DE581840C

DE581840C - Reflektoranordnung fuer kurze elektrische Wellen

Info

Publication number: DE581840C
Application number: DET39944D
Authority: DE
Inventors: Dr Waldemar Ilberg
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1931-12-17
Filing date: 1931-12-18
Publication date: 1933-08-03

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
3. AUGUST 1933

REICHSPÄTENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 581840 KLASSE 21 a⁴ GRUPPE 46o2

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sendeoder Empfangsanordnung für elektrische Wellen, vorzugsweise solche im Gebiet sehr kurzer Wellenlängen, etwa zwischen den Grenzen 10 cm und 300 cm. Im Gegensatz zu dem Gebiet der längeren Wellen eignet sich der genannte Wellenbereich besonders zur Bildung von Strahllinien, beispielsweise für die Zwecke der Funkpeilung, da die Schwingungen dieses Gebiets sich quasioptisch, d. h. nahezu geradlinig ausbreiten. Es ist bekannt, Sender und Empfänger für solche Wellen zum Zweck der Energiekonzentration bzw. zur Erzielung ausgesprochener Richtwirkung mit Antennengebilden zu versehen, die mit geeigneten Reflektoranordnungen, im folgenden kurz Spiegel genannt,-zusammenarbeiten. Die Schärfe der durch Spiegel erzeugten Strahlenbündelung bzw. die erzielte Energiekonzentration ist nun allgemein um so größer, je größer das Verhältnis der linearen Spiegeldimensionen zur Wellenlänge gemacht wird; je nach den zu stellenden Forderungen an Bündelungsschärfe ergeben sich daher in der Praxis oftmals Spiegel sehr unbequemer Größe. Dieser Umstand ist vor allem für transportable Einrichtungen in vielen Fällen hinderlich.

Es ist weiter bekanntgeworden, um bei vorgegebener Bündelungsschärfe mit kleineren Spiegeldimensionen auszukommen oder aber bei maximal gegebener Spiegelgröße relativ längere Wellen anwendbar zu machen, den Reflektorspiegel auf seiner zur Reflexion ausgenutzten Seite mit einem isolierenden Medium hoher Dielektrizitätskonstante zu umgeben. Die in diesem auftretende Wellenverkürzung kommt der Bündelungsschärfe bzw. der Energiekonzentration zugute, da durch diese Maßnahme das Verhältnis Spiegelgröße zur Wellenlänge vergrößert wird.

Eine praktisch erprobte Ausführungsform ist schematisch in der Abbildung dargestellt. In dieser bedeutet 1 einen massiven parabolischen Zylinderspiegel, der beispielsweise aus Kupfer- oder Aluminiumblech gefertigt sein kann. Die drei zunächst offenen Seiten desselben sind durch Isolierplatten abgedeckt, so daß ein allseitig geschlossenes Gefäß entsteht, welches durch eine geeignete Öffnung beispielsweise mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit hoher Dielektrizitätskonstante ge-

*) Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Waldemar Ilberg in Berlin.

füllt werden kann. Zur Erzielung nahezu paralleler Strahlenbündelung wird die Brennweite des Paraboloides vorteilhaft etwa gleich dem o,2fachen der Wellenlänge in der FuSlflüssigkeit gewählt. In der Brennlinie befindet sich ein Dipolstrahler a, dem die Schwingungsenergie durch eine durch den Blechspiegel hindurchgeführte Lecherleitung 3 zugeführt wird.

Beim Übergang der gerichteten Strahlung aus dem wellenverkürzenden Medium heraus in die umgebende Luft treten jedoch Erscheinungen auf, welche eine Herabsetzung der Strahlungsenergie zur Folge haben. Er.findungsgemäß wird daher eine Anordnung gegeben, die den bisherigen schlechten Wirkungsgrad wesentlich zu erhöhen gestattet.

Beim Austritt der durch die vordere Abschlußplatte des Spiegels hindurchgegebenen Luft wird ein gewisser Bruchteil der Strahlungsenergie reflektiert, der (beim Sender) für die Fernwirkung verlorengeht. Beim Übergang von einem Medium in ein zweites ist der unnütz reflektierte Bruchteil r quantitativ durch die Fresnelsche Beziehung gegeben

wenn η den elektrischen Brechungsexponen-

ι / e j

ten = I/ — bezeichnet. Für den nach der Y ει

Reflexion verbleibenden hindurchgelassenen Anteil h der Gesamtstrahlung gilt demzufolge

h = ι — r =

4«

Beim unmittelbaren Übergang von Wasser in Luft würde dieser Beziehung zufolge nur h == 36 °/o der auffallenden Strahlung durch die Grenzfläche übertreten. Dieser geringe Wirkungsgrad würde zunächst den technischen Erfolg der beschriebenen Wasserspiegelanordnung in Frage stellen. Eingehendere Rechnung zeigt jedoch, daß sich der berechnete Durchtrittskoeffizient wesentlich erhöhen läßt, wenn man den Übergang der Strahlung aus dem elektrisch dichten Medium (Wasser) in das elektrisch dünne (Luft) nicht in einem Sprung sich vollziehen läßt, sondern wenn man eine oder mehrere Zwi-

. schenschichten mit gestaffelten Dielektrizitätskonstanten dazwischen einfügt. Bei der in der Abbildung gezeichneten und oben beschriebenen Ausführungsform findet z. B. der Übertritt aus dem Wasser in die Luft durch Vermittlung einer Isolierplatte statt, deren Dielektrizitätskonstante hier zu ε = 4 angenom ·

men sei. Nach Fresnel ergeben sich dann folgende Schwächungen:

an der ersten Grenzschicht

(« = 4,5) : K = 59,5 °/o, an der zweiten Grenzschicht

gesamter Durchlaß

— «ι, H₂ — 53 /o·

Durch Zwischenschaltung weiterer Schichten läßt sich der Gesamtwirkungsgrad noch weiter verbessern. Vorgeschlagen wird z. B. die Aufeinanderfolge: Wasser (ε=8ΐ)—Glas (ε = 9) — Hartgummi oder Pertinax (ε = 3) — Luft. Bei dieser Kombination wird der Gesamt wirkungsgrad 64,5 °/₀. Wenn es gelänge, unendlich viele Zwischenschichten anzubringen, die einen stetigen Übergang der Dielektrizitätskonstante vermitteln, so würde der Gesamtwirkungsgrad auf 100 °/₀ steigen, d. h. es würden überhaupt keine Reflexionsverluste mehr auftreten. Praktisch annähern läßt sich dieser Fall dadurch, daß man den Flüssigkeitsspiegel durch eine poröse Tonwand abschließt, die sich von der Innenseite her mit Flüssigkeit vollsaugt, auf der Außenseite aber durch Verdunstung trocken bleibt. Im groben betrachtet und für die im Vergleich zu den optischen immer noch sehr langen elektrischen Wellen ist die Feinstruktur mehr oder weniger belanglos, stellt die gedachte poröse, teilweise mit Flüssigkeit vollgesaugte Tonwand ein Medium dar, dessen Dielektrizitätskonstante stetig von der einen Seite zur anderen abnimmt.

Claims

Patentansprüche:

1. Reflektoranordnung für kurze elektrische Wellen, bei der das Strahlungsgebilde in einem mit einem Medium von größerer Dielektrizitätskonstante als Luft erfüllten Raum sich befindet, dessen eine Wand durch die Spiegelfläche gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spiegel gegenüberliegende Wand des Raumes derart ausgebildet ist, daß die Dielektrizitätskonstante vom Inneren des Raumes nach außen hin in zweckmäßig kleinen Stufen fortlaufend abnimmt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines zylindrischen oder Rotationsparaboloides als Spiegel, in dessen Innerem das Strahlgebilde angeordnet ist und der solcherart ausgebildet ist, daß er gleichzeitig als Gefäß für eine Flüssigkeit hoher Dielektrizitätskonstante dienen kann.

3· Anordnung nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hohlspiegels, dessen von der Strahlung durchsetzte Abschlußebene durch eine Isolierstoffplatte gebildet wird, deren Dielektrizitätskonstante vorzugsweise zwischen der des den Spiegel umgebenden Mediums und der der Luft liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Abschlußplatte, die aus mehreren Schichten von Stoffen verschiedener Dielektrizitätskonstanten aufgebaut ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer porösen Abschlußplatte, beispielsweise aus Ton, die sich teilweise mit dem flüssigen Medium vollsaugt, das den Spiegel auf seiner reflektierenden Seite ■umgibt, ao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen