DE1119347B

DE1119347B - Flaechenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinanderliegender Frequenzbaender

Info

Publication number: DE1119347B
Application number: DET17928A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Kuehne
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1960-02-24
Publication date: 1961-12-14

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.

Im Hauptpatent wird bei einem Flächenstrahlei zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbänder, z. B. 2-, 4- und 6-GHz-Band, die bei den höheren Frequenzen auftretende Verschmälerung der Hauptkeule ganz oder teilweise dadurch ausgeglichen, daß die Phase der Aperturbelegung des Flächenstrahlers eine entsprechende Frequenzabhängigkeit aufweist. Die Frequenzabhängigkeit wird dadurch erreicht, daß die Enden des Reflektors mit je einer Stufe versehen sind.

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 X₂ Auslöschung auftritt. Die effektive Größe des Spiegels für die Wellenlänge A₂ ist also durch den Raum zwischen den beiden abgewinkelten Endteilen gegeben, abzüglich einer Fläche, die gleich der der beiden Endteile ist. Dabei kann der Abstand zwischen den beiden abgewinkelten Teilen des Spie-Flächenstrahler zur Ausstrahlung

und zum Empfang elektromagnetischer

Wellen mehrerer weit auseinanderliegender

Frequenzbänder

Zusatz zum Patent 1100 098

Anmelder:
Telefunken

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

Hans-Dietrich Kühne, Backnang (Württ),
ist als Erfinder genannt worden

gels gerade so bemessen werden, daß auch für X₂ 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 = A_2/4 ist. Umgerechnet auf X₁ beträgt h ja nur X₁₁₈, daher tritt also für die längere Welle X₁ nur eine entsprechende Verschlechterung des Wirkungsgrades auf.

Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, die abgestuften Teile auf ihrer Oberfläche derart mit Rippen zu versehen, daß diese für die längste Welle (X₁) wirksam sind, während sie für die kürzeste Welle (X₉) unwirksam sind.

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.

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 A_1/4 und eine Höhe h von X_2/i haben, wobei X₂ die kürzere Welle bedeutet. Die Polarisationsrichtung

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der Welle A₁ ist vertikal, während A₂ horizontal polarisiert ist.

Da der Abstand der Rippen A_1/4 ist, kann die längere Welle A₁ nicht in den abgestuften Teil eindringen, d. h., die längere Welle A₁ wird so reflektiert, als ob die Spiegelfläche durch die Rippenoberkante weiterginge. Die Stufe ist praktisch völlig unwirksam.

Die kürzere Welle A₂ dagegen dringt voll in den gestuften, mit Rippen versehenen Teil des Spiegels ein. Auf diese Weise ergibt sich zwischen dem abgestuften Teil des Spiegels und dem nicht abgestuften Teil ein Gangunterschied von 2 · A_2/4 = A_2/2, so daß eine entsprechend kleinere Fläche des Gesamtspiegels für die kürzere Welle wirksam ist. Da die wirksame Spiegelfläche für die kürzere Welle kleiner ist, ergibt sich eine Verbreiterung der Charakteristik.

Es ist nicht unbedingt notwendig, die Polarisationsrichtung für die kürzere Welle A₂ horizontal zu wählen. Sie kann vielmehr in Fig. 2 auch die gleiche Polarisationsrichtung haben wie die längere Welle A₁. Da nämlich der Rippenabstand A_1/4 beträgt, ist der Abstand, bezogen auf A₂, gleich A_2/2, weil die beiden Frequenzen 2 und 4 GHz sind; d. h. aber, daß die kürzere Welle A₂ oberhalb der Grenzfrequenz der durch die Rippen gebildeten Schicht liegt, so daß die Welle bis auf den Boden dringt und somit der zur Auslöschung erforderliche Gangunterschied entsteht.

Ist dagegen für A₁ horizontale Polarisation erforderlich, so muß man auf den Endteilen die Rippen nicht wie in Fig. 2 vertikal, sondern horizontal anbringen. Der Abstand der Rippen muß dabei wieder so gewählt sein, daß A₁ nicht eindringen kann.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Flächenstrahlers für zwei Frequenzbänder hat vor allem den Vorteil, daß praktisch keine Energie bei der langen Welle A₁ verlorengeht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbänder, bei dem 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 durch Stufung der Endteile des Spiegels nach Patent 1100 098, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile derart mit Rippen versehen sind, daß diese für die längste Welle (A₁) wirksam, während sie für die kürzeste Welle (A₂) unwirksam sind.

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 vertikal und für 4 GHz horizontal verschieden gewählt ist.

3. Flächenstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen einen gegenseitigen Abstand von etwa A/₄ und eine Höhe von ebenfalls etwa A/₈ haben, bezogen auf die längere Wellenlänge.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen