DE3007150A1

DE3007150A1 - Mikrowellen-richtantenne zur erzeugung einer sektorgeformten strahlungskeule

Info

Publication number: DE3007150A1
Application number: DE19803007150
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. 8000 München Härtinger; Wolfgang Dipl.-Ing. 8022 Grünwald Rebhan; Gerhard Dipl.-Ing. 8000 München Schindler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1981-09-03
Also published as: EP0034810A1; DK84981A

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA oq β 8 5 2 7 DF''

Mikrowellen-Richtantenne zur Erzeugung einer sektorgeformten Strahlungskeule

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrowellen-Richtantenne zur Erzeugung einer sektorgeformten Strahlungskeule, bestehend aus einem Reflektor mit ovaler Apertur und einem Erreger, der als rohrähnlicher dielektrischer Längsstrahler ausgebildet ist und eine Strahlung abgibt, die vorwiegend von einer im weitesten Sinne oval um die Erregerlängsache verlaufenden Ringzone ausgeht.

Derartige Richtantennen werden beispielsweise in einem geostationären Satelliten eingesetzt, von dem aus ein Gebiet oder mehrere verschiedene Gebiete auf der Erde ausgeleuchtet werden sollen. Bekannt sind solche Antennen aus der DE-OS 24 16 718. Hierbei ist die Antenne mit einem Parabolreflektor ausgerüstet und weist einen Erreger auf, bei dem die Abstrahlung vorwiegend in einer ringförmigen Zone seiner Apertur erfolgt. In der genannten DE-OS sind spezielle Erregerausführungen angegeben, die sich für Rotationsparaboloidantennen mit einem drehsymmetrischen Sektordiagramm eignen.

Tritt jedoch das Problem auf, die Strahlungskeule der Richtantenne möglichst gut einer dem auszuleuchtenden Gebiet umschriebenen Ellipse unter Berücksichtigung möglichst hoher Strahlungsdichte innerhalb des Gebiets und geringer Überstrahlung in Richtung benachbarter Gebiete anzupassen, dann ergeben sich bei dem Versuch, die in der vorher genannten DE-OS erwähnten Erregerausführungen durch Transformation auf einen elliptischen Strahlungsquerschnitt an die neue Aufgabenstellung anzupassen, erhebliche technologische Schwierigkeiten. Insbesondere ist

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die Optimierung solcher Erreger deswegen erschwert, weil keine im Experiment auf einfache Weise variierbaren Parameter vorhanden sind, mit denen die Strahlungseigenschaften im Detail kontrollierbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrowellen-Richtantenne der eingangs genannten Art anzugeben, die eine im Querschnitt ovale Strahlungskeule hoher Bündelung mit Sektorformung in allen Längsschnitten erzeugt und deren Erreger auf technologisch einfache Weise realisiert und optimiert werden kann. Eine angenähert ovale Keule könnte unter Umständen durch die Anordnung mehrerer Einzelerreger vor einem Reflektor erreicht werden. Diese Möglichkeit ist jedoch ziemlich aufwendig. Es ist nämlich ein Speisenetzwerk für die Erreger nötig, um diese phasen- und amplitudenrichtig zu beaufschlagen.

Gemäß der Erfindung wird die vorher angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß der Erreger aus einem im Querschnitt kreisförmigen oder ovalen Hohlleiter besteht der z.B.

in der magnetischen Ebene mit zwei sich gegenüberliegenden Einschlitzungen versehen ist und ein an seiner Innenwandung angebrachtes, aus dielektrischem Material bestehendes, kreisförmiges bzw. ovales Rohr aufweist, das über die Hohlleiteröffnung hinausragt und die Hohlleitereinschlitzungen abdeckt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei Figuren erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht und Draufsicht einer prinzipiell aus der DE-OS 24 16 718 bekannten Richtantenne mit den beiden Hauptschnitten des von dieser Antenne erzeugten Strahlungsdiagramms und der von dieser Antenne erzeugten Aperturbelegung,
Fig. 2 und 3 eine Ausführungsform des Erregers für eine

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Richtantenne nach der Erfindung in einer Ansicht von vorne bzw. von der Seite.

Fig. 1 zeigt links in einer schematischen Schnittansicht eine prinzipiell aus der DE-OS 24 16 718 bekannte Mikrowellen-Richtantenne, welche aus einem Erreger 1 und einem Reflektor besteht. Rechts davon ist in einer Draufsicht auf diese Antenne zu erkennen, daß die Aperturform des Reflektors 2 oval ist, wobei die Höhenausdehnung D₂(y-Dimension) kleiner ist als die Breitenausdehnung D^(x-Dimension). Der als rohrähnlicher dielektrischer Längsstrahler ausgebildete Erreger 1 gibt eine Strahlung ab, die vorwiegend von einer rund um die Erregerlängsachse ζ liegenden Ringzone ausgeht. Der Erreger 1 ist dabei so ausgeführt, daß diese Ringzone 3 eine im wesentlichen ovale Form aufweist, wobei die Lage dieser ovalen Erregerringzone 3 in Bezug zur ovalen Apertur des Reflektors so ist, daß die jeweils längeren Achsen der beiden Ovale zueinander um 90° verdreht sind, d.h. die längere Achse des Erregerringzonenovals liegt in der y,z-Ebene und die längere Achse des Reflektoraperturovals in der x,z-Ebene. Das erwünschte Strahlungsdiagramm, welches im Querschnitt eine ovale Form hoher Bündelung und in allen Längsschnitten eine Sektorformung aufweist, setzt eine in Amplitude und Phase in radialer Richtung nach speziellen Funktionen stark schWf-rikende Belegung voraus. Fig. 1 zeigt rechts neben und unter der Reflektorkonfiguration die Hauptschnitte 4 und 5 des Strahlungsdiagramm bzw. die Hauptschnitte 6 und 7 der Belegung. Zur Erzeugung dieser Belegung weist das Primärfeld ein oval verlaufendes Minimum 8 auf, welches innerhalb der Reflektorapertur gestrichelt dargestellt ist. Die Hauptschnitte 4 und 6 des Strahlungsdiagramms bzw. der Belegung ergeben sich bei einem Winkel Φ =90° und bei minimaler Reflektorausdehnung.r. Die anderen beiden Hauptschnitte 5 und 7 des Strahlungsdiagramms bzw. der Belegung ergeben sich dagegen bei einem Winkel js> = 0° und bei maximaler Reflektorausdehnung r.

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Eine Belegung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist,läßt sich bei Reflektoren mit ovaler Aperturberandung durch den Einsatz rohrähnlicher dielektrischer Längsstrahler als Erreger erzeugen. Die Abstrahlung erfolgt dabei nicht wie bei üblichen Erregern vorwiegend von der Erregerachse aus, sondern geht von der ringförmig und zwar im weitesten Sinne oval um die Erregerachse ζ liegenden Zone 3 aus.

) Eine technologisch relativ leicht realisierbare Ausführungsform eines nicht drehsymmetrisch ausgebildeten Erregers für die Richtantenne nach der Erfindung zeigen die Fig. 2 und 3 in einer Ansicht von vorne bzw. in einer Seitenansicht. Als speisender Hohlleiter dient hier ein kreisförmiger Rundhohlleiter 9> der z.B. in der magnetischen Ebene mit Einschiitzungen 10 und 11 versehen ist und ein kreisrundes, über die Hohlleiteröffnung 12 hinausragendes dielektrisches Rohr 13 enthält. Das dielektrische Rundrohr 13 deckt die Hohlleitereinschlitzungen O 10 und 11 innen ab und liegt an der Innenwandung des Hohlleiters 9 an. Am inneren Abschluß ist das dielektrische Rohr 13 mit einer Abschrägung 14 versehen. Die Einschlitzungen 10 und 11 bewirken einerseits eine stärkere Ankopplung der im feldarmen Hohlleiterbereich liegenden

:5 Abschnitte des dielektrischen Rohrs 13> andererseits, wegen der größeren Länge der hier über den metallischen Rand des Hohlleiters 9 überstehenden Rohrabschnitte, eine Verbreiterung des felderfüllten Raumes in Richtung der magnetischen Achse. Die Abstrahlung am Ende des dielektrischen Rohres 13 erfolgt annähernd von einer ovalen Ringzone aus. In der Η-Ebene ist deshalb die Erregerstrahlung in der erwünschten. Weise gebündelt. Wie von Längsstrahlern her bekannt, nimmt die Bündelung der Erregerstrahlung insgesamt zu, wenn der dielektrische Einsatz weiter vor die Hohlleiteröffnung 12 herausragt. Von der Überstehlänge und darüber hinaus von der Wandstärke des dielektrischen Rohres 13 sowie von der Breite und Länge

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der Hohlleitereinschlitzungen 10 und 11 hängen auch das Achsverhältnis des Primärstrahlquerschnitts und der Nebenzipfelverlauf im Erregerdiagramm ab.

Eine noch bessere Annäherung an das gewünschte Sektordiagramm ergibt sich, wenn die Aperturbelegung in der Reflektorapertur mehr Schwankungen aufweist, als dies in den Kurven 6 und 7, von Fig. 1 dargestellt ist. Der Reflektor muß dazu entsprechend vergrößert werden. Solche Belegungen lassen sich mit Erregern erzeugen, bei denen die Abstrahlung von mehreren konzentrisch zueinander liegenden Ringzonen aus erfolgt. Die Ringzonen können dadurch realisiert werden, daß anstelle der beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellten Erregerausführung eine entsprechend konzentrische Anordnung des dielektrischen Strahlers vorgesehen wird.

Die in der Apertur erwünschte Phasenverteilung läßt sich durch geeignete Anpassung der Reflektorkontur an das gemessene Phasendiagramm des Erregers realisieren. Sie hat einen treppenähnlichen Verlauf und ergibt sich meist schon angenähert aus dem Erregerdiagramm.

2 Patentansprüche

3 Figuren

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

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11. ,MikroweIlen-Richtantenne zur Erzeugung einer sektorgeformten Strahlungskeule, bestehend aus einem Reflektor mit ovaler Apertur und einem Erreger, der als rohrähnlicher dielektrischer Längsstrahler ausgebildet ist und eine Strahlung abgibt, die vorwiegend von einer im weitesten Sinne oval um die Erregerlängsachse verlaufenden Ringzone ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Erreger aus einem im Querschnitt kreisförmigen oder ovalen Hohlleiter (9) besteht,der z.B. in der magnetischen Ebene mit zwei sich gegenüberliegenden Einschiitzungen (10, 11) versehen ist und ein an seiner Innenwandung angebrachtes, aus dielektrischem Material bestehendes, kreisförmiges bzw. ovales Rohr (13) aufweist, das über die Hohlleiteröffnung (12) hinausragt und die Hohlleitereinschlitzungen (10, 11) abdeckt.
2. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in konzentrischer Weise mehrere derartige Erreger vorgesehen sind.

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