DE3102323C2

DE3102323C2 - Wendelantennengruppe

Info

Publication number: DE3102323C2
Application number: DE3102323A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 7035 Waldenbuch Kulka; Peter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart 80 Schmidt
Original assignee: Metalltechnik Schmidt & Co 7024 Filderstadt De GmbH
Current assignee: Metalltechnik Schmidt & Co 7024 Filderstadt De GmbH
Priority date: 1981-01-24
Filing date: 1981-01-24
Publication date: 1984-06-07
Also published as: US4460899A; EP0056985A2; EP0056985A3; DE3102323A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung von wendelförmigen Sende- und/oder Empfangsantennen wenigstens eines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden ebenen Reflektorwand senkrecht stehen. Die Einrichtung verbessert die Entkopplung bei solchen Antennenpaaren erheblich durch mindestens eine elektrisch leitende, zylindrische Trennwand, die durch die Mitte zwischen den beiden Antennen eines Antennenpaares, insbesondere zwischen einer Sende- und einer Empfangsantenne, verläuft und senkrecht auf der Reflektorwand steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist. Fig. 1 zeigt die einfachste Ausführungsform der Einrichtung für ein einziges Antennenpaar, wobei der Zylinder der ebenen Trennwand ein Kreiszylinder mit Radius ∞ ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wendclantcnncngiuppc. bestehend aus mindestens einem Paar Wenclehinlennen mit gegensinniger zirkulärer Polarisation, welche auf einer elektrisch leitenden, im wesentlichen ebenen Reflektorwand in gleicher Hauptstrahlungsrichtung senkrecht stehen.

Eine solche Gruppe von zwei ein einziges Antennenpaar bildenden Wendelantennen ist beispielsweise aus der links oben eingeblendeten Skizze in Bild 8 auf Seite 233 der Entwicklungsberichte der Siemens & Halske AG, November 1957, Seiten 228 bis 236, bekannt. Es ist aus dieser Literaturstelle auch bekannt, daß die Entkopplung von wendeiförmigen Sende- und Empfangsantennen eines Paares von benachbarten Antennen mit gleichsinniger Zirkular-Polarisation sehr viel stärker ist als im Falle gegensinniger Zirkular-Polarisation, wie ein Vergleich der nebeneinanderstehenden bilder 7 und 8, insbesondere für einen der Wellenlänge entsprechenden Antennenabstand, zeigt. Abe. auch für einen ungefähr der eineinhalbfachen Wellenlänge entsprechenden Antennenabstand ist die Entkopplung gleichsinnig polarisierender Wendelantennen nach den Bildern 7 und 8 der genannten Literaturstelle erheblich größer als die Entkopplung gegensinnig polarisierender Wendelantennen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Entkoppelung im Falle gegensinniger Zirkular-Polarisation erheblich zu verbessern und zwar durch den neuen Gedanken, die Antennenentkoppelung zu optimieren, indem eine größtreögliche Entkopplung bei kleinstmögiichem Absinken des Antennengewinns bewirkt wird.

Diese Aufgabe ist bei einer Wendelantennengruppe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine senkrecht auf der Reflektorwand stehende und mit dieser elektrisch leitend verbundene Trennwand durch die Mitte zwischen den beiden Antennen eines Paares verläuft und daß die senkrecht zur Reflektorwand gemessene Höhe der Trennwand im wesentlichen der halben Wellenlänge entspricht. Die Entkoppelung ist nämlich hauptsächlich von der senkrecht zur Reflektorwand gemessenen Höhe der Trennwand abhängig.

Vorteilhaft tritt nun bei der genannten Dimensionierung der Trennwand, im wesentlichen unabhängig vom Antennenabstand und von der parallel zur Reflektorwand gemessenen Länge der Trennwand, überraschenderweisc eine größtmögliche Entkopplung bei kleinstinöglichem Absinken des Antennengewinns, also eine optimale Entkopplung, auf.

Die erfindungsgemäße Bemessungsregel bedeutet einen erheblichem technischen Fortschritt, weil die Entkopplung gegensinnig polarisierender Wendelantennen gleicher, das heißt paralleler, Hauptstrahlungsrichtung damit auf ein Niveau zu bringen ist, das bei geringem Verlust (weniger als 1 db) an Antennengewinn (ungefähr 40 db) bisher nur von gleichsinnig polarisierenden WendelaiHennen mit gleicher Hauptstrahlungsrichtung für einen der Wellenlänge entsprechenden Antennenabstand erreicht wurde: vergleiche Bild 7 der genannten Literaturstelle mit F i g. 3, deren obere Skala lOdb/Tcilstrich und deren untere Skala 1 db/Teilstrich zu beziffern wäre.

Es ist /war aus der GB-PS 6 23 55b bekannt, zur Entkopplung zweier koaxialer Dipole eine ebene Zwischenwand vorzusehen, auf der die Dipolachse senkrecht steht und deren oberer Rand höher als die

t>5 Dipole liegt, und zwar in Höhe der oberen Ränder zweier paralleler Scitenwände, die elektrisch leitend mit den seitlichen Rändern einer Reflektors und verbunden sind. auf der die Wunde senkrecht stehen, und je mit der

gemeinsamen Trennwand die seitliche Abschirmung eines der beiden Dipole bilden. Welche absolute oder relative Höhe die Wände haben sollen, wird jedoch nicht gelehrt.

Die durch die Erfindung gelungene Optimierung von Entkopplung und Antennengewinn, welche bisher nicht versucht wurde, überrascht schon als Möglichkeit, aber auch in ihrem Ausmaß, denn es war zu erwarten, daß sich die Entkopplung mit der Trennwandhöhe ebenso stetig verändert wie der Antennengewinn. Das Auftreten eines ausgeprägten Entkopplungsmaximums schon bei einer Trennwandhöhe, die der halben Wellenlänge entspricht, bei welcher der Antennengewinn nur wenig gesunken ist, konnte nicht vorhergesehen werden.

Bevorzugt ist als Trennwand ein Blech oder Gitter mit im Verhältnis zur Wellenlänge kleiner Maschenweite vorgesehen, das sich leicht herstellen und anbringen läßt

Bei einer Wendelantennengruppe, die aus einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne besteht, ist vorgesehen, daß die Trennwand eben ist und daß die parallel zur Reflektorwand gemessene Läi#ge der Trennwand mindestens der halben Wellenlänge entspricht. Dadurch wird das Nahfeld der Sendeantenne vom Nahfeld der Empfangsantenne mit Sicherheit getrennt.

Bei zwei Antennenpaaren ist das eine Paar Antennen in bezug auf das andere Paar Antennen so angeordnet, daß die in einer gemeinsamen Ebene liegenden Reflektorwände zwei zusammenhängende Hälften einer Reflektorwand bilden und die zwei Trennwände der beiden Antennenpaare stumpf aneinanderstoßen sowie elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei je zwei gleichsinnig polarisierte Antennen einander diagonal gegenüberstehen: und daß längs der Verbindungslinie der beiden Reflektorwandhälften eine mit diesen elektrisch leitend verbundene Trennwand durch die Mitte zwischen den beiden Antennenpaaren verläuft. Dadurch ist eine einfache und daher leicht herstellbare, wirkungsvolle Wendelantennengruppe von vier Antennen geschaffen.

Bei vier Antennenpaaren mit einer gemeinsamen Reflektorwand besetzen vier gleichsinnig polarisierte Antennen die vier in der Ebene der Reflektorwand liegenden Ecken eines größeren Quadrats und die übrigen vier Antennen die Ecken eines kleineren, zentrisch im größeren Quadrat liegenden Quadrats, wobei beide Quadrate um 45° gegeneinander verdreht sind: besteht jedes Antennenpaar aus einer Antenne des größeren Quadrats und einer dieser benachbarten Antenne des kleineren Quadrats; und ist die einem Aniennenpaar zugeordnete Trennwand jeweils so verlängert, daß sie zugleich die äußere Antenne dieses Paares von einer benachbarten inneren Antenne eines benachbarten Antennenpaares trennt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellter Ausführungsformen der erfindungsgeniäßen We'idelantcnnengruppe im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig, 1 eine schcmatisch dargestellte Seitenansicht einer ersten Ausführungsform;

F i g. 2 eine Draufsicht auf das in F i g. 1 Dargestellte;

F i g. 3 ein Doppeldiagramm, das für die erste Ausführungsform die Abhängigkeiten der Entkopplung bzw. des Absinkens des Antennengewinns von der Trennwandhöhe veranschaulicht; sowie

F i g. 4 und 5 schematich dargestellte Draufsichten entsprechend F i g. 2 aut eine zweite b/w. dritte Ausführungsform.

Die erste Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 ist zur Entkopplung der zwei wendeiförmigen Sende- und Empfangsantennen S'ozw. feines Paares von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen, rechteckigen Reflektorwand R aus Metallblech senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Sie weist eine elektrisch leitende, ebene, rechteckige Trennwand Taus Metallblech auf, das durch

ίο die Mitte zwischen den beiden Antennen S und E verläuft und senkrecht auf der Reflektorwand R steht sowie elektrisch leitend mit dieser verbunden ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Verbindungslinie der Trennwand T mit der kürzeren Mittellinie des Rechteckes des Reflektorwand R zusammenfällt und daß die Spur der durch die Längsachsen der beiden Antennen 5 und fbestimmten Ebene längs der längeren Mittellinie des Rechtecks der Reflektorwand R verläuft. Die senkrecht zur Reflektorwand gemessene Höhe h der Trennwand T entspricht der '!nieren halben Betricbswcllcüiängc Ä der von der Sendeantenne S ausgesandten und von der Empfangsantenne £ empfangenen elektromagnetischen Wellen. Die senkrecht zur Verbindungsebene der Antennen S und E gemessene Breite b der Reflektorwand R soll λ entsprechen. Der Antennenabstand a betrage ebenfalls λ.

Aus Fig.3 sind die Funktionen »Entkopplung« und »Absinken des Antennengewinns« der Trennwandhöhe h mit den Parametern a = 3 λ/2 und b = 2 λ dargestellt.

so Offensichtlich liegt das Optimum der Entkopplung bei dem für λ/2 auftretenden Zwischenmaximum, das eine doppelt so hohe Entkopplung wie bei fehlender Trennwand anzeigt, wobei der Antennengewinn nur um ein Geringes abgesunken ist. Beispielsweise beträgt die Entkopplungsverbesserung 23 dB. nämlich 41 dB anstatt 18 dB, und die Antennengewinnverschlechterung 0.8 dB. Diese Werte schwanken bei Änderung der Parameter ;i und b kaum.

Die zweite Ausführungsform gemäß Fig.4 ist zur Entkopplung von vier wendeiförmigen Sende- und Emp;angsantcnnen S 1 und 52 bzw. E I und £'2 zweier Paare von Antennen mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen, quadratischen Reflektorwand R' aus Metallblech > senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Die Reflekiorwand R' besteht aus zwei zusammenhängenden, rechteckigen Hälften R\ und R';. auf deren Verbindungslinie zwei stumpf aneinanderstoßende Trennwände 7"i: und Γ21 stehen, die sowohl miteinander als auch

>" mit der Reflektorwand R'elektrisch leitend verbunden sind. Die Ebene der beiden Trennwände 7"i_< und 7>i verläuft in der Mitte zwischen der Sendeantenne St und <?ύ Einpfangsantennc f 2 einerseits sowie der Sendeantenne 5 2 und der Empfangsantenne E\

>"> andererseits, wobei .iie beiden Antennen £\ind 5 jedes Antennenpaares 1 bzw. 2 durch eine Trennwand Tn bzw. 7*2.1 gegeneinander abgeschirmt sind, welche längs der Stoßlinie der Trennwände Ti: und T>i ebenfalls stumpf zusammensioßen. Die Trennwände T_t]. Ti.·. T>, und T:: bestehen aus ebenen Metallblechen. Die Antennenanordnung ist so getroffen, daß di; vier Antennen die vier Ecken eines Quadrates besetzen und sich gleichsinnig polarisierte Antennen diagonal gegenüberliegen. Es liegt also eine Verdopplung der ersten

M Ausführungsform mit Wendung eines Antennenpaares in bezug auf das andere vor.

Die dritte Ausführungsform gemäß F i g. 5 ist zur Entkopplung von acht wendeiförmigen Sende- und Emp-

fangsantennen 5 I. .S' 2. .S' 3 und .V 4 bzw. F. I. E 2. E 3 und ί'4 von vier Antennenpaaren mit gegensinniger Zirkularpolarisation, die auf einer elektrisch leitenden, ebenen quadratischen Reflektorwand R" aus Metallblech senkrecht stehen, bestimmt und geeignet. Die Anten- ■-> nenanordnung ist hier so getroffen, daß die vier Sendeantennen 5 die vier Ecken eines größeren Quadrates besetzen und dabei auf den Diagonalen der Reflektorwand R"stehen und daß die vier F.mpfangsantenncn E die vier Ecken eines kleineren Quadrates besetzen und in dabei auf den Mittellinien der Rcflektorwand /?"stchcn. wobei die Antenne Ei der Verbindungsebene der Antennen 5 I und .S' 2 nahe steht. Das gilt entsprechend für die Antenne Zf 2 in bezug auf die Antennen 5 2 und 5 3, die Antenne £'3 in bezug auf die Antennen 53 und 54 π sowie die Antenne ΕΛ in bezug auf die Antennen 54 und 5 1. Die Einrichtung zum Verbessern der Entkopplung dieser ".jmrficiriscfccn Arücrü'.enanordnung >«ι selbst symmetrisch ausgebildet und besteht aus vier gleichen zylindrischen Trennwanden Taus Metallblech. 2» die um je eine Sendeantenne 5 konzentrisch herumgebogen sind. \A obei eine Trennwand T,;: durch die Mitten zwischen der Antenne 5 2 einerseits und der Antenne E 1 bzw. El andererseits, eine Trennwand Τ:;, durch die Mitten zwischen der Antenne S3 einerseits und der 2Ί Antenne E2 bzw. E 3 andererseits, eine Trennwand TYu durch die Mitten zwischen der Antenne 54 einerseits und der ,Antenne /:'3 bzw. E4 andererseits sowie eine Trennwand T-.■-, durch die Mitten zwischen der Antenne 5 I einerseits und der Antenne EA bzw. E 1 andererseits in verlauft. Die Trennwände T.w T-n. Tm und Tm stehen senkrecht auf der Reflektorwand Wund sind elektrisch leitend mit dieser \ erblinden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wendelantennengruppe, bestehend aus mindestens einem Paar Wendelantennen (S_T E) mit gegensinniger zirkularer Polarisation, welche auf einer elektrisch leitenden, im wesentlichen ebenen Reflektorwand (R) in gleicher Hauptstrahlungsrichtung senkrecht stehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht auf der Reflektorwand (R) stehende und mit dieser elektrisch leitend verbundene Trennwand (T) durch die Mitte zwischen den beiden Antennen (S. E) eines Paares verläuft und daß die senkrecht zur Reflektorwand (R) gemessene Höhe der Trennwand (T) im wesentlichen der halben Wellenlänge (λ) entspricht.

2. Wendelantennengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand (T) ein Blech oder ein Gitter mit im Verhältnis zur Wellenlänge (λ) kleiner Maschenweitc vorgesehen ist.

3. 'werideidniennengrüppc nach Anspruch ! oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eben ist und daß die parallel zur Reflektorwand (R) gemessene Länge (b) der Trennwand (T) mindestens der Wellenlänge (λ) entspricht.

4. Wendelantennengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Antennenpaaren das eine Paar Antennen (S2. E2) in bezug auf das andere Paar Antennen (S 1. El) so angeordnet ist, daß die in einer gemeinsamen Ebene liegenden Reflektorwände (R'2. R'\) zwei zusammenhängende Hälften einer Reflektorwand (R') bilden und die zwei Trennwände (Tw, T22) der beiden Antennenpaare suimp^f aneinander stoßen sowie elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei je zwei gleichsinnig polarisierte Antennen einander diagonal gegenüberstehen; und daß längs der Verbindungslinie der beiden Reflektorwandhälften (R'i. R'2) eine mit diesen elektrisch leitend verbundeneTrennwand (Ti; und 7~:i)durch die Mitte zwischen den beiden Antennenpaaren verläuft.

5. Wendelantennengruppe nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet daß bei vier Antennenpaaren mit einer gemeinsamen Reflektorwand (R") vier gleichsinnig polarisierte Antennen ^Sbzw. E)d\e vier in der Ebene der Reflektorwand liegenden Ecken eines größeren Quadrats und die übrigen vier Antennen die Ecken eines kleineren, zentrisch im größeren Quadrat liegenden Quadrats besetzen, wobei beide Quadrate um 45^r gegeneinander verdreht sind: daß jedes Antennenpaar aus einer Antenne des größeren Quadrats und einer dieser benachbarten Antenne des kleineren Quadrats besteht: und daß die einem Antennenpaar (S I — El. S2-E2. Si-Ei. 54-E4) zugeordnete Trennwand (T411 bzw. T\22 bzw. Ti₁I bzw. 7Vu) jeweils so verlängert ist, daß sie zugleich die äußere Antenne (S I. 52, S3. 54) dieses Paares von einer benachbarten inneren Antenne (E 4 bzw. E I bzw. E2 bzw. E3) eines benachbarten Antennenpaares trennt.