Dipl.-lwg. Dipt oec. pubt.Dipl.-lwg. Dipt oec. pubt.
PATENTANWALi MiicheR-Pasing, Agnej-Bernatier-Slrafce 292TeWon18i39 ,PATENT ANWALi MiicheR-Pasing, Agnej-Bernatier-Slrafce 292TeWon18i39,
19 März 1965March 19, 1965
33923392
Compagnie Fran$aise Thomson-Houston, 173j Boulevard Haussmann, Paris 8e"rne,( Prankreich)Compagnie Fran $ aise Thomson-Houston, 173j Boulevard Haussmann, Paris 8e "rne,(France)
AN ANTENNEN FÜR ULTRAKURZWELLENTO ANTENNAS FOR ULTRA SHORTWAVES
Französische Priorität vom 20. März 1964French priority of March 20, 1964
aus der französischen Patentanmeldung Nr. 968 126from French patent application No. 968 126
Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen, diean Ultrakurzwellenantennen vorgenommen wurden, und insbesondere auf die unter der Bezeichnung "Cassegrain"-Antennenbekannte Ausführung.The invention relates to improvements thaton ultra-short wave antennas, and in particular on those under the designation "Cassegrain" antennasknown execution.
Diese allgemeine Antennenausführung ist gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei Reflektoren elektromagnetThis general antenna design is characterized by the use of two reflectors electromagnet
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tischer Wellen, die unter Verwendung einer primären Sendequellegegeneinander gerichtet sind. Der erste, als Hilfsreflektorbezeichnet, strahlt das von der Primärquelle ausgestrahlte Bündel zu dem zweiten mit Hauptreflektor bezeichneten,der dieses Bündel in die anvisierte Ausstrahlungsrichtung schickt. Bei den bekannten einfachsten AusfUhrungsformenvon Antennen dieser Art ist die Primärquelle vor dem Hilfsreflektor angeordnet, und dieser wiederum vordem Hauptreflektor. Im allgemeinen wird also das austreten-Wde Bündel teilweise von dem Hilfsreflektor verdeckt, der; zusätzlich das PrimärbUndel verdeckt, und die sich daraus - ergebende gegensätzliche Wirkung kann im Strahlungsdiagramm■J,der Antenne unannehmbare Verzeichnungen verursachen, indemder Pegel der Sekundärkurven gleicher Empfindliphkeit erhöht wird.'Es sind Lösungsformen bekannt, die den Zweck haben,diese Nachteile zu beheben, und in der Verwendung von polarisierten Reflektoren bestehen, die aus Netzen aus Drähtenoder parallelen Metall-Lamellen bestehen, die durch einen isolierenden Träger gehalten werden oder auch nicht.Diese Reflektoren sind für eine Welle mit gerader Polarisation ausgeführt, deren elektrisches Feld parallel zu denDrähten liegt und außerdem durchlässig für eine Welle mit gerader Polarisation, deren elektrisches Feld senkrechtzu den Drähten steht. Die Behelfsmaßnahme besteht also darin, daß der Hilfsreflektor die von der Quelle ausgestrahlteWelle zurückstrahlt. Außerdem wird der Hauptreflektor beispielsweise so ausgeführt, daß er, indem er dietable waves directed against each other using a primary transmission source. The first, referred to as the auxiliary reflector, radiates the beam emitted by the primary source to the second, referred to as the main reflector, which sends this beam in the targeted direction of emission. In the known simplest embodiments of antennas of this type, the primary source is arranged in front of the auxiliary reflector, and this in turn is arranged in front of the main reflector. In general, so the emergingW de bundle is partially covered by the auxiliary reflector, the; additionally covers the primary bundle, and the opposite effect resulting therefrom cancause unacceptable distortions in the radiation diagram of the antenna by increasing the level of the secondary curves of equal sensitivity. Solutions are known which have the purpose of eliminating these disadvantages , and consist in the use of polarized reflectors made up of meshes of wires or parallel metal slats, which may or may not be held in place by an insulating support. These reflectors are designed for a wave with straight polarization, the electric field of which is parallel to the wires and also permeable to a wave with straight polarization, the electric field of which is perpendicular to the wires. So the workaround is for the auxiliary reflector to reflect back the wave emitted by the source. In addition, the main reflector is designed, for example, so that it, by having the
- 2 - . BAD OBlGlNAL- 2 -. BATHROOM OBlGlNAL
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empfangene Welle reflektiert, seine Polarisationsebeneum 90 schwenkt. Der Hilfsreflektor ist dann durchlässigfür diese reflektierte Welle und die Nachteile der vorgenannten Systeme auf Grund der Schattenzone werdendamit beseitigt. Die so angeordneten Antennen weisen jedoch den Nachteil auf, leicht zerbrechlich zu sein, undsind demzufolge unter bestimmten Betriebsbedingungen schwer zu handhaben und erheblichen und durch den Transportverursachten Stoßen ausgesetzt, die in der Praxis vorkommen.received wave reflects its plane of polarizationpivots by 90. The auxiliary reflector is then transparentfor this reflected wave and the disadvantages of the aforementioned systems due to the shadow zonethus eliminated. The antennas so arranged, however, have the disadvantage of being easily broken andare therefore difficult to handle under certain operating conditions and considerable and due to transportexposed to the impact that occurs in practice.
Die Erfindung hat den Zweck, eine Antenne fürUltrakurzwellen vorzugsweise der Bauart "Cassegrain" zuschaffen, mit der die genannten Nachteile vermieden werden.The invention has the purpose of an antenna forUltra-short waves preferably of the "Cassegrain" typecreate, with which the disadvantages mentioned are avoided.
Ein wesentliches Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Cassegrain-Antenne mit einem Hauptreflektor,der die Polarisationsebene der empfangenen Welle um 90° schwenkt, und einen Hilfsreflektor, der sehr kräftigausgeführt; sein kann und aus einem dicken Metallreflektorbesteht, der mit besonderen Elementen verbunden ist, um"eine gleichzeitig kompakte und unterbrocheneStruktur zu bilden, die diesem Reflektor die Eingeschaft verleiht, die von der Primärquelle ausgestrahlte Wellezu reflektieren, und die im rechten Winkel dazu entstandene Welle, die von dem Hauptreflektor reflektiert wurde,zu übertragen. ^ ^^ . ;An essential object of the invention is to provide a Cassegrain antenna with a main reflector,which swivels the plane of polarization of the received wave by 90 °, and an auxiliary reflector that is very powerfulexecuted; can be and made of a thick metal reflectorwhich is combined with special elements to create "a compact and interrupted one at the same timeTo form the structure that gives this reflector the property of the wave emitted by the primary sourceto reflect, and the wave created at right angles to it, which was reflected by the main reflector,transferred to. ^ ^^. ;
r 909808/0074r 909808/0074
Es ist ein weiteres ,Ziel der Erfindung, einenHilfsreflektor mittels einer dicken Metallplatte gegebener Form zu schaffen, die gleichmäßig mit Löchern versehenist, worin Elemente eingeführt sind, die gleichzeitig die Gesamtreflektion der von der Primärquelle ausgestrahltenWelle und die Übertragung der von dem Hauptreflektor zurückgestrahlten Welle ermöglicht.It is another object of the invention to provide aTo create auxiliary reflector by means of a thick metal plate of a given shape, evenly provided with holesis wherein elements are introduced that simultaneously reduce the total reflection of those emitted by the primary sourceAllows wave and the transmission of the reflected wave from the main reflector.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, jedes Loch des Hilfsreflektors mit einem festen und starren Stiftaus dielektrischem Material auszufüllen, der an jedem Ende eine Antenne bildet und gegenüber der Primärquelleund dem Hauptreflektor eine schmale Metall-Lamelle parallel zur Polarisationsebene der von der Quelle ausgestrahltenWelle aufweist.It is a further object of the invention to provide each hole of the auxiliary reflector with a solid and rigid pinto be filled in dielectric material forming an antenna at each end and facing the primary sourceand the main reflector a narrow metal lamella parallel to the plane of polarization of that emitted by the sourceHaving shaft.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, in jede dielektrische Antenne des Hilfsreflektors einen Viertelwellenpolarisatoreinzuführen, der die geradlinige Polarisation der von dem Hauptreflektor zurückgestrahltenWelle in eine Kreispolarisation verändert.It is another object of the invention to include a quarter wave polarizer in each dielectric antenna of the auxiliary reflectorto introduce the rectilinear polarization of the reflected back from the main reflectorWave changed into a circular polarization.
Esistein weiteres Ziel der Erfindung, eine Antennemitabgetastetem Bündel zu schaffen,Indem derHauptreflektorbeweglich ausgeführt wird.Itis another object of the invention to provide a scanned beamantenna bymaking the main reflector movable.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, den Hilfsreflektor in der Art zu verlängern, daß er fürdie geschaffene Antenne einen Teil oder die Gesamtheiteiner Radarkuppel bildet.It is a further object of the invention to extend the auxiliary reflector in such a way that it is suitable forpart or all of the antenna createda radome forms.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einesin den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of ain the accompanying schematic drawings of the embodiment shown, wherein:
>■<■ ί .'■■
Fig. 1 die Gesamtahtenne darstellt,> ■ <■ ί. '■■
Fig. 1 shows the entire seam,
Fig. 2 das Vektor-Schema der Reflektion auf dem Hauptreflektordarstellt,2 shows the vector diagram of the reflection on the main reflectorrepresents
Fig. 3 ein Detail des Hilfsreflektors darstellt,Fig. 4 einen Schnitt des Viertelwellen-Polarisators dar«stellt,Fig. 3 shows a detail of the auxiliary reflector,4 shows a section of the quarter-wave polarizerrepresents,
Fig. 5 das Strahlungsdiagramm der Antenne darstellt,Fig. 6 eine Einheit einer vollständig geschlossenen Antenne darstellt.Fig. 5 shows the radiation pattern of the antenna,Figure 6 shows a unit of a fully enclosed antenna.
Fig. 1 stellt eine erfindungagemäöe Cassegrain-Antenneim Schnitt dar.Dieser Schnitt ist in einer Symmetrie-Ebene der Antenne durchgeführt· Die Antenne umfaßteine Primärquelle 1, den Hilfsreflektor 2 mit unterbrochenerStruktur und den Hauptreflektor j5. Die Achse XXr ist die Symmetrieachse für die Quelle 1 undFig. 1 shows a Cassegrain antenna according to the invention in section. This section is made in a plane of symmetry of the antenna. The antenna comprises a primary source 1, the auxiliary reflector 2 with an interrupted structure and the main reflector j5. The axis XXr is the axis of symmetry for the source 1 and
-5 - 809800/0874-5 - 809800/0874
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den Reflektor 2 lind ist die Umdrehungsaeh.se für dieAntenneneinheit. Die Quelle 1 strahlt eine elektro« ■magnetische Welle gegebener Wellenlänge aus, die geradlinig, beispielsweise waagerecht, polarisiert ist.Der Aufriß der Figur ist demnach senkrecht. Die Quelle 1 kann zunächst als Punktquelle angesehen werden. Siestrahlt demnach eine sphärische Welle aus. Die geometrische Form des Reflektors 2 wird nach der Funktion™ gewählt, die er zu erfüllen hat. Beispielsweise weist^der Reflektor 2 hier eine Parabolform auf. Die Quelle 1 wird dann in dem Brennpunkt dieses Paraboloids angeordnet.Der parabolische Reflektor 2 wird so ausgebildet, daß er die waagerecht polarisierte, von der Quelle 1ausgestrahlte sphärische Welle vollständig reflektiert. Diese Welle wird dann nach Reflektion auf den Ref lek«-*tor 2 in eine flache Welle umgewandelt, deren gleichphasige Ebenen senkrecht zur Achse XX1 und zur Ebeneder· Fig. 1 stehen. Diese" flache, waagerecht polarisierte Welle erreicht den Hauptreflektor J3· Da es im allgemeinenerwünscht ist, daß die Antenne eine flache Welle ausstrahlt, ist der ReflektorJ>flach, da die einfallende Welle flach ist. Wenn der Reflektor 2, sowie dieVerbindung von Quelle 1 und Reflektor 2, eine andere Ausführungsform aufweisen ale die beschriebene, könnte esals geeignet erscheinen, dem Reflektor 3 einedieser Ausführung angepaßte Formzu geben, damit die iron ihmThe reflector 2 is the axis of rotation for the antenna unit. The source 1 emits an electro-magnetic wave of a given wavelength, which is polarized in a straight line, for example horizontally. The elevation of the figure is therefore vertical. The source 1 can initially be viewed as a point source. It therefore emits a spherical wave. The geometric shape of the reflector 2 is selected according to the function ™ which it has to fulfill. For example, the reflector 2 has a parabolic shape here. The source 1 is then placed at the focal point of this paraboloid. The parabolic reflector 2 is designed so that it completely reflects the horizontally polarized spherical wave emitted by the source 1. After reflection on the reflector 2, this wave is then converted into a flat wave, the in-phase planes of which are perpendicular to the axis XX1 and to the plane of FIG. This "flat, horizontally polarized wave reaches the main reflector J3. Since it is generally desired that the antenna radiate a flat wave, the reflectorJ> is flat, since the incident wave is flat. If the reflector 2, as well as the connection of Source 1 and reflector 2, have a different embodiment than the one described, it might appear suitable to give the reflector 3 a shape adaptedto thisembodiment, so that the iron on it
ήj^r.1.;.: ■ ' ---Φ ■■■·..■■ ■ ·ή j ^ r.1 .;.: ■ '--- Φ ■■■ · .. ■■ ■ ·
--.6 - BAD ORIGINAL-. 6 - ORIGINAL BATHROOM
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, 1469031, 1469031
reflektierte Welle flach ist. Die hier gewählte Anordnungweist Jedoch Vorteile in Bezug auf die Ab- - tastung des Bündels auf, wie weiter unten beschrieben.Der Reflejfctor 3 besteht demnach aus einer Metallebene A, die senkrecht zur Ebene der Figur in dem gewähltenBeispiejl und in einem Winkel O mit der Senkrechten N ,zur Aoiise XX1 steht, die in der Ebene derFigur enthalten ist. Die Richtung der von dem Reflektor. 3 zuritek$eB£rahlt.en ebenen Welle bildet demnacheinen Winkel von. 2 ©"in Bezug auf die Achse XX1. DerReflektor 2 uipf aßt außerdem eine Vorrichtung, mit derdie Polarisationsebene der einfallenden Welle um 90° geschwenkt werden.kann. Diese Vorrichtung besteht bei«spielsw.eise aus einer Reihe von parallelen Metalldrähten5# die gegenüber der Horizontalebene um 45° geneigtsind. Flg. 2 stellt die Winkeldrehung dar, der das elektrische Feld nach Reflektion auf den ReflektorJ>ausge-, setzt ist. Diese Figur ist in der Ebene der Drähte 5 desReflektors 3 ausgeführt. Das elektrische Feld E des bei I auftreffenden einfallenden Strahls 1st horizontal,und demnach in der Ebene der Figur enthalten. Es wird angenommen,daß dieser einfallende Strahl senkrecht zur Ebene des Reflektors 5 liegt, wobei die erzielten Ergebnisseso lange gleich bleiben, wie der Einfallswinkel, gleichO , schwach bleibt, was immer erreicht wird. Das elektrischeEinfallefeld E kann in zwei senkrechte Komponente gleioherAmplitude El zerlegt werden, die parallel zu den Drähten *>reflected wave is flat. However, the arrangement selected here has advantages with regard to the scanning of the bundle, as described further below. The reflector 3 accordingly consists of a metal plane A which is perpendicular to the plane of the figure in the selected example and at an angle O with the perpendicular N to the axis XX1 contained in the plane of the figure. The direction of the from the reflector. 3 zuritek $ eB £ rahlt.en plane wave forms an angle of. 2 © "in relation to the axis XX1. The reflector 2 also has a device with which the plane of polarization of the incident wave can be swiveled through 90 °. This device consists, for example, of a series of parallel metal wires 5 # which are inclined by 45 ° with respect to the horizontal plane. Fig. 2 shows the angular rotation to which the electric field is exposedafter reflection on the reflector J>. The electric field E of the incident beam impinging at I is horizontal and therefore contained in the plane of the figure, and it is assumed that this incident beam is perpendicular to the plane of the reflector 5, the results obtained remaining the same as long as the angle of incidence Whatever is achieved, remains weak, equal to O. The incident electric field E can be broken down into two perpendicular components of equal amplitude El, which are parallel to the wires
"7-"7 -
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und E2 senkrecht zu den Drähten 5 liegen. Die Entfernungzwischen zwei benachbarten Drähten ist derart, daß das Feld E2 von den Drähten übertragen wird, währenddas Feld El gemäß Feld E1I reflektiert wird. Nunsind die Drähte 5 in einer Entfernung zu der Ebene 4angeordnet, die einer ungeraden Zahl von Wellenviertellängen entspricht. Demgemäß wird die von den Drähten5 übertragene Komponente E2 nach Reflektion auf die fc Ebene 4 um I8o° verzögert im Verhältnis zu der von denDrähten 5 direkt reflektierten Komponente E1I. Demgemäßbildet das sich bei dem Ausgang des Reflektors Jbildende Feld E1 einen Winkel von 90° zu dem elektrischenand E2 are perpendicular to the wires 5. The distance between two adjacent wires is such that the field E2 is transmitted by the wires, while the field E1 is reflectedaccording to field E 1 I. The wires 5 are now arranged at a distance from the plane 4 which corresponds to an odd number of quarter lengths. Accordingly, the power transmitted from the wires 5 component E2 after reflection on the fc Level 4 is to I8o ° delayed relative to the direct-reflected from the wires 5 component E is1 I. Accordingly, the forming at the output of the reflector J field E1 an angle of 90 ° to the electrical
/ Einfallsfeld E, d.h. daß die von dem ReflektorJ>reflektierj/ Incidence field E, ie that the reflectorJ> reflected by the reflector
te Welle senkrecht polarisiert wird, wobei das elektrische Feld E1 in der Vertikalebene der Figur 1 senkrecht zurFortpflanzungsrichtung liegt. Der Reflektor 2 weist die Eigenschaft auf, die polarisierten Wellen senkrecht,zuübertragen. Demzufolge wird das von dem Reflektor 3 ausgestrahlteBündel praktisch ohne Störung durch den Re-·flektor2 übertragenund bildet dasvonder Antenne abgestrahlte Bündel.te wave is polarized perpendicularly, the electric field E1 in the vertical plane of FIG. 1 being perpendicular to the direction of propagation. The reflector 2 has the property that polarized waves perpendicularto transmit. As a result, thebeam emitted by the reflector 3 is transmittedpractically without interference by the reflector 2 and forms the beam emitted bythe antenna.
Der Reflektor 2, dessen Eigenschaften welter obenerwähnt wurden, wird in folgender Weise ausgeführt: er umfaßt eine Metallplatte 6 van beliebiger Stärke, derenForm bei dem gewählten Beispiel parabolisch ist. DieseThe reflector 2, the properties of which are shown abovementioned, is carried out in the following way: it comprises a metal plate 6 van of any thickness, theirShape is parabolic in the example chosen. These
8AD ORIGfNAl8 AD ORIGfNAl
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Platte β ist mit gleichmäßig verteilten Löchern versehen, die sämtlich identisch und parallel zueinandersind, und in denen die dielektrischen Elemente 7 ange-' ordnet sind. Diese Bohrungen sind beispielsweise zylindrisch,um die Anordnung zu erleichtern. Jede Bohrung des Reflektors 2 stellt damit eine kreisförmige Wellenführung,dar, die mit einem Dielektrikum angefüllt ist. Die Merkmale dieser Wellenführung werden so bestimmt,daß sich bei der Benutzungsfrequenz nur der Fundamentalmodus TE 11 daran fortpflanzen kann. Sämtliche Elementedes Reflektors"η sind so angepaßt, daß das System füreine bevorzugte Pölarisationsrichtung vollständig durchlässigsein kann, im vorliegenden Fall die senkrechte Polarisation. Demgegenüber ist der Reflektor 2 für diezu dieser bevorzugten Richtung rechtwinkligen Polarisierung vollständig reflektierend. Sämtliche Elementeweisen die gleiche Länge auf. Das System verhält sich also zu der von dem Reflektor 3 reflektierten Welle wieeine Lamelle mit parallelen Flächen in der Optik. Die flache Welle, die aus der Antenne stammt, behält die gleicheFortpflanzungsrichtung der Welle bei, die den Reflektor >verläßt, doch hat sie in bezug auf diese eine Querverschiebung wegen der Länge der Elemente 7 erfahren.Plate β is provided with evenly spaced holes, all of which are identical and parallel to one anotherare, and in which the dielectric elements 7 are arranged '. These holes are, for example, cylindrical,to facilitate the arrangement. Each hole in the reflector 2 thus represents a circular wave guide,represents, which is filled with a dielectric. The characteristics of this wave guide are determined in such a way thatthat at the frequency of use only the fundamental mode TE 11 can propagate on it. All elementsof the reflector "η are adapted so that the system fora preferred polarization direction completely permeablecan be, in the present case the perpendicular polarization. In contrast, the reflector 2 is forfully reflective to this preferred direction perpendicular polarization. All elementsare the same length. The system thus behaves in relation to the wave reflected by the reflector 3 asa lamella with parallel surfaces in optics. The flat wave coming from the antenna keeps the sameDirection of propagation of the wave at the reflector>leaves, but it has experienced a transverse displacement in relation to this because of the length of the elements 7.
Fig. 3 stellt ein dielektrisches Element 7 dar,Fig. 3 shows a dielectric element 7,
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das sich in einer Bohrung der «Platte β befindet. Dieseswhich is located in a hole in the «plate β. This
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Element besteht aus einem zylindrisehen Stift, der vondem Ende 8 zu dem Ende 9 verläuft. Das Element 7 weist in 8 eine dünne Metall-Lamelle 10 auf, die auch Kurzsichlußlamellegenannt wird, und die so ausgerichtet ist, daß sie die aus der Quelle 1 austretende Welle reflektiert und dievon dem Reflektor 5 stammende Welle durchläßt. Demzufolge1st diese Lamelle parallel zur Polarisationsebene der aus der Quelle 1 austretenden Welle, d.h. horizontal in ausgewähltemBeispiel. Die aus der Quelle 1 austretende Welle ρ wird demnach vollständig zu dem Hauptreflektor hin. re·· ·■'"■flektiert. Wenn man dieses Phänomen vom makroskopischen Standpunkt aus betrachtet, so entwickelt sich dieser Vor-. .gang in der Form, als ob die Welle durch einen vollständig metallischen Hilfsreflektor reflektiert würde, dessenOberfläche-von der der Platte 6 geringfügig entfernt wäre.Die von dem Hauptreflektor zurückgestrahlte Welle wird von jeder Antenne aufgefangen, welche durch die Enden 8 derElemente 7 gebildet wird. Diese dielektrischen Antennen sind· so dimensioniert, daß ihr Strahlungsdiagramm bei«spielswelse in der Ebene der Figur in demjenigen Vektor sehr flach ist, der den größten Welleneinfallswinkeln entspricht,die auftreten können. Auf diese Weise werden die Störreflektionen der von dem Hauptreflektor 3 auf dieöe Antennen zurückgestrahlten Wellen auf ein Minimum verringert.Die von jeder dieser Elementarantennen aufgefangene Welle wird anschließend duroh die KreisfUhrung weitergeleitet,die durch die Bohrung mit metallischen Wänden und ange~füllt mindern Dielektrikum gebildet wird. Das elektrischeElement consists of a cylindrical pin which runs from end 8 to end 9. The element 7 in FIG. 8 has a thin metal lamella 10, which is also called a short-circuit lamella, and which is oriented in such a way that it reflects the wave emerging from the source 1 and transmits the wave originating from the reflector 5. As a result, this lamella is parallel to the plane of polarization of the wave emerging from the source 1, ie horizontally in the selected example. The wave ρ emerging from the source 1 accordingly becomes completely towards the main reflector. re ·· ·■ '"■ is inflected. If one considers this phenomenon from the macroscopic point of view, then this process develops in the form as if the wave were reflected by a completely metallic auxiliary reflector whose surface - from the The wave reflected back by the main reflector is picked up by each antenna formed by the ends 8 of the elements 7. These dielectric antennas are so dimensioned that their radiation pattern is, for example, in the plane of the figure in FIG That vector is very flat, which corresponds to the largest wave angles of incidence that can occur. In this way the interference reflections of the waves reflected back from the main reflector 3 to the antennas are reduced to a minimum. The wave picked up by each of these elementary antennas is then passed on through the circuit that through the hole filled with metallic walls and less n dielectric is formed. The electric
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Feld in einer solchen Führung· ist dann in der Ebene der Flg. 1 senkrecht zur horizontalen,Achse XX1, also senk-'recht zur Ebene der Kurzschlußlaraelle 10. Diese Lamelle stört demnach nicht die Übertragung der Welle durch jedeElementarführung, und der Hilfsreflektor 2 ist für die von dem Hauptreflektor 3 zurückgestrahlte Welle durchlässig..The field in such a guide is then in the plane of the wing. 1 perpendicular to the horizontal axis XX1 , that is to say perpendicular to the plane of the short-circuit lara. .
Um schließlich eine Kreispolarisation der Welle beim Ausgans der Antenne zu schaffen, wird ein Viertelwellenpolarisator11 angeordnet, und zwar an dem Ende 9 eines jeden dielektrischen Elements 7· Dieser Polarisator11 wirkt auf die beiden senkrechten Komponenten der elektrischenFelder,, die in bezug auf dieses Feld jeweils um 45OK«atfemt sindf um die eine in bezug auf die andere um90° zu verzögern, und um damit die geradlinige Polarisation in eine kreisförmige Polarisation zu verwandeln. Dieskann beispielsweise durch Abänderung des Querschnittes der Elementarführung auf einem Teil ihrer Länge durchgeführtwerden, wenn bekannt 1st, daß bei einer elliptischen Führung die Phasengeeohwindigkeiten für zwei zu den Ellipsen··achsen parallel liegenden Polarisationsrichtungen verschieden sind. Der damit geschaffene elliptische Schnittder Führung besitzt demnach als Achsen die Geraden, die in besug auf das duroh das Element 7 übertragene elektri-BcheFeld um 45° voneinander entfernt sind. In vereinfachterWelsekann der Viertelpolarisator 11 so geschaffenwerden« das der Zylinder des Dielektrikums gemäß zweiFinally, in order to create a circular polarization of the wave at the exit of the antenna, a quarter-wave polarizer 11 is placed at the end 9 of each dielectric element 7. This polarizer 11 acts on the two perpendicular components of the electric fields, which are related to it field aref to to delay by 90 degrees with respect to the other in each case by 45 atfemtOK ", and in order to transform the linear polarization into a circular polarization. This can be done, for example, by changing the cross section of the elementary guide over part of its length, if it is known that in an elliptical guide the phase geo velocities are different for two polarization directions parallel to the elliptical axes. The elliptical section of the guide created in this way therefore has the straight lines as axes, which are 45 ° apart from one another in besug on the electrical field transmitted through the element 7. In simplifiedcatfish of Viertelpolarisator 11 can be created as "the cylinder of the dielectric according to two
- u - 509868/0874- u - 509868/0874
symmetrisohen Parallelebenen in bezug auf die Achse diesesZylinders und um 45 ° zu dieser Achse geneigt geschnittenwurden kann.symmetrical parallel planes with respect to the axis of thisCylinder and cut inclined at 45 ° to this axismay have been.
Figur 4 stellt einen Querschnitt des Elementes 7 in Höhe des Polarisators 11 dar. Die senkrechten Komponenten El und E2des elektrischen Feldes E werden durch denjenigen Führungsteil übertragen, dessen Querschnitt auf diese Weise abgeändertwurde, und zwar mit verschiedenen Phasengeschwindigkeiten. Die Längsabmessung der erfolgten Schnitte wird so bestimmt,daß beim Ausgang des Polarisators die Komponenten El und E2 ·um 90 ° phasenverschoben zueinander sind und ein kreisförmigpolarisiertes elektrisches Feld ergeben. Es sind ÜbergangszonenIjJ vorgesehen, um schrittweise von dem kreisförmigenQuerschnitt aus den Querschnitt gemäß Fig. 4 bei jeder EIe-'mentarführungzu erreichen, und um damit die Reflektionen zu, vermindern, die durch die in dieser Führung geschaffeneUnterbrechung hervorgerufen wurden. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen ist es jedoch möglich, daß eine einfallende Welle,die auf ein Element 7 übertragen wurde, in Höhe des Polarisators11 und an den Enden dieses ElementsJStörreflektionen unterworfen ist. Diese Reflektionen können eine Störkomponentedes elektrischen Feldes erscheinen lassen, das senkrecht zum elektrischen Einfallsfeld liegt, d.h. parallel zuder Lamelle 10. Diese Komponente wird dann von der Lamellezurückgeworfen und ergibt in Höhe des Polarisators 11 ein Feld e (Fig. 4), das senkrecht zum Hauptfeld 3 liegt. Demzufolgewird dieses Feld e im Ausgang des Polarisatore 11 kreisförmig in entgegengesetzter Richtung zu dem Hauptfeld E pola-FIG. 4 shows a cross section of the element 7 at the level of the polarizer 11. The vertical components E1 and E2 of the electric field E are transmitted through that guide part, the cross section of which has been modified in this way, at different phase velocities. The longitudinal dimension of the cuts made is determined in such a way that at the exit of the polarizer the components E1 and E2 are phase-shifted by 90 ° and result in a circularly polarized electric field. Transition zones are provided in order to gradually reach from the circular cross-section the cross-section according to FIG. 4 at each stage, and thus to reduce the reflections caused by the interruption created in this run. In spite of these precautionary measures, however, it is possible that an incident wave which has been transmitted to an element 7 is subject to spurious reflectionsat the level of the polarizer 11 and at the ends of this element J. These reflections can cause an interfering component of the electric field to appear which is perpendicular to the incident electric field, ie parallel to the lamella 10. This component is then reflected back by the lamella and results in a field e (FIG. 4) at the level of the polarizer 11, which is perpendicular to the main field 3. As a result, this field e in the output of the polarizer 11 is circular in the opposite direction to the main field E pola-
-12--12-
909808/087/;909808/087 /;
U66031U66031
rigiert und das sich am Ausgang der Antenne ergebende Feldwird dann elliptisch polarisiert. Um diesen Nachteil auszuschalten, wird nach der Lamelle 10 ein Element 12 angeordnet,das beispielsweise durch eine Lamelle aus einer absorbierenden Substanz gebildet wird und parallel zu derLamelle 10 angeordnet' wird, wobei die elektrischen Störfelder, die senkrecht zum Hauptfeld autreten, absorbiert werden. DieseElemente werden Kreuzpolarisationsabsorbenten genannt. Sie ermöglichen es, dem System der ausgestrahlten Welle die genaue=ste Kreispolarisation zu geben.rigiert and the resulting field at the output of the antennais then elliptically polarized. In order to eliminate this disadvantage, an element 12 is arranged after the lamella 10,which is formed for example by a lamella of an absorbent substance and parallel to theLamella 10 'is arranged, wherein the electrical interference fields that occur perpendicular to the main field are absorbed. TheseElements are called cross polarization absorbers. They allow the system of the emitted wave the exact =to give the first circular polarization.
Die Ausgangswelle der Antenne wird von jeder Elementarantenne ausgestrahlt, die durch das Ende 9 eines dielektrischenElements 7 gebildet wird. Sämtliche Elementarantennen, die auf dem Hilfsreflektor verteilt.sind, bilden ein Netz, das bei ersterBetrachtung mit einem ebenen Netz verglichen werden kann. Um das Auftreten sekundärer Hauptkurven gleicher Empfindlichkeitin der charakteristischen Funktion dieses Netzes zu vermeiden, ist die Teilung dieses Netztes, d.h. die Entfernungzwirnen zwei benachbarten dielektrischen ElementenJin derGrößenordnung der Hälfte der verwendeten Wellenlänge ausgewählt.The output wave of the antenna is radiated from each elementary antenna formed by the end 9 of a dielectric element 7. All elementary antennas that are distributed on the auxiliary reflector form a network, which at first glance can be compared to a flat network. In order to avoid the appearance of secondary main curves of equal sensitivity in the characteristic function of this network, the division of this network, ie the distance between two adjacent dielectric elementsJ, is selected to be of the order of half the wavelength used.
Fig. 5 stellt beispielartig das Strahlungsdiagramm erfindungsgemäßen Antenne dar, die Im 3 cm-Band funktioniert,wobei der Hilfsreflektor 2 aus einer Stahlplatte besteht, deren Dicke über 3 om liegt, und die mit Bohrungen mit 7 mm Durohrafsserversehen ist, wobei die Entfernung zwischen den BohrungenFig. 5 shows an example of the radiation diagram according to the invention, which works in the 3 cm band,wherein the auxiliary reflector 2 consists of a steel plate, the thickness of which is over 3 om, and the holes with 7 mm Durohrafsseris provided, the distance between the holes
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%$mm und der Durchmesser der Antenne 50 cm. beträgt. Der WinkelS? stellt den Winkel dar, der duroh die Strahlungsrichtung inbezug auf die Horizontale XX1 gebildet wird. Die Breite bei 3db der Hauptkurve gleicher Empfindlichkeit beträgt etwa 4°.Es ist zu bemerken, daß das Leuchtgesetz des von 4en dielek-% $ mm and the diameter of the antenna 50 cm. amounts to. The angle S? represents the angle which is formed by the direction of radiation with respect to the horizontal XX1 . The width at 3 db of the main curve with the same sensitivity is about 4 °. It should be noted that the lighting law of the dielectric
trisohen Elementen 7 gebildeten Netzes es erlaubt, den Pegelder Sekundärkurven gleicher -Empfindlichkeit zu senken (die erstenSekundärkurven liegen hier bei - 20 db der Hauptkurve). Tatsächlich ist im Falle, daß die Primärquelle 1 keine Strahlung mehrin einer Richtung aufweist, die Beleuchtung des Hauptrefiektors an den Außenrändern schwächer als In der Mitte, und demzufolgewird das Strahlungsdiagramm des Netzes in Bezug auf das jenige, des einheitlich ausgeleuchteten Netzes verbessert. ■trisohen elements 7 formed network allows the levelof the secondary curves with the same sensitivity (the firstSecondary curves are here at - 20 db of the main curve). In fact, in the event that the primary source 1 is no longer radiationin one direction, the illumination of the main reflector is weaker at the outer edges than in the center, and consequentlythe radiation diagram of the network is improved in relation to that of the uniformly illuminated network. ■
Es ist' bereits bemerkt worden, daß der ebene Reflektor 3*der die in einer gegebenen Richtung ausgestrahlte,Welle reflektiert,auf Figur 1 einen Winkel £? mit der Senkrechten N zurAohse XX1 bildet, wobei die Ausstrahlungsrichtung einen WinkelIt has already been noted that the plane reflector 3 *, which reflects the wave emitted in a given direction, forms an angle £? forms with the perpendicular N to the Aohse XX1 , the direction of radiation forming an angle
2φmit der Achse XX1 bildet, Tatsächlich wird für zahlreichepraktische Anwendungszwecke der Reflektor 3 beweglich vorgesehenum eine Abtastung des AntennenbUndels zu schaffen. Der Reflektor2φ forms with the axis XX1 , In fact, for numerous practical purposes, the reflector 3 is provided movably in order to create a scan of the antenna bundle. The reflector
3 Jcann sich beispielsweise nach rechts N drehen, wobei der Winkel$ zischen 2 Extremwerten schwankt, die auf eier einen undäf^ande^söjßi Seite von 0 gegeben sind. Das ausgestrajalte3 Jc can rotate, for example, to the right N, where the angle$ between 2 extreme values fluctuates, the one and oneäf ^ ande ^ söjßi side of 0 are given. The emitted
wir<S somit ataf der Ebene der Figur 1 auf der einen und <Sfr^^^djren Seite der/Äohse XX* abgetastet. Die BÜn4©lfbt»a|f|p^|kaJin *\ψdie Achse X?X herum erfolgen, und zwar i» ffr |senkrecht zur Ebene der Figur' 1. Hierzuwe <S thus scanned ataf the plane of FIG. The BÜn4 © lfbt »a | f | p ^ |ka Jin *\ ψ can be made around the axis X? X, namely i »ffr | perpendicular to the plane of the figure '1. To do this
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des Reflektors 2 um seine Spur auf der Ebene der Figur 1 bewirkt*Die Verbindung der beiden Bewegungen ermöglicht die Abtastung des Bündels von oben nach unten und von links nach rechts. Diese Abtastungwird durch die einfache Form des Reflektors 3 erleichtert und bewirkt- außerdem praktisch keine Verformung der ausgestrahltten Welle, da die Drehung des ebenen Reflektors j5 nur eine Richtungsänderungder flachen reflektierten Welle in bezug auf die einfallende Welle bewirkt. Die erhaltenen Abweichungswinkel könnensehr beträchtlich sein.of the reflector 2 around its track on the plane of Figure 1 causes *The combination of the two movements enables the bundle to be scanned from top to bottom and from left to right. This scanis facilitated by the simple shape of the reflector 3 and also causes practically no deformation of the emittedth shaft, since the rotation of the plane reflector j5 only changes directionof the flat reflected wave with respect to the incident wave. The deviation angles obtained canbe very considerable.
Es ist verständlich, daß .die beschriebene Antenne ingleicher Welse.bei dem Empfang wieb%Xder Ausstrahlung arbeitet,auch wenn die Funktion der verschiedenen Elemente nur vomGesichtspunkt der Ausstrahlung her beschrieben wurde.It is understood that .the antenna described in the same Welse.bei receptionb% X operates as the broadcast, even if the function of the various elements was only described from the viewpoint of broadcast forth.
Das geschaffene System verhält sich wie ein Hoohpaßfilter,da jeöe Elementar führung, die in den Hilfsreflektor gebohrtwurde, nur die Wollen niederer Frequenz mit der Schneidfrequenzüberträgt, die ihren Abmessungen entspricht. Dies kann sich alsvorteilhaft beim Schutz einer Empfangsantenne gegen eine benachbarte Ausstrahlung auf größerer Wellenlänge herausstellen.The created system behaves like a high-pass filter,da jeöe elementary guide drilled into the auxiliary reflectorbecame, only the lower frequency wants with the cutting frequencytransfers that corresponds to its dimensions. This can turn out to beAdvantageous when protecting a receiving antenna from neighboring radiation on a longer wavelength.
Der beschriebene Reflektor 2 kann sehr robust sein, da•r aus einem metallischen Werkstoff großer Widerstandsfähigkeitgegfthaffen werden kann/ wie beispielsweise Stahl, und seine Stärke ist durchaus rieht begrenzte-Die dielektrischen Elemente können ebenfalls sehr fcräftlg sein. Dazu sind sie beispielsweise ,aus Alutniniumoxyd herstellbar, wpbei^Jjieses Dielektrikum zu-, -^1The reflector 2 described can be very robust because it can be made of a metallic material of great resistance / such as steel, and its thickness is quite limitede -The dielectric elements can also be very powerful. These are, for example, be prepared from Alutniniumoxyd, wpbei ^ Jjieses dielectricto-; - ^1
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sätzlich den Vorteil aufweist, eine sehr hohe dielektrische Konstante aufzuweisen, wodurch der Durchmesser der Bohrungenverhältnismäßig klein bleiben; kann. Es ergibt sich hieraus, daß der so ausgeführte Hilfsreflektor eine sehr große Widerständsfähigkeitbesitzt. Er kann starken Stößen widerstehen: da seine Struktur durchaus kompakt ist, ist er flüssigkeitsdichter.Er kann demzufolge als Schutz für die zu erstellende Antenne vorgesehen werden. Damit dient er gleichzeitig als Hilfüreflektor für die Cassegrain-Antenne und ganz oder teilweise als Kuppel für diese Antenne.also has the advantage of having a very high dielectric constant, which reduces the diameter of the boresstay relatively small; can. It follows from this that the auxiliary reflector designed in this way has a very high resistanceowns. It can withstand strong impacts: since its structure is quite compact, it is impermeable to liquids.It can therefore be used as protection for the antenna to be constructed. It also serves as an aidreflector for the Cassegrain antenna and wholly or partially as a dome for this antenna.
Fig. 6 stellt beispielartig eine Cassegrain-Antenne dar,wobeider Hilfsreflektor erfindungsgemäß als Kuppel dient,fieser Reflektor 2, der durch ein Paraboloidteil gebildet wird,bedecktdie Gesamtheit der Primärquelle 1 und des.Hauptreflektorsj5. Die Ausstrahlungs- und Empfangseinheiten 14, die mitderAntenne verbunden sind, sind im Innern eines isolierendenUmfangs15angeordnet, woraufderReflektor2 ruht. Es ist mög-libh,einesolche Einheit auszuführen,umdieVorrichtungen unBedienungsleute gegen gewisse militärische Gefahrenzu schützenBeispielsweise kann bei einer Ausführung des Umfangs 15 in Betound eines Reflektors 2 aus Blei in ausreichenderStärke alles,was sich innerhalb des umfangs befindet, gegen gewisse Atomstralangen geschützt werden.Fig. 6 of example, a Cassegrain antenna is,the auxiliary reflector according to the invention serves as a dome, Fieser reflector 2 is formed by a Paraboloidteil,covers the whole of the primary source 1 and des.Hauptreflektors j5. The emitting and receiving units 14, which are connected tothe antenna, are arranged inside an insulatingcircumference 15, on which thereflector 2 rests. It is possiblelibh toperform such aunit, in order to protectthe devices unoperation people against certain military threatsFor example, in an embodiment of the periphery 15 in Beto and a reflector 2 made of lead in sufficient strengtheverything is within the scope of, be protected against certain atomic roads.
Es ist außerdem raöglibh, eine Vorrichtung auszuführen,die in ihrer Struktur dem halbdurchlässigen Reflektor 2 ähnelt, die eine vollständige Durchlässigkeit für elektromagnetischeIt is also raöglibh to implement a devicewhich is similar in structure to the semitransparent reflector 2, which is completely transparent to electromagnetic
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Wellen aufweist und dann ausschließlich als Kuppel für eine Antenne eines beliebigen Typs dient. Hierzu reicht es aus, indie Bohrungen dieser Vorrichtung dielektrische Stifte ohne Kurzschlußlamellen einzuführen.Has waves and then serves exclusively as a dome for an antenna of any type. For this it is sufficient to use inthe bores of this device insert dielectric pins without short-circuit blades.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf beispielartige Ausführungeformen der Erfindung ohne einschränkendenCharakter. Die verschiedenen Elemente, die eine erfindungsgemäße Antenne bilden,können zahlreiche ALänderungen in bezug auf Konstruktionund Anordnung aufweisen, wovon zahlreiche Varianten möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above description relates to exemplary embodiments of the invention without limiting itCharacter. The various elements making up an antenna according to the invention are susceptible to numerous changes in constructionand have arrangement, of which numerous variants are possible without departing from the scope of the invention.
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3Ö9808/0873Ö9808 / 087
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant |