DE754559C - Anordnung zum gerichteten Senden oder Empfangen ultra-hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen - Google Patents

Description

• Anordnung zum gerichteten Senden oder Empfangen ultrahochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum gerichteten Senden oder Empfangen ultrahochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen mittels eines aus einer Gruppe von Einzelstrahlern gebildeten Richtstrahlersystems mit nach verschiedenen Richtungen ausgesandten keulenfärmigen Strahlenbündeln.
• Es ist bekannt, die Einzelstrahler einer Mehrfachantennenanordnung so zu speisen und in einem derartigen Abstand voneinander anzuordnen, daß das resultierende Strahlungsdiagramm zweiseitig, insbesondere nach zwei entgegengesetzten Richtungen orientiert ist. Zur Erzielung einer einseitigen Richtwirkung hat man bei diesen bekannten Mehrfachantennenanordnungen hinter den Einzelantennen Metallflächen, die auch aus geeignet abgestimmten Einzelresonatoren zusammengesetzt sein können, vorgesehen, welche das oder die nicht in die gewünschte Senderichtung weisende Strahlenbündel in diese Richtung reflektieren. Bei diesen bekannten Anordnungen tritt eine störende Rückwirkung der reflektierten Strahlen auf die Einzelantennen auf. Weiter ist es bekanntgeworden, einen rotationssymmetrischen Reflektor mit einem Einzelstrahler, z. B. einer Stabantenne, derart zu kombinieren, daß man ein schlauchartig gebündeltes irrhomogenes Strahlenbündel aus dein wulstringa:rtigen Strahlungsdiagramm der in die Achsenrichtung des Reflektors weisenden Stabantenne erhält. Unterschiedlich vom Erfindungsgegenstand wird also hierbei nicht von nach verschiedenen Richtungen orientierten gesonderten Strahlenbündeln ausgegangen. Schließlich sind Richtstrahlantennen bekannt, bei denen durch Spiegelanordnungen @ebenmaxima in die Richtung des von der Antennengruppe ausgehenden Hauptstrahles geworfen werden. Bei einer dieser bekannten Anordnungen bestehen die Spiegelanordnungen aus geeignet abgestimmten Linearantennen. Bei den bekannten Anordnungen dieser Art, unabhängig davon, ob die Spiegelanordnungen von Metallflächen oder Einzelr-,sonatoren gebildet sind, wirken jedoch die reflektierten Strahlen auf die Strahler der Antennengruppe zurück.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun, eine Anordnung zum gerichteten Senden oder Empfangen ultrahochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen zu schaffen, bei der die von einem Richtstrahlersystem in verschiedenen Richtungen ausgehenden gesonderten Strahlenbündel zu einer gleichphasigen Wellenfront vereinigt sind, ohne da.ß dabei Störwirkungen der reflektierten Strahlen auf die Antennengruppe auftreten. Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß im Wege jedes Strahlenbündels je eine als Reflektor dienende gekrümmte oder ebene Metallfläche derart angeordnet ist, daß die von den einzelnen Metallflächen reflektierten Strahlenbündel in der gewünschten Sende-bzw.Empfangsrichtung gleichphasig und konvergent, divergent oder parallel zueinander verlaufen und die reflektierten Strahlenbündel die Einzelstrahler des Richtstrahlersystems nicht berühren.
• Die störende Rückwirkung der reflektierten Strahlen auf die Antennengruppe wird dadurch vermieden, daß die zur Umlenkung der nach verschiedenen Richtungen ausgehenden primären Strahlenbündel dienenden Reflektoren in einem geeignet gewählten großen Abstand von der Antennengrupp-° angebracht und so geneigt werden, daß die reflektierten Strahlen das Antennensystem nicht treffen.
• Zur Reflexion werden Teile von hyper bolischen, parabolischen, elliptischen oder ebenen Reflektoren verwendet, je nachdem, ob ein divergenter, paralleler oder konvergenter Strahl erzielt werden soll. In Abhängigkeit i von der Form der primären Strahlenbündel können die verwendeten hyperbolischen, parabolischen oder elliptischen Reflektoren zylindrisch oder auch rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
• L m bei Verwendung gekrümmter Metallflächen einen gleichphasigen Strahl auszusenden bzw. einen gleichphasig ankommenden Strahl phasenrichtig auf das Richtstrahler-System zu reflektieren, sind die Brennweiten der Reflektoren in einem geeigneten -Verhältnis zueinander zu wählen. Ist das Richtstrahlersystein so ausgeführt, daß es nur gleichphasige Wellenbündel aussendet oder empfängt, d. h. also solche Strahlen, bei denen im gleichen Abstand von dem scheinbaren Wellenzentrum gleichzeitig die gleiche Phase besteht, so können Reflektoren benutzt werden, welche zueinander konfolcal sind und deren Brennweiten sich um Null oder ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge unterscheiden. Die Weglängen der über die einzelnen Reflektoren reflektierten Strahlen zwischen dem scheinbaren Wellenzentrum und einem entsprechenden Punkt in einer Fläche senkrecht zur Richtung des die Anordnung verlassenden oder auf die Anordnung gelangenden Strahles unterscheiden sich dann um Null oder gerade um ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge. Werden dagegen Richtstrahlersysteme gewählt, welche zum Aussenden oder Empfangen gegenphasiger @,#Tellenbündel geeignet sind, dies sind Wellenbündel, bei denen also in gleichem Abstand von dem scheinbaren Wellenzentrum mindestens zwei Wellenbündel einen Phasenunterschied von iSo° haben, so können die gleichen Reflektoren benutzt werden, jedoch mit dem Unterschied, daß die Brennweiten der Reflektoren gegenphasiger Strahlen sich um ein ungeradzahliges Vielfaches der Viertel-«-ellenlänge unterscheiden. Die Weglänge der über die Reflektoren gegenphasiger Bündel reflektierten Strahlen zwischen dein scheinbaren Wellenzentrum und einem entsprechenden Punkt in der Fläche senkrecht zur Richtung des ausgehenden oder ankommenden Strahles unterscheiden sich dann gerade um die halbe Wellenlänge: oder ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon. Die oben angegebenen Bemessungsvorschriften sind an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.
• Je nach der verwendeten Wellenlänge und der geforderten Schärfe des auszusendenden Strahlenbündels «-erden die Reflektoren aus Metallblech, Drahtgeflecht oder aus einzelnen Resonatoren hergestellt. Die Resonatoren können sowohl elektrische als auch magnetische Dipole sein, die auf die auszusendende oder zu empfangende Welle abgestimmt oder zu ihr -verstimmt sind. Zur Erzeugung der Strahlenbündel werden in bekannter Weise elektrische oder magnetische Dipole verwendet, die in einer Grund-oder in einer Oberwelle schwingen können. Dabei kann ein Teil der Sende- oder Empfangsantennen als Sekundärstrahler verwendet werden und je nach dem Verwendungszweck auf die auszusendende oder zu empfangende Welle abgestimmt oder zu dieser verstimmt sein.. Es können ferner auch zur Erzielung besonderer Charakteristiken elektrische und magnetische Dipole als Richtstrahlerantennen zusammen verwendet werden. Zur Erzielung bestimmter Richtcharakteristiken können die bekannten Richtstrahleranordnungen verwendet werden.
• Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnungen bestehen darin, daß sich durch Ausnutzung der gesonderten Strahlenbündel für ein und dieselbe Richtung hiermit sehr viel größere Reichweiten erzielen lassen. In analoger Weise können die erfindungsgemäßen Anordnungen auch als sehr empfindliche Empfangsanordnungen dienen. Dabei wird die empfangene Energie von der Antennengruppe vollständig und in richtiger Phase aufgenommen. Da bei den Anordnungen Streustrahlungen weitgehend vermieden werden, ergeben sich sehr hohe Wirkungsgrade-. Durch die beim Senden vermiedenen Rück-4virkungen des reflektierten Strahles auf die Antennengruppe wird ferner der Wirkungsgrad der Anordnung unabhängig von der gegenseitigen Entfernung zwischen Richtantennen und Reflektoren. Der Strahlungswiderstand der Richtantennen wird demnach durch die Reflektoren nicht beeinflußt, so daß die Richtantennen in bekannter Weise auf ihren günstigsten Strahlungswiderstand eingestellt werden können.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. i und z darge@stelltr In Abb. i sind mit i das aus drei Einzelstrahlern bestehende Richtstrahlersystem, mit :2 und 3 die von diesem System ausgehenden primären Strahlenbündel und mit q. und 5 die im Wege der primären Strahlenbündel aufgestellten, als Reflektoren dienenden Metallflächen bezeichnet. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, sind die in diesem Fall eben ausgebildeten Metallflächen in einer solchen Entfernung von dem scheinbaren Wellenzentrum des Richtantennensystems i aufgestellt, daß die reflektierten Strahlenbündel die Einzelstrahler nicht berühren. Die Neigung der Metallflächen und 5 ist so gewählt, daß die reflektierten Strahlenbündel parallel zueinander verlaufen. Man ersieht aus dieser Abbildung, daß es zur Erzielung konvergenter oder divergenter Strahlenbündel lediglich erforderlich ist, die Neigung einer oder beider Metallflächen q., 5 zu ändern.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.2 gehen von der Antennengruppe 6 zwei primäre Strahlenbündel ;, 8 aus, die an den Spiegeln 9 und io reflektiert und nach einer Richtung ausgestrahlt werden. Die als Reflektoren dienenden Metallflächen 9, io sind hier als Teile eines zylindrischen Parabolspiegels ausgebildet. Die beiden primären Strahlenbündel 7, 8 liegen, unterschiedlich von dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i, symmetrisch zur Antennengruppe 6. Die Brennweiten der Reflektoren 9, io sind zur Erzielung einer gleichphasigen Wellenfront also gleich groß zu wählen. Im besonderen kann man hier die Anordnung so treffen, daß die Brennpunkte der Reflektoren 9, io unter sich und mit dem scheinbaren Wellenzentrum der Antennengruppe 6 zusammenfallen.

Claims (3)

1. PATEVTA#XSFi:CCIIB: i. Anordnung zum gerichteten Senden oder Empfangen ultrahochfrequenter elektromagnetischer Schwingungen mittels eines aus einer Gruppe v an Einzelstrahlern gebildeten Richtstrahlersystems mit nach verschiedenen Richtungen ausgesandten keulenförmigen Strahlenbündeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege jedes Strahlenbündels je eine als Reflektor dienende gekrümmte oder ebene Metallfläche derart angeordnet ist, daß die von den einzelnen Metallflächen reflektierten Strahlenbündel in der gewünschten Sende: bzw. Empfangsrichtung gleichphasig und konvergent, divergent oder parallel zueinander verlaufen und die reflektierten Strahlenbündel die Einzelstrahler des Richtstrahlersystems nicht berühren.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, da,-durch gekennzeichnet, daß die von dem Richtstrahlersystem ausgesandten Strahlenbündel durch die Metallflächen in eine zur ursprünglichen Strahlrichtung senkrechte oder nahezu senkrechte Richtung reflektiert werden.
3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen i und bzw. oder 2, gekennzeichnet durch hyperbolisch, parabolisch oder elliptisch gekrümmte Metallflächen, deren Brennpunkte bzw. Brennlinien mit dem scheinbaren Wellenmittelpunkt des Richtstrahlersystems zusammenfallen. .. Anordnung nach Anspruch i oder einem- der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelstrahler in der Grund- oder Oberwelle schwingende elektrische oder magnetische Dipole verwendet sind. 5. Anordnung nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelstrahler Primärstrahler und Sekundärstrahler vorgesehen sind. 6. Anordnung nach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Metallflächen aus Metallblech, Drahtgeflecht oder aus zur Betriebswellenlänge verstimmten oder abgestimmten Resonatoren (elektrische oder magnetischeDipole) bestehen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 475 293, 48o toi, 568015, 584272, 59I oho, 592 598; französische Patentschriften Nr. 726 534 757 420; österreichische Patentschrift Nr. 1o4957; USA.-Patentschrift Nr. 1 874 983.