DE10300701A1

DE10300701A1 - Vielstrahlantennenvorrichtung

Info

Publication number: DE10300701A1
Application number: DE10300701A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Mizuno; Hiroyuki Satou; Izuru Naitou; Soichi Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2003-12-11
Also published as: FR2839813B1; JP2003332838A; FR2839813A1; US6774862B2; US20030214451A1

Abstract

Es wird eine Vielstrahlantennenvorrichtung angegeben. Die Vielstrahlantennenvorrichtung weist folgendes aus: einen Hauptreflektor (1), einen Hilfsreflektor (2), eine Zuleitungseinrichtung (3) für gebündelte Strahlen, eine Primärstrahleranordnung (5), die eine Vielzahl von Primärstrahlern (5a) hat, und eine Linsenanordnung (10), die eine Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen (10a) entsprechend der Vielzahl von Primärstrahlern (5a) hat. Die Linsenanordnung (10) kann in der Nähe eines vorderen Endes der Primärstrahleranordnung (5) angeordnet sein. Alternativ ist die Linsenanordnung (10) in einem elektrischen Wellenausbreitungsbereich der Zuleitungseinrichtung (3) für gebündelte Strahlen angeordnet, wo eine Vielzahl von Strahlen, die einen Vielfachstrahl bilden, in bezug auf elektrische Energie räumlich voneinander getrennt sind. Somit kann die Vielstrahlantennenvorrichtung das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vielstrahlantennenvorrichtung zum Gebrauch auf den Gebieten der Radioastronomie, der Nachrichtenübertragung usw.
Eine Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß dem Stand der Technik ist bekannt aus "Multibeam antenna", Masaaki Sinji, Journal of IECE (The Institute of Electronics and Communication Engineers), 77, 5, S. 544-551.

Fig. 7 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer bekannten Vielstrahlantennenvorrichtung zeigt. Dabei bezeichnet 1 einen Hauptreflektor, der eine Spiegelfläche mit rotationssymmetrischer Gestalt hat, 2 ist ein Hilfsreflektor, der eine Spiegelfläche mit rotationssymmetrischer Gestalt hat, 3 ist eine Zuführungseinrichtung für gebündelte Strahlen, und 3a bis 3d bezeichnen Bündelungsreflektoren, die die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen bilden. Jeder der beiden Reflektoren 3a und 3b hat eine hochglanzpolierte Oberfläche mit rotationsquadratischer Gestalt, und jeder der verbleibenden Bündelungsreflektoren 3c und 3d hat eine hochglanzpolierte Oberfläche mit planarer Gestalt.

Ferner bezeichnet 4a einen Brennpunkt des Bündelungsreflektors 3a; 4b ist ein Brennpunkt des Bündelungsreflektors 3b; 4c ist ein durch den Bündelungsreflektor 3c erzeugter Bildbrennpunkt, der dem Brennpunkt 4a entspricht; 4d ist ein durch den Bündelungsreflektor 3d erzeugter Bildbrennpunkt, der dem Brennpunkt 4b entspricht.

5 ist eine Primärstrahleranordnung; 5a bezeichnet jeden von einer Vielzahl von Primärstrahlern, die die Primärstrahleranordnung 5 bilden; 6 ist ein Transceiver, der mit der Primärstrahleranordnung 5 verbunden ist; 7 ist eine Elevationswinkeldrehachse, 8 ist eine Peilwinkeldrehachse; und 9 ist ein Antennensockel zur festen Anbringung der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen, der Primärstrahleranordnung 5 und des Transceivers 6.

Es folgt nun eine Beschreibung der Betriebsweise der bekannten Vielstrahlantennenvorrichtung. Die in Fig. 7 gezeigte Vielstrahlantennenvorrichtung verwendet die Primärstrahleranordnung 5, die aus der Vielzahl von Primärstrahlern 5a besteht, für den Hauptreflektor 1, den Hilfsreflektor 2 und die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen, die eine einzige hochglanzpolierte Oberflächenkonstruktion bilden, um elektrische Wellen von einer Vielzahl von Himmelsobjekten oder Satelliten gleichzeitig zu messen.

Elektrische Wellen, die von verschiedenen Richtungen ankommen und dann die Vielstrahlantennenvorrichtung gleichzeitig erreichen, werden von dem Hauptreflektor 1 reflektiert und gebündelt, so daß sie die Primärstrahleranordnung 5 über den Hilfsreflektor 2 und die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen erreichen, und werden von der Vielzahl von Primärstrahlern 5a entsprechend den jeweiligen Richtungen, in denen die elektrischen Wellen sich fortpflanzen, empfangen.

Dadurch wird ein Vielfachstrahl implementiert. Die Vielzahl von Primärstrahlern 5a ist so angeordnet, daß die Orientierung von jedem von einer Vielzahl von Strahlen, die den Vielfachstrahl bilden, mit einer gewünschten Richtung übereinstimmt, in der sich eine entsprechende elektrische Welle fortpflanzt.

Wenn beispielsweise Himmelsobjekte von der Erde aus unter Verwendung der Vielstrahlantennenvorrichtung beobachtet werden, ändern sich die Richtungen der zu messenden Objekte während der Meßvorgänge, weil sich die Positionen der Himmelsobjekte an der Himmelskugel unter dem Einfluß der Eigenrotation der Erde usw. um den Nordpol oder den Südpol des Himmels drehen.

In diesem Fall wird die Orientierung des Hauptreflektors 1 beispielsweise so geändert, daß sie mit der Richtung des Schwerpunkts der Vielzahl von Meßobjekten übereinstimmt, und diese Meßobjekte werden verfolgt, und die bekannte Vielstrahlantennenvorrichtung empfängt elektrische Wellen von den Meßobjekten.

Da sich eine Relation zwischen den relativen Positionen der Vielzahl von Meßobjekten um den Nordpol oder den Südpol des Himmels dreht, während sie gleichzeitig an der Himmelskugel gehalten werden, dreht sich auch die Richtung von jedem der Vielzahl von Meßobjekten bei Betrachtung von der Antenne in bezug auf die Richtung des Schwerpunkts der Vielzahl von Meßobjekten.

Es ist daher erforderlich, die Anordnung von jedem der Vielzahl von Primärstrahlern 5a relativ zu drehen, was einer elektrischen Welle von jedem von der Vielzahl von Himmelsobjekten entspricht, und es ist erforderlich, die gesamte Primärstrahleranordnung 5 zu drehen, um eine Bildrotationskorrektur vorzunehmen.

Wenn die bekannte Vielstrahlantennenvorrichtung in der oben angegebenen Weise ausgebildet ist, wird eine elektrische Welle von jedem von einer Vielzahl von Meßobjekten durch den Hauptreflektor 1 und den Hilfsreflektor 2 auf eine Position in der Nähe des Brennpunkts 4c gebündelt, was der Richtung entspricht, in der sich die elektrische Welle zu der Vielstrahlantennenvorrichtung fortpflanzt.

Wenn jeder von dem Hauptreflektor 1 und dem Hilfsreflektor 2 eine rotationssymmetrische Gestalt hat und wenn die Richtungen, in denen sich elektrische Wellen von der Vielzahl von Meßobjekten zu der Vielstrahlantennenvorrichtung fortpflanzen, in bezug auf die optische Achse des Hauptreflektors 1 rotationssymmetrisch sind, dann sind die Positionen, auf die die den vielfachen Strahlen entsprechenden elektrischen Wellen gebündelt werden, ebenfalls rotationssymmetrisch in bezug auf die optische Achse des Hauptreflektors 1.

Eine elektrische Welle, die sich in jeder Strahlrichtung fortpflanzt und die in dieser Umgebung des Brennpunkts 4c gebündelt worden ist, pflanzt sich unter Ausbreitung fort und wird erneut in der Nähe des Brennpunkts 4d gebündelt, nachdem sie durch die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen gegangen ist.

Die Richtungen, in denen sich elektrische Wellen in der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen fortpflanzen und die den Orientierungen einer Vielzahl von jeweiligen Strahlen entsprechen, werden wegen der Bündelungsreflektoren vom versetzten Typ rotationsunsymmetrisch in bezug auf die optische Achse der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen.

Selbst wenn daher die Positionen, auf die elektrische Wellen gebündelt sind, bevor sie auf die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen treffen, in bezug auf die optische Achse des Hauptreflektors 1 rotationssymmetrisch sind, werden die Positionen, auf die die elektrischen Wellen nach ihrem Austritt aus der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen fokussiert werden, nicht rotationssymmetrisch in bezug auf die optische Achse der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen, sondern haben eine verzerrte Charakteristik.

Ein Problem besteht also darin, daß selbst dann, wenn die Vielzahl von Primärstrahlern 5a, die die Primärstrahleranordnung 5 bilden, so angeordnet sind, daß sie in bezug auf die optische Achse der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen rotationssymmetrisch sind, die Orientierungen der Vielzahl von Strahlen in der Vielstrahlantennenvorrichtung nicht rotationssymmetrisch mit der optischen Achse der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen werden und dadurch eine Verzerrung in den Orientierungen der vielfachen Strahlen bewirkt wird.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß dann, wenn die gesamte Primärstrahleranordnung 5 zum Zweck einer Bildrotationskorrektur gedreht wird, sich die Orientierung jedes Strahls entsprechend der Rotation der Primärstrahleranordnung 5 aufgrund der Rotationsunsymmetrie der Orientierung jedes Strahls ändert.

Die Erfindung hat zum Ziel, die vorstehend genannten Probleme zu lösen; die Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe einer Vielstrahlantennenvorrichtung, die imstande ist, das Auftreten eines Fehlers bei der Orientierung jedes Strahls zu verhindern.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vielstrahlantennenvorrichtung angegeben, die folgendes aufweist: eine Primärstrahleranordnung mit einer Vielzahl von Primärstrahlern und eine Linsenanordnung mit einer der Vielzahl von Primärstrahlern entsprechenden Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen. Bevorzugt ist die Linsenanordnung in der Nähe eines Vorderendes der Primärstrahleranordnung angeordnet.

Als Alternative ist die Linsenanordnung in einem elektrischen Wellenausbreitungsbereich einer Zuführungseinrichtung für gebündelte Strahlen angeordnet, in dem eine Vielzahl von Strahlen in bezug auf elektrische Energie räumlich voneinander getrennt sind.

Somit kann die Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß der Erfindung das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung von jedem einer Vielzahl von Strahlen, die einen Vielfachstrahl bilden, verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
Fig. 1 ein Blockbild, das den Aufbau einer Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt;
Fig. 2 die Anordnung einer Vielzahl von Primärstrahlern, die eine Primärstrahleranordnung in der Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung bilden;
Fig. 3 eine erläuternde Darstellung, die das Auftreten von Fehlern in der Orientierung einer Vielzahl von Strahlen zeigt, wobei sich die Position jedes gebündelten Strahls zwischen zwei Fällen mit und ohne eine Zuführungseinrichtung für gebündelte Strahlen ändert;
Fig. 4 eine erläuternde Darstellung, die die Wirkung einer Wellenfronttransformationslinse zeigt;
Fig. 5 ein Blockbild, das die Struktur einer Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine erläuternde Darstellung, die das Auftreten von Fehlern in der Orientierung einer Vielzahl von Strahlen zeigt, wenn eine Bildrotationskorrektur vorgenommen wird, wobei sich die Position jedes fokussierten Strahls ändert, bevor und nachdem jeder fokussierte Strahl eine Zuführungseinrichtung für gebündelte Strahlen durchlaufen hat, wenn eine Bildrotation vorgenommen wird; und
Fig. 7 ein Blockbild, das die Struktur einer bekannten Vielstrahlantennenvorrichtung zeigt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockbild, das die Struktur der Ausführungsform 1 einer Vielstrahlantennenvorrichtung zeigt. Dabei bezeichnet 1 einen Hauptreflektor, der eine Spiegelfläche mit rotationssymmetrischer Gestalt hat, 2 ist ein Hilfsreflektor, der eine Spiegelfläche mit rotationssymmetrischer Gestalt hat, 3 ist eine Zuführungseinrichtung für gebündelte Strahlen, und 3a bis 3d sind Bündelungsreflektoren, die jeweils die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen bilden.
Jeder der beiden Bündelungsreflektoren 3a und 3b hat eine hochglanzpolierte Oberfläche mit rotationsquadratischer Gestalt, und jeder der übrigen Bündelungsreflektoren 3c und 3d hat eine hochglanzpolierte Oberfläche mit planarer Gestalt. Ferner bezeichnet 4a einen Brennpunkt des Bündelungsreflektors 3a; 4b ist ein Brennpunkt des Bündelungsreflektors 3b; 4c ist ein dem Brennpunkt 4a entsprechender Bildbrennpunkt, der durch den Bündelungsreflektor 3c erzeugt ist; 4d ist ein dem Brennpunkt 4b entsprechender Bildbrennpunkt, der durch den Bündelungsreflektor 3d erzeugt ist.
5 ist eine Primärstrahleranordnung; 5a bezeichnet jeweils einen von einer Vielzahl von Primärstrahlern, die die Primärstrahleranordnung 5 bilden; 6 ist ein mit der Primärstrahleranordnung 5 verbundener Transceiver; 7 ist eine Elevationswinkeldrehachse; 8 ist eine Peilwinkeldrehachse; 9 ist ein Antennensockel zum festen Anordnen der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen, der Primärstrahleranordnung 5 und des Transceivers 6; 10 ist eine Linsenanordnung; und 10a bezeichnet jeweils eine von einer Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen, die die Linsenanordnung 10 bilden.
Zum Zweck der Veranschaulichung ist ein Kartesisches Koordinatensystem (F1 - xf, yg, zf) definiert, in dem der Brennpunkt 4c auf einen Ursprung F1 gesetzt ist, die z-Achse mit der Peilwinkelrotationsachse 8 parallel ist und die x-Achse mit der Elevationswinkeldrehachse 8 parallel ist.
Ferner ist ein weiteres Kartesisches Koordinatensystem (F2 - xf', yf', zf') definiert, in dem der Brennpunkt 4d auf einen Ursprung F2 gesetzt ist, die z-Achse mit einer Richtung parallel ist, die von dem Brennpunkt 4d zu einem Schnittpunkt des Bündelungsreflektors 3d und der optischen Achse eines auf den Bündelungsreflektor 3d fallenden Strahls verläuft, und die y-Achse zu der optischen Achse eines auf den Bündelungsreflektor 3d fallenden Strahls und der optischen Achse eines von dem Bündelungsreflektor 3d reflektierten Strahls orthogonal ist.
Es folgt nun eine Beschreibung der Betriebsweise der Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1. Das Prinzip, auf dem die Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 1 basiert, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 2 zeigt eine Anordnung der Vielzahl von Primärstrahlern 5a, die die Primärstrahleranordnung 5 bilden. In der beispielhaften Anordnung in Fig. 2 sind 25 Primärstrahler 5a in Form einer gleichmäßig beabstandeten Anordnung in der xf' - yf'-Ebene des durch den Brennpunkt 4d definierten Koordinatensystems (F2 - xf', yf', zf') angeordnet.
Fig. 3 ist ein Schema, das Positionen zeigt, auf die elektrische Wellen in der xf - yf-Ebene des durch den Brennpunkt 4c definierten Koordinatensystems (F1 - xf, yf, zf) nach Abgabe von der Vielzahl von Primärstrahlern 5a fokussiert werden, wobei sie direkt auf die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen treffen, ohne durch die Linsenanordnung 10 zu gehen, und von der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen abgegeben werden, wobei diese Positionen durch Verfolgen von Strahlen auf der Basis der beispielhaften Anordnung von Fig. 2 bestimmt sind.
Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Positionen, auf die elektrische Wellen gebündelt werden, die einer Vielzahl von Strahlen entsprechen und einen Vielfachstrahl bilden, vor und nach dem Durchgang dieser elektrischen Wellen durch die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen nicht konstantgehalten werden und in den Positionen (die nachstehend als Bündelungspositionen der elektrischen Wellen bezeichnet werden), auf die elektrische Wellen gebündelt werden, die einer Vielzahl von Strahlen entsprechen, die einen Vielfachstrahl bilden, eine Verzerrung auftritt. Die Verzerrung, die in den Bündelungspositionen der elektrischen Wellen auftritt, ist durch die Ausbildung der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen und die Gestalt von jedem der Vielzahl von Bündelungsreflektoren 3a bis 3d bestimmt.
Wie eingangs in der Erläuterung des Stands der Technik gesagt, bewirken die Bündelungsreflektoren 3a bis 3a, die vom versetzten Typ sind, daß die Ausbreitungsrichtungen elektrischer Wellen entsprechend den Orientierungen der Vielzahl von Strahlen in der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen rotationsunsymmetrisch in bezug auf die optische Achse der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen werden. Dadurch wird die Orientierung jedes Strahls in der Vielstrahlantennenvorrichtung verzerrt, wenn keine Korrektur an der Orientierung jedes Strahls vorgenommen wird.
Die Verzerrung der Orientierung jedes Strahls kann zwar korrigiert werden, wenn die Vielzahl von Primärstrahlern 5a entsprechend der Verzerrung der Bündelungspositionen der elektrischen Wellen neu geordnet wird, aber es werden dadurch andere Probleme erzeugt: Eine Zuleitung zum Verbinden der Vielzahl von Primärstrahlern 5a mit dem Transceiver 6 wird komplex, und eine gegenseitige physische Beeinträchtigung von Strahlen erfolgt aufgrund der Beschränkungen der Größe jedes Primärstrahlers 5a.
Zur Korrektur der Verzerrung der Orientierung jedes Strahls wird gemäß der Erfindung eine Wellenfronttransformationslinse 10a verwendet. Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung einer solchen Wellenfronttransformationslinse. Eine Wellenfronttransformationslinse 10a wandelt die Wellenfront einer elektