DE2836869C2 - Rillenhornstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eir in 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 sowie mit einer über die Rillentiefe hin konstanten Rillenbreite 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 Füllen der periodischen Rillenstruktur ergeben sich jedoch wegen des Wideritandssprunges 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 Hii-Grenzfrequenz ist somit notwendig, zumal in diesem Frequenzbereich die Strahlungseigenschaften sehr günstige Werte aufweisen.

Die Lösung dieses Problems besteht grundsätzlich darin, daß man zwischen dem speisenden Hohlleiter und der periodischen Rillenstruktur des Hornstrahlers eine togenannte 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 Atipassungszone z. B. in den Aufsätzen »Electronics Letters« 20th March 1975, VoL 11, No. 6, Seiten 131 bis 133 und »IEEE Transactions on Antennas and Propagation«, Vol. AP-24, No. 6, November 1976, Seilen 786 bis 792, Das Rillenhorn nach Fig. 10a des letztgenannten Aufsatzes ist kein konventionelles Rillenhorn, sondern ein sogenanntes ringbelastetes Rillenhorn. Beim konventionellen Rillenhorn, das z. B. in Fig. 10b dieses Aufsatzes dargestellt ist, weisen die Rillen im sich konisch erweiternden, periodischen Bereich über ihre gesamte Tiefe hinweg jeweils eine konstante Rillenbreite auf. Ein solcher konventioneller Rillenhorntyp ist ajch der Rillenhornstrahler, auf den sich die Erfindung bezieht.

ίο Dagegen weist das sogenannte ringbelastete Rillenhorn über den gesamten sich konisch erweiternden, periodischen Bereich Rillen auf, die mit einer Ausweitung versehen sind. Die in Fig. 10a und 10b des letztgenannten Aufsatzes dargestellten Rillenhornstrahler weisen in der Anpassungszone Rillen auf, die erheblich schmäler als diejenigen der periodischen Struktur sind. Für eine wirtschaftliche Lösung des Problems bei gleichzeitig hoher Anforderung an die Anpaßqualität sind diese bekannten Methoden jedoch nicht geeignet.

Aus »IEEE-Transactions on Antennas and Propagation«, März 1978, Seiten 239 bis 245 ist es bekannt, bei einem konventionellen Rillenhornstrahler — sofern geringere Anforderungen an die Anpassungsqualität gestellt werden — mit einer Anpassungszone von zwei hinsichtlich ihrer Tiefe besonders bemessenen Rillen auszukommen. Diese Rillen sind jedoch erheblich tiefer dimensioniert als diejenigen der periodischen Struktur, v/as eine einfache Konstruktion des gesamten Horn-Strahlers behindert, und sie sind auch hinsichtlich ihrer Breite gleich bemessen wie die Rillen im konischen Teil des Hornstrahlers, was sich ungünstig auf die Anpassungsqualität auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hinsichtlich dieser Anpassungszone konstruktiv und hinsichtlich der Herstellung verhältnismäßig wenig Aufwand erfordernden Rillenhornstrahler zu schaffen. Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Rillenhornsirahler der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch

■to 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 mil '''ner in Richtung zum Speisehohlleiter gerichteten Ausweitung versehen ist.

Durch diese Maßnahme wird die Reaktanz der Rille in der Anpassungszone kleiner als die Reaktanz der anderen Rillen gemacht, so daß der sprunghafte Reaktanzverlauf abgeflacht 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 aus gebildet, so wird die Ausweitung als Hinterdrehung der Anpassungszonenrille ausgeführt.

Ein Rillenhornstrahler nach der Erfindung läßt sich z. B. als Primärstrahler in einer Cassegrain-Antenne, insbesondere für eine Satellitenfunk-Bodenstatiön ver< Wenden.

Die Figur zeigt in der oberen Hälfte eine Längs* Schnittansicht und in der unleren 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 periodU

sehen Rillenstruktur 2 und einer Anpassungszone 3 dazwischen. Die Rillen 4 im Bereich der 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 //-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 Obergang vom glatten Speisehohlleiter 1 zu den ersten Rillen 4 der periodischen Rillenstruktur 2 würden sich jedoch ohne die Anpassungszone 3 wegen des dort stattfindenden Widerstandssprunges sehr unbefriedigende Anpassungswerte ergeben. Die Anpassungszont 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 einen rechteckförmigen 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 auswirkL Die Apertur des Rillenhornstrahlers ist in der Figur mit 5 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

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 sowie mit einer über die Ril'.entiefe hin konstanten Rillenbreite auf der anderen Seite eine sogenannte Anpassungszone eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungszone (3) durch eine einzige, jedoch erheblich schmäler als die Rillen (4) der periodischen Rillenstruktur (2) bemessene Rille 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausweitung (7) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

3. Rillenhornstrahler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine rotationssymmetrische Ausbildung, so daß die Ausweitung (7) als Hinterdrehung der Anpassungszonenrille (6) ausgeführt wird.

4. Rillenhornstrahler nach unem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Primärstrahler in einer Cassegrain-Antenne für eine Satellitenfunk-Bodenstation.