DE894571C - Richtstrahleranordnung fuer ultrakurze Wellen - Google Patents

Description

• Richtstrahleranordnung für ultrakurze Wellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtstrahleranordnung für elektromagnetische Wellen, insbesondere Ultrakurzwellen des Dezimeter- und Zentimetergebietes.
• Es ist bekannt, daß elektromagnetische Richtstrahler außer dem eigentlichen für die Richtstrahlung ausgenutzten Hauptmaximum seitliche Nebenmaxima besitzen, die sich in vielen Fällen als störende Streustrahlung bemerkbar machen. Die Entstehung dieser Nebenmaxima lädt sich durch Interferenz der von den einzelnen Strahlerelementen ausgehenden Strahlungsenergie erklären. Es ist nun nicht ohne weiteres möglich, die Strahler so zu bauen, daß Interferenzen der einzelnen Elemente nicht auftreten, da ja auch das Hauptmaximum, d. 1i. die Richtwirkung des Strahlers als solche, elfen durch Interferenz entsteht. Es ist somit praktisch schwer möglich, die störenden Nebenmaxima eines Richtstrahlers durch Eingriffe in den Aufbau des Strahlers selbst vollkommen zu beseitigen.
• Die vorliegende Erfindung schlägt zur Beseitigung der störenden, in Richtung der Nehenmaxiina ausgesandten Strahlung deshall) einen anderen Weg vor, und zwar wird erfindungsgemäß außerhalb der Nahzone des Strahlungsfeldes eine Blende angeordnet, welche die störende Strahlungsenergie absorbiert bzw. ablenkt. Diese Anordnung der Blende außerhalb der Nahzone, d. 1i. also in der Fernzone, hat den Vorteil, daß hierdurch die Charakteristik des Strahlers selbst nicht in störender Weise beeinflußt werden kann, wie das der Fall wäre, wenn die Blende in der 'Nahzone angeordnet wird. Als Nahzone kommt hierbei eine Entfernung vom Strahler innerhalb von etwa fünf bis zehn Wellenlängen in Betracht. Größere Entfernungen sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung als Fernzone bezeichnet werden. Beim Gegenstand der Erfindung sind somit die Blenden in einem Abstand in der Größenordnung von etwa 5 bis io i oder mehr vom Strahler angeordnet.
• Die Blenden sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die aufgenommene Strahlung praktisch vollkommen -absorbieren, d. h. in Wärme umsetzen. Zu diesem Zweck können beispielsweise dielektrische Schichten (Resonanzschichten) verwendet werden, deren Dicke unter Berücksichtigung ihrer Materialbeschaffenheit gerade so bemessen ist, daß eine vollkommene Absorption der Welle stattfindet. Es kommen hierbei Dicken in Betracht von 3/s bis 5/s, vorzugsweise '/z der im Dielektrikum gemessenen Wellenlänge der auftreffenden Schwingungen oder aber ein ganzzahliges Vielfaches von diesem Wert. Wird die dielektrische Schicht auf der aktiven Seite eines elektrisch leitenden Schirmes angebracht, was in vielen Fällen von besonderem Vorteil ist, so wird die Dicke dieser Schicht zweckmäßig so bemessen, daß sie etwa '/s bis 3/s, vorzugsweise '/a der im Dielektrikum gemessenen Wellenlänge oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon beträgt.
• Im einzelnen können die Resonanzschichten aus Halbleitern, beispielsweise Asbestzement, oder aber mit Kohlepulver bzw. Eisenpulver vermischten pulverförmigen Isolierstoffen bestehen.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Absorptionsschirm jedoch aus einer Anzahl von auf die einfallende Welle abgestimmten, insbesondere 7,/4 langen metallischen Resonatoren aufgebaut, deren Dämpfungswiderstand gerade so bemessen ist, daß die Strahlung vollkommen in Wärme umgesetzt wird. Beispielsweise kann die Blende bzw. der Schirm aus einem Gitter paralleler Blechstreifen bestehen, deren Ebenen auf dem elektrischen Vektor der einfallenden Strahlung senkrecht stehen und die in Richtung der Fortpflanzungsrichtung der Strahlung die Tiefe von i/4 haben. An ihrem der Strahlung abgekehrten Rand sind diese Bleche sämtlich untereinander durch ein Stahgitter kurzgeschlossen, während sie an der der einfallenden Strahlung zugekehrten Seite durch vorzugsweise in Keramik eingebettete Drahtwiderstände untereinander verbunden sind. Diese Drahtwiderstände dienen zur Dämpfung und werden nach einem weiteren Erfindungsgedanken vorteilhaft so bemessen, daß ihr Wert, bezogen auf eine quadratische Fläche des Resonators; etwa 377 Ohm beträgt.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Abb. i zeigt eine schematische Anordnung. Der in an sich bekannter Weise z. B. als Gruppenstrahler ausgebildete Richtstrahler ist mit i bezeichnet. Seine Strahlungscharakteristik besitzt ein Hauptmaximum 2 und die beiden Nebenmaxima 3 und 4, deren Intensität in vorliegendem Fall störend sei. Zur Unterdrückung dieser Nebenstrahlung sind erfindungsgemäß die Blenden 5 und 6 vorgesehen, und zwar sind diese außerhalb der Nahzone des Strahlungsfeldes angeordnet. Die Blenden sind zur Vermeidung störender Beugungserscheinungen vorzugsweise so bemessen, daß sie mit ihren Rändern 7 in Flächen bzw. Ebenen 8 liegen, in denen die Strahlungscharakteristik der Antennenanordnung i ein Minimum besitzt, insbesondere praktisch Null ist. Auf der der Strahlung zugekehrten Seite können die z. B. metallischen Blenden mit einer der obenerwähnten dielektrischen Absorptionsschichten bedeckt sein, b.zw. die Blenden bestehen überhaupt aus diesen Schichten.
• Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsforni der Blende ist in Abb. 2 dargestellt. Sie besteht aus einzelnen Blechstreifen 9, die in Form eines Gitters parallel zueinander angeordnet sind, und zwar derart, daß die Blechebenen senkrecht zur Auftreffebene der Strahlung auf das Gitter und ferner senkrecht zum elektrischen Vektor e der einfallenden durch die Pfeile S verdeutlichten Strahlung liegen. Die Bleche 9 sind an der Rückseite durch horizontal verlaufende Stäbe io untereinander kurzgeschlossen, und ihre Tiefe beträgt '/a bzw. nahezu '/4 der Wellenlänge. Die Zwischenräume zwischen den einzelnen Streifen 9 bilden also auf die Welle abgestimmte Resonatoren der Länge 2/4, die durch die Gitterstäbe io im Spannungsknoten kurzgeschlossen sind, während an ihren vorderen Kanten i i ein Spannungsbauch auftritt. Erfindungsgemäß sind nun diese Spannungsbäuche durch Widerstände 12 aus feinen Drähten überbrückt. Die Widerstände sind so gewählt, daß sie die Resonatoren gerade derart dämpfen, daß die gesamte einfallende' Strahlung ohne Reflexion absorbiert wird. Die Größe der Widerstände läßt sich aus' der Höhe b und der Breite s der Gitteranordnung berechnen. Elektrischer und magnetischer Vektor einer laufenden, ebenen Welle stehen nämlich zueinander im Verhältnis 377 Ohm. Der Gesamtwiderstand der in der Einfallfläche gitterförmig angeordneten Widerstandsdrähte muß für den Fall der vollkommenen Dämpfung also Ohm betragen. Hierbei ist angenommen, daß der Strom z. B. an dem einen äußersten Blechstreifen zu-, an dem anderen äußersten Blechstreifen dagegen abgeführt wird.
• Der Aufbau der Blende in dieser Art bietet wesentliche Vorteile, und zwar u. a. auch deshalb, weil der Luftwiderstand der Anordnung gegenüber massiven Flächen mit Rücksicht auf die gitterförmige Ausbildung wesentlich herabgesetzt ist. Aus diesem Grunde braucht auch die Blende als solche nur mit leichten Trag- und Stützorganen relativ geringer Stabilität versehen sein.
• Die Erfindung ist von ganz besonderer Bedeutung bei Ultrakurzwellen des Zentimeter- und Dezimetergebietes, da in diesem Falle die Abstände, in denen die Blenden vom Strahler angeordnet werden müssen, absolut genommen, nur klein sind und dementsprechend auch die Blenden keine allzu große Flächenausdehnung zu besitzen brauchen. Die Erfindung kann sowohl für Sendeals auch für Empfangsantennenanordnung von Bedeutung sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Richtstrahleran ord'nung für ultrakurze Wellen, insbesondere des Dezimeter- oder Zentimetergebietes, bei welcher zur Unterdrückung der Strahlung in ungewünschter Richtung aus auf die Strahlung abgestimmten Resonatoren bestehende Blenden außerhalb der Nahzone des Strahlungsfeldes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ohmsche Dämpfung der Resonatoren so bemessen ist, daß praktisch die gesamte auf die Blenden einfallende Strahlung absorbiert wird.
2. 2. Richtstrahle@ranordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blende aus einer Vielzahl in einer Querschnittsfläche der zu absorbierenden Strahlung angeordneter Resonatoren besteht, die derart zu einer konstruktiven Einheit vereinigt sind, daß die Begrenzungskanten der Blenden in Ebenen bzw. Flächen geringster Ausstrahlung liegen.
3. 3. Richtstrahleranordnung nach Anspruch i oder/und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reso@natoren a1 s A/4-Resonatoren aus@gebil@det sind. q..
4. Richtstrahleranordnung nach Anspruch i bis 3 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungswiderstand der Blende senkrecht zur Richtung der einfallenden Strahlung und bezogen auf eine quadratische Fläche der Blende etwa 377 Ohm beträgt.
5. 5. Richtstrahleranordnung nach Anspruch i bis q. oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einem Gitter paralleler, auf dem elektrischen Vektor senkrecht stehender Blechstreifen besteht, die eine Tiefe von V4 besitzen und auf der der einfallenden Strahlung abgekehrten Seite durch ein Gitter von Stäben kurzgeschlossen sind.
6. 6. Richtstrahleranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterebene auf der Strahlungsrichtung senkrecht steht.
7. 7. Richtstrahleranordnung nach Anspruch i bis 6 oder einem derselben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Resonatoren Drahtwiderstände dienen, die auf der der einfallenden Strahlung zugekehrten Fläche der gitterartigen Blende derart angeordnet sind, daß sie die einzelnen Blechstreifen untereinander verbinden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr, 146 303, 696 5ig; H o 11 m a n n : »Physik und Technik der ultrakurzen Wellen«, z. Bd. »Die ultrakurzen Wellen in der Technik«, S.277, Abs. 2.