DE890818C - Aus Hohlleitern aufgebauter Laengsstrahler - Google Patents

Aus Hohlleitern aufgebauter Laengsstrahler

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DE890818C
DE890818C DES25608A DES0025608A DE890818C DE 890818 C DE890818 C DE 890818C DE S25608 A DES25608 A DE S25608A DE S0025608 A DES0025608 A DE S0025608A DE 890818 C DE890818 C DE 890818C
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DE
Germany
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waveguide
longitudinal
cross
section
longitudinal radiator
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Expired
Application number
DES25608A
Other languages
English (en)
Inventor
Otto Dr-Ing Habil Zinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/28Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave comprising elements constituting electric discontinuities and spaced in direction of wave propagation, e.g. dielectric elements or conductive elements forming artificial dielectric

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

  • Aus Hohlleitern aufgebauter Längsstrahler Die Erfindung betrifft aus Hohlleitern aufgebaute Längsstrahler, die eine gebündelte Abstrahlung elektromagnetischer Wellen in Leitungsrichtung ermöglichen. Unter Längsstrahler wird hierbei eine Antennenanordnung verstanden,, bei der .die Strahlerelemente in Richtung der Strahlung nacheinander angeordnet sind. Bekannte Ausführungsformen für einen Längsstrahler sind, beispielsweise Rhombusantennen, Stielstrahler oder sogenannte Yagi-Antennen.
  • Es sind aus Hohlleitern aufgebaute Strahler bekannt, bei .denen in den Begrenzungsflächen der Hohlleiter Schlitze angebracht sind, durch welche ,die im Hohlleiter fließende elektromagnetische Energie senkrecht zur H.ohlleiterbegrenzungsfläche abgestrahlt wird. Durch Zusammenwirken mehrerer solcher indemseliben Hohlleiter vorhandener Schlitze (Strahlerflächen) kann eine Richtwirkung für die senkrecht zur Hohlleiterrichtung abgestrahlten elektromagnetischen Wellen erzielt werden.
  • Im Gegensatz zu der obenerwähnten. Ausführung werden bei dem aus einem Hohlleiter aufgebauten Längsstrahler die Strahlerelemente gemäß der Erfindung .durch räumlich an verschiedenen Stellen liegende, vorzugsweise senkrecht zur Leitungsachse stehende Strahlerflächen gebildet, die durch sprunghafte Querschnitts.änderungen des Hohlleiters entstehen. Hierzu können Hohlleiter beliebigen Querschnitts verwendet werden. Die Hohlleiter können vorzugsweise stufenförmig abgesetzt in einem, Hohlleiter geringeren Querschnitts übergeführt werden, wobei die an. den Stufen entstehenden, senkrecht zur Leitungsachse liegenden Flächen elektrisch offengehalten werden. Es wird weiterhin vorgeschlagen, mit Rücksicht auf die Grenzwellenlänge eines Hohlleiters wenigstens die die Grenzwellenlänge bestimmenden Abmessungen nach -einer Querschnittsverklein.erung wieder zu vergrößern und/oder in: die Hohlleiter Mittel einzubringen, welche z. B. die Wellenform der elektromagnetischen Wellen; beeinflussen oder bestimmen oder eine Anpassung zwischen den Hohlleiterstücken bewirken. Außerdem können in die Hohlleiterstücke phasendrehende Mittel eingebracht werden, die vorzugsweise so angeordnet werden, daß durch Verändern ihrer Lage deren Wirkung in bezug auf die Phasendrehung verschieden wind. Desgleichen können auch Mittel vorgesehen werden, ,deren Wirkung z. B. durch elektrische oder magnetische Beeinflussung gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann die Antenne für eine bestimmte Wellenlänge einstellbar hergestellt oder das Strahlungsdiagramm beeinflußt werden. Außerdem kann durch Ändernder Länge der einzelnen Hohlleiterstücke, z. B. durch ein mehr oder weniger weites Ineinanderschieben der Hohlleiterstücke, die Einstellung auf die gewünschte Wellenlänge oder auf eine gewünschte Richtcharakteristik erfolgen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Hohlleiter rechteckförmigen Querschnitts, der an den Stellen i und 2 durch eine sprunghafte Querschnittsänderung stufenweise abgesetzt ist. Der gespeiste Hohlleiter 3 geht in die Hohlleiterabschnitte 4 und 5 geringeren Querschnitts Über, die zwar,dieselbe Breite, aber eine geringere Höhe aufweisen. Die senkrecht zur Leitungsachse liegenden Öffnungsflächen an den Stellen i und :2 wirken wie Strahlerelemente, deren Hauptstrahlrichtung in Leitungsachse liegt. Die Längen der Leitungsabschnitte 4 und 5 sind so zu wählen, d,aß die von jeder Strahleröffnung in Leitungsrichtung ausgehende Welle in einer zur Leitungsachse senkrecht. stehenden. Ebene im wesentlichen gleichphasig sind. Die durch die Hohlleiterabstufung entstehenden Öffnungen werden zweckmäßigerweise mit Isolierstoffscheiben abgedeckt, um so, Witterungseinflüsse auf,die. Strahlenanordnung auszuschalten.
  • In Fig. 2 ist ein aus runden Hohlleitern aufgebauter Längsstrahler dargestellt, bei dem die Speiseleitung 6 in einen sich konisch erweiternden Leiterteil übergeht, der an der Stelle i abgesetzt ist. In die so entstehende Öffnung wird ein z. B. konisch ausgebildetes Hohlleiterstück 7 eingesetzt, wobei die Durchmesser . der Hohlleiterstücke so zu wählen sind, daß eine elektrische Welle von der gewünschten Wellenlänge in den Hohlieiterstücken existieren kann und d@aß an den .abgesetzten. Stellen der Hohlleiterstücke eine Strahlenöffnung entsteht. lAn das Hohlleiterstück 7 schließt sich das Hohlleiterstück 8 an, dessen Öffnung in den freien Raum übergeht. Das letzte Hohlleiterstück 8 kann in seinem Durchmesser einheitlich oder konisch sich erweiternd ausgebildet sein. Voarteilhafterweise füllt man den durch den Querschnittssprung zwischen den beiden Hohlleiterstücken entstehenden freien Raum mit dielektrischen Stoffen, so daß dadurch die notwendige mechanische Festigkeit für den Längsstrahler nach der Erfindung erzielt werden kann. Die Hohlleiter können unter sich beispielsweise auch durch ein metallisches oder nichtmetallisches Gitter verbunden: sein.
  • Ebenfalls für runde Hohlleiter ist die Ausführungsform nach Fig.3, bei der die Strahleröffnungen an den Querschnittssprungstellen der Hohlleiter jedoch nicht kreisringförmig sind, sondern durch die Differenzflächen von Kreis- und Ellipsenflächen gebildet werden. Der Längsstrahler ist bei einer solchen Ausbildung mechanisch vorteilhafter aufzubauen.. Auch bei dieser Ausführungsform kann man an den Strahleröffnungen dielektrische Stoffe, in den Figuren kreuzgestrichelt gezeichnet, anbringen, welche die Strahleranordnung in ihrem Aufbau stabiler machen, darüber hinaus aber eine Anpassung zwischen Strahlungswiderstand und Wellenwiderstand des freien Raumes bewirken können. Eine weitere Ausführungsform für aus rechteckigen Hohlleitern aufgebaute Längsstrahler ist in Fig. 4,dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, geht die ankommende Speiseleitung 9 in ein Höhl-Leiterstück io über, dessen Querschnittshöhenabmessung bis zur ersten Strahleröffnung zunimmt. An der Querschnittssprungstelle geht der Hohlleiter sprungartig auf einen Hohlleiter geringeren Querschnitts über, der #rorzugsweise gleich oder kleiner als der der ankommenden Leitung ist.
  • Die Bedeutung der elektrischen Stoffe an den Strahleröffnungen kann, wie bereits bei den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigt wurde, sehr groß sein. In elektrischer Hinsicht bewirken sie eine Anpassung zwischen Strähleröffnungen und dem freien Raum und können in ihrer Form z.. B. durch mechanische oder spanabhebende Kaltverformung oder durch Warmverformung so gestaltet werden, daß sie die aus .den Strahlenöffnungen austretenden elektrischen Wellen .derart beeinflussen, daß sie die Richtwirkung des Längsstrahlers, nach der Erfindung in der gewünschten Weise unterstützen:. Eine vorteilhafte Form für die dielektrischen Stoffe wäre beispielsweise eine .derartige Formgebung, daß sie gleichzeitig als elektrische Unse wirken und so eine gewünschte zusätzliche Bündelung ergeben. In mechanischer Hinsicht bedeuten sie eine Vergrößerung der Stabilität des Längsstrahlers und insbesondere einen Schutz gegen Witterungseinflüsse.
  • Es wird nun weiterhin vorgeschlagen, daß wenigstens. ein Teil der im Strahlungsweg liegenden Hohlleiterstücke auf seinen nach außen gekehrten Flächen mit dvelektrischen und/oder ferrornagnetischen Stoffen überzogen wird. Diese Stoffe bewirken, daß sich das entstehende elektromagnetische Feld im wesentlichen um die Achse .des Längsstrahlers nach der Erfinduivg konzentriert, so daß, dadurch die Bündelungsschärfe eines solchen Längsstrahlers vergrößert wird.
  • Es kann vorteilhaft sein, auf dem als Speiseleitung:dienenden Hohlleiter eine zur Leitungsachse senkrecht stehende Reflexionswand, etwa in der Form einer kreisförmigen Scheibe, anzuordnen. Als Reflexionswand kann jede an sich vorhandene metallische Fläche oder eine mit einer gutleitenden Schicht überzogene Fläche, durch die der Längsstrahler geführt wird, dienen.
  • Zur Erhöhung der Festigkeit des Längsstrahlers können die einzelnen Rohrstücke ein im Vergleich zur Wellenlänge kleines Stück ineinandergefügt werden.
  • Weiterhin können in den. Hohlleitungen, insbesondere in runden Hohlleitern, Mittel zur Erzielung einer gewünschten. Schwingungsform der elektrischen Wellen. im Hohlleiter angeordnet werden. Hierzu können beispielsweise Bolzen aus Metall oder aus dielektr ischem Material, die in den Hohlleiter hineinragen und gegebenenfalls in ihrer Lage veränderbar sind, verwendet werden. Vorteilhaft bei der Anordnung nach der Erfindung sind auch Mittel zur Anpassung zwischen den einzelnen Hohlleiterstücken; solche Mittel sind z. B. Blechstreifen oder Bolzen aus Metall oder dielektrischem Stoff oder auch Blenden, die in den, Hohlraum gebracht werden. Phasendrehende Mittel können z. B. in Form von in den. Hohlleitern schwenkbaren Platten aus dielektrischen Stoffen vorgesehen werden.
  • Die Länge der einzelnen Hob lleiterstücke richtet sich 'nach den Hohlleiterabmessungen und nach den Wellenlängen, bei denen die Längsstrahler nach der Erfindung verwendet werden. Sie sind s o zu bemessen, daß der Phasenzustand , der von den einzelnen Strahleröffnungen ausgehenden: elektrischen Wellenzüge in einer zur Strahlrichtung senkrecht stehenden Ebene gleich ist.
  • Besondere Bedeutung haben die Längsstrahler nach der Erfindung .bei allen Richtfunkanlagen, bei denen die Antennenanlage keine großen Ausmaße annehmen soll, bei .denen aber eine große Bündelungsschärfe verlangt wird. Mit Vorteil können solche Antennen z. B. auch als rotierende Richtantennen ver@v@endet werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus einem Hohlleiter aufgebauter Längsstrahler, dadurch gekennzeichnet, daß seine Strahlerelementedurch räumlich an verschiedenen Stehlen liegende, vorzugsweise senkrecht zur Leitungsachse stehende Strahlerflüchen gebildet sind, die durch sprunghafte Querschnittsänderungen. ;des Hohlleiters entstehen.
  2. 2. Längsstrahler nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Hohlleiter rechteckförmig en. Querschnitts.
  3. 3. Längsstrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet"daß der Querschnitt nur in einer Abmessung geändert wird. d.. Längsstrahler nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen stufenweise abgesetzten Hohlleiter rundere Querschnitts, Längsstrahler nach Anspruch .4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Hohlleiters an der Querschnittssprungstelle@, d:aß an den Hohlleiter runden Querschnitts ein Hohlleitcrstück mit ellipsenförmigem Querschnitt anschließt, welches wiederum in ein solches mit rundem Querschnitt übergeht. 6. Längsstrahler nach einem der vorhergehen.-den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch: die Ouerschnittsflächenunterschiede an aneinanderstoßenden H:ohlleiterstücken entstehenden, die Strahlerflächen bildenden Öffnungen durch dielektrische Stoffe abgedeckt sind. 7. Längsstrahler nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine solche Wahl der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Stoffe, daß diese als Anpassungsmittel zwischen Hohlleiter und freiem Raum dienen. B. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Hohlleiterstücke mit dielektrischen und/oder ferroma.gnetischen Stoffen umgeben ist. g. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß auf dem als Speiseleitung dienenden Hohlleiter eine, zur Leitungsachse senkrecht stehende Reflexionswand angeordnet ist. io. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter unterschiedlichen Querschnitts ein im Vergleich zur Wellenlänge kleines Stück ineinandergefügt sind. i i. Längsstrahler nach einem der Ansprüche i bis i.o, dadurch gekennzeichnet, d.aß in den Hohlleiterstücken Mittel zur Erzielung einer gewünschten Schwingungsform der elektromagnetischen Welle angeordnet sind. 12. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlleiterstücken phasendrehende Mittel vorgesehen sind. 13. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß :in den Hohlleiterstücken Mittel zur Anpassung zwischen ,den einzelnen Hohlleiterstücken vorgesehen sind. T4,. Längsstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiterstücke ineinander verschiebbar angeordnet sind.
DES25608A 1951-11-14 1951-11-14 Aus Hohlleitern aufgebauter Laengsstrahler Expired DE890818C (de)

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