EP0304722A1 - Directional antenna for relay systems - Google Patents

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EP0304722A1
EP0304722A1 EP88112946A EP88112946A EP0304722A1 EP 0304722 A1 EP0304722 A1 EP 0304722A1 EP 88112946 A EP88112946 A EP 88112946A EP 88112946 A EP88112946 A EP 88112946A EP 0304722 A1 EP0304722 A1 EP 0304722A1
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EP
European Patent Office
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dielectric material
antenna according
coaxial line
dipole
microwave antenna
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EP88112946A
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German (de)
French (fr)
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EP0304722B1 (en
Inventor
Uwe Dipl.-Ing. Leupelt
Heinz Dipl.-Ing.(FH) Lüdiger
Bernd Niemandt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations 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
    • H01Q19/12—Combinations 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
    • H01Q19/13—Combinations 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
    • H01Q19/134—Rear-feeds; Splash plate feeds

Definitions

  • the invention relates to a directional radio antenna according to the preamble of patent claim 1.
  • Antennas that are used in military radio relay and in particular for mobile operation must have dimensions that are as small as possible, lightweight, and low visibility. They are therefore often made up of discrete radiator elements in the usual frequency ranges up to about 2 GHz and have maximum dimensions of about 5 to 6 wavelengths.
  • Known embodiments are, for example, dipole groups in front of flat or angular reflectors. Apart from the relatively complicated and complex structure, which is due to the use of many individual elements or distribution circuits with high accuracy requirements, they have radiation properties which are characterized by a relatively high level of sidelobes in the case of larger bandwidths. The reasons for this are, among other things, the tendencies typical for group antennas to form so-called secondary main lobes if the radiator element spacings become too large from an electrical point of view for large frequency bandwidths.
  • parabolic reflector antennas with a suitably constructed primary radiator system.
  • the outer conductor 11 of a coaxial line 2 is provided with two diametrically opposed longitudinal slots 13 and 14, which can have a length of approximately half an average wavelength and a width of approximately 1/40 of this wavelength. Perpendicular to the plane in which the two longitudinal slots 13 and 14 lie, the two halves 15 and 16 of a dipole radiator are placed on the outer conductor 11.
  • the inner conductor 12 of the coaxial line 2 is short-circuited to the outer conductor 11 on one side by a metallic connecting pin 17. This short circuit is usually at the location of the dipole starting point.
  • FIG. 3 shows the field images in the slot area of the coaxial line 2.
  • a normal TEM wave is shown at the top left in FIG. 3. Due to the short circuit generated by means of the metal pin 17, a deformation of the field image is forced in the coaxial line 2. At the location of the short circuit, the tangential field strength becomes zero.
  • the field image is now symmetrical to the axis of the short-circuit pin 17.
  • the field image thus created now corresponds to that of the H 11-wave type in the coaxial line, which is shown at the top right in FIG. 3 and which is the undisturbed TEM wave type at the top left in this figure Coaxial line is superimposed. The resulting total field is shown in FIG.
  • the radiator arrangement shown in FIGS. 1 and 2 is placed in its focal point.
  • this known radiator arrangement as a primary radiator system in a reflector antenna would result in a relatively high overexposure at the reflector edge with correspondingly high secondary lobes due to insufficient bundling.
  • the invention has for its object to achieve the best possible and significantly improved in comparison to conventional antennas of the type shown adipose field attenuation with a simple and easy structure of the entire arrangement in an antenna that can be used in military radio relay and in particular for mobile operation.
  • An important aspect here is the significantly increased requirement for ECM resistance, i.e. the reduction of the possible threat of enemy interference, which can occur from any direction in the area of the side lobes.
  • an essential element here is the new type of primary radiator system, which fulfills the requirements for largely symmetrical illumination of the reflector as well as broadband and good adaptation, as well as beam guidance and wave concentration along the main axis of the radiator. This enables a desired reduction in the reflector edge coverage and the overexposure to be achieved.
  • FIG. 4 shows the structure of a primary radiator system to be used in the directional radio antenna according to the invention in a side view.
  • the outer conductor 11 of a coaxial line 2 is provided with two diametrically opposed longitudinal slots 13 and 14, which are approximately the length of an average wavelength and a width of approximately 1/40 of the average wavelength can own. Perpendicular to the plane in which the two longitudinal slots 13 and 14 lie, the two halves 15 and 16 of a dipole radiator are placed on the outer conductor 11.
  • the inner conductor 12 of the coaxial line 2 is short-circuited to the outer conductor 11 on one side by a metallic connecting pin 17.
  • This shorting pin 17 is in the example shown at the location of the starting point of the two dipole halves 15 and 16.
  • the radiating part of the primary radiator system consisting of the combination of the two longitudinal slots 13 and 14 and the two dipole halves 15 and 16, is completely made of a suitable dielectric material existing body 18 embedded with a low loss factor.
  • This body 18, which is made of dielectric material, is a side view in a single illustration 5 has a substantially cylindrical shape with an outer diameter of approximately 0.3 times the mean wavelength and a length of approximately 1 wavelength. It is pushed onto the outer conductor 11 of the coaxial line 2 by means of a bore 21 running centrally over the entire length and has corresponding cutouts 22 for receiving the dipole halves 15 and 16.
  • auxiliary reflector 19 is thus located at the end of the coaxial line 2 and serves to deflect the portions of the radiation which are initially also directed forward from the primary radiator system to the main reflector 1.
  • the end face 24 of the body 18 made of dielectric material facing the main reflector 1 has a contour 25 optimized to improve the radiation.
  • a width of approximately 0.1 to 0.15 times the central wavelength, having a small wall thickness, is applied also has a specially shaped edge contour 26.
  • This metallic ring 20 has no conductive connection to the metallic parts of the primary radiator system.
  • the ring 20 and the body 18 made of dielectric material, in combination, bring about a clear concentration of the radiated power around the longitudinal axis of the primary radiator system and thus also on the main reflector.
  • the radiation diagrams in the E and H planes are largely harmonized.
  • the metallic ring 20 acts in the predetermined frequency range as a passive additional radiator, which is also excited by the radiated field and in turn strongly influences the overall field distribution or the directivity.
  • a certain analogy can be seen in the director of a dipole arrangement. Due to the resonance behavior of such a passive element, the dimensioning and the tolerance requirement are correspondingly critical. What is important here is the diameter, which is the actually important electrical quantity, namely determines the circumference of the metallic ring 20. This range lies approximately between 0.8 and 1.2 times the mean wavelength. Optimal mutual coordination and combination with respect to the dimensioning and relative position of the individual elements, which are essentially frequency-determined, enables the described broadband system to achieve very broadband behavior.
  • the metallic ring 20 need not be made of sheet metal as a separate element, but can e.g. in the form of a vapor-deposited metallic layer or a layer produced by a suitable conductive varnish in the screen printing process.
  • the impedance transformation between the characteristic impedance of the coaxial line 2 and the resulting complex resistance of the elements involved in the radiation process can be achieved by a suitably graduated diameter variation of the inner conductor 12 in the vicinity of the longitudinal slots 13, 14.
  • FIG. 4 shows a side view of a small, symmetrically constructed directional radio reflector antenna with a primary radiator system according to FIG. 6.
  • the primary radiator system 3 is arranged in the focal point of the main reflector 1.
  • the coaxial line 2 if it is designed to be sufficiently stable, serves to fasten the primary radiator system 3 or is guided in an additional support tube 5 to which the primary radiator system 3 is then fastened.
  • the coaxial line 2 is guided through a central opening 4 in the main reflector 1 and ends behind the main reflector 1 in a connector 7.
  • a coaxial line 2 or the supporting tube 5 is used in some areas to hold the entire directional radio
  • a reflector antenna on a mast 9 serves as a holder 8, which has a screw fastening 10.

Abstract

A slotted-dipole arrangement, which is fitted close in front of the end of a supplying coaxial line (2) which is fitted with an auxiliary reflector (19), is used as the primary emitter system of a parabolic reflector antenna, the slotted-dipole arrangement being completely embedded in a body (18), which consists of dielectric material and is, for example, of cylindrical or rectangular shape, on whose outer circumference, which is of the order of magnitude of approximately one wavelength, there are installed in an insulated manner one or more metallic rings having thin walls. The antenna can be used for military directional radio and, in this case, particularly for mobile operation, since it can be implemented with relatively small dimensions and weight and is difficult to see. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtfunkantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a directional radio antenna according to the preamble of patent claim 1.

Antennen, die im militärischen Richtfunk und hier insbesondere für den mobilen Betrieb eingesetzt werden, müssen möglichst kleine Abmessungen aufweisen, leicht aufgebaut sein und geringe Sichtbarkeit besitzen. Sie werden daher in den üblichen Fre­quenzbereichen bis etwa 2 GHz häufig aus diskreten Strahler­elementen aufgebaut und besitzen maximale Abmessungen von etwa 5 bis 6 Wellenlängen. Bekannte Ausführungsformen sind bei­spielsweise Dipolgruppen vor ebenen oder winkelförmigen Reflek­toren. Abgesehen vom relativ komplizierten und aufwendigen Auf­bau, der durch die Verwendung vieler Einzelelemente bzw. von Verteilerschaltungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen be­dingt ist, haben sie Strahlungseigenschaften, die bei größeren Bandbreiten durch ein relativ hohes Nebenzipfelniveau gekenn­zeichnet sind. Ursachen hierfür sind unter anderem die für Gruppenantennen typischen Tendenzen zur Ausbildung sogenannter sekundärer Hauptkeulen, wenn die Strahlerelementabstände bei großen Frequenzbandbreiten elektrisch gesehen zu groß werden.Antennas that are used in military radio relay and in particular for mobile operation must have dimensions that are as small as possible, lightweight, and low visibility. They are therefore often made up of discrete radiator elements in the usual frequency ranges up to about 2 GHz and have maximum dimensions of about 5 to 6 wavelengths. Known embodiments are, for example, dipole groups in front of flat or angular reflectors. Apart from the relatively complicated and complex structure, which is due to the use of many individual elements or distribution circuits with high accuracy requirements, they have radiation properties which are characterized by a relatively high level of sidelobes in the case of larger bandwidths. The reasons for this are, among other things, the tendencies typical for group antennas to form so-called secondary main lobes if the radiator element spacings become too large from an electrical point of view for large frequency bandwidths.

In Betracht kommen als Richtfunkantennen für den mobilen Betrieb insbesondere im militärischen Sektor für den erwähnten Frequenzbereich auch Parabolreflektorantennen mit einem geeignet aufgebauten Primärstrahlersystem.Also considered as directional radio antennas for mobile operation, in particular in the military sector for the frequency range mentioned, are parabolic reflector antennas with a suitably constructed primary radiator system.

Aus dem Buch von S. Silver: "Microwave Antenna Theory and Design", McGraw-Hill Book Company, Inc., 1949, New York-Toron­to-London, Seiten 245 bis 248, ist eine Schlitzdipol-Anordnung auf der Basis einer koaxialen Leitung bekannt. Diese bekannte Strahleranordnung läßt sich auch als Primärstrahlersystem in einer Parabolreflektorantenne einsetzen. In ihrem Grundaufbau geht die Richtfunkantenne nach der Erfindung von einer Para­bolreflektorantenne mit einem solchen Primärstrahlersystem aus. Fig. 1 und 2 zeigen in einer Seitenansicht bzw. in einer Schnittdarstellung II-II diese bekannte, als Primärstrahler­system verwendbare Strahleranordnung. Der Außenleiter 11 einer Koaxialleitung 2 ist mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Längsschlitzen 13 und 14 versehen, die eine Länge von etwa einen halben mittleren Wellenlänge und eine Breite von etwa 1/40 dieser Wellenlänge besitzen können. Senkrecht zur Ebene, in der die beiden Längsschlitze 13 und 14 liegen, sind auf dem Außenleiter 11 die beiden Hälften 15 und 16 eines Dipolstrah­lers aufgesetzt. Der Innenleiter 12 der Koaxialleitung 2 ist mit dem Außenleiter 11 einseitig durch einen metallischen Verbindungsstift 17 kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluß liegt meist am Ort des Dipolansatzpunktes. Ohne Kurzschluß würde sich eine normale TEM-Welle im Schlitzbereich ausbreiten, die aus Symmetriegründen in den Längsschlitzen 13 und 14 kein zur Abstrahlung erforderliches Feld aufbauen und damit auch die Dipolhälften 15 und 16 nicht anregen könnte.From the book by S. Silver: "Microwave Antenna Theory and Design", McGraw-Hill Book Company, Inc., 1949, New York-Toronto-London, pages 245 to 248, is a slot dipole arrangement based on a coaxial line known. This known radiator arrangement can also be used as a primary radiator system in a parabolic reflector antenna. In its basic structure the directional radio antenna according to the invention is based on a parabolic reflector antenna with such a primary radiator system. 1 and 2 show, in a side view and in a sectional view II-II, this known radiator arrangement which can be used as a primary radiator system. The outer conductor 11 of a coaxial line 2 is provided with two diametrically opposed longitudinal slots 13 and 14, which can have a length of approximately half an average wavelength and a width of approximately 1/40 of this wavelength. Perpendicular to the plane in which the two longitudinal slots 13 and 14 lie, the two halves 15 and 16 of a dipole radiator are placed on the outer conductor 11. The inner conductor 12 of the coaxial line 2 is short-circuited to the outer conductor 11 on one side by a metallic connecting pin 17. This short circuit is usually at the location of the dipole starting point. Without a short circuit, a normal TEM wave would propagate in the slot area, which, for reasons of symmetry, would not build up a field required for radiation in the longitudinal slots 13 and 14 and would therefore also not be able to excite the dipole halves 15 and 16.

Fig. 3 zeigt die Feldbilder im Schlitzbereich der Koaxiallei­tung 2. Links oben in Fig. 3 ist eine normale TEM-Welle darge­stellt. Durch den mittels des Metallstiftes 17 erzeugten Kurz­schluß wird in der Koaxialleitung 2 eine Verformung des Feld­bildes erzwungen. Am Ort des Kurzschlusses wird die tangentiale Feldstärke zu Null. Das Feldbild liegt nun symmetrisch zur Achse des Kurzschlußstiftes 17. Das so entstehende Feldbild entspricht jetzt dem des H 11-Wellentyps in der Koaxialleitung, der in Fig. 3 rechts oben dargestellt ist und welcher dem in dieser Figur links oben dargestellten TEM-Wellentyp der ung­estörten Koaxialleitung überlagert wird. Das resultierende Gesamtfeld ist in Fig. 3 unten dargestellt und hat eine Konfi­guration mit einer Feldstärke Null am Ort des Kurzschlußstiftes 17 und mit einer beidseitig vom Stift 17 weg zunehmenden Feld­stärke bis zu einem Maximalwert auf der gegenüberliegenden Seite. Damit wird über die Breite jedes Längsschlitzes 13 bzw. 14 ein Feld aufgebaut, das die Abstrahlung aus diesen Längs­schlitzen 13 und 14 und gleichzeitig auch die Anregung der jeweiligen Dipolhälfte 15 bzw. 16 ermöglicht.FIG. 3 shows the field images in the slot area of the coaxial line 2. A normal TEM wave is shown at the top left in FIG. 3. Due to the short circuit generated by means of the metal pin 17, a deformation of the field image is forced in the coaxial line 2. At the location of the short circuit, the tangential field strength becomes zero. The field image is now symmetrical to the axis of the short-circuit pin 17. The field image thus created now corresponds to that of the H 11-wave type in the coaxial line, which is shown at the top right in FIG. 3 and which is the undisturbed TEM wave type at the top left in this figure Coaxial line is superimposed. The resulting total field is shown in FIG. 3 below and has a configuration with a field strength of zero at the location of the shorting pin 17 and with a field strength increasing on both sides away from the pin 17 up to a maximum value on the opposite side. In this way, a field is built up across the width of each longitudinal slot 13 and 14, which emits the radiation from these longitudinal slots 13 and 14 and at the same time also excites respective dipole half 15 or 16 allows.

Zur Ausleuchtung eines Parabolreflektors wird die in den Figu­ren 1 und 2 dargestellte Strahleranordnung in dessen Brennpunkt gelegt. Diese an sich bekannte Strahleranordnung hätte als Primärstrahlersystem in einer Reflektorantenne jedoch wegen unzureichender Bündelung eine relativ hohe Überstrahlung am Reflektorrand mit entsprechend hohen Nebenzipfeln zur Folge. Daneben würden sich eine schlechte Diagrammsymmetrie wegen unterschiedlicher Strahlungsverteilungen in der E- und H-Ebene sowie eine starke Frequenzabhängigkeit der Primärstrahlung ergeben.To illuminate a parabolic reflector, the radiator arrangement shown in FIGS. 1 and 2 is placed in its focal point. However, this known radiator arrangement as a primary radiator system in a reflector antenna would result in a relatively high overexposure at the reflector edge with correspondingly high secondary lobes due to insufficient bundling. In addition, there would be poor diagram symmetry due to different radiation distributions in the E and H planes and a strong frequency dependence of the primary radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer im mili­tärischen Richtfunk und hier insbesondere für den mobilen Be­trieb einsetzbaren Antenne eine möglichst gute und gegenüber üblichen Antennen der dargestellten Art deutlich verbesserte Nebenzipfeldämpfung bei einfachem und leichtem Aufbau der ge­samten Anordnung zu erreichen. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist hierbei die erheblich gestiegene Anforderung an die ECM-­Resistenz, d.h. die Verringerung der möglichen Bedrohung durch gegnerische Fremdstörer, die aus beliebigen Richtungen im Be­reich der Nebenzipfel einfallen können.The invention has for its object to achieve the best possible and significantly improved in comparison to conventional antennas of the type shown adipose field attenuation with a simple and easy structure of the entire arrangement in an antenna that can be used in military radio relay and in particular for mobile operation. An important aspect here is the significantly increased requirement for ECM resistance, i.e. the reduction of the possible threat of enemy interference, which can occur from any direction in the area of the side lobes.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Richtfunkantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bezieht, wird diese Aufgabe durch Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Wesentliches Element hierbei ist das neuartige Primärstrahlersystem, das sowohl die Forderung nach weitgehend symmetrischer Ausleuchtung des Reflektors sowie nach Breitbandigkeit und guter Anpassung erfüllt, als auch eine Strahlführung und Wellenkonzentration entlang der Strahler­hauptachse erzielt. Dadurch ist eine erwünschte Verringerung der Reflektorrandbelegung und der Überstrahlung erreichbar.According to the invention, which relates to a directional radio antenna according to the preamble of claim 1, this object is achieved by applying the features specified in the characterizing part of patent claim 1. An essential element here is the new type of primary radiator system, which fulfills the requirements for largely symmetrical illumination of the reflector as well as broadband and good adaptation, as well as beam guidance and wave concentration along the main axis of the radiator. This enables a desired reduction in the reflector edge coverage and the overexposure to be achieved.

Vorteilhafte und zweckmäßige Maßnahmen im Zusammenhang mit der Ausführung und zur weiteren Verbesserung der Strahlungseigen­schaften der Richtfunkantenne nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous and expedient measures in connection with the design and for further improving the radiation properties of the directional radio antenna according to the invention are in specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen

  • Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht bzw. in einer Schnittdar­stellung II-II eine bereits vorher beschriebene, be­kannte, als Primärstrahlersystem verwendbare Strahler­anordnung,
  • Fig. 3 ebenfalls bereits beschriebene Feldbilder dieser bekannten Strahleranordnung,
  • Fig. 4 eine Seitenansicht des Primärstrahlersystems einer Richtfunkantenne nach der Erfindung,
  • Fig. 5 die Seitenansicht eines Teils dieses Primärstrahler­systems,
  • Fig. 6 ebenfalls in einer Seitenansicht den Gesamtaufbau einer Richtfunkantenne nach der Erfindung.
The invention is explained below with reference to drawings. Show it
  • 1 and 2 in a side view or in a sectional view II-II a previously described, known, usable as a primary radiator system usable radiator arrangement,
  • 3 likewise already described field images of this known radiator arrangement,
  • 4 shows a side view of the primary radiator system of a directional radio antenna according to the invention,
  • 5 shows the side view of part of this primary radiator system,
  • Fig. 6 also in a side view of the overall structure of a directional antenna according to the invention.

In Fig. 4 ist in einer seitlichen Darstellung der Aufbau eines Primärstrahlersystems dargestellt, das in der Richtfunkantenne nach der Erfindung eingesetzt werden soll. Wie bei der bereits anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen, bekannten Anordnung ist der Außenleiter 11 einer Koaxialleitung 2 mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Längsschlitzen 13 und 14 versehen, die etwa die Länge einer mittleren Wellenlänge und eine Breite von etwa 1/40 der mittleren Wellenlänge besitzen können. Senk­recht zur Ebene, in der die beiden Längsschlitze 13 und 14 lie­gen, sind auf dem Außenleiter 11 die beiden Hälften 15 und 16 eines Dipolstrahlers aufgesetzt. Der Innenleiter 12 der Koa­xialleitung 2 ist mit dem Außenleiter 11 einseitig durch einen metallischen Verbindungsstift 17 kurzgeschlossen. Dieser Kurz­schlußstift 17 liegt im ausgeführten Beispiel am Ort des An­satzpunktes der beiden Dipolhälften 15 und 16. Der strahlende Teil des Primärstrahlersystems, bestehend aus der Kombination der beiden Längsschlitze 13 und 14 und den beiden Dipolhälften 15 und 16, ist völlig in einen aus geeignetem dielektrischen Material bestehenden Körper 18 mit niedrigem Verlustfaktor eingebettet. Dieser aus dielektrischem Material bestehende Körper 18, der in einer Einzeldarstellung in seitlicher Ansicht in Fig. 5 gezeigt ist, hat eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem Außendurchmesser von etwa dem 0,3-fachen der mittleren Wellenlänge und einer Länge von ca. 1 Wellenlänge. Er wird mittels einer zentrisch über die ganze Länge verlaufenden Bohrung 21 über den Außenleiter 11 der Koaxialleitung 2 aufge­schoben und besitzt entsprechende Aussparungen 22 zur Aufnahme der Dipolhälften 15 und 16. Seine vom Hauptreflektor abgewandte Stirnfläche 23 ist mit der Innenseite eines Hilfsreflektors 19 verschraubt. Dieser Hilfsreflektor 19 befindet sich somit am Ende der Koaxialleitung 2 und dient dazu, die vom Primärstrah­lersystem zunächst auch nach vorne gerichteten Anteile der Strahlung zum Hauptreflektor 1 hin umzulenken. Die dem Haupt­reflektor 1 zugewandte Stirnfläche 24 des aus dielektrischem Material bestehenden Körpers 18 hat eine zur Verbesserung der Abstrahlung optimierte Kontur 25.4 shows the structure of a primary radiator system to be used in the directional radio antenna according to the invention in a side view. As in the known arrangement already described with reference to FIGS. 1 to 3, the outer conductor 11 of a coaxial line 2 is provided with two diametrically opposed longitudinal slots 13 and 14, which are approximately the length of an average wavelength and a width of approximately 1/40 of the average wavelength can own. Perpendicular to the plane in which the two longitudinal slots 13 and 14 lie, the two halves 15 and 16 of a dipole radiator are placed on the outer conductor 11. The inner conductor 12 of the coaxial line 2 is short-circuited to the outer conductor 11 on one side by a metallic connecting pin 17. This shorting pin 17 is in the example shown at the location of the starting point of the two dipole halves 15 and 16. The radiating part of the primary radiator system, consisting of the combination of the two longitudinal slots 13 and 14 and the two dipole halves 15 and 16, is completely made of a suitable dielectric material existing body 18 embedded with a low loss factor. This body 18, which is made of dielectric material, is a side view in a single illustration 5 has a substantially cylindrical shape with an outer diameter of approximately 0.3 times the mean wavelength and a length of approximately 1 wavelength. It is pushed onto the outer conductor 11 of the coaxial line 2 by means of a bore 21 running centrally over the entire length and has corresponding cutouts 22 for receiving the dipole halves 15 and 16. Its end face 23 facing away from the main reflector is screwed to the inside of an auxiliary reflector 19. This auxiliary reflector 19 is thus located at the end of the coaxial line 2 and serves to deflect the portions of the radiation which are initially also directed forward from the primary radiator system to the main reflector 1. The end face 24 of the body 18 made of dielectric material facing the main reflector 1 has a contour 25 optimized to improve the radiation.

In geeignetem Abstand von der Dipolachse in Richtung zum Haupt­reflektor ist auf dem äußeren Umfang des aus dielektrischem Material bestehenden Körpers 18 ein eine Breite von etwa dem 0,1 bis 0,15-fachen der mittleren Wellenlänge aufweisender, metallischer Ring 20 geringer Wandstärke aufgebracht, der dar­über hinaus eine besonders ausgeformte Randkontur 26 besitzt. Dieser metallische Ring 20 hat keinerlei leitende Verbindung zu den metallischen Teilen des Primärstrahlersystems. Der Ring 20 und der aus dielektrischem Material bestehende Körper 18 be­wirken in Kombination eine deutliche Konzentration der abge­strahlten Leistung um die Längsachse des Primärstrahlersystems und damit auch auf dem Hauptreflektor. Gleichzeitig wird eine weitgehende Angleichung der Strahlungsdiagramme in der E- und der H-Ebene erreicht. Der metallische Ring 20 wirkt im vorge­gebenen Frequenzbereich als passiver Zusatzstrahler, der durch das abgestrahlte Feld ebenfalls angeregt wird und seinerseits die Gesamtfeldverteilung bzw. die Richtwirkung stark beein­flußt. Eine gewisse Analogie kann im Direktor einer Dipolan­ordnung gesehen werden. Bedingt durch das Resonanzverhalten eines derartigen passiven Elements ist die Bemessung und die Toleranzforderung entsprechend kritisch. Wesentlich ist dabei der Durchmesser, der die eigentlich wichtige elektrische Größe, nämlich den Umfang des metallischen Rings 20 bestimmt. Dieser Umfang liegt etwa zwischen dem 0,8-bis zum 1,2-fachen der mitt­leren Wellenlänge. Durch eine optimale gegenseitige Abstimmung und Kombination in bezug auf die Dimensionierung und relative Lage der an sich stark frequenzbestimmten Einzelelemente läßt sich mit dem beschriebenen Primärstrahlersystem ein sehr breitbandiges Verhalten ereichen.At a suitable distance from the dipole axis in the direction of the main reflector, on the outer circumference of the body 18 made of dielectric material 18, a width of approximately 0.1 to 0.15 times the central wavelength, having a small wall thickness, is applied also has a specially shaped edge contour 26. This metallic ring 20 has no conductive connection to the metallic parts of the primary radiator system. The ring 20 and the body 18 made of dielectric material, in combination, bring about a clear concentration of the radiated power around the longitudinal axis of the primary radiator system and thus also on the main reflector. At the same time, the radiation diagrams in the E and H planes are largely harmonized. The metallic ring 20 acts in the predetermined frequency range as a passive additional radiator, which is also excited by the radiated field and in turn strongly influences the overall field distribution or the directivity. A certain analogy can be seen in the director of a dipole arrangement. Due to the resonance behavior of such a passive element, the dimensioning and the tolerance requirement are correspondingly critical. What is important here is the diameter, which is the actually important electrical quantity, namely determines the circumference of the metallic ring 20. This range lies approximately between 0.8 and 1.2 times the mean wavelength. Optimal mutual coordination and combination with respect to the dimensioning and relative position of the individual elements, which are essentially frequency-determined, enables the described broadband system to achieve very broadband behavior.

Der metallische Ring 20 muß nicht als getrenntes Element aus Blech hergestellt sein, sonderen kann z.B. in Form einer aufgedampften metallischen oder einer durch geeigneten Leitlack im Siebdruckverfahren erzeugten Schicht realisiert werden.The metallic ring 20 need not be made of sheet metal as a separate element, but can e.g. in the form of a vapor-deposited metallic layer or a layer produced by a suitable conductive varnish in the screen printing process.

Die Impedanztransformation zwischen dem Wellenwiderstand der Koaxialleitung 2 und dem resultierenden komplexen Widerstand der am Abstrahlungsvorgang beteiligten Elemente läßt sich durch eine geeignet abgestufte Durchmesservariation des Innenleiters 12 in der Nähe der Längsschlitze 13, 14 erreichen.The impedance transformation between the characteristic impedance of the coaxial line 2 and the resulting complex resistance of the elements involved in the radiation process can be achieved by a suitably graduated diameter variation of the inner conductor 12 in the vicinity of the longitudinal slots 13, 14.

Eine kleine, symmetrisch aufgebaute Richtfunk-Reflektorantenne mit einem Primärstrahlersystem nach Fig. 4 zeigt in einer seit­lichen Darstellung Fig. 6. Zur Ausleuchtung eines Hauptreflek­tors 1 wird das Primärstrahlersystem 3 im Brennpunkt des Haupt­reflektors 1 angeordnet. Die Koaxialleitung 2, dient, sofern sie genügend stabil ausgebildet ist, zur Befestigung des Pri­märstrahlersystems 3 oder ist in einem zusätzlichen Tragrohr 5 geführt, an welchem das Primärstrahlersystem 3 dann befestigt ist. Die Koaxialleitung 2 ist durch eine zentrale Öffnung 4 im Hauptreflektor 1 geführt und endet hinter dem Hauptreflektor 1 in einem Anschlußstecker 7. Zur stabileren Halterung der Koa­xialleitung 2 dient ein die Koaxialleitung 2 bzw. das Tragrohr 5 bereichsweise umfassender Haltekonus 6. Zur Befestigung der gesamten Richtfunk-Reflektorantenne an einem Mast 9 dient eine Halterung 8, die eine Schraubbefestigung 10 aufweist.4 shows a side view of a small, symmetrically constructed directional radio reflector antenna with a primary radiator system according to FIG. 6. To illuminate a main reflector 1, the primary radiator system 3 is arranged in the focal point of the main reflector 1. The coaxial line 2, if it is designed to be sufficiently stable, serves to fasten the primary radiator system 3 or is guided in an additional support tube 5 to which the primary radiator system 3 is then fastened. The coaxial line 2 is guided through a central opening 4 in the main reflector 1 and ends behind the main reflector 1 in a connector 7. For a more stable mounting of the coaxial line 2, a coaxial line 2 or the supporting tube 5 is used in some areas to hold the entire directional radio A reflector antenna on a mast 9 serves as a holder 8, which has a screw fastening 10.

Claims (10)

1. Richtfunkantenne mit einem paraboloidförmigen Hauptreflek­tor, zu dessen Ausleuchtung in seinem Brennpunkt ein Primär­strahlersystem angeordnet ist, das über eine durch eine zentrale Öffnung des Hauptreflektors geführte Koaxialleitung gespeist wird und das zwei sich diametral gegenüberliegende, jeweils etwa eine halbe mittlere Wellenlänge lange Längs­schlitze im Koaxialleitungs-Außenleiter aufweist, auf dem senkrecht zur Schlitzverbindungsebene die beiden Hälften eines Dipolstrahlers aufgesetzt sind und der mit dem Innenleiter einseitig durch einen metallischen, im Dipolansatzbereich liegenden Verbindungsstift verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Kombination der beiden Schlitze (13, 14) und Dipol­hälften (15, 16) bestehende strahlende Teil des Primärstrahler­systems (3) vollständig in einem aus dielektrischem Material mit niedrigem Verlustfaktor bestehenden Körper (18) von im wesentlichen zylindrischer, quaderartiger oder einer anderen geschlossenen Form mit Umfangsabmessungen in der Größenordnung einer mittleren Wellenlänge und einer Längsausdehnung von ebenfalls etwa einer mittleren Wellenlänge eingebettet ist, daß in geeignetem Abstand von der Dipolachse in Richtung zum Haupt­reflektor (1) auf dem äußeren Umfang des aus dielektrischen Material bestehenden Körpers (18) ein metallischer Ring (20) oder mehrere in Axialrichtung aufeinanderfolgende metallische Ringe geringer Wandstärke aufgebracht sind, ohne daß eine lei­tende Verbindung zwischen dem Ring bzw. den Ringen einerseits und metallischen Teilen des Primärstrahlersystems (3) anderer­seits besteht, und daß das Primärstrahlersystem (3) am Ende der Koaxialleitung (2) mit einem kleinen Hilfsreflektor (19) ver­sehen ist.1. Directional radio antenna with a paraboloidal main reflector, for the illumination of which a primary radiator system is arranged in its focal point, which is fed via a coaxial line guided through a central opening of the main reflector and which has two diametrically opposed, approximately half a medium wavelength long longitudinal slots in the coaxial line. Has an outer conductor on which the two halves of a dipole radiator are placed perpendicular to the slot connection plane and which is connected on one side to the inner conductor by a metallic connecting pin located in the dipole attachment area,
characterized in that the radiating part of the primary radiator system (3) consisting of the combination of the two slots (13, 14) and dipole halves (15, 16) completely in a body (18) consisting of dielectric material with a low loss factor of essentially cylindrical, cuboid or another closed form with circumferential dimensions in the order of magnitude of a medium wavelength and a longitudinal extension of likewise approximately a medium wavelength is embedded in a suitable distance from the dipole axis in the direction of the main reflector (1) on the outer circumference of the body made of dielectric material (18) a metallic ring (20) or a plurality of successive metallic rings of small wall thickness are applied in the axial direction without there being a conductive connection between the ring or rings on the one hand and metallic parts of the primary radiator system (3) on the other hand, and that the primary radiator system ( 3) a m end of the coaxial line (2) is provided with a small auxiliary reflector (19). 2. Richtfunkantenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur eines einzigen metallischen Rings (20) die­ser eine Breite von etwa dem 0,1 bis 0,15-fachen der mittleren Wellenlänge aufweist.2. microwave antenna according to claim 1,
characterized in that when only a single metallic ring (20) is used, it has a width of approximately 0.1 to 0.15 times the mean wavelength. 3. Richtfunkantenne nach Anspruch 1 oder 2
, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dielektrischem Material bestehende Körper (18) eine zentrisch über seine gesamte Länge verlaufende Bohrung (21) aufweist, die so bemessen ist, daß sich der aus dielektrischem Material bestehende Körper über den Außenleiter (11) der Koaxialleitungen (2) schieben läßt, und daß der aus dielektri­schem Material bestehende Körper mit Aussparungen (22) zur Aufnahme der beiden Dipolhälften (15, 16) versehen ist.3. microwave antenna according to claim 1 or 2
, characterized in that the body (18) made of dielectric material has a bore (21) running centrally over its entire length, which is dimensioned such that the body made of dielectric material extends over the outer conductor (11) of the coaxial lines (2 ) can slide, and that the body made of dielectric material is provided with recesses (22) for receiving the two dipole halves (15, 16). 4. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hauptreflektor (1) abgewandte Stirnfläche (23) des aus dielektrischem Material bestehenden Körpers (18) mit der Innenseite des Hilfsreflektors (19) verschraubt ist.4. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the end face (23) of the body (18) made of dielectric material facing away from the main reflector (1) is screwed to the inside of the auxiliary reflector (19). 5. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hauptreflektor (1) zugewandte Stirnfläche (24) eine hinsichtlich der Abstrahlung optimierte Kontur (25) aufweist.5. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the end face (24) facing the main reflector (1) has a contour (25) which is optimized with regard to the radiation. 6. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Ring (20) auf dem aus dielektrischem Material bestehenden Körper (18) eine besonders ausgeformte Randkontur (26) aufweist, so daß sich eine weitgehende Angleichung der Strahlungsdiagramme in der E- und der H-Ebene ergibt.6. directional radio antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the metallic ring (20) has a specially shaped edge contour (26) on the body (18) made of dielectric material, so that there is an extensive approximation of the radiation diagrams in the E and H planes. 7. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die stark frequenzbestimmten Einzelelemente, nämlich insbeson­dere die Schlitze (13, 14), die Dipolhälften (15, 16), der aus dielektrischem Material bestehende Körper (18) und der metal­lische Ring (20), in bezug auf deren Dimensionierung und relative Lage derart optimal gegenseitig abgestimmt und kombi­niert sind, daß sich ein sehr breitbandiges Verhalten der Primärstrahlung ergibt.7. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the strongly frequency-determined individual elements, namely in particular the slots (13, 14), the dipole halves (15, 16), the body (18) made of dielectric material and the metallic ring (20) with respect to their dimensioning and relative position are optimally coordinated and combined with one another in such a way that there is very broadband behavior of the primary radiation. 8. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (13, 14) eine Breite von etwa 1/40 der mittleren Wellenlänge aufweisen.8. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the longitudinal slots (13, 14) have a width of approximately 1/40 of the mean wavelength. 9. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Impedanztransformation zwischen dem Wellenwiderstand der Koaxialleitung (2) und dem resultierenden, komplexen Widerstand des Primärstrahlersystems (3) eine geeignet abgestufte Durch­messervariation des Innenleiters (12) der Koaxialleitung (2) in der Nähe der Schlitze (13, 14) vorgesehen ist.9. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that a suitably graded diameter variation of the inner conductor (12) of the coaxial line (2) in the vicinity of the slots (13, 14) is provided for the impedance transformation between the characteristic impedance of the coaxial line (2) and the resulting complex resistance of the primary radiator system (3) is. 10. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem aus dielektrischem Material bestehenden Körper (18) aufgebrachte, metallische Ring (20) bzw. die Ringe aus einer aufgedampften metallischen Schicht oder aus einer z.B. im Sieb­druckverfahren erzeugten, geeigneten Leitlackschicht besteht bzw. bestehen.10. microwave antenna according to one of the preceding claims,
characterized in that the metallic ring (20) applied to the body (18) made of dielectric material or the rings consists of a vapor-deposited metallic layer or of a suitable conductive lacquer layer produced, for example, by screen printing.
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