ANTENNA SYSTEM FOR TRANSMITTING CIRCULARLY OR LINEARLY POLARIZED MICROWAVES

Abstract: 1. An antenna arrangement (1) for the radiation of circularly or linearly polarised microwaves, consisting of a horn radiator (3; 6) the inside of which is grooved and the, for example elliptical, cross-sections of which, consecutive in the longitudinal direction, are geometrically similar, a connecting wave guide (2; 5) the inside cross-section of which has a different axis ratio and/or a different, for example circular (2), square or rectangular (5), contour shape from the cross-sections of the horn radiator, and a transition piece (AA'-BB') for simple conversion of the wave propagation mode in the connecting wave guide into the desired mode in the horn radiator, characterised in that the transition piece is so formed, without intercalation of a specific transition element, that the walls of the horn radiator (3; 6) itself and those of the connecting wave guide (2; 5) itself extend on their contour, at each point, without change of the contour shape linearly and respectively as far as to where they encounter the other wall along with the formation of a corresponding curve of intersection.

Description: Mikrowellenantenne Die Erfindung bezieht sich auf eine Nlkrowellenantenne zur Abstrahlung zirkularer oder linearer Polarisation, bestehend aus einem Hornstrahler, dessen Innenseite ge- rillt ist und dessen in Längsrichtung aufeinanderfo,ger- de Querschnitte gleichförmig sind, sowie einem AnschluS- wellenleiter. Eine solche Mikrowellenantenne ist in der Praxis be kannt zur Erzeugung symmetrischer Strah1ungsdiagramme im Fernfeld. Bei einer solchen Antenne sind bein.Ho#n- strahl er und beim Wellenleiter die Querschnitte gleichförmig, wobei zwei gemeinsame senkrechte Achsen gleich gross sind. Ein solcher Durchschr--tt kann z.B. kreisförmig oder rechteckig sein. Falls die Innenseite des Hornstrahlers gerillt ist, hat diese Antenne ein Strahlungsdiagramm,welches im Fernfeld zirkular polarisiert ist. Da die Ereuzpolarisation gleich Null oder annähernd gleich Null ist, kann diese Antenne auch bei doppelter Frequenzverwertung zur Anwendung gebracht werden. Bei Anwendung eines Hornstrahlers und eines Anschlusswellenleiters mit Durchschnitten mit ungleichen Umrissformer und/oder ungleichen Achsenverhältnissen entstehen jedoch infolge dieses Überganges Probleme, welche im Hornstrah ler Paras-,¯ärmoden oder höhere Moden mit unerwünschter Freuzpolarisation und/oder Fehlanpassung zur Folge haben. Dies entsteht meistens, wenn ein asymmetrisches Strahlungsdiagramm im Fernfeld gefordert wird. Falls z.B. zwischen einem runden Anschlusswellenleiter und einem elliptischen Hornstrahler ein im Querschnitt gesehener plötzlicher uebergang angeordnet wird, kann die erwünschte Polarisationsreinheit nicht erzielt werden. Dies gilt für jeden plötzlichen uebergang zwischen einem Anschlusswellenleiter und einem Hornstrah ler mit gegenseitig verschiedenen Umrissformen. So wird der tbergang von einem runden Wellenleiter, welcher zuerst allmählich an zwei Seiten abgeplattet verläuft, zwecks Erzielung einer Ellipse, welche dann in einem elliptischen Hornstrahler übergeht, auch eine Kreuzpolarisation bewirken, wodurch die erwünschte Polarisation im Fernfeld stark gestört wird. Aber auch der tbergang zwischen einem Anschlusswellenlelter.und einem Hornstrahler mlt gegenseitig gleichen U-issfor- men aber mit verschiedenem Achsenverhältnis wird eine Umwandlung bewirken, bei welcher, nächst dem erwünschten Modus im Hornstrahler, parasitäre Moden entstehen. Dies ergibt sich z.B. bei elliptischen Umrissformen, deren Elliptizität verschieden ist, oder bei rechteckigen Umrissformen mit verschiedenen Achsenverhältnissen. Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem zu beseitigen und eine Mikrowellenantenne zur Abstrahlung der erwünschten Polarisation mit hohem Rei#iheitsgrad #anzu- geben, die einen derartigen Übergang zwischen dem Anschlusswellenleiter und dem Hornstrahler aufweist, dass eine einfache Modusumwandlung erzielt wird. Bei einer Nikrowellenantenne der eingangs erwähnten Art,wird dies gemäss der Erfindung auf diese Weise erzielt, dass der Querschnitt des Rornstrahlers und der Querschnitt des Anschlusswellenleiters ungleiche Umrissformen und/oder ungleiche Achsenverhältnisse aufweisen, wobei die Wände des Hornstrahlers und des Anschlusswellenle- ters sich an ihrem Umriss in jedem Punkt, ohne Änderung der Umriflform, bis zur anderen Wand erstrecken und dabei über Einschnitte ineinander übergehen, so dass eine einfache Uinwandlung des Modus im Anschlusswellenleiter zum erwünschten Modus im Hornstrahler erzielt wird. Ausserdem beabsichtigt die Erfindung eine Nikrowellen- antenne oben erwähnter Art anzugeben, deren Strahlungsdiagramm im Fernfeld asymmetrisch, z.B. elliptisch ist, so dass die Antenne, z.B. in einem geostationären Satelliten zwecks Beleuchtung eines bestImmten Gebietes der Erde, für Fernseh- und/oder Fernmeldezwekce angewer¯et werden kann. Auch sonstige Anwendungen sind für diese Antenne mit einem derartigen asymmetrischen Strahlungsdiagramm möglich. Für eine genaue zirkulare oder lineare Polarisation iln Strahlungsdiagramm lässt man vorzugsweise die Rillen an der Innenseite des Hornstrahlers in jener Querschnitts ebene anfangen, welche die am weitesten in der Wand des Hornstrahlers eingeschnittenen Punkte der Anschlusswel lenleiterwanà enthalt. Bei der Nftkrowellenantenne gemäss der Erfindung kann der Querschnitt des Anschlusswelienleiters kreisför- mig sein, wobei dieser Anschlussweilenleiter dann in einen elliptischen Hornstrahler übergeht. Auch kann der Querschnitt des Anschlusswellenleiters eine quadratische oder rechteckige Form haben. Anhand der Ausführungsbeispiele wird die Erfindung jetzt näher erläutert unter Hinweis auf die ZeIchnun- gen, in welcher Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nikrowellenantenne ge mäss der Erfindung zeigt, deren Anschlusswellen- leiter rund und deren Hornstrahler elliptisch ist; Fig. 2 eine Vorderansicht der Nikrowellenantenne der Fig. 1 zeigt; Fig. 3 ein Aufsichtsbild der Nikrowellenantenne der Fig. 1 zeigt; Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Mikrowellen antenne gemäss der Erfindung zeigt, deren An schlusswellenleiter rechteckig und deren Horn strahler elliptisch ist; Fig. 5 eine Vorderansicht der Mikrowellenantenne der Fig. 4 zeigt; ; Fig. 6 ein Aufsichtsbild der Mikrowellenantenne der Fig. 4 zeigt; = Fig. 7 einen Durchschnitt eines Wandteiles des Xcrn- strahlers der Fig. 1 zeigt, in welchem die Pillen gezeigt sind; Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Mikrowellen antenne mit rundem Anschlusswellenleiter und elliptischem Hornstrahler darstellt, dessen Öffnungswinkel kleiner ist, als jener der in den Fig. 1 und 4 bezeichneten Hornstrahler. In der in den Fig. 1 bis 3 einschliesslich gezeigten Mikrowellenantenne 1 ist deutlich ersichtlich, wie die Wände des Anschlusswellenleiters 2 und des -Hornatrah- lers 3 sich an ihrem Umriss in jedem Punkt ohne Ände- rung ihrer eigentlichen Umrissformen bis zur anderen Wand erstrecken und dabei über sich zwischen den Quer schnlttsflächen A-A' und B-B' befindende Einsohnitte ineinander übergehen. Durch den in dieser Weise ver wlrklichten Übergang wirc eine Umwandlung des im Anschlusswellenleiter 2 herrschenden Modus in den er wünschen e nfacher. Modus im elliptIschen Hornstrah- 1er 3 erzielt. An der Innenseite der Hornwana sind zur Erzielung zirkularpolarisierter Wellen, Pillen mit einer Tiefe von annähernd 1/4 Lambda angebracht. Dabei ist Lambda die Betriebswellenlänge.Zur Verhü tung von Fehlanpassung und/oder parasitären Moden im Hornstrahler 3 lässt man diese Rillen erst ab der Querschnittsfläche B-B' anfangen, d.h. am Ende des im Hornstrahler 3 verlaufenden Einschnittes der Wand des Anschlusswellenleiters 2. Mit dieser Antenne wird ein asymmetrisches Strahlungsdiagramm oder, mit anderen Worten, eine asymmetrische Leistungsdichteverteilung erzielt, deren Strahlung In jeder Richtung genau zirkular oder linear polarisiert ist. Diese Antenne ist auch vorteilhaft bei einem Satelliten für Fernmeldezwecke anwendbar, wo von doppel ter Freouenzverwertung durch orthogonale Polarisation die Rede ist, oder für Fernsehverteilzwecke und sonstige geeignete Verwertungen. Auch bei der in den Fig. 4 bis 6 einschliesslich bezeichneten Mikrowellenantenne ist deutlich ersichtlich, wie die Wände des rechteckigen Anschlusswellenleiters 5 und des elliptischen Hornstrahlers 6 an ihrem Umriss wieder über Einschnitte ohne Änderung der Umrissform ineinander übergehen. Sowohl in der Wand des Anschlusswellenlelters 5 wie in der Wand des Hornstrahlers 6 befinden sich diese Einschnitte zwischen den Querschnittsflächen A-A' und B-E'. Auch bei diesem Übergang wird wieder eine einfache Nodenumwandlung erzielt. Der rechteckige Wellenleiter kann desgleichen quadratisch ausgeführt sein. Selbstverständlich wird auch mit diesem elliptischen Hornstrahler wieder ein asgametrisches Strahlungsdiagramm erzielt. In der Fig. 7 ist ein Schnittbild des in der FIg. 1 mit 4 markierten Hornwandteiles gezeigt. Die Tiefe s der angejrachten Rillen beträgt annähernd 1/4 der Betriebswellenlänge. Wie bereits erwähnt, verlaufen die Rillen ab der Querschnittsfläche B-B' bis zum erweiterten Ende des Hornstrahlers 6. Die Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Mikrowellenantenne gemäss der Erfindung, welche versehen ist mit einem runden Anschlusswellenleiter und einem elliptischen Hornstrahler. In dieser Ansicht sind die Durchdringungen der Wände ineinander deutlich ersichtlich.

Claims: Mikrowellenantenne Patentansprüche 1. Nikrowellenantenne zur Abstrahlung zlrkularer oder nearer Polarisation, bestehend aus einem Hornstrahler, dessen Innenseite gerillt ist und dessen in Längsrich tung aufeinanderfolgende Querschnitt gleichförmig sind, sowie einem Anschlusswellenleiter, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Querschnitt des Hornstrah- lers (3, 6) und der Querschnitt des Anschlusswellenlei ters (2, 5) ungleiche Umrissformen und/oder ungleiche Achsenverhältnisse aufweisen, wobei die Wände des Hornstrahlers (3, 6) und des Anschlusswellenleiters (2, 5, sich an ihrem Umruss in jedem Punkt, ohne Änderung der Um rissform bis zur anderen Wand erstrecken und dabei über Einsohnitte ineinander übergehen, sc dass eine einfache Um wandlung des Modus im Anschlusswellenleiter (2, 5) in den erwünschten Modus Im Hornstrahler (3, 6) erzielt wird. 2. Mikrowelienantenne gemäss Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Querschnitt des Hornstrah lers (3, 6) die Form einer Ellipse hat. 3. Mikrowellenantenne gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rillen an der Innenseite des Hornstrahler (3, 6) in jener Quer schnitts ebene anfangen, welche die am weitesten in der Wand des Hornstrahlers eingeschnittenen Punkte der Anschlusswellenleiterwand enthält. 4. Mikrowellenantenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Quer schnitt des Anschlusswellenleiters (2, 5) kreisförmig ist. 5. Mikrowellenantenne gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Quer schnitt des Anschlusswellenleiters (2, 5) eine quadra tische oder rechteckige Form hat.

Inventors: VOKURKA, V. DR. EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHN.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1979
Main classification: H01Q13
IPC codes: H01Q13