DE6609911U

DE6609911U - DIRECTIONAL ANTENNA FOR VERY SHORT ELECTROMAGNETIC WAVES.

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Publication number: DE6609911U
Application number: DE19606609911
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-07-14
Filing date: 1960-07-14
Publication date: 1972-11-02

Description

SIEMENSAKTIENGESELLSCEAFT München, den 2 1. AUG. 1972 Berlin und München Witteisbacherplatz 2SIEMENSAKTIENGESELLSCEAFT Munich, August 2, 1st. 1972 Berlin and Munich Witteisbacherplatz 2

S 34 803/21a GbmS 34 803 / 21a Gbm

Directional antenna for very short electromagnetic waves

Die ^Teuerung bezieht sich auf eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, der mit Mitteln zur Kompensation einer Strahlung in Rückwärtsrichtung versehen ist.The ^ inflation refers to a directional antenna for a lot short electromagnetic waves, consisting of a parabolic mirror with means for compensating a radiation is provided in the reverse direction.

An Antennen, die beispielsweise in Richtfunkstrecken verwendet werden, sind hohe Forderungen bezüglich der Neben- und vor allem der Rückstrahldämpfung zu stellen. Die Energie soll vorzugsweise in Richtung des betreffenden Funkfeldes abgestrahlt, bzw. aus dieser Richtung empfangen werden. Dabei ist nach Möglichkeit zu vermeiden, daß einzelne Sendeantennen vorangehende, nachfolgende oder abzweigende Funkfelder stören, bzw. daß Empfangsantennen aus solchen Funkfeldern Energie aufnehmen. Hierzu gehört eine ausreichend gute Entkopplung der Richtantennen einer Relaisstelle. Nun weisen die im Dezimeter- und Zentimeterwellenbereich arbeitenden Richtfunkverbindungen mit zentrisch gespeisten Paraboloidantennen insofern einen Nachteil auf, als sie eine verhältnismäßig hohe Strahlung nach der dem Erregerstrahler abgewandten Seite des Paraboloids haben. Man bezeichnet dies auch als Rückstrahlung. Zur Beseitigung dieser Rückstrahlung existiert eine Reihe von Vorschlägen, von denen der bekannteste derauf hinausläuft, in der Nähe des Spiegelrandes, jedoch von diesem getrennt, einen metallischen, die Apertur des Paraboloids umschließenden Ring vorzusehen, der entsprechend bemessen ist. Vom Rande des Spiegels gehen wegen der Randströme und der damit verbundenen Beugungserscheinungen nahezu ebene Wellen in die sogenannte Rückwärtsrichtung. Von dem Ring, der als Sekundärstrahler wirkt, gehen ebensolche ebene Wellen auch in Rückwärtsrichtung undAntennas that are used, for example, in radio links, have high requirements with regard to secondary and, above all, the reflection loss. The energy should preferably be directed towards the relevant radio field emitted or received from this direction. If possible, avoid using individual transmitting antennas interfering with preceding, following or branching radio fields, or that receiving antennas from such radio fields Absorb energy. This includes a sufficiently good decoupling of the directional antennas of a relay station. so show the directional radio links working in the decimeter and centimeter wave range with centrally fed parabolic antennas in that they have a relatively high level of radiation after that of the exciter facing away from the paraboloid. This is also known as reflection. To eliminate this reflection there are a number of proposals, the most famous of which boils down to, near the edge of the mirror, but separated from this to provide a metallic ring surrounding the aperture of the paraboloid, which is sized accordingly. Go from the edge of the mirror because of the edge currents and the associated diffraction phenomena almost flat waves in the so-called backward direction. From the ring that acts as a secondary radiator, such plane waves also go backwards and

VPA 60/2536 Hka/Bri - 2 -VPA 60/2536 Hka / Bri - 2 -

bei entsprechender Bemessung läßt sich, so eine Kompensation der Rückstrahlung erreichen. Im einzelnen ist diese Lösung in der deutschen Auslegeschrift 1 020 065 beschrieben.with appropriate dimensioning, such a compensation to achieve the reflection. This solution is described in detail in German Auslegeschrift 1 020 065.

Der Nachteil einer derartigen Lösung ist jedoch darin zu sehen, daß der metallische Ring isoliert gegenüber dem Spiegelrand gehalten werden muß. Diese Haltung kann zusätzliche Störungen mit sich bringen. Auch die Verwendung von dielektrischem. Material anstelle des metallischen Ringes dürfte aus diesen Schwierigkeiten wenig heraushelfen, weil die so erzielte Minderung der Rückstrahlung wesentlich geringer ist.The disadvantage of such a solution, however, is to be seen in the fact that the metallic ring is isolated from the mirror edge must be kept. This attitude can create additional disturbances. Also the use of dielectric. Material instead of the metallic ring should not help much out of these difficulties because it is so The reduction in reflection achieved is significantly lower.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfacheren Weg zur Kompensation der Rückstrahlung bei einem Parabolspiegel oder einem ähnlichen Spiegel aufzuzeigen.The object of the innovation is to find a simpler way of compensating for the reflection in the case of a parabolic mirror or a similar mirror.

Ausgehend von einer Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, der mit Mitteln zur Kompensation einer Strahlung in Rüekwärtsrichtung versehen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Neuerung in der Weise gelöst, daß die Kompensationsmittel aus einer am Rande des Spiegels angesetzten und mit diesem leitend verbundenen metallischen Blende bestehen, die sich, bezogen auf den Erregerstrahler und in Radialrichtung der Spiegel_r apertur betrachtet, über die erste Presnelzone erstreckt und deren Größe im Vergleich zu dem blendenfreien Spiegelrand derart groß gewählt ist, daß die geforderte Kompensation der Rückwärtsstrahlung eintritt.Based on a directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of a parabolic mirror, which is provided with means for compensating radiation in the backward direction, this object is achieved according to the innovation in such a way that the compensation means from a set on the edge of the mirror and with this conductively connected to the metallic diaphragm consist, which is extends over the first Presnelzone and so chosen whose size in comparison to the dazzle-free mirror edge great referred considered _r aperture on the excitation lamp and in the radial direction of the mirror, that the required compensation of the reverse radiation occurs.

Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß die von den im Brennpunkt des Paraboloids angeordneten Erregerstrahler in Richtung zum kreisförmigen Para~bolrand gehenden Strahlen jeden Punkt des Spiegelrandes mit gleicher Phase erreichen. Die nach den optischen Prinzipien an diesen Punkten entstehenden Elementarwellen sind ihrerseits gleichphasigIt is assumed here that the from the exciter placed at the focal point of the paraboloid in the direction of the rays going towards the circular edge of the para ~ bol reach every point of the mirror edge with the same phase. According to the optical principles at these points The resulting elementary waves are themselves in phase

YPA 60/2536 * - 3 -YPA 60/2536 * - 3 -

in der Rückwärtsrichtung der Antenne, die auch als 180°- Richtung bezeichnet wird. Aus diesem Grunde tritt in dieser Richtung eine bevorzugte Strahlung des Parabolrandes auf. An dieser Strahlung sind vorzugsweise diejenigen Element ar teile des Parabolrandes beteiligt, die eine Quer-»- komponente zur Polarisation der auf dem Spiegel einfallenden Wellen haben. Bei Yertikalpolarisationen sind also vorzugsweise der obere und der untere Abschnitt des Päräbelrandes, bei Horizontalpolarisationen die seitlich gelegenen Abschnitte des Parabolrandes für die Rückstrahlung verantwortlich. in the rearward direction of the antenna, which is also referred to as the 180 ° direction. For this reason, in this direction a preferred radiation of the parabolic edge. At this radiation are preferably those Element ar parts of the parabolic rim involved, which have a transverse - »- component for the polarization of the waves incident on the mirror. With vertical polarizations are therefore preferred the upper and lower section of the pair edge, in the case of horizontal polarizations, the laterally located sections of the parabolic rim are responsible for the reflection.

Es empfiehlt sich daher, die Ausbildung derart zu treffen, daß sich die Blende, in Richtung der elektrischen Feldstärke der zu übertragenden linear polarisierten Welle betrachtet, nur auf einer Seite des Spiegelrandes befindet und sich vorzugsweise nur über einen Teil des Spiegelrandes erstreckt.It is therefore advisable to make the training in such a way that the diaphragm is in the direction of the electric field strength considered the linearly polarized wave to be transmitted, is only on one side of the mirror edge and is preferably located extends only over part of the mirror edge.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich noch vorgesehen wird, daß die Form der Blende mittels in RichtungFurthermore, it is advantageous if it is additionally provided that the shape of the diaphragm means in the direction

zum Erregerstrahler sich erstreckender Teile zugleich derart gewählt ist. daß sich zusätzlich für außerhalb der Rückwärtsrichtung gelegene Bereiche ein Minimum an Neben-™axi™a is Strahlungsdiagramm ergibt. 25to the excitation emitter of extending parts at the same time in such a way is chosen. that a minimum of secondary ™ axi ™ a is radiation diagram. 25th

Nachstehend wird die Neuerung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The innovation is described below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail.

Eine neuerungsgemäße Anordnung mit einem Parabolspiegel 1 ist in öen FIg,. 1 und 2 für den Fall gezeigt, daß mit Vertikalpolarisation der von dem im Parabolbrennpunkt befindlichen Erregerstrahler 2 ausgehenden oder zu empfangenden Wellen gearbeitet wird. Die Höhe a der am oberen Parabolxand vorgesehenen Blende 3 aus leitendem Material, die mit dem Paraoolrarid leitend verbunden ist, entspricht der Breite der· ersten JiPresnelzone, d.h. ein zum Blendenrand vomAn arrangement according to the invention with a parabolic mirror 1 is shown in FIG. 1 and 2 shown for the case that with vertical polarization those emanating from or to be received by the exciter 2 located in the parabolic focal point Waves is worked. The height a of the diaphragm 3 made of conductive material provided on the upper parabolic edge and which is connected to the Paraoolrarid is conductively connected, corresponds to the width the first JiPresnelzone, i.e. one to the diaphragm edge from

60/2536 - A- - 60/2536 - A- -

6809911-2.it.726809911-2.it.72

* t <* ■· Ii* t <* ■ · Ii

Brennpunkt gerichteter Strahl ist um λ/2 länger als der entsprechende Strahl r zum Parabolrand (λ = Betriebswellen länge im umgebenden Medium» z.B. luft). Die Blendenbreite b beträgt etwa 1/1O bis 1/15 des Spiegelumfanges. Mit dieser Anordnung konnte z.B. die Rückstrahldämpfung einer für den 4-GHz-Richtfunkbereich bestimmten Parabolspiegelantenne mit 3 m Spiegeldurchmesser, die ursprünglich 48 db betrug, auf 55 db erhöht werden.The beam directed towards the focal point is λ / 2 longer than the corresponding beam r to the parabolic edge (λ = operating waves length in the surrounding medium »e.g. air). The aperture width b is about 1/10 to 1/15 of the mirror circumference. With This arrangement could, for example, reduce the return attenuation of a parabolic mirror antenna intended for the 4 GHz directional radio range with a 3 m mirror diameter, which was originally 48 db, can be increased to 55 db.

Die gleiche Wirkung ist erzielbar, wenn statt einer breiten Blende am oberen oder unteren Parabolspiegelrand je eine entsprechend schmalere Blende (b etwa I/20 bis I/30 des Spiegelumfanges) am oberen und am unteren Parabolspiegelrand angeordnet werden. Pur diesen Fall hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die beiden Blenden, so wie in der Fig.3 gezeigt, unsymmetrisch anzuordnen.The same effect can be achieved if instead of a wide diaphragm on the upper or lower edge of the parabolic mirror, each a correspondingly narrower aperture (b about I / 20 to I / 30 of the mirror circumference) at the upper and lower edge of the parabolic mirror. It has purely this case proved to be advantageous to arrange the two diaphragms asymmetrically, as shown in FIG.

In Weiterbildung der Neuerung können die bei Horizontalpolarisation wirksamen, an den seitlichen Abschnitten des Spiegelrandes angeordneten Blenden auch so ausgebildet werden, daß sie zugleich als Abschirmung bzw. Ausblendevorrichtung, insbesondere für die Strahlung, wirken, die vorzugsweise in der Horizontalen und vorzugsweise aus der üsgebusg cLsr Richtung ⁿPa.ra.bolrand — Brennpunkt" einfällt oder in die Richtung "Brennpunkt - Parabolrand" gesendet wird.In a further development of the innovation, the diaphragms that are effective with horizontal polarization and are arranged on the side sections of the mirror edge can also be designed so that they also act as a shielding or masking device, in particular for the radiation, which is preferably in the horizontal and preferably from the üsgebusg cLsr Direction ⁿ Pa.ra.bolrand - focal point "occurs or is sent in the direction" focal point - parabolic rim ".

Eine hierfür erprobte Anordnung ist in den Pig.4, 5 und 6 als Beispiel gezeigt. Es sind zwei Blenden (am linken und rechten Parabolrand) vorgesehen. Die einzelne Blende ist in ihrer besonderen Form - vergleiche Fig.4 - so gewählt, daß der Unterschied der gestrichelt angedeuteten Wege "]? Mitte der Seite b^lf - Spiegelrand¹¹ und "«■ - Mitte der Seite a,¹ — Spiegelrand¹¹ etwa λ/2 betragt. Die der Blenden— fläche äquivalente Sechteckfläelie ist in der j?ig.4 strichpunktiert einsiiizziert. Der Weguntersehied zwischen "P —An arrangement that has been tried and tested for this is shown in Pig. 4, 5 and 6 as an example. There are two screens (on the left and right parabolic rim). The individual diaphragm is selected in its special shape - see Fig. 4 - so that the difference between the paths indicated by dashed lines "]? Middle of side b ^lf - mirror ^{edge 11} and" «■ - middle of side a, ¹ - mirror ^{edge 11,} for example is λ / 2. The hexagonal area equivalent to the diaphragm area is sketched in dash-dotted lines in Fig. 4. The path difference between "P -

YSA. 60/2536 - 5 - YSA. 60/2536 - 5 -

$609911-2.11.72$ 609911-2.11.72

Rand d§r äquivalenten Rechteckfläche - Spiegelrand (gestrichelte Strecke (r+X/2) in der Fig.5)" und "P - Spiegelrand (Strecke r in der Fig.4)" ist ebenfalls etwa \/2. Edge of the equivalent rectangular area - mirror edge (dashed line (r + X / 2) in FIG. 5) "and" P - mirror edge (line r in FIG. 4) "is also about 1/2.

Mittels der in den Pig.4> 5 und 6 skizzierten Blenden und deren besonderer Form und Anordnung konnten z.B. bei einer Parabolspiegelantenne mit 3 Meter Durchmesser, die für den 4=G-Hs=Eichtfunkbereieh. bestiamt war und mit Horizontalpolarisation arbeitete, die Sückstrahldämpfung von etwa 48 db auf etwa 55 db und die Nebenstrahldämpfung in der Horizontalebene zwischen etwa 100° und 115° von der Hauptstrahlrichtung aus gerechnet um 4 bis 8 db erhöht werden. Die Strahlrichtung "Brennpunkt - Spiegelrand" betrug hierbei, von der HauptStrahlrichtung aus gerechnet, etwa 114°.By means of the diaphragms sketched in Pig. 4> 5 and 6 and their special shape and arrangement, it was possible, for example, with a parabolic mirror antenna with a diameter of 3 meters, for the 4 = G-Hs = calibration radio range. was determined and worked with horizontal polarization, the return beam attenuation from about 48 db to about 55 db and the secondary beam attenuation in the horizontal plane between about 100 ° and 115 ° from the main beam direction can be increased by 4 to 8 db. The beam direction "focal point - mirror edge" was here, calculated from the main beam direction, about 114 °.

Statt der genannten Wegunterschiede von jeweils λ/2 können auch solche von jeweils (2η+ΐ)·λ/2 treten, wobei n=0j1;2,._f zu setzen ist.Instead of the path differences of λ / 2 mentioned, there can also be those of (2η + ΐ) · λ / 2, where n = 0j1; 2,. _{f is} to be set.

5 Schutzansprüche5 claims for protection

6 Figuren6 figures

TPA 60/2536 - 6 -TPA 60/2536 - 6 -

Claims

Protective approach

1. Directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of a parabolic mirror, which is provided with means for compensating a radiation in the backward direction is, characterized in that the compensation means consists of one at the edge of the mirror attached and with this conductively connected metallic screen exist which, based on the Exciter radiator and viewed in the radial direction of the mirror aperture, extending over the first Fresnel zone and their Size in comparison to the vein-free mirror edge like that is chosen to be large so that the required compensation of the backward radiation occurs.

2. Directional antenna according to claim 1, characterized that the diaphragm, in the direction of the electric field strength to be transmitted linear polarized wave viewed j is only located on one side of the mirror edge and preferably only over one Part of the mirror edge extends.

3. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized j that the shape of the diaphragm means extending in the direction of the exciter Parts is selected at the same time in such a way that additional areas outside of the reverse direction results in a minimum of secondary maxima in the radiation diagram.

YPA 60/2536