DE1020065B

DE1020065B - Richtantenne

Info

Publication number: DE1020065B
Application number: DET11306A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Mann; Dr Erich Schuettloeffel
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1955-08-23
Filing date: 1955-08-23
Publication date: 1957-11-28
Also published as: GB800466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen.

In der Richtfunktechnik tritt immer häufiger die Forderung auf, die beispielsweise bei Parabolspiegelantennen auftretenden Nebenmaxima, die in rückwärtiger Richtung der Antenne liegen, zu beseitigen oder zumindest in bestimmten Sektoren wesentlich zu vermindern. Es ist dies vor allem deshalb erforderlich, weil man in der Richtfunktechnik dazu übergehen will, in Relaisstationen eines Richtfunknetzes aus Gründen der Frequenzersparnis Sender und Empfänger einer bestimmten Verkehrsrichtung auf der gleichen Wellenlänge zu betreiben. Die dafür benötigte Übertragungsdämpfung zwischen den Antennen des Senders und Empfängers dieser einen Übertragungsrichtung muß mindestens in der Größenordnung von 70 db liegen. Mit den bisherigen Mitteln war es nicht möglich, derartige Werte zu erreichen. Fernerhin kommt es bei den Richtantennen für derartige Zwecke darauf an, einen möglichst hohen Antennengewinn zu erzielen unter gleichzeitig möglichst guter Ausnutzung der Antennenfläche. Der hohe Antennengewinn führt zu einer nach dem Rand hin, etwa nach einem cos²-Gesetz, abnehmenden Belegung, während die gute Flächenausnutzung der Antenne eine möglichst gleichförmige Belegung der Antennenfläche voraussetzt.

Bekannt ist eine Anordnung für Trichterstrahler, bei der mit Hilfe eines konischen Ringes, der vor der Trichteröffnung angebracht ist, die Rückwärtsstrahlung kompensiert wird. Diese Rückwärtsstrahlung entsteht dadurch, daß die vom Innern des Trichters an den Antennenrand gelangenden Strahlen an diesem Rand abgebeugt werden. Die Beugung ist meist so stark, daß im Antennendiagramm in Gegenrichtung des Strahlers ein stark ausgeprägtes Maximum, das sogenannte Nebenmaximum, auftritt.

Bei Spiegelantennen bisher bekannter Ausführungsformen tritt ebenfalls eine unerwünschte Rückwärtsstrahlung auf, teilweise bedingt durch die Überstrahlung des Antennenspiegels von der Erregerquelle her. Um dies zu verhindern oder die schädliche Rückstrahlung wenigstens in erträglichen Grenzen zu halten, erhöhte man die Richtwirkung des Erregers, oder man war gezwungen, den Spiegelrand entsprechend groß auszubilden. Dann müßte man aber durch die schlechte Flächenausnutzung einen sehr kleinen Spiegelwirkungsgrad in Kauf nehmen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht, alle diese an sich gegensätzlichen Forderungen in besonders zweckmäßiger Weise zugleich zu erfüllen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, be-Richtantenne

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H._r
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Paul Mann, Neu-Ulm,

und Dr. Erich Schüttlöffel, Backnang (Württ),

sind als Erfinder genannt worden

stehend aus einem über einen Primärstrahler erregten reflektierenden Flächenstrahler, in der Weise auszugestalten, daß der Primärstrahler zur Erhöhung des Antennengewinns in seiner Strahlungscharakteristik derart bemessen ist, daß bei nach dem Flächenstrahlerrand hin abnehmender Belegung ein vorzugsweise ge-

a5 ringer Anteil der Erregerstrahlung an dem reflektierenden Flächenstrahler vorbeigestrahlt wird, und daß in der Nähe des Flächenstrahlerrandes im Bereich der Vorbeistrahlung Sekundärstrahler vorgesehen sind, die derart angeordnet und bemessen sind, daß die Strahlung in einem rückwärtigen Bereich des Flächenstrahlers wenigstens nahezu ausgelöscht wird. Der Flächenstrahler kann beispielsweise ein ebener Spiegel oder ein Parabolspiegel sein.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Zeichnung ist ein als Parabolspiegel ausgebildeter reflektierender Flächenstrahler 1 dargestellt, der von einem Hornstrahler 2 erregt wird. Die Charakteristik des Erregerstrahlers 2 ist derart bemessen, daß die reflektierende Hohlfläche des Paraboloids vom Scheitel des Paraboloids aus nach dem Rand 2 abnehmend ausgeleuchtet wird. Diese Abnahme wird im allgemeinen bei Hornstrahlern einem cos- oder cos²-Gesetz folgen, im Idealfall müßte sie etwa einer Binomialverteilung entsprechen. Die Bemessung des Erregerstrahlers im Vergleich zum Durchmesser d der Spiegelapertur ist des weiteren derart getroffen, daß ein geringer Anteil der Hauptstrahlung der Erregerantenne 2 an dem Paraboloid vorbeigestrahlt wird, wobei Untersuchungen gezeigt haben, daß dieser vorbeigestrahlte Anteil der Erregerstrahlung zweckmäßig etwa 10% der gesamten Hauptstrahlungsenergie des Erregerstrahlers beträgt. Normalerweise würde eine derartige Richtantenne in-

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folge der Ströme an dem Rand 3 des Paraboloids und der dadurch verursachten Beugungserscheinungen auch Nebenmaxima besitzen, die in rückwärtiger Richtung, also nach der der Erregerantenne 2 abgewandten Seite.des Paraboloids I hin, gerichtet sind. Zur Beseitigung des - Einflusses dieser unerwünschten Nebenmaxima ist erfindungsgemäß in der Nähe des Flächenstrahlerrandes 3 im Bereich der Vorbeistrahlung" ein Sekundärstrahler 4 — im Ausführungsbeispiel ein Metallring —■ vorgesehen. Dieser Metall- *° ring 4 ist derart angeordnet und bemessen, daß die Strahlung in einem rückwärtigen Bereich des Flächen Strahlers wenigstens nahezu ausgelöscht wird. Man kann, sich die Wirkungsweise dieses Sekundärstrahlers derart vorstellen, daß sich vom Flächenstrahlerrand 3 aus ein Wellenzug ablöst — verursacht durch die Randströme —, der beispielsweise ein Hauptmaximum in der in der Zeichnung eingetragenen Richtung 5 besitzt. Bemißt man nun die Erregercharakteristik der Erregerantenne 2 derart, daß der Metall ring 4 noch im Bereich der Vorbeistrahlung liegt, so kann man durch geeignete Ausbildung und Anordnung des Metallringes 4 erreichen, daß sich von diesem Sekundärstrahler ebenfalls ein Wellenzug ablöst, dessen Hauptmaximum in der Richtung 6 liegt und mit dem Hauptmaximum der Richtung 5 zusammenfällt. Die Anordnung kann des weiteren derart getroffen werden, daß die in der Richtung 6 vom Sekundärstrahler 4 sich ablösende Wellenfront gerade gegenphasig sich der von dem Rand 3 des reflektierenden Flächenstrahlers 1 überlagert, wodurch eine Auslöschung der unerwünschten Rückstrahlung in der durch 5 und 6 bestimmten Richtung erzielt wird.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung einer Richtantenne stellt einerseits sicher, daß infolge der nach dem Rand 2 abnehmenden Belegung die Nebenmaxima in der gewünschten Übertragungsrichtung hinreichend klein bleiben und andererseits auch eine hinreichend gute Flächenausnutzung sichergestellt ist, was bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch erreicht wird, daß die Belegung mit Erregerstrahlung am Rand 3 des reflektierenden Flächenstrahlers noch nicht auf den Wert Null abgesunken ist, sondern noch" einen endlichen Wert besitzt. Diese Bemessung gibt aber auch zugleich die Möglichkeit, die durch Randströme verursachten, in rückwärtiger Richtung der reflektierenden Antenne liegenden Nebenmaxima, die vornehmlich Beugungsnebenmaxima sind, mittels eines Sekundärstrahlers zu beseitigen. Es ist dabei auch völlig ausreichend, daß, wie beim Ausführungsbeispiel gezeigt, im allgemeinen ; nur ein einziger derartiger Sekundärstrahler vorgesehen wird, denn es genügt in der Praxis häufig, wenn nur in einem bestimmten rückwärtigen Winkelbereich des reflektierenden Flächenstrahlers keine Nebenmaxima der Richtantenne existieren.

An Stelle des in der Zeichnung dargestellten Metallringes 4 sind als Sekundärstrahler auch nur Segmente eines Metallringes anwendbar oder auch hiervon in der Form verschiedene Sekundärstrahler. Als Sekundärstrahler kann des weiteren mit Vorteil auch dielektrisches Material Anwendung finden, welches entweder unmittelbar als Ring oder Segment am Flächenstrahlerrand angesetzt oder in geringem Abstand hiervon angeordnet ist. Dieses dielektrische Material muß lediglich so bemessen sein, daß sich bei der vorausgesetzten, an sich geringen Vorbeistrahlung, in der im vorliegenden Fall das dielektrische Material liegen muß, die Ablösung von zwei Wellenfronten ergibt, die in der Richtung der auszulöschenden Nebenmaxima etwa gleichen Betrag, aber gegensätzliche Phase besitzen, so daß eine praktisch völlige Auslöschung erzielt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Richtantenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem über einen Primärstrahler erregten reflektierenden Flächenstrahler, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahler zur Erhöhung des Antennengewinns in seiner Strahlungscharakteristik derart bemessen ist, daß bei nach dem Flächenstrahlerrand hin abnehmender Belegung ein vorzugsweise geringer Anteil der Erregerstrahlung an dem reflektierenden Flächenstrahler vorbeigestrahlt wird, und daß in der Nähe des Flächenstrahlerrandes im Bereich der Vorbeistrahlung Sekundärstrahler vorgesehen sind, die derart angeordnet und bemessen sind, daß die Strahlung in einem rückwärtigen Bereich des Flächenstrahlers wenigstens nahezu ausgelöscht wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärstrahler ein Metallring- vorgesehen ist, der den Rand des Flächenstrahlers in geringem Abstand umgibt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärstrahler Segmente eines Metallringes vorgesehen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sekundärstrahler am Rand des Flächenstrahlers, vorzugsweise in geringem Abstand hiervon, Dielektrikum vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Der Fernmelde-Ingenieur, Mai 1951, H. 2, S. 8 und 9;

»Das Elektron«, April 1949, S. 149 bis 152..

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen