DE3203901A1

DE3203901A1 - Antennenerreger mit mehreren wellentypen

Info

Publication number: DE3203901A1
Application number: DE19823203901
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 6109 Mühltal Scheffer
Original assignee: Siemens AG; AEG Telefunken Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1983-08-25

Description

Die Erfindung betrifft einen Antennenerreger mit mehreren
Wellentypen. Neben der H11 Grundwelle wird bei Erregern mit glatter Wand die H21-Welle, bei Erregern mit Rillenstruktur die HE21 -Welle angeregt.
Antennenerreger, bei denen neben der H11-Grundwelle im Erreger zusätzlich eine H21-Welle angeregt und mitabgestrahlt wird, sind bekanntlich (Proc. 8 th European Microwave Conference 1978, S. 183-187) für asymmetrische Reflektorantennen, insbesondere für asymmetrische Parabolantennen geeignet, weil dadurch der Kreuzpolarisationsanteil stark vermindert wird.
In der genannten Fundstelle wurde zu diesem Zweck bereits ein Antennenerreger vorgeschlagen, der aus drei runden Hohlleiterabschnitten besteht, wobei der mittlere Hohlleiterabschnitt mit Längsschlitzen und mit darüber senkrecht auf dem Hohlleitermantel angeordneten kurzgeschlossenen Rechteckhohlleitern bestimmter Länge zur Erzeugung der H21-Welle versehen ist.
Bei Antennenerregern mit H21-Welle neben der H11-Grundwelle zur linear- oder zirkularpolarisierten Ausleuchtung asymmetrischer Parabolrefelektoren besteht die Forderung nach konphaser tberlagerung der Strahlungsanteile von H11- und H21-Welle im Fernfeld des Erregers, um eine dem asymmetrischen Reflektor angepaßte Erreger-Polarisationscharakteristik zu erzeugen und in diesem Zusammenhang schließlich eine möglichst niedrige Kreuzpolarisationskomponente im Fernfeld der Gesamtantenne zu erhalten, wobei diese Eigenschaft des Erregers über einem möglichst großen Frequenzbereich erhalten bleiben soll.
Antennenerreger mit Blindleitungen zur zusätzlichen Erzeugung höherer Wellentypen - wie sie in der genannten Fundstelle vorgeschlagen werden - haben den Nachteil, daß wegen der frequenzabhängigen Impedanz dieser Blindleitungen sowohl die Amplitude als auch die Phase der angeregten H21-Welle stark frequenzab- hängigist und daher der nutzbare Frequenzbereich einer Antenne mit diesem Erreger stark eingeengt wird. Außerdem ist die Herstellung eines Antennenerregers mit Blindleitungen recht aufwendig und daher teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antennenerreger mit H21- bzw. EE21-Wellen aufzuzeigen, bei dem sowohl die Amplitude als auch die Phase der angeregten 1- bzw.
Æ21-Wellen nur wenig frequenzabhängig ist und gleichermaßen die Herstellung vereinfacht wird, Die Aufgabe wird bei einem Antennenerreger, bestehend aus einem runden Speisehohlleiter und einem im Bereich der Einspeisung kegelförmigen Hornstrahler erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achsen des Speisehohlleiters und des Hornstrahlers a) radial um die Größe R versetzt zueinander angeordnet sind und b) zueinander einen endlichen Winkel a bilden, wobei c) der Durchmesser D des kreisförmigen Nündungsquerschnitts des Hornstrahlers so bemessen ist,'daß der höhere Wellentyp H21 bzw. HE21 ausbreitungsfähig ist.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antennenerregers ohne Rillenstruktur Fig. 2 gemessene Richtdiagramme in verschiedenen f -Ebenen eines mit einer Rillenstruktur versehenen Erregers bei Horizontalpolarisation In Fig. 1 ist ein Antennenerreger schematisch dargestellt, der sich aus dem Rundhohlleiter 1 und einem kegelförmigen Hornstrahler zusammensetzt. Der Rundhohlleiter schließt mit d radialen Versetzung R und mit der durch den Winkel a gekennzeichneten Neigung gegenüber der Hornstrahlerachse an den Hornstrahler an. Dabei ist der kreisförmige Mündungsquerschnitt des Hornstrahlers senkrecht zur Hornstrahlerachse mit dem Durchmesser D so bemessen, daß der höhere Wellentyp 1 ausbreitungsfähig ist.
