DE914746C

DE914746C - Antenna for very short electromagnetic waves

Info

Publication number: DE914746C
Application number: DEC6030A
Authority: DE
Inventors: Henri Gutton; Antoine Jean Ortusi
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1951-07-03
Filing date: 1952-06-28
Publication date: 1954-07-08
Also published as: FR1046646A

Description

Es ist bekannt, daß gewisse, häufig bei Höchstfrequenzen verwendete Antennen sich dadurch kennzeichnen, daß sie zwei sehr verschiedene Dimensionen haben. So wird eine bekannte Antenne durch einen zylinder-parabolischen Reflektor von geringer Höhe gebildet, der durch eine kleines Horn gespeist wird, welches einen Hohlleiter abschließt.It is known that certain antennas that are often used at maximum frequencies are characterized by that they have two very different dimensions. So a known antenna becomes through a cylindrical-parabolic reflector of low height, which is fed by a small horn, which completes a waveguide.

Die Höhe des Zylinders soll nun größer als die halbe Wellenlänge sein und in gewissen Fällen kann es von ίο Interesse sein, diese Abmessung noch zu verringern, wie z. B., wenn es sich um eine auf den Aufbau eines mit sehr großer Geschwindigkeit angetriebenen Fahrzeuges anzubringende Antenne handelt.The height of the cylinder should now be greater than half the wavelength and in certain cases it can be from ίο be interested in reducing this dimension, e.g. B. if it is one on building a At a very high speed driven vehicle is to be mounted antenna.

Die Erfindung betrifft einen neuen Antennentyp,The invention relates to a new type of antenna,

χ 5 dessen eine Dimension extrem verkleinert ist und der nichtsdestoweniger ein Strahlungsdiagramm liefert, das mit den Strahlungsdiagrammen bekannter Antennen mit sehr viel größeren Abmessungen vergleichbar ist.χ 5 whose one dimension is extremely reduced and which nevertheless provides a radiation diagram, this is comparable to the radiation patterns of known antennas with much larger dimensions is.

Die erfindungsgemäße Antenne wird durch einen ao Hohlleiter gebildet, dessen eine Wand durch eine ebene, metallische und trapezförmige Platte verlängert ist, welche einen gleichmäßigen dielektrischen Überzug trägt. Das gleiche Dielektrikum ragt außerdem in einen Teil des Hohlleiters hinein, wo seine Dicke fort- as schreitend abnimmt. Der dielektrische Überzug außerhalb des Wellenleiters ist andererseits mit Löchern versehen, die eine bestimmte Lage haben und deren Durchmesser geeignet sind, um am Ende der Platte eine ebene Wellenfront zu erhalten. Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt die Zeichnung, und zwar istThe antenna according to the invention is formed by an ao waveguide, one wall of which by a flat, metallic and trapezoidal plate is elongated, which has a uniform dielectric coating wearing. The same dielectric also protrudes into part of the waveguide where its thickness continues gradually decreases. The dielectric coating outside the waveguide, on the other hand, is perforated provided, which have a certain position and whose diameter are suitable to the end of the plate to get a plane wavefront. An example embodiment of the subject matter of the invention shows the drawing, namely is

Fig. ι eine Gesamtansicht der Antenne und
Fig. 2 eine Teilansicht der dielektrischen Platte.Fig. Ι an overall view of the antenna and
Fig. 2 is a partial view of the dielectric plate.

In Fig. ι ist die untere Wand des Wellenleiters ι durch eine ebene Platte 2 aus Metall von guter elektrischer Leitfähigkeit verlängert. Die Platte ist trapezförmig und mit einem gleichmäßigen dielektrischen Überzug 3 von der Stärke α bedeckt.In Fig. Ι the lower wall of the waveguide ι is extended by a flat plate 2 made of metal of good electrical conductivity. The plate is trapezoidal and covered with a uniform dielectric coating 3 of thickness α .

Wenn man mit ε die Dielektrizitätskonstante des verwendeten Materials bezeichnet, so kann man beweisen, daß eine in den Hohlleiter in Richtung des Pfeiles Λ eintretende Welle sich weiter in Richtung O-z am Ausgang des Hohlleiters fortpflanzen wird,If ε is used to denote the dielectric constant of the material used, then one can prove that a wave entering the waveguide in the direction of the arrow Λ will propagate further in the direction of Oz at the exit of the waveguide,

wenn die Dicke α größer als ein Wert a₀ =when the thickness α is greater than a value a ₀ =

ist, wobei K die Ausbreitungskonstante des freienwhere K is the constant of propagation of the free

Raumes ist, die durch die Gleichung K = Space is given by the equation K =

■zn■ zn

gegeben ist. Wenn man α vom Wert a₀ auf unendlich wachsen läßt, erhöht sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit von K auf }'J · K. given is. If one lets α grow from the value a ₀ to infinity, the speed of propagation increases from K to } 'J · K.

Die Ebene x-O-y stellt eine strahlende Öffnung dar, entlang welcher die Welle eine konstante Phase besitzt. Wenn man das Strahlungsdiagramm in der Symmetrieebene y-O-z untersucht, stellt man fest, daß das Feld im Punkt M eine Funktion des WinkelsThe plane xOy represents a radiating opening along which the wave has a constant phase. If one examines the radiation diagram in the plane of symmetry yOz, one finds that the field at point M is a function of the angle

Θ = zoM ist. Θ = zoM is.

Das Strahlungsdiagramm ist symmetrisch um Oz, und die Halbwertsbreite des Diagramms ist eine Funktion der Dicke des Dielektrikums α und seiner Beschaffenheit oder Kontante ε.The radiation diagram is symmetrical about Oz, and the half-width of the diagram is a function of the thickness of the dielectric α and its nature or constant ε.

Um übermäßige Verluste im Dielektrikum zu vermeiden, gibt man diesem eine Dicke, die zwischen a_a und 1,4 a_a liegt (wobei a₀ den oben festgelegten Wert hat). Unter diesen Bedingungen findet man bei einem ε = 2, daß das Strahlungsdiagramm bei seiner Halbwertsbreite einen Winkel von ungefähr 45° bildet.In order to avoid excessive losses in the dielectric, it is given a thickness between a _a and 1.4 a _a (where a _{0 has} the value specified above). Under these conditions, with ε = 2, one finds that the radiation diagram forms an angle of approximately 45 ° with its half-width.

Wenn man die Breite dieses Diagramms verringern will, wird man der .Dicke des Dielektrikums einen Wert nahe «₀ geben. Bei a = a₀ gleitet die Welle entlang dem Dielektrikum. Dabei dringt keine Energie in letzteres ein und es gibt keine nennenswerte Strahlung, wobei kein Unterschied zwischen der ursprünglichen Welle und der abgebeugten Welle auftritt.If you want to reduce the width of this diagram, you will give the .thickness of the dielectric a value close to « ₀ . At a = a ₀ the wave slides along the dielectric. No energy penetrates into the latter and there is no radiation worth mentioning, with no difference occurring between the original wave and the diffracted wave.

Man sieht also, daß man bei passender Wahl der Dicke α und des Wertes ε des Dielektrikums in der vertikalen Ebene (Ebene YO_x) ein Diagramm der gewünschten Breite erhalten kann. Das Diagramm in der'horizontalen Richtung (Ebene xOz) wird durch die Länge der Platte 3 längs Oz bestimmt, und es kann beliebig schmal gestaltet werden.It can thus be seen that with a suitable choice of the thickness α and the value ε of the dielectric in the vertical plane (plane YO _x ), a diagram of the desired width can be obtained. The diagram in the horizontal direction (plane xOz) is determined by the length of the plate 3 along Oz , and it can be made as narrow as desired.

Der dielektrische Überzug 3 ist durch eine abgeschrägte Zunge 4 verlängert, welche die A₀₁-WeIIe des Hohlleiters in eine sich mit Lichtgeschwindigkeit im freien Raum ausbreitende Welle fortschreitend umformt. The dielectric coating 3 is extended by a beveled tongue 4, which transforms the A ₀₁ wave of the waveguide into a wave that propagates in free space at the speed of light.

Wenn der Hohlleiter auf einer metallischen Oberfläche angebracht ist, wie z. B. auf der Außenhaut eines Flugzeugflügels, kann der dielektrische Überzug direkt auf dieser Oberfläche angebracht werden.When the waveguide is on a metallic surface is appropriate, such. B. on the outer skin of an aircraft wing, the dielectric coating can be attached directly to this surface.

Um an der Kante des Dielektrikums eine zur Achse des Hohlleiters senkrechte Wellenfront zu erhalten, ist es notwendig, die Fortpflanzungsdifferenzen in den verschiedenen azimutalen Richtungen aufzuheben. Zu diesem Zweck versieht man den dielektrischen Überzug mit Löchern, deren Achsen vertikal liegen und wobei die Löcher in der Weise angeordnet sind, daß die Welle in der gewünschten Richtung fortschreitet. In order to obtain a wave front perpendicular to the axis of the waveguide at the edge of the dielectric, it is necessary to cancel the propagation differences in the various azimuthal directions. For this purpose, the dielectric coating is provided with holes, the axes of which are vertical and wherein the holes are arranged such that the wave advances in the desired direction.

Die unterhalb einer Viertelwellenlänge im Dielektrikum liegenden Durchmesser ändern sich mit der Richtung, indem die Größe der Löcher mit den zur Symmetrieachse der Anordnung geneigten Richtungen zunimmt. Fig. 2 stellt ein Beispiel einer solchen Lochanordnung dar.The diameters below a quarter wavelength in the dielectric change with the direction in that the size of the holes increases with the directions inclined to the axis of symmetry of the arrangement. Fig. 2 shows an example of such a hole arrangement.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Antenna for very short electromagnetic Waves, characterized in that it consists of a waveguide, one wall of which in an axial direction Direction extended by a flat, metallic plate which carries a uniform coating of dielectric material, which is a piece protrudes into the waveguide, where its thickness decreases progressively.

2. Antenna according to claim i, characterized in that the waveguide has a rectangular cross-section and the above-mentioned plate extends one of the large sides of the waveguide.

3. Antenna according to claim 2, characterized in that the plate has the shape of a trapezoid has whose apex edge with the large side of the right-angled, open section of the waveguide coincides.

4. Antenna according to claim 1, characterized in that the one lying outside the waveguide dielectric covering is provided with holes which are arranged and dimensioned so that they the Keep the wave front level at the end of the plate.

Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings

Section 9526 6.54