DE977511C - Directional antenna for very short electromagnetic waves - Google Patents

Directional antenna for very short electromagnetic waves

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DE977511C
DE977511C DET10382A DET0010382A DE977511C DE 977511 C DE977511 C DE 977511C DE T10382 A DET10382 A DE T10382A DE T0010382 A DET0010382 A DE T0010382A DE 977511 C DE977511 C DE 977511C
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DE
Germany
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aperture
plane
paraboloid
function
radiator
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Expired
Application number
DET10382A
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German (de)
Inventor
Gerhard Dr-Ing Koch
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.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H01Q19/132Horn reflector antennas; Off-set feeding

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

AUSGEGEBEN AM 3. NOVEMBER 1966ISSUED NOVEMBER 3, 1966

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21a4 GRUPPE 46 02 INTERNAT. KLASSE H 01 q CLASS 21a 4 GROUP 46 02 INTERNAT. CLASS H 01 q

T10382 IXd j 2Ia*T10382 IXd j 2Ia *

. Gerhard Koch, Ulm/Donau. Gerhard Koch, Ulm / Danube

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Telefunken Patentverwertungsgesellschaft m.b.H., Ulm/DonauTelefunken Patentverwertungsgesellschaft m.b.H., Ulm / Donau

Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische WellenDirectional antenna for very short electromagnetic waves

Zusatz zum Patent 975 274Addendum to patent 975 274

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 25. Dezember 1954 anPatented in the territory of the Federal Republic of Germany on December 25, 1954

Das Hauptpatent hat angefangen am 5. Oktober 1954The main patent started on October 5th, 1954

Patentanmeldung bekanntgemacht am 8. November 1956Patent application published November 8, 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 29. September 1966Patent issued September 29, 1966

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Flächenstrahler, dessen Höhe von der Mitte aus nach den Seiten hin abnimmt.The invention relates to a directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of a surface radiator, the height of which decreases from the center towards the sides.

Im Hauptpatent ist bei einer solchen Richtantenne die BegrenzungsfunktionIn the main patent, such a directional antenna has the limiting function

y = ± — Λ(χ) y = ± - Λ ( χ )

bei einer inhomogenen Belegung α (χ, y) der Apertur des Flächenstrahlers in Abhängigkeit von dieserin the case of an inhomogeneous occupancy α (χ, y) of the aperture of the surface emitter as a function of this

elektrischen Belegung α (χ, y) derart gewählt, daß sich fürelectrical occupancy α (χ, y) chosen such that for

a{x,y)dy = d-fh{x)a {x, y) dy = df h {x)

■v'iW■ v'iW

eine glockenartig verlaufende Funktion ergibt, wobei y die auf der Sendeebene senkrecht stehende Koordinate der Aperturebene, χ die in der Sendeebene liegende Koordinate der Aperturebene, ft (x) results in a bell-like function, where y is the coordinate of the aperture plane that is perpendicular to the transmission plane, χ the coordinate of the aperture plane lying in the transmission plane, f t (x)

609 714/3609 714/3

die Begrenzungsfunktion der inhomogen belegten Apertur, //, {x) die Begrenzungsfunktion der homogen belegten Ersatzapertur und ei die maximale Ausdehnung der Apertur senkrecht zur Sendeebene bedeuten.the limiting function of the inhomogeneously occupied aperture, //, {x) the limiting function of the homogeneously occupied substitute aperture and ei mean the maximum extent of the aperture perpendicular to the transmission plane.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß die für Flächenstrahler mit solchen Begrenzungsfunktionen theoretisch ermittelten Nebenmaxima bei Ausbildung der Flächenstrahler als ParabolspiegelantenneIn practice it has been shown that for surface radiators with such limiting functions theoretically determined secondary maxima when the surface radiator is designed as a parabolic mirror antenna

ίο mit zentrisch liegender Erregerantenne überschritten werden.ίο exceeded with the exciter antenna in the center will.

Ausgehend von einer Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Flächenstrahler, dessen Höhe von der Mitte aus nach den Seiten hin abnimmt und bei dem die Begrenzungsfunktion Starting from a directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of a Surface radiator, the height of which decreases from the center towards the sides and which has the limiting function

bei einer inhomogenen Belegung α (χ, y) der Apertur des Flächenstrahlers in Abhängigkeit von dieser elektrischen Belegung α (χ, y) derart gewählt ist, daß sich fürin the case of an inhomogeneous occupancy α (χ, y) of the aperture of the surface radiator as a function of this electrical occupancy α (χ, y) is chosen such that for

J a(x, y)dy = i-fh{x)Y a (x, y) dy = if h {x)

3-= --Ii(X) 3- = --Ii (X)

eine glockenartig verlaufende Funktion ergibt, wobei y die auf der Sendeebene senkrecht stehende Koordinate der Aperturebene, χ die in der Sendeebene liegende Koordinate der Aperturebene, ft (x) die Begrenzungsfunktion der inhomogen belegten Apertur, fh (x) die Begrenzungsfunktion der homogen belegten Ersatzapertur und d die maximale Ausdehnung der Apertur senkrecht zur Sendeebene bedeuten, nach Patent 975 274, wobei der Flächenstrahler als ein zumindest angenähertes Rotations- oder Zylinderparaboloid ausgebildet ist, in dessen Brennpunkt bzw. Brennlinie ein Erregerstrahler angeordnet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise als strahlende Fläche ein Ausschnitt des Paraboloids vorgesehen ist, der exzentrisch zur Rotationsachse bzw. Symmetrieebene liegt. Hierbei sind die Exzentrizität und die Größe des Paraboloidausschnitts derart gewählt, daß der Erregerstrahler in Richtung der Aperturebene so weit von der benachbarten Paraboloidkante entfernt ist, daß der störende Einfluß des Erregerstrahlers auf das Strahlungsdiagramm weitgehend vermieden ist (Abb. 1).results in a bell-like function, where y is the coordinate of the aperture plane that is perpendicular to the transmission plane, χ the coordinate of the aperture plane lying in the transmission plane, f t (x) the limiting function of the inhomogeneously occupied aperture, f h (x) the limiting function of the homogeneously occupied Substitute aperture and d denote the maximum extent of the aperture perpendicular to the transmission plane, according to patent 975 274, the surface emitter being designed as an at least approximate rotational or cylindrical paraboloid, in whose focal point or focal line an excitation emitter is arranged, it is proposed according to the invention that in an As is known, a section of the paraboloid is provided as the radiating surface, which is eccentric to the axis of rotation or plane of symmetry. The eccentricity and the size of the paraboloid section are chosen so that the exciter is so far removed from the adjacent paraboloid edge in the direction of the aperture plane that the disturbing influence of the exciter on the radiation diagram is largely avoided (Fig. 1).

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das oben geschilderte Verhalten auf dem störenden Einfluß der Erregerantenne beruht, die im Feld der am Parabolspiegel reflektierten Welle liegt. Diese reflektierten Wellen verursachen an der Erregerantenne zusätzliche Beugungsnebenmaxima, die sich den für den Flächenstrahler als solchen theoretisch ermittelten Nebenmaximawerten überlagern. The invention is based on the knowledge that the behavior described above on the disruptive Influence of the exciter antenna is based, which lies in the field of the wave reflected on the parabolic mirror. These reflected waves cause additional secondary diffraction maxima at the exciter antenna, which are superimposed on the secondary maximum values theoretically determined for the surface radiator as such.

Nachstehend wird an Hand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Abb. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildeteRichtantenne. Im Brennpunkt ι einer exzentrisch zur Rotationsachse 2 eines Rotationsparaboloids 3 liegenden Kalotte 4 ist eine Erregerantenne S derart angeordnet, daß die Kalotte nach einer vorgegebenen Beziehung ausgeleuchtet wird. Zum Beispiel kann diese Beziehung darin bestehen, daß in an sich bekannter Weise maximale Flächenausnutzung erreicht wird. Es kann jedoch auch jede andere der für Parabolspiegelantennen dieser Art üblichen Belegungsarten Anwendung finden. Fig. 1 shows a cross section through an inventive trained directional antenna. In the focal point ι one eccentric to the axis of rotation 2 one Rotation paraboloids 3 lying dome 4, an excitation antenna S is arranged such that the dome is illuminated according to a predetermined relationship. For example, this relationship can consist in the fact that maximum area utilization is achieved in a manner known per se. It however, any other type of occupancy that is customary for parabolic mirror antennas of this type can also be used.

Die Erfindung ist auch auf das sogenannte Hornparabol, wie es die Abb. 2 zeigt, anwendbar. Diese Antennenart ist an sich bekannt. Die Abb. 2 zeigt einen Querschnitt und eine Vorderansicht einer derartigen Antenne, wobei die Apertur 7 entsprechend dem Hauptpatent nach einer Cosinusfunktion gewählt ist. Die Form der Apertur, die in der Vorderansicht der Abb. 2 deutlich erkennbar ist, entspricht etwa der Form der Parabolkalotte der Abb. 1, wenn man deren Apertur betrachtet. Die sogenannten Hornparabolantennen unterscheiden sich von den normalen Parabolspiegelantennen im wesentlichen dadurch, daß ein der Einspeisung dienender Erregerstrahler als solcher fehlt und eine normale Hohlrohrleitung 8 langsam und stetig aufgeweitet wird, wobei eine exzentrische Parabolkalotte 9 durch die Hohlrohrwelle angeregt wird. Die Parabolkalotte kann ein Zylinderparabol oder auch ein Rotationsparabol sein.The invention can also be applied to the so-called horn parabolic, as shown in FIG. These The type of antenna is known per se. Fig. 2 shows a cross section and a front view of a such antenna, the aperture 7 according to the main patent according to a cosine function is chosen. The shape of the aperture, which can be clearly seen in the front view of Fig. 2 corresponds approximately to the shape of the parabolic dome in Fig. 1, if you look at its aperture. The so-called horn parabolic antennas differ from normal parabolic mirror antennas essentially due to the fact that an excitation radiator serving as a feed is missing as such and a normal hollow pipe 8 is widened slowly and steadily, an eccentric one Parabolic dome 9 is excited by the hollow tubular shaft. The parabolic dome can be a cylindrical parabolic or a parabolic of revolution.

Die Begrenzungsfunktion der Parabolkalotte wird in Abhängigkeit von der Belegung derart gewählt, daß die Apertur 6 — die in der Abb. 1 strichpunktiert mit eingezeichnet ist — in ihrer Form und in ihrer Belegung einem Flächenstrahler nach dem Hauptpatent entspricht.The limiting function of the parabolic dome is selected depending on the occupancy in such a way that that the aperture 6 - which is shown in phantom in Fig. 1 with - in their Shape and assignment corresponds to a surface heater according to the main patent.

Bei den in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Ausschnitt aus dem Rotationsparaboloid derart gewählt, daß bei der durch den Hornstrahler vorgegebenen stark inhomogenen Belegung die Apertur 6 in bezug auf das Strahlungsdiagramm in der Sendeebene einem homogen belegten Flächenstrahler mit glockenartiger Begrenzungsfunktion entspricht.In the exemplary embodiments shown in the figures, the excerpt from the Paraboloid of revolution chosen in such a way that in the case of the highly inhomogeneous one given by the horn antenna Allocation of the aperture 6 in relation to the radiation diagram in the transmission plane homogeneously covered surface radiator with a bell-like limiting function.

Die Erfindung kann auf sämtliche der in dem Hauptpatent angegebenen Ausführungsformen von 1x0 Flächenstrahlern mit Vorteil Anwendung finden.The invention can be applied to all of the embodiments of 1x0 Surface emitters are used to advantage.

Die Exzentrizität und die Größe des Parabolausschnittes wird zweckmäßig nach baulichen und elektrischen Erfordernissen gewählt. Die Exzentrizität wird derart gewählt, daß die Erregerantenne in Richtung der Aperturebene möglichst weit von der benachbarten (unteren) Spiegelkante entfernt ist, wodurch sich gleichzeitig die Spiegelreflexion mehr und mehr verringert. Die gegensätzliche Forderung ist durch das Bestreben nach möglichst geringer Sperrigkeit der Antenne gegeben, so daß ein Zwischenwert existiert, der in der Praxis die gegenläufigen Forderungen am besten erfüllt. Unter Spiegelreflexion wird dabei die vom Spiegel auf die Erregerantenne reflektierte Strahlung verstanden.The eccentricity and the size of the parabolic section is expediently selected according to structural and electrical requirements. The eccentricity is chosen so that the exciter antenna in the direction of the aperture plane as possible is far from the adjacent (lower) mirror edge, which simultaneously causes the mirror reflection decreased more and more. The opposite requirement is by striving for Given the lowest possible bulkiness of the antenna, so that an intermediate value exists which is in the Practice best meets the opposing demands. Under mirror reflection, the from Mirror on the exciter antenna understood radiation reflected.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Flächenstrahler, dessen Höhe von der Mitte aus nach den Seiten hin abnimmt und bei dem die Begrenzungsfunktion Directional antenna for very short electromagnetic waves, consisting of a surface radiator, whose height decreases from the center towards the sides and in which the limiting function y = ± ~fi(x)y = ± ~ fi ( x ) bei einer inhomogenen Belegung α (χ, y) der Apertur des Flächenstrahlers in Abhängigkeit von dieser elektrischen Belegung α {χ, y) derart gewählt ist, daß sich fürin the case of an inhomogeneous occupancy α (χ, y) of the aperture of the surface radiator as a function of this electrical occupancy α {χ, y) is chosen such that for a(x,y)dy = d -fn (x)a (x, y) dy = d -f n (x) eine glockenartig verlaufende Funktion ergibt, wobei y die auf der Sendeebene senkrecht stehende Koordinate der Aperturebene, χ die in der Sendeebene liegende Koordinate der Aperturebene, fi (x) die Begrenzungsfunktion der inhomogen belegten Apertur, fh (x) die Begrenzungsfunktion der homogen belegten Ersatzapertur und d die maximale Ausdehnung der Apertur senkrecht zur Sendeebene bedeuten, nach Patent 975 274, wobei der Flächenstrahler als ein zumindest angenähertes Rotations- oder Zylinderparaboloid ausgebildet ist, in dessen Brennpunkt bzw. Brennlinie ein Erregerstrahler angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise als strahlende Fläche ein Ausschnitt des Paraboloids vorgesehen ist, der exzentrisch zur Rotationsachse bzw. Symmetrieebene liegt, und daß die Exzentrizität und die Größe des Paraboloidausschnitts derart gewählt sind, daß der Erregerstrahler in Riehtung der Aperturebene so weit von der benachbarten Paraboloidkante entfernt ist, daß der störende Einfluß des Erregerstrahlers auf das Strahlungsdiagramm weitgehend vermieden ist (Abb. i).results in a bell-like function, where y is the coordinate of the aperture plane that is perpendicular to the transmission plane, χ the coordinate of the aperture plane lying in the transmission plane, fi (x) the limiting function of the inhomogeneously occupied aperture, f h (x) the limiting function of the homogeneously occupied substitute aperture and d mean the maximum extent of the aperture perpendicular to the transmission plane, according to patent 975 274, the surface radiator being designed as an at least approximate rotational or cylindrical paraboloid, in whose focal point or focal line an excitation radiator is arranged, characterized in that known per se Way, a section of the paraboloid is provided as the radiating surface, which is eccentric to the axis of rotation or the plane of symmetry, and that the eccentricity and the size of the paraboloid section are chosen such that the exciter in the direction of the aperture plane is so far away from the adjacent paraboloid edge that the annoying one The influence of the exciter on the radiation diagram is largely avoided (Fig. i). In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 470222, 480933,
Considered publications:
German patent specifications No. 470222, 480933,
669549, 827810;669549, 827810; Silver Samuel, Microwave Antenna TheorySilver Samuel, Microwave Antenna Theory and Design, 1. Auflage, New York, 1949, S. 169 bis 199 und 451 bis 457;and Design, 1st edition, New York, 1949, p. 169 to 199 and 451 to 457; Proceedings of the LR.E., November 1947,Proceedings of the LR.E., November 1947, S. 1284 bis 1294.Pp. 1284 to 1294. Hierzu r Blatt ZeichnungenPlease refer to the sheet of drawings 15 609 706/278 10.56 (609 71473 10.66)15 609 706/278 10.56 (609 71473 10.66)
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