DE3224545A1

DE3224545A1 - Gruppenantenne

Info

Publication number: DE3224545A1
Application number: DE19823224545
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr.-Ing. 7900 Ulm Petri; Alois Dipl.-Ing. 7915 Elchingen Rupp; Albert Dipl.-Ing. 7900 Ulm Schlaud
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-01-05
Also published as: GB8317218D0; GB2123215A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-UL/We/hä

Theodor-Stern-Kai 1 UL 82/79

D-6000 Frankfurt 70

Gruppenantenne

Die Erfindung betrifft eine Gruppenantenne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Gruppenantennen sind mehrere Einzelstrahler in ihrer gegenseitigen Phasenlage so eingestellt, daß sich durch Überlappung aller von den Einzelstrahlern abgestrahlten Wellenfelder ein gewünschtes Richtdiagramm ergibt. Ein nicht unwesentlicher Teil der Energie wird dabei aber auch unerwünschterweise nach hinten abgestrahlt. Dies kann wirkungsvoll verhindert werden durch eine geschlossene oder engmaschige Reflektorfläche hinter der Strahlergruppe, die die nach rückwärts abgestrahlte Energie in das gewünschte Antennendiagramm reflektiert.

Eine derartige Reflektorfläche bedeutet jedoch gleichzeitig eine erhebliche Windlast für den mechanischen

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Aufbau der Antenne, der zur Bewältigung dieser Windlast, erheblich aufwendiger gestaltet werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gruppen« antenne anzugeben, die gute Eigenschaften hinsichtlich der gerichteten Abstrahlung aufweist und dabei eine wesentlich geringere mechanische Belastung bei Wind bewirkt als eine Antenne mit einer Reflektorfläche.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antenne mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Reflektorgitter mit den parallel angeordneten Platten wirkt für die in Richtung des Gitters von den Einzelstrahlern abgestrahlten Wellen wie eine . · Wellenleiteranordnung in der Art von Hohlleitern. Die Grenzwellenlänge oder kritische Wellenlänge λ^ der Qrundwelle im Hohlleiter bzw. zwischen zwei parallelen leitenden Ebenen ist gleich dem doppelten Abstand der beiden Ebenen. Für elektromagnetische Wellen mit einer größeren Wellenlänge können im Hohlleiter oder zwischen den Ebenen nur solche Felder entstehen, die sich aperiodisch ausbreiten und mit wachsendem Abstand von der Einspeisungs-r stelle her schnell abklingen. Diese aperiodischen Felder, deren Amplitude exponentiell abnimmt, entziehen der Welle keine Wirkleistung. Die eingespeiste Energie wird damit praktisch vollständig reflektiert, da eine Wellenausbreitung nicht möglich ist und trägt bei geeignetem Abstand zwischen Einzelstrahler und Plattenrand (in der Regel 1/4 der Wellenlänge) zur Verstärkung der Vorwärtsstrahlung bei. Bei einem Hohlleiter oder parallelen Platten endr licher Tiefe erfolgt hingegen eine Energieübertragung mit

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einer Rate, die von der Hohlleiterbreite bzw. dem Plattenabstand und der Weglänge zwischen Einspeisestelle und Hohlleiterausgang bzw. Plattenende abhängt. Der Anteil der durchgehenden bzw. der reflektierten Energie sowie deren Phase läßt sich über diese Parameter damit auch einstellen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht. Die Abbildungen zeigen jeweils Ausschnitte aus einer erfindungsgemäßen Gruppenantenne aus unterschiedlichen Sichtwinkeln.

FIG. 1 eine Draufsicht mit Blickrichtung in Polarisationsrichtung der Strahlerelemente

FIG. 2 eine Frontansicht
FIG. 3 eine schrägperspektivische Darstellung.

An elektrisch leitenden Tragsäulen 2 sind jeweils mehrere Strahlerelemente 3 montiert. Alle Strahlerelemente sind parallel ausgerichtet. Durch Überlagerung aller von den einzelnen Strahlerelementen abgestrahlten Wellenfelder entsteht das gewünschte Richtdiagramm. Hinter der Strahlerebene der Antenne ist ein Reflektorgitter aus parallelen Platten 1 angeordnet. Die Platten 1 sind zumindest an ihrer Oberfläche elektrisch leitend. Die Plattenflächen verlaufen senkrecht zu der Fläche in der die Strahlerelemente 3 liegen. Der elektrische Feldvektor der von den Strahlerelementen ausgesandten Strahlung verläuft parallel zu den Plattenflächen.

Für die von den Strahlerelementen 3 in Richtung des Reflektorgitters abgestrahlten Wellen bilden die gegenüberliegenden Flächen zweier benachbarter Platten eine

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Wellenleitung des Hohlleitertyps ohne Begrenzung in Richtung des Vektors der elektrischen Feldstärke. Eine periodische Wellenausbreitung ist aufgrund des geringen Plattenabstands d., der kleiner ist als die halbe Betriebswellenlänge λ /2, zwischen den Platten nicht möglich; die kritische Frequenz dieser Hohlleiteranordnung ist höher als die Betriebsfrequenz der Strahlerelemente. Die Wellen können sich zwischen den Platten nur aperiodisch ausbreiten und werden stark gedämpft. Die Dämpfung nimmt sowohl mit abnehmendem Plattenabstand als auch mit zunehmender Plattentiefe zu. Die Plattentiefe ist hierbei die Erstreckung der Platten senkrecht zur Strahlerebene. Über die Parameter Plattenabstand und Plattentiefe kann daher die Dämpfung der unerwünschterweise nach hinten abgestrahlen Wellenanteile eingestellt werden. Die Plattentiefe ist nicht notwendigerweise für alle Platten konstant. Gleiches gilt für die Plattenabstände d., die allerdings immer die Bedingung d-<\/2 erfüllen.

Die Oberflächen der Tragsäulen 2 sind gleichfalls elektrisch leitend und so geformt, daß sie zu direkt benachbarten Platten hin die Gegenflächen für die Ausbildung eines Wellenhohlleiters bilden. Die Frontseiten der Tragsäulen sind in der Regel eben und reflektieren die auffallende Strahlung wie allgemein eine metallische Reflektorfläche. Die Tragsäulen 2 sind innen hohl und bergen die Zuleitungen 4 zu den einzelnen, an den Tragsäulen befestigten Strahlerelementen 3.

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PTL-UL/We/hä

Theodor-Stern-Kai 1 UL 82/79

D-6000 Frankfurt 70

Patentansprüche

Gruppenantenne mit mehreren parallel ausgerichteten, in einer Fläche angeordneten Einzelstrahlern für linear polarisierte Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Strahlerfläche ein Reflektorgitter mit untereinander parallelen Platten aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, daß die Platten senkrecht zur Strahlerfläche und parallel zur Polarisationsrichtung der Strahler ausgerichtet sind und daß benachbarte Platten einen Abstand (d.) aufweisen, der kleiner ist als die halbe Betriebswellenlänge der Einzelstrahler.
2. Antenne nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Platten sich über die gesamte Höhe des Reflektorgitters erstrecken.

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3. Antenne nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten rechteckig sind.
4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus einem Metallgitter bestehen.
5. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, auf der die Einzelstrahler angebracht sind, eine Ebene ist.
6. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler im Abstand ungefähr einer Viertelwellenlänge vor dem Reflektorgitter angeordnet sind.
7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstrahler an Säulen aus elektrisch leitendem Material befestigt sind, die innerhalb des Reflektorgitters angeordnet sind und die parallel zu den Platten verlaufende Seitenflächen aufweisen, welche die Gegenflächen für die direkt benachbarten Platten bilden.
8. Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen hohl sind und die Zuleitungen zu den Einzelstrahlern im Innern der Säulen verlegt sind.