DE827810C

DE827810C - Reflective element for microwave directional antenna

Info

Publication number: DE827810C
Application number: DER3496A
Authority: DE
Inventors: Orwald Edward Kienow
Original assignee: Raytheon Manufacturing Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1947-10-17
Filing date: 1950-09-07
Publication date: 1952-01-14
Also published as: US2534271A

Description

Solche Systeme besaßen bisher ein Reflexionselement, im allgemeinen in der Form eines Paraboloids und ein Strahlerelement, wie z.B. ein elektromagnetisches Horn, das im Brennpunkt dieses Paraboloids angeordnet war, wobei die Linie der Richtung des Hauptansprechens dieses Strahlerelementes die Oberfläche des Paraboloids im wesentlichen in dem Scheitelpunkt desselben geschnitten hat.Such systems have heretofore included a reflective element, generally in the form of a paraboloid and a radiating element, such as an electromagnetic horn, at the focal point thereof Paraboloids was arranged, the line being the direction of the main response of this radiator element cut the surface of the paraboloid substantially at the apex thereof Has.

Die Aufgabe solcher Systeme liegt in dem Abstrahlen von stark gerichteten, zylindrischen oder anders gestalteten Strahlenbündeln von Mikrowelilenenengie. Es wurde jedoch festgestellt, daß infolge der Lage des Strahlerelementes in dem Bereich des abgestrahlten Strahlenbündels die gewünschte Bündelform nicht gänzlich erreicht wurde und die entstehende Verzerrung ein ungewolltes Streuen der Energie dieses Bündels zur Folge hatte, wodurch Ungenauigkeiten in die Berechnungen kamen, die auf die Richtcharakteristik dieses Strahlungsbündels aufgebaut waren. Dies ist besonders störend, wenn soldhe Systeme bei Präzisionsradaranlaigen und bestimmten Arten von Übermittlungsvorrichtungen verwendet werden.The task of such systems is to emit highly directional, cylindrical or differently shaped bundles of rays from microwell energy. It was found, however, that due to the position of the radiator element in the area of the emitted beam, the desired The bundle shape has not been fully achieved and the resulting distortion is an unwanted one Scattering the energy of this bundle resulted in inaccuracies in the calculations that were based on the directional characteristic of this radiation beam. This is special annoying when such systems are used in precision radar systems and certain types of delivery devices may be used.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und eine Mikrowellen-Richtantenne von vergrößerter Richtgenauigkeit auf möglichst einfache und vorteilhafte Weise auszuführen.It is therefore the object of the present invention to eliminate the aforementioned disadvantages and a microwave directional antenna from increased directional accuracy to the simplest possible and advantageous way to perform.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung in folgender Weise erreicht.This is achieved in accordance with the present invention in the following manner.

Von einem Körper üblicher Paraboloidform ist ein exzentrischer Abschnitt abgetrennt, wobei dieses Stück kreisrund, elliptisch sein oder irgend-An eccentric section is separated from a body of the usual paraboloid shape, wherein this piece be circular, elliptical or any-

eine andere Gestalt haben kann. Diese hängt, wie bekannt, von dem endgültigen Querschnitt ab, der von dem abgestrahlten Bündel gewünscht wird. Dieser Abschnitt schließt zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise, in seinen Grenzen den Scheitelpunkt des Paraboloids ein, von welchem er abgeschnitten ist, und wo ein solcher Abschnitt den genannten Scheitelpunkt einschließt, sollte das Verhältnis der Entfernungen zwischen dem genannten ίο Scheitelpunkt und den weitesten und nächsten Punkten auf dem Umfang dieses Abschnittes nicht weniger als ungefähr vier zu eins sein.can have a different shape. As is known, this depends on the final cross-section that of the emitted bundle is desired. This section ends appropriately, but not necessarily, within its limits, the apex of the paraboloid from which it was cut off is, and where such a section includes said vertex, the ratio should the distances between the said ίο vertex and the furthest and nearest Points to be no less than about four to one on the scope of this section.

Vor diesem Abschnitt ist im Brennpunkt des ursprünglichen Paraboloids ein Strahlerelement, z. B. ein elektromagnetisches Horn, angeordnet. Wird ein Strahlerelement mit Richtwirkung verwendet, so wird es zweckmäßig so ausgerichtet, daß die aus dem Strahler austretende Energie diesen Parabelabschnitt so bestreicht, daß die Amplitude der Strahlungsenergie, entlang der Außenbegrenzung des Abschnittes gemessen, überall gleich groß' ist. Bei einer solchen Bauart wird die Interferenz zwischen dem ausgesandten Strahlenbündel und dem Strahlerelement auf ein Mindestmaß reduziert, manchmal sogar vollständig beseitigt; auf jeden Fall auf ein Maß verringert, welches nic'ht wesentlich die gewünschte Abstrahlungsart verzerrt.In front of this section, a radiating element, e.g. B. an electromagnetic horn. If a radiator element with directional effect is used, so it is expediently oriented so that the energy emerging from the radiator passes this parabolic section so coated that the amplitude of the radiant energy, along the outer boundary of the section measured, is the same size everywhere '. With such a design, the interference reduced to a minimum between the emitted beam and the radiator element, sometimes even completely eliminated; in any case reduced to a level that is not essential the desired type of radiation is distorted.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Mikrowellen-Richtantenne ist in der Zeichnung gezeigt. Es muß jedoch bemerkt werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Zeichnung beschränkt ist und nur zum Zwecke des Verständnisses beschrieben ist, demgemäß Abwandlungen davon im Rahmen der Erfindung und im wahren Geist und Umfang der Ansprüche gemacht werden können.An exemplary embodiment of the microwave directional antenna is shown in the drawing. It must be noted, however, that the present invention is not limited to the details of the drawing is limited and is only described for the purpose of understanding, accordingly Modifications thereof within the scope of the invention and within the true spirit and scope of the claims can be made.

In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Mikrowellen-Richtantenne nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 und 3 sind Ansichten für die Verwendung je eines runden und elliptischen Abschnittes aus einem Körper in üblicher Paraboloidform.In the drawing, FIG. 1 is a perspective view of a directional microwave antenna according to FIG Principle of the present invention, and Figs. 2 and 3 are views for use One round and one elliptical section each from a body in the usual paraboloid shape.

Unter Eingehen auf die beispielsweise Ausfü'hrungsform der vorliegenden Erfindung mit besonderer Bezugnahme auf die Zeichnung bezeichnet das Bezugzeichen 10 die Gesamtheit einer Mikrowellen-Richtantenne einschließlich eines Stra'hlerelementes 11 zum Aussenden oder Empfangen von elektromagnetischer Energie, was davon abhängt, ob die Anlage, bei welcher das System verwendet wird, ein Sender oder Empfänger ist. 12 ist ein Reflexionselement, um die von dem Strahlerelement 11 empfangene Energie in den Raum abzustrahlen oder die aus dem Raum gesammelte Energie nach dem genannten Strahlerelement 11 zu konzentrieren, was wieder davon abhängt, ob die Anlage, mit der das System verbunden ist, ein Sender oder Empfänger ist.With particular reference to the exemplary embodiment of the present invention With reference to the drawing, the reference numeral 10 denotes the entirety of a microwave directional antenna including a radiator element 11 for transmitting or receiving electromagnetic energy, which depends on the facility in which the system is used is a sender or receiver. 12 is a reflective element to prevent the Radiator element 11 to radiate received energy into the room or the energy collected from the room To concentrate energy after the said radiator element 11, what again of it depends on whether the system to which the system is connected is a transmitter or a receiver.

Das Reflexionselement 12 besteht aus einem Abschnitt 13, der exzentrisch von einem Paraboloid 14 abgetrennt ist und rund, wie in Fig. 2 gezeigt, · oder elliptisch, wie in Fig. 3 gezeigt, sein kann oder irgendeine andere Umfangslinie haben kann, was, wie für den Fachmann bekannt, von der gewünschten Querschnittsform abhängt, die das Strahlenbündelsystem haben soll. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise enthält der Abschnitt 13 im Innern seiner Begrenzung den Scheitelpunkt 15 des Paraboloids 14, und das Verhältnis der Abstände in gerader Linie zwischen diesem Scheitelpunkt und den weitesten und nächsten Punkten davon auf dem Umfang des Abschnittes sollte beträchtlich, z. B. in der Größenordnung von vier oder mehr zu eins, sein.The reflection element 12 consists of one section 13, which is eccentrically separated from a paraboloid 14 and round, as shown in Fig. 2, · or elliptical, as shown in Fig. 3, or any other circumferential line, which, as known to the person skilled in the art, depends on the desired cross-sectional shape which the beam system should have. Preferably, but not necessarily, the section contains 13 internally its limit the vertex 15 of the paraboloid 14, and the ratio of the distances in a straight line between this vertex and the furthest and closest points of it on the circumference of the section should be considerable, e.g. B. on the order of four or more to be one.

Das Strahlerelement 11 kann aus einem üblichen elektromagnetischen Horn 16 bestehen, das an dem Außenende einer Wellenführung 17 angebracht ist. Diese genannte Wellenführung ist in beliebiger Weise gehalten, z. 13. am Reflexionselement 13 angebracht, und kann in passender Weise an seinem anderen Ende mit einem Sender oder Empfänger gekoppelt sein. Das Horn 16 ist im Brennpunkt des ursprünglichen Paraboloids 14 angeordnet, mit seinem Mund in einer Ebene, welche in solch einem Winkel zu der Linie zwischen dem Scheitelpunkt und dem Brennpunkt des genannten Paraboloids liegt, daß der Abschnitt 13 im wesentlichen symmetrisch durch die aus dem genannten Horn austretende Energie bestrichen wird. Tn anderen Worten, die Ansprechform des Hornes 16 hat ihre Riehtung des Hauptansprechens in einer Linie, welche die Fläche des Abschnittes 13 in einem solchen Punkt schneidet, daß die Energie am Umfang des Abschnittes im wesentlichen die gleiche Amplitude an allen Punkten dieses Umfanges aufweist. Dies kann durch Messen der von dem Reflexionsabschnitt in den Raum abgestrahlten Energie in den Seitenteilen des Abschnittes und durch Einstellung des Winkels dieses Hornes, bis die Energie in den genannten Seitenteilen in einer Vielzahl von Punkten entlang dem Umfang dieses Abschnittes im wesentlichen gleiche Amplitude aufweist, bestimmt werden.The radiator element 11 can consist of a conventional one electromagnetic horn 16 which is attached to the outer end of a wave guide 17. Said wave guide is held in any way, for. 13. attached to the reflective element 13, and can be conveniently connected to a transmitter or receiver at its other end be coupled. The horn 16 is in focus of the original paraboloid 14, with its mouth in a plane which is in such a Angle to the line between the vertex and the focal point of said paraboloid lies that the section 13 is substantially symmetrical through the emerging from said horn Energy is smeared. In other words, the response shape of the horn 16 has its direction of the main response in a line which the area of the section 13 in such Point intersects that the energy at the perimeter of the section has essentially the same amplitude exhibits at all points of this scope. This can be done by measuring the energy radiated into the space from the reflecting section Sides of the section and by adjusting the angle of this horn until the energy enters the called side panels in a variety of points along the perimeter of this section has substantially the same amplitude, can be determined.

Es ist zu bemerken, daß bei der Bauart des vorgenannten Systems das Strahlerelement 11 in einem solchen Punkt angeordnet ist, daß es nur eine geringe oder gar keine Verzerrunigswirkung auf die Form des vom Reflexionselement abgestrahlten oder von diesem empfangenen Strahlenbündels hat, wodurch die Richtgenauigkeit des Systems beträchtlich über das, was bisher der Fall war, erhöht wird. Es ist ferner zu bemerken, daß eine Antenne nach der vorliegenden Erfindung einfach in ihrer Bauart, leicht herzustellen und zusammenzubauen ist, ferner trefflich geeignet ist, seine beabsichtigte Funktion zu erfüllen. Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht durch den Fachmann, an den sich die Erfindung wendet, erkannt werden.It should be noted that in the construction of the aforementioned system, the radiator element 11 in one is located such that there is little or no distortion effect on the Has the shape of the beam emitted by or received by the reflective element, whereby the alignment accuracy of the system increases considerably over what was previously the case will. It should also be noted that an antenna according to the present invention is simple in its Construction that is easy to manufacture and assemble, is also well suited to its intended purpose Function. Other advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art to which the invention applies, are recognized.

Claims

Patent claims:

1. Reflection element for microwave directional antenna, characterized in that it is of an eccentrically separated section of a parabolic reflector is formed.

2. Reflection element according to claim 1, there-

characterized by that this section is round or elliptical.

3. Reflection element according to claim 1 and 2, characterized in that the surface of this Section contains the vertex of the paraboloid.

4. Reflection element according to claim 1 to 3 in combination with a radiator element, characterized in that it is arranged approximately in the focal point of the parabolic reflector from which said section is cut out eccentrically. \

5. Combination according to claim 4, characterized in that the radiator element directivity and is arranged in the vicinity of the focal point of the parabolic reflector that the radiation of the same, measured along the outer boundary of the parabolic section, occurs everywhere with the same strength.

6. Combination according to claim 4 and 5, da- ao characterized in that as a radiator element an electric horn is used.

7. Combination according to claim 4 to 6, characterized in that the ratio of Distances between the vertex and as the furthest and closest points on the circumference of the parabolic section no less than is roughly four to one.

1 sheet of drawings

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