DE1119348B

DE1119348B - Flaechenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbaender

Info

Publication number: DE1119348B
Application number: DET18016A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Kuehne
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1957-03-22
Filing date: 1960-03-09
Publication date: 1961-12-14

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

T18016IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 9. MÄRZ 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 14. DEZEMBER 1961

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 einem im Hauptpatent gemachten Vorschlag wird bei einem Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbänder, z. B. 2-, A- und 6-GHz-Band, die bei den höheren Frequenzen auftretende Verschmälerang der Hauptkeule ganz oder teilweise dadurch ausgeglichen, daß der Reflektor stufenförmig ausgebildet ist.

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 X_x 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 X₂₁₄ vorgezogen, so daß bei der Wellenlänge Jl₂ Auslöschung auftritt. Die effektive Größe des Spiegels für die Wellenlänge X₂ 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 Spiegels gerade so bemessen werden, daß auch für Ji₂ die noch eben zulässige Bündelung auftritt. Für die tiefen Frequenzen (X₁) bleiben die Endzipfel 2 und 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

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

der entsprechende Anteil der Fläche 1 praktisch unwirksam, da die Höhe X₂₁₁ ist. Umgerechnet auf X_x beträgt die Höhe ja nur X₁₁₈, daher tritt also für die längere Welle X₁ nur eine entsprechende Verschlechterang des Wirkungsgrades auf.

Nun ist es aber zur Erzielung tragbarer Funkfelddämpfungen notwendig, die Entfernung zwischen Umlenkspiegel und der eigentlichen Richtfunkstation klein zu halten. Dabei tritt die Schwierigkeit auf, daß die dem Umlenkspiegel gegenüberstehenden Antennen der Richtfunkstation nicht optimal ausgenutzt werden können, da bei den üblichen sehr scharfen Bündelungen immer nur eine Antenne von der Hauptkeule getroffen wird, während die auf dem anderen Band arbeitende Nachbarantenne nur von der Flanke der Umlenkcharakteristik getroffen wird.

In Fig. 2 ist dieser Sachverhalt schematisch dargestellt. 3 ist die von zwei fernen Richtfunkstationen ankommende Strahlung der Wellenlängen ^₁ und X₂, die über den für beide Strahlungen gemeinsamen Umlenkspiegel 1 den Antennenanlagen 4 für X₁ und 5 für X₂ zugeführt werden soll. Hierbei ist X₁ z. B. eine Wellenlänge des 2-GHz-Bandes und X₂ eine Wellenlänge des 4-GHz-Bandes. Man erkennt in der Fig. 2 deutlich, daß die Hauptkeule 6, die zwar durch die Ausbildung des Reflektors nach Fig. 1 für beide Strahlen X₁ und X₂ die gleiche Halbwertsbreite hat, nur noch die Antenne 4 optimal trifft, während die

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Antenne 5 für das andere Band nur von der Flanke beaufschlagt wird. Erwünscht wäre ein Umlenkspiegel mit einer Frequenzabhängigkeit der Hauptkeule derart, daß unter Beibehaltung der konstanten Halb- wertsbreite die beiden Hauptstrahlrichtungen für A₁ und A₂ den Winkel Δ Ψ einschließen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stufung des Reflektors auf gegenüberliegenden Seiten entgegengesetzt vorgenommen ist, derart, daß für die kürzeste Welle (A₂) .die Höhe der Stufe A_2/4 ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Fig. 3 an Hand eines rhombischen Umlenkspiegels. Die Bezugszeichen sind die gleichen wie in der Fig. 1. Zum Unterschied zur Fig. 1 sind erfindungsgemäß die Endteile 2 nicht auf beiden Seiten um den Betrag A_2/4 vorgesehen, sondern der eine Endteil (der linke) ist um die Höhe A_2/4 gegenüber der Fläche 1 zurückgestellt, während der andere Endteil (der rechte) um die Höhe A_2/4 gegenüber der Fläche 1 vorgezogen ist. Für die Verbreiterung der Hauptkeule bei der kurzen Wellenlänge A₂ ist es grundsätzlich gleichgültig, ob die Endteile 2 vorgezogen oder zurückgesetzt sind. Für die Verbreiterung ist neben der Größe des Endteiles allein die Verschiebung der Phase der Aperturbelegung maßgebend. Eine Versetzung der linken Stufe um +A₂/₄ und der rechten um — A_2/4 bedeutet hier nur eine Phasendrehung um 360°, wodurch die Auswirkung der Stufung keine Änderung erfährt.

Für die längere Welle A₁ hingegen beträgt die Stufung bei dem in der Praxis vorkommenden Frequenzverhältnis von A₁ zu A₂ von rund 1:2 eine Stufung um +A₁₇₈. Da durch A_1/8 keine Auslöschung mehr stattfinden kann, ergibt sich für diese Wellenlänge infolge der entgegengesetzten Lage der Endteile eine Schwenkung der Diagrammachse gegenüber der Diagrammachse der kürzeren Wellenlänge A₂. Die Größe des Winkels A Ψ hängt dann von dem Verhältnis der gestuften Fläche zur Gesamtfläche ab, also vom Verhältnis der in Fig. 3 mit 2 bezeichneten Fläche des Reflektors gegenüber der mit 1 bezeichneten Fläche. Es läßt sich ohne weiteres eine Schwenkung des Diagramms für die lange WeIIeA₁ um etwa die halbe 3-db-Breite des ebenen Reflektors erreichen, wobei der durch die Stufung herbeigeführte Leistungsverlust äußerst gering ist (ewa 1 bis 1,5 db).

Claims

PATENTANSPRUCH:

Flächenstrahler zur Ausstrahlung und zum Empfang elektromagnetischer Wellen mehrerer weit auseinander liegender Frequenzbänder mit einem stufenförmigen Reflektor nach Patent 1100 098, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufung des Reflektors auf gegenüberliegenden Seiten entgegengesetzt vorgenommen ist, derart, daß für die kürzeste WeIIe(A₂) die Stufenhöhe ±A_2/4 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 749/402 12.61