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Mehrfachstrahleranordnung zum gerichteten Senden und/oder Empfangen
ultrakurzer elektromaqnetischer Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfachstrahleranordnung
zum gerichteten Senden und/ oder Empfangen ultrakurzer elektromagnetischer Wellen,
insbesondere des Dezimeter- oder Zentimeterwellenlängengebietes.
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Zur Erzielung einer gewünschten Sende- oder Empfangscharakteristik
verwendet man vielfach Mehrfachetrahleranordnungen, die aus einer Mehrzahl beispielsweise
in einer horizontalen Reihe in bestimmten Abständen angeordneter Einzelstrahler
aufgebaut sind. Als Einzelstrahler kommen sowohl Antennen in Frage., die in der
gewünschten Sende-oder Empfangsrichtüng keine Vorbündelung aufweisen, als auch Einzelstrahler,
die in der Sende-oder Empfangsrichtung eine Vorbündelung besitzen. Im letzteren
Fall ergibt sich die resultierende Strahlungscharakteristik aus dem Produkt der
Richtwirkung eines Einzelstrahlers mit der Richtwirkung der Mehrfachstrahleranordnung.
Die resultierende Strahlungscharakteristik ist außer von den Abständen und der Zahl
der Einzelstrahler von der Art der Speisung der Einzelstrahler abhängig. Beispielsweise
erhält man in dem einfachen Fall, wenn eine gewisseAnzahlEinzelstrahleräquidistant
längs einer geraden Linie angerodnet sind und wenn die Einzelstrahler mit gleichem
Strom gleichphasig gespeist sind, in bekannter Weise eine senkrecht zur Anordnung
der Einzelstrahler gebändelte Strahlung, die neben dem Hauptmaximurn eine bestimmte
Anzahl iNebenmaxima aufweist. Vergröffiert
' -man bei' gleichbleibendem
Abstand der Einzelstrahler deren Anzahl, dann, wird die Bündelung in Richtung des
Hauptmaximums schärfer, Gleichzeitig nimmt die Anzahl der- Nebenmaxima zu. Unabhängig
von der Anzahl der Einzelstrahler beträgt die Intensität bzw. die elektrische Feldstärke
des ersten Nebenmaximurns, wenn man Dieb 1 n-tensität bzw. die Feldstärke
des Hauptmaximums einmal gleich i setzt, ungefähr o,2.
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Will man aus besonderen Gründendie Größe der Nebemnaxima, insbesondere
die Größe des ersten Nebenmaximunis, welches die größte Intensität aller Nebenmaxima,
aufweist, verkleinern, so sind für besondere Einzelfälle Strahleranordnungen bekannt,
bei denen die Nebenmaxima, insbesondere das erste Nebenmaximum, kleiner als .2o'/o
sind. Hier und auch in, dem Fall, wo eine einseitig. orientierte Strahlungscharakteristik
gewünscht ist, werden mit besonderem Vorteil eine Vorbündelung aufweisende Einzelstrahler'
angewandt, die ins--besondere von sich aus nur nach einer Seite Strahlung aussenden.
Die Abstände der Einzelstrahler und die Speisung der Einzelstrahler nach Amplitude-,
und Phase braucht man dann nur mit Rücksicht auf die Vorwäxtsstrahlung auszuwählen.
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Eine Vorbündelung aufweisende Einzelstrahler, die bei -geeigneter
Ausbildung insbesondere eine einseitig orientierte Strahlung aussenden, sind bereits
vorgeschlagen worden. Es sei kurz erwähnt, daß bei den, bereits. vorgeschlagenen
Strahlern elektrisch leitende Flächen, die,auf die Betriebswellenlänge Jurcii Wahl
ihrer Abmessungen und durch Wahl ihrer Wölbung abgestimmt sind, unmittelbar zum
Aussenden oder Empfangen der. Strahlungsenergie dienen. Im folgenden werdenEinzelstrahler
dieser Art als Flächenstrahler bzw. als Hohlraumstrahler bezeichnet.
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Im Gegensiatz zu den für längere Wellen üblichen Antennen weisen Flächenstrahler
in allen drei Raumrichtungen miteinander vergleichbare Abme-ssungen auf. Insbesondere
sind die Ab-
messungen, der Strahlungsdurchtrittsöffnung, wenn keine besonderen
Vorkehrungen getroffen sind, gleich oder größer als die Betriebswellenlänge. Beim
Arbeiten mit den genannten Flächenstrahlern kann man also nicht ohne weiteres einen
vorbestimmten, durch >die Abmessungen der Strahlungsdurchtrittsöffnung vorgeschriebenen
Abstand zweier Einzelstrahler unterschreiten.
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Das Ziel,der Erfindung ist, die Einrichtung so zu treffen, daß die
durch die Strahlungsdurchtrittsöffnung der Einzelstrahler vorgegebene Beschränkung
bei der Abstanfdgebung der Einzelstrahler einer Mehrfachstrahleranordnung in Fortf
all kommt. Gemä3 der Erfindung werden zu diesem Zweck,die Ein-zelstrahler in der
Weise erregt und die die Einzelstrahler bildenden, unmittelbar zum
Aussenden
und/oder Empfangen der Strahlungsenergie dienenden leitenden- Flächen so bemessen
und geformt, daß eine Abmessung jedes Einzelstrahlers ohne Einfluß auf den Wellentyp
und auf die - Abstimmung auf die Betriebswellenlänge ist, Lind die Einzelstrahler
werden in Richtung dieser einen Abmessung vorzugsweise in Abständen* 'der halben
Betriebswellenlänge aneinandergereiht. Bei der Mannigfaltigkeit der Formen der Hohlraumwellen
#(H- und E-Wellen) sind die verschiedensten Ausführungsformen der Erfindung möglich.
Bei einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel der 'Erfindung werden beispielsweise
die Einzelstrahler in Form eines quaderfbrinigen Kastens ausgebildet, ,dessen Vorderfläche
offen ist, und es wird der durch-Jie Begrenzungsflächen gebildete Hohlraum in der
Ho n-Welle (n = 1, 2, 3 ... ) erregt. Die Ab-
messungen des
quaderförrnigen Kastens bzw. des quaderförmigen Hohlrannies sind dabei so gewählt,
daß die Eigenwellenlänge der betreffenden Hon-Welle mit der Betriebswellenläng-e
Übereinstimmt. Der elektrische Vektor (i verläuft zwischen zwei seitlichen, Begrenzungsflächen
des quäderförmigen .Hohlraunies parallel zu der Strahlungsdurchtrittsöffnung. Die
Richtung des elektrischen Vektors e ist nun bei der Ho n-Hohlraumschwingung bekanntlich
dadurch ausgezeichnet, daß man die Abmessung des Einzelstrahlers in seiner Richtung
beliebig groß bzw. beliebig klein wählen kann, ohn-. Rücksicht auf die Abstimmung
des Einzelstrahlers auf die Betriebswellenlänge. Gemäß der weiteren Erfindung werden
die Einzelstrahler einer Mehrfachstrahleranordnung in Richtung dieser einen bevorzugten
Abmessung, von der die Abstimmung der Einzelstrahler -unabhängig ist, aneinandergereilit.
Auf diese Weise erreicht man, daß über den Ab-
stand der Einzelstrahler
einer Mehrfachstrahleranordnung auch bei Verwendung von Flächenstrahlern frei verfügt
werden kann.
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Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind sämtliche
Einzelstrahler einer Mehrfachstrahleranordnung unter sich gleichartig und sind die
Einzelstrahler unmittelbar ohne Zwischenraum zwischen den einander zugekehrten Flächen
der Einzelstrahler aneinandergereiht. Es sind auch Ausiführungsbeispiele der Erfindung
möglich, bei denen die Einzelstrahler unter sich nicht gleichartig oder bei denen
die Einzelstrahler nicht unmittelbar aneinandergereiht sind. Wenn beispielsweise
eine Richtstrahleranordnung nachträglich an bzw. in einem in seiner äuß eren Form
vorgegebenen Ort bzw. Raum untergebracht werden soll, kann es vorkommen, daß es
unmöglich ist, für sämtliche Einzelstrahler die gleiche Größe vorzusehen bzw. sämtliche
Einzelstrahler unmittelbar aneinanderzureihen. Mit Vorteil wird dann von den erfindungsgemäßen
FlächenstrahlernGebrauch gemacht, bei denen ja über eine Abmessung unabhängig von
der Abstimmung frei verfügt werden kann. Hieraus ist auch ersichtlich, daß es in
manchen Fällen von Vorteil ist, bei einer Sende- oder Empfangsanordnung,für
- deren einzigen Strahler nur ein be-
schränkter Raum zur Verfügung
steht, einen Flächen- oder Hohlraumstrahler nach der Erfindung zu -verwenden, wenn
eine gebündelte Strahlung erwünscht ist. Schließlich kann die Erfindung auch in
Anwendung kommen bei Mehrfachstrahleranordnungen, deren Einzelstrahler aus Flächenstrahlern
bestehen, die mit der Betriebswellenlänge
-vergleichbare Strahlungsdurchtrittsöff
n-ung'en oder größere Strahlungsdurchtrittsöffnunggen als die Be--triebswellenlänge
aufweisen.
