EP0817311A2 - Erregersystem mit dielektrischem Strahler für eine Parabolreflektorantenne - Google Patents

Erregersystem mit dielektrischem Strahler für eine Parabolreflektorantenne Download PDF

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EP0817311A2
EP0817311A2 EP97401353A EP97401353A EP0817311A2 EP 0817311 A2 EP0817311 A2 EP 0817311A2 EP 97401353 A EP97401353 A EP 97401353A EP 97401353 A EP97401353 A EP 97401353A EP 0817311 A2 EP0817311 A2 EP 0817311A2
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EP
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reflector
radiator
excitation system
waveguide
partial surfaces
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EP97401353A
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Udo Seewig
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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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 an excitation system for an antenna with a parabolic curved reflector and a dielectric radiator, which at the end of one of the guide electromagnetic waveguide, centrally located in the reflector waveguide is attached and has a metallized end surface designed as a sub-reflector (DE 29 38 187 A1).
  • Such antennas are also referred to as "Cassegrain” antennas because of the sub-reflector. They are used, for example, for radio, television, telephone and data transmission.
  • Antennas according to DE 29 38 187 A1 mentioned at the outset are structurally relatively simple in construction, since the radiator serving as an "exciter” with a sub-reflector is carried by the waveguide attached centrally to the reflector. For the correct dimensioning of the radiator, which is circular, as is the reflector, only ⁇ r the relative dielectric constant ⁇ r of the dielectric material used has to be taken into account.
  • the excitation system known from DE 29 38 187 A1 can be used for parabolic antennas with a circular reflector shaped as a paraboloid of revolution.
  • the invention has for its object the excitation system described above to further develop that it can also be used for sector antennas whose reflector is not circular is.
  • the sector antenna shown in FIGS. 1 and 2 has a reflector 1, which as rectangular stripe is executed. It is parabolic in the direction of its major axis A. bent.
  • An excitation system is arranged centrally in the reflector 1 and consists of a waveguide 2 and a dielectric radiator 3.
  • the radiator 3 has a as at its free end Subreflector serving metallized end surface 4 (Fig. 3). Feeded over the waveguide 2 Electromagnetic waves are thereby in the direction of the arrows drawn in Fig. 1 deflected to the reflector 1 and emitted by the same in the set sector. For received waves apply the opposite way.
  • Such sector antennas will for example in mobile radio to illuminate a given area (sector) used.
  • the reflector 1 can be closed off by two laterally attached walls 5 and 6 extend parallel to the axis of the waveguide 2 and up to the two ends of the reflector 1 is enough. They serve to attenuate the side lobes of the sector antenna. For further The inside of walls 5 and 6 can be used to improve the damping of the side lobes Absorber material 7 may be coated.
  • the excitation system consists of the waveguide 2 and of the same carried dielectric radiator 3.
  • the dielectric body of the radiator 3 has an in the waveguide 2 protruding, not shown with the fastening part.
  • the thickened in Fig. 3 drawn end surface 4 of the radiator 3 is shaped so that the above Radiation properties can be achieved.
  • the radiator 3 has four partial surfaces, which are shaped in pairs and Arranged on opposite sides with respect to the central axis of the waveguide 2 are.
  • a radiator 3 with a rectangular end surface is shown in FIG. 4.
  • the end face 4 is divided into four partial areas 8 and 9 on the one hand and 10 and 1 1 on the other hand, in pairs are the same size and are opposite each other with respect to the axis of the waveguide 2.
  • the Subareas 8 and 9 extend substantially at right angles to the major axis A of Reflector 1 or the sector antenna.
  • the partial areas 10 and 11 of the radiator 3 are i. w. arranged at right angles to the partial surfaces 8 and 9. They limit the dielectric body of the radiator 3 so on two sides that are approximately perpendicular to the sides of the dielectric Body lie in which the subareas 8 and 9 are located.
  • the partial surfaces 8 and 9 extend in the embodiment of the radiator 3 according to FIG. 3 and 4 - as already mentioned - mainly at right angles to the major axis A of the sector antenna. Their areas are also large in relation to the areas of the other two partial areas 10 and 11. Radiation and reception of electromagnetic waves occur mainly in the direction of the major axis A of the reflector antenna.
  • the end surface 4 of the radiator 3 can also be oval according to FIG. 5.
  • the shape of the subareas 8 and 9 or 10 and 11 is changed accordingly. This applies to all geometrical designs the end surface 4. In all cases, the partial surfaces 8 and 9 are always large in relation to the Partial areas 10 and 11.
  • a symmetrical to the axis of the Waveguide 2 lying recess 12 are attached.
  • metallizing is also in the recess 12 produces a metal layer.
  • symmetrical to the axis of the Recess 12 lying in waveguide 2 can be seen, for example, from FIG. 6.

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  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Erregersystem fur eine Antenne mit einem parabelförmig gebogenen Reflektor (1) und einem dielektrischen Strahler (3) angegeben, der am Ende eines der Führung elektromagnetischer Wellen dienenden, zentral im Retlektor (1) angeordneten Hohlleiters angebracht ist und eine metallisierte, als Subreflektor ausgebildete Endfläche hat. Der Reflektor (1) ist zur Bildung einer Sektorantenne als rechteckiger Streifen ausgebildet, der in Richtung seiner großen Achse (A) parabelförmig gebogen ist. Die Endfläche des Strahlers (3) weist vier Teilflächen (8,9,10,11 ) auf, die paarweise gleich geformt und auf einander bezüglich der Mittelachse des Hohlleiters (2) gegenüberliegenden Seiten so angeordnet sind, daß die Flächen der beiden Paare etwa rechtwinklig zueinander verlaufen. Die beiden in Richtung der großen Achse (A) des Reflektors (1) weisenden Teilflächen (8,9) des Strahlers (3) sind groß im Verhältnis zu den beiden quer dazu angeordneten Teilflächen (10,11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Erregersystem für eine Antenne mit einem parabelförmig gebogenen Reflektor und einem dielektrischen Strahler, der am Ende eines der Führung elektromagnetischer Wellen dienenden, zentral im Reflektor angeordneten Hohlleiters angebracht ist und eine metallisierte, als Subreflektor ausgebildete Endfläche hat (DE 29 38 187 A1).
Derartige Antennen werden wegen des Subreflektors als auch "Cassegrain"-Antennen bezeichnet. Sie werden beispielsweise für Rundfunk-, Fernseh-, Telefon- und Datenübertragung eingesetzt. Antennen nach der eingangs erwähnten DE 29 38 187 Al sind konstruktiv relativ einfach aufgebaut, da der als "Erreger" dienende Strahler mit Subreflektor vom zentral am Reflektor befestigten Hohlleiter getragen wird. Zur richtigen Bemessung des ebenso wie der Reflektor kreisrunden Strahlers ist dabei i. w. nur εr die relative Dielektrizitätszahl εr des eingesetzten dielektrischen Materials zu berücksichtigen. Das aus der DE 29 38 187 Al bekannte Erregersystem ist für Parabolantennen mit einem kreisrunden, als Rotationsparaboloid geformten Reflektor einsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Erregersystem so weiterzubilden, daß es auch für Sektorantennen einseitzbar ist, deren Reflektor nicht kreisrund ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
  • daß der Reflektor zur Bildung einer Sektorantenne als rechteckiger Streifen ausgebildet ist, der in Richtung seiner großen Achse parabelförmig gebogen ist,
  • daß die Endfläche des Strahlers vier Teilflächen aufweist, die paarweise gleich geformt und aufeinander bezüglich der Mittelachse des Hohlleiters gegenüberliegenden Seiten so angeordnet sind, daß die Flächen der beiden Paare etwa rechtwinklig zueinander verlaufen und
  • daß die beiden in Richtung der großen Achse des Reflektors weisenden Teilflächen des Strahlers groß sind im Verhältnis zu den beiden quer dazu angeordneten Teilflächen.
Mit diesem Aufbau ist es aufeinfache Weise möglich, eine Sektorantenne mit dem an sich bekannten und vorteilhaften Erregersystem mit einem von einem zentralen Hohlleiter getragenen dielektrischen Strahler auszurüsten. Aufwendige Sonderaufbauten für das Erregersystem, wie sie beispielsweise im DE-Buch "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik" von Meinke/Gundlach,
5. Auflage, Springer-Verlag, 1992, Seiten N51 und N52 beschrieben sind, können dadurch vermieden werden. Die vollständige Ausleuchtung des Reflektors mit maximalem Gewinn ist dabei durch eine von der geometrischen Gestaltung und Anordnung des Reflektors abweichende geometrische Gestaltung des Strahlers erreicht. Die als Subreflektor dienende Endfläche ist durch die unterschiedlich großen, aber paarweise gleichen Teilflächen in Umlaufrichtung unsymmetrisch gestaltet. Damit ist die durch die DE 29 38 187 Al bekannte geometrische Kongruenz von Reflektor und Strahler bei diesem Erregersystem gezielt nicht gegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
  • Fig. 1 in schematischer Ansicht eine Seitenansicht einer Sektorantenne mit einem Erregersystem nach der Erfindung.
  • Fig. 2 eine Frontansicht der Sektorantenne.
  • Fig. 3 das Erregersystem in vergrößerter Darstellung.
  • Fig. 4 einen Schnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV - IV.
  • Fig 5 eine gegenüber Fig. 4 abgewandelte Ausführungsform des Strahlers.
  • Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Strahler nach Fig. 5.
    • Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Sektorantenne weist einen Reflektor 1 auf, der als rechteckiger Streifen ausgeführt ist. Er ist in Richtung seiner großen Achse A parabelförmig gebogen. Zentral im Reflektor 1 ist ein Erregersystem angeordnet, das aus einem Hohlleiter 2 und einem dielektrischen Strahler 3 besteht. Der Strahler 3 hat an seinem freien Ende eine als Subreflektor dienende metallisierte Endfläche 4 (Fig. 3). Über den Hohlleiter 2 zugeführte elektromagnetische Wellen werden dadurch in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile zum Reflektor 1 umgelenkt und von demselben in dem eingestellten Sektor abgestrahlt. Für empfangene Wellen gilt der entgegengesetzte Weg. Derartige Sektorantennen werden beispielsweise im Mobilfunk zur Ausleuchtung eines vorgegebenen Bereichs (Sektors) eingesetzt.
    Der Reflektor 1 kann durch zwei seitlich angebrachte Wände 5 und 6 abgeschlossen sein, die sich parallel zur Achse des Hohlleiters 2 erstrecken und bis zu den beiden Enden des Reflektors 1 reichen. Sie dienen zur Bedämpfung der Nebenzipfel der Sektorantenne. Zur weiteren Verbesserung der Bedämpfung der Nebenzipfel können die Innenseiten der Wände 5 und 6 mit Absorbermaterial 7 beschichtet sein.
    Das Erregersystem besteht - wie bereits erwähnt - aus dem Hohlleiter 2 und dem von demselben getragenen dielektrischen Strahler 3. Der dielektrische Körper des Strahlers 3 hat dazu einen in den Hohlleiter 2 hineinragenden, nicht mit dargestellten Befestigungsteil. Die in Fig. 3 verdickt eingezeichnete Endfläche 4 des Strahlers 3 ist so geformt, daß die oben geschilderten Abstrahleigenschaften erreicht werden.
    Im vorliegenden Fall weist der Strahler 3 vier Teilflächen auf, die paarweise gleich geformt und aufeinander bezüglich der Mittelachse des Hohlleiters 2 gegenüber liegenden Seiten angeordnet sind. Ein Strahler 3 mit einer rechteckigen Endfläche geht aus Fig. 4 hervor. Die Endfläche 4 ist in vier Teilflächen 8 und 9 einerseits sowie 10 und 1 1 andererseits unterteilt, die paarweise gleich groß sind und einander bezüglich der Achse des Hohlleiters 2 gegenüber liegen. Die Teilflächen 8 und 9 erstrecken sich im wesentlichen rechtwinklig zur großen Achse A des Reflektors 1 bzw. der Sektorantenne. Die Teilflächen 10 und 11 des Strahlers 3 sind i. w. rechtwinklig zu den Teilflächen 8 und 9 angeordnet. Sie begrenzen den dielektrischen Körper des Strahlers 3 damit an zwei Seiten, die etwa rechtwinklig zu den Seiten des dielektrischen Körpers liegen, in denen sich die Teilflächen 8 und 9 befinden.
    Die Teilflächen 8 und 9 erstrecken sich bei der Ausführungsform des Strahlers 3 nach den Fig. 3 und 4 - wie bereits erwähnt - hauptsächlich rechtwinklig zur großen Achse A der Sektorantenne. Ihre Flächen sind außerdem groß im Verhältnis zu den Flächen der beiden anderen Teilflächen 10 und 11. Abstrahlung und Empfang von elektromagnetischen Wellen erfolgen dadurch hauptsächlich in Richtung der großen Achse A der Reflektorantenne.
    Die Endfläche 4 des Strahlers 3 kann gemäß Fig. 5 auch oval sein. Die Form der Teilflächen 8 und 9 bzw. 10 und 11 ist entsprechend verändert. Das gilt bei allen geometrischen Gestaltungen der Endfläche 4. In allen Fällen sind die Teilflächen 8 und 9 immer groß im Verhältnis zu den Teilflächen 10 und 11.
    Zur Verbesserung des Reflexionsverhaltens des Erregersystems kann vor dem Metallisieren zentral in der Endfläche 4 des dielektrischen Strahlers 3 eine symmetrisch zur Achse des Hohlleiters 2 liegende Vertiefung 12 angebracht werden. Beim Metallisieren wird dann auch in der Vertiefung 12 eine Metallschicht erzeugt. Eine solche, symmetrisch zur Achse des Hohlleiters 2 liegende Vertiefung 12 geht beispielsweise aus Fig. 6 hervor.

    Claims (6)

    1. Erregersystem für eine Antenne mit einem parabelförmig gebogenen Reflektor und einem dielektrischen Strahler, der am Ende eines der Führung elektromagnetischer Wellen dienenden, zentral im Reflektor angeordneten Hohlleiters angebracht ist und eine metallisierte, als Subreflektor ausgebildete Endfläche hat, dadurch gekennzeichnet,
      daß der Reflektor (1) zur Bildung einer Sektorantenne als rechteckiger Streifen ausgebildet ist, der in Richtung seiner großen Achse (A) parabelförmig gebogen ist,
      daß die Endfläche (4) des Strahlers (3) vier Teilflächen (8,9,10,11) aufweist, die paarweise gleich geformt und auf einander bezüglich der Mittelachse des Hohlleiters (2) gegenüberliegenden Seiten so angeordnet sind, daß die Flächen der beiden Paare etwa rechtwinklig zueinander verlaufen und
      daß die beiden in Richtung der großen Achse (A) des Reflektors (1) weisenden Teilflächen (8,9) des Strahlers (3) groß sind im Verhältnis zu den beiden quer dazu angeordneten Teilflächen (10,11).
    2. Erregersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
      daß die Endfläche (4) des Strahlers (3) im wesentlichen rechteckig ist und
      daß die beiden in Richtung der großen Achse (A) des Reflektors (1) weisenden Teilflächen (8,9) sich im wesentlichen rechtwinklig zur großen Achse (A) des Reflektors (1) erstrecken.
    3. Erregersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (4) des Strahlers (3) im wesentlichen oval ist.
    4. Erregersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Endfläche (4) des Strahlers (3) eine zentrale, symmetrisch zur Achse des Hohlleiters (2) liegende Vertiefung (12) angebracht ist.
    5. Erregersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden langen, parabelförmig verlaufenden Längskanten des Reflektors (1) je eine Wand (5,6) angebracht ist, die parallel zur Achse des Hohlleiters (2) verläuft und den Reflektor (1) bis zu seinen beiden Enden seitlich abschließt.
    6. Erregersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenseiten der Wände (5,6) Absorbermaterial (7) angebracht ist.
    EP97401353A 1996-07-03 1997-06-16 Erregersystem mit dielektrischem Strahler für eine Parabolreflektorantenne Withdrawn EP0817311A3 (de)

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    DE19626655 1996-07-03

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