DE102016103000A1

DE102016103000A1 - Verfahren zum Erreichen eines Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne

Info

Publication number: DE102016103000A1
Application number: DE102016103000.7A
Authority: DE
Inventors: Hsi-Tseng Chou; Shang-Che CHANG
Original assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Current assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-24

Abstract

Es handelt sich um eine Methode zur Erreichung eines Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren sich zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne, bei der eine reinmetallische Telleroberfläche und mehrere Fed-Antennenelemente vorgesehen sind. Das Fed-Antennenelement ist ein Sendeelement, das die Energie der elektromagnetischen Wellen für den benötigten Frequenzenbereich strahlen kann. Mit mehreren Sätzen an Fed-Antennenelementen können mehrere Strahlbündel erzeugt werden. Ein fokussierter Abdeckungsbereich kann sich bilden, nachdem ein Strahlbündel auf die Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche strahlt und reflektiert wird. Zwischen den Abdeckungsbereichen, die die verschiedenen Strahlbündel gebildet haben, können mehrere gleichmäßig verteilte Abdeckungsbereiche für den Kommunikationsdienst gebildet werden. Des Weiteren weisen die Antennendiagramme, die durch die Reflexion der reinmetallischen Schüsseloberfläche entstanden sind, die Eigenschaft der Senkrecht-Orthogonalität auf, wodurch die Abdeckungsrate und das Nutzungsverhältnis der Energie effektiv erhöht und die Strahlbündel auch umgeschaltet werden können.

Description

[Erfindungsbezeichnung]
Verfahren zum Erreichen einer Bereichsabdeckung mit einem von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Antennendiagrammen an Multistrahlung mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolantenne.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erreichen eines Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlung mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolantenne. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren, mit der mehrere zueinander senkrecht-orthogonal stehende Strahlungsfelder erzeugt werden können, die gleiche Kapazitätsstrahlung synchron erzeugen können, sodass die Rate der Energieabdeckung des Umfangs, in dem die elektromagnetische Strahlung benötigt wird und die Übertragungseffizienz erhöht werden kann.
[Stand der Technik]
In den letzten Jahren hat sich die mobile Kommunikation schnell entwickelt. Die Technik der Multi-Strahl-Kommunikation wird immer wichtiger. Außerdem eignet die Nutzung der Antenne zur Hochfrequenzsektion aufgrund der Einführung der fünften Generation der mobilen Kommunikation. Die Anwendung geht zum Millimeterwellenbereich über. Die Wellenlänge der Mikrowellen und die Konstruktion der Antenne des von Satellitenkommunikation angewendeten Millimeterwellenbereiches wird immer kleiner. Der Verlust der Strahlenergie bei der Übertragung in der Luft ist groß. Hinzu kommt noch, dass die Antenne zur Nutzung von Multistrahlungen in der Lage sein soll. Um die Strahlenergie zu verstärken, wird eine herkömmliche Phased-Array-Antenne (PAA) genutzt. Die Hardware wird mit Leiterplatte (PCB) oder Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken (LTCC) hergestellt. Dieses Verfahren war der Haupttrend der technischen Entwicklung für die bisherigen Mobilkommunikation. Falls aber der benötigte Frequenzbereich in den Bereich der Millimeterwellen fällt, steht man vor eine schwere Herausforderung bei der Ausführung für die Technik und die Hardware. Insbesondere bei der Ausführung der relevanten Hardware bei der hoch verstärkten Antenne für 5 G (oder die Technik, die relevant für die jeweilige Strahlung) geht große Menge von Energie mit der Phased-Array-Antenne verloren, wodurch Störsignale entstehen.
Beim oben genannten Fall sind die Eigenschaften der aktiven Komponenten noch schwieriger zu beherrschen. Die Veränderungen der Amplituden und der Strahlungsphasen sind zum Beispiel recht unstabil, da sie von der Temperatur, der Störsignalstärke und sogar auch von der Losnummer in der Herstellung abhängig sind. Bei der Ausführung der Phased-Array-Antenne muss die Senderschaltung ebenso angepasst werden, wofür auch viele aktive Komponenten mitangebracht werden. Bei einer solchen Schaltung verlieren die Millimeterwellen sehr viele ihrer Energie. Um die nötige Antennenverstärkung beizubehalten, müssen die Anzahl der Antenneneinheiten ebenso erhöht werden. Wenn zum Beispiel der Verlust der Antennenschaltung 3 dB beträgt, dann werden doppelt so viele Antenneneinheiten gebraucht, um die verlorengegangene Energie zu kompensieren. Aber auch wenn die Anzahl der Antennen verdoppelt wird erhöht sich auch die Komplexität der Schaltung des Senders, wobei sich der Energieverlust wiederum gleichzeitig erhöht. Daher wird die Anzahl der Antennen enorm groß. Außerdem müssen die von der Phased-Array-Antenne erzeugten Strahlungen durch Phasenänderderung mit Hilfe eines Phasenverschiebers in die gewünschten Strahlungen umgewandelt werden. Im Millimeterwellenbereich können instabile Phasendifferenzen sowohl bei aktiven als auch bei passiven Komponenten entstehen, daher ist das Erzeugen einer gewünschten Strahlung relativ schwierig.
Auf einer anderen Seite wird der Abdeckungsbereich der Wellen bei der Mobilkommunikation betont. In einem idealen Fall bei einer Antennenverstärkung von 25 dBi wollen wir zuerst über das Problem der Abdeckung in Bezug auf den Richtfaktor diskutieren. Dabei ist der anfängliche Energienutzeffekt bei 100%. Sollte der Antennenrichtfaktor von 25 dB mit der Phased-Array-Antenne ausgeführt werden, dann beträgt die Strahlungsbreite von 5 dB ca. neun Grad. Wenn die Antenneneinheit 3 dB Verlust (50% Energieverlust) wegen der obengenannten Gründe erleidet, dann werden doppelt so viele Antenneneinheiten benötigt, um den Verlust zu kompensieren, wodurch die Strahlunsbreite verengt wird. Hat sich die Strahlungsbreite auf fünf Grad geändert, dann vermindert der Abdeckungsbereich sich in einem großem Umfang, wodurch die Komplexität des Systems sich hingegen im großen Umfang erhöht. In diesem Fall zwingt der Energieverlust der aktiven Schaltung weiterhin die Zunahme der Anzahl der Antenneneinheiten und das verengt wiederum die Strahlungsbreite bzw. auch den Abdeckungsbereich.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, wird die Parabolantenne mit mehrfachen Einspeisungen zur Erweiterung des Abdeckungsbereichs mit einbezogen. Um das Ziel der Abdeckung der Multistrahlung zu erreichen, muss außerdem die Position der Antenneneinspeisung bezüglich des Fokus absichtlich versetzt werden. Das Fokussieren soll mit der Defokussierung abgestimmt werden. Auf diese Weise kann eine Antenne, die mit mehreren defokussierten Antennen vorgesehen ist, über die Funktion der Multistrahlung verfügen. Mit der Methode der Defokussierung in Kombination mit der Deformation der Schüsseloberfläche kann der Fokusbereich sich entweder vergrößern oder auf einer waagerechten bzw. senkrechten Achse liegen. Demnach können mehrere Antennen aneinandergefügt werden, wodurch die Funktion der Multistrahlungsantenne erreicht werden kann. Mit der defokussierten Parabolantenne kann der Zweck der Multistrahlungsabdeckung erreicht werden, wodurch das oben genannte Problem überwunden wird. Das sollte eine optimale Lösung sein.
[Aufgabe der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erreichen eines Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolantenne. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, mit dem mehrere sich zueinander senkrecht-orthogonalen stehende Strahlungsfelder erzeugt werden, welche gleiche Kapazitätsstrahlungen synchron erzeugen können, sodass die Rate der Energieabdeckung des Umfangs, in dem die elektromagnetische Strahlung benötigt wird, und die Übertragungseffizienz erhöht werden kann.
Die oben genannte Aufgabe wird durch das nachstehend beschriebene Verfahren gelöst.

(1) Mit einer reinmetallischen Schüsseloberfläche und mehreren Feed-Antenne-Bauteilen, welche die elektromagnetische Energie von 37~39 GHz ausstrahlen, wird zuerst die Strahlungswellenform, die von einer der Feed-Antenne-Bauteilen erzeugt wird, analysiert, um den höchsten Verstärkungswert und die am besten geeignete Breite der Strahlung zu ermitteln. Dann erden der höchste Verstärkungswert und die am besten geeignete Breite der Strahlung mit der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche in Vergleich gestellt, damit das Fokuszentrum der Phasen ermittelt werden kann.
(2) Mit Hilfe des Defokussierung kann das Feed-Antennenelement, das mit dem Phasenfokuszentrum der reinmetallischen Schüsseloberfläche korrespondiert, nicht optimal fokussieren, wobei die weiteren Feed-Antennenelemente auf einer axialen Weise verlängert werden, so dass die Strahlungen der weiteren Feed-Antennenelementen auch das Phasenfokuszentrum der reinmetallischen Schüsseloberfläche mit benutzbar sind.
(3) Danach wird die vom jeweils einzelnen Feed-Antennenelement ausgestrahlte Strahlung kalkuliert, um den Abdeckungsbereich und Verstärkungswert der jeweiligen Strahlung zu ermitteln. Die Abdeckungsbereiche von mehreren Strahlungen können gleichmäßig verteilet werden und bilden mehrere senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme für die Strahlung. Des Weiteren kann die Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche durch die vielzähligen senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme der Strahlung geändert werden, sodass der Zweck der Abdeckung der sich zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Antennendiagramme der Multistrahlung erreicht wird.

Oben wird die Änderung der Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Tellerobfläche durch mehrere sich zueinander senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme beschrieben. Zuerst ist die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche mit mehreren Feed-Antennenelementen vorgesehen. Werden die elektromagnetischen Wellen von einzelnen Feed-Antennenelementen eingespeist, kann ein entsprechendes Antennendiagramm gebildet werden. Werden die elektromagnetischen Wellen mit einem anderen Winkel zu der Refelxionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche eingespeist, kann ein Antennendiagramm, das einen bestimmten Abdeckungsbereich hat und bei dem die ausgerichtete Stelle der Strahlung einstellbar ist, gebildet werden, da der Einspeiswinkel gleich dem Reflexionswinkel ist. Die vorliegende Erfindung verwendet die Verlängerung des Antennendiagramms der Strahlung mit der Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche wie folgt: Das Antennendiagramm der Strahlung des jeweiligen Feed-Antennenelements wird aufgezeichnet. Zunächst wird die Position des jeweiligen Feed-Antennenelements mit Hilfe des Algorithmus fixiert. Danach wird die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche verändert, wobei der Trend der Veränderung zu beobachten ist, um die Richtung der benötigten Einstellung zu ermitteln. Gemäß des Gestaltungsverfahrens kann das benötige Antennendiagramm der Strahlung ermittelt werden.
Noch konkreter gesagt; Dass die Konstruktion der einstellbaren Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche es ermöglicht, dass jede Strahlung über die Eigenschaften der gleichen Verstärkung, der Senkrecht-Orthogonalität und der niedrigen Seitenstrahlung verfügt.
Noch konkreter wird gesagt; dass die Analyse der Wellenform, die ein Feed-Antennenelement erzeugt hat, erst mit Hilfe der Wellenform eines anderen Feed-Antennenelements durchgeführt werden kann, um die Form des Durchmessers der Reflexionsoberfläche zu analysieren und zu gestalten. Die Formfunktion der Koordinate (x, y, z) des Durchmessers der Reflexionsoberfläche ist wie folgt: x(t, Ø) = a·tcosØ·r(Ø) + xo y(t, Ø) = b·tcosØ·r(Ø) + yo wobei (x(t, Ø), y(t, Ø)) die Projektion-Koordinate der Reflexionsoberfläche auf der Ebene x-y ist. (xo, yo) ist der Mittelpunkt der Projektion der Schüsseloberfläche. (t, Ø) sind die Parameter der Strahlungs- und Winkelrichtung des Polarkoordinatensystems auf der Ebene x-y, wobei t 0 ≤ t ≤ 1 ist und ψ 0 ≦ ϕ ≦ 2π ist, sodass a und b jeweils der Radius auf der x- und y-Achse auf der x-y Koordinatenebene der Projektion der Seiten der Reflexion ist. Die Funktion von r(Ø) ist wie folgend:
wobei der Wert t die From der Grenze der Durchmesserfläche ist und der Wert v zur Kontrolle der From der Grenze dient.
Noch konkreter wird gesagt, dass die Funktion der Form der Reflexionsfläche wie folgt ist: z(t, Ø) = ∑ N / n=0∑ M / m=0(C_nmcosnØ + D_nmsinnØ)F n / m(t) bobei z(t, Ø) die Koordinate auf der z-Achse darstellt. Der z-Wert ist durch die Entwicklung auf der Basisfunktion von trigonometrischen Funktionen und die modifizierten Jacobi Polynome ermittelt. N und M ist jeweils die Anzahl des Gliedes der verwendeten Basisfunktion, wobei n und m jeweils der Exponent der korrespondierendn Basisfunktion (nämlich die trigonometrische Funktion und Jacobi Polynome) und C_nm und D_nm jeweils die Koeffizient der aufgelösten Reihe und F n / m(t) ist, die modifizierte Jacobi Polynome sind. Mit Integralgleichung wird der jeweilige Wert von C_nm und D_nm ermittelt, aus denen der Wert der höchsten Verstärkung und der Wert der geeignetsten Strahlungsbreite abgeleitet wird. Die beiden Werte werden auf die Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche übertragen und das Fokuszentrum der Phasen kann somit ermittelt werden.
Noch konkreter gesagt; Falls die Methode der Defokussierung, mit der die optimalen Fokussierung des Feed-Antennenelements auf dem Fokuszentrum der Phasen der reinmetallischen Schüsseloberfläche nicht erfolgen kann, wird mit Hilfe vom iterativen Verfahren zur Einstellung von C_nm und D_nm, um den Abdeckungsbereich und den Wert der Verstärkung jeder Strahlung ermittelt. Zwischen den vielzähligen Abdeckungsbereichen der multiplen Strahlungen kann ein gleichmäßig verteiltes Antennendiagramm der Strahlungen gebildet und mit dem Antennendiagramm der Strahlungen kann die Konstruktion der Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche verändert werden.
Noch konkreter wird gesagt, dass die weiteren Feed-Antennenelemente sich auf einer Weise gemäß der waagerechten Achse oder senkrechten Achse ausstrecken können.
Noch konkreter wird gesagt; dass die erzeugten multiplen Strahlungsfelder zueinander senkrecht-orthogonale stehen müssen. Das kann wie folgt erfolgen:

(1) Definieren der relativen Position des Feed-Antennenelements und der reinmetallischen Schüsseloberfläche;
(2) Die Krümmung der reinmetallischen Schüsseloberfläche wird eingestellt, damit die Fokussierung von einem Punkt in eine Achse umgeändert wird, sodass die Verstärkung des Antennendiagramms und die Strahlungsbreite aller Feed-Antennenelemente mit Hilfe der reinmetallischen Schüsseloberfläche übereinstimmend gemacht werden können.
(3) Danach wird der Abstand zwischen dem jeweiligen Feed-Antennenelement eingestellt, damit die Stelle der höchsten Energie des Antennendiagramms aller Feed-Antennenelemente auf die Stelle der Nullpunkt des Antennendiagramms eines anderen Feed-Antennenelements fällt. Auf dieser Weise kann der Zweck, dass die Antennendiagramme des Multistrahls zueinander senkrecht-orthogonal stehen erreicht werden.

Noch konkreter wird gesagt: dass das Feed-Antennenelement ein Element ist, das die elektromagnetische Energie abstrahlt, die für den benötigten Frequenzbereich angewandt wird und der Umfang des benötigten Frequenzbereichs liegt bei 37~39 GHz.
Noch konkreter wird gesagt; dass das Feed-Antennenelement eine Objektivhornantenne ist, die über einen Wellenleiter aus Metall verfügt. An dem offenen Oberende des Wellenleiters ist eine Dielektrikumkonstruktion vorgesehen, die über einen Oberrand und einen Unterrand verfügt. Der Unterrand der Dielektrikumkonstruktion ist mit dem offenen Oberende des Wellenleiters verbunden und der Unterrand der Dielektrikumkonstruktion richtet sich zum Oberrand hin und ist bogenförmig.
Noch konkreter wird gesagt, dass die Dielektrikumkonstruktion das Durchstrahlen der Elektromagnetwellen ermöglicht und niedrige Verlust der Energie bewirkt. Die Dielektrikumkonstruktion ist aus einem Material gefertigt, das den Effekt der Phasenänderung des Antennendiagramms der Strahlungen erzeugen kann.
Noch konkreter wird gesagt, dass die Eigenschaft des Dielektrikums der Dielektrikumskonstruktion ermöglicht, dass der Wert der Verstärkung und der Wert der Strahlungsbreite sowie die Differenz der Polarisation nivelliert werden.
Noch konkreter gesagt, dass die Verstärkung der Engergiestrahlung, die von jedem genannten Feed-Antennenelement erzeugt werden kann gleich ist.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
ist die schematische Darstellung des Prozesses der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung der Ausführung der gesamten Konstruktion der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung der Konstruktion einer Objektivhornantenne der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung der Multistrahlung der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung der geometrischen Konstruktion einer Parabolantenne der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung des Prozesses der modifizierten Sattelpunktsnäherung der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung des Reflexionskoeffiziients der Mehrstrahlungsparabolantenne der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung des Antennendiagramms der 38 GHz-Mehrstrahlungsparabolantenne der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung des Antennendiagramms der 37,5 GHz-Mehrstrahlungsparabolantenne der vorliegenden Erfindung.
ist die schematische Darstellung des Antennendiagramms der 38,5 GHz-Mehrstrahlungsparabolantenne der vorliegenden Erfindung.
[Möglichkeiten der Erfindungsausführung]
Der technische Inhalt, die Besonderheiten und die Effekte der vorliegenden Erfindung werden in einer bevorzugten Ausführung anhand der Abbildungen ausführlich erklärt und klar dargestellt.
ist die schematische Darstellung des Verlaufsprozesses der vorliegenden Erfindung. In der Abb. werden die Ausführungsschritte gezeigt:

(1) Mit Hilfe einer reinmetallischen Schüsseloberfläche und mehreren Feed-Antennenelementen, die die elektronmagnetische Wellenenergie für 37~39 GHz senden, wird die Strahlungsform eines Feed-Antennenelementes analysiert, um den höchsten Verstärkungswert und die geeignetste Strahlungsbreite zu ermitteln. Werden der höchste Verstärkungswert und die geeignetste Strahlungsbreite auf die Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche übertragen, dann kann es das Fokuszentrum der Phasen ermittelt 101.
(2) Mit Hilfe der Defokussierung ermöglicht es das Feed-Antennenelement, das mit dem Fokuszentrum der Phasen der reinmetallischen Schüsselobfläche korrespondiert nicht optimal zu fokussieren und die weiteren Feed-Antennenelemente auf einer axialen Weise auszustrecken, so dass die Strahlungen der weiteren Feed-Antennenelemente auch das Phasenfokuszentrum der reinmetallischen Schüsseloberfläche mit benutzen können 102. Danach wird die vom jeweils einzelnen Feed-Antennenelement ausgestrahlte Strahlung kalkuliert, um den Abdeckungsbereich und Verstärkungswert der jeweiligen Strahlung zu ermitteln. Die Abdeckungsbereiche der multiplen Strahlungen können sich gleichmäßig verteilen und bilden mehrere senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme für die Strahlung. Des Weiteren kann die Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche durch die vielzähligen senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme der Strahlung geändert werden, sodass der Zweck der Abdeckung der zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Antennendiagramme für die Multistrahlung erreicht wird 103.

Die zeigt, dass die gesamte Konstruktion der vorliegenden Erfindung eine Stelle hat, die dafür gemacht ist, die Schüssel zu stützen, so dass die relativen Winkel der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 (Feed-Antennen) auf einem konstanten Wert gehalten können. Nachdem die Antenne fertig entworfen ist, muss es einen Mechanismus geben, damit der Winkel, die Positionen und der Abstand zwischen der reinmetallischen Telleroberfläche 1 (Parabolschüsselantenne) und den Feed-Antennenelementen 21, 22, 23, 24, 25 eingestellt werden können, so dass die Feed-Antennenelementen 21, 22, 23, 24, 25 bei der Anpassung an der reinmetallischen Telleroberfläche 1 richtig fokussiere, weil die Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 und die reinmetallische Telleroberfläche 1 getrennt gefertig werden müssen. Das ist der in der Gestaltung der Parabolschüsselantenne verwendete Mechnismus.
Die Objektivhornantenne der vorliegenden Erfindung ist anders als die der herkömmlichen. Bei der Gestaltung der Antenne für die Multistrahlung gibt es mehrere Feed-Antennen, die nebeneinander angebracht sind. Die Öffnung des Wellenleiters der herkömmlichen Hornantenne ist aus Metall und in einer viereckigen Bogenform oder Kegel- oder Pyramideform fertig gestellt. Aber um die Polarisationsdifferenzen zu vergrößern und um Strahlungsbreiten zu kontrollieren, wird die Anzahl und Höhe der Stufen der Öffnung der herkömmlichen Hornantenne erhöht. Durch die Zunahme der Anzahl und Höhe der Stufen wird die Konstruktion der Antenne immer größer.
Wenn also die herkömmliche Hornantenne als Antenne für Multistrahlungen gestaltet wird und der Effekt der Multistrahlungen erreicht werden soll, muss sie mit mehreren Feed-Antennenelementen vorgesehen werden. Also müssen im Bereich der Fokussierung einer Parabolschüssel mehrere Antennen angebracht werden, um die Konstruktion einer Antenne für Multistrahlungen zu bilden. In einem solchen Fall spielt die Größe der Feed-Antenne eine große Rolle. Werden die Feed-Antennenelemente auf einer herkömmlichen Hornantenne untergebracht, reicht das Volume bzw. der Raum der herkönnichen Hornantenne nicht aus oder wird der Abstand zwischen den Feed-Antennenelementen zu klein sein, wodurch sich die Isolierung zwischen den Antennen oder das Antennendiagramm verschlechtert. Außerdem werden sich die Möglichkeiten zur Einstellung der Antennendiagramme, damit sie sich senkrecht-othogonal zueinander stehen verringert.
Bei der vorliegenden Erfindung müssen neue Bauteile entwickelt werden, um das Volumen zu verringern, wobei das Wichtste ist, die Fläche des Querschnittes zu reduzieren, was heißt, die Gestaltung der Öffnung der Hornantenne zu verbessern. Bei der objektiven Antenne kann die Fläche des Querschnittes am meisten reduziert werden. Die ausführliche Konstruktion der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 in kann bessert erklärt werden, wenn die in der dargestellte Objektivhornantenne einbezogen wird (In der ist sie im zusammengebauten Zustand dargestellt, so dass es schwierig ist, Nummern an manchen Stellen anzugeben. Daher müssen und gleichzeitig zusammen betrachtet werden. Die ausführliche Konstruktion der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 ist die Selbe. Hiermit wird daher nur das Feed-Antennenelement 21 erklärt). Das Feed-Antennenelement 21 ist mit einem Wellenleiter 211 aus Metall und die Öffnung am Oberteil des Wellenleiter 211 ist mit einer Dielektrikumkonstruktion 212 vorgesehen, deren Oberfläche einen Bogen hat, wobei das Volumen nach oben immer kleiner wird.
Die jeweils am oberen Ende der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 vorgesehene Dielektrikumkonstruktion 212 ist ein Dielektrikummaterial (z. B. Polyvinylchlorid. Aber das ist nicht das einzige geeignte Material, so dass alle Materialien, die die elektronmagnetischen Wellen mit geringem Verlust übertragen und die Phasen des Antennendiagramms der elektromagnetischen Strahlung ändern können, hierfür verwendbar sind.) Die Dielektrikumkonstruktion 212 liefert einen Effekt, durch den die elektromagnetischen Wellen geordnet werden können. Solch eine Konstruktion weißt außerdem auch den Effekt der Reduzierung der Fläche auf. Diesen Teileffekt können die herkömmlichen Hornantennen nicht erreichen, die vollständig aus Metall fertig gestellt sind.
Um die Anzahl der Antennen der Empfangsstation auf dem Boden zu reduzieren und die Kosten zu senken oder um die Abdeckungsbereiche der Telekommunikation voneinander abzugrenzen, müssen Multistrahlungen zur Abdeckung eingesetzt werden, um die Kapazität der Kommunikation zu erhöhen und mit nur einer Antenne für mehrere Satelliten zu kommunizieren. Die Erzeugung der Multistrahlung ist bei der technischen Entwicklung für die Sendung der Millmeterwellen von einem Punkt zu einem anderen sehr wichtig, so dass die multiplen Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 (Feed-Antennen) für die vorliegende Neuheit für die Erzeugung der Multistrahlung verwendet werden, wobei das jeweilige Feed-Antennenelement 21, 22, 23, 24, 25 dafür zuständig ist, eine eigene Strahlung zu erzeugen (In der werden nur der Umfang aus Feed-Antennenelementen 22, 23, 24 entnommen. In der Abbildung kann erkannt werden, dass die Strahlungsform (Strahlungen 221, 231, 241) von den Elektromagnetwellen aus den Feed-Antennenelementen 22, 23, 24 weiter durch die Reflexionsfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 erzeugt wird.) Die Strahlungen stehen zueinander senkrecht-orthogonal, um die optimale Abdeckung zu erreichen.
In der Praxis verfügt die reinmetallische Telleroberfläche 1 (Parabolschüssel) über nur einen Fokuspunkt, der nur an einem Feed-Antennenelement (Feed-Antenne) angebracht wird. Die weiteren Feed-Antennenelemente (Feed-Antennen) müssen auf einer Weise von Defokussierung folgen. Die Anordnung der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 ist in dargestellt. Wenn die Stellen der Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 vom Fokus abweichen, ist er unscharf, wodurch die Leistung der davon erzeugten Strahlung sich verringert, z. B. die Verstärkung der Antenne schwächt sich somit ab.
Um die Leistungen aller Strahlungen gleich zu halten, müssen die Form der Telleroberfläche zur Optimierung der Strahlung aus der Antenne geändert werden, damit die jeweilige Stahlung gleich verstäkrt wird und der Effekt der niedrigen Seitenstrahlung ebenso erreicht wird. Die Konstruktion der Antennen für Multistrahlung muss die gleiche Verstärkung erzeugen, im gleichen Maße wie die Verstärkung der jeweiligen Strahlung eingestellt wird, was wie folgt erklärt wird:
Die relative Position zwischen des Feed-Antennenelement und der reinmetallischen Schüsseloberfläche 1 muss definiert werden.

(1) Danach wird die Krümmung der Telleroberfläche eingestellt, damit der Fokus von einem Punkt in eine Achse umgewandelt wird und dann werden die Verstärkung und die Strahlbreite des Antennendiagramms nivelliert, so dass das jeweilige Feed-Antennenelement durch die Reflexionsfläche gebildet wird.
(2) Hiermit wird ein Algorithmus angewandt, um den optimalen Trend zu ermitteln. Danach wird das Prinzip von Versuch und Fehler angewandt. Zuerst wird der Zielparameter definiert und dann wird der Zielwert mit Hilfe von Einstellung der Krümmung zur Telleroberfläche annähernd ermittelt. Wenn die Lösung den Grenzwert erreicht, wird die Telleroberfläche senkrecht zu der Krümmung gestellt, die beim ersten Schritt geändert worden ist, um eine andere Variable zu schaffen, so dass der Zielwert mit noch größerer Wahrscheinlichkeit erreicht wird. Werden die Verstärkung der verschiedenen Strahlungen nivelliert, dann kann es geschehen, dass die Verstärkungen einiger Strahlungen höher sind, als die von anderen. In diesem Fall kann keine gleiche Abdeckungsrate geliefert werden.

Bevor die vorliegende Erfindung zum physischen Gebrauch getestet wird, kann die Objektivhornantenne und die gewünschte Telleroberfläche vorher in Simulation konzipiert werden. Mit Zahlenanalyse werden zuerst eine gewünschte Objektivhornantenne und dann die gewünschte Telleroberfläche sowie die Daten für die Zahlenanalyse für die Parabolschüssel simuliert. Die Ergebnisse werden zunächst geprüft, ob sie die gewünschten Spezifikationen erfüllen können. Danach wird die Hornantenne mit Hilfe einer elektromagnetischen Simulationssoftware konzipiert, deren Funktion den Ergebnissen der Zahlenanalyse entspricht. Die Antenne wird dann auf die Telleroberfläche angebracht und anschließend noch mit der elektromagnetischen Simulationssoftware nachgeprüft. Wenn alles in Ordnung ist, dann können die Entwicklung und Gestaltung dementsprechend durchgeführt werden. Sollte es noch nicht in Ordnung sein, dann sollte die Antenne oder die Telleroberfläche, die mit der Zahlenanalyse simuliert wird, erneut abgeändert werden.
Bei der Zahlenanalyse für die Objektivhornantenne muss ein konstanter Verstärkungswert und eine Strahlungsbreite vorgegeben werden, denen die Größe der Antenne und die Öffnungsfläche der Objektivhornantenne zurückgerechnet werden. Anschließend werden sie mit der elektromagnetischen Software verifiziert. Die reinmetallische Telleroberfläche wird zuerst mit einem Wert der Hornantenne auf einer Weise eines mathematischen Modells und einer Objekthornantenne simuliert, um den Wert der höchsten Verstärkung und den Wert der geeignetsten Strahlungsbreite zu ermitteln. Die entsprechende Größe und Position, die von den ermittelten Werten auf der Telleroberfläche übertragen werden, stellt dann das Fokuszentrum der Phasen dar. Anschließend werden die weiteren Hornantennen auf axialer Weise erweitert, um den Abdeckungsbereich und die Verstärkung der jeweiligen Strahlung mit Hilfe der Methode der Optimierung zu ermitteln. Da die Telleroberfläche nur ein Fokuszentrum der Phasen hat, kann die Hornantenne im Fokuszentrum mit der Methode der Defukussierung eine perfekte Fokussierung nicht erreichen, weswegen weitere Strahlungen auch das Fokuszentrum der Phasen der Parabolantenne benutzen können. Zum Schluß soll es noch durch die elektromagnetische Simulationssoftware verifiziert werden.
Für die Defokussierung weist die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche im Wesentlich drei Konstruktionen auf. Es wird wie folgt erklärt:

(1) Erstens befindet das Feed-Antennenelement der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 sich in der genauen Mitte der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche. Diese Gestaltung wird zur Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 für dier Mittenspeisung. Das Gestalten solcher Reflexionsoberflächen der reinmetallischen Telleroberfläche 1 ist einfach. Man muss das Feed-Antennenelement in der Mitte anbringen. Das Antennendiagramm des Feed-Antennenelements kann die Energie konzentriert auf das Fokuszentrum der Phasen der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 einspeisen. Durch die besondere Eigenschaft des reinmetallischen Materials, das die elektromagnetischen Wellen reflektiert, kann der Effekt der hohen Verstärkung und des genauen Zielen der Ausrichtung einfacher erreicht werden. Aber das Feed-Antennenelement befindet sich auf dem Weg der reflektierten Energie der Reflexionsoberfläche an der reinmetallischen Telleroberfläche 1, sodass die Energie wegen der Existenz der physikalischen Konstruktion des Feed-Antennenelements im Vergleich zu den beiden weiteren Konstruktionen relativ geschwächt wird. Außerdem kann mit dieser Konstruktion die Gestaltung für mehrfache Einspeisungen nicht erfolgen. Der Grund dafür liegt darin, dass die Energie in großer Menge verlorengehen können, wenn alle der mehrere Feed-Antennenelemente sich auf dem Weg befinden, auf dem die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 die Energie der Strahlung reflektiert. Daher kommt diese Konstruktion für diese Anwendung nicht in Frage.
(2) Die zweite Konstruktion entspricht der Methode, die bei der vorliegenden Erfindung für die Einspeisung auf der Weise der Defokussierung angewendet wird. Bei dieser Konstruktion werden die Feed-Antennenelemente vom Weg, auf dem die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche die Energie der Strahlung reflektiert angebracht. Daher haben die Feed-Antennenelemente keinen Einfluss auf das Antennendiagramm der Strahlung. Außerdem kann diese Konstruktion für mehrfache Einspeisung angewandt werden. Schließlich ist die Antennenkonstruktion mit doppelten Telleroberflächen versehen, bei denen die Strahlungsöffnung des Feed-Antennenelements parallel zur Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche und das Feed-Antennenelement in der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche angeordnet werden. Des Weiteren wird eine kleinere Reflexionsoberfläche auf dem Weg der Strahlung der Antenne mit dem Zweck angebracht, den Effekt der Ausrichtungsbestimmung mit höherer Genauigkeit für die Energie der Strahlung aus dem Feed-Antennenelements durch zweimalige Reflexion zu erreichen. Für die vorliegende Neuheit wird die zweite Konstruktion mit der Defokussierung angewendet.

Bei der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 sind mehrere Feed-Antennenelemente angeordnet. Jede elektromagnetische Welle, die das jeweilige Feed-Antennenelement einspeist, bildet ein entsprechendes Antennendiagramm der Strahlung. Wenn der Winkel, bei dem das jeweilige Feed-Antennenelement die Strahlung auf die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche 1 einspeist, unterschiedlich ist, kann sich ein Antennendiagramm wegen der physikalischen Eigenschaft, dass der Winkel des Einstrahlen und der Winkel des reflektierten Strahls gleich ist bilden, das einen bestimmten Bereich abdeckt und bei dem die ausgerichtete Stelle der Strahlung einstellbar ist. Die vorliegende Erfindung verwendet die Verlängerung des Antennendiagramms der Strahlung mit der Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche wie folgt: Das Antennendiagramm der Strahlung des jeweiligen Feed-Antennenelements wird aufgezeichnet. Zunächst wird die Position des jeweiligen Feed-Antennenelements mit Hilfe eines Algorithmusses fixiert. Danach wird die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche verändert, wobei der Trend der Veränderung beobachtet wird, um die Richtung der benötigten Einstellung zu ermitteln. Gemäß der Gestaltungsmethode kann das benötige Antennendiagramm der Strahlung ermittelt werden. Die Methode des Algorithmus wird wie folgt erklärt:
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Parabolantennensystem verwendet, um die Multistrahlungen zu erzeugen. Die wesentlichen Methoden dafür sind Analyse und Zusammensetzung. Mit der Analysemethode wird die Wellenform der Strahlung von den elektromagnetischen Wellen, welche das Feed-Antennenelement erzeugt, über dem die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Telleroberfläche gebildet ist berechnet. Die Technik der Zusammensetzung dient dazu, eine geeignete Form der Reflexionsoberfläche für neue Verteilung der Energie zu finden, damit die elektronischen Wellen der Strahlung miteinander zusammenwirken, um die benötigten gleichwertigen Strahlungen oder Multistrahlungen zu erzeugen. Bei der Analysemethode wird die Wellenoptik bzw. physikalische Optik (abgekürzt in PO) in der vorliegenden Erfindung verwendet. Mit PO kann ein elektromagnetisches Feld auf einer Reflexionsoberfläche einen sogenannten Äquivalentstrom entstehen lassen, der eine Form der elektronischen Wellen der Strahlung bildet. Diese Methode unterscheidet sich von der allgemeinen PO darin, dass der Teil der Integrationsrechnung bei der allgemeinen PO mit Hilfe der Technik des Gauß-Strahls berechnet werden musss. Mit der Analysemethode kann die Integrationsrechnung vermieden werden. Für eine riesig große Reflexionsoberfläche kann das Verfahren bei der Analysemethode ebenso sehr schnell sein. Für die Zusammensetzung wird die Sattelpunktsnäherung verwendet.
Um die Form der Durchmesserfläche für die Reflexionsoberfläche zu analysieren und zu gestalten, muss die Wellenform der Strahlung, die von einem Feed-Antennenelement erzeugt wird, mit einbezogen werden. Die Funktion der Form der Durchmesserfläche für die Reflexionsoberfläche mit den Punkten (x, y, z) als Koordinaten sieht wie folgt aus (Siehe auch die geografische Konstruktion des verformten Antennensystems in ): x(t, Ø) = a·tcosØ·r(Ø) + xo y(t, Ø) = b·tcosØ·r(Ø) + yo (1)
Wobei (x(t, Ø), y(t, Ø)) die Koordianten der Projektion für die Reflexionsoberfläche auf der x-y Ebene liegen, (xo, yo) der Mittelpunkt der Projektion der Telleroberfläche. (t, Ø) der Paramenter der Winkelrichtung ist und die Strahlungsrichtung des Polarkoordinatensystems auf der x-y Ebene liegt, wobei t als 0 ≤ t ≤ 1 definiert wird und darüber hinaus ψ zwischen 0 ≦ ϕ ≦ 2π liegt. Daher sind a und b die Radien auf der x- und y-Achse in der auf der Ebene der x-y Ebene projizierten Seiten der Reflexionsoberfläche und die Funktion von r(Ø) ist wie folgt definiert:
wobei diese Form die Durchmessersseiten darstellt, wenn t = 1 ist. V dient zum Bestimmen der Form der Grenze. Der Vorteil der oben beschriebenen Darstellungsmethode ist, dass die Durchmessersseiten ziemlich glatt sind. Diese Eigenschaft ist sehr geeignet dafür, mit Gauß-Strahl das Problem der Oberflächenstreuung zu analysieren.
Danach wird die Form der Reflexionsoberfläche mit Jacobi-Fourierreihe analysiert und gestaltet. Die Funktion der Form der Reflexionsoberfläche lautet: z(t, Ø) = ∑ N / n=0∑ M / m=0(C_nmcosnØ + D_nmsinnØ)F n / m(t) (3)
Wobei z(t, Ø) die Koordinate auf der z-Achse ist. Der z-Wert ist durch die Auflösung auf der Basisfunktion von trigonometrischen Funktionen und die modifizierte Jacobi-Polynome ermittelt. N und M sind jeweils die Anzahl der Glieder der verwendeten Basisfunktion, wobei n und m alsjeweils der Exponent der korrespondierenden Basisfunktion dient (nämlich die trigonometrische Funktion und Jacobi Polynome) C_nm und D_nm jeweils die Koeffizienten der aufgelösten Reihe darstellen und F n / m(t) die modifizierte Jacobi-Polynome. Mit Integralgleichung wird der jeweilige Wert von C_nm und D_nm ermittelt, aus denen der Wert der höchsten Verstärkung und der geeignesten Strahlungsbreite abgeleitet wird. Die beiden Werte werden auf die Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche übertragen und das Fokuszentrum der Phasen kann somit ermittelt werden.
Mit Hilfe der oben genannte Funktion wird das eingespeiste Elektromagnetfeld, das das Feed-Antennenelement ausgestrahlt hat, durch Reflexion in das vorgegebene Antennendiagramm der Strahlung umgewandelt. Danach wird das iterative Verfahren zur Zusammensetzung mit der modifizierten Sattelpunksnäherung (ISDM) durchgeführt. Die Sattelpunksnäherung kann in zwei iterative Verfahren unterteilt werden. Eine davon ist das ursprüngliche SDM-Verfahren und das andere ist das iterative Verfahren, bei der die Anzahl der Variablen geändert werden kann. Zuerst wird der Wert der Kostfunktion mit wenigen Variablen berechnet und dann wird die Anzahl der Variablen ber den weiteren Iterationen nach und nach zugefügt, um das globale Minimum zu ermittelen. Bei der Durchführung der Zusammensetzung der Schüsselreflexionsoberfläche kann die vom SDM-iterativen Verfahren definierte Kostenfunktion wie folgt dargestellt werden:
Wobei N_S die Anzahl der Probeentnahmestelle in der Beobachtungszone sowie der Wert der Verstärkung in j Richtungen der reinmetallischen Schüsseloberfläche 1 darstellt (Parabolschüsselantenne) und G_j der ausgerechnete Wert der Verstärkung der Antenne in j-Richtung sowie der Zielwert der Verstärkung ist.
Die Werte der Seitenstrahlung und der Kreuzpolarisation werden durch den Wert von G_j ^d bestimmt. Die Komponenten des Vektors der Kopolarisation und Kreuzpolarisation können jeweils mit zwei Verstärkungen überlegt werden. Der in die Kostenfunktion, die von der SDM-Iteration definiert ist, eingeführte gewichtete Wert fj kann uns den besonders interessanten Wert der Verstärkung betonen lassen.
Die in der Funktion der Form der Reflexionsoberfläche unbekannten Koeffizienten C_nm und D_nm müssen in der Funktion (3) so eingestellt werden, damit ϕ sein Minimum erreichen kann.
Da ISDM auf die Konstruktion von SDM basiert, kann die Gradientenrichtung in Kostenfunktion den Koeffizient β_i (β_i stellt die Zahl C_nm oder D_nm, wobei i der Index nm ist dar) der Auflösung der Reihe der Schüsselreflexionsoberfläche einstelllen und beschreiben. Damit der Wert der Kostenfunktion ein Minimum sein kann, kann β_i in der (k + 1)-ten Iteration mit Hilfe der folgenden Funktion ermittelt werden:
In der Funktion (5) ist μ ein Skalarfaktor, so dass mit der Wahl des geeigneten μ-Wertes das ϕ-Minimum ermittelt wird. Auf der rechten Seite der obigen Gleichung (5) ist der Gradient und die Gleichung (5) im Q-dimensionalen Raum von ϕ so weit in ihrer Richtung reduziert, dass im allgemeinen als Anfangswert μ der Kehrwert der Steigung ψ genommen werden kann.
Das Verfahren von ISDM wird in der gezeigt. Die Iterationen der Außenseite von ISDM dienen zum Ändern der Anzahl der Variablen, wobei anfangs nur einfach angenommen wird, wieviele Koeffienten benötigt werden (zum Beispiel gibt es nur C00, C01 und D10 für die rundförmige Durchmesseroberfläche), um die Form der Parabolreflexionsoberfläche zu bestimmen. Danach wird die Anzahl der Variablen nach und nach erhöht, bis die Koeffizient aller Q-Glieder verbraucht ist.
Die Iterationen der Innenseite von SDM wird so lange weiter durchgeführt, bis das lokale Minimun ermittelt ist. Nachdem das lokale Minimun ermittelt wurde, wird ein Koeffizient von den Q-Koeffizienten zu den Iterationen hinzugefügt, wobei die Iterationen der Innenseite von SDM erneut durchgrführt werden. Der Wert des lokalen Minimums wird als der Anfangswert für die nächste Iteration bestimmt. Das Verfahren wird andauernd durchgeführt, bis alle Q-Koeffizienten in den Optimierungsprozess eingefügt sind. Mit dieser Methode kann ein noch verallgemeinertes globales Minimum ermittelt werden.
Was noch betont werden muss, ist, dass die Leistung, die von der Parabolreflexionsoberfläche abgestrahlt wird, erneut verteilt wird, wenn das Glied der hohen Potenz in die Funktion (3) hinzugefügt wird, sodass die Kostenfunktion noch besser optimierbar ist.
Nachdem die obige Funktion ausgerechnet wird, kann eine Paraboloberfläche gestaltet werden, die bei der wirkenden Frequenz verwendbar ist. Die Verstärkung der Energie kann sich abschwächen, wenn die Objektivhornantenne defokussiert platziert wird und unter den Umständen, dass die Kopplung der eingespeisten Antennen keine Störung entstehen lassen sowie die fünf Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25, wie die zeigt, mit teilweisen Überlappen der Antennendiagramme angeordnet werden, weil die Stelle der Fokussierung nicht auf den Hauptfokus liegt. In der Zusammensetzung der Hornantenne sind die Feed-Antennenelemente zwar nebeneinander benachbart, aber sie erzeugen keinen miteinander störenden Kopplungseffekt, weil sie jeweilig in bestimmter Richtung ausgerichtete Strahlung erzeugen. Außerdem haben sie miteinander keinen Kontakt, so können sie sich voneinander im Allgemeinen gut abgrenzen. Des Weiteren muss der Abstand zwischen den jeweiligen Exemplaren der fünf Feed-Antennenelementen 21, 22, 23, 24, 25 richtig eingestellt werden, so dass sie ein senkrecht-orthogonales Antennendiagramm bilden können.
Die Einstellung der Senkrecht-Orthogonalität der vorliegenden Erfindung erfolgt wie folgt:

(1) Zuerst werden die relativen Positionen des Feed-Antennenelements 21, 22, 23, 24, 25 und die der reinmetallische Schüsseloberfläche 1 definiert. Danach wird die Krümmung der reinmetallischen Schüsseloberfläche eingestellt, damit die Fokussierung von einem Punkt in eine Achse umgeändert wird, sodass die Verstärkung des Antennendiagramms und die Strahlungsbreite aller Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 mit Hilfe der reinmetallischen Schüsseloberfläche nivelliert werden können.
(2) Anschließend wird der Abstand zwischen dem jeweiligen Feed-Antennenelement 21, 22, 23, 24, 25 eingestellt. Der erste Schritt ist es, die Position des Feed-Antennenelements 23 zu fixieren, das auf dem Mittelpunkt entsprechend steht. Danach wird ein weiteres Feed-Antennenelement 24 an einer Seite platziert, wobei der höchste Punkt der Energie des Antennendiagramms des zweiten Feed-Antennenelements 24 auf die Null-Position des Antennendiagramms des zweiten Feed-Antennenelements 23 eingestellt wird.
(3) Weiterhin wird das dritte Feed-Antennenelement 22 an der anderen Seite des Feed-Antennenelements 23 platziert. Der oben beschriebenen Schritte werden wiederholt. Die weiteren Feed-Antennenelemente werden erweitert platziert und das Antennendiagramm wird eingestellt, bis alle Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 in Position sind. Auf diese Weise kann eine Reflexionsantenne mit der Multistrahlung und den senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme der Strahlungen erzielt werden.

Wird die Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche 1 betrachtet, so ist erkennbar, dass die Reflexionsoberfläche keine perfekte Form eines Bogens darstellt, sondern eine Ovalform, die auf der waagerechen Achse verlängert ist. Der Grund dafür ist, dass das Antennendiagramm des Feed-Antenenelements auf die Schüsseloberfläche einstrahlen kann. Insgesamt gibt es fünf Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25, die versetzt werden müssen, wobei die Achse der Versetzung die Achse der veränderten Krümmng auf der Reflexionsoberfläche gleicht. Die Hauptgründe dafür sind folgende: Erstens muss der Reflexionswinkel eingestellt werden, damit die Standardnorm des Abdeckungsbereiches und der Senkrecht-Orthogonalität zwischen dem jeweiligen Strahlungsbündel erreicht werden kann. Zweitens muss die Krümmung der Schüsseloberfläche eingestellt werden, da die reflektierte Verstärkung des jeweiligen Feed-Antennenelements einen gleichen Standard erreichen muss.
Die zeigt die Werte von den jeweiligen Reflexionskoeffizienten an, die die fünf Antennen der vorliegenden Konstruktion jeweils eingespeist bekommen haben. Darunter ist der Wert der jeweiligen Reflexionskoeffizienten vom Feed-Antennenelement 21 und Feed-Antennenelement 23 beim Arbeitsbereich in der Frequenz 38 GHz am schlechtesten, da diese nur –11.67 dB beträgt. Der Wert der Reflexionskoeffizienten vom Feed-Antennenelement 24 beträgt beim Arbeitsbereich in der Frequenz 38 GHz –12.27 dB. Der Wert der Reflexionskoeffizienten vom Feed-Antennenelement 23 beträgt beim Arbeitsbereich in der Frequenz 38 GHz –12.16 dB und der Wert der Reflexionskoeffizienten vom Feed-Antennenelement 22 beträgt beim Arbeitsbereich in der Frequenz 38 GHz –12.49 dB. Hiermit ist erkennbar, dass die Leistung des Wertes der Reflexionskoeffizienten vom Feed-Antennenelement 22 die optimale ist.
Schaut man an, so sieht man die schematische Darstellung des Antennendiagramms der Parabolschüsselantenne für Multistrahlung bei 38 GHz. Für das Erzeugen des Strahlungsbündels speisen die Feed-Antennenelemente nicht gleichzeitig ein, sondern vereinzelt nacheinander, so dass die Winkel und die Breite der Hauptstrahlungsbündel, die durch Einspeisung erzeugt werden wie folgt aussehen:

(1) Wenn das Feed-Antennenelement 21 einspeist wird, beträgt der Winkel des Hauptstrahlungsbündels des Feed-Antennenelements 21 um die 24 Grad und die Breite des Strahlungsbündels liegt bei –10 dB 12 Grad.
(2) Wenn das Feed-Antennenelement 22 einspeist, beträgt der Winkel des Hauptstrahlungsbündels des Feed-Antennenelements 22 um die 12 Grad und die Breite des Strahlungsbündels liegt bei –10 dB 11,7 Grad.
(3) Wenn das Feed-Antennenelement 23 einspeist, beträgt der Winkel des Hauptstrahlungsbündels des Feed-Antennenelements 23 um die 0 Grad und die Breite des Strahlungsbündels liegt bei –10 dB 11,6 Grad.
(4) Wenn das Feed-Antennenelement 24 einspeist, beträgt der Winkel des Hauptstrahlungsbündels des Feed-Antennenelements 24 um die –12 Grad und die Breite des Strahlungsbündels liegt bei –10 dB 12,3 Grad.
(5) Wenn das Feed-Antennenelement 25 einspeist, beträgt der Winkel des Hauptstrahlungsbündels des Feed-Antennenelements 25 um die –24 Grad und die Breite des Strahlungsbündels liegt bei –10 dB 13,4 Grad.

Die Verstärkung, die die fünf Feed-Antennenelemente 21, 22, 23, 24, 25 mit Hilfe der Schüsseloberfläche erhalten, beträgt immer 25 dB ± 0.2 dB, wobei der Abdeckungsbereich, gesehen von der Schüsseloberfläche nach außen zwischen –30° bis 30° beträgt. In Bezug auf die Antenne mit hoher Verstärkung weißt die Antenne bei einem Abdeckungsbereich sehr gute Leistungen auf. Zur Zeit liegt der Abdeckungsbereich in einem der Hauptströme im Bereich der Mobiltelekommunikation. Die vorliegende Neuheit bietet außer 38 GHz auch noch die Energie der elektromagnetischen Wellen bei 37~39 GHz. In und wird jeweils für 37,5 GHz bzw. 38,5 GHz gezeigt. Bei beiden werden etwa gleicher Effekt und gleiche Eigenschaft auftreten, so dass es nicht mehr nochmals erklärt wird.
Durch die obigen Erklärungen ist erkennbar, dass die Abdeckungsbereiche, die von dem Strahlungsbündel des jeweiligen Feed-Antennenelements 21, 22, 23, 24, 25 gebildet sind, die Eigenschaft der Senkrecht-Orthogonalität besitzen, so dass sie gleichmäßig verteilt liegen und mehrere Abdeckungsbereiche des Kommunikationsdienstes bilden. Es ist offensichtilich, dass die Abdeckungsrate des Kommunikationsdienstes im Bereich von 37~39 GHz mit Hilfe der vorliegenden Technik effektiv erhöht werden kann.
Im Vergleich mit den anderen herkömmlichen Techniken weist die Technik der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile auf:

1. Die vorliegende Erfindung kann mehrere zueinander senkrecht-orthogonal stehende Antennendiagramme bilden, wobei sie die gleiche Verstärkung der Strahlungsenergie erzeugen kann, so dass die Energieabdeckungsrate im benötigen Strahungsfeld der elektromagnetischen Wellen erhöht wird und der Effekt der Übertragens gesteigert werden kann.
2. Das Antennensystem der vorliegenden Erfindung ist für den Frequenzbereich der Wellen gedacht, deren Wellenlängen kleiner als ein Millimeter sind. Sie können mehr Strahlungsbündel erzeugen, wobei die Multi-Strahlungsbündel den Effekt der Senkrecht-Orthogonalität aufweisen und die Verstärkung der jeweiligen Antennenstrahlung zwischen den Multi-Strahlungsbündeln auch gleich sein.
3. Die vorliegende Neuheit ist mit Hilfe der Methode der Defokussierung ausführbar. Ursprünglich wenn die Stelle der eingespeisten Strahlung der Feed-Antenne vom Fokus abweicht wird die unscharf, aber der unscharfe Zustand wird bei der vorliegenden Erfindung weiter in ein Phänomen der Defokussierung modifiziert. Auf dieser Weise kann die Abdeckungsrate und die Übertragungseffizienz der Energie deutlich erhöht, obwohl die Leistung des jeweiligen erzeugten Strahlungsbündels schwächer wird.

Die Ausführung der vorliegenden Erfindung wird wie oben erklärt, ist allerdings nicht nur durch diese Erklärungen beschränkt. Jeder, der über allgemeine Kenntnisse in diesem Technikbereich verfügt, kann die vorliegende Neuheit innerhalb des Erfindungssinnes und im Bereich der vorliegenden Erfindung auf geringfügiger Weise ändern oder modifizieren, nachdem er die technischen Sonderheiten und die Ausführung der vorliegenden Erfindung verstanden hat. Die unten aufgeführten Ansprüche sind maßgebend für den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: Rein metallische Schüsseloberfläche
21: Feed-Antennenelement
211: Wellenleiter
212: Dielektrikumkonstruktion
22: Feed-Antennenelement
23: Feed-Antennenelement
24: Feed-Antennenelement
25: Feed-Antennenelement

Claims

Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-othogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne, umfassend: Mit einer rein metallischen Schüsseloberfläche und mehreren Feed-Antenne-Bauteilen, welche die elektromagnetische Energie von 37~39 GHz ausstrahlen können, wird zuerst die Strahlungswellenform, die von einer von den Feed-Antennenbauteilen erzeugt wird analysiert, um den höchsten Verstärkungswert und die geignetste Breite der Strahlung zu ermitteln. Dann werden der höchste Verstärkungswert und die geeignetste Breite der Strahlung mit der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche in Vergleich gestellt, damit das Fokuszentrum der Phasen ermittelt werden kann. Mit Hilfe des Defokussierung kann das Feed-Antennenelement, das zu dem Phasenfokuszentrum der rein metallischen Schüsseloberfläche korrespondiert, nicht optimal fokussieren, wobei die weiteren Feed-Antennenelemente auf einer axialen Weise verlängert werden, so dass die Strahlungen der weiteren Feed-Antennenelementen auch das Phasenfokuszentrum der reinmetallischen Schüsseloberfläche mit nutzen können. Danach wird die vom jeweils einzelnen Feed-Antennenelement ausgestrahlte Strahlung kalkuliert, um den Abdeckungsbereich und den Verstärkungswert der jeweiligen Strahlung zu ermitteln. Die Abdeckungsbereiche der multiplen Strahlungen können sich gleichmäßig verteilen und bilden mehrere senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme für die Strahlung. Des Weiteren kann die Konstruktion der Reflexionsoberfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche durch die multiplen senkrecht-orthogonalen Antennendiagramme der Strahlung geändert werden, so dass der Zweck der Abdeckung der zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Antennendiagramme der Multistrahlung erreicht werden kann.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktion der einstellbaren Reflexionsoberfläche der rein metallischen Schüsseloberfläche es ermöglicht, dass jede Strahlung über die Eigenschaften der gleichen Verstärkung, der Senkrecht-Orthogonalität sowie der niedrigen Seitenstrahlung verfügt.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse der Wellenform, die ein Feed-Antennenelement erzeugt hat, erst mit Hilfe der Wellenform eines anderen Feed-Antennenelements durchgeführt werden kann, um die Form des Durchmessers der Reflexionsoberfläche zu analysieren und zu gestalten. Die Formfunktion der Koordinate des Durchmessers der Reflexionsoberfläche ist wie folgt: x(t, Ø) = a·tcosØ·r(Ø) + xo y(t, Ø) = b·tcosØ·r(Ø) + yo Wobei (x(t, Ø), y(t, Ø)) die Projektion-Koordinate der Reflexionsoberfläche auf der Ebene x-y ist. (xo, yo) ist der Mittelpunkt der Projektion der Schüsseloberfläche. (t, Ø) sind die Parameter der Strahlungs- und Winkelrichtung des Polarkoordinatensystems auf der Ebene x-y, wobei t bei 0 ≤ t ≤ 1 liegt und ψ bei 0 ≦ ϕ ≦ 2π, so dass a und b jeweils der Radius auf der x- und y-Achse auf der x-y Koordinatenebene die Projektion der Seiten der Reflexion darstellen. Die Funktion von τ(Ø) ist wie folgt:
Wobei der Wert t die From der Grenze der Durchmesserfläche darstellt und der Wert v zur Kontrolle der From der Grenze dient.
Das charakteristische Merkmal der Methode zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Form der Reflexionsfläche wie folgt ist: Z(t, Ø) = ∑ N / n=0∑ M / m=0(C_nmcosnØ + D_nmsinnØ)F n / m(t) wobei z(t, Ø) die Koordinate auf der z-Achse ist. N und M sind jeweils die Anzahl der Glieder der verwendeten Basisfunktion, wobei n und m jeweils der Exponent der korrespondierenden Basisfunktion und C_nm und D_nm jeweils die Koeffizienten der aufgelösten Reihe und F n / m(t) die modifizierten Jacobi-Polynome darstellen. Mit Integralgleichung wird der jeweilige Wert von C_nm und D_nm ermittelt, aus denen der Wert der höchsten Verstärkung und der Wert geeignetsten Strahlungsbreite abgeleitet. Die beiden Werte werden auf die Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche übertragen und das Fokuszentrum der Phasen kann somit ermittelt werden.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Methode der Defokussierung, mit der die perfekte Fokussierung des Feed-Antennenelements auf dem Fokuszentrum der Phasen der reinmetallischen Schüsseloberfläche nicht erfolgen kann, mit Hilfe vom iterativen Verfahren zur Einstellung von C_nm und D_nm, um den Abdeckungsbereich und den Wert der Verstärkung jeder Strahlung ermittel wird. Zwischen den multiplen Abdeckungsbereichen der vielzähligen Strahlungen kann ein gleichmäßig verteiltes Antennendiagramm für die Strahlungen gebildet werden und mit diesem Antennendiagramm ist die Konstruktion der Reflexionsfläche der reinmetallischen Schüsseloberfläche veränderbar.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-oethogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Feed-Antennenelemente auf einer Weise sich von den waagerechten Achsen oder senkrechten Achsen ausstrecken können.
Vefahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten multiplen Strahlungsfelder zueinander senkrecht-orthogonal stehen müssen. Das kann wie folgt erfolgen: (1) Die relative Position des Feed-Antennenelements und der reinmetallische Schüsseloberfläche sind definiert. (2) Die Krümmung der reinmetallischen Schüsseloberfläche wird eingestellt, damit die Fokussierung von einem Punkt in eine Achse umgeändert wird, so dass die Verstärkung des Antennendiagramms und die Strahlungsbreite aller Feed-Antennenelemente mit Hilfe der reinmetallischen Schüsseloberfläche übereinstimmend gemacht werden können. (3) Danach wird der Abstand zwischen dem jeweiligen Feed-Antennenelement eingestellt, damit die Stelle der höchsten Energie des Antennendiagramms aller Feed-Antennenelemente auf die Stelle des Nullpunktes des Antennendiagramms eines anderen Feed-Antennenelements fällt. Auf diese Weise kann der Zweck, dass die Antennendiagramms des Multistrahls zueinander senkrecht-othogonal stehenend erreicht werden.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feed-Antennenelement ein Element darstellt, das die elektromagnetische Energie abstrahlen kann, die für den benötigten Frequenzbereich angewandt wird, und dessen Umfang des benötigten Frequenzbereichs liegt bei 37~39 GHz.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Feed-Antennenelement eine Objektivhornantenne darstellen, die mit einem Wellenleiter aus Metall vorsehen ist. An dem offenen Oberende des Wellenleiters ist eine Dielektrikumkonstruktion vorgesehen, die über einen Oberrand und eine Unterrand verfugt. Der Unterrand der Dielektrikumkonstruktion ist mit dem offenen Oberende des Wellenleiters verbunden und der Unterrand der Dielektrikumkonstruktion richtet sich zum Oberrand hin und ist bogenförmig.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrikumkonstruktion das Durchstrahlen der Elektromagnetwellen ermöglicht und niedrige Verluste bei der Energie bewirkt. Die Dielektrikumkonstruktion ist aus einem Material gefertigt, das den Effekt der Phasenänderung des Antennendiagramms für die Strahlungen erzeugen kann.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft des Dielektrikums der Dielektrikumkonstruktion es ermöglicht, dass der Wert der Verstärkung und der Wert der Strahlungsbreite sowie die Differenz der Polarisation sehr nahe beinander liegen.
Verfahren zum Erreichen des Abdeckungsbereichs mit einem Antennendiagramm von mehreren zueinander senkrecht-orthogonal stehenden Multistrahlen mit Hilfe einer Multi-Feed-Parabolschüsselantenne nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung der Engergiestrahlung, die von jedem genannten Feed-Antennenelement erzeugt werden kann, gleich sein muss.