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Die freie Wahl des Abstandes der Einzelstrahler einer Mehrfachstrahleranordnung
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Aufgabe vorliegt, eine 'Mehrfachstrahleranordnuing
zu schaffen, die in einem vorgegebenen Winkelbereich (Nutzbereich a = 2rro)
Möglichst gleichmäßig strahlen soll und im übrigen Winkelbereich (Sperrbereich)
ß = :2R - a 2 (R - 990) Möglichst wenig strahlen
soll (vgl. hierzu die ,1#,bb. i). Wie die exakte Theorie zeigt, ergibt,die Lösung
dieser Aufgabe in Abhängigkeit von den vorgeschriebenen Bedingungen Abstände für
die Einzelstrahler, die kleiner als die Betriebswellenlänge, insbesondere gleich
der halben oder gleich einem Viertel der Betriebswellenlänge sind.
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Für die Lösung der genannten Aufgabe ist grundsätzlich unerheblich,
ob übliche rundstrahlende Antennen ode r ob Flächenstrahlcir, also eine Vorbündelung
aufweisende Einzelstrahl er der Rechnung zugrunde gelegt werden. Da sich J edoch
der Gegenstandder Erfindung insbesondere auf die Anwendung von so-enannten Flächenstrahlern
bei Mehrf achstrahleranordnungen richtet, sind den nachfolgend beschriebenen Anordnungen
sogenannte Flächenstrahler bzw. Hohlraumstrahler zugrunde gelegt worden. Der Einfachheit
halber ist nur der Winkelbereich cp #-- o bis (p = go' darg - estellt,
da die Strahlung in dem Winkelbereich T = o bis (p = go' symmethsch
zum ersten ist. Es wird je-
doch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die
in den Abb. 2 bis 4 dargestellten Diagramine sich an und für sich auch bei aus Linearantennen
aufen gebauten Mehrfachstrahleranordnungen anwende lassen. Di ' e Frage,
wie klein man die Nebenmaxima einerMLehrfachstrahleranordnung bei.vorgege4enem Nutzstrahlungsbereich
machen kann, d.h. wie klein man die im Sperrbereich ausgesandte Strahlun,-,senergie
machen kann, ist praktisch durch die unvermeidlichen Schwankungen der Amplituden
der SpeiseströmederEinzelstrahler gegeben. Sieht man jedo - ch von der hierdurch
gegeben-en unteren Grenze der Größe der Nebenmaxima einmal ab, dann liefert die
exakte Theorie bei gegebener Anzahl von Einzelstrahlern eine Abhängigkeit'der Größe
der Nebenmaxima, insbesondere der Größe des ersten Nebenmaximums von der Größe des
vorgegebenen Nutzbereichs. Weiter liefert die, exakte Theorie, daß, Wenn ein bestimmter
Nutzbereich vorgegeben wird, zur Erzielung kleinster Ausstrahlung im Sperrbereich
bei gegebener Anzahl von Einzelstrahlern deren Speiseströme verschieden .groß
zu wählen sind. An Hand der Abb. 2 bis 4 sollen diese Verhältnisse näher
erläutert werden. -Abb :2 zeigt fünf verschiedene Strahlunn'scharakteristiken. In
Funktion von dem Ausstrahlungswinkel qg (vgl. Abb. i) ist in Willkürlichen Einheiten
die Strahlungsintensität 1 aufgetragen, die proportional dem Quadrat der
elektrischen Feldstärke (2 ist. Dem Winkel p. ist die Strahlungsinte-nsität
i zugeordnet. Der schon erwähnte Ausdruck Nutzbereich sei nachträglich dadurch definiert,
daß er von der ersten Nullstelle links vom Hauptmaximum (- p., in der
Ab-
bildung nicht dargestellt) bis zur ersten Nullstelle rechts vom Hauptmaximum
(in der Abbildung mit 9901, q-,02. . .- bezeichnet) reichen soll. Der Sperrbereich
umfaßt den Winkelbereich 2R-29901 bzw. :2R-2q),2 USW, Die sämtlichen fünf
Charakteristiken sind unter der Annahme einer Mehrfachstrahleranordnung von neun
im Abstand 2.12 angeordneten Flächenstrahlern (a4', a3' . .
. a.
. . ._a4) errechnet worden, und zwar unter Erfüllung
der Bedingung, daß die Nebenmaxima in den jeweiligen Sperrbereichen 2 R
- 2 990" (» = 1,:2 ... 5) kleinstmögliche Werte
annehmen, zn d. h., daß die Ausstrahlung in dein jeweiligen Sperrbereichen
ein Minimum wird. Die zur Erzielung der kleinstmöglichen; Nebenmaxima notwendigen
Amplituden A der Speiseströme der neun Einzelstrahler sind der Abb. 3 zu
entnehmen. Wird z. B. ein Nutzbereich von 2 #o04 = 6o', also 99,4 = PO vorgegeben,
dann beträgt die Größe des ersten Nebenmaximunis bzw. die Feldstärke des ersten
Neben-Maximums rund i 1/o der des Hauptmaximums, -,Nenn die Amplituden der Speiseströme
der Einzelstrahler entsprechend dem qg,)-Wert von 30' in der Abb.
3 gewählt werden. Wie aus der Abb. 3 ersichlich ist, sind die Speiseströme
der Einzelstrahler a4p, aj . . . ao ... a4 verschieden groß,
aber gleichphasig zu wählen, um für den vorgegebenen Nutzbereich Von 2 9904
= 6o' die kleinstmögliche Ausstrahlung im Sperrbereich ß =
:2 R - 2 R 9904 7U erhalten. Der Speisiestrom des mittleren Strahlers
ao ist am größten. Nach rechts und links nehmen die Amplituden der Speiseström-e
der Einzelstrahler svmmetrisch ab. Es sei bemerkt, daß die in den Äbb.:2 und
3 dargestellten Kurven auf Grund von Berechnungen ermittelt worden sind,
daß aber die errechneten Kurven die praktischen Verhältnisse sehr gut wiedergeben.
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Der Abb. 2 entnimmt man noch, daß bei jeder Strahlungscharakteristik
das erste Nebenmaximum zugleich das größte Nebenmaximurn ist. Nimmt man die Größe
dieses ersten Nebenmaximums als Maß für die Ausstrahlung im Sperrbereich und bezeichnet
diese Ausstrahlung als Sperrfehler der Mehrfachstrahleranordnung, so kann man den
Sperrfebler in Beziehung setzen zur Größe des je-
weiligen Nutzbereichs bzw.
zur Größe des je-
weiligen Sperrbereichs. Die Abb. 4 zeigt,diesen Zusammenhang
zwischen dem vorgegebenen Nutzbereich und der Ausstrahlung im Sperrbereich, und
zwar die Kurve a für neun im Abstand Al?, angeordnete Flächenstrahler und die Kurve
b für fünf im Abstand 212- angeordnete Flächenstrahler. Man erkennt, :daß
bei gleichem Sperrfehler, d. h. bei gleicher Ausstrahlung im Sperrbereich,
mit einer Mehrfachstrahleranordnung von neun Einzelstrahlern sich ein wesentlich
kleinerer. Nutzbereich erzielen läßt als bei einer Anordnung mit fünf Flächenstrahlern.
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Die Abb. 5 a zeigt schließlich ein praktisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die
Aneinanderreihung der Einzelstraihler
und die Speisiung der Einzelstrahler in der erfindungsgemäßen Weise vorgenommen
ist. Als Einzelstrahler wird hierbei ein Flächenstrahler i in Kastenform verwendet.
Wie Abb. 5 b im einzelnen erkennen läßt, besteht dieser Strahler aus einem
quaderförtnigen Kasten mit,den Seitenlängen c, d, e,
welche so bemessen.
sind, daß der quaderförmige Hohlraum auf die Betriebswellenlänge abgestimmt ie.t.
Die Vorderfläche :2 (Strahlungsdurchtrittsöffnung) des Kastens ist offen. Wird ein
derartiger Kasten in einer H",-Welle, beispielsweise in der H,17Welle, erregt, dann
verlaufen.,die elektrischen Feldlinlen (2 senkrecht zu.,einem Paar der seitlichen
Begrenzungsflächen des Kastens. Es wird angenommen., daß -der quaderförmige Hohlraum
bei-.spielsweise so erregt ist,,daß,die elektrischen Feldlinien (i senkrecht zu
den beiden Seitenflächen d, e,
also in Richtung der Kante c
verlaufen.
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Die Kopplung des Strahlers, i mit einer Energieleitung kann. beispielsweise
durch einen Schlitz 4 vorgenommen werden, welcher in der der Strahlungsdurchtrittsöffnung
gegenüberliegenden Rückwand 3 des Kastens i vorgesehen ist und welcher sich
mit einem entsprechenden Schlitz in der Außenwandung einer rohrföTmigen Energieleitung
5 deckt. Die rohrförmige Energieleitung 5
kann mit oder ohne Innenleiter
ausgeführt sein. In dem inder Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine
Energieleitung ohne Innenleiter vorgesehen.
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Neun Einzelstrahler i der beschriebenen Art sind in Abb.
5 a zu einer Mehrfachstrahleranordnung vereinigt. Erfindungsgemäß sind die
Einzelstrahler i in Richtung der Kante c aneinandergereiht. Die Abmessung ein-es
kastenförmigen Strahlers in Richtung der Kante c beträgt, wie in der Abbilldung-angedeutet,
2. Dadurch, daß die einzelnen kastenförmigen Strahler i unmittelbar aneinandergereiht
sind, beträgt auch der Abstand je zweier Einzelstrahler A. -
Gemäß
der weiteren Erfindung erfolgt die Speisung der Einzelstrahler der dargestellten
Mehrfachstrahleranordnung gemäß einem Diagramm entsprechend der Abb. 3. Die
Amplituden, der Speiseströme sind also verschieden groß, jedoch gleichphasig zu
wählen. In einfacher und vorteilhafter Weise kann dies da-durch erreicht
werden, daß man die im Abstand der Betriebswellenlänge voneinander angeordneten
Kopplungsschlitze4 verschieden groß macht. Zweckmäßig ist es, die Schlitze 4 nach
Art einer Irisblende verstellbar auszubilden. Man kann dann mit ein und derselben
Mehrfacl#strahleranordnung verschieden große Nutzbereiche der Strahlung mit kleinstmöglicher
Ausstrahlung im Sperrbereich einstellen.
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Die Kopplung der Einzelstrahler mit der Energieleitung 6 kann
auch über stabförtnige Antennen, deren Länge gegebenenfalls verstellbar ist und
idie in den Feldraum der Energieleitung hineinragen, vorgenommen werden. Es ist
auch nicht erforderlich, daß die Einzelstrahler unmittelbar an ein und dieselbe
Energieleitung angeschlossen sind. Beispielsweise können für die Einzelstrahler
An7-schlußstellen. bzw. Abzweigleitungen oder Teilenergieleitun#gen, vorgesehen
werden. Im besonderen wird man Teilenergieleitungen dann anwenden, wenn die Einzelstrahler
in Abständen der halben Betriebswellenlänge voneinander angeordnet sind und diese
demzufolge gleichphasig zu speisen sind. Die Einzelstrahler können dann nicht unmittelbar
an eine gemeinsame Energieleitung angeschlossen werden, weil sonst gegenphasige
Speisung auftreten würde. Durch:die Bemessung der Länge der Teilenergieleitungen,
gegebenfalls unter Zuhilfenahme von Umwegleitungen, läßt sich dann gleichphasige
Speisung der Einzelstrahler erreichen. Die Dosierung der Speiseströme wird zweckmäßig
an der bzw. an den Verzweigungsstellen selbst vorgenommen. Mit Vorteil bildet man
die Teilenergieleitungen biegsam aus und trifft die Ein' richtung so, daß jeder
Kastenstrahler in Richtung der Seitenkante c symmetrisch zur.Kopplungsstelle verstellbar
ist. Auf einfache Weise lassen sich dann Mehrfachstrahleranordnungen. mit veränderbaren
Abständen und Abmessungen der Einzelstrahler zusammenstellen.
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Schließlich kann die Mehrfachstrahleranordnung so aufgebaut sein,
daß ein an der Vorderseite offener Metallkasten vorgesehen ist, in den entsprechend
der gewünschten Anzahl von Einzelstrahlern metallische Zwischenwände in vorgegebenen
Abständen eingesetzt weriden. Zweckmäßig dient dann zur Speisung der Einzelstrahler
eine gemeinsame Energieleitung, so wie es Abb. 5 a zeigt. Ist ein bestimmter
Nutzstrahlungsbereich und eine bestimmte obere Grenze für die im Sperrbereich auftretende
Streustrahlung vorgeschrieben, dann wird man, was man den Abb. 2 bis 4 entnehmen
kann, so viele Zwischenwände bzw. so viele Einzelstrahler vorsehen, daß mit ider
geringstmöglichen Anzahl von Einzelstrahlern, ;d. h. mit dem geringstmöglichen
Aufwand die vorgeschriebene Strahlungscharakteristik erzielt wird.
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Es ist von Bedeutung, darauf hinzuweisen, daß zwar auch mit einem
einzigen Kastenstrahler der Abmessung n - #/:2 oder n - 44 in der
c-Richtung (vgl. Abb. 5) eine gute Bündelung der Strahlung erreicht wird.
Unterschiedlich von der erfindungsgemäßen Mehrfachstrahleranordnung weisen aber
indiesem Fall die Nebenmaxima eine beträchtliche Größe auf. Bei gleicher räumlicher
Ausdehnung ermöglicht also die- Erfindung die Herabsetzung der in (den meisten Fällen
störenden Strahlungs-. nebenmaxima einer Richtstrahleranordnung.
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Selbstverständlichkönnen auchMehrfachstrahleranordnungen mit gera-dzahliger
Anzahl von Einzelstrahlern in der erfindungsgemäßen Weise aneinandergereiht und
üspeist werden. Auch kann der Abstand je zweier Einzelstrahler größer oder
kleiner als #/:2 gewählt werden. Wird der Abstand je zweier Einzelstrahler
insbesondere gleich 44 gewählt, dann hat man, wie schon bemerkt, die Einzelstrahler
gegenphasig zu speisen. Für die Abstände der Einzelstrahlerkönnen auch Werte, die
von den Werten AI:2, A/4, A/8 usw. abweichen, vorgesehen sein,
Die
Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre ist nicht auf die in den Abb. 5 a und
5 b gezeigten kastenförmigen Strahler beschränkt. Es können auch anders geformte
räumliche Flächenstrahler und auch mit Reflektoren ausgestattete Linearantennen
als Einzelstrahlerelemente in Anwendung kommen. Wesentlich ist nur, daß die erregte
Wellenform und die Abstimmung des Strahlers bzw.,des Reflektors auf die Betriebswellenlänge
unabhängig von einer Abmessung des Strahlers bzw. des Reflektors sind und daß die
Strahler bzw. die Reflektoren in Richtung dieser bevorzugten Ab-
messung aneinandergereiht
werden. Beispielsweise können die Einzelstrahler von Hohlzylindern mit kreisförmigern
Querschnitt gebildet werden. In Abb. 6 ist ein derartiger Einzelstrahler
schematisch dargestellt. Die elektrischen Feldlinien CJ verlaufen hier in axialer
Richtung. Ein Teil, zweckmäßig, wie in der Abbildung dargestellt, die Hälfte der
Mantelfläche, ist frei von metallischer -Belegung. Dieser freie Teil bildet die
Strahlungsdurchtrittsöffnung. In axialer Richtung werden, die Einzelstrahler aneinandergereiht.
Die Kopplung der Einzelstrahler mit einer Energieleitung kann auch hier mittels
Kopplungsspalte oder Kopplungsschlitze vorgenommen werden, die zweckmäßig an dem
Teil der Mantelfläche, welcher der Strahlungsdurchtrittsöffnung gegenüberliegt,
angebracht werden. jedem Einzelstrahler kann auch eine Abzweigleitung bzw. eine
Teilenergieleitung zugeordnet werden!.
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Ein weiteres Ausführungsbeispi-el der Erfindung ist schematisch in
der Abb. 7 dargestellt. Als Einzelstrahler sind hier wieder quaderförmige
Kastenstrahler vorgesehen. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel der Abb.
5 betragen jedoch hier die Abmessungen der Einzelstrahler in der Richtung,
in der diese aneinandergereiht sind (in der (2-Richtung), eine halbe Betriebswellenlänge.
Die Einzelstrahler sind ohne Zwischenraum zwischen ihren einander zugekehrten Seitenflächen
aneinandergereiht. Wie bereits weiter oben au.sgeführt ist, sind auch hier, ebenso
wie im Fall von im einfachen Abstand der Betriebswellenlänge voneinan-der angeordneten
Strahlern, die Strahler gleichphasig zu speisen.
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Zur Erzielung der gleichphasigen Speisung der Ein7eIstrahle-r, die
in der Abbildung mit 6 bezeichnet sind, kann, wie die Abbildung zeigt, beispielsweise
so vorgegangen werden, daß zwei Teilenergieleitungen 8 und 9 an eine
Hauptenergieleitung 7 angeschlossen werden. Der Abstand der beiden parallel
zueinander und senkrecht zu der Hauptenergieleitung 7 verlaufenden Teilenergieleitungen
8 und. 9 beträgt ),12. Durch die Umwegleitung 7", deren elektrische
Länge, wie in der Ab-
bildung angedeutet, gleich ;# ist, werden die Anschlußpunkte
der beiden Teilenergieleitungen 8
und 9 an die Hauptenergieltitung
7 in die (elektrische) Entfernung 2. voneinander gebracht. An die beiden
Teilenergieleitungen 8 und 9 sind Stichleitunge#n io und ii angeschlossen.
Die Stichleitungen io sind unter sich ebenso wie die Stichleitungen i i unter sich
im Abstand A voneinander angeordnet. Der Abstand einer Stichleitung io von
der darauffolgenden Stichleitung ii beträgt demnach AI:2. Die Länge jeder Stichleitung
io ist gleich A12, die jeder Stichleitung i i gleich A. Wie man sich
leicht klar macht, sind bei derartiger Ausbildung der Speiseenergieleitungen an
den Endpunkten der Stichleitungen io und ii die Speiseströme miteinander in Phase,
obwohl die EntfernungderEndpunkte zweier aufeinanderfolgender Stichleitungen A12
beträgt. Die angegebenen Ab-
stände und Entfernungen können auch gleich 11
Y2
bzw. gleich n - # gewählt werden. -
Die Ankopplung der kastenförmigen
Einzelstrahler 6 an die Stichleitungen i o und i i geschieht abweichend von
dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 derart, daß die Endpunkte der Innenleiter
der Stichleitungen mit Bändern 12 verbunden werden, die in geringem Abstand von
den Grundflächender Einzelstrahler und in Richtungder Aneina,nderreihung der Einzelstrahler
verlaufen. Die Breiteder Bänder 12 ist geringer als die Breite der Grundflächen
der Ein7elstrahler; sie entspricht der Breite einer üblichen Doppelbandleitung.
Die Bänder 12 bilden mit den ihnen gegenüberliegenden 'feilen der Grundflächen der
Einzelstrahler sozusagen Kopplungsresonatoren. Die Kopplungsstellen der Stichleitungen
mit den Einzelstrahlern werden von den Endpunkten der Stichleitungen vorher an die
freien Enden der Kopplungsresonatoren verlegt. Wesentlich ist hierbei, daß durch
die Kopplungsresonatoren erzwungen wird, daß die elektrischen Feldlinien e der Kastenstrahler
in der Richtung der Bänder 12" d. h. in der Richtung der Aneinanderreihung
der Einzelstrahler verlaufen. Die Bänder 1:2 ermöglichen es also, idie Einzelstrahler
in der gewünschten Wellenform anzuregen. Bei genügend kleinem Abstand der Bänder
12 von den Grundflächen der Einzelstrahler wird die Strahltungscharakteristik der
Einzelstrahler nicht merkbar beeinflußt. Zur Dosierung der Energie der Einzelstrahler
sind, wie in der Abbildung bei 13 und 14 angedeutet ist, die Innenleit-er
der Stichleitungen io und ii nicht galvanisch mit den Innenleitern der Teilenergieleitungen,
8 und 9, sondern kapazitiv verbunden, und zwar derart, daß der Gräd
der Kopplung durch die Änderung der Abstände zwischen den Innenleitern verändert
werden kann. Die Hauptenergieleitung 7 ist so, abgestimmt, daß bei stehender
Welle die Anschlußstellen der Teilenergieleitungen sich in Strombäuchen befinden.
Die Anschlußstellen der Stichleitungen io und i i an die Teilenergieleitungen
8 und 9 befinden sich ebenfalls in Strombäuchen.
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In der Abb. 7 sind nur drei Einzelstrahler 6 dara
S
be tellt. Die Anzahl der Einzelstrahler einer derartigen Mehrfachstrahleranordnung
kann selbstverständlich beliebig groß gewählt werden. Die Speisting der Einzelstrahler
ist auch hier entsprechend einem Diagramm, wie es die Abb. 3 fÜr neun im
Abstand #/-- voneinander angeordnete Einz#elstrahler zeigt, vorzunehmen. Ähnliche
Diagramme erhält man auch für Mehrfachstrahleranordnungen,
deren
Einzelstrahler in Abständen, die kleiner als die halbe- Betriebswellenlänge sind,
voneinander angeordnet werden.-Der Erfindungsgegenstand wird mit Vorteil, z. B.
bei derelektrischen Nachrichtenübermittlung, in all
den -Fä21 angewandte #vo
es darauf ankommt, in einem. vorgegebenen Winkelbereich möglichst gleichmäßig und
im giesamten übrigen Bereich möglichst wenig zu strahlen. Die Erzeugung von Funkbaken
stellt ein weiteTes vorteilhaftes Anwendungsgebietder Erfindung dar. -
Mit
-besonderem Vorteil wird beim Erfindungsgegenstand. als Eintzelstrahler ein Flächenstrahler
(Uph,lkörper-)_ verwendet, der so bemessen ist, daß er bzw. seine Tiefe einer einzigen
Viertelwellenlänge# &,r Betriebsfrequenz äquivalent ist. _ (Längs des-'Randes
,der Strahlungsdurchtrittsöffnung befindet sich ein Spannungsbauch bzw. Stromknoten
für die Betriebswellenlänge.) Bei den bevorzugten Au.#führungsformen (der Erfindung
wird die Ein-' richtung so getroffen-, daß die Flärchen des Einzelstrahlers unmittelbar
zum Aussenden bzw. Empfangen der Strahlungsenergie dienen, d. h. es wird
die Kopplung zwischen dem Flächenstr#hler und &in Sende- und/oder Enipfangsorgan
bzw. einer dorthin führenden Energieleitung so ausgebildet,' daß durch das Kopplungsorgan
nicht eine direkte Strahlung entsteht, wie es der Fall ist,- kann in einem -Parabolspiegel
unter Zugrundelegung der optischen Gesetze --in Dipol angeordnet ist, so daß zwischen
Dipol undParabolspiegel eine Strahlungskop . plung - besteht. Um zu
erreichen, daß der Flächenstrahler unmittelbar Strahlungsenergie aussendet -bz"vr.
empfängt, kann eine Kopplung verwendei werden, wie sie im Ausführungsbeispiel nach
der Abb. 7 angegeben ist. Eine andere oben schon erwähnte, in vielen Fällen
besonders günstige Ausführungsform besteht in der Kopplung durch einen Kopplungsschlitz
(Abb. 5, 6). Der Kopplungsschlitz ist in der Energieleitung und in der Wandung
des Flächenstrahlers zweckmäßig derart vorgesehen, daß# er sich mit seiner größeren
Ausdehnung senkrecht zur Richtung des Flächenstromes der Energieleitung bzw. des
Flächenstrählers erstreckt. Die. andere Abmessung des ICopplungs,2 schlitzes ist
#dabei klein gegen die erstgenannte Ab-
messung.
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Um die erfindungsgemäße Aneinanderreihung von Einzelstrahlern zu einem
Gruppenstrahler günstig zu gestalten, können grundsätzlich -als Einzelstrahler Flächensitrahler
verwendet werden, bei denen die elektrischen- Feldlirm-«en zwischen parallelen ebenen
Metallflächen verlaufen. Bevorzugte Ausführungsformen sind bereits in den -Abb.
5
und 6 dargestellt, und zwar für den Fall, daß die Flächenstrahler
zum unmittelbaren Aussenden bzw. Empfangen der Strahlungsenergie dien-en. Bei diesen
Ausführungsheispielen (Abb. 5, 6) besitzen die - erwähnten parallelen
ebene'n Platten einen rechteckigen bzw. kreisförmigen Querschnitt. Statt dessen
känn in manchen Fällen -auch eine andere Qüerschftittsform, z. B. eine parabolische
Q.#erschnittsform, Anwendung finden. Der Einzelstrahler hat dann -die Gestalt eines
parabolischen Zylinders, in dessen Achsenrichtung die elektrischen Feldlinien e
verlaufen. Durch Wahl seiner- Querschnittsabmessungen ist dann der paraböl-ische
Zylinder auf die Betri-ebsfrequenz ab-zustimmen. Bei einer solchen Ausführungsform
kann der Einzelstrahler auch dadurch angeregt werden, daß ein elektrischer Dipol
in seinem Innern angeordnet ist, derart, daß er sich in Richtung der elektrischen
Feldlinien, also in Achsenrichtung erstreckt. Hierbei wäre indessen die direkte
Strahlung durch den Dipol- in Kauf zu nehmen. Das letztere wird allerdings in der
Mehrzahl der Fälle zweckmäßig vermieden, und zwar indem man z. B. eine Kopplung
wählt, wie sie inder Abb. 7 dargestellt ist, bei der der zur Ankopplung
, bzw. zur Schaffung eines Kopplungsresonators dienende Leiter i:2,derart
ausgebildet und an-geordnet ist (in, unmittelbarer Nachbarschaft der Rückwand des
Flächenstrahlers), daß er praktisch keine direkte Strahlung bewirkt.
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Es ist weiter oben schon darauf hingewies'en worden, daß beim Erfindungsgegenstand
mit besonderem Vorteil als Einzelstrahler ein Flächenstrahler verwendetwird, dessen
Tiefe einer einzigen Viertelwellenlänge Z äquivalentist. Aus derartigen Itinzelstrahlern
aufgebaute Mehrfachstrahleranordnungen zeichnen sich durch kleine, räumliche Aus,-dehnung
aus. Weiter weisen Mehrfachstrahleranordnungen dieser Art keine `unerwünscht große
(Frequenz-) Selektivität auf. Kleine Änderungen der Betriebswellenlänge
A sind also zulässig, Ein Einzelstrahler, dessen Tiefe (:2 11,
+ 1) 2/4 äquivalent ist, besitzt nämlich eine höhere Selektivität als ein
Einzelstrahler, dessen Tiefe nur einem einzigen Viertel der Wellenlänge
A äquivalent ist.