DE3439414A1 - ANTENNA EXTENSION FOR AT LEAST TWO DIFFERENT FREQUENCY BANDS - Google Patents
ANTENNA EXTENSION FOR AT LEAST TWO DIFFERENT FREQUENCY BANDSInfo
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Description
kabelmetal electro
Gesellschaft mit beschränkter HaftungKabelmetal electro
Company with limited liability
84-46/H84-46 / H
24. Oktober 1984October 24, 1984
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antennenerreger für mindestens zwei unterschiedliche Frequenzbänder, bestehend aus einem im wesentlichen rohrförmigen Bauteil, in dem mindestens zwei Polarisationsweichen hintereinander angeordnet sind, an welche jeweils zwei Hohlleiter so angeschlossen sind, daß in jeder Polarisationsweiche zwei senkrecht zueinander polarisierte elektromagnetische Wellen geführt sind, von denen die erste Polarisationsweiche für das niedrigere Frequenzband größere lichte Abmessungen als die zweite Polarisationsweiche hat (US-PS 4,410,866).The invention relates to an antenna exciter for at least two different frequency bands, consisting of an essentially tubular component in which at least two polarization switches are arranged one behind the other, to which two waveguides are connected so that in each polarization switch two perpendicular Electromagnetic waves polarized to one another are guided, of which the first polarization switch is for the lower frequency band larger clear dimensions than the second polarization switch (US-PS 4,410,866).
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Derartige Antennenerreger werden beispielsweise für die Ausleuchtung von Richtantennen mit parabolischem Reflektor für Richtfunk, Satellitenfunk oder Funkortung verwendet. Sie können dabei zur direkten Ausleuchtung des Reflektors oder auch zur Ausleuchtung desselben über einen Subreflektor (Cassegrainprinzip) eingesetzt werden. "Ausleuchtung" soll dabei beide Übertragungsrichtungen der elektromagnetischen Wellen umfassen, also sowohl abzustrahlende als auch zu empfangende Wellen.Such antenna exciters are used, for example, for the illumination of Directional antennas with parabolic reflector for directional radio, satellite radio or radio location is used. You can use it for direct illumination of the reflector or to illuminate it via a sub-reflector (Cassegrain principle). "Illumination" is supposed to include both directions of transmission of the electromagnetic waves, i.e. both waves to be emitted and waves to be received.
Polarisationsweichen zum Ausleuchten von Reflektoren sind beispielsweise durch die US-PS 3,864,688 bekannt. Sie dienen dazu, zwei über angeschlossene Hohlleiter geführte elektromagnetische Wellen so zu entkoppeln, daß sie sich gegenseitig nicht stören. Bei dieser bekannten Polarisationsweiche wird dazu ein kreiszylindrisches Rohrstück verwendet, in das zwei Hohlleiter nebeneinander einmünden. Die Entkopplung der beiden Wellen wird durch eine Anzahl von gegeneinander versetzten Stiften oder einen verdrehten Blechstreifen erreicht, die im Rohrstück zwischen den Anschlußstellen der beiden Hohlleiter angeordnet sind. Es wird dadurch eine Drehung der einen Welle um 90° bewirkt, so daß beide Wellen senkrecht aufeinander stehen. Die Forderung nach störungsfreier Führung zweier orthogonal polarisierter Wellen des gleichen Frequenzbandes ist mit dieser bekannten Anordnung dadurch mit einigem Aufwand erfüllbar.Polarization switches for illuminating reflectors are for example known from U.S. Patent 3,864,688. They are used to connect two over To decouple waveguide guided electromagnetic waves so that they do not interfere with each other. With this well-known Polarization switch is a circular cylindrical pipe piece is used, into which two waveguides open side by side. The decoupling of the two waves is made possible by a number of offset from one another Reached pins or a twisted sheet metal strip, which are arranged in the pipe section between the connection points of the two waveguides. It this causes a rotation of one shaft by 90 °, so that both Waves are perpendicular to each other. The requirement for interference-free guidance of two orthogonally polarized waves of the same frequency band can be fulfilled with some effort with this known arrangement.
Der eingangs beschriebene Antennenerreger nach der US-PS 4,410,866 weist zwei Polarisationsweichen auf, von denen jede für ein anderes Frequenzband ausgelegt ist. Dieser Antennenerreger kann beispielsweise gleichzeitig zwei orthogonale Wellen des Frequenzbandes 3,7 bis 4,2 GHz - im folgenden "4-GHz-Band" genannt - und zwei orthogonale Wellen des Frequenzbandes 5,925 bis 6,425 GHz - im folgenden als "6-GHz-Band" bezeichnet - führen. In der dabei verwendeten rohrförmigen Polarisationsweiche für das 4-GHz-Band sind Filter eingebaut, die für das 4-GHz-Band als Kurzschluß wirken sollen, um eine Ausbreitung der Wellen in der falschen Richtung zu verhindern. Die Wellen des 6-GHz-Bandes hingegen sollen durch die Filter nicht gestört werden. Der Einbau dieserThe antenna exciter described above according to US Pat. No. 4,410,866 has two polarization splitters, each of which is designed for a different frequency band. This antenna exciter can, for example, simultaneously two orthogonal waves of the frequency band 3.7 to 4.2 GHz - hereinafter referred to as the "4 GHz band" - and two orthogonal waves of the Frequency band 5.925 to 6.425 GHz - hereinafter referred to as "6 GHz band" - lead. In the tubular polarization switch used for this Filters are installed for the 4 GHz band, which are intended to act as a short circuit for the 4 GHz band to prevent the waves from spreading to prevent going in the wrong direction. The waves of the 6 GHz band however, should not be disturbed by the filters. The installation of this
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aus Berylliumoxid bestehenden Filter und die Filter selbst bedeuten einen erheblichen Aufwand. Sie erfordern außerdem eine Präzisionsfertigung. Zwischen den beiden Polarisationsweichen ist außerdem ein konisch verlaufendes Übergangsstück angebracht, durch welches der Antennenerreger verlängert und schwerer wird. Der Einbau in eine Antennenanlage wird dadurch schwieriger. Außerdem erfordert auch dieses Übergangsstück eine Präzisionsfertigung, wenn keine störenden Reflexionen auftreten sollen.mean filters made of beryllium oxide and the filters themselves a considerable effort. They also require precision manufacturing. There is also a between the two polarization switches Tapered transition piece attached, through which the antenna exciter is lengthened and becomes heavier. Installation in a This makes antenna installation more difficult. In addition, this transition piece also requires precision manufacture if there are no interfering reflections should occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antennenerreger für mindestens zwei Frequenzbänder anzugeben, der gegenüber der bekannten Konstruktion einfacher aufgebaut ist»The invention is based on the object of an antenna exciter for specify at least two frequency bands that have a simpler structure compared to the known construction »
Diese Aufgabe wird bei einem Antennenerreger der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,In the case of an antenna exciter, this task is as described above Type solved according to the invention by
- daß die erste Polarisationsweiche für das niedrigere Frequenzband aus einem an die zweite Polarisationsweiche direkt angeschlossenen unrunden Teil, dessen Innenquerschnitt in zwei senkrecht aufeinander stehenden Ebenen unterschiedliche Abmessungen hat, und aus einem in axialer Richtung angeschlossenen symmetrischen Teil mit symmetrischem Innenquerschnitt besteht,- That the first polarization switch is for the lower frequency band a non-circular part directly connected to the second polarization switch, the inner cross-section of which is perpendicular to one another in two standing levels has different dimensions, and from an in axially connected symmetrical part with a symmetrical internal cross-section,
- daß bei der ersten Polarisationsweiche der eine Hohlleiter im Verlauf des unrunden Teils und der andere Hohlleiter im Verlauf des symmetrischen Teils jeweils in radialer Richtung verlaufend angeschlossen sind,- That with the first polarization switch the one waveguide in the course of the non-circular part and the other waveguide connected in the course of the symmetrical part, each extending in the radial direction are,
- daß die lichten Abmessungen des unrunden Teils mindestens in der senkrecht zur Polarisationsrichtung der in dieses Teil eingespeisten Welle liegenden Ebene größer als die lichte Weite der zweiten Polarisationsweiche sind und- That the clear dimensions of the non-round part at least in the perpendicular to the direction of polarization of the fed into this part Wave lying plane larger than the clear width of the second polarization switch are and
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- daß die lichten Abmessungen des symmetrischen Teils größer als die kleinste Abmessung des unrunden Teils und mindestens so groß sind, daß der Grundmode der eingespeisten Welle ausbreitungsfähig ist.- That the clear dimensions of the symmetrical part is greater than that Smallest dimension of the non-circular part and at least large enough that the fundamental mode of the fed-in wave is capable of propagation.
Ein solcher Antennenerreger besteht nur aus den beiden direkt miteinander verbundenen Polarisationsweichen, übergangsteile zwischen den beiden Polarisationsweichen werden nicht benötigt, und es ist auch kein gesondertes Kurzschlußelement in der ersten Polarisationsweiche erforderlich, durch welches ein Ausbreiten der in diese Polarisationsweiche eingespeisten Wellen in der falschen Richtung zu unterdrücken wäre. Der Antennen._erreger ist dementsprechend einfach aufgebaut und axial so kurz wie irgend möglich. Er läßt sich dementsprechend nicht nur einfach und wirtschaftlich fertigen, sondern sein Gewicht kann gegenüber der bekannten Konstruktion auch verringert werden, so daß seine Montage einfacher wird. Gesonderte Kurzschlußelemente, die bei bekannten Konstruktionen bisher stets erforderlich sind, werden deshalb nicht mehr benötigt, weil die erste Polarisationsweiche an der Übergangsstelle innen unrund ausgeführt ist, so daß in diesen unrunden Teil eingespeiste Wellen nicht in die zweite Polarisationsweiche eintreten können. Das gleiche gilt für die in den symmetrischen Teil der ersten Polarisations-Such an antenna exciter consists only of the two directly with each other connected polarization switches, transition parts between the both polarization switches are not required, and no separate short-circuit element is required in the first polarization switch, by which a propagation of the waves fed into this polarization switch in the wrong direction could be suppressed. Of the Antennen._erreger is accordingly simple and axially so short as humanly possible. Accordingly, it can not only be manufactured easily and economically, but its weight can be compared to the known construction can also be reduced, so that its assembly is easier. Separate short-circuit elements that are known from Constructions that have always been necessary up to now are therefore no longer required because the first polarization switch is at the transition point is designed non-circular on the inside, so that waves fed into this non-circular part cannot enter the second polarization switch. That the same applies to those in the symmetrical part of the first polarization
weiche einge speisten Wellen, welche aufgrund der unterschiedlichensoft fed-in waves, which due to the different
Querschnittsformen der beiden Teile dieser Polarisationsweiche nicht in den unrunden Teil eintreten können.Cross-sectional shapes of the two parts of this polarization switch are not in the non-round part can enter.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings shown.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Antennenanordnung mit einem Antennenerreger nach der Erfindung.Fig. 1 in a schematic representation of an antenna arrangement with a Antenna exciter according to the invention.
Fig. 2 den Antennenerreger selbst in vergrößerter Darstellung.2 shows the antenna exciter itself in an enlarged view.
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Fig. 3 eine Ansicht des Antennenerregers nach Fig. 2 in Richtung des Pfeiles A.FIG. 3 is a view of the antenna exciter according to FIG. 2 in the direction of the Arrow A.
Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 2 entlang der Linie IV - IV.FIG. 4 shows a section through FIG. 2 along the line IV - IV.
Im folgenden werden der Einfachheit halber statt des Wortes "Antennenerreger" das kürzere Wort "Erreger" und statt des Wortes "Polarisations" weiche" das kürzere Wort "Weiche" verwendet.In the following, for the sake of simplicity, instead of the word "antenna exciter" the shorter word "exciter" and instead of the word "polarization" soft "the shorter word" soft "used.
Mit 1 ist der parabolische Reflektor einer Antennenanlage bezeichnet, der beispielsweise auf der Spitze eines Mastes befestigt ist. Im Brennpunkt des Reflektors 1 ist der Erreger 2 angebracht, der aus den beiden Weichen 3 und 4 besteht. In die Weiche 3 münden zwei Hohlleiter 5 und 6 ein, während in die Weiche 4 die beiden Hohlleiter 7 und 8 einmünden. Der Erreger 2 kann eine sich in Richtung des Reflektors 1 erweiternde öffnung 9 haben. Montage und Anordnung der Einzelteile der Antennenanlage sind bekannter Stand der Technik. Es wird daher nicht genauer darauf eingegangen. Der Erreger 2 dient im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der direkten Ausleuchtung des Reflektors 1. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, den Erreger 2 für eine Antennenanlage mit Subreflektoren zu verwenden.1 with the parabolic reflector of an antenna system is referred to, which is attached, for example, to the top of a mast. In the focal point of the reflector 1, the exciter 2 is attached, which from the two points 3 and 4. Two waveguides 5 and 6 open into the switch 3, while the two waveguides 7 and 8 enter the switch 4 merge. The exciter 2 can move in the direction of the reflector 1 have widening opening 9. Assembly and arrangement of the individual parts of the Antenna systems are known state of the art. It is therefore not discussed in more detail. The exciter 2 is used in the exemplary embodiment according to Fig. 1 of the direct illumination of the reflector 1. In principle however, it is also possible to use the exciter 2 for an antenna system with subreflectors.
Die Weichen 3 und 4 sind beide so ausgebildet, daß sie jeweils zwei senkrecht aufeinander stehende Wellen des gleichen Frequenzbandes entkoppelt führen können. Die Weiche 3 ist dabei als erste Weiche für das 4-GHz-Band bezeichnet. In die Weiche 3 münden die beiden Hohlleiter 5 und 6 mit radialem Verlauf bezüglich der rohrförmigen Weiche ein. Die Einmündungsstellen der beiden Hohlleiter können in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzt sein, so daß direkt sichergestellt ist, daß die beiden eingespeisten Wellen mit ihren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen.The switches 3 and 4 are both designed so that they each have two mutually perpendicular waves of the same frequency band can lead decoupled. The switch 3 is the first switch for denotes the 4 GHz band. The two waveguides 5 and 6 open into the switch 3 with a radial course with respect to the tubular switch a. The confluence points of the two waveguides can be offset from one another by 90 ° in the circumferential direction, so that this is ensured directly is that the two waves fed in with their polarization directions are perpendicular to each other.
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J. : 3A394HJ .: 3A394H
Die Weiche 3 hat in ihrem Innenraum keine gleichbleibenden Abmessungen-Sie ist vielmehr in einen symmetrischen Teil 10 und einen unrunden Teil 11 unterteilt, die allerdings so ausgebildet sind, da3 die Weiche 3 einteilig hergestellt werden kann. Die Unterteilung ist durch die gestrichelte Linie 12 angedeutet. Der symmetrische Teil 10 kann entsprechend der Darstellung in Fig. 3 beispielsweise eine zylindrische Bohrung haben, so daß er eine kreisförmige Querschnittsform hat. Die Symmetrie ist allerdings auch dann gewährleistet, wenn der Teil 10 vieleckig, insbesondere quadratisch, ausgeführt ist. In den symmetrischen Teil 10 mündet der Hohlleiter 5 ein.The switch 3 has no constant dimensions in its interior is rather divided into a symmetrical part 10 and a non-circular part 11, which are, however, designed so that the switch 3 can be made in one piece. The subdivision is indicated by the dashed line 12. The symmetrical part 10 can accordingly 3, for example, have a cylindrical bore so that it has a circular cross-sectional shape. the However, symmetry is also guaranteed if the part 10 is polygonal, in particular square. In the symmetrical Part 10 opens into the waveguide 5.
Der unrunde Teil 11 der Weiche 3 hat in seinem Innenraum eine unrunde Querschnittsform mit unterschiedlichen Abmessungen in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen. Eine solche Querschnittsform ist entsprechend Fig. 4 beispielsweise durch ein Rechteck mit nach außen gebogenen Schmalseiten gegeben. Der Innenraum des unrunden Teils 11 könnte aber auch eine elliptische oder eine genau rechteckige Form haben. Die Schmalseiten könnten auch nach innen gebogen sein oder einen beliebig geformten Verlauf haben. In· den unrunden Teil 11 mündet der Hohlleiter 6 ein.The non-circular part 11 of the switch 3 has a non-circular in its interior Cross-sectional shape with different dimensions in two perpendicular directions standing on top of each other. Such a cross-sectional shape is shown in FIG. 4, for example, by a rectangle with the outside given curved narrow sides. The interior of the non-circular part 11 could, however, also have an elliptical or an exactly rectangular shape to have. The narrow sides could also be bent inwards or one have any shape. In the non-circular part 11 opens the Waveguide 6 a.
Die Polarisationsebenen der beiden über die Hohlleiter 5 und 6 in die Weiche 3 eingespeisten Wellen stehen senkrecht aufeinander. Die Querschnittsform des unrunden Teils 11 ist dabei so gewählt, daß die beim übergang vom symmetrischen Teil 10 zum unrunden Teil 11 vorhandenen, durch Punktierung hervorgehobenen Vorsprünge 13 und 14 für die vom Hohlleiter 5 eingespeiste Welle als Kurzschluß bzw. Sperre wirken. Die Welle kann sich also nicht in Richtung des unrunden Teils 11 ausbreiten, sondern nur in der richtigen Richtung, nämlich auf dem Reflektor 1 zu. Die Weiche 3 benötigt daher kein zusätzliches Kurzschlußelement.The planes of polarization of the two via the waveguides 5 and 6 in the Soft 3 fed waves are perpendicular to each other. The cross-sectional shape of the non-circular part 11 is chosen so that the existing at the transition from the symmetrical part 10 to the non-circular part 11, protrusions 13 and 14 highlighted by dots for the waveguide 5 fed wave act as a short circuit or block. The wave cannot propagate in the direction of the non-circular part 11, but only in the right direction, namely on the reflector 1 too. The switch 3 therefore does not require an additional short-circuit element.
Der symmetrische Teil 10 ist entsprechend der zeichnerischen Darstellung kreisförmig ausgeführt. Sein lichter Durchmesser D muß auf jeden Fall größer als die lichte Abmessung K des unrunden Teils 11 sein, damitThe symmetrical part 10 is as shown in the drawing executed circular. Its clear diameter D must in any case be greater than the clear dimension K of the non-round part 11 so that
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■:"" :/0':'" '"' ' 34394U■ : "" : / 0 ' : '"'"'' 34394U
Vorsprünge 13 und 14 entstehen. In bevorzugter AusfUhrungsform ist der Durchmesser D gleich der größten Abmessung G des unrunden Teils 11. Er muß mindestens so groß sein, daß der Grundmode der in den symmetrischen Teil 10 eingespeisten Welle sich ausbreiten kann (1,7 χ D).Projections 13 and 14 arise. In a preferred embodiment, the Diameter D equal to the largest dimension G of the non-circular part 11. Er must be at least so large that the fundamental mode of the wave fed into the symmetrical part 10 can propagate (1.7 χ D).
Die Weiche 4 ist als zweite Weiche für die Führung des 6-GHz-Bandes vorgesehen. Auch hier können die Einmündungsstellen der beiden Hohlleiter 7 und 8 um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sein. Die Ausführungsform der Weiche 4 ist jedoch beliebig. So kann, in derselben auch ein Kurzschlußelement 15 vorhanden sein, mit welcher das Ausbreiten der vom Hohlleiter 7 zugeführten Welle in der falschen Richtung vermieden wird. Es ist jedoch auch möglich, die Einspeisestelle des Hohlleiters 8 an die sonst geschlossene Stirnseite 16 der Weiche 4 zu verlegen, so daß auf das Kurzschlußelement verzichtet werden kann. Eine solche Weiche ist beispielsweise in der DE-OS 32 41 890 beschrieben. The switch 4 is used as a second switch for guiding the 6 GHz band intended. Here, too, the junction points of the two waveguides 7 and 8 can be offset from one another by 90 ° in the circumferential direction. However, the embodiment of the switch 4 is arbitrary. So can, in the same also a short-circuit element 15 be present, with which the propagation of the wave fed from the waveguide 7 in the wrong Direction is avoided. However, it is also possible to connect the feed point of the waveguide 8 to the otherwise closed end face 16 of the switch 4 to be laid so that the short-circuit element can be dispensed with. Such a switch is described in DE-OS 32 41 890, for example.
Die Weiche 4 ist direkt an die Weiche 3 angeschlossen.. Da sie gegenüber der ersten Weiche 3 kleinere Abmessungen hat, ergibt sich an der Übergangsstelle eine Sprungstelle, wie sie aus Fig. 4 hervorgeht. Die zweite Weiche 4 hat an der EinmUndungsstelle in die erste Weiche 3 beispielsweise eine kreisrunde Bohrung 17, während der unrunde Teil 11 der ersten Weiche 3 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 etwa rechteckig ausgeführt ist. Die Polarisationsrichtung der im unrunden.Teil 11 eingespeisten Welle ist durch Pfeile 18 angedeutet. Wegen der unterschiedlichen Querschnittsformen und Querschnittsabmessungen der beiden Weichen 3 und 4 kann diese Welle nicht in die zweite Weiche 4 eintreten, da die überstehende, punktiert hervorgehobene Fläche als Sperre wirkt.The switch 4 is connected directly to the switch 3 .. Since they are opposite the first switch 3 has smaller dimensions, there is a jump point at the transition point, as can be seen from FIG. the The second switch 4 has at the point where it joins the first switch 3 for example a circular bore 17, while the non-circular part 11 of the first switch 3 is approximately rectangular as shown in FIG is executed. The direction of polarization of the wave fed in in non-circular part 11 is indicated by arrows 18. Because of the different Cross-sectional shapes and cross-sectional dimensions of the two switches 3 and 4, this wave cannot enter the second switch 4, because the protruding, dotted highlighted area acts as a barrier.
An den öffnungen des Erregers 2, an denen die Hohlleiter 5 und 8 angeschlossen sind, können übliche, zum Stand der Technik gehörende Filter vorgesehen werden. Dadurch wird der sonstige Aufbau des Erregers 2 nicht beeinflußt.At the openings of the exciter 2, where the waveguides 5 and 8 are connected, conventional filters belonging to the prior art can be provided. This changes the rest of the structure of the Exciter 2 is not affected.
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" ." 34394H " ." 34394H
Der Erreger 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel für zwei Frequenzbänder beschrieben. Er kann durch entsprechende Erweiterung auch für drei oder mehr Frequenzbänder verwendet werden. Es braucht dann beispielsweise für ein drittes Frequenzband nur eine weitere Weiche angeschlossen zu werden, die der ersten Weiche 3 entspricht.The exciter 2 is in the illustrated embodiment for two Frequency bands described. With the appropriate expansion it can also be used for three or more frequency bands. It takes then for example, only one additional switch for a third frequency band to be connected, which corresponds to the first switch 3.
Der Erreger 2 ist nicht nur für die beiden angegebenen Frequenzbänder - 4-GHz-Band und 6-GHz-Band - einsetzbar, sondern er kann prinzipiell für jede Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Frequenzbändern verwendet werden.The exciter 2 is not only for the two specified frequency bands - 4 GHz band and 6 GHz band - can be used, but in principle it can be used for any combination of two or more different frequency bands be used.
Die vorangehende Beschreibung ist so gewählt, als ob die elektromagnetischen Wellen über die Hohlleiter 5 bis 8 zugeführt und von dem Reflektor 1 abgestrahlt werden. Die gleiche Wirkungsweise des Erregers 2 ergibt sich aber auch dann, wenn elektromagnetische Wellen vom Reflektor 1 empfangen und über den Erreger 2 in die Hohlleiter 5 bis 8 geführt werden.The preceding description is chosen as if the electromagnetic Waves are fed via the waveguide 5 to 8 and emitted by the reflector 1. The same mode of action of the exciter 2 but also results when electromagnetic waves are received by the reflector 1 and guided into the waveguides 5 to 8 via the exciter 2 will.
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