DE3405879A1

DE3405879A1 - Reflektorantenne

Info

Publication number: DE3405879A1
Application number: DE19843405879
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 6140 Bensheim Hollmann
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1984-02-18
Filing date: 1984-02-18
Publication date: 1985-08-22

Description

Reflektorantenne
Die Erfindung betrifft eine Reflektorantenne, mit der ein sektorförmiges Richtdiagramm in einer Ebene, ein sogenanntes Sektordiagramm, erzeugt werden kann. Eine solche Antenne, die sich als Festatationsantenne des öffentlichen beweglichen Landfunkdienstes im Dezimeterwellenbereich der Deutschen Bundespost eignet, strahlt den größten Teil der Energie in einen Raumsektor mit einem bestimmten Öffnungswinkel 2 00 ab.
Ein Sektordiagramm läßt sich bekanntlich durch Überlagerung der Strahlung von mehreren nebeneinander angeordneten Yagi-Antennen (P 33 15 685.9 und P 33 15 686.7) erreichen. Ihre Zusammenschaltung erfordert ein Netzwerk, das einmal wegen seiner elektrischen Verluste den Gewinn der Antenne verringert und zum anderen die Komplexität der Gesamtantenne vergrößert, was für manche Anwendungsfälle nachteilige Folgen mit sich bringt.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Sektorstrahler anzugeben, der unter Verzicht auf ein Netzwerk ein Sektordiagramm realisiert.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die genaue Bemessung einer verwirklichten Ausführungsform ist in den Unteransprechen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Fig. 1 bis 5 näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung der Wirkungsweise der Reflektorantenne nach der Erfindung, Fig. 2 ein damit erzieltes sektorförmiges Richtdiagramm, Fig. 3 eine Reflektorantenne nach der Erfindung mit einer mittleren und zwei seitlichen Yagi-Antennen, Fig. 4 die zwei seitlichen Yagi-Antennen und Fig. 5 die mittlere Yagi-Antenne.
Fig. 1 veranschaulicht im Prinzip die Wirkungsweise der Reflektorantenne. Der Erreger E besteht aus drei gleichphasig gespeisten Antennen mit den Strahlrichtungen a, b, c.
Der Erreger E ist in Fig. 1 lediglich symbolisch dargestellt.
Jede Antenne erzeugt für sich in Verbindung mit den Reflektoren 4, 5, 7 die entsprechenden Richtdiagramme A, B, C, wobei wegen der Symmetrie der Gesamtantenne B und C identisch sind. Die positiven und negativen Vorzeichen an den Richtdiagrammen zeigen an, daß die Phase der Strahlung um jeweils 180 0verschoben ist.
Gemäß Fig. 2 ergibt die uberlagerung der Richtdiagramme ein Sektordiagramm mit einem Öffnungswinkel von 2 O . Der Pegel des Sektordiagramms fällt in Form einer steilen Flanke im Überlappungsbereich zwischen #o und 1 (von der Antennenachse aus gerechnet) auf den Wert 0N0 ab. Dieser als Nebenzipfelpegel bezeichnete Wert gilt auch für den Winkelbereich 5 1 .
Fig. 3 bis 5 zeigen eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, durch die ein sektorfömiges Richtdiagramm in der Ebene des magnetischen Vektors des Strahlungsfeldes realisiert wird.
Für einen oft vorkommenden Anwendungsfall mit = 300, == 40° und CN t -25 dB zeigt Fig. 3 eine erprobte Ausführungsform. Vor der ebenen Reflektorplatte 4 mit der Breite 9 von 2 Wellenlängen (9 = 2 W) sind im Abstand von 0,25 Wellenlängen die seitlichen Yagi-Antennen 2, 3 und orthogonal zu diesen die mittlere Yagi-Antenne 1 angeordnet. Der Dipol 15 erregt gemeinsam alle drei Yagi-Antennen.
Im Anschluß an den rückwärtigen Reflektor 4 folgen die seitlichen Reflektoren 5 und 6 bzw. 7 und 8 mit den Knickwin- Deutsche Bundespost 2536 keln a = 450 und ß = 150 und den Reflektorbreiten 10 = 1,78 W und 11 = 1 W. Alle Reflektoren sind eben. Ihre Höhe 14 (Fig. 5) erstreckt sich in Richtung des elektrischen Vektors des Strahlungafeldes und beträgt 2,5 Wellenlägen (14 = 2,5 W).
In Fig. 4 sind die Abmessungen der seitlichen Yagi-Antennen 2, 3 dargestellt. Ihre Antennenachsen liegen symmetrisch zum gemeinsamen Erreger-Dipol 15. Jede Antenne besteht aus drei Direktoren 22 bis 24. Diese haben in Bezug auf die BetriebswelleX untereinander die Abstände 25 = 0,075 W, 26 = 0,15 W und 27 = 0,45 W. Zum Dipol und zu den Direktoren gehören die Längen 28 = 0,513W, 29 = 0,325 W, 30 = 0,45 W und 31 = 0,425 W. Der Dipol und die Direktoren sind 0,0075 W dick.
Fig. 5 zeigt die mittlere Yagi-Antenne 1 im Abstand 32 = 0,25 W von der rückwärtigen Reflektorplatte 4 mit der Höhe 14 = 2,5 W. Die Antenne besteht aus dem gemeinsamen Erreger-Dipol 15 und sechs Direktoren 16 bis 21. Diese haben untereinander die Abstände 33 = 0,15 W, 34 = 0,15 W, 36 = 0,375W, 37 = 0,4W und 38 = 0,575W. Zu den 0,0075W dicken Direktoren gehören die Längen 39 = 0,443 W, 40 = 0,41 W, 41 = 0,4 W, 42 = 0,375 W, 43 = 0,35 W und 44 = 0,325 W.
Die Erregung des Dipols geschieht durch zwei aus einem Symmetrierglied 45 gegenphasig gespeiste Koaxialkabel, deren Innenleiter 12, 13 mit dem Dipol 15 verbunden sind.

Claims

Reflektorantenne 7 Patentansprüche 'IjReflektorantenne, bei der zur Erzeugung eines sektorförmigen Richtdiagramms eine Diagraminsynthese aus drei nebeneinander angeordneten Richtdiagrammen vorgesehen ist, wobei die beiden äußeren Richtdisgramme gegenphasig und mit verminderter Amplitude gegenüber dem mittleren Richdiagramm ausgebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gegenphasigkeit der beiden äußeren Richtdiagramme (B, O) jeweils durch Reflexion zweier mit ihren Strahlrichtungen (b, c) zunächst zueinander entgegengesetzt und orthogonal zur Hauptstrahlrichtung (a) verlaufender Primärstrahlungen an je einem ebenen seitlichen Reflektor (5, 7) erzielt ist, der zur Hauptstrahlrichtung (a) hin abgewinkelt ist und als Umlenkspiegel wirkt, daß die seitlichen Reflektoren (5, 7) symmetrisch zu einem rückwärtigen Reflektor (4) und einem davor sitzenden gemeinsamen Erreger (E) angeordnet sind, der sowohl zur direkten Erzeugung des mittleren Richtdiagramms (A) als auch der beiden Primärstrahlungen dient, wobei die Breite des rückwärtigen Reflektors (4) so groß gewählt ist, daß bei ausschließlicher Erregung der Reflektorantenne durch die beiden seitlichen Primärstrahlungen die zweite Nullstelle des Richtdiagramms der Reflektorantenne mit dem halben Öffnungswinkel 8, des sektorfömigen Richtdiagramms zusammenfällt (Fig. 1).
2 Reflektorantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Erreger aus einer in Hauptstrahlrichtung (a) weisenden mittleren Yagi-Antenne (1) und zwei mit ihren Strahlrichtungen (b, c) dazu orthogonal und zueinander entgegengesetzt angeordneten seitlichen Yagi-Antennen (2, 3) besteht, die durch einen gemeinsamen Dipol (15) konphas gespeist werden, der im Schnittpunkt der T-förmig aneinanderstoßenden Strahlrichtungen (a, b, c) angeordnet ist (Fig. 3).
3 Reflektorantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer bestimmten Nebenzipfeldämpfung außerhalb eins vorgegebenen offnungswinkels (2 1) an jedem der seitlichen Reflektoren (5, 7), die gegenüber dem rückwärtigen Reflektor (4) um einen Winkel (a in Fig. 3) zur Hauptstrahlrichtung hin abgewinkelt sind, Je ein vorderer Reflektor (6, 8) gleichsinnig um einen Winkel (ß) abgewinkelt angeordnet ist, wobei der Winkel ß gegenüber dem seitlichen Reflektor angenähert die Differenz aus dem Winkel a und dem halben Öffnungswinkel o darstellt (Fig. 3).
4 Reflektorantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem rückwärtigen Reflektor (4) die seitlichen Reflektoren (5, 7) um den Winkel a = 450 und gegenüber diesen die vorderen Reflektoren (6, 8) um den Winkel ß=150 zur Hauptatrahlrichtung (a) hin abgewinkelt sind.
5 Reflektorantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierung im Hinblick auf das angestrebte sektorförmige Diagramm durch einen in der Gesamtstrahlung deutlich niedrigeren Strahlungsanteil der seitlichen Yagi-Antennen (2, 3) im Vergleich zum Strahlungsanteil der mittleren Yagi-Antenne (1) geschieht, wobei das Verhältnis der Strahlungsanteile durch einen wesentlich kleineren Gewinn der seitlichen Yagi-Antennen gegenüber dem der mittleren Yagi-Antenne sowie durch die Breiten (10) und (11) der seitlichen und vorderen Reflektoren bestimmt ist (Fig. 3).
6 Reflektorantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Sektor-Öffnungswinkel von 2 0 = 600 (Fig. 2) und einen Nebenzipfelpegel CN = -25 dB außerhalb eines Sektors 2 1 = 800 die Breite (9) des rückwärtigen Reflektors (4) 2 Wellenlängen (w), die Breite (10) der seitlichen Reflektoren (5) bzw. (7) 1,78 W, die Breite (11) der vorderen Reflektoren (6) bzw. (8) 1 W und die Höhe (14) aller Reflektoren 2,5 W betragen (Fig. 3).
7 Reflektorantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (32) der seitlichen Yagi-Antennen (2, 3) von dem rückwärtigen Reflektor (4) 0,25 W beträgt und daß die mittlere Yagi-Antenne sechs und die seitlichen Yagi-Antennen drei Direktoren aufweisen (Fig. 5).