DE942454C

DE942454C - Vorrichtung zum gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie

Info

Publication number: DE942454C
Application number: DEA3043D
Authority: DE
Inventors: Heiner Hermelink; Dr Hans Schwarz; Dr Rolf Zenneck
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1943-12-22
Filing date: 1943-12-22
Publication date: 1956-05-03

Description

Vorrichtung zum gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gerichteten Senden und Empfangen von Wellenenergie unter Verwendung eines Hohlspiegels. Bei feststehendem Spiegel wird das Strahlenbündel durch Bewegung eines Strahlers auf einer Kreisbahn unter Einhaltung eines gleichbleibenden Abstandes von der Spiegelfläche geschwenkt.
Bekannt sind Anordnungen, bei denen der Hohlspiegel zusammen mit dem Strahler geschwenkt wird. Dieses Verfahren ist jedoch nicht brauchbar für eine rasche Schwenkung des Strahlenbündels, wie sie beispielsweise für die fernsehmäßige Abtastung eines Raumwinkels mittels elektromagnetischer Wellen erforderlich ist, da die große Masse des Spiegels keine schnelle Drehung zuläßt. Weiter sind Peilstrahlsender bekannt zur abwechselnden Erzeugung zweier sich teilweise überlappender Strahlkegel durch rhythmische Pendelung eines Strahlkegels zwischen zwei verhältnismäßig wenig verschiedenen Grenzlagen, bei denen der genannte Nachteil dadurch vermieden wird, daß bei feststehendem Hohlspiegel ein Strahler eine pendelnde Bewegung in der Nähe des Brennpunktes, z. B. um eine in der Spiegelfläche liegende Drehachse, ausführt oder auf einem kleinen Kreise um den@Brennpunkt des Spiegels rotiert. Diese Anordnungen nehmen auf die Erhaltung der Fokussierungswirkung während der Bewegung des Strahlers keinen Bedacht und sind deshalb für eine Schwenkung des Strahlenbündels in einem großen Winkel-. Bereich, z. B. 9o° und mehr, nicht geeignet. Außerdem sind sie für schnell aufeinanderfolgende gleichsinnige Strahlbewegungen unzweckmäßig bzw. unbrauchbar.
Erfindungsgemäß läßt sich bei einem Kugelspiegel ein Strahlenbündel zur fernsehmäßigen Abtastung eines Raumwinkels mittels elektromagnetischer Wellen dadurch schnell schwenken, daß ein Strahler auf einem Kreise um den Krümmungsmittelpunkt des Spiegels in einer diesen und die Mittelachse des Spiegels enthaltenden Ebene bewegt wird.
Ebenfalls nach der Erfindung wird unter Benutzung eines Zylinderspiegels, der aus einem Teil der Mantelfläche eines Kreiszylinders besteht, ein Strahlenbündel unter Erhaltung gleichmäßiger Fokussierungswirkung geschwenkt, indem man einen Strahler eine Drehbewegung um die geometrische Achse des Spiegels ausführen läßt.
Um die Bündeluggswirkung des Hohlspiegels auszunutzen, wird der Radius des Kreises, auf dem sich der Strahler bewegt, in beiden Fällen gleich der Brennweite des Spiegels gemacht.
Eine insbesondere für sehr rasche Schwenkbewegungen und für eine fernsehmäßige Abtastung geeignete Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß auf einem Kreise mehrere Strahler, zweckmäßig in gleichmäßigen Abständen, angeordnet sind, die vor dem Hohlspiegel umlaufen und nacheinander eingeschaltet werden, sobald sie in den Strahlungsbereich des Spiegels eintreten.
Die Anordnung gemäß der Erfindung hat den-Vorteil, daß bei der Bewegung der Strahler die Fokussierungswirkung des Spiegels gleichmäßig gut bleibt und die Bündelung bei der Schwenkung des Strahlkegels erhalten bleibt, wobei der Schwenkungswinkel 9o° und mehr betragen kann. Für die fernsehmäßige Abtastung eines Raumwinkels ist die Anordnung besonders geeignet dadurch, daß bei gleichmäßigem =Umlauf der Strahler die Schwenkung des Strafilkegels stets in gleichem Drehsinn und mit gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgt.
In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht,- und zwar zeigt Abb. r in schematischer Darstellung; wie sich die Hauptstrahlrichtung durch Verschieben eines Strahlers in einem Hohlspiegel verändern läßt, Abb. 2 die Veränderung der Strahlrichtung eines Kugelspiegels durch Bewegung eines Strahlers auf einem Kreise um den Krümmungsmittelpunkt, Abb. 3 in perspektivischer Darstellung drei Dipole mit Reflektor, die vor einem Kugelspiegel umlaufen, Abb. 4 und 5 die Abtastung eines Raumwinkels auf parallel verschobenen Streifen mittels mehrerer gegen- die gemeinsame -Drehachse verschieden geneigter, vor einem Zylinderspiegel umlaufender Trichter in Seitenansicht und Draufsicht.
Verschiebt man nach Abb. r einen normalerweise im Brennpunkt r eines Parabolspiegels 2 sitzenden Strahler seitlich in den Punkt 3, so wird die Hauptstrahlrichtung 4, die immer angenähert durch den Krümmungsmittelpunkt 5 des Spiegelscheitels geht, um den Winkel a gegen die Achsenrichtung 6 des Spiegels gedreht.
In Abb. 2 fällt die Papierebene mit einer durch die Mittelachse 6 eines Kugelspiegels gelegten Schnittebene zusammen. Ein Strahler 7 bewegt sich in gleichbleibendem Abstand von der bei 8 im Schnitt gezeigten Spiegelfläche auf einer Kreisbahn 9. Da bei einem Kugelspiegel die Brennweite zo gleich dem halben Krümmungsradius zr ist,-bewegt man den Strahler 7 zweckmäßig auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt mit dem Krümmungsmittelpunkt 12 des Spiegels zusammenfällt und dessen Radius gleich der Brennweite ist. Der Strahler bleibt während seiner Bewegung stets in der richtigen Entfernung, d. h. der Brennweite, vom Spiegel B. Vorteilhaft kann man einen Richtstrahler, etwa einen Trichter oder eine Dipolkombination, benutzen. Hierdurch wird erreicht, daß jeweils nur ein Teil des Kreisspiegels ausgeleuchtet wird, der dann bei entsprechender Bemessung als Parabelfläche angesehen.werden kann. Außerdem bleibt dann bei der Bewegung des Strahlers die Form des Strahlungsdiagramms der Spiegelanordnung in weiten Grenzen erhalten.
Die gleiche Abbildung kann zur Erläuterung der Erfindung in Anwendung auf einen Zylinderspiegel dienen, wenn man sie als einen zur geometrischen Achse eines solchen Spiegels senkrechten Schnitt auffaß t.
Wie in Abb. 3 dargestellt, können auch mehrere Strahler, z. B. drei Dipole 13 mit Reflektor 14, auf der Kreisbahn 9 umlaufen und gemeinsam über eine Leitung 15 gespeist werden. Die Dipole 13 treten nacheinander in den Bereich des Kugelspiegels S ein; sie werden bei ihrem Eintritt in den Spiegelbereich ein-, bei ihrem Austritt aus dem Spiegelbereich abgeschaltet.
Um einen Raumwinkel auf ungefähr parallelen Streifen abzutasten, können, wie in Abb. 4 und -5 beispielsweise für einen Zylinderspiegel gezeigt, mehrere gerichtete Strahler, z. B. mehrere Trichter 18, vorgesehen sein, deren jeder in einer anderen Neigung a1, a2, a3 zur Schwenkachse 17 vor einem kreiszylindrischen Spiegel r9 umläuft und einen bestimmten Sektor des Raumes abtastet. In Verbindung mit einem Zylinderspiegel werden vorteilhaft Strahleranordnungen benutzt, die in einer durch die Drehachse gelegten Ebene ein Maximum der Richtwirkung aufweisen. An Stelle eines Zylinderspiegels kann in Abb. 4 und 5 auch ein Kugelspiegel verwendet werden.
Die bei fernsehmäßiger Abtastung eines Raumwinkels erforderliche Parallelverschiebung des Abtaststreifens kann auch durch Kippen der Gesamtanordnung oder allein der Umlaufebene der Strahler um eine zur Drehachse senkrechte und zur öffnungsfläche des Spiegels parallele Achse bewirkt werden.
Bei der nach Abb. 2 bis 5 vorgesehenen Schwenkung wird die Polarisation der Strahlung beibehalten, was für die Brauchbarkeit der Einrichtung von Bedeutung sein kann.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Insbesondere läßt sie sich auch auf die gerichtete Strahlung oder den gerichteten Empfang von Schallwellen anwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie, bei der die Bündelung mit Hilfe eines Hohlspiegels erfolgt, zur fernsehmäßigen Abtastung des Raumes mit Hilfe elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kugelspiegel das Strahlenbündel durch Bewegung eines oder mehrerer Strahler auf einer Kreisbahn um den Krümmungsmittelpunkt des Spiegels in einer diesen und die Mittelachse des Spiegels enthaltenden Ebene geschwenkt wird.
2. Vorrichtung zum gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie, bei der die Bündelung mit Hilfe eines Hohlspiegels erfolgt, zur fernsehmäßigen Abtastung des Raumes mit Hilfe elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kreiszylinderspiegel das Strahlenbündel durch Drehung eines oder mehrerer dabei auf einer Kreisbahn bewegter Strahler um die geometrische Achse des Spiegels geschwenkt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf der Kreisbahn umlaufen. -..
Vorrichtung nach Anspruch i oder :2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Kreises, auf dem sich die Strahler bewegen, gleich der Brennweite des Spiegels ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2 sowie 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahler in vorzugsweise gleichmäßigen Winkelabständen vorgesehen sind, die eingeschaltet werden, sobald sie in den gewünschten Strahlungsbereich eintreten.
6. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2 sowie 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Strahler eine Eigenrichtwirkung aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2 sowie 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstrahlrichtungen mehrerer Strahler mit Eigenrichtwirkung, die vor einem Hohlspiegel umlaufen, verschiedene Neigung gegen die Drehachse haben. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 567 640, 537 464 7o2 686, 578 850, 587 789-