DE2600944A1

DE2600944A1 - Rundstrahlantenne mit rotationssymmetrischem reflektor fuer konzentrische anordnung rundum einen mast

Info

Publication number: DE2600944A1
Application number: DE19762600944
Authority: DE
Inventors: Michiel Antonius Reinders
Original assignee: Nederlanden Staat
Current assignee: Nederlanden Staat
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1976-07-22
Also published as: GB1517411A; NL169124B; JPS5811761B2; NL169124C; CH596675A5; DE2600944B2; JPS5197958A; DE2600944C3; US4014027A; NL7500682A

Description

DR. FRIEDRICH E.MAYER 753 pforzheim

DIPL.-ING. A. PANTENBURG ' . westliche 24

DATBMTAMW/ X I Tc KASELi TRIPAtENT PFORZHEIM

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B. ESCHREIBUNG zur Patentanmeldung

De Staat der Nederlanden, te dezen vertegenwoordigd door de directeur-generaal der Posterijen, Telegrafie en Telefonie, Den Haag (Niederlande).

betreffend: RundStrahlantenne mit rotationssymmetrischem Reflektor für konzentrische Anordnung rundum einen Mast.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundstrahlantenne mit rotationssymmetrischem Reflektor und konzentrischem Strahler für konzentrische Anordnung rundum einen Mast. ^r

Bekannt ist eine Rundstrahlantenne, die rundum einen Mast angeordnet ist und einen Reflektor hat,der aus einer Reihe von Paneelen mit je einem Strahler besteht. Die Paneele sind in einem regelmässigen Vieleck rundum den Mast gruppiert, so dass sie den Mast völlig einschliessen. Ein Bedenken gegen diese Antenne ist, dass das Strahlungsdiagramm nicht rotationssymmetrisch ist. Schwierigkeiten ergeben sich vor allem in dem Gebiet, in dem die Strahlung des einen Paneels an die des nächsten Paneels anschliessen muss. Um in diesen Richtungen die gewünschte Feldstärke zu erzielen, wird der Rand des Paneels mit einem niedrigeren Pegel als der mittlere Teil angestrahlt. Ein Teil der von dem Strahler gelieferten Energie wird also neben das Paneel gestrahlt und muss als verloren betrachtet werden.

Die Erfindung bezweckt, die Schwierigkeiten zu beheben, die sich beim Gebrauch der oben genannten Antennen ergeben» und erreicht das dadurch,

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dass der Strahler einen ununterbrochenen, ringförmigen Austrittsrand hat, dass alle Querschnitte des Strahlers einheitlich sind, und dass der Durchlass des Strahlers in der Strahlungsrichtung nach einem von der Antennenachse weg gerichteten Teil in Richtung des Reflektors umgebogen ist. Bei Benutzung eines derartigen Strahlers genügt ein Reflektor.

Nach einer bekannten Konstruktion ist der Strahler eine runde Dose, die zentral gespeist wird. Diese Form der Ausführung muss aber auf der Spitze des Mastes montiert werden. Die obere Dosenwand innerhalb des umgebogenen Austrittsrands kann zentral an der Reflektorspitze oder an der äusseren Dosenwand befestigt sein. Bei derartigen Ausführungen treten aber leicht inakzeptable Verzerrungen auf. Vorzugsweise ist die obere Dosenwand an dem die Strahleröffnung überspannenden Material befestigt, das z.B. Kunststoff sein kann. Der verzerrende Einfluss des Kunststoffringes auf das Strahlungsdiagramm des Strahlers spielt praktisch keine Rolle, weil der Rind schmal ist.

Der Strahler für eine auf der Mastspitze montierte Antenne kann mit Hilfe einer koaxialen Verbindung oder eines Wellenleiters mit rundem Querschnitt zentral gespeist werden. Wird die Antenne um den Mast herum montiert, so sind verschiedene Ausführungen für die Speisung des Strahlers denkbar; es ist aber schwierig, eine ideale Konstruktion zu finden.

Die Erfindung bietet eine Konstruktion, wobei der Strahler durch den Rand einer runden Dose gebildet wird, deren zentraler Teil in den Umrisslinien eines regelmässigen Vielecks in eine Reihe von dreieckigen Sektoren umgebogen, wobei jeder Sektor mit einem Speisungspunkt versehen und der Reflektor abgestumpft ist.

Dank der Abstumpfung des Reflektors und der Umbiegung der Sektoren ist eine zentrale Öffnung für den Mast vorhanden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt . Fig. I den Querschnitt einer bekannten Antenne für Montage auf

der Spitze des Mastes,
Fig. 2 die perspektivische Skizze einer Antenne nach der Erfindung

für die Anordnung rundum den Mast und Fig. 3 einen Teilquerschnitt der Antenne nach Fig. 2.

Die bekannte Rundstrahlantenne nach Fig. 1 hat einen einfachen rotationssymmetrischen Reflektor I, der auf einem zylindrischen, strahlungsdurchlässigen oder Strahlungsweitergebenden Mantel 2 ruht, der sich auf

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den Boden 3 stützt. Auf diesem Boden liegt der Strahler 4 in Form einer
runden Dose, die zentral gespeist werden kann - nach Fig. 1 mit Hilfe
eines Wellenleiters 5. Der Strahler hat einen umgebogenen Austrittsrand 6. Die obere Dosenwand 7 innerhalb des Rands 6 ist an einem Ring 8 befestigt, der über dem Rand 6 angebracht ist. Dieser Ring kann aus Kunststoff hergestellt sein.

Der Wellenleiter 5 wird für das Senden horizontal polarisierter Wellen benutzt. Der Wellenleiter wird im TEoI-Modus angestossen.

Die Speisung erfolgt mit Hilfe eines koaxialen Kabels, das den TEM-Grundmodus transportiert, oder mit Hilfe eines Wellenleiters, der im TMoI-Modus angestossen wird. Diese Modi werden benutzt, wenn die Antenne vertikal polarisierte Wellen senden soll.

Die Wände 7 und 9 bestehen aus rotationssymmetrischen Platten, die
peinlich genau parallel zueinander angeordnet sind.

Die Kopplung des koaxialen Kabels mit dem Strahler kann dadurch erfolgen, dass der Aussenleiter mit der Platte 9 verbunden und der Innenleiter
verlängert wird, evtl. bis an die Platte 7.

Die Kopplung des Wellenleiters mit dem Strahler kann durch Befestigung des Wellenleiters an der Platte 9 erfolgen, so dass der Leiter in den Raum zwischen den Platten strahlt. Evtl. kann die Platte 7 mit einer kegelförmigen Spitze iO versehen sein, um die Seitenstrahlung zu unterstützen.

Vom Zentrum aus pflanzt sich eine radiale rotationssymmetrische Welle fort.

Um zu vermeiden, dass sich Modi einer höheren Ordnung zwischen den
parallelen Platten 7 und 9 fortpflanzen, muss der Abstand bei vertikaler
Polarisation kleiner als eine halbe Wellenlänge und der bei horizontaler
Polarisation kleiner als eine ganze Wellenlänge sein.

Der Rand des Strahlers ist umgebogen und kann ein wenig trichterförmig verbreitert werden, so dass eine gewisse Bündelung der Energie in der
vertikalen Ebene erfolgt, und der darüber angebrachte Reflektor 1 mit einer Energiedichte angestrahlt wird, die in der Mitte ca. 10 dB grosser ist als an der Ober- und Unterseite.

Ist eine maximale Antennenverstärkung erforderlich, so kann der Reflektor in der vertikalen Ebene am besten parabelförmig oder beinahe parabelförmig sein. Für die Realisierung einer vorgeschriebenen Energieverteilung in der vertikalen Ebene muss der Reflektor eine angepasste Form haben, die im
allgemeinen von der einer Parabel abweicht.

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Auf diese bekannte Antenne wird weiter unten noch zurückgegriffen.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Antenne nach der Erfindung kann um den Mast 11 herum angebracht werden. Das Speisungssystem besteht aus einem Komplex platter, geknickter Trichter, die zur Speisung eines rotationssymmetrischen, ringförmigen Strahlers mit einem Austrittsrand 6 dienen. Über dem Strahler ist ein rotationssyinmetrischer Reflektor 1 angebracht,der abgestumpft ist, um für den Mast 11 Platz zu schaffen. Die Antennen nach dem Beispiel der Fig. 2 und 3 dienen der Ausstrahlung horizontal polarisierter Energie.

Im Vergleich zu der bekannten Antenne für Anordnung rundum den Mast ist es bei der Antenne nach der Erfindung bei geeigneter Speisungsmethode möglich, eine bessere Rotationssymmetrie des Strahlungsdiagramms zu erzielen. Überdies wird bei Verwendung eines ringförmigen Strahlers keine Energie seitlich neben den Reflektor gestrahlt, so dass der Wirkungsgrad höher ist.

Eine der Voraussetzungen für die Realisierung der genannten Eigenschaften ist, dass die Stärke und die Phase des Felds in dem ringförmigen Strahler in allen Punkten konzentrischer Kreise jeweils gleich sind. Das wird mit dem erwähnten Komplex geknickter Trichter erreicht. Dieses Gefüge wird dadurch erzielt, dass man sozusagen von einer runden Dose 4 nach Fig. ausgeht und den zentralen Teil in der Mitte durchdrückt, so dass im vorliegenden Falle sechs dreieckige Sektoren 12 entstehen, um für den Mast 11 Platz zu schaffen. Die Biegungsränder der Sektoren sind Geraden, die zusammen ein regelmässiges Sechseck 13 bilden.

An der äussersten Spitze jedes Sektors bzw. platten Trichters befindet sich für den Anschluss eines Hohlleiters oder eines Koaxialkabels ein Speisungspunkt. Der Anschluss ist derart ausgeführt, dass der Grundmodus angestossen wird, d.h. der Ε-Vektor ist den sich verbreiternden Wänden parallel, und seine Stärke ist in kreisförmigen Linien, deren Mittelpunkt der Speisungspunkt 14 ist, konstant. Die Speisung der Sektoren muss derart sein, dass die Phase und die Intensität der zugeführten Energie bei allen Speisungspunkten 14 die gleiche ist.

Mit der Fore, der platten Trichter ist erreicht, dass die Länge des Weges aller Strahlen ab den Speisungspunkten 14 bis zum Austrittsrand 6 gleich ist. Damit ist eine der genannten Voraussetzungen für das richtige Funktionieren der Antenne erfüllt. Überdies ist die Feldstärke zwischen den parallelen Platten 7 und 9 für den angestossenen Modus-Typ in kreisförmigen Linien, deren Speisungspunkt die Mittelpunkte sind, konstant, was hinter dem Knick für geschlossene, kreisförmige Linien, deren Mittelpunkt der

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Mittelpunkt des Austrittsrands 6 ist, eine konstante Stärke des Felds zur Folge hat, womit der anderen Voraussetzung für das richtige Funktionieren der Antenne Genüge geleistet ist.

Es ist nicht notwendig, die Seitenwände der Trichter zwischen den parallelen Platten 7 und 9 weiterzuführen, aber es verursacht keine Schwierigkeiten, wenn das aus mechanischen Gründen doch geschieht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Rundstrahlantenne mit rotationssymmetrischem Reflektor und konzentrischem Strahler für konzentrische Anordnung rundum einen Mast, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahler einen ununterbrochenen, ringförmigen Austrittsrand hat, dass alle Querschnitte des Strahlers einheitlich sind, und dass der Durchlass des Strahlers in der Strahlungsrichtung nach einem von der Antennenachse weg gerichteten Teil in Richtung des Reflektors umgebogen ist.

2. Rundstrahlantenne nach Anspruch 1, wobei der Strahler durch den Rand einer runden Dose gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Teil der Dose in den Umrisslinien eines regelmässigen Vielecks in eine Reihe von dreieckigen Sektoren umgebogen, jeder Sektor mit einem Speisungspunkt versehen und der Reflektor abgestumpft ist (Fig. 2 und 3).

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