DE4002913A1

DE4002913A1 - DOUBLE REFLECTOR ANTENNA

Info

Publication number: DE4002913A1
Application number: DE19904002913
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Kuehne
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-08-08
Also published as: EP0439800A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenne, die einen Hauptreflektor und einen Subreflektor besitzt, wobei ein im Scheitel des Hauptreflektors angeordneter Erreger an seinem dem Subreflektor zugewandten Ende einen dielektrischen Formkörper aufweist, der mit einer die Funktion des Subreflektors ausübenden, reflektierenden Endfläche versehen ist.The present invention relates to an antenna Has main reflector and a subreflector, one in The apex of the main reflector arranged on its a dielectric end facing the subreflector Has molded body with the function of Subreflector exercising, reflective end surface is.

Eine derartige Antenne ist aus der DE 29 35 187 A1 bekannt. Diese Antenne, bei der der Subreflektor in einem mit dem Erregerhohlleiter verbundenen dielektrischen Formkörper integriert ist, zeichnet sich durch einen konstruktiv einfachen und kompakten Aufbau aus. Die üblicherweise für die Halterung des Subreflektors verwendeten Stützen, welche unerwünschte Feldreflexionen hervorrufen, entfallen bei dieser Antenne. Der dielektrische Formkörper, dessen Dielektrizitätskonstante größer als 1 ist, bewirkt eine Strahlumlenkung in der Weise, daß der Hauptreflektor optimal ausgeleuchtet wird, d. h. die Schattenzonen auf dem Hauptreflektor verringert werden. Wegen der durch den dielektrischen Formkörper bewirkten effektiveren Belegung des Hauptreflektors kann die Antenne auch noch bei niedrigeren Frequenzen betrieben werden, als sie mit ihrem Hauptreflektordurchmesser eigentlich ausgelegt ist. An der Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Formkörper und der ihn umgebenden Luft entstehen zwangsweise Strahlreflexionen, die umso stärker sind, je mehr die Dielektrizitätskonstante des Formkörpers von der der Luft abweicht.Such an antenna is known from DE 29 35 187 A1. This antenna, in which the subreflector is in one with the Exciter waveguide connected dielectric molded body is integrated, is characterized by a constructive simple and compact structure. The usually for the Bracket of the sub-reflector used supports, which cause unwanted field reflections, this does not apply Antenna. The dielectric molded body, the Dielectric constant is greater than 1, causes a Beam deflection in such a way that the main reflector is optimal is illuminated, d. H. the shadow zones on the Main reflector can be reduced. Because of the by the dielectric moldings caused more effective occupancy of the The main reflector can also use the antenna at lower ones Frequencies are operated as with their Main reflector diameter is actually designed. At the Interface between the dielectric molded body and it surrounding air inevitably creates beam reflections that the stronger the dielectric constant of the Shaped body from which the air deviates.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antenne der eingangs genannten Art anzugeben, deren Speisesystem für eine optimale Ausleuchtung des Hauptreflektors sorgt und das so ausgelegt ist, daß störende Strahlreflexionen möglichst weitgehend unterdrückt werden.The invention is therefore based on the object of an antenna of the type mentioned at the beginning, whose feed system for optimal illumination of the main reflector ensures that is designed so that disturbing beam reflections are possible be largely suppressed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved through the features of Claim 1 solved. Advantageous further developments of Invention emerge from the subclaims.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.Using one shown in the drawing The invention will be described in more detail below explained.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Doppelreflektorantenne und Fig. 1 shows a longitudinal section through a double reflector antenna and

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des dielektrischen Formkörpers mit darin verlaufenden Strahlengängen. FIG. 2 shows a section of the dielectric molded body with beam paths running therein.

Der Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Doppelreflektor- Antenne mit einem Hauptreflektor HR und einem Subreflektor SR zu entnehmen. Im Scheitel des Hauptreflektors HR ist ein Erreger E in Gestalt eines Hohlleiters angeordnet. In diesen Hohlleiter ist ein dielektrischer Formkörper D eingesetzt. Der aus dem Hohlleiter E herausragende Teil des dielektrischen Formkörpers D ist vorzugsweise rotationssymmetrisch und hat z. B. die Form eines Kegelstumpfes. Der im Hohlleiter E steckende Teil des dielektrischen Formkörpers D ist an seinem in den Hohlleiter hineinweisenden Ende als mehrstufiger λ/4-Transformator T ausgebildet, um einen möglichst reflexionsarmen Übergang zwischen dem Hohlleiter E und dem dielektrischen Formkörper D zu schaffen. Anstelle des λ/4-Transformators T kann das Ende des dielektrischen Formkörpers D auch mit einer stetigen Verjüngung versehen werden, deren Länge etwa der Hohlleiterwellenlänge entspricht. Reflexionen, die an der Stirnseite des Hohlleiters E entstehen, können durch eine in geeignetem Abstand von dieser Stirnseite in den dielektrischen Formkörper D eingelassenen Nut A1 kompensiert werden. FIG. 1 is shown in a longitudinal section through a Doppelreflektor- antenna having a main reflector and a subreflector HR SR. An exciter E in the form of a waveguide is arranged in the apex of the main reflector HR. A dielectric molded body D is inserted into this waveguide. The part of the dielectric molded body D protruding from the waveguide E is preferably rotationally symmetrical and has, for. B. the shape of a truncated cone. The part of the dielectric molded body D which is inserted in the waveguide E is designed at its end pointing into the waveguide as a multi-stage λ / 4 transformer T in order to create a transition with the least possible reflection between the waveguide E and the dielectric molded body D. Instead of the λ / 4 transformer T, the end of the dielectric molded body D can also be provided with a continuous taper, the length of which corresponds approximately to the waveguide wavelength. Reflections that occur on the end face of the waveguide E can be compensated for by a groove A 1 embedded in the dielectric molded body D at a suitable distance from this end face.

Die aus dem Hohlleiter E herausweisende Endfläche des dielektrischen Formkörpers D ist als Subreflektor SR ausgebildet. Dazu ist die Endfläche des dielektrischen Formkörpers D mit der erforderlichen Subreflektorkontur versehen und mit einer reflektierenden Schicht überzogen (z. B. Silber) . Eine im Zentrum der Endfläche des dielektrischen Formkörpers D eingelassene Aussparung A2 dient zur Kompensation von Wellen, die vom Subreflektor SR in den Hohlleiter E hineinreflektiert werden.The end face of the dielectric molded body D pointing out of the waveguide E is designed as a subreflector SR. For this purpose, the end face of the dielectric molded body D is provided with the required subreflector contour and covered with a reflective layer (e.g. silver). A recess A 2 inserted in the center of the end face of the dielectric molded body D serves to compensate for waves which are reflected into the waveguide E by the subreflector SR.

Wie bereits einleitend erwähnt, entstehen an der Grenzfläche zwischen Luft und dem dielektrischen Körper D störende Reflexionen. Der in Fig. 2 dargestellte Ausschnitt des dielektrischen Formkörpers D verdeutlicht die Strahlengänge 1, 2 (durchgezogene Linien) innerhalb und außerhalb des dielektrischen Formkörpers D und die Reflexionen (strichelierte Linien) dieser Strahlen an der Grenzfläche. Dabei wird deutlich, daß derjenige Strahl 2, welcher senkrecht auf die Grenzfläche auftritt, die am meisten störende Reflexion mit sich bringt, weil in diesem Fall die reflektierte Welle direkt in den Hohlleiter E zurückläuft. Der Ort auf der Mantelfläche des dielektrischen Formkörpers D, an dem diese Reflexion stattfindet, läßt sich durch die folgende Gleichung bestimmen: As already mentioned in the introduction, disturbing reflections arise at the interface between air and the dielectric body D. The section of the dielectric molded body D shown in FIG. 2 illustrates the beam paths 1 , 2 (solid lines) inside and outside the dielectric molded body D and the reflections (dashed lines) of these beams at the interface. It becomes clear that the beam 2 which occurs perpendicular to the interface brings about the most disturbing reflection, because in this case the reflected wave runs directly back into the waveguide E. The location on the lateral surface of the dielectric molded body D at which this reflection takes place can be determined by the following equation:

Die in der Gleichung vorkommenden Größen können der Fig. 2 entnommen werden. Es wäre wünschenswert, wenn gerade an diesem Ort, der sich im Abstand 1 vom Hohlleiterausgang E auf der Mantelfläche des dielektrischen Formkörpers D befindet, und auch noch in seiner näheren Umgebung (ca. ein Drittel der Mantellänge L zu jeder Seite dieses Ortes) die Strahlreflexionen möglichst gering gehalten werden könnten. Dies läßt sich dadurch bewerkstelligen, daß in dem genannten Bereich des dielektrischen Formkörpers D eine Schicht mit geringerer Materialdichte vorgesehen wird, so daß die effektive Dielektrizitätskonstante dieser Schicht gegenüber der Dielektrizitätskonstanten des übrigen Formkörpers vermindert ist. Die Verringerung der Materialdichte kann, wie Fig. 1 zeigt, durch Einbringen von Rillen R erreicht werden. Die Rillen R verlaufen konzentrisch um die Mantelfläche des dielektrischen Formkörpers D herum. Damit eine optimal angepaßte, möglichst reflexionsarme Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Formkörper D und der angrenzenden Luft entsteht, sind die Tiefe h und die Breite b der Rillen R und die Breite s der zwischen den Rillen verbleibenden Stege S folgendermaßen zu dimensionieren:The quantities occurring in the equation can be found in FIG. 2. It would be desirable if the beam reflections were located precisely at this location, which is at a distance 1 from the waveguide exit E on the lateral surface of the dielectric molded body D, and also in its vicinity (approximately one third of the lateral length L on each side of this location) could be kept as low as possible. This can be accomplished by providing a layer with a lower material density in the region of the dielectric molded body D, so that the effective dielectric constant of this layer is reduced compared to the dielectric constant of the remaining molded body. The reduction in the material density, as shown in FIG. 1, can be achieved by introducing grooves R. The grooves R run concentrically around the outer surface of the dielectric molded body D. The depth h and the width b of the grooves R and the width s of the webs S remaining between the grooves are dimensioned as follows so that an optimally adapted, as low-reflection interface as possible is formed between the dielectric molded body D and the adjacent air:

wobei λ die Betriebswellenlänge der Antenne und ε die Dielektrizitätskonstante des Formkörpers D ist. Die Breite s der Stege S sollte nicht größer als etwa ein Drittel der Rillentiefe h sein. In jedem Fall muß die Rillenbreite b wesentlich kleiner sein als die Betriebswellenlänge λ der Antenne.where λ is the operating wavelength of the antenna and ε is the Dielectric constant of the molded body D. The width s the web S should not be larger than about a third of the Groove depth h. In any case, must the groove width b may be significantly smaller than that Operating wavelength λ of the antenna.

Eine Verbesserung der Anpassung der Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Formkörper D und der Luft kann unter Umständen dadurch erreicht werden, daß in die Rillen R ein Dielektrikum eingebracht wird, dessen Dielektrizitätskonstante geringer ist als die des dielektrischen Formkörpers D und nahezu den Wert 1 hat.An improvement in the adaptation of the interface between the dielectric shaped body D and the air can under certain circumstances can be achieved in that in the grooves R a dielectric is introduced, whose dielectric constant is lower than that of the dielectric molded body D and almost the value 1 Has.

Claims

1. Antenna which has a main reflector and a subreflector, wherein an exciter arranged in the apex of the main reflector has at its end facing the subreflector a dielectric shaped body which is provided with a function of the subreflector reflecting end face, characterized in that at least in those lateral surface areas of the dielectric molded body (D) which cause disruptive beam reflections, the dielectric molded body (D) has a layer with a low material density, so that the effective dielectric constant of this layer is reduced compared to the dielectric constant of the other molded body (D).

2. Antenna according to claim 1, characterized in that the Lateral surface of the molded body (D) at least in the areas, where disturbing beam reflections occur, with grooves (R) are provided.

3. Antenna according to claim 2, characterized in that the width (s) of a web (S) between two adjacent grooves (R) and the groove width (b) are dimensioned such that applies, where ε is the dielectric constant of the molded body (D), that the web width (S) is not greater than about a third of the groove depth (h) and that the groove depth (h) is dimensioned such that h = 0.25 · ε ^-0.25 · λ, where λ is the operating wavelength of the antenna.

4. Antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a dielectric in the grooves (R) is introduced, whose dielectric constant is lower than that of the dielectric molded body (D) and almost the value 1 has.