DE1158592B

DE1158592B - Hornstrahler mit polarisationsunabhaengigem Diagramm

Info

Publication number: DE1158592B
Application number: DET18650A
Authority: DE
Inventors: Albert Schlaud
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-07-09
Filing date: 1960-07-09
Publication date: 1963-12-05
Also published as: US3214761A; GB983811A

Description

Die Erfindung betrifft Hornstrahler für zirkulär oder elliptisch polarisierte Wellen mit Mitteln zur Erzeugung gleicher Richtdiagramme für die vertikale und horizontale Komponente, aus denen diese Wellen zusammengesetzt sind.

Übliche Hornstrahler strahlen die beiden senkrecht zueinander stehenden, gegeneinander phasenverschobenen Komponenten einer zirkulär oder elliptisch polarisierten elektromagnetischen Welle infolge der polarisationsabhängigen Amplitudenbelegung der Hornstrahlerapertur unterschiedlich ab, so daß in der Ε-Ebene ein von der Η-Ebene unterschiedliches Richtdiagramm erzeugt wird. So ist beispielsweise die Amplitudenbelegung in der zum E-Vektor parallelen Ebene bei Anregung durch eine H₁₀-WeIIe homogen, während sie in der dazu senkrechten Ebene kosinusförmigen Verlauf hat. Daher sind diese Hornstrahler zur Abstrahlung und auch zum Empfang zirkulär oder elliptisch polarisierter Wellen nicht geeignet; beispielsweise würde ja eine in der Hornstrahlerzuleitung zirkular polarisierte Welle in den einzelnen Winkelbereichen des Richtdiagramms in elliptisch polarisierte Wellen mit unterschiedlichem Achsenverhältnis umgewandelt werden.

Es sind bereits Hornstrahler zur Erzeugung weitgehend gleicher Richtdiagramme für die beiden senkrecht aufeinanderstellenden linear polarisierten Komponenten einer zirkular oder elliptisch polarisierten Welle bekannt.

Bei einem dieser bekannten Hornstrahler ist eine dielektrische Platte vorgesehen, die nicht die gesamte Breite der Apertur ausfüllt und die in der Ebene liegt, in der die Diagrammangleichung erzielt werden soll. Ein anderer bekannter Hornstrahler weist zur Diagrammangleichung dreieckförmige, in der Ebene der Wellenausbreitungsrichtung senkrecht zur inneren Wandung angebrachte leitende Platten auf. Auch ist es bekannt, in der Mitte der Apertur in der Ebene der Wellenausbreitungsrichtung eine leitende Trennwand vorzusehen.

Alle diese bekannten Hornstrahler weisen jedoch insbesondere in bezug auf Breitbandigkeit, Rückwärtsdämpfung, Fehlanpassung, mechanische Stabilität und minimale Baulänge erhebliche Nachteile auf. Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen.

Die Erfindung betrifft einen Hornstrahler der eingangs erwähnten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mittels polarisationsabhängiger Kopplungsmittel an den Hornstrahler oder dessen Speiseleitung zusatzliehe Hohlrohrstrahler oder Nebentrichter angeschlossen sind.

Hornstrahler mit polarisatiönsunabhängigem Diagramm

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Albert Schlaud, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

Im folgenden seien an Hand der Zeichnungen vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen üblichen Hornstrahler mit rechteckförmiger Apertur,

Fig. 2 die Amplitudenbelegung der Apertur des Hornstrahlers nach Fig. 1 bei horizontaler Polarisation,

Fig. 3 die Amplitudenbelegung der Apertur des Hornstrahlers nach Fig. 1 bei vertikaler Polarisation,

Fig. 4 die Antennenrichtdiagramme des Hornstrahlers nach Fig. 1 bei vertikaler und horizontaler Polarisation,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hornstrahlers,

Fig. 6 die Amplitudenbelegung der Apertur des Hornstrahlers nach Fig. 5 bei horizontaler Polarisation,

Fig. 7 die Ampiltudenbelegung der Apertur des Hornstrahlers nach Fig. 5 bei vertikaler Polarisation,

Fig. 8 die Antennenrichtdiagramme des Hornstrahlers nach Fig. 5 für vertikale und horizontale Polarisation und

Fig. 9 als Schnittzeichnung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein üblicher Hornstrahler dargestellt. Wird dieser mit einer horizontal polarisierten H₁₀-

309 767/290

Welle erregt, so ergibt sich eine Amplitudenverteilung, wie sie in Fig. 2, die die Apertur mit den Rechteckseiten α und b dieses Hornstrahlers zeigt, durch die schraffierten Flächen angedeutet ist. Der eingezeichnete Pfeil gibt die Polarisationsrichtung an. In der vertikalen Ebene ist die Belegung kosinusförmig, in der horizontalen homogen. Bei Erregung mit vertikaler Polarisation ist die Amplitudenverteilung dagegen umgekehrt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Halb wertsbreiten für Vertikal- (#₃£₄) und Horizontalpolarisation (&₃^_b) unterscheiden sich nach der Theorie der Flächenstrahler bei den in Fig. 2 und 3 angedeuteten Belegungsfällen um etwa den Faktor 1,35, wie auch aus den Antennenrichtdiagrammen nach Fig. 4 hervorgeht. In Fig. 4 ist die abgestrahlte Leistung (in Dezibel, bezogen auf das Strahlungsmaximum) über dem

auf — normierten Abstrahlwinkel ■& (bezogen auf die

Hornstrahlerachse) für die Horizontalebene aufgetragen, ao Dabei bedeutet

a =

ausgezogene
Linie

gestrichelte
Linie

= Abstrahlwinkel,

Aperturabmessung in der Horizontalebene,

Wellenlänge,

abgestrahlte Leistung bei Vertikalpolarisation (j·),

abgestrahlte Leistung bei Horizontalpolarisation (-y).

35

Der gleiche Faktor 1,35 ergibt sich jedoch auch für die Vertikalebene. Dieses Verhalten ist vom Seitenverhältnis -r der Aperturabmessungen unabhängig,

o

gilt also auch für quadratische Hornstrahler.

Eine weitgehende Angleichung der Diagramme für vertikale und horizontale Polarisation aneinander und damit eine Erzielung eines Vergleichsfaktors für die Halbwertsbreiten von etwa 1,0 ist mit dem erfindungsgemäßen Hornstrahler nach Fig. 5 möglich. An den üblichen, im Querschnitt rechteckförmigen Hornstrahler mit der durch die Kanten α und b festgelegten Apertur sind über polarisationsabhängige Koppelschlitze c in den Schmalseiten zusätzliche Hohlrohrstrahler d angeschlossen. Bei Horizontalpolarisation werden die zusätzlichen Strahler nicht wirksam, da die in der Mittelebene des Querschnitts derselben liegenden Schütze ähnlich wie bei bekannten Meßleitungen keine Energie auskoppeln. Bei Vertikalpolarisation sind sie dagegen angekoppelt, und es ergeben sich die in Fig. 6 und 7 analog zu Fig. 2 und 3 gezeigten Amplitudenbelegungen, d. h., für horizontale Polarisation, wie sie in Fig. 6 durch den horizontalen Pfeil e angedeutet ist, ist für die homogene Belegung nur die Breitseite a des Hornstrahlers maßgebend, während sich bei vertikaler Polarisation in Richtung des Pfeiles / die kosinusförmige Belegung über die Seiten α des Hornstrahlers und a' der zusätzlichen Strahler erstreckt, so daß damit eine gute Angleichung der Diagramme für Horizontal- und Vertikalpolarisation erzielt werden kann. Die Belegung ist durch Variation des Kopplungsfaktors leicht zu verändern; damit kann die Bündelung in der Horizontalebene weitgehend beliebig eingestellt werden.

Zur Kopplung können selbstverständlich auch andere bekannte polarisationsabhängige Mittel verwendet werden, beispielsweise Stift-, Schleifen-, Lochoder allgemein Richtkopplungen. Um Breitbandigkeit beim erfindungsgemäßen Hornstrahler zu erzielen, ist eine Resonanzkopplung hierbei möglichst zu vermeiden; diese kann jedoch Vorteile erbringen, wenn die Stärke der Belegung der zusätzlichen Strahler bei aperiodischer Kopplung nicht groß genug eingestellt werden kann. Beim Schlitzkoppler ist die Resonanzkopplungsstärke abhängig von η · γ (mit η = 1,2,3 ...

und λ = Wellenlänge). Hierbei ist zu beachten, daß die Wellenlänge in den zusätzlichen Strahlern unterschiedlich zu der im Hornstrahler ist.

Zur Erzielung einer einheitlichen Phasenfront der abgestrahlten Welle können zum Ausgleich der im Hornstrahler und in den zusätzlichen Strahlern unterschiedlichen Phasengänge an sich bekannte, nicht gezeigte phasenschiebende Mittel vorgesehen sein.

Wendet man eine Lochkopplung in der Querschnittsmittelebene an, so empfiehlt es sich, mehrere Löcher vorzusehen, deren Durchmesser zu beiden Seiten nach außen hin abnehmen.

Die Ankopplung der Nebentrichter an den Hornstrahler braucht nicht direkt in der bisher beschriebenen Weise zu erfolgen, sondern kann auch wie beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 9 an der Speiseleitung g geschehen. Die zusätzlichen Strahler können den Querschnitt normaler Hohlleiter wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besitzen oder auch als Trichter k mit der Aperturbreitseite a" nach Fig. 9 ausgeführt sein.

Zur Kompensation der Fehlanpassung des erfindungsgemäßen Hornstrahlers können im Haupthornstrahler und/oder den zusätzlichen Strahlern an sich bekannte Kompensationsmittel, beispielsweise Stifte oder Scheiben, vorgesehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hornstrahler für zirkulär oder elliptisch polarisierte Wellen mit Mitteln zur Erzeugung gleicher Richtdiagramme für die vertikale und horizontale Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß mittels polarisationsabhängiger Kopplungsmittel (c) an den Hornstrahler oder dessen Speiseleitung (g) zusätzliche Hohlrohrstrahler (d) oder Nebentrichter Qi) angeschlossen sind.

2. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung an der Schmalseite (b) des Hornstrahlers erfolgt.

3. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung über getrennte Zuleitungen an der Speiseleitung (g) erfolgt.

4. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsmittel Koppelschlitze vorgesehen sind.

5. Hornstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kopplungsmittel eine Loch- oder Stiftkopplung vorgesehen ist.

6. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte phasenschiebende Mittel im Hornstrahler und/oder in den

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zusätzlichen Strahlern oder Nebentrichtern vor- irischen Fehlanpassung des Hornstrahlers im

gesehen sind. Hornstrahler und/oder in den zusätzlichen Strah-

7. Hornstrahler nach Anspruch 3, dadurch ge- lern oder Nebentrichtern an sich bekannte Komkennzeichnet, daß phasenschiebende Mittel in den pensationsmittel vorgesehen sind.
Zuleitungen vorgesehen sind. 5

8. Hornstrahler nach Anspruch 1, dadurch ge- In Betracht gezogene Druckschriften:
kennzeichnet, daß zur Kompensation der elek- USA.-Patentschrift Nr. 2 751 586.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen