DE1118282B

DE1118282B - Flaechenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbaender

Info

Publication number: DE1118282B
Application number: DET17353A
Authority: DE
Inventors: Dr-Phys Erich Schuettloeffel; Hans-Dietrich Kuehne
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1959-10-17
Publication date: 1961-11-30

Description

Bei Richtfunkstrecken besteht neuerdings die Aufgabe, über eine Antenne bzw. über einen Umlenkspiegel mehrere weit auseinander liegende Frequenzbänder, z. B. die Frequenzbänder 2, 4 und 6 GHz, zu schicken. Die Bündelung einer Richtantenne kann mit Rücksicht auf die Ausbreitungsbedingungen und die mechanischen Schwankungen des Antennenträgers nicht beliebig scharf gemacht werden. Als untere, allerdings nicht sehr scharfe Grenze für die Halbwertsbreite der Strahlungscharakteristik wird im allgemeinen ein mittlerer Wert von 2° angenommen. Die Bündelung eines Flächenstrahlers ist nun um so schärfer, je größer seine Dimensionen, gemessen in Wellenlängen, sind. Die Bündelung einer gegebenen Antenne nimmt also mit steigender Frequenz zu bzw. die Halbwertsbreite ab. Vorausgesetzt ist dabei, daß sich die Belegung der Fläche nicht wesentlich ändert. Ist z. B. ein Umlenkspiegel so dimensioniert, daß seine Strahlungscharakteristik bei 2 GHz etwa die noch zulässige Größe der Halbwertsbreite von 2° besitzt, so wird diese bei 4 GHz nur noch 1° und bei 6 GHz nur noch 0,6° betragen, d. h. daß bei den höheren Frequenzbändern die Bündelung dieser Antenne weit über das zulässige Maß hinausgeht.

Gemäß dem Hauptpatent wird bei einem Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander hegender Frequenzbänder, z. B. 2-, 4- und 6-GHz-Band, die Größe der Apertur des Flächenstrahlers so gewählt, daß bei der tiefsten Betriebsfrequenz bei konphaser Belegung die Breite der Hauptkeule etwa den zulässigen Minimalwert hat, während die bei höheren Frequenzen auftretende Verschmälerung der Hauptkeule ganz oder teilweise dadurch ausgeglichen wird, daß die Phase der Aperturbelegung des Flächenstrahlers eine entsprechende Frequenzabhängigkeit aufweist.

Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 1 an Hand eines rhombischen Umlenkspiegels. Der obere Teil der Figur zeigt den Spiegel von vorn und der untere Teil von oben. Die rhombische Apertur 1 ist für die tiefste Frequenz der Wellenlänge X₁ optimal ausgelegt, d. h. in der Breitenausdehnung ist der Spiegel so groß gewählt, daß die gerade noch zulässige Bündelung erreicht wird. Damit nun bei der doppelten Frequenz der Wellenlänge X₂ diese maximal zulässige Bündelung nicht überschritten wird, sind die Enden des Spiegels um den Betrag h= X_2li vorgezogen, so daß bei der Wellenlänge I₂ Auslöschung auftritt. Die effektive Größe des Spiegels für die Wellenlänge I₂ ist also durch den Raum zwischen den beiden abgewinkelten Endteilen gegeben, abzüglich einer Fläche, die gleich

Flächenstrahler zur Ausstrahlung

und zum Empfang elektromagnetischer

Wellen mehrerer weit auseinander liegender

Frequenzbänder

Zusatz zum Patent 1100 098

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Dr.-Phys. Erich Schüttlöffel

und Hans-Dietrich Kühne, Backnang (Württ),

sind als Erfinder genannt worden

a5 der der beiden Endteile ist. Dabei kann der Abstand zwischen den beiden abgewinkelten Teilen des Spiegels gerade so bemessen werden, daß auch für I₂ die noch eben zulässige Bündelung auftritt. Für die tiefen Frequenzen (X₁) bleiben die Endzipfel 2 und der entsprechende Anteil der Fläche 1 praktisch unwirksam, da die Höhe h = l_2/i ist. Umgerechnet auf X₁ beträgt h ja nur λ_1/8, daher tritt also für die längere Welle X₁ nur eine entsprechende Verschlechterung des Wirkungsgrades auf.

Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, den Spiegel auf seiner Oberfläche derart mit Rippen zu versehen, daß diese für die tiefste Frequenz (X₁) unwirksam sind, während sie für die höchste Frequenz (?i₂) voll wirksam sind und die Spiegelfläche verkleinern.

Vorteilhaft ist es, zusätzlich die Polarisation der elektromagnetischen Wellen der beiden zu übertragenden Bänder um 90° verschieden zu machen, z. B. für 2 GHz horizontale Polarisation und für 4 GHz vertikale Polarisation zu wählen. Hieraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Wirkfläche des ursprünglichen Spiegels ohne Rippen voll erhalten bleibt.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der rhombische Spiegel 1 ist nach seinen Enden zu mit von oben nach unten verlaufenden Rippen versehen, die einen gegenseitigen Abstand von X₂₁₁ und eine Höhe/? von ebenfalls l_2/i haben, wobei X₂ die

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kürzere Welle bedeutet. Die Polarisationsrichtung der Welle A₂ ist vertikal, während ^₁ horizontal polarisiert ist. Auf diese Weise ergeben die von der ungerippten Fläche reflektierten Anteile gegenüber den von der Rippenoberkante reflektierten Anteilen einen Phasenunterschied von 180°, so daß für die kurze WeIIeX₂ nur der größere Teil der nicht mit Rippen belegten Spiegelfläche wirksam ist, wogegen für die lange Welle A₁ durch die gewählte Polarisationsrichtung die Rippen einfach nicht vorhanden sind. Die horizontal polarisierte lange Welle wird einfach vom Boden der Rippen reflektiert.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Flächenstrahlers für zwei Frequenzbänder hat vor allem den Vorteil, daß praktisch keine Energie bei der langen WeIIeX₁ verlorengeht. Darüber hinaus ist das Aufsetzen von Rippen auch bei vorhandenen 2-GHz-Flächenstrahlern durch einfaches Aufnieten auf die Spiegelfläche in einfacher Weise möglich.

Will man jetzt für die kurze wie für die lange Welle die gleichen Nebenzipfeldämpfungen erzielen, so müssen die wirksamen Aperturformen einander ähnlich sein. Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 3. Hier sind die Rippen so aufgesetzt, daß sowohl für die lange Welle ^₁ als auch für die kurze Welle X₂ die effektive Apertur eine rhombusähnliche Form behält. Man hat es also durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Flächenstrahlers, und das ist ein besonderer Vorteil der Anwendung von Rippen, leicht in der Hand, jede beliebige Aperturform für die höhere Frequenz, unabhängig von der Aperturform für die tiefere Fre- _. quenz, zu erzielen, wobei die Umrüstung eines für 2 GHz in Betrieb befindlichen Spiegels für die zusätzliche Übertragung von 4 GHz auf einfache Weise möglich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbänder, bei deni die Größe der Apertur des Flächenstrahlers so gewählt ist, daß bei der tiefsten Betriebsfrequenz bei konphaser Belegung die Breite der Hauptkeule etwa den zulässigen Minimalwert hat, während die bei den höheren Frequenzen auftretende Verschmälerung der Hauptkeule ganz oder teilweise dadurch ausgeglichen wird, daß die Phase der Aperturbelegung des Flächenstrahlers eine entsprechende Frequenzabhängigkeit aufweist, nach Patent 1100 098, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel auf seiner Oberfläche derart mit Rippen versehen ist, daß diese für die tiefste Frequenz (I₁) unwirksam, während sie für die höchste Frequenz (λ₂) voll wirksam sind und die Spiegelfläche verkleinern.

2. Flächenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Polarisation der elektrischen Wellen der beiden zu übertragenden Frequenzbänder um 90°, z. B. für 2 GHz horizontal und für 4 GHz vertikal, verschieden gewählt ist.

3. Flächenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen einen gegenseitigen Abstand von etwa 774 und eine Höhe von ebenfalls etwa λ/4 haben, bezogen auf die kürzere Wellenlänge.

4. Flächenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen derart aufgebracht sind, daß für beide Frequenzbänder ähnliche Aperturformen entstehen (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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