DE1107735B - Antenne mit grosser Richtwirkung - Google Patents

Description

Bekanntlich haben die sogenannten »broadside« Antennen (Querstrahler) ein Diagramm, dessen Richtwirkung direkt von ihren Abmessungen abhängt. Wenn nämlich Θ der kleinste Öffnungswinkel des Strahlungsdiagramms in einer Ebene bei 3 db ist, λ die Wellenlänge und D die Öffnung des Querstrahlers, so ist sin Θ mit λ und D durch folgende Gleichung verknüpft:

sin Θ = 0,8

Dies bedeutet, daß für eine gegebene Wellenlänge sin Θ um so kleiner ist, je größer D ist.

Es ist offensichtlich, daß es oft erwünscht wäre, zur Erzielung eines vorgegebenen Strahlungsdiagramms Antennen zu verwenden, deren Öffnungen wesentlich kleiner als die durch die obige Gleichung (1) gegebenen sind.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Antenne, die diese Forderung erfüllt.

Die erfindungsgemäße Antenne enthält im wesentlichen eine Anzahl von völlig identischen, parallel zueinander liegenden strahlenden Quellen, deren Querabmessung klein gegenüber der Wellenlänge der abgestrahlten Energie ist, wobei diese Quellen in einer gemeinsamen Ebene so angeordnet sind, daß sie eine rechteckige Öffnung bilden, deren Längsabmessung gleich der gemeinsamen Längsabmessung der Quellen ist, und daß eine größere Anzahl von Quellen pro Wellenlänge entlang der Querabmessung des Rechtecks vorhanden ist; absorbierende Vorrichtungen mit Richtwirkung, welche denjenigen Anteil der von jeder Quelle ausgesandten Energie absorbieren, der durch Kopplung von den benachbarten Quellen aufgenommen wird, wobei diese Vorrichtungen keine Wirkung auf die Energie ausüben, die sich vom Generator zu den Quellen ausbreitet, und Einrichtungen, mit denen die Anordnung der Quellen gemäß vorgegebenen Phasen- und Amplitudenbeziehungen gespeist werden kann.

Vorzugsweise werden die Quellen getrennt voneinander so geregelt, daß die Phasen der symmetrisch zu der mittleren Quelle liegenden Quellen gleich sind und die Phasendifferenzen der verschiedenen Quellen in bezug auf diese mittlere Quelle um so größer sind, je weiter sie von dieser entfernt sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, die für Frequenzen in der Größenordnung von 1000 bis 100 000 MHz bestimmt ist, sind die verschiedenen Quellen die Mündungen von Rechteckhohlleitern, die entlang ihrer Breitseite aneinandergefügt sind. In die Speisehohlleiter für diese Quellen sind Ferrittrennglieder eingefügt.

Antenne mit großer Richtwirkung

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphic sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 10. April 1959

Georges Broussaud und Erich Spitz, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die bei sehr viel niedrigeren Frequenzen (10 bis 1000 MHz) arbeiten soll, sind die Quellen parallele strahlende Dipole, die parallel über Röhren gespeist werden, deren Gitter mit dem Generator und deren Ausgangselektroden mit den Dipolen verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der fünf Hohlleitermündungen bei der Anordnung von Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Phasenverteilung der verschiedenen Quellen,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Hohlleiter bei der Anordnung von Fig. 1,

Fig. 5 das Strahlungsdiagramm der erfindungsgemäßen Antenne in der gemeinsamen Symmetrieebene der fünf Quellen,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Hohlleiters, der bei der Anordnung von Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 7 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 eine Stirnansicht der Dipole bei der Anordnung von Fig. 7.

In Fig. 1 sind fünf Hohlleitermündungen 1, 2, 3, 4, 5 zu erkennen, die in Fig. 2 in Stirnansicht dargestellt

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Claims (4)

1. sind. Diese Mündungen stellen die Abschlüsse von bewegen sich Photonen P₁, P₂, P₃, P₄, P₅, zwischen

   fünf Hohlleitern 11,12,13,14,15 dar, die parallel von denen infolge der Entkopplung der Quellen 1,2,3,4, 5

   einer Höchstf requenzquelle 20 über eine Verzweigungs- keine Korrelation besteht. Wegen des Vorhandenseins

   anordnung 201 gespeist werden. In diesen Hohlleitern der Hohlleiterwände besteht keine Möglichkeit, daß

   sind fünf Ferrittrennglieder 21,22, 23,24,25 bekannter 5 beispielsweise P₁ in die Hohlleiter 12, 13, 14 oder 15

   Art, fünf Dämpfungsglieder 31, 32, 33, 34, 35 und fünf gelangt usw.
   Phasenschieber 41, 42, 43, 44, 45 angeordnet. Wenn diese Photonen an den Mündungen 1,2,3,4,5

   Die Ferrittrennglieder sind in an sich bekannter ankommen, haben sie die Neigung, sich voneinander

   Art so ausgeführt, daß sie die Energie absorbieren, zu entfernen. Die Bewegungsbahnen divergieren in

   die sich entgegen der Pfeilrichtung ausbreitet, während io Richtung der Pfeile. Im freien Raum gilt nämlich

   sie keinen Einfluß auf die Energie ausüben, die sich weiterhin die Bedingung, daß es kein Photon P₁ in

   in der Pfeilrichtung ausbreitet. den Zonen gibt, die für die Photonen P₂, P₃, P₄ und P₅

   Die Gesamtheit der in Fig. 2 in Stirnansicht reserviert sind. Es gibt dann eine Übergangszone,

   dargestellten Quellen 1 bis 5 bildet eine rechteckige worauf die Bewegungsbahnen die Tendenz haben,

   Öffnung, deren Abmessungen in der Größenordnung 15 parallel zueinander zu verlaufen, und alles läuft so

   der Wellenlänge liegen. ab, als ob die Austrittspupille vor der durch die

   Die geschilderte Anordnung hat folgende Wirkungs- Quellen 1, 2, 3, 4, 5 gebildeten Ebene läge und eine

   weise: Oberfläche hätte, die sehr viel größer als die Summe

   Die von der Quelle 20 kommende Energie wird der Oberflächen der Quellen 1, 2, 3, 4 und 5 ist.
   gleichzeitig über die Mündungen 1, 2, 3, 4 und 5 ab- 20 In gewisser Hinsicht läuft alles so ab, als ob ein gestrahlt. Diese strahlen Wellen O₁, O₂, O₃, O₄, O₅ ab, Hornstrahler mit dem Umriß AB — CD vor der die gegeneinander infolge des Vorhandenseins der Mündung der Hohlleiter angeordnet wäre.
   Phasenschieber 41 bis 45 phasenverschoben sind. Ihre In Fig. 5 ist bei 1 gestrichelt das Strahlungsdiagramm Amplituden werden durch die Dämpfungsglieder 31 H—f{&) eines Hornstrahlersmitdergleichen Öffnung D bis 35 geregelt. Es läßt sich zeigen, daß durch eine 25 dargestellt. Bei 2 ist in vollen Linien das Strahlungsgeeignete Wahl dieser Phasen und Amplituden der diagramm der erfindungsgemäßen Antenne gezeigt, Anordnung eine große Richtwirkung in der gemein- und bei 3 gestrichelt das Strahlungsdiagramm, das die samen Symmetrieebene der Quellen erteilt werden Antenne hätte, wenn nicht ein Teil der Energie durch kann, d. h. in der senkrechten Ebene, wenn die die Entkopplungsferrite absorbiert würde.
   Quellen in der dargestellten Weise angeordnet sind. 30 Es ist zu erkennen, daß die erzielte große Richt-

   Wenn D die Summe der Querabmessungen der wirkung von dem Verhältnis der Querabmessung der

   Quellen ist und wenn diese gleichzeitig senkrecht Quellen zur Wellenlänge abhängt, d. h. also von der

   polarisierte Wellen abstrahlen, ist der Öffnungswinkel Zahl der Quellen, die man in einer Wellenlänge

   des Diagramms bei 3 db beträchtlich geringer als der unterbringen kann.

   durch die folgende Gleichung gegebene: 35 Wenn also d die gemeinsame Querabmessung jeder

   χ Quelle für sich allein ist, muß d so klein wie möglich

   sin Θ = 0,8 —. gegen λ gemacht werden. Dies führt dazu, daß Hohl-

   D leiter der in Fig. 6 gezeigten Art verwendet werden,

   Es läßt sich zeigen, daß diese Verbesserung der die an dem zur Mündung führenden Ende verjüngt sind. Richtwirkung darauf beruht, daß die Verteilung der 40 Fig. 7 zeigt eine gemäß der Erfindung ausgeführte

   Amplituden und Phasen in der Querabmessung der Antenne, die für Frequenzen bestimmt ist, bei denen

   Öffnung nicht mehr gleichförmig ist. Ferrite nicht mehr verwendet werden können.

   Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Diese Antenne enthält fünf strahlende Dipole 1', 2',

   Erfindung werden die Dämpfungsglieder 31 bis 35 3', 4' und 5'. Diese Dipole werden mit Hochfrequenz

   getrennt so eingestellt, daß jede der fünf Quellen, wenn 45 über die Sekundärwicklungen von Übertragern 21', 22',

   sie getrennt gespeist wird, während die anderen 23', 24', 25' gespeist, deren Primärwicklungen in den

   erloschen sind, eine senkrecht polarisierte Welle Anodenkreisen von Röhren 31', 32', 33', 34', 35'liegen,

   gleicher Amplitude abstrahlt. Die Kathoden dieser Röhren liegen über Widerstände

   Ferner werden die Phasenschieber in der in Fig. 3 41', 42', 43', 44', 45' an Masse, und ihre Gitter sind gezeigten Weise eingestellt. Wenn als Bezugsphase 50 parallel zueinander über Phasen- und Amplitudendie Phase der Quelle 3 gewählt wird, haben die regler 51', 52', 53', 54', 55' an eine Höchstfrequenz-Quellen 2 und 4 die Phase ^₁ und die Quellen 1 und 5 quelle 20' angeschlossen.

   die Phase 2 ψ_Χ, wobei φ₁ in der Größenordnung von Die Dipole 1', 2', 3', 4', 5' sind in Fig. 8 in Stirn-20° liegt. Wenn auf der Abszisse der Abstand der ansicht dargestellt. Sie liegen parallel zueinander in Quellen von der Mittelebene der Quelle 3 und auf der 55 der gleichen senkrechten Ebene, so daß sie ein Recht-Ordinate die Phase aufgetragen werden, erhält man eck bilden, dessen senkrechte Abmessung!) in der die in Fig. 3 gezeigte Treppenkurve. Größenordnung von ³/₄ λ liegt. Die Dipole sind durch

   In diesem Fall wurde für eine Querabmessung die Röhren 31' bis 35' voneinander entkoppelt, die die

   D = 5 λ, Cl=³Jt?, in der senkrechten Ebene ein Rolle der Ferrite bei dem zuvor beschriebenen Beispiel

   Strahlungsdiagramm erhalten, dessen Öffnungswinkel 60 übernehmen,
   bei 3 db in der Größenordnung von 18 bis 22° lag.
   Ein Hornstrahler mit den gleichen Außenabmessungen

   würde einen Öffnungswinkel von 70° ergeben. Für PATENTANSPRÜCHE:

   dieses Phänomen läßt sich eine Erklärung geben,

   die auf der Quantenmechanik beruht und ohne 65 1. Antenne mit einer Anzahl von strahlenden

   Anspruch auf Richtigkeit zufriedenstellend erscheint. Quellen, die parallel zueinander angeordnet sind

   In Fig. 4 sind die fünf Hohlleiter 11,12,13,14 und 15 und eine Querabmessung haben, die klein gegen die

   im Längsschnitt gezeigt. In diesen fünf Hohlleitern Wellenlänge der von ihnen abgestrahlten Energie

   ist, wobei diese Quellen in einer gemeinsamen Ebene so angeordnet sind, daß sie einen rechteckigen Umriß bilden, dessen Längsabmessung gleich der gemeinsamen Längsabmessung der Quellen ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Querabmessung des Rechtecks eine größere Anzahl von Quellen angeordnet ist, daß absorbierende Vorrichtungen mit Richtwirkung zwischen jeder strahlenden Quelle und einem gemeinsamen Speisepunkt so angeordnet sind, daß sie den Anteil der von jeder Quelle abgestrahlten Energie absorbieren, der durch Kopplung von den benachbarten Quellen aufgenommen wird, während diese Vorrichtungen keine Wirkung auf die Energie haben, die sich von dem gemeinsamen Speisepunkt zu den Quellen ausbreitet, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Gesamtheit der Quellen gemäß vorgegebenen Phasen- und Amplitudenbeziehungen gespeist wird.
2. 2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen, die symmetrisch zu einer mittleren Quelle liegen, die gleichen Phasen haben und daß die Phasendifferenzen der verschiedenen Quellen in bezug auf diese mittlere Quelle um so größer sind, je weiter sie von dieser entfernt sind.
3. 3. Antenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen die Mündungen von Rechteckhohlleitern sind, die entlang ihren Breitseiten aneinandergefügt sind, und daß Ferrittrennglieder in die entsprechenden Speisehohlleiter eingefügt sind.
4. 4. Antenne gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen strahlende Dipole sind, die parallel über Elektronenröhren gespeist werden, deren Gitter mit einem gemeinsamen Generator und deren Ausgangselektroden mit den Dipolen verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen