EP0304722B1 - Richtfunkantenne - Google Patents

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EP0304722B1
EP0304722B1 EP19880112946 EP88112946A EP0304722B1 EP 0304722 B1 EP0304722 B1 EP 0304722B1 EP 19880112946 EP19880112946 EP 19880112946 EP 88112946 A EP88112946 A EP 88112946A EP 0304722 B1 EP0304722 B1 EP 0304722B1
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EP
European Patent Office
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directional antenna
dielectric material
antenna according
coaxial line
dipole
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19880112946
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English (en)
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EP0304722A1 (de
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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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 the smallest possible dimensions, be constructed lightly and have 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 opposite longitudinal slots 13 and 14, which can have a length of approximately half a 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 shorting 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.
  • a directional antenna with a paraboloidal main reflector which is illuminated by a primary radiator system which is fed via a coaxial line led through a central opening of the main reflector.
  • a dipole is connected to the coaxial line via slot balancing.
  • On the side of the dipole facing away from the side of the main reflector is a reflector, for example in the form of a flat metallic plate.
  • a protective cover made of dielectric material is arranged around the primary radiator system, but this disadvantageously increases the antenna reflection factor.
  • This disadvantage is compensated for by providing the primary radiator system with at least one ring made of metallic material. With regard to its sub-lobe behavior, in particular on both sides of the main beam direction, this antenna hardly differs from that which has already been recognized above and is known from the book by S. Silver.
  • Another directional radio antenna with a primary radiator system for a parabolic reflector is known from DE-A-3 049 532. Due to the special design of the primary radiator system, the Attenuation of the side lobes near the main club can be improved.
  • the primary radiator system is fed via a coaxial line through a central opening in the main reflector. At the end of the coaxial line is provided with a dipole excited via a slot transformer, which in turn excites a H11 wave in a pot-like hollow line.
  • This H11 wave feeds a dielectric tube radiator which surrounds the coaxial line in a region between the dipole and the main reflector and fills the hollow line in its coaxial aperture.
  • a metallic ring around the tube heater reduces radiation in the reverse direction. Since in this known antenna the actual primary radiator is the dielectric tube radiator excited by the H11 wave of a waveguide, whereas in the generic directional antenna the effective primary radiator should be the dipole itself, there are two functionally very different systems.
  • the invention is based on the object of achieving the best possible and, in comparison to conventional antennas of the type shown, an auxiliary zip attenuation with a simple and easy construction of the entire arrangement in the case of an antenna which 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 from adversary interference, which can come from any direction in the area of the side lobes, not only in the side lobes close to the main club.
  • an essential element here is the new type of primary radiator system, which meets the requirement 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 lamp. 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 may have a wavelength and a width of approximately 1/40 of the wavelength .
  • 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 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.
  • a metallic ring 20 of small wall thickness is applied, the above 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 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 is approximately between 0.8 and 1.2 times the 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 at 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 reflector antenna on a mast 9 serves as a holder 8, which has a screw fastening 10.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtfunkantenne gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 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.
  • In Betracht kommen als Richtfunkantennen für den mobilen Betrieb insbesondere im militärischen Sektor für den erwähnten Frequenzbereich auch Parabolreflektorantennen mit einem geeignet aufgebauten Primärstrahlersystem.
  • Aus dem Buch von S. Silver: "Microwave Antenna Theory and Design", McGraw-Hill Book Company, Inc., 1949, New York-Toronto-London, Seiten 245 bis 256, insbesondere Fig. 8.5 und 8.12, ist eine Schlitzdipol-Anordnung auf der Basis einer koaxialen Leitung bekannt, wobei diese koaxiale Leitung an ihrem Ende mit einem Hilfsreflektor versehen ist. 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus DE-A-1 541 598 ist eine Richtantenne mit einem paraboloidförmigen Hauptreflektor bekannt, der von einem Primärstrahlersystem ausgeleuchtet wird, das über eine durch eine Zentralöffnung des Hauptreflektors geführte Koaxialleitung gespeist wird. Ein Dipol ist über eine Schlitzsymmetrierung an die Koaxialleitung angeschlossen. Auf der der Seite des Hauptreflektors abgewandten Seite des Dipols liegt ein beispielsweise in Form einer ebenen metallischen Platte ausgebildeter Reflektor. Um das Primärstrahlersystem herum ist bei dieser bekannten Antenne eine aus dielektrischem Material bestehende Schutzhülle angeordnet, durch die allerdings der Antennenreflexionsfaktor in nachteiliger Weise ansteigt. Ausgeglichen wird dieser Nachteil dadurch, daß man das Primärstrahlersystem mit wenigstens einem aus metallischem Material bestehenden Ring versieht. Hinsichtlich ihres Nebenzipfelverhaltens, insbesondere zu beiden Seiten der Hauptstrahlrichtung, unterscheidet sich aber diese Antenne kaum von derjenigen, die bereits vorstehend gewürdigt wurde und aus dem Buch von S. Silver bekannt ist.
  • Aus DE-A-3 049 532 ist eine andere Richtfunkantenne mit einem Primärstrahlersystem für einen Parabolreflektor bekannt. Durch die besondere Ausführung des Primärstrahlersystems soll die Dämpfung der hauptkeulennahen Nebenzipfel verbessert werden. Gespeist wird das Primärstrahlersystem über eine durch eine zentrale Öffnung des Hauptreflektors durchgeführte Koaxialleitung. Am Ende ist die Koaxialleitung mit einem über einen Schlitzübertrager angeregten Dipol versehen, der seinerseits hinwiederum in einer topfartigen Hohlleitung eine H₁₁-Welle anregt. Diese H₁₁-Welle speist einen dielektrischen Rohrstrahler, der die Koaxialleitung in einem Bereich zwischen Dipol und Hauptreflektor umgibt und die Hohlleitung in ihrer koaxialen Apertur ausfüllt. Ein metallischer Ring um den Rohrstrahler herum vermindert eine Strahlung in Rückwärtsrichtung. Da bei dieser bekannten Antenne der eigentliche Primärstrahler der von der H₁₁-Welle einer Hohlleitung angeregte dielektrische Rohrstrahler ist, dagegen bei der gattungsgemäßen Richtfunkantenne der wirksame Primärstrahler der Dipol selbst sein soll, handelt es sich um zwei funktionell stark unterschiedliche Systeme.
  • 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, also nicht nur in hauptkeulennahen Nebenzipfeln.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 eine Wellenlänge und eine Breite von etwa 1/40 der 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 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.
  • 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 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (13)

  1. Richtfunkantenne mit einem paraboloidförmigen Hauptreflektor (1), zu dessen Ausleuchtung in seinem Brennpunkt ein Primärstrahlersystem (3) angeordnet ist, das über eine durch eine zentrale Öffnung (4) des Hauptreflektors geführte und an ihrem Ende mit einem Hilfsreflektor (19) versehene Koaxialleitung gespeist wird und das zwei sich diametral gegenüberliegende, jeweils etwa eine halbe Betriebswellenlänge lange Längsschlitze (13, 14) im Koaxialleitungs-Außenleiter (11) aufweist, auf dem senkrecht zur Schlitzverbindungsebene die beiden Hälften eines Dipolstrahlers (15, 16) aufgesetzt sind und welcher Koaxialleitungs-Außenleiter (11) mit dem Innenleiter (12) einseitig durch einen metallischen, im Dipolansatzbereich liegenden Verbindungsstift (17) 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 geschlossener Form mit Umfangsabmessungen in der Größenordnung einer Betriebswellenlänge und einer Längsausdehnung von ebenfalls etwa einer Betriebswellenlänge eingebettet ist, und daß - gesehen von der Dipolachse - in Richtung zum Hauptreflektor (1) auf dem äußeren Umfang des aus dielektrischem Material bestehenden Körpers (18) ein dünnwandiger metallischer Ring (20) aufgebracht ist, ohne daß eine leitende Verbindung zwischen dem Ring einerseits und metallischen Teilen des Primärstrahlersystems (3) andererseits besteht.
  2. Richtfunkantenne nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der metallische Ring (20) eine Breite von etwa dem 0,1 bis 0,15-fachen der Betriebswellenlänge aufweist.
  3. Richtfunkantenne nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zusätzlich zum metallischen Ring (20) noch ein oder mehrere in Axialrichtung aufeinanderfolgende metallische Ringe auf dem äußeren Umfang des aus dielektrischem Material bestehenden Körpers (18) aufgebracht sind.
  4. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der aus dielektrischem Material bestehende Körper (18) eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist.
  5. Richtfunkantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der aus dielektrischem Material bestehende Körper (18) eine im wesentlichen quaderartige Form aufweist.
  6. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    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.
  7. 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.
  8. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die dem Hauptreflektor (1) zugewandte Stirnfläche (24) des aus dieelektrischem Material bestehenden Körpers (18) eine hinsichtlich der Abstrahlung optimierte Kontur (25) aufweist.
  9. 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.
  10. 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 dilektrischem 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.
  11. Richtfunkantenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Längsschlitze (13, 14) eine Breite von etwa 1/40 der Betriebswellenlänge aufweisen.
  12. 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.
  13. 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 Leitlackschicht besteht bzw. bestehen.
EP19880112946 1987-08-12 1988-08-09 Richtfunkantenne Expired - Lifetime EP0304722B1 (de)

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