NO148579B - Dipol-antenne. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en elektrisk dipol-antenne av

det slag som er angitt i innledningen til patentkrav 1,

for bruk som mate-element i parabolske reflektor-antenner i VHF og UHF området. Bruken er hovedsakelig til radio-linje-formål, men det sees også en framtidig utnyttelse som skipsterminal for satelitt-kommunikasjon.

Dipol-antenner med reflektor er mye brukt som mate-

element i parabolske reflektorer fordi de er enkle og billige å tilvirke. Tilkoblingen til senderen og/eller mottakeren kan skje ved hjelp av koaksial linje gjennom sentrum av den parabolske reflektoren. Koaksial1injen tjener samtidig som støtte og feste for dipol-antennen med reflektor. Som festeanordning påvirker den ikke strålingen fra mateantennen. Det er en stor fordel framfor andre feste-anordninger, f.eks. skråstilte stag. Overgangen fra ko-aksiallinje til dipol er velkjent og lett å realisere.

Men den vanlige dipol-antennen med reflektor har en stor ulempe som begrenser anvendbarheten: Strålingsdiagrammet i E-plan (dvs. planet gjennom dipolen og matelinjen) har en gunstig strålebredde, mens strålingsdiagrammet i det ortogonale H-plan er altfor bredt. Denne usymmetrien i strålings-diagrammet til mateantennen medfører lav aperture-effektivi-

tet og høy kryss-polarisasjon når den brukes som mateele-

ment i parabolske reflektorer. Den store strålebredden i H-plan forårsaker også høye bakoverlober. Bakoverlober i forbindelse med parabolske reflektorer er all stråling i retninger som ligger mer enn 90° fra hovedstråleretningen for parabolske antenner. Lavere bakoverlober er vektig for å redusere interferens fra andre signalkilder og/eller for ikke å forstyrre andre radiosamband.

Oppfinnelsen har til formål å skape en dipol-antenne

som har mer symmetrisk strålingsdiagram slik at disse be-grensningene reduseres.

Formålet oppnås ved hjelp av de trekk som er angitt i patentkrav 1. Ringen former strålingsdiagrammet i H-plan slik at det blir smalere og likt strålingsdiagrammet i E-

plan. Strålingsdiagrammet er upåvirket av ringen.

Fra US-PS 2.169.533 er det kjent en antenne med en led-

ende ring over dipolen, som påvirker strålingsdiagrammet i begge ortogonale plan. Den er derfor beregnet for et annet bruksområde enn antennen i søknaden. Fra US-PS 3.605.104

er det kjent en antenne med ringer under reflektoren. Dette reduserer strålingsnivået i denne retning, men former ikke diagrammet i forover-retning.

Ringen ved antennen ifølge oppfinnelsen kan være sirku-

lær eller elliptisk med en radius på ca. 0.6 bølgelengder A,

og plasseres ca.0.5 /\ over reflektoren. Dipolen er ca. 0,25

/\ over reflektoren. Ringen må festes ved hjelp av dielek-triske støtter. Den kan f.eks. støpes inn i polyuretanskum sammen med resten av mateantennen.

Når en dipol-antenne med reflektor og slik ring brukes

som mate-element i en parabolsk reflektor oppnås at

a) aperture-effektiviteten til den parabolske reflektor-antennen øker med opptil 15%, og b) bakoveriobene reduseres med opptil 15 dB.

F.n ytterligere stor fordel er at antennen kan brukes for

to ortogonale lineære polarisasjoner såvel som for sirku-

lær polarisasjon. Med to ortogonale kryssete dipoler som opererer p;'i samme frekvens, vil en sirkulær ring forme stråling sd i ag rammene for begge dipoler til a bli symmetriske.

Ved ;i mate de kryssete dipolcne med 90° faseforskj ell oppnås

et sirkulær polarisert strå 1ingsdiagram som er symmetrisk og med meget liten kryss-polar isasjon. Dersom de to ortogonale kryssete dipolene opererer på forskjellige frekvenser, vil en elliptisk ring kunne forme st rå 1 ingsdiagrammet for begge dipoler til å bli symmetriske. Halvaksen for den elliptiske

ringen i H-plan for den dipolen som brukes for frekvensen f^, må da være ca. 0.6 A^, hvor A^ er bølgelengden som svarer til frekvensen f^. Halvaksen i H-plan for den dipolen som brukes for frekvensen f^^å være ca. 0.6 A ^, hvor A^ er bølgelengden som svarer til frekvensen i ^.

Da oppnås 151 økning av apertureeffektiviteten og 15 dB bakoverlobe-reduksjon for begge dipoler (polarisasjoner).

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet nedenfor med henvisning til tegningene, hvor: Fig.l viser et eksempel på en dipol-antenne med reflektor, ring og matelinje, mens

fig.2 viser en slik dipol-antenne med reflektor, ring og matelinje, plassert som mateelement i en parabolsk reflektor -antenne.

Fig.l viser et snitt av antennen i planet gjennom dipolen 1 og matelinjen 2, t en avstand av opptil 0.35 bølgelengder A. (fortrinnsvis 0.25 A) bak dipolen er plassert en reflektor 3. Reflektoren er tegnet som en elektrisk ledende sirkulær plate, men kan i prinsippet være en hvilken som helst reflekterende gjenstand, f.eks. en kortsluttet parasitt-dipol med større lengde enn dipol 1. Hvis reflektoren 3 er en sirkulær plate har den diameter større enn 1.2 A . Dipolen 1 er fortrinnsvis en halvbølge dipol med total lengde ca. 0.5 A . Dipolen mates på midten ved hjelp av matelinjen 2. En hensiktsmessig overgang fra koaksial linje til dipol, en såkalt balun, må benyttes.

Over dipolen er plassert en elektrisk ledende ring 4. Ringen kan være elliptisk eller sirkulær, i planet normalt på dipolen, dvs. normalt på papirplanet i fig.l, har ringen i eksempelet en radius på ca. 0.6 bølgelengder A , og den er plassert ca. 0.5 A over reflektoren. Tykkelsen på ringen er mindre enn 0.1 A . Ringen kan festes til reflektoren og dipolen ved hjelp av di-elektriske ikke-ledende materialer, f.eks. støpes inn sammen med dipolen og reflektoren i polyuretan-skum (ikke vist) .

Fig.2 viser dipol-antennen 1 med matelinjen 2, reflektor 3 og ring 4, montert som mateantenne i en parabolsk reflektor 5. Matelinjen 2 tjener som mekanisk feste og støtte for mateantennen. Den parabolske reflektoren er den indre delen av en rotasjons-paraboloide, med topp-punktet i midten. Matelinjen går langs aksen i parabol-oiden, og selve mateantennen (dipol med reflektor og ring) er plassert i fokalpunktet. Matelinjen er ført gjennom den parabolske reflektoren til en ende 6 litt bak reflektoren hvor sender og/eller mottaker kan til-kobles .

Eksemplene som er vist ovenfor kan modifiseres

på forskjellige måter. Ringen 4, som i prinsipp kan være polygonal, er hensiktsmessig framstilt av metallisk, ledende materiale, men den kan også være framstilt med en isolerende kjerne med et ledende overtrekk eller en ledende kjerne med isolerende kappe.

Ringas 4 radius kan variere innefor et visst område, særlig i området 0,5-0,7 bølgelengder A .

Videre kan den være plassert i en viss avstand fra reflektoren som kan variere i området 0,4-0,6 bølgelengder A.

Claims (5)

1. Elektrisk dipol-antenne med en dipol (1) plassert i avstand foran en reflektor (3), for utstråling eller mottaking av elektromagnetiske bølger, for bruk som mateelement i parabolske ref1ektor-antenner , karakterisert ved at det foran dipolen (1) i et plan parallelt med reflektorens plan er anbragt én elektrisk ledende ring (4) på en slik måte at den former strålings-diagrammet i planet normalt på dipolen (H-plan) til å bli i hovedsak lik strålings-diagrammet i det ortogonale planet (E-plan), som er i hovedsak upåvirket av ringen.

2. Dipol-antenne som angitt i krav 1, karakterisert ved at ringen (4) er sirkulær eller elliptisk med radius, hhv. halvakse-lengder, på 0,5-0,7, fortrinnsvis 0,6 bølgelengder X.

3. Dipol-antenne som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at ringen (4) er plassert i avstand 0,4-0,6, fortrinnsvis 0,5 bølgelengder X foran reflektoren.

4. Dipol-antenne som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at ringen (4) har en tykk-else på ca.0,035 bølgelengder Å .

5. Dipol-antenne som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at reflektoren (3) er en elektrisk ledende sirkulær plate med diameter større enn ca. 1,2 bølgelengder A .