[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Umwandlung elektromagnetischer
Wellen mit einer gegebenen Polarisation in solche mit zirkularer Polarisation unter
Verwendung einer vor einer Strahlungsapertur angebrachten ein- oder mehrschichtigten
Leitergitterstruktur.
[0002] Beispielsweise Radargeräte, insbesondere Zielfolgeradargeräte, werden oft für lineare
Polarisation gebaut, da mit dieser unter Normalbedingungen die größte Reichweite erzielt
werden kann. Mit einer linear polarisierten Antenne kann man aber Regenwolken-Echosignale,
die eine ähnliche Spektralverteilung wie Flugziel-Echosignale haben, von "echten"
Flugziel-Echosignalen nicht unterscheiden. Bei Verwendung von Zirkularpolarisation
werden dagegen Regenwolken-Echosignale stark gedämpft und es ist eine Unterscheidung
zwischen Flugzielen und Regenwolken leichter möglich. Es wird deswegen in vielen Fällen
die Linearpolarisation einer Antenne,beispielsweise durch ein vor der Strahlungsapertur
angebrachtes Polarisationsgitter, welches in das Radom gewöhnlich integriert ist,
in Zirkularpolarisation umgewandelt. Solche bekannten und beispielsweise in der US-Patentschrift
3 754 271 beschriebenen Zirkularpolarisationsgitter sind eben ausgebildet.
[0003] Ein solches ebenes Zirkularpolarisationsgitter läßt sich jedoch häufig in ein bereits
bestehendes Radom vor einer Strahlungsapertur wegen der dort verfügbaren Einbaumaße
nicht einbauen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, für solche Fälle eine Anleitung zur Konstruktion eines
Zirkularpolarisationsgitters der eingangs genannten Art anzugeben. Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leitergitterstruktur in einer nicht ebenen
Fläche angeordnet ist und daß der geometrische Verlauf der Gitterstruktur auf der
nicht ebenen Fläche durch die Projektion einer fiktiven, in der Aperturebene angeordneten
und eine zirkulare Polarisation erzeugenden Gitterstruktur auf die nicht ebene Fläche
bestimmt ist.
[0005] Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die bei ebenen Zirkularpolarisationsgittern
verwendeten Leiterstrukturen auf nicht ebene, insbesondere gekrümmte Flächen zu übertragen.
[0006] Als Metallstrukturen werden wegen der wirtschaftlichen Herstellung auf Flächen aufgeätzte
Muster häufiger verwendet als rostartige Lamellengitter und dergleichen. Deshalb ist
es zweckmäßig, als gekrümmte Fläche die Kegelmantelfläche auszuwählen, die durch Aufrollen
der in einer ebenen Fläche geätzten Metallstrukturen gebildet werden kann. Beim kegelmantelförmigen
Zirkular- polarisationsgitter nach der Erfindung tritt bei der Herstellung zwar das
Problem auf, das ebene Muster in der Kegelgrundfläche auf die Kegelmantelfläche zu
projizieren. Da die Leiterschichten nicht ohne weiteres in Kegelform hergestellt werden
können, wickelt man die Kegelmantelfläche in vorteilhafter Weise in die ebene Form
ab. Das gleiche Herstellungsprinzip gilt für andere, nicht ebene Flächen, auf denen
das anzufertigende Zirkularpolarisationsgitter verlaufen soll.
[0007] Für die insbesondere bei Zielfolgeradareinrichtungen übliche Frequenzbandbreite kommen
verschiedene Leitermaster des Zirkularpolarisationsgitters in Frage. Die Gitterstruktur
kann beispielsweise aus stetigen Linien, Mäanderlinien, aneinandergereihten Rechteckzeilen
oder dergleichen bestehen.
[0008] Wenn durch unterschiedliche Verkopplung beim kegelmantelförmigen oder anderen nicht
ebenen Zirkular- polarisationsgitter andere Abstände zwischen den stetigen Linien,
Mäanderlinien, Rechteckzeilen und dergleichen für eine optimale Zirkularpolarisation
notwendig sind als für ein ebenes Gitter, so kann eine dementsprechende Korrektur
bei der Herstellung des Gitters, z. B. bei der Ätzung der Kegelmantelfläche, berücksichtigt
werden.
[0009] Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren, in sieben Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kegelmantelförmiges Zirkularpolarisationsgitter
nach der Erfindung mit einer Linienstruktur,
Fig. 2 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kegelmantelförmiges Zirkularpolarisationsgitter
nach der Erfindung mit Mäanderstruktur,
Fig. 3 untereinander in Seitenansicht und Draufsicht ein kegelmantelförmiges Zirkularpolaristionsgitter
nach der Erfindung mit Linien-Rechteck-Muster,
Fig. 4 die Abwicklung der Kegelmantelfläche des Gitters nach Fig. 1,
Fig. 5 die Abwicklung der Kegelmantelfläche des Gitters nach Fig. 2,
Fig. 6 die Abwicklung der Kegelmantelfläche des Gitters nach Fig. 3,und
Fig. 7 die Abwicklung einer Kegelmantelfläche, auf welche als einfaches Beispiel eine
Sinuslinie mit ihrer Grundlinie projiziert wurde.
Fig. 1 zeigt oben in einer Seitenansicht und darunter in einer Draufsicht ein Zirkular-Polarisationsgitter
nach der Erfindung, welches kegelmantelförmig ausgebildet und mit dem Radom des Reflektorspiegels
einer Zielfolgeradarantenne integrierbar ist. Das Gitter besteht aus metallischen
Leitern 1, welche sowohl in der Draufsicht als auch in der Seitenansicht geradlinig
und parallel zueinander verlaufen und gleiche Abstände zueinander aufweisen. Der Parameter
für den Linienabstand ist mit k bezeichnet.
[0010] Ein ähnliches Zirkularpolarisationsgitter zeigt in Seitenansicht und Draufsicht die
Fig. 2. Hierbei besteht jedoch die Gitterstruktur nicht aus geradlinigen, sondern
aus mäanderförmig ausgebildeten Metalleitern 2. Diese verlaufen in Draufsicht und
Seitenansicht bezüglich ihrer Hauptausdehnungsrichtung parallel zueinander und weisen
gleiche Abstände untereinander auf. Zur Vereinfachung'der Zeichnung ist nur ein kleiner
Teil der Gitterstruktur als Mäanderlinie dargestellt.
[0011] Ein ähnliches Zirkularpolarisationsgitter zeigt ebenfalls in Seitenansicht und Draufsicht
die Fig. 3. Im Unterschied zu den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht
die Gitterstruktur nach Fig. 3 jedoch aus einem Linien-Rechteck-Muster. Dieses Muster
ist so ausgebildet, daß sowohl in der Draufsicht als auch in der Seitenansicht zueinander
parallel verlaufende Linien und Rechteckreihen vorgesehen sind, wobei stets zwei Rechteckreihen
unmittelbar benachbart sind und erst dann wieder eine Linie folgt. Die einzelnen Rechtecke
sind mit 3 und die Linien mit 4 bezeichnet, wobei auch in dieser Figur nur einige
Rechtecke angedeutet sind.
[0012] Bei den vorstehend beschriebenen kegelförmigen Zirkularpolarisationsgittern tritt
- wie bereits erwähnt - das Problem auf, das ebene Muster in der Kegelgrundfläche
auf die Kegelmantelfläche zu projizieren. Da die Gitterstruktur nicht in der Kegelmantelform
hergestellt werden kann, wird diese Kegelmantelfläche dazu in die ebene Form abgewickelt.
[0013] Figur 4 zeigt die Abwicklung der Kegelmantelfläche mit dem Zirkularpolarisationsgitter
nach Fig. 1. Die Linien dieser Gitterstruktur sind in Fig. 4 ebenfalls mit 1 bezeichnet.
Die Abwicklung der Kegelmantelfläche nach Fig.4 ergibt sich durch Aufschneiden des
Kegelmantels nach Fig. 1, ausgehend von einem Randpunkt 5, 6 an der Kegelgrundfläche
bis zur Spitze 7 der Kegelmantelfläche. Die beiden in der Abwicklung auseinanderfallenden
Punkte 5 und 6 fallen bei der tatsächlichen Kegelmantelfläche gemäß F
ig. 1 zusammen. Der Punkt 7 der Abwicklung der Kegelmantelfläche bildet die Spitze
des kegelmantelförmigen Zirkularpolarisationsgitters nach Fig. 1.
[0014] Die Fig. 5 und 6 zeigen gleichartige Abwicklungen der Kegelmantelfläche für die Zirkularpolarisationsgitter
nach den Fig. 2 und 3.
[0015] Auch gekrümmte Linien-Muster, die in Form von mathematischen Gleichungen explizit
für die ebene Fläche eines Zirkular-Pölarisationsgitters gegeben sind, können auf
den Kegelmantel zur Ausbildung eines kegelmantelförmigen Zirkularpolarisationsgitters
projiziert werden.
[0016] Fig. 7 zeigt die Abwicklung einer Kegelmantelfläche, auf welche eine ebene Sinuslinie
mit deren Grundlinie projiziert wurde. In der Abwicklung ergibt sich dann in diesem
Bereich des Kegelmantels eine gekrümmte Grundlinie 8, um die eine verzerrte Sinuslinie
9 verläuft. Würde man die in Fig. 7 dargestellte Abwicklung zu einer tatsächlichen
Kegelmantelfläche zusammenrollen, d. h. die Punkte 5 und 6 miteinander verbinden,
so daß sich eine Spitze 7 bildet, so ergäbe sich bei Draufsicht und Seitenansicht
auf die Kegelmantelfläche eine geradlinige und senkrechte Grundlinie 8, um welche
eine unverzerrte Sinulinie 9 schwingt.
[0017] Die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 dargestellten oder ähnliche, hinsichtlich
ihrer Oberflächengestalt passend ausgebildete Zirkular-Polari-
sationsgitter lassen sich ohne Schwierigkeiten in bereits bestehende Radome, z. B.
einer Zielfolgeradarantenne, einbauen, bei denen aufgrund der verfügbaren Einbau-
. maße ein ebenes Zirkularpolarisationsgitter nicht verwendet werden kann. Eine elektrische
Einbuße ist durch eine Gestaltung des Gitters nach der Erfindung nichtgegeben.
1. Einrichtung zur Umwandlung elektromagnetischer Wellen mit einer gegebenen Polarisation
in solche mit zirkularer Polarisation unter Verwendung einer vor einer Strahlungsapertur
angebrachten ein- oder mehrschichtigen Leitergitterstruktur, dadurch gekennzeichnet
, daß die Leitergitterstruktur (1) in einer nicht ebenen Fläche angeordnet ist und
daß .der geometrische Verlauf der Gitterstruktur (1) auf der nicht ebenen Fläche durch
die Projektion einer fiktiven, in der Aperturebene angeordneten und eine zirkulare
Polarisation erzeugenden Gitterstruktur auf die nicht ebene Fläche bestimmt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die nicht ebene Fläche
eine vor einer kreisförmig ausgebildeten Strahlungsapertur nach außen ragende Kegelmantelfläche
ist, deren Symmetrieachse mit der Mittelsenkrechten auf der Strahlungsapertur (= Kegelgrundfläche)
zusammenfällt, und daß der geometrische Verlauf der Gitterstruktur (1) auf der Kegelmantelfläche
durch die Projektion der fiktiven, in der Kegelgrundfläche angeordneten und eine zirkulare
Polarisation erzeugenden Gitterstruktur auf die Kegelmantelfläche bestimmt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in der nicht ebenen
Fläche verlaufende Gitterstruktur in einer ebenen Abwicklungsform hergestellt und
dann zusammengefügt bzw. aufgerollt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die in der Kegelmantelfläche
yerlaufende Gitterstruktur (1)fin der ebenen Abwicklungsform hergestellt und dann aufgerollt
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Herstellung
der Gitterstruktur diese in ihrem geometrischen Verlauf so korrigiert ist, daß von
der in Anspruch 1 angegebenen Gitterstruktur aufgrund von unterschiedlichen Verkopplungen
entstehende Abweichungen berücksichtigt sind.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß
die Gitterstrukturen (1) geätzte Metallstreifen auf einer Kunststoff-Folie sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gitterstruktur aus stetigen Linien (1), Mäanderlinien (2), aneinandergereihten
Rechteckzeilen (3) oder dergleichen besteht.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung
als Aperturabdeckung einer Antenne.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Antenne eine Zielfolgeradarantenne
mit einem abgedeckten Reflektorspiegel ist und daß die Gitterstruktur mit der Reflektoraperturabdeckung
(Radom) integriert ist.