DE2849438C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Antennensystem der im Ober­ begriff der Patentansprüche 1 und 3 angegebenen Art.

Derartige Antennensysteme sind beispielsweise aus der US-PS 34 87 413 bekannt. Dort sind auf der Oberfläche einer kugelförmigen Luneberglinse nebeneinander mehrere Spiralantennen angeordnet, deren Hauptstrahlrichtungen der Richtdiagramme auf den Mittelpunkt der Luneberglinse gerichtet sind. Während die Richtwirkung der Spiralan­ tennen nur gering ist, ergibt sich durch die Kombination mit der dielektrischen Linse eine starke Fokussierung, so daß das Antennensystem mehrere, den verschiedenen Spiral­ antennen zugeordnete bleistiftförmige Richtdiagramme besitzt, die z. B. mit geringer gegenseitiger Überlappung azimutal oder elevational gestaffelt sind. Wenn nur ein schmaler Winkelsektor abgedeckt werden soll, so genügt auch ein Antennensystem, bei welchem die kugelförmige Luneberglinse durch eine halbkugelförmige ersetzt ist, die an ihrer Schnittfläche mit einer reflektierenden metal­ lischen Platte versehen ist.

Aufgrund ihrer Symmetrie besitzen diese bekannten Anten­ nensysteme bleistiftförmige Richtdiagramme, die rotations­ symmetrisch bezüglich ihrer Hauptstrahlrichtungen sind. Um Richtdiagramme zu erzielen, die in einer Richtung (z. B. Azimut) sehr stark gebündelt, in einer anderen Richtung (z. B. Elevation) hingegen breit sind, ist aus der DE-AS 21 40 527 bekannt, bei einem Antennensystem mit einem oder mehreren Erregern und einer inhomogenen dielektrischen Linse diese so zu gestalten, daß die Linse einen dielek­ trischen, senkrecht stehenden Zylinder bildet, dessen Durchmesser sich an seinem unteren Ende verkleinert und bei welchem die Dielektrizitätskonstante des Materials von innen nach außen und von unten nach oben abnimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antennensystem der eingangs genannten Art derart weiterzu­ bilden, daß das Antennensystem ein Richtdiagramm mit an­ nähernd elliptischem Querschnitt aufweist.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gegeben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung.

Durch das Halbieren der kugelförmigen Luneberglinse wird die radialsymmetrische Orientierung des Dielektrikums unterbrochen und eine parallele Bündelung der Strahlung findet bei horizontaler Ausrichtung der Schnittfläche nur im Azimut statt. Um dann in der Elevation ein Divergieren der Halbwertbreite zu erreichen, sieht die Erfindung zwei alternative Lösungen vor, die nachfolgend anhand der Abbildungen noch veranschaulicht sind.

1. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung liegt an der Schnittfläche der halben Luneberglinse eine Metallscheibe 2 an. Das Divergieren in der Elevation entsteht durch das Zusammenwirken der halben Luneberglinse mit der Metall­ scheibe, welche die auf die Berührungsebene fallende Strahlung vollständig reflektiert.

Die mit der Achse 3 der Antenne 5 zusammenfallende Symme­ trieachse des Richtdiagramms (=Hauptstrahlrichtung der Antenne) verläuft oberhalb und parallel zur Schnittfläche und ist auf die Mittelachse 1 a der Linse gerichtet.

Mit dieser Anordnung entsteht ein Richtdiagramm mit an­ nähernd elliptischem Querschnitt, wie in Fig. 2 skizziert, dessen unterer 3 dB-Punkt etwa 5° unter dem Horizont liegt.

Wird als Richtstrahlerelement eine Zweidraht-Spiralantenne benutzt, so muß das äußere Ende der Spirale, die mit dem Masseleiter des Speisekabels verbunden ist, an der reflek­ tierenden Metallscheibe anliegen, da sonst phasenbedingte Auslöschungen auftreten und im Richtdiagramm frequenzab­ hängige Einbrüche in der Elevation entstehen können.

2. Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung liegt an der Schnittfläche der halben Luneberglinse 1 eine aus einem homogenen Dielektrikum bestehende zylindrische Scheibe 4 an, die denselben Radius wie die Luneberglinse hat. Das Divergieren der Halbwertsbreite in der Elevation entsteht hier durch die Kombination der verschiedenen Charakteri­ stiken der beiden dielektrischen Linsen (halbe Luneberg­ linse 1 und Scheibe 4). Die Achse 3 der Antenne 5 fällt mit der Symmetrieachse des rotationssymmetrischen Richtdia­ gramms zusammen und liegt in der Schnittfläche der halben Luneberglinse; sie zeigt auf deren Mittelpunkt.

Mit dieser Anordnung entsteht ein Richtdiagramm mit an­ nähernd elliptischem Querschnitt, wie in Fig. 4 skizziert, dessen Mittelachse auf den Horizont gerichtet ist, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist.

Eine als Richstrahlerelement benutzte Spiralantenne wird so ausgerichtet, daß ihre Spiralenden parallel zur Schnitt­ fläche der halben Luneberglinse liegen.

Durch entsprechende Wahl des Dielektrikums der Scheibe 4 ist der Öffnungswinkel des Richtdiagramms in der Elevation beeinflußbar.

Die Richtstrahlerelemente sind jeweils - wie aus anderen An­ ordnungen mit Luneberglinsen bekannt - direkt an oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der halben Luneberglinse anzubringen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Antennensystems nach der Erfindung werden, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, mehrere Antennen (im Beispiel vier) 6 bis 9 entlang der Schnittfläche der halben Luneberglinse 1 in gleicher Weise um dieselbe dielektrische Linse (bestehend aus den Teilen 1 und 2 gemäß Fig. 1 bzw. den Teilen 1 und 4 gemäß Fig. 3) angeordnet. Die den Einzelantennen zuzu­ ordnenden Richtdiagramme können sich bei dieser Anordnung im Azimut zum Teil überschneiden, ohnd daß sich die einzelnen Richtdiagramme verändern oder gegenseitig beeinflussen.

Claims (5)

1. Antennensystem mit einer dielektrischen Linse (1) und mindestens einem Richtstrahlerelement (5) mit zu seiner Haupt­ strahlrichtung rotationssymmetrischem Richtdiagramm, wobei die dielektrische Linse als halbkugelförmige Luneberglinse (1) mit einer an ihrer Schnittfläche anliegenden reflektierenden Metall­ scheibe (2) ausgeführt ist und das Richtstrahlerelement (5) an der Oberfläche der Linse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstrahlrichtung des Richtstrahlerelements (5) ober­ halb und parallel zur Schnittfläche verläuft und auf die Mittel­ achse (1 a) der halbkugelförmigen Linse (1) gerichtet ist (Fig. 1).

2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtstrahlerelement eine Zweidraht-Spiralantenne verwendet ist, und daß das äußere Ende der Spirale, die mit dem Messe­ leiter des Speisekabels verbunden ist, an der reflektierenden Metallscheibe (2) anliegt.

3. Antennensystem mit einer dielektrischen Linse (1) und mindestens einem Richtstrahlerelement (5) mit zu seiner Haupt­ strahlrichtung rotationssymmetrischen Richtdiagramm, wobei die dielektrische Linse eine halbkugelförmige Luneberglinse enthält und das Richtstrahlerelement an der Oberfläche der Linse an­ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schnittfläche der halbkugelförmigen Luneberglinse (1) eine kreiszylindrische Scheibe (4) aus homogenem dielektrischem Material anliegt, die denselben Kreisdurchmesser wie die Schnittfläche besitzt, und daß die Hauptstrahlrichtung des Richtstrahlerelements (5) in der Ebene der Schnittfläche liegt und auf die Mittelachse 1 a der halbkugelförmigen Linse (1) gerichtet ist (Fig. 3).

4. Antennensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtstrahlerelement (5) eine Spiralantenne ist, deren Spiral­ enden parallel zur Schnittfläche der halbkugelförmigen Luneberg­ linse (1) liegen.

5. Antennensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Richtstrahlerelemente (6, 7, 8, 9) nebeneinander an der Oberfläche der dieleketrischen Linse (1) angeordnet sind (Fig. 5).