DE2648375A1

DE2648375A1 - Dielektrische antenne

Info

Publication number: DE2648375A1
Application number: DE19762648375
Authority: DE
Inventors: Karl-Peter Dr Ing Dombek
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; Siemens Corp
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; Siemens Corp
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2648375C2

Description

Dielektrische Antenne
Die Erfindung betrifft eine hohlleitungsgespeiste dielektrische Antenne. Derartige Antennen werden im Mikrowellenbereich als Antennen mittleren Gewinn eingesetzt4 Man verwendet sie als Einzelstrahler in Gruppenantennen, als einzelne Antennen und als Erreger von Spiegelantennen.
Die mit solchen Antennen erreichbaren Richtcharakteristiken weisen, insbesondere bei sektorförmiger Hauptkeule, merkliche Nebenzipfel in unnittelbarer Nähe der Hauptkeule auf. Trotz unterschiedlichster Strahlergeometrien gelingt es kaum, diese Nebenzipfel sowie die Strahlung in den rückwärtigen Strahlunghalbraum merklich unter - 20 dB abzusenken.
Es ist bekannt, zur Erhöhung des Gewinns auf einem zylindrischen dielektrischen Strahler metallische Hohlleitungsstücke mit Längen von über zwei Freiraumwellenlängen vorzusehen, die Bereiche gegenphasiger Abstrahlung abdecken. (Sueta, Nishimura, Makimoto: A study on the raaiation mechaniam of dielectric-rod antennas and the new types with. high gain. Electronics & Communication in Japan 4 (1965) April So 228 - 237).
Weiter ist eine dipol- oder hohlleitungsgespeiste Mikrowellenantenne bekannt, bei der vor der Einspeisung eine Rei)e von in sich geschlossenen metallischen Ringen oder RaSmen- angebracht sind. Diese Leitringantenne arbeitet ähnlich wie die bekannte Yagiantenne. Um die für die Direktorringe notwendige Eigenresonanz zu erreichen, muß der Ringumfang deutlich unter einer Preirauwellenlänge #o gehalten werden. Die breite der Direktorringe liegt bei 0,01K 0. In einer Ausführungsform für besonders kurze elektrische Wellen ist eine Lagerung der Direktorringe in dielektrischen Material, vorgesehen dessen Dielektrizitätskonstante in der Nähe von 1 liegt und somit keine die Strahlungscharakteristik beeinflussenden Eigenschaften aufweist. (DAS 11 OO 726).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungseigenschaften dielektrischer Antennen zu verbessern.
Auch die Erfindung geht von einer dielektrischen Antenne, bestehend aus einem axialsymmetrisch ausgebildeten, dielektrischen Körper aus, auf dessen Mantel mehrere in sich geschlossene, metallisch leitende Streifen angeordnet sind.
Im Gegensatz zu der bekannten dielektrischen Antenne wird die Aufgabe der Erfindung jedoch dadurch gelöst, daß die metallisch leitenden Streifen nur in der Nähe der Einspeisung vorgesehen sind und ihre jeweilige Breite deutlich unter einer Freiraumwellenlänge # 0, vorzugsweise unter 0,2 4 o, ihr Umfang jedoch deutlich über einer Freiraumwellenlänge 4 o liegt.
Die Erfindung läßt sich besonders einfach bei zylindrischen oder konischen dielektrischen Rohr- oder Stielstrahlern verwenden. Die leitendeh Streifen lassen sich zweckmäßig durch Leitlack herstellen.
Zwei Ausführungsbeispiele von dielektrischen Antennen bei 10 GHz (Fig. 1a, b) sind mit den erreichten Diagrammverbesserungen (Fig. 2a, b) dargestellt. In beiden Fällen handelt es sich um rotationssymmetrische dielektrische Antennen, die von einem mit der H11-Welle angeregten Hohlleiter gespeist werden. Das Richtdiagramm ohne Einbeziehung der metallischen Streifen 2 ist jeweils zum Vergleich gestrichelt dargestellt. Fig. 1 a zeigt als Beispiel einen zylindrischen Strahler, während Figur 1 b einen konischen Strahler wiedergibt. Man sieht in beiden Figuren den durch den Rundhohlleiter 1 gespeisten dielektrischen Körper 3, auf dessen Mantel die metallisch leitenden Streifen 2 aufgebracht sind.
Man erkennt aus den zugehörigen Richtdiagrammen Fig. 2 a und b, daß sich in beiden Fällen durch die Modifikation der Strahler im Bereich der Hohlleiterankopplung erhebliche Richtdiagrammverbesserungen erzielen lassen. Besonders bemerkenswert ist hier das Richtdiagramm des konischen Strahlers, bei dem es gelingt, eine quasi sektorförmige Hauptkeule mit geringem Nebenzipfelpegel zu erreichen.
Die in den Figuren 2a und 2b wiedergegebenen Richtcharakteristiken sind mit einer Anordnung nach Figur 15 bzw. 1b bei einer Wellenlänge von 28 zn gemessen worden.
Hierbei hstte der dielektrisch gefüllte Hohlleiter einen Durchmesser von 15 mm. Als Dielektrikum für die Strahler wurde Polystyrol verwendet.
Der zylindrische Strahler nach Fig. 1a weist vom Ende des Hohlleiters her eine Länge von 40 mm auf. Von hieraus betragen: der 1. Zwischenraum 2mm die 1. Ringbreite 4mm der 2. Zwischenraum 4mm die 2. Ringbreite 4mm der 3. Zwischenraum 2,5mm die 3. Ringbreite 3,5mm Der konische Strahler gemäß Fig. ib verjüngt sich vom Hohlleiter her stetig über eine Gesamtlänge von 95 mm auf einen Snddurchmesser von 6,5 mm. Vom Ende des ungestörten Hohlleiters ausgehend betragen die Maße 1. Zwischenraum 7 mm 1. Ringbreite 4,5 mm 2. Zwischenraum 7,5 mm 2. Ringbreite 4,5 mm 3. Zwischenraum 7,5 mm 3. Ringbreite 4 mm 4. Zwischenraum 10 mm 4. Ringbreite 4 mm L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Dielektrische Antenne, bestehend aus einem axialsymmetrisch ausgebildeten dielektrischen Körper, auf dessen mantel mehrere in sich geschlossene, metallisch leitende Streifen angeordnet sind, da diirch gekennzeichnet, daß die Streifen (2) nur in der Nähe der Eir.speiswag vorgesenen sind und ihre Breite deutlich unter einer Freiraumwellenlänge X o, vorzugsweise unter 0,2/ #o , ihr Umfang jedoch deutlich über einer Preiraumwellenlänge X liegt (Fig. 1).
2. Dielektrische Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper (3) als Rohr oder Stiel zylindrischer oder konischer Bauform ausgebildet ist und durch einen Rundhohlleiter (1) oder durch einen Dipol gespeist wird (Fig. 1).
3. Dielektrische Antenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisch leitenden Streifen (2) aus Leitlack durch entsprechende Druckverfahren auf den dielektrischen Körper (3) aufgebracht sind.