DE1109747B

DE1109747B - Antenne zur Abstrahlung mehrerer getrennter Buendel

Info

Publication number: DE1109747B
Application number: DEC20191A
Authority: DE
Inventors: Michel Lamy
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1958-12-01
Filing date: 1959-11-18
Publication date: 1961-06-29
Also published as: US3078463A; GB932650A; FR1217140A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne zur Abstrahlung mehrerer getrennter Bündel, bestehend aus Elementarstrahlern, die in einer Ebene entlang Zeilen und Spalten regelmäßig angeordnet sind, und aus einer Speiseanordnung.

Die Antenne nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern in einer Zeile bzw. einer Spalte von der Wellenlänge der sich zwischen der Speiseanordnung und den Elementarstrahlern ausbreitenden Energie verschieden ist und daß die Speiseanordnung so ausgeführt ist, daß damit den zwei algebraischen Phasenverschiebungen zwischen den Energien, die von zwei in einer Zeile bzw. einer Spalte aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern abgestrahlt werden, vier verschiedene Systeme von zwei Weiten erteilt werden können.

Bei einer ersten Ausführungsform besteht das strahlende System aus mehreren mit Schützen versehenen Hohlleitern, die parallel zueinander angeordnet sind und mit ihren Enden in zwei Haupthohlleiter münden, deren Enden an Speisequellen angeschlossen sind.

Eine zweite Ausführungsform besteht darin, daß die Antenne aus zwei quadratischen Platten gebildet ist, die parallel zueinander angeordnet sind, daß die eine der Platten massiv und die andere mit Öffnungen versehen ist, die in gleichen Abständen regelmäßig entlang Zeilen und Spalten angeordnet sind, und daß die Anordnung aus den beiden Platten an jeder ihrer Seitenflächen durch einen parabolischen Hohlzylinder verschlossen ist, der in seiner Achse mit einem Horn versehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne,

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antenne und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine abgeänderte Form der in Fig. 4 gezeigten Anordnung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind mit einem Haupthohlleiter 1-2 vier geschlitzte Hohlleiter 5, 6, 7 und 8 verbunden. Diese geschlitzten Hohlleiter sind außerdem mit ihrem zweiten Ende an einem zweiten Haupthohlleiter 3-4 angeschlossen. Die geschlitzten Hohlleiter liegen parallel zueinander in gleichen Abständen. Sie stehen senkrecht zu den Haupthohlleitern. Jeder geschlitzte Hohlleiter ist mit Schlitzen 9, 10, 11 ... versehen, die in gleichen AbAntenne zur Abstrahlung
mehrerer getrennter Bündel

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter: '

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 1. Dezember 1958

Michel Lamy, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

ständen angeordnet sind, wobei die Verteilung der Schlitze auf allen Hohlleitern gleich ist, so daß die Schlitze in Spalten liegen, wenn man ihre Verteilung auf jedem Hohlleiter 5, 6, 7, 8 betrachtet, und in Zeilen, die parallel zu den Haupthohlleitern 1-2 und 3-4 liegen, wenn man die Schlitze der gleichen Ordnung auf den verschiedenen Hohlleitern in Betracht zieht. Die Querabmessungen der geschlitzten Hohlleiter sind die gleichen wie diejenigen, der Haupthohlleiter, und der Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schlitzen, beispielsweise 10,11, ist gleich dem Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Hohlleitern, beispielsweise 5, 6. Erfindungsgemäß ist dieser gemeinsame Abstand / von der Betriebswellenlänge Xg in den Hohlleitern verschieden. Es sind voneinander unabhängige Speisequellen elektromagnetischer Energie 13, 14, 15, 16 an die vier freien Enden 1, 2, 3 und 4 der beiden Haupthohlleiter angeschlossen. Ferrit-Richtdämpfungsglieder 17, 18, 19 und 20 sind auf den Haupthohlleitern in der Nähe der Speisequellen angeordnet, um jede von ihnen gegen die elektromagnetische Energie zu schützen, die zu ihr von den drei anderen Quellen gelangen könnte.

Diese Anordnung hat folgende Wirkungsweise: Es, sei Fig. 2 betrachtet, in der angenommen ist, daß schematisch einer der geschlitzten Hohlleiter mit sei-

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nen nebeneinanderliegenden Schlitzen dargestellt ist, und es sei angenommen, daß die Ausbreitungsrichtung in dieser Darstellung von links nach rechts liegt, wobei der Abstand/ zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schlitzen kleiner als die Wellenlänge Ig der sich im Hohlleiter ausbreitenden elektromagnetischen Energie ist; dann ist die Strahlungsrichtung nach links geneigt und durch folgende Bedingung definiert:

— ■/ + /cos 0 = 2.

Ig

Wenn man nun den geschlitzten Hohlleiter am anderen Ende speist (Fig. 3), verläuft die Ausbreitungsrichtung von rechts nach links, und die Abstrahlung ist nach rechts gerichtet.

Man erhält also ein in vier Richtungen strahlendes System durch eine Anordnung von Elementarstrahlern in zwei Dimensionen und durch identische Phasenverschiebung entlang diesen beiden Dimensionen. Das Bündel, das dadurch erhalten wird, daß das strahlende System von Fig. 1 mittels des Generators 13 gespeist wird, besitzt die Mittelachse A-A', die in der Schnittlinie von zwei Ebenen liegt, und zwar einer Ebenen, die die Achse des Haupthohlleiters 1-2 enthält und um den Winkel Θ gegen die die Elementarstrahler enthaltende Ebene geneigt ist, und einer Ebene Γ, die die Achse der geschlitzten Hohlleiter enthält und um den Winkel Θ gegen die die Elementarstrahler enthaltende Ebene geneigt ist.

Der Winkel, den die Ebene Γ mit dem Hohlleiter 1-2 einschließt, ist offensichtlich der gleiche wie derjenige, den die Ebene π mit einem der geschlitzten Hohlleiter einschließt, weil der Abstand zwischen zwei geschlitzten Hohlleitern gleich dem Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Schlitzen ist und weil die Überlegungen, die unter Berücksichtigung der Schlitze eines einzigen Hohlleiters angestellt worden sind, bei Betrachtung der Schlitze der verschiedenen Hohlleiter, die sich in einer parallel zu den Haupthohlleitern 1-2 und 3-4 liegenden Ebene befinden, wiederholt werden können. Man hat damit eine Strahlungsrichtung A-A' für die Speisung des Systems von Fig. 1 mittels des Generators 13 definiert. Wenn die gleichen Überlegungen für jeden der Generatoren 14, 15 und 16 angestellt werden, definiert man in gleicher Weise die Strahlungsrichtungen B-B', C-C und D-D'.

Man hat also ein Strahlungssystem mit vier Strahlungsrichtungen verwirklicht, wobei jede Quelle ein Richtdiagramm hervorruft, das in dem gewünschten Winkel gegen die Normale auf die Fläche geneigt ist. Diese Anordnung ermöglicht es, bei gleicher Flächenabmessung den Wirkungsgrad für den gewünschten Zweck zu erhöhen. Ferner wird es damit möglich, Strahlungsrichtungen A-A', B-B', C-C, D-D' zu erhalten, die um 20 bis 30° gegenüber der Normalen auf die Fläche der in Fig. 1 gezeigten Anordnung geneigt sind.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen strahlenden Systems ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform besteht die Antenne aus zwei ebenen parallelen Platten 21 und 22. Diese Platten sind quadratisch, und in eine von ihnen sind Löcher 23 eingeschnitten, die regelmäßig entlang Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Löchern in den Spalten und in den Zeilen gleich ist. Diese Platten 21 und 22 sind an jeder ihrer vier Seitenflächen durch parabolische Hohlzylinder 24, 25, 26 bzw. 27 verschlossen. Diese Zylinder werden im angelsächsischen Sprachgebrauch als »pill-box« bezeichnet. Jeder von ihnen besitzt ein Speisehorn 28, das mit einem Ferrit-Richtdämpfungsglied 29 versehen ist, damit jedes Speisehorn gegen die elektromagnetische Energie geschützt ist, die zu ihm von den drei anderen Quellen gelangen

ίο könnte. In Fig. 4 steht das Feld E senkrecht zur Oberfläche der Platten 21 und 22, und es wird beispielsweise durch das Horn 28 angefacht. Wenn man die Schnittfläche durch eine Welle erregt, die an der Quadratseite in Phase ist, erhält man eine Strahlung mit der Mittelachse M, die in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Oberfläche und zu der erregten Quadratseite steht, wobei die Achse einen Winkel Θ mit der Oberfläche einschließt. Das gleiche gilt für jede Erregung der anderen Seitenflächen.

In Fig. 5 ist ein Schnitt durch die Anordnung von Fig. 4 nach der Linie 5-5 dargestellt, wobei aber, beispielsweise wegen des Raumbedarfs, die »Pill-box«- Zylinder 24 und 26 hinter die massive Platte 21 zurückgebogen sind.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Erfindungsgedanke besteht im wesentlichen darin, eine regelmäßige Anordnung von Elementarstrahlern zu treffen, wobei die Beschaffenheit der Elementarstrahler unerheblich ist. Als Beispiele wurden eine perforierte Platte und geschlitzte Hohlleiter angegeben, doch läßt sich jede andere Form von Elementarstrahlern wählen.
Ferner kann offensichtlich der Abstand zwischen zwei in einer Zeile aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern von dem Abstand zwischen zwei in einer Spalte aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern verschieden sein, wobei dieser Unterschied natürlich die Strahlungsrichtung der abgestrahlten Bündel beeinflußt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Antenne zur Abstrahlung mehrerer getrennter Bündel, bestehend aus Elementarstrahlern, die in einer Ebene entlang Zeilen und Spalten regelmäßig angeordnet sind, und aus einer Speiseanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern in einer Zeile bzw. einer Spalte von der Wellenlänge der sich zwischen der Speiseanordnung und den Elementarstrahlern ausbreitenden Energie verschieden ist und daß die Speiseanordnung so ausgeführt ist, daß damit den zwei algebraischen Phasenverschiebungen zwischen den Energien, die von zwei in einer Zeile bzw. einer Spalte aufeinanderfolgenden Elementarstrahlern abgestrahlt werden, vier verschiedene Systeme von zwei Werten erteilt werden können.
2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Elementarstrahlern entlang einer Zeile und entlang einer Spalte gleich ist.
3. Antenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere mit Schlitzen versehene Hohlleiter, die parallel zueinander angeordnet sind und mit ihren Enden in

zwei Haupthohlleiter münden, deren Enden an Speisequellen angeschlossen sind.
4. Antenne gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Haupthohlleiter an jedem ihrer Enden mit Ferrit-Richtdämpfungsgliedern ausgestattet sind.
5. Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei quadratischen Platten gebildet ist, die parallel zueinander angeordnet sind, daß die eine der Platten massiv und die andere mit Öffnungen versehen ist, die in gleichen Abständen regelmäßig entlang Zeilen und Spalten angeordnet sind, und daß die Anordnung aus den beiden Platten an jeder ihrer Seitenflächen durch einen parabolischen Hohlzylinder verschlossen ist, der in seiner Achse mit einem Horn versehen ist.
6. Antenne gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Horn mit einem Ferrit-Richtdämpfungsglied versehen ist.
7. Antenne gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die parabolischen Hohlzylinder hinter die massive Platte zurückgebogen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen