DE3109667A1 - "breitbandiger rillenhornstrahler" - Google Patents

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE-BK/Th/ma

Theodor Stern-Kai 1 BK 80/29

D-6000 Frankfurt 7o

Breitbandiger Rillenhornstrahler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen breitbandigen Rillenhornstrahler mit einem Hybridwellenanregungteil", dessen innerer lichter Querschnitt über die ganze Länge konstant ist, und mit einem Übergangsabschnitt vom Querschnitt des Hybridwellenanregungsteils auf den Querschnitt·der Hornapertur.

Rillenhornstrahler werden als Primärstrahler in Reflektorantennen eingesetzt. Sie zeichnen sich aus durch einen geringen Kreuzpolarisationsspiegel, durch Re flexionsfreiheit, gute Nebenkeulenunterdrückung und durch eine rotationssymmetrische Strahlungkeule (E-H-Angleich der Keulenschnitte). Diese guten Eigenschaften sollte ein Rillenhornstrahler in einem möglichst breiten Frequenzbereich aufweisen. Bisher wurde versucht, so z.B. in der DE-AS 21 52 817, die Bandbreite durch Ändern der Frequenzabhängigkeit der Impedanz an den Innenwänden des Hornstrahlers zu vergrößern. Dies wird gemäß der DE-AS 21 52 817 bewirkt durch eine besondere Gestaltung und Dimensionierung der Rillenstruktur im Hybrid-

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wellenanregungsteil und im sich daran anschließenden Übergangsabschnitt auf die Hornapertur.

Allein durch die Modifikation des Impedanzverlaufs innerhalb des Hornstrahlers läßt sich seine Übertragungsbandbreite nicht sehr vergrößern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen RiI-lenhornstrahler der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Übertragungsbandbreite ohne die Verwendung komplizierter Rillenstrukturen vergrößert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Länge und der innere lichte Querschnitt des Hybridwellenanregurigsteils so bemessen sind, daß die in diesen Anregungsteil eintretende Hohlleiterwelle vollständig nur in den zu nutzenden Hybridwellentyp umgewandelt wird, daß die Wandsteigung des übergangsabschnittes so gewählt ist, daß in ihm keine Störwellentypen existenzfähig sind und daß die Rillen durch entsprechende Dimensionierung in allen Abschnitten des Hornstrahlers an die gleiche Übertragungsbandbreite angepaßt sind.

Zweckmäßige Ausführungen des erfinungsgemäßen Rillenhornstrahlers gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist anwendbar auf Rillenhornstrahler mit den unterschiedlichsten Querschnittsformen, z.B. rund, elliptisch, rechteckig etc.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Hornstrahler und die Fig. 1a, b, c, verdeutlichen die Querschnittsänderungej-i entlang seiner

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Achse. Der Fig. 2 ist die Längsschnittansicht eines mit einer Rillenstruktur versehenen Hornstrahlers entnehmbar.

Der in Fig. 1 dargestellte Hornstrahler, bei dem der Übersichtlichkeit halber die Rillenstruktur nicht eingezeichnet ist, beginnt mit einem Abschnitt 1, der die eintretende Hohlleiterwelle in einen bestimmten Hybridwellentyp, z.B. beim Rundquerschnitt in den HE-.-Typ, umwandelt. Damit keine Verschlechterung der Strahlungseigenschaften des Rillenhornstrahlers auftritt, ist darauf zu achten, daß außer dem gewünschten Hybridwellentyp keine weiteren höheren Hybridwellentypen angeregt werden. Aus diesem Grund ist der innere lichte Querschnitt so groß gewählt, daß gerade der nutzbare Hybridwellentyp angeregt wird und bei der obersten Übertragungsfrequenz noch kein höherer Hybridwellentyp existenzfähig ist. Das Anregungsteil 1 besitzt entlang seiner Achse einen konstanten Querschnitt und ist so lang, daß die gesamte Hohlleiterwelle vollständig in den Hybridwellentyp umgewandelt wird.

Hinter dem Anregungsteil 1 folgt ein Übergangsabschnitt 2,3, der den in diesem Ausführungsbeispiel runden Querschnitt des Anregungsteils in den elliptischen Querschnitt der Hornapertur überführt. Dieser Übergangsabschnitt muß so dimensioniert sein, daß in ihm wie im Anregungsteil 1 keine Störwellentypen angeregt werden können. Aus diesem Grunde findet der Übergang von dem Anregungsteilquerschnitt auf den Hornaperturquerschnitt in zwei Zonen 2 und .3 statt. Und zwar erfolgt in. der ersten Übergangszone 2 die Überführung des Anregungsteilquerschnittes in einen Querschnitt, der in seiner Form aber noch nicht in seiner Größe .dem der Hornapertur entspricht. Der Endquerschnitt dieser Zone 2 soll in seiner lichten Weite möglichst wenig von der des Anregungsteilquerschnitts abweichen, um die Möglichkeit von Störwellenanregung auszuschliessen. Dementsprechend ist auch die

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Übergangszone des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Beginnend mit dem runden Querschnitt des Anregungsteils in der Ebene Z- weitet aich entlang der z-Achse nur eine der beiden senkrecht aufeinanderstehenden Querschnittsachsen auf, wogegen die andere unverändert bleibt.

Die Fig. 1a und 1b verdeutlichen die Änderungen der Quer- ' schnittsachesen a(z) und b(z) entlang der z-Achse. Die Quer- *~* schnittsachse a(z) steigt von a. = a_Q in der ζ ..-Ebene am Ende des Anregungsteils 1 auf den Wert a_? in der Zp-Ebene am Ende der Übergangszone 2 an. Die Querschnittsachse b (z) erfährt bis zur Ebene z~ keine Änderung; es gilt b„ = b- = b Infolge der Vergrößerung der Querschnittsachse a (ζ) und damit des Anwachsens der lichten Weite innerhalb der Übergangszone 2 erniedrigt sich die Grenzfrequenz der in dieser Zone existenzfähigen Störwellentypen, was zu einer Verringerung der Übertragungsbandbreite führt. Mit folgender Maßnahme läßt sich dieser Nachteil vermeiden. Wie Fig. 1c zeigt, wird die Querschnittsachse b(z) nicht konstant gelassen, sondern auf einen geringeren Wert b_? herabgesehkt. Hierbei ist zu beachten, daß b, » nicht unter einen Grenzwert b (strichpunktiert in Fig. 1c eingezeichnet) absinken darf, unter dem die Ausbreitung des nutzbaren Hybridwellentyps nicht mehr möglich ist. Das Achsenverhältnis a_?/bp des Endquerschnitts der Übergangszone 2 soll dem Achsenverhältnis der elliptischen Hornapertur entsprechen. In der Übergangszone 3 erfolgt dann nur noch die Aufweitung des elliptischen Querschnitts in der Ebene z~ auf die Hornapertur, wobei die Querschnittsform nicht geändert wird.

Beim in der Fig. 1 dargestellten Rillenhornstrahler ändern sich die Querschnittsachsen a(z) und b(z) im Übergangsbereich entlang der z-Achse linear. Es ist aber auch möglich, daß a(z) und b(z) nichtlineare aber stetige Funktionsverläu-

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fe besitzen (punktiert in Fig. 1a, Tb angedeutet). Dadurch ist es möglich, Knickstellen zu vermeiden.

Die Fig. 2 zeigt einen Teil 'eines in Längsrichtung aufgeschnittenen Rillenhornstrahlers, bei dem die Rillen 4 so gestaltet sind, daß sie in allen Abschnitten 1,2 des Hornstrahlers an die gleiche Übertragungsbandbreite angepaßt sind. Normalerweise hat' eine Rille in dem Hohlleiterabschnitt mit kleinem Querschnitt eine kleinere Bandbreite als eine Rille im Hohlleiterabschnitt mit größerem Querschnitt. Um eine homogene Bandbreitenanpassung längs der Hornstrah-, .lerachse zu erreichen, wird die kapazitive Belastung mit zunehmender Querschnittsgröße reduziert. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, wird"dazu im übergangsteil 2 mit steigender Querschnittserweiterung die Breite der Rillen 4 vergrößert und die Falle 5 am Ende der Rillen vermindert. Diese Maßnahme ist nur bei extrem großen Bandbreiten erforderlich (ca. eine Oktave und darüber); im allgemeinen genügt es, die Rillenstruktur im Anregungs- und Übergangsbereich, ζ.Β gemäß der in der deutschen Patentschrift DE-PS 26 16 125 gezeigten Weise, an die erforderliche ubertragungsbandbreite anzupassen. Diese Anpassung der Rillenstruktur beinhaltet lediglich eine Variation der Rillenbreite, - Tiefe - und des Abstandes in Abhängigkeit vom Ort längs der Achse des Hornstrahlers. Im Hornabschnitt 1 ist eine derartige Variation der Rillenstruktur schon allein zur vollständigen Überführung der Hohlleiterwellen in die entsprechenden Hybridwellentypen erforderlich, wobei geringste Eigenreflexion vorausgesetzt wird. Selbst bei vollständiger-Hybridwellen- . Überführung am Ausgang des Abschnitts 1 ist es mitunter erforderlich, auch in Abschnitt 2 eine Anpassung der Rillen (z.B. Rillentiefe, Rillenabstand) an den örtlichen Querschnitt durchzuführen, da die Hohlleiterwellenlängen örtlich verschieden sind. Bei unsymmetrischen Querschnitten (z.B. elliptisch) der Übergangszonen 2 und 3 kann es erforderlich sein, diese örtliche Anpassung der Rillen in den beiden

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Querschnittsachsen a(z) und b(z) unterschiedlich auszuführen. Hierfür bietet sich an, die Rillentiefe zu variieren, weil das aus Herstellungsgründen am einfachsten ist. Mit
Hilfe dieser Maßnahmen gelingt es, einen elliptischen RiI-lenhornstrahler zu erstellen, der in zwei Polarisationen
identische Phasendrehungen aufweist. ' ·

Claims (6)

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   Patentansprüche

   [ 1 J Breitbandigr Rillenhornstrahler mit einem Hybridwellenanregungsteil, dessen innerer lichter Querschnitt über die ganze Länge konstant ist, und mit einem Übergangsab- · schnitt vom Querschnitt des Hybridwellenanregungsteils auf den Querschnitt der Hornapertur, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und der innere lichte Querschnitt des Hybridwellenanregungsteils (1) so bemessen sind, daß die in diesen Anregungsteil eintretende Hohlleiterwelle vollständig nur in den zu nutzenden Hybridwellentyp umgewandelt wird, daß die Wandsteigung des Übergangsabschnitts (2,3) so gewählt ist,' daß in ihm keine Störwellen existenzfähig sind, und daß die Rillen (4) durch entsprechende Dimensionierung in allen Abschnitten des Hornstrahlers an die gleiche Übertragungsbandbreite angepaßt sind.
2. 2. Breitbandiger Rillenhornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, falls die Hornapertur einen anderen

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   Querschnitt als das Hybridwellenanregungsteil (1) hat, im Übergangsabschnitt zunächst in einer ersten Zone (2) der Übergang vom Querschnitt des Anregungsteils auf einen Querschnitt erfolgt, der in seiner Form dem der Hornapertur entspricht,in seiner Größe aber möglichst wenig vom Anregungsteilquerschnitt abweicht und dann in einer zweiten Zone (3) dieser Querschnitt sich auf die endgültige Hornapertur aufweitet.
3. 3. Breitbandiger Hornstrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem runden Anregungsteilquerschnitt und einer elliptischen Hornapertur die erste Übergangszone (2) mit einem elliptischen Querschnitt endet, dessen eine Querschnittsachse (b2) gegenüber dem Durchmesser des Kreisquerschnitts des Anregungsteils unverändert oder vermindert ist und dessen andere Querschnittsachse (a2) soweit vergrößert ist, daß das Achsenverhältnis des elliptischen Querschnitts am Ende der ersten Übergangszone gleich dem der elliptischen Hornapertur ist.
4. 4. Breitbandiger Rillenhornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenform, die Rillentiefe und der Rillenabstand im Hybridanregungsteil (1) und im Übergangsabschnitt (2,3) an den örtlichen lichten Hohlleiterquerschnitt angepaßt sind.
5. '5. Breitbandiger Rillenhornstrahler nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (4) eine kapazitive Belastung aufweisen, die mit zunehmendem inneren lichten Querschnitt im Übergangsabschnitt (2) zur Hornapertur hin stetig abnimmt.
6. 6. Breitbandiger Rillenhornstrahler nach einem der Ansprüche 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß, sofern die Hornapertur elliptisch ist, die Tiefen der Rillen (4) bei den

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   Querschnittsachsen a (ζ) und b (ζ) längs des Übergangsquerschnitts (2,3) unterschiedlich ausgebildet sind und dieser Unterschied zur Hornapertur hin abnimmt.