DE838777C - Achromatische Verbundlinse fuer Funk-Richtantennen-Systeme - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 12. MAI 1952

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Linsen, und zwar auf eine metallische Breitbandmikrowellenlinse.

Es ist Ix-reits eine Mehrzonen-Funk-Phasen vorschublinse vorgeschlagen worden, welche einen Brechungsindex kleiner als eins besitzt und im Abstand voneinander liegende parallele metallische Wände in Richtung der Fortpflanzung und elektrischen Polarisation der Funkwellen aufweist. Wenn auch die Stufung der Linsenzonen die Bandbreite vergrößert, so ist diese Vergrößerung der Bandbreite doch nicht groß. Beispielsweise hat eine 6zonige. nicht abgestufte metallische Linse, deren größte Stärke zwölf Wellenlängen beträgt, eine Bandbreite von ungefähr 3%. Wenn die Zonen abgestuft werden, so wird die Bandbreite auf ungefähr 7% vergrößert, d.h. die Zunahme beträgt nur 4°/o. Gemäß der vorliegenden Erfindung wind die Bandbreite auf einen Wert in der Größenordnung von 25 % vergrößert.

Es ist das Ziel der Erfindung, Wellen über einen sehr großen Frequenzbereich zu bündeln, und zwar mit Hilfe einer metallischen Phasenvorschubverbundlinse einfacher und einheitlicher Bauart.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden ein konkav konvergierender, d. h. positiver, zweckmäßig abgestufter metallischer Mehrzonenlinsenteil von der Type, wie sie bereits vorgeschlagen ist, und welche eine gegebene Bandbreite aufweist, und ein konvexer divergierender, d. h. nega-

tiver, zweckmäßig nicht abgestufter metallischer Mehrfachzonenlinsenteil mit der gleichen Bandbreite zu einer Verbundlinse vereinigt. Die Verbundlinse umfaßt eine Mehrzahl paralleler metallischer Platten, deren gegenseitiger Abstand vorzugsweise größer als die kürzeste Wellenlänge innerhalb des Bandes ist. Eine Seite oder Fläche der Verbundlinse, welche einer Seite des negativen Linsenteils entspricht, ist zweckmäüigerweise plan ίο und nicht abgestuft, und die gegenüberliegende Seite oder Fläche der Verbundlinse, welche einer Seite des positiven Linsenteils entspricht, ist dann konkav und abgestuft. Infolge der Tatsache, daß ein Linsenteil abgestuft und der andere nicht abgestuft ist, sind die Streuungen der beiden Teile wesentlich verschieden, wodurch eine achromatische Linse erhalten wird.

Die Erfindung wird in allen Einzelheiten aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung verständlich, in welcher gleiche Bezugszeichen für die hinsichtlich ihrer Funktion ähnlichen Teile benutzt sind.

Fig. ι und 2 stellen eine perspektivische und eine Seitenansicht eines Mikrowellemsystems dar, welches eine der Erfindung gemäß hergestellte Verbundlinse in spezieller Ausführung enthält.

Die Übertragungsvorrichtung 1, z.B. ein Sender oder ein Empfänger, ist, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, über eine rechtwinklig begrenzte Wellenführung 2 mit der Halsöffnung 3 eines sektorförmigen Horns 4 verbunden. Die lange Seite der Mundöfrnungs des Horns 4 fällt mit der Brennlinie 6 der zylindrisch-symmetrischen \^erbundlinse 7 zusammen. Die Linse 7 hat eine Achse bzw. eine Achsenebene 8 und besteht aus einer Mehrzahl paralleler und gleicher Metallglieder 9, welche in einem Abstand von wenigstens einer hall>en Wellenlänge getrennt voneinander angeordnet sind; dieses Wellenlängenmaß bezieht sich auf die kürzeste Wellenlänge des Betriebsbandes; die Metallglieder 9 werden mit Hilfe des Holzrahmens 10 zusammengehalten. Jedes Paar l>enachbarter Gliederg und das dazwischen eingeschlossene Luftdielektrikum bilden einen Kanal 11 der Verbundlinse 7. Infolge des Ab-Standes zwischen den benachbarten Gliedern 9 ist der Brechungsindex der Verbundlinse 7 kleiner als eins, und die Phasengeschwindigkeit der durch die Linse hindurchgehenden Wellen wird vergrößert.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, besitzt die Linse 7 einen Teil 12 mit abgestufter konkaver Rückseite 13 und konkaver Vorderseite 14 sowie einen Teil 15, der eine ebene Vorderseite 16 und eine konvexe Rückseite 14 besitzt, wobei die konkave Vorderseite des Teils 12 und die konvexe Rückseite des Teils 15 zusammenfallen. Die gebogene Linie 14 stellt nicht die körperliche Form dar, sondern veranschaulicht die gemeinsam wirksame Grenzschicht der beiden benachbarten Teile 12 und 15. Die Planseite 16 des Teils 15 und die abgestufte konkave Seite 13 des Teils 12 bilden die Vorder- bzw. Rückfläche der Verbundlinse 7. Da die Form des Teils 12 konkavkonkav ist, so stellt dieserTeil einen positiven und konvergierenden Linsenabschnitt dar, während der Teil 15 einen negativen oder divergierenden Linsenabschnitt bildet, da die Form dieses Teils plankonvex ist. Wie die Zeichnung erkennen läßt, weist der positive Teil 12 sechs abgestufte Zonen a, b, c, d, e und / auf, welche unterschiedliche elliptische Krümmungen besitzen.

Wenn die Vorrichtung einen Empfänger darstellt, so erfahren die Wellen, deren Frequenz innerhalb eines gegebenen breiten Frequenzbandes liegt, und welche eine ebene Wellenfront 17 sowie eine ankommende Fortpflanzungseinrichtung 18 aufweisen, eine Fortpflanzung durch die Verbundlinse 7 und werden an der Mundöffnunig 5 des Horns 4 konzentriert, wie es durch die Linse 19 veranschaulicht ist. Wenn die Frequenz sich ändert, so ändern sich die Brennweiten des positiven und des negativen Teils in entgegengesetztem Sinne, wie in einer achromatischen Verbundlinse aus optischem Glas. Die freqenzabhängige Änderung des Konvergenzwinkels einer positiven Linse wird nämlich in gewissem Ausmaß durch eine entgegengesetzte Änderung der durch die negative Linse hervorgerufenen Divergenz ausgeglichen. Auch die Größe der Änderung des Brechungsindex mit der Frequenz oder die sog. Streuung der positiven Linse ist über das gegebene breite Frequenzband wesentlich verschieden von der Streuung für den negativen Linsenteil, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die positive Li-nise abgestuft ist, während die negative Linse keine Abstufung besitzt. Demgemäß wird, wenn sich die Frequenz über das breite Band ändert, dieBrennweite der Verbundlinse im wesentliehen konstant bleiben; das bedeutet, daß die Linse achromatisch ist. Es sei bemerkt, daß durch die Zufügung der negativen Linse zu der positiven Linse die Brennweite der Kombination gegenüber der Brennweite der positiven Linse allein vergrößert wind, so daß die Verbundlinse einer einzigen Linse mit vergrößerter Brennweite entspricht. Es sei im Wege der Gegenüberstellung auch bemerkt, daß in einer optischen Verbundlinse die Streuungen für den positiven Linsenteil und den negativen Linsenteil nicht deshalb voneinander abweichen, weil der eine Teil abgestuft ist und der andere nicht, sondern auf Grund der Tatsache, daß die dielektrischen Materialien, d. h. gewöhnlich Glas, welches für die beiden Linsenteile verwendet no wird, unterschiedliche Streuungskurven besitzen. Wenn auch die Erfindung in Verbindung mit einer speziellen Ausführungsform erläutert worden ist, so soll sie doch nicht auf das erläuterte Beispiel beschränkt sein, zumal andere Vorrichtungen verwendet werden können, um die Erfindung mit Erfolg zu verwirklichen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Achromatische Verbundlinse für Funik-Richtantennen-Systeme zwecks Bündelung von Wellen, die in einem Band von Wellenlängen enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse eine Mehrzahl dielektrischer Kanäle auf-

   weist, welche durch parallele Metallplatten in Richtung der Fortpflanzung und elektrischen Polarisation der Funkwellen begrenzt sind und zwei Linsenteile bilden, von denen einer positiv und der andere negativ ist.
2. 2. Achromatische Verbundlinse nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Linsenteile abgestuft ist, während der andere Linsenteil keine Abstufung aufweist.
3. 3. Achromatische Verbundlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Linsenteil abgestuft ist.
4. 4. Achromatische Verbundlinse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten in einem Abstand voneinander gehalten sind, der größer ist als die kürzeste Wellenlänge innerhalb des Bandes.
5. 5. Achromatische Verbundlinse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Linse, welche einer Fläche des negativen Linsenteils entspricht, plan und nicht albgestuft ist, und daß die gegenüberliegendie Seite der Verbundlinse, welche einer Seite des positiven Linsenteils entspricht, konkav und abgestuft ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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