DE1268224B - Richtantenne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIq

Deutsche KL: 21 a4-46/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1268 224
P 12 68 224.5-35
7. Mai 1960
16. Mai 1968

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Johann Bartholomä, 7900 Ulm;

Heinz Brunner, 8870 Günzburg

Die Erfindung betrifft eine Richtantenne mit Richtantenne

mehreren vor einem gemeinsamen Reflektor in einer

Zeile angeordneten, miteinander im wesentlichen

übereinstimmenden Hornstrahlern. Diese Richtantenne ist — wie üblich — sowohl zum Senden als auch zum Empfangen elektromagnetischer Energie geeignet. Zwecks Vereinfachung der Beschreibung wird im folgenden nur auf ihre Funktion im Sendefall Bezug genommen.

Bei einer bekannten Richtantenne dieser Art verlaufen die Hauptstrahlungsrichtungen der einzelnen Hornstrahler annähernd parallel zueinander und senkrecht zur Längsachse ihres gemeinsamen, an seinem einen Ende eingespeisten Speisehohlleiters. An diesen sind die einzelnen Hornstrahler an Anschlußstellen angeschlossen, deren fortlaufender gegenseitiger Abstand gleich ist (USA.-Patentschrift 2718 592). Die einzelnen Hornstrahler sind hierbei über gekrümmte Hohlleiter an ihren Speisehohlleiter angeschlossen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt in der derartigen Ausbildung der vorstehend beschriebenen Richtantenne, daß ihr Richtdiagramm — gegebenenfalls auch während des Betriebs — unter Beibehaltung einer einheitlichen Phasenfront in beliebig vorgegebener Weise verformbar ist, was beispielsweise bei ihrem Einsatz als Antenne in einer mobilen bodenseitigen Präzisions-Anflug-Radaranlage auf einem Flugplatz bedeutsam ist, wenn Flugzeughallen und ähnliche im Radarbild störende Festziele aus dem Erfassungsbereich der Radaranlage ausgeblendet werden sollen.

Die Erfindung geht somit aus von einer Richtantenne mit mehreren vor einem gemeinsamen Reflektor in einer Zeile angeordneten, miteinander im wesentlichen übereinstimmenden Hornstrahlern, deren zueinander annähernd parallelen Hauptstrahlungsrichtungen angenähert senkrecht zur Längsachse ihres gemeinsamen und an seinem einen Ende eingespeisten Speisehohlleiters verlaufen, an den sie einzeln über Hohlleiter an Anschlußstellen angeschlossen sind, deren fortlaufender gegenseitiger Abstand angenähert gleich ist, wobei jeder Anschlußhohlleiter derart in die Richtung des Speisehohlleiters gekrümmt ist, daß seine diesem abgewandte Wand in eine Wand des Speisehohlleiters übergeht, während die Verlängerung der dem Speisehohlleiter zugewandten Wand eine in den Speisehohlleiter ragende Scheidewand bildet, die als Leistungsteiler dient.

Bei dieser Richtantenne besteht die Erfindung darin, daß jede dieser Scheidewände als zur Querschnittsveränderung des Anschlußhohlleiters an seiner Anschlußstelle bewegbare Metallmembran ausgebildet ist und daß zwischen den Anschlußstellen im Speisehohlleiter voneinander getrennt einstellbare Phasenschieber vorgesehen sind.

Es ist an sich bekannt, bei einer Richtantenne mit mehreren vor einem gemeinsamen Reflektor in einer Zeile angeordneten, miteinander im wesentlichen übereinstimmenden Hornstrahlern voneinander getrennt einstellbare Leistungsteiler und Phasenschieber vorzusehen, um durch Einstellung der Leistungsteiler und Phasenschieber ein vorgegebenes Richtdiagramm einstellen zu können (französische Patentschrift 1021643).

An Hand der Abbildungen sei im folgenden ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben. Hierbei zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Richtantenne nach der Erfindung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen der bei der Richtantenne nach Fig. 1 vorgesehenen Leistungsteiler im Schnittbild,

F i g. 3 den Schnitt AA durch den Leistungsteiler nach Fig. 2 und

Fig. 4 Elementarrichtdiagramme und das resultierende Richtdiagramm der Richtantenne nach Fig. 1 bei Einstellung ihrer Leistungsteiler und Phasenschieber zum Erzeugen eines annähernd cosec²-förmigen Richtdiagramms.

Die Richtantenne nach der Erfindung gemäß F i g. 1 besteht aus fünf nebeneinander in einer Zeile angeordneten einzelnen Hornstrahlern 1 bis 5, die derart ausgerichtet sind, daß sich ihre Hauptstrahlungsrichtungen 6 bis 10 in einen gemeinsamen Punkt auf der Spiegelhaut eines nicht gezeigten, vor diesen Hornstrahlern befindlichen Parabolrefiektors treffen.

809 549/145

Über gekrümmte Hohlleiter 11 bis 15 sind die Hornstrahler an den Speisehohlleiter 16 angeschlossen. Die variable Leistungsaufteilung für die einzelnen Hornstrahler erfolgt über Leistungsteiler 17, die variable Einstellung der Phase der den einzelnen Hornstrahlern zugeführten Energie über Phasenschieber 18.

Fig. 2 zeigt vergrößert einen Leistungsteiler 17 der Richtantenne nach Fig. 1. An den Speisehohlleiter 16 ist der gekrümmte Hohlleiter 13 angeschlossen. Durch die federnde, etwa 0,2 mm starke Bronzemembran 19 erfolgt die Leistungsaufteilung der vom in der Figur unteren Teil des Hohlleiters 16 eingespeisten Energie auf den oberen Teil dieses Hohlleiters und den gekrümmten Anschlußhohlleiter 13 in Abhängigkeit von der Stellung der Einstellschrauben 20 und 21, die — zur Vermeidung von elektrischen Verlusten — über Stifte aus verlustarmem Material, beispielsweise Glasfaserstifte 22 und 23, die Bronzemembran 19 in Achsrichtung der Schrauben zu bewegen ermöglichen.

Wie auch aus Fig. 3 ersichtlich, wobei Fig. 3 einen Schnitt durch den Hohlleiter nach Fig. 2 in Blickrichtung AA darstellt, ist die Bronzemembran 19 mit Sicken 24 versehen, so daß sie sich mittels der Einstellschrauben gut elastisch verformen läßt, um die für die gewünschte Leistungsteilung erforderliche räumliche Lage einnehmen zu können. An ihren Rändern 25 ist die Bronzemembran fest mit den Schmalseiten 26 und 27 des Speisehohlleiters 16 verbunden.

Durch die Glasfaserstifte 22 und 23 treten Stör- ■ stellen für die elektromagnetischen Felder auf. Diese Störeffekte lassen sich durch im Abstand von η · A/4, wobei η = 1, 3, 5 ... und A die Wellenlänge im Hohlleiter bedeuten, vorzugsweise jedoch im Abstand von A/4 zu diesen Störstellen angeordnete !Compensations- ' stifte 28, beispielsweise gleichfalls Glasfaserstifte, aufheben.

Die in F i g. 1 gezeigten Phasenschieber 18 sind an sich bekannt. Sie bestehen aus dielektrischem Material in Form von paarweisen Scheiben einer Breite, die im wesentlichen den Innenabmessungen der Schmalseiten 26, 27 des Speisehohlleiters 16 entsprechen, und sind zumindest an einem Ende, im gezeigten Beispielsfall jedoch an beiden Enden pfeilförmig auslaufend, um durch sie bewirkte Reflexionen der elektromagnetischen Wellen zu verringern. Durch nicht im einzelnen gezeigte Einstellmittel, beispielsweise Schrauben und Glasfaserstifte, sind diese Phasenschieber senkrecht zur Darstellungsebene der Fig. 1 derart verschiebbar, wobei sich die Phasenschieberpaare aufeinander zu bewegen, daß durch jeden einzelnen Phasenschieber eine beliebige Phaseneinstellung zwischen 0 und 360° möglich ist. Selbstverständlich können auch beliebig andere, geeignete Phasenschieber an Stelle der gezeigten Phasenschieber 18 verwendet werden.

F i g. 4 zeigt als Beispiel ein mit der Richtantenne nach der Erfindung gemäß Fig. 1 einstellbares, hier cosec²-förmiges Antennenrichtdiagramm, aufgetragen als relative Feldstärke (S über dem Winkel α zur Hauptstrahlungsrichtung. Hierbei gibt die ausgezogene Kurve 32 die Sollkurve, die Kurve 33 die mit dem Hornstrahler 3 der Richtantenne nach Fig. 1 gemessene Charakteristik, die Kurve 34 die des Horn-Strahlers 2 der Richtantenne nach Fig. 1, die Kurve 35 die des Hornstrahlers 1 der Richtantenne nach Fig. 1 und die Kurve36 das sich aus den Einzelcharakteristiken als effektive Gesamtcharakteristik ergebende Strahlungsdiagramm wieder. Die gemessenen Abweichungen des resultierenden Strahlungsdiagramms von den theoretischen Sollwerten liegen in jedem Fall unter 2 db, meist sogar unter 1 db. Zur unabhängigen Messung der Einzelcharakteristiken, d. h. zur Aufnahme der Kurven 33, 34, 35, wurden jeweils sämtliche bis auf den gerade betrachteten Hornstrahler mit reflexionsarmem, leistungsabsorbierendem Material abgedeckt, so daß sie nicht zur Strahlung beitrugen. Die sich aus der Überlagerung der Einzelcharakteristiken der Hornstrahler 3,4 und 5 der Richtantenne nach Fig. 1 ergebende Gesamtcharakteristik ist in Fig. 4 nicht dargestellt, da sie spiegelsymmetrisch zu den gezeigten Kurven verläuft. Bei praktischen Messungen hat es sich herausgestellt, daß die Phasenschieber nur sehr selten, normalerweise nur während der ersten Einstellung der erfindungsgemäßen Richtantenne eingestellt zu werden brauchen. Zur Erzeugung eines andersgearteten Richtdiagramms sind dann normalerweise nur die Leistungsteiler zu verstellen. Es lassen sich erforderlichenfalls Skalen an den Einstellmitteln für die Leistungsteiler oder Rastervorrichtungen für vorgewählte, besondere Diagrammarten vorsehen, die einen besonders schnellen und einfachen Diagrammwechsel ermöglichen. Auch ist es häufig zweckmäßig, an sich bekannte Mittel zur Ferneinstellung zumindest der Leistungsteiler vorzusehen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Richtantenne mit mehreren vor einem gemeinsamen Reflektor in einer Zeile angeordneten, miteinander im wesentlichen übereinstimmenden Hornstrahlern, deren zueinander annähernd paralleleHauptstrahlungsrichtungen angenähert senkrecht zur Längsachse ihres gemeinsamen und an seinem einen Ende eingespeisten Speisehohlleiters verlaufen, an den sie einzeln über Hohlleiter an Anschlußstellen angeschlossen sind, deren fortlaufender gegenseitiger Abstand angenähert gleich ist, wobei jeder Anschlußhohlleiter derart in die Richtung des Speisehohlleiters gekrümmt ist, daß seine diesem abgewandte Wand in eine Wand des Speisehohlleiters übergeht, während die Verlängerung der dem Speisehohlleiter zugewandten Wand eine in den Speisehohlleiter ragende Scheidewand bildet, die als Leistungsteiler dient, dadurch gekennzeichnet, daß jede dieser Scheidewände als zur Querschnittsveränderung des Anschlußhohlleiters an seiner Anschlußstelle bewegbare Metallmembran (19) ausgebildet ist und daß zwischen den Anschlußstellen im Speisehohlleiter voneinander getrennt einstellbare Phasenschieber (18) vorgesehen sind.

2. Richtantenne nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ferneinstellbarkeit jeder Metallmembran.

3. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch Mittel, vorzugsweise Glasfaserstifte (28), zur Kompensation der insbesondere durch die Einstellmittel (22, 23) der Leistungsteiler verursachten Störstellen für die elektromagnetischen Wellen.

4. Richtantenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel im Abstand von A/4, wobei A die Hohlleiterwellen-

länge bedeutet, vor der jeweiligen Störstelle angeordnet sind.

5. Richtantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Metallmembranen Sicken (25) vorgesehen sind.

6. Richtantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieber als Platten aus verlustarmem dielektrischem Material, die an mindestens einem Ende pfeilförmig auslaufen, ausgebildet sind.

10 In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1023 799;

deutsche Patentanmeldung P1982 (bekanntgemacht am 6. 11. 1952);

französische Patentschrift Nr. 1021643; britische Patentschrift Nr. 656 852; USA.-Patentschriften Nr. 2540 839, 2718592, 900;

radiomentor, 1958, H. 11, S. 750 und 751; Proceedings of the IRE, 1940, März, S. 130.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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