DE1064124B - Richtantenne fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, in dessen Brennpunkt ein Erregerstrahler angeordnet ist, der als insbesondere in einem rohrförmigen Dielektrikum eingebettete Wendelantenne für den Betrieb in der axialen Schwingungsart ausgebildet ist, die, eine wenigstens angenähert in der Spiegelachse geführte Koaxialleitung umgebend, sich in Richtung zum Parabolspiegel erstreckt und an dem dem Parabolspiegel abgewandten Ende in den Innenleiter der Koaxialleitung übergeht, deren Außenleiter an diesem Ende mit einer zur Spiegelachse vorzugsweise senkrechten Reflektorfläche verbunden ist.

Als Erregerstrahler für einen Parabolspiegel wird meist ein Hornstrahler oder ein Dipol mit Reflektor verwendet. Nachteilig an diesen Erregerstrahlern ist, daß sie einerseits in Abhängigkeit von der Frequenz eine relativ große Änderung in der Bündelungsschärfe besitzen, andererseits daß sie jeweils nur für ein relativ schmales Frequenzband hinreichend gut an die Speiseleitung angepaßt werden können. Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es bekannt, als Erregerstrahler eine sogenannte Wendelantenne zu verwenden, die mit diesen Nachteilen in wesentlich geringerem Umfang behaftet ist. Es tritt jedoch hierbei ein neues Problem auf, das darin besteht, daß die von der Wendelantenne sich ablösende zirkulär polarisierte Welle unerwünscht durch die Speiseleitung der Wendelantenne beeinflußt wird, wenn die Speiseleitung im äußeren Wendelfeld verläuft. Es verursacht dies Anpassungsfehler und Verzerrungen des Strahlungsdiagramms der Parabolantenne, die den Vorteil der Verwendung einer Wendelantenne wieder zunichte machen. Es ist durch die Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, Volume 19, Januar 1948, S. 87 bis 89, bekannt, daß eine in der axialen Schwingungsart betriebene Wendelantenne über eine in der Wendelachse geführte Koaxialleitung gespeist werden kann. Eine derartige Anordnung vermeidet die Schwierigkeiten der ersterwähnten Wendelantennenspeisung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zusätzlich vor allem die impedanzmäßigen Verhältnisse bei einer Wendelantenne wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs erwähnten Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, in dessen Brennpunkt ein Erregerstrahler angeordnet ist, der als insbesondere in einem rohrförmigen Dielektrikum eingebettete Wendelantenne für den Betrieb in der axialen Schwingungsart ausgebildet ist, die, eine wenigstens angenähert in der Spiegelachse geführte Koaxialleitung umgebend, sich in Richtung Richtantenne für sehr kurze
elektromagnetische Wellen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. rer. nat. Erwin Gillitzer und Dr.-Ing. Rudolf Herz, München, sind als Erfinder genannt worden

zum Parabolspiegel erstreckt und an dem dem Parabolspiegel abgewandten Ende in den Innenleiter der Koaxialleitung übergeht, deren Außenleiter an diesem Ende mit einer zur Spiegelachse vorzugsweise senkrechten Reflektorfläche verbunden ist, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Durchmesser der Koaxialleitung zumindest im Bereich der Wendelantenne etwa gleich dem 0,2fachen des Wendelantennendurchmessers gewählt ist.

In Fig. 1 ist die bekannte Anordnung des als Wendelantenne 1 ausgebildeten Erregerstrahlers einer Parabolspiegelantenne 2 wiedergegeben. Die Speiseleitung 3 der Wendelantenne ist durch eine Öffnung 4 im Parabolspiegelscheitel hindurchgeführt und läuft exzentrisch zur Spiegelachse in Richtung zur Erregerantenne 1, wo sie von der Rückseite einer Reflektorfläche 5 her an die Wendelantenne 1 in an sich bekannter Weise angeschaltet ist. Die Reflektorfläche 5 dient der Vermeidung einer unmittelbaren Strahlung der Wendelantenne 1 in der Plauptstrahlrichtung des Parabolspiegels 2. Der exzentrisch zur Spiegelachse A liegende Teil der Speiseleitung verursacht die Verzerrungen im Strahlungsdiagramm des Parabolspiegels 2 und die Fehlanpassung zwischen Wendelantenne 1 und zugehöriger Speiseleitung 3. Es wäre an sich möglich, die Speiseleitung 3 in radialer Richtung von der Refiektorplatte 5 aus dem Strahlungsfeld des Parabolspiegels 2 herauszuführen, was hie und da auch angewendet wird. Eine derartige Anordnung ist indes, wie Untersuchungen gezeigt haben, wenig vorteilhaft, da die genaue Justierung der Erregerantenne 1 schwierig wird und andererseits der radial wegführende Abschnitt der Speiseleitung der Erregerantenne immer noch Verzerrungen im Strahlungsfeld der Parabolspiegelantenne 2 verursacht.

909 609/323

Claims (3)

In der Fig. 2 ist eine Speisungsart dargestellt, bei der die Speiseleitung 3, zweckmäßig eine Koaxialleitung, in der Spiegelachse A bis zu der Reflektorplatte 5 geführt ist, dort sie die Reflektorplatte 5 durchdringt. Die Speiseleitung mündet unter Einfügung eines Umkehrstückes 6 mit ihrem Innenleiter in dem Ende 7 der zweckmäßig als Bandwendel ausgebildeten Wendelantenne. Die Wendelantenne selbst ist mit dem Wendelleiter 7 aus Gründen der Stabilität in ein Rohr 8 aus dielektrischem [Material eingebettet, das mit einem Flansch an der Reflektorfläche 5 befestigt ist. Diese Baueinheit ist in der in Fig. 3 dargestellten Weise in den Parabolspiegel 2 eingesetzt. Die die Erregerantenne tragende Speiseleitung 3 läuft nunmehr genau in Richtung der Achse A des Parabols 2 und beeinflußt daher das Strahlungsdiagramm des Parabolspiegels 2 praktisch nicht. Es hat sich indes gezeigt, daß es zweckmäßig ist, den Durchmesser d der Speiseleitung 3 nicht zu groß im Vergleich zum Wendeldurchmesser D zu wählen, da sonst die Ortskurve der Anpassung der Wendelantenne an die Speiseleitung 3 ungünstig beeinflußt wird. Ein optimaler Wert des Verhältnisses dl D ist etwa der Wert 0.2, für den beispielsweise in einem Frequenzbereich von 1 : 1.6 für die Wendel eine Anpassung von besser als m = 1.1 erreicht wurde, wobei m das Verhältnis aus dem Spannungsmaximum zu dem Spannungsminimum der in der Speiseleitung 3 sich ausbildenden stehenden Wellen bedeutet. Dieser Wert kann für einzelne Teilbereiche durch zusätzliche Anpassungsvorrichtungen noch verbessert und dem Optimalwert m = 1 genähert werden. Die Anzahl der Windungen der Wendelantenne richtet sich ebenso wie deren Abmessungen nach der öffnungsweite des verwendeten Parabols und nach den jeweils vorliegenden Forderungen an das Strahlungsdiagramm der Erregerantenne. Für übliche Parabolspiegelantennen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Wendelantenne in an sich bekannter Weise derart zu dimensionieren, daß diese das Hauptmaximum ihres Strahlungsdiagramms in Richtung zum Spiegelscheitel besitzt. Die Wendelantenne arbeitet dann in der sogenannten axialen Schwingungsart, wofür es erforderlich ist. die Länge einer Windung in der Größenordnung der mittleren Betriebswellenlänge im freien Raum zu wählen. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform für einen Erregerstrahler wiedergegeben, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung ist der Innenleiter 9 der Speiseleitung 3 nicht bis ganz zur Reilektorplatte hingeführt, sondern endet schon vor dieser, die von dem weitergeführten Außenleiter getragen wird. Der Innenleiter 9 ist durch eine seitliche Öffnung im Außenleiter der Speiseleitung" 3 herausgeführt und geht, zweckmäßig unter Zwischenfügung einer kurzen Anpassungsleitung, in den Leiter der Wendelantenne 10 über. Die Anpassungsleitung ist beim Ausführungsbeispiel in der Weise ausgeführt, daß der Innenleiter 9 langsam und stetig mittels eines konusartigen Zwischenstückes 11 an den Wendelleiter 10 übergeht, während der Außenleiter seitlich als Manschette 12 noch ein kurzes Stück fortgeführt ist. Auch hier gilt bezüglich des Durchmessers d der Speiseleitung, daß dieser nicht zu groß sein soll im Vergleich zum Durchmesser D der Wendelleitung, wobei es sich auch hier als zweckmäßig erwiesen hat, las Verhältnis d : D in der Größenordnung von 0,2 zu wählen. Dieses Verhältnis stellt einerseits eine kräftige Ausbildung der Speiseleitung sicher, so daß diese in der Lage ist, die Wendelantenne in der gewünschten Lage starr zu halten, andererseits beeinflußt eine derart bemessene Leitung das Strahlungsdiagramm noch nicht in unerwünschter Weise. Es empfiehlt sich in manchen Fällen fernerhin, den Abstand des AVendelendes 7 von der Reflektorplatte 5 gering zu wählen, beispielsweise in der Größenordnung von einem Htmdertstel der mittleren Betriebswellenlänge, da sich dann die erforderliche Anpassungsvorrichtung in bereits vorgeschlagener Weise wesentlich vereinfacht. So ist es mittels dieser Dimensionierung möglich, unter Zwischenschaltung ■—■ zwischen Wendelende 7 und Speiseleitung 3 — zweier Transformationsleitungen über einen weiten Frequenzbereich gute Anpassung zu erzielen, wozu beispielsweise der an das Wendelende angeschlossene Transformationsabschnitt etwa den Wellenwiderstand der Speiseleitung und eine elektrische Länge von etwa 0,05 A0 besitzt und der daran anschließende, in die Speiseleitung 3 übergehende Transformationsabschnitt etwa 1,5- bis 2fachen Wellenwiderstand der Speiseleitung und eine elektrische Länge vom 0,06- bis 0,12-fachen der mittleren Betriebswellenlänge A0 hat. Patentansprüche:

1. Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Parabolspiegel, in dessen Brennpunkt ein Erregerstrahler angeordnet ist, der als insbesondere in einem rohrförmigen Dielektrikum eingebettete Wendelantenne für den Betrieb in der axialen Schwingungsart ausgebildet ist. die, eine wenigstens angenähert in der Spiegelachse geführte Koaxialleitung umgebend, sich in Richtung zum Parabolspiegel erstreckt und an dem dem Parabolspiegel abgewandten Ende in den Innenleiter der Koaxialleitung übergeht, deren Außenleiter an diesem Ende mit einer zur Spiegelachse vorzugsweise senkrechten Reflektorfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Koaxialleitung zumindest im Bereich der Wendelantenne etwa gleich dem 0,2fachen des Wendelantennendurchmessers gewählt ist.

2. Richtantenne nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Speisungsstelle der Wendel exzentrisch zur Wendelachse vorzugsweise eng benachbart der durch die Wendel gebildeten Zylinderfläche liegt und die Koaxialleitung an dem dem Parabolspiegel abgewandten Ende durch die Reflektorfläche hindurchgeführt und mittels einer Biegung von 180° an die Wendelantenne angeschaltet ist (Fig. 2).

3. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Koaxialleitung vor der Reflektorfläche durch eine Öffnung im Außenleiter herausgeführt ist und in den Wendelleiter übergeht (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften: Elektronische Rundschau, Nr. 5, 1955, S. 190 bis 195;

deutsche Patentschrift Nr. 591060;

Journal of Applied Physics, Vol. 24, Mai 1953, S.557.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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