DE2836869A1

DE2836869A1 - Rillenhornstrahler

Info

Publication number: DE2836869A1
Application number: DE19782836869
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Kress
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2836869C2

Description

Rillenhornstrahler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rillenhornstrahler, bei dem zwischen einem glattwandigen Speisehohlleiterabschnitt auf der einen Seite und einer sich konisch erweiternden, periodischen Rillenstruktur mit einer Rillentiefe von etwa einer viertel Wellenlänge auf der anderen Seite eine sogenannte Anpassungszone eingefügt ist.
Auf dem Gebiet der Mikrowellenantennen finden Rillenhornstrahler (corrugated horns) wegen ihrer günstigen elektrischen Eigenschaften ein weites Anwendungsfeld. Aufgrund des Übergangs vom glattwandigen Speisehohlleiter zu den ersten Rillen der periodischen Rillenstruktur ergeben sich jedoch wegen des Widerstandssprunges gewisse Anpassungsschwierigkeiten.
Eine Verbesserung der Anpassung zwischen dem glattwandigen Speisehohlleiter und der periodischen Rillenstruktur bei Frequenzen z.B. oberhalb der in einem speisenden Rundhohlleiter ausbreitungsfähigen H11-Grenzfrequenz ist somit notwendig, zumal in diesen Frequenzbereich die Strahlungseigenschaften sehr gUnstige Werte aufweisen.
Die Lösung dieses Problems besteht grundsätzlich darin, daß man zwischen dem speisenden Hohlleiter und der periodischen Rillenstruktur des Hornstrahlers eine sogenannte Transformations- oder Anpassungszone einfügt.
Diese Zone besteht bei bekannten Lösungen aus einer Vielzahl von Rillen, die in ihrer Form und/oder Breite und/ oder Tiefe so gestaltet sind, daß eine breitbandige Anpassung erreicht wird. Beschrieben sind solche Rillenhornstrahler mit Anpassungszone z.B. in dem Aufsatz "IEEE Transactions on Antennas an d Propagation't, Vol.
AP-24, No. 6,Novemer 1976, S. 786-792 und Electronics Letters" 20th March 1975, Vol. 11, No. 6, S. 15 3.
Für eine wirtschaftliche Lösung des Problems sind diese bekannten Nthoden jedoch nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hinsichtlich dieser Anpassungszone konstruktiv und hinsichtlich der Herstellung verhältnismäßig wenig Aufwand erfordernden Rillenhornstrahler zu schaffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anpassungszone durch eine einzige, jedoch erheblich schmäler als die Rillen der periodischen Rillenstruktur bemessene Rille gebildet wird, die ebenfalls eine Tiefe von etwa einer viertel Wellenlänge aufweist und mit einer in Richtung zum Speisehohlleiter gerichteten Ausweitung versehen ist.
Durch diese Maßnahme wird diqkeaktanz der Rille in der Anpassungszone kleiner als die Reaktanz der anderen Rillen gemacht, so daß der sprunghafte Reaktanzverlauf ab- geflacht wird. Gleichzeitig ergibt sich durch die Maßnahme nach der Erfindung eine Taperung der Rillenbreite, was sich ebenfalls günstig auf die Anpassung auswirkt.
Die Ausweitung weist in vorteilhafter Weise einen rechteckförmigen Querschnitt auf.
Ist der Rillenhornstrahler rotationssymmetrisch ausgebildet, so wird die Ausweitung als Hinterdrehung der Anpas sungszonenrille ausgeführt.
Ein Rillenhornstrahler nach der Erfindung läßt sich z.B.
als Primärstrahler in einer Cassegrain-Antenne, insbesondere für eine Satellitenfunk- Bodenstation verwenden.
Die Figur zeigt in der oberen Hälfte eine Längsschnittansicht und in der unteren Hälfte eine Seitenansicht eines Rillenhornstrahlers nach der Erfindung. Dieser weist eine Rotationssymmetrie und somit einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der dargestellte Rillenhornstrahler besteht aus einem glattwandigen Speisehohlleiter 1, einer sich konisch erweiternden periodischen Rillenstruktur 2 und einer Anpassungszone 3 dazwischen. Die Rillen 4 im Bereich dQr periodischen Rillenstruktur 2 weisen alle gleiche Tiefe, nämlich etwa eine Viertelwellenlänge, und gleiche Breite auf. Eine Möglichkeit, mit Hornstrahlern ein axialsymmetrisches Strahlungsdiagramm zu erzeugen, besteht nämlich bekanntlich darin, die Innenwände solcher Strahler so zu gestalten, daß sie sowohl für das E- als auch für das H-Feld die gleichen Randbedingungen erfüllen. Exakt erreicht wird diese Bedingung mit einer Innenwand, in die Rillen mit der Tiefe einer Viertelwellenlänge eingedreht sind. Durch den Übergang vom glatten Speisehohlleiter 1 zu den ersten Rillen 4 der periodischen Ril- lenstruktur 2 würden sich jedoch ohne die Anpassungszone 3 wegen des dort stattfindenden Widerstandssprunges seYrunbefriedigende Anpassungswerte ergeben. Die Anpassungszone 3 besteht aus nur einer einzigen, ebenfalls etwa eine Viertelwellenlänge tiefen Rille 6, die allerdings erheblich schmäler als die Rillen 4 bemessen und mit einer Ausweitung 7 versehen ist, die zum Speisehohlleiter 1 ausgerichtet ist. Die Ausweitung 7, die einnrechteckförmigen Querschnitt aufweist, wird beim rotationssymmetrischen Rillenstrahler, wie er in der Figur dargestellt ist.
als Hinterdrehung ausgeführt. Durch die Ausweitung 7 wird die Reaktanz der Rille 6 in der Anpassungszone 3 verringert, so daß der sprunghafte Reaktanzverlauf abgeflacht wird.
Zugleich ergibt sich durch die Ausweitung 7 eine Taperung der Rillenbreite, was sich günstig auf die Anpassung auswirkt. Die Apertur des Rillenhornstrahlersist in der Figur mit 5 bezeichnet.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansl)ruche (1) Rillenhornstrahler, bei dem zwischen einem glattwandigen Speisehohlleiterabschnitt auf der einen Seite und einer sich konisch erweiternden, periodischen Rillenstruktur mit einer Rillentiefe von einer viertel Wellenlänge auf der anderen Seite eine sogenannte Anpassungszone eingefügt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anpassungszone (3) durch eine einzige, jedoch erheblich schmaler als die Rillen (4) der periodischen Rillenstruktur (2) bemessene Rille (6) gebildet wird, die ebenfalls eine Tiefe von etwa einer viertel Wellenlänge aufweist und mit einer in Richtung zum Speisehohlleiter (1) gerichteten Ausweitung (7) versehen ist.
2. Rillenhornstrahler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausweitung (7) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
3. Rillenhornstrahler nach Anspruch 1 oder 2, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h eine rotationssymmetrische Ausbildung, so daß die Ausweitung (7) als Hinterdrehung der Anpassungszonenrille (6) ausgeführt wird.
4. Rillenhornstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verwendung als Primärstrahler in einer Cassegrain-Antenne für eine Satellitenfunk-Bodenstation.