-
Richtstrahler Hohlspiegel, vorzugsweise Parabolspiegel, für ultrakurze
Wellen bildet man nach den von T a t a r i n o f f angegebenen und in der französischen
Patentschrift 72653i zu einem späteren Zeitpunkt ausführlich dargestellten und beschriebenen
Grundsätzen meist so aus, daß, wie in Abb. i der Zeichnungen gezeigt, die Brennweite
b kleiner oder höchstens gleich der Tiefe t des Spiegels ist. Der Brennpunkt, in
dem das Strahlerelement - z. B. der Dipol D - angeordnet ist, liegt also entweder
innerhalb des vom Hohlspiegel selbst eingenommenen Raumes oder äußerstenfalls in
der öffnungsebene E-E. Die Öffnungsweite ö beträgt im letzteren Falle bei Verwendung
eines Parabolspiegels das Vierfache der Brennweite bzw. der Tiefe. Die Erfindung
geht nun von der Erkenntnis aus, daß eine derartige Bemessung nur für solche Strahlerelemente
zweckmäßig ist, die, wie der Dipol D in Abb. i, ihre Strahlung verhältnismäßig ungerichtet
auf den Hohlspiegel werfen. Ist hingegen die Strahlung in Richtung auf .den Spiegel
von vornherein stärker gebündelt, so werden vo@rzugsweise nur die inneren, scheitelnahen
Teile des Hohlspiegels von der Strahlung beaufschlagt, während die äußeren Teile
wesentlich weniger ausgeleuchtet werden und infolgedessen zur Bündelung wenig beitragen.
Dies tritt insbesondere dann ein, wenn als Strahlerelement die Mündung eines Hohlrohres
dient, aus dem die Strahlung bereits verhältnismäßig stark gebündelt austritt.
Gemäß
der- Erfindung wird vorgeschlagen, in diesem Fall das Verhältnis der Brennweite
zur Öffnung eines Parabolspiegels derart groß zu wählen, daß der Parabolspiegel
im wesentlichen gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dies läßt sich bei Verwendung eines
stärker bündelnden Strahlerelementes, z. B. der Mündung eines Hohlrohres, insbesondere
dadurch erzielen, daß die Brennweite größer ist als die Tiefe des Hohlspiegels,
der Brennpunkt sich also außerhalb des vom Hohlspiegel umfaßten Raumes befindet.
Vorzugsweise soll der Brennpunkt in einer Entfernung vom Spiegelscheitel liegen,
die dem Doppelten oder sogar dem Mehrfachen der Spiegeltiefe entspricht.
-
Es ist an sich in der schematisch gehaltenen Zeichnung der deutschen
Patentschrift 584 272 eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen
dargestellt, die aus einem Parabolspiegel mit gegen die Brennweite geringer Tiefe
und einer Erregerantenne mit einseitiger Richtwirkung auf den Parabolspiegel besteht.
Dort handelt es sich indes um den Ersatz der von T a t a r i n o f f her bekannten
kugelschalenartigen Erregerantenne durch eine von deren Nachteilen nach dortiger
Ansicht freie Erregerantenne. über die Bemessung des Spiegels sind in dieser Patentschrift
keine Angaben gemacht, und soweit man aus der schematischen Darstellung entnehmen
kann, ist dort auch das Verhältnis der Brennweite zur Öffnung - wegen der stärkeren
Richtwirkung des Erregerstrahlers -noch so klein, daß der Parabolspiegel praktisch
die gesamte von der Erregerantenne ausgehende Strahlung aufnimmt. Es ist dort also
weder die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Aufgabe noch die Lehre nach
der Erfindung für den Fachmann offenbart.
-
Durch die Anwendung der Lehre nach der Erfindung wird eine Reihe wesentlicher
Vorteile erzielt, die den bekannten Anordnungen nicht zu eigen sind. Legt man beispielsweise
für einen Vergleich einen Spiegel nach der bekannten Dimensionierung und einen weiteren
Spiegel nach der Lehre der Erfindung bei gleicher Brennweite zugrunde, so ergibt
sich für den Spiegel nach der Lehre der Erfindung eine wesentlich geringere Fläche
- bei praktisch bezüglich der Hauptstrahlung gleichbleibender Bündelung -, was bei
der Aufstellung derartiger Richtantennen im Freien wegen des dann wesentlich verminderten
Winddrucks von großer Bedeutung ist. Legt man einem Vergleich hingegen einen Spiegel
nach der bekannten Dimensionierung und einen Spiegel nach der Lehre der Erfindung
zugrunde, die beide die gleiche Öffnungsweite besitzen, so ergibt sich für den Spiegel
nach der Lehre der Erfindung bei besserer Bündelung der Hauptstrahlung eine wesentlich
flachere und leichter herzustellende Form - die Spiegelfläche federt nicht zurück,
ist leicht durch Verformung mittels eines Drückverfahrens herstellbar und führt
nicht so leicht zu Materialrissen-, d. h., die Krümmung ist bei einem Spiegel nach
der Lehre der Erfindung wesentlich geringer als bei einem Spiegel nach der bekannten
Dimensionierung. Es trifft zu, daß bei einem Spiegel nach der Lehre der Erfindung
ein Teil der Erregerstrahlung am Spiegelrand vorbeigestrahltwird. Die dadurch in
rückwärtiger Richtung des Spiegels verursachten Nebenmaxima in dem Strahlungsdiagramm
der gesamten Richtantenne sind aber wesentlich geringer, als es diese Vorbeistrahlung
zunächst erwarten läßt. Es tritt nämlich insofern eine überraschende Wirkung auf,
als die vorbeistrahlende Energie infolge Beugung am Spiegelrand in ein sekundäres,
weit aufgefächertes Strahlungsdiagramm zerstreut wird, in dem die Nebenmaxima geringere
Nebenwerte besitzen als die ursprüngliche Vorbcistrahlung.
-
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen noch
näher erläutert.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 2. Die Mündung des
Hohlrohres H, das durch den Sender S zu H-Wellen erregt wird und dessen Ende koaxial
zum rotationsparabolischen Spiegel S angeordnet ist, liegt im Brennpunkt des Spiegels,
dessen Brennweite b etwa 2- bis 3mal so groß ist wie die Tiefe t des Spiegels. Hierdurch
läßt sich eine angenähert gleichmäßige Ausleuchtung des Spiegels erzielen. Wird
durch passende Wahl des Mündungsdurchmessers im Verhältnis zur Arbeitswellenlänge
oder durch passende trichterförmige Erweiterung der Hohlrohrmündung die Austrittsstrahlung
noch stärker gebündelt, so kann gegebenenfalls ein noch flacherer Hohlspiegel, d.
h. ein noch größeres Verhältnis von Brennweite zur Tiefe, gewählt werden.
-
Die Erfindung ist sinngemäß auch anwendbar, wenn als Strahlerelement
statt eines eigentlichen Hohlrohres entsprechend Abb. 3 ein Hohlraumresonator H'
verwendet wird, der durch ein Magnetron M zu Schwingungen erregt wird. Der in der
Stirnwand vorgesehene Schlitz L. befindet sich in dem Brennpunkt des Spiegels, bei
dem die Brennweite wiederum das Doppelte oder sogar ein Mehrfaches der Spiegeltiefe
beträgt.