Bei dieser Zuordnung von Speisehohlleiter und Hornstrahler wird durch die eingespeiste H11-Welle (Vertikalpolarisation in der Symmetrieebene des Erregers, also in der Zeichenebene und Horizontalpolarisation senkrecht dazu) im Mündungs querschnitt 3 die H21-Welle in der bekannten Orientierung zur H11-Welle angeregt.
Die Amplitude der 1-Welle ist überwiegend von der radialen Versetzung R und nur in geringerem Ausmaß von der Neigung a abhängig, während eine eventuell auftretende Phasendifferenz zwischen den 1-Wellen bei Vertikal- bzw. Horizontalpolarisation überwiegend durch Änderung der Neigung a korrigiert werden kann.
Die für eine einwandfreie Funktion des Erregers notwendige Phasendifferenz zwischen H11- und 1-Welle von 900 in der Apertur wird durch die Länge L bei vorgegebenem, halben Offnungswinkel e O des Hornstrahlers erzielt.
Zur Verwendung des Erregers bei Zirkularpolarisation, zur gleichmäßigen Reflektorausleuchtung und zur besonders kreuzpolarisationsarmen Strahlung der Gesamtantenne ist es zweckmäßig, die Innenwand des Erregers oder Teile davon mit einer Rillenstruktur zu versehen.
In Fig. 2 sind gemessene Richtdiagramme eines mit einer Rillenstruktur versehenen Erregers, der nach dem in Fig. 1 gezeigten Prinzip aufgebaut wurde, abgebildet.(Die verwendeten Abkürzungen sind: CP-Hauptpolarisationsdiagramme; XP-Kreuzpolarisationsdiagramme; ll),(p -Eugelkoordinaten zur Beschreibung der Position). Obwohl bei diesem Erreger noch keine Rücksicht auf eine für einen Reflektor angemessene Diagrammbreite genommen wurde, geht aus den Meßwerten unreiner darauf aufgebauten Berechnung die korrekte und in der vorangegangenen Beschreibung geschilderte Anregung der HE21-Welle hervor.
Zur Ausleuchtung eines asymmetrischen Refletors mit elliptischer Apertur ist es bekanntlich zweckmäßig, den Querschnitt des Hornstrahlers 2 in Richtung zur Aperturöffnung kontinuierlich in einen elliptischen Querschnitt auslaufen zu lassen.
Zur Verringerung der restlichen Kreuzpolarisation, die vom Hornstrahler des Erregers (auch bei Verwendung einer Rillenstruktur) ausgeht, kann es zweckmäßig sein, die Innenwand des Hornstrahlers in Richtung zur Aperturöffnung in ein von einer Geraden abweichendes Profil (z. B. Glockenform) übergehen zu lassen.
Der in Fig 1 dargestellte Antennenerreger ist wegen des Verzichts auf Hinzuschaltung irgendwelcher frequenzabhängiger Bauelemente breitbandig. Der Eingangsreflexionsfaktor ist ähnlich niedrig wie bei vergleichbaren rotationssymmetrischen Ant ennenerregern.
Die Herstellung des Antennenerregers ist wegen des einfachen Aufbaus kostengünstig.

Claims

Antennenerreger mit mehreren Wellentypen <5) Patentansprüche 1. Antennenerreger mit mehreren Wellentypen, bestehend aus einem runden Speisehohlleiter (1) und einem im Bereich der Speisemündung kegelförmigen Hornstrahler (2), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Achsen des Speisehohlleiters (1) und des Hornstrahlers (2) a) radial um die Größe R versetzt zueinander angeordnet sind und b) zueinander einen endlichen Winkel a bilden, wobei c) der Durchmesser D des-kreisförmigen Mündungsquerschnitts (3) des Hornstrahlers (1) so bemessen ist, daß der höhere Wellentyp H21 bzw. HE21 ausbreitungsfähig ist fig.1).
2. Antennenerreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzetohaet, daß der Hornstrahler (2) in allen Querschnittsebenen kreisförmigen Querschnitt hat.
3. Antennenerreger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Hornstrahlers (2) in Richtung zur Apertur in einen elliptischen Querschnitt übergeht.
4. Antennenerreger nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile seiner Innenwand eine Rillenstruktur aufweisen.

5, Antennenerreger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Hornstrahlers (2) in Richtung zur Apertur in ein von einer Geraden abweichendes Profil(z.B. Glockenform) übergeht.