DE1917675B2

DE1917675B2 - Breitband-Rundstrahlantenne mit vertikalem Rundhohlleiter und metallischem Kegelreflektor

Info

Publication number: DE1917675B2
Application number: DE19691917675
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Traeger
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG; Siemens AG; Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG; Siemens AG; Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE1917675A1

Description

7. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelreflektor (3) in einer zentralen öffnung der Scheibe (2) angeordnet und der Querschnitt der zentralen öffnung als reflexionsmindernder Übergang ausgebildet ist (Fig.3 ">< > und 4).

8. Rundstrahlantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der reflexionsmindernde Übergang (4) aus einem zur horizontalen Scheibenachse symmetrischen, im Querschnitt keilförmigen Ein- v> schnitt in die Scheibenwand besteht (Fig. 3).

9. Rundstrahlantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der reflexionsmindernde Übergang (4) aus einer zur horizontalen Scheibenachse symmetrischen, im Querschnitt keilförmigen Verjün- m> gung der Scheibe an der zentralen öffnung besteht (F ig. 4).

10. Runds·.rahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter (1) zur Erzielung einer horizontalen Polarisation der abge- hi strahlten Welle die Hoi-Welle führt.

11. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundhohlleiter (1) zur Erzielung einer senkrechten Polarisation der abgestrahlten Welle die E₀₁-WeIIe führt

Die Erfindung betrifft eine Breitband-Rundstrahlantenne für Mikrowellen, bestehend aus einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und einem gleichachsig darüber angeordneten, metallischen Kegelreflektor, dessen Basiskreisradius dem Innenradius r des Rundhohlleiters entspricht und dessen Spitze mit dem Konuswinkel φ* zum Rundhohlleiter weist

Es ist die Erzeugung einer Rundstrahlung über eine Antenne bekannt, bei der ein kegelförmiger Reflektor durch einen gleichachsig angeordneten Rundhohlleiter angeregt wird (US-Patentschrift 28 71 477, US-Patentschrift 29 21 309). Derartige Antennen sind bei Ausschaltung der Störmoden verhältnismäßig breitbandig zu erregen. Das Vertikaldiagramm ist in der Hauptsache durch die Ausbildung des Kegelmantels bestimmt, der naturgemäß im Hinblick auf eine stärkere Vertikalbündciiüig nur in Grenzen, z. B. durch eine parabolische Ausbildung, geändert werden kann.

In der DE-AS 16 16 252, insbesondere Abb. 5, ist vorgeschlagen, bei einer solchen, aus einem Rundhohlleiter und zwei gleichachsig darüber angeordneten Kegelreflektoren bestehenden Breitbard-Rundstrahlantenne die vertikalt Bündelung mittels metallischen, rotationssymmetrischen Hohlscheibcn zu erhöhen, die jeweils einerseits am Kegelreflektor, andererseits am Hohlleiter angebracht sind und sich nach außen aufweiten.

Die Erfindung weist nun den Weg, wie unter Beibehaltung einer breitbandigen Speisung auf einfache Weise ebenfalls eine erhöhte vertikale Bündelung erzielt werden kann.

Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß über den Rundhohlleiter eine von diesem erregte dielektrische Scheibe vorgesehen ist, welche sich zum Rand hin verjüngt und in deren Zentrum der metallische Kegelreflektor angeordnet ist

Es ist bekannt, dielektrische Scheibenantennen über ein durch eine zentrale zylindrische Bohrung in der Scheibenmittenachse angeordnetes Koaxialkabel zu erregen (brit Patentschrift 6 88 374). Auch die Speisung einer dielektrischen Scheibenantenne über einen zentralen Hohlleiter ist bekannt (US-Patentschrift 24 33 924). Eine breitbandige Erregung derartiger Antennen über Dipole und Viertelwellenlängenstifte ist jedoch schwierig.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Breitband-Rundstrahlantenne bestimmt der Konuswinkel die Richtung der Hauptkeule des Vertikaldiagramms der Antenne. Bei horizontaler Abstrahlung ist der Konuswinkel φ* = 90".

Bei einer um den Winkel α gegenüber der Horizontalen nach oben gerichteten Hauptkeule ist der Konuswinkel φ* = 90 - λ und die Scheibe ist zum Rand hin um den Winkel« nach oben geneigt.

Soll die Hauptkeule um den Winkel ot gegenüber der Horizontalen nach unten gerichtet sein, so ist der Konuswinkel φ* = 90 + α und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel α nach unten geneigt.

Die Polarisation der abgestrahlten Welle hängt von dem Wellenmodus der im Rundhohlleiter zugeführten Energie ab; bei horizontaler Polarisation führt der Rundhohlleiter die Hoi-Welle, bei vertikaler Polarisation die Eoi-Welle.

Im nachfolgenden werden anhand von 4 Figuren vier Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert

Die F i g. 1 und 2 zeigen Ausführungsfonnen mit in das Dielektrikum eingebettetem Kegelreflektor, während bei Fig.3 und 4 der Kugelreflektor in einer zentralen öffnung der Scheibe angeordnet ist.

Die in der F i g. 1 von unten durch den als Vielmodenhohlleiter ausgebildeten Rundhohlleiter 1 zugeführte Speiseenergie tritt am Obergangsstück 4 in das Dielektrikum ein und trifft in der durch Pfeile angedeuteten Richtung auf den Kegelreflektor 3 und wird an diesem in horizontaler Richtung umgelenkt Durch das Dielektrikum der Scheibe 2 gebündelt, ergibt sich eine horizontale Rundstrahlung. Der reflexionsmindernde Obergang 4 bildet mit dem Dielektrikum der Scheibe 2 ein Stück. Er ist als hohlkegelförmige Vertiefung eines Zylinders ausgeführt der in den Rundhohlleiter 1 hineinragt und diesen ausfüllt Der Hohlkegel hat in etwa die gleichen Abmessungen wie der metallische Kegelreflektor 3. Die Höhe des Kegelreflektors h ergibt sich aus der in der F i g. 1 angedeuteten trigonometrischen Beziehung

/i = ctg

•n

■ r.

wobei rsowohl der Basiskreisradius des Kegelreflektors als auch der Innenradius des Rundhohlleiters 1 ist

Der Durchmesser der dielektrischen Scheibe liegt zwischen 2r · 10A_n* wenn r der Radius des Rundhohlleiters 1 und A_n, die mittlere Betriebswellenlänge der Antenne ist Der Querschnitt verjüngt sich analog zu den bekannten dielektrischen Stielstrahlen nach außen. Der Konuswinkel beträgt bei horizontaler Abstrahlung -. 90°.

Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform mit stark nach unten abgewinkelter dielektrischer Scheibe 2. Der Konuswinkel ist stumpf und ergibt sich aus der bereits erwähnten Beziehung. Die übrige Anordnung entspricht

ίο der der F ig. 1.

In den F i g. 3 und 4 ist der Kegelreflektor nicht in das Dielektrikum der Scheibe eingebettet, sondern in einer zentralen öffnung der Scheibe 2 untergebracht Dementsprechend erfolgt der Obergang Luft — Dieleki trikum erst nach Umlenkung am Kegelreflektor 3.1 η der F i g. 3 ist dieser reflexionsmindernde Übergang 4 als ein im Querschnitt zur horizontalen Achse der Scheibe symmetrischer keilförmiger Einschnitt an der Wand der zentralen Öffnung der Scheibe ausgeführt

JiI In der F i g. 4 ist der reflexionsmindernde Übergang 4

als eine im Querschnitt zur horizontalen Achse der

Scheibe 2 symmetrische keilförmige Ve-jüngung der Scheibe 2 an ihrer zentralen öffnung ausgebildet Die vertikale Bündelung ist von der Formgebung und

2Ί der Dielektrizitätskonstanten der dielektrischen Scheibe 2 abhängig und in weiten Grenzen variabel.

Mit der erfindungsgemäßen Antenne läßt sich die vertikale Bündelung und die Richtung der vertikalen Hauptkeule auf einfache Weise variieren und damit den

to geographischen Gegebenheiten des Vereorgungsbereiches anpassen.

llici/u 4 Hhiii Zcichnuimen

Claims

Patentansprüche:

1. Breitband-Rundstrahlantenne for Mikrowellen, bestehend aus einem vertikalen Rundhohlleiter als Primärstrahler und einem gleichachsig darüber angeordneten, metallischen Kegelreflektor, dessen Basiskretsradius dem Innenradius rdes Rundhohlleiters entspricht und dessen Spitze mit dem Konuswinkel q>t zum Rundhohlleiter weist, dadurch ίο gekennzeichnet, daß über dem Rundhohlleiter (1) eine von diesem erregte dielektrische Scheibe (2) vorgesehen ist, welche sich zum Rand hin verjüngt und in deren Zentrum der metallische Kegelreflektor (3) angeordnet ist

2. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Abstrahlung der Konuswinkel q>t — 90° ist

3. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer um einen Winkel α ίο gegenüber eier Horizontalen nach oben gerichteten Absirahlung der Konuswinkel φι, — 90° — ä ist und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel α nach oben geneigt ist

4. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer um einen Winkel <x gegenüber der Horizontalen nach unten gerichteten Abstrahlung der Konuswinkel g>* = 30° + <x ist und die Scheibe zum Rand hin um den Winkel <x nach unten geneigt ist (F i g. 2). jo

5. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1 oder folgenden, dad 'ich gekennzeichnet, daß der Kegelreflektor (3) in das Dielektrikum der Scheibe (2) eingebettet ist und zwischen Rundhohlleiter (IJ und Kegelreflektor (3) ein retlexionsjnindernder Über- » gang (4) vorgesehen ist, welcher mit der Scheibe (2) ein Stück bildet (F i g. 1 und 2).

6. Rundstrahlantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (4) aus einem gleichachsig zum Rundhohlleiter (1) angeordneten, -»> diesen in seinem Querschnitt ausfüllenden zylinderförmigen Dielektrikum besteht, welches an seiner in den Rundhohlleiter hineinragenden Stirnseite eine hohlkegelförmige Vertiefung aufweist (F i g. 1 und