DE1591747A1 - Dielektrischer Strahler - Google Patents

Description

• "Dielektrischer Strahler" Die Erfindung betrifft einen zum Senden und/oder Empfangen

  von Mi,ü2owellen insbesondere des Radarfreqmzgebietes

  geeigneten dielektrischen Strahler.
• In der Mikrowellentechnik finden dielektrische Strahler zum Senden und/oder Empfangen praktisch immer mehr Verwendung. Es werden jedoch fortwährend strengere Forderun. gen im Hinblick auf die zu erfüllenden Aufgaben gestellt. Beispielsweise sollen manche, als Primärerreger einer Spiegelantenne verwendete Strahler im Fernfelddiagramm in der Azimutalebene eine möglichst breite und in der Elevationsebene eine möglichst schmale Hauptkeule liefern. Ferner sollen diese Diagramme beim Betrieb mit einer linear-polarisierten Speisewelle möglichst unempfindlich sein gegenüber der Drehung der Polarisationsriehtung um 900' Hinzu kommt, dass die verwendeten Materialien eine möglichst geringe Dämpfung verursachen bzw. eine möglichst hohe Temperatur aushalten sollen.
• Diese Restriktionen beengen einschneidend die Anzahl und die Auswahl der zur Verfügung stehenden Werkstoffe und begrenzen erheblich einfache und billige Konstruktionen. Gewöhnliche dielektrische Horn- und Stabstrahler sind für solche Einsatzzwecke häufig ungeeignet. Es müssen vielmehr besondere Formen und seltene Werkstoffe ausgesucht werden, um solchen Anforderungen zu genügen.
• Ein Beispiel hierfür zeigt Figur 1, in der ein kegelförmiger, konkav abgeschlossener bekannter dielektriseher Strahler 1 für Cassegrain-Systeme dargestellt ist, dessen Speiseleitung mit 2 bezeichnet ist und der mehrere Eigenschaften von Stab- und Hornstrahlern in sich vereinigt. Eine andere bekannte Möglichkeit, solchen Anforderungen zu entsprechen, besteht darin, einen Horn- und Stabstrahler in Kombination gemäss Figur 2 zu benutzen (vgl. ABU, Heft 8/1966, Seite 451). In Figur 2 ist mit 3 der Horn- und mit 4 der Stabstrahler einer solchen Kombination bezeichnet. Bei diesen bekannten Strahlern wird häufig das massive Material nicht voll ausgenutzt, was in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht nachteilig ist. Ausserdem ist das Material dieser Strahler häufig relativ stark empfindlich gegen mechanische Erschütterungen und Stösse.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen diese Nachteile vermeidenden und den vorerwähnten Anforderungen bestmöglich genügenden Mikrowellenstrahler anzuge. ben, der sowl. zum Senden als auch zum Empfangen elektromagnetischer Weilen geeignet ist..
• Erfindungsgemäss wird zur Lösung dieser und anderer ähnlichen Aufgaben ein dielektrisaher Strahler vorgeschlagen, der durch einen von einem dielektrischen Mantel umgebenen Hohlraum gekennzeichnet ist, in den sein Speiseleiter mündet.
• Dieser Hohlraum ist somit durch ein Dielektrikum, dessen Dielektrizitätskonstante von derjenigen der Luft abweicht, eingekapselt. Vorzugsweise schliesst dieser Mantel den Hohlraum allseitig dicht ein, bei manchen Ausführungstor. men der Erfindung enthält er jedoch mindestens eine Öffnung.
• Die Funktion des erfindungsgemässen Strahlers ist damit erläuterbar, das die inneren und äusseren Oberflächen des Mantels die Rolle eines Strahlen-. bzw. Wellenleiters übernehmen, womit von den Reflektionseigensohaften der Dielektrika mehr Gebrauch gemacht wird als bei anderen dielektri.. sehen Strahlern.
• Der Hohlraum des erfindungsgemässen Strahlers vermeidet eine übermässige Erhitzung des Strahlers im Betrieb und hat weniger elektrische Verluste des erfindungsgemässen Strahlers als bei einem dielektrischen Strahler ohne Hohlraum zur Folge.
• Es ist häufig besonders zweckmässig, diesen Hohlraum in bei Hohlleitern üblicher Weise - gegebenenfalls unter atmosphärischem Überdruck - mit einen Gas oder einer Flüssigkeit zu Rillen, das bzw. die den elektrischen Wirkungsgrad und/oder die mechanische Festigkeit des Strahlern erhöhen. Ausserdem ist durch diesen Hohlraum die Möglichkeit gegeben, die Eindringtiefe des Speiseleiters in denselben zu variieren, um verschiedene Strahlungsdiagramm-Parameter wunschgemäss zu beeinflussen.
• Die Dicke des Mantels und seine Form braucht nicht allerorts gleich zu sein; vielmehr hängt die örtliche Dicke von der Zielsetzung ab, die der Strahler erfüllen soll. Ausserdem kann die Form des Strahlers für andere Aufgaben ganz anders sein, und damit die Form des Mantels.
• Als Material für den Mantel ist häufig der unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannte Kunststoff besonders vorteilhaft. Andere Werkstoffe können jedoch auch mit Erfolg verwendet werden. Im Bedarfsfall, ist durch die Verwendung des Hohlraumes eine interne Ltlftung bzw. Kühlung des Strahlers in an sich bekannter Weine durchführbar.
• Vorzugsweise ist der Mantel der oben gestellten Aufgabe entsprechend in der Form einer flachen Dose hohlzylindrisch ausgebildet. Ein derartiges Ausführungsbeispiel der Erfin-Jung zeigt Figur 3. Der Speiseleiter, der wie bei allen erfindungsgemässen StrahlEra vorzugsweise in Hohlleitertechnik ausgebildet ist, ist mit 5 bezeichnet und hat hierbei durch. eine Halsöffnung 6 Zugang zu dem mit 7 bezeichneten Hohlraum des Strahlers. Dessen Mantel ist mit 8, 9, 10 bezeichnet. Die Halsöffnung dient zusätzlich als mechanische Stütze des Strahlers. In der Halsöffnung ist der Speiseleiter 5 längs verschiebbar, wodurch eine Diagrammbeeinflussung des Strahlers erzielbar ist. Das in Figur 3 gezeigte Ausftihrungsbeispiel-der Erfindung ist aus einem dielektrisahen Rohrstück 8 hergestellt, das an beiden Enden durch dielektrisahe Deckel 9 und 10, welche ebenfalls Teile des Mantels sind, abgeschlossen ist. Diese Deckel müssen nicht aus dem gleichen Material bestehen wie das Rohrstück B. Häufig ist es vorteilhaft, den Mantel aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Dielektrizibätskonstanten aufzubauen, beispielsweise nach Art von Luneberg-Linsen. Die Dimensionen des Mantels und darunter auch der Deckel richten sich nach den gewünschten elektrischen Strahlungseigenschaften des Strahlers.
• Wie praktische Erfahrungen erwiesen haben, ist der erfindungsgemässe Strahler zum Erzeugen von Riehtdiagrammen vorteilhaft geeignet, die für senkrechte und horizontale Polarisation der elektromagnetischen Wellen annähern kongruent sind; daher ist der erfindungsgemässe Mantelstrahler auch vorteilhaft für zirkular oder gegebenenfalls elliptisch palarisierte Wellen verwendbar.
• Ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 3 hat für das Radar-Frequenzgebiet folgende Daten:

  Polarisation =Diagrammebene

  Azimut Elevation

  Nebenzipfel- 3dB-Breite Nebenzipfel- 3dB-Breite

  däm£fung, dB Grad dä',ungdB Grad

  Horizontal ca. 12 ca. 70 ca. 10 ca. 30

  Vertikal ca: 12 ca. 70 ca. 10 ca. 30

Claims (10)

1. P a t e n t a n s,p r ü e h e @ IBM @ 1. Dielektrischer Strahler zum Senden und/oder Empfangen von Mikrowellen, gekennzeichnet durch einen von einem di.-elektrischen Mantel umgebenen Hohlraum, in den seinSpeiseleiter mündet.
2. 2. Strahler nach ßnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel den Hohlraum allseitig dicht einschliesst.
3. 3. Strahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel mindestens eine Öffnung aufweist.
4. 4. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines unter dem Handelsnamen "Teflon" bekannten Materials für den Mantel.
5. 5. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum in bei Hohlleitern üblicher Weise - ggf. unter atmosphärVchem Überdruck - mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist, das bzw. die den elektrischen Wirkungsgrad und/oder die mechanische Festigkeit erhöhen.
6. 6. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe des Speiseleiters in den Hohl. raum variierbar ist.
7. 7. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel in der Form einer flachen Dose hohlzylindrisch ausgebildet ist. B.
8. Strahler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dase der Speiseleiter durch eine Halsöffnung in den Hohlraum mündet und dass die Halsöffnung zusätzlich als mechanische Stütze des Strahlers dient.
9. 9. Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus mehreren Schichten mit unterschiedliehen Dielektrizitätskonstanten besteht.
10. 10. Strahler nach einem der anaprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Verwendung zum Senden und/oder Empfangen elektromagnetischer Wellen, die zirkular oder elliptisch polarisiert sind.