfrequenzbereich eine konstante Strahlungsbündelbreite aufweisen. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist in der US-PS 3514 781 eine Reflektorantenne offenbart, bei der in der Reflektoroberfläche ringförmig Löcher angeordnet sind, deren Durchmesser zum Zentrum hin kleiner wird. Damit wird zwar tatsächlich eine konstante Strahlungsbündelbreite für einen wesentlich breiteren Betriebsfrequenzbereich erreicht, jedoch ergeben sich durch die Löcher beträchtliche Strahlungsverluste, und die Herstellung des Reflektors ist schwierig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Lösung für eine Reflektorantenne mit in einem breiten Betriebsfrequenzbereich konstanter Strahlungsbündelbreite anzugeben, die einfacher und verlustfrei zu realisieren ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs. Die Rückgratkurve der erfindungsgemäßen Reflektorantenne unterscheidet sich also von der üblichen Parabelkurve dadurch, daß sie im achsennahen Teil hinter der Parabelkurve, vom Primärstrahler aus gesehen, verläuft, diese in einem bestimmten Punkt überquert und im achsfernen Teil vor der Parabelkurve verläuft. Dadurch wird in der Brennpunktebene eine Verbiegung der Phasenfront, die insbesondere im höheren Frequenzbereich wirksam wird, und eine Entparallelisierung des abgestrahlten Bündels erreicht, wodurch im höheren Frequenzbereich das Bündel aufgespreizt wird und dieses somit die unerwünschte, zu schmale Bündelung verliert.

Die Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Reflektorantenne,

F i g. 2 einen Schnitt in einer vertikalen Ebene durch die Reflektorantenne von F i g. 1 und

F i g. 3 eine schematische Erläuterungsskizze.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Reflektorantenne, deren Reflektor mit 10 bezeichnet ist, gibt einen im wesentlichen sich konstant mit 30° erweiternden elektromagnetischen Strahl ab, und zwar mit einer Frequenz zwischen 2 und 18GHz. Die untere Begrenzung ergibt sich dabei aus der räumlichen Größe des Reflektors 10, der Abmessungen von 30,5 χ 51 cm hat. Die obere Grenze dagegen ergibt sich aus der

Bandbreite des zirkulär polarisierten Primärstrahlers 11, der zur Beleuchtung des Reflektors 10 verwendet wurde. Allgemein kann gesagt werden, daß der Betriebsfrequenzbereich der ReflektoranteEoe durch die räumlichen Abmessungen und Fertigungstoleranzen des Reflektors 10 sowie die Eigenschaften des Primärstrahlers 11 vorgegeben sind.

Mit der dargestellten Reflektorantenne ist im I- und J-Mikrowellenband ein Gewinn von 20 db erzielbar. Dabei ist für das Azimut-Richtdiagramm keine Konstanz in der bündelbreite angestrebt worden. Dieses variiert in dem erwähnten Betriebsfrequenzbereich (2 bis 18 GHz) daher zwischen 4 und 24°.

Bei der Gestaltung des Reflektors 10 ist bewußt von der Auslegung üblicher Parabolreflektorantennen abgegangen wordea Dies ist deshalb notwendig, weil bei den üblichen Parabolreflektorantennen die Strahlbreite sich linear mit der Frequenz ändert, was bei einer Betriebsfrequenzbreite zwischen 2 und 18 GHz. zu einer Strahlbreitenänderung im Verhältnis von 9 :1 führt, was bei Richtantennenanlagen im allgemeinen nicht akzeptierbar ist

Zur Vermeidung dieser Veränderung der Strahlbündelbreite weist der Reflektor 10 eine Oberfläche auf, wie sie in Fig.3 schematisch dargestellt ist Dabei ist die Oberfläche durch eine Schar von Parabeln 12 bestimmt, deren jede in einer eigenen Ebene liegt und deren Mitte jeweils eine zu den Parabelkurven 12 senkrechte Rückgratkurve 13 schneidet. Der Verlauf der Rückgratkurve 13 in einem kartesischen Koordinatensystem ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle für

X = — und Y = -^r

wobei die Koordinaten x, y den in F i g. 3 dargestellten Richtungsverlauf haben und / der Abstand des Primärstrahlers vom Scheitelpunkt der Rückgratkurve 13 ist

35

40

X	Y
1.0814748	±1.34218
1.0150528	1.32120
0.9515473	1.29862
0.8907702	1.27472
0.8329097	1.24979
0.7777775	1.22401

0.7253737

0.6756042

0.6282809

0.5834978

0.5409726

0.5007995

0.4627903

0.4268509

0.3928872

0.3609934

0.330887

0.3024742

0.275849

0.2509172

0.2273966

0.2054755

0.1849656

0.1657728

0.1478972

0.1312446

0.1158151

0.1014206

0.0882491

0.0760184

0.0648226

0.0545676

0.0453476

0.0369743

0.0294477

0.0228619

0.0170288

0.0121366

0.0079969

0.0047041

0.0022579

0.0006585

0.0003763

1.19748

1.17029

1.14262

1.11459

1.086»

1.05758

1.02879

l.OOOOO

0.97102

0.94214

0.91335

0.88465

0.85615

0.82783

0.79970

0.77194

0.74438

0.71719

0.69038

0.66384

0.63778

0.61200

0.58651

0.56148

0.53674

0.51238

0.48829

0.46467

0.44134

0.41838

0.39571

0.37341

0.35149

0.32985

0.30850

0.28742

0.26672

Dabei ist zu berücksichtigen, daß es sich bei den in der Tabelle angegebenen Koordinatenwerten um normierte Werte handelt, d. h., für einen bestimmten Reflektor sind diese Werte jeweils mit dem Abstand /"(Brennweite) des Primärstrahlers 11 vom Scheitelpunkt des Reflektors zu multiplizieren. Damit können aus der angegebenen Tabelle die Verlaufsmaße für beliebige Brennweiten errechnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Reflektroantenne mit einem einen Reflektor ausleuchtenden Primärstrahler, dessen Strahlungsbündelbreite in einer Ebene in einem breiten Betriebsfrequenzband frequenzunabhängig ist und der auf der Reflektorachse in einem Abstand vom Reflektorscheitel angeordnet ist wobei in der genannten, durch die Scheitelachse gehenden Ebene als Schnittkurve der Reflektorfläche mit dieser Ebene sich eine Rückgratkurve ergibt, die der Gleichung Y=U(X) mit Y=y/f, X=x/f folgt, wobei Ar, y ein in der genannten Ebene liegendes rechtwinkliges Koordinatensystem mit Ursprung im Scheitelpunkt ist und χ auf der Scheitelachse verläuft sowie / der Abstand des Primärstrahlers vom Scheitelpunkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion Y= F_x(X)durch die folgenden Tabellenwerte gegeben ist:

Die Erfindung betrifft eine Reflektroantenne gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Derartige Reflektorantennen sind beispielsweise in I.A. Dombrowski, Antennen 1957, Verlag Technik, Berlin, und Porta Verlag, München, Seite 301, beschrieben. Dabei folgt die Rückgratkurve exakt der Parabelkurve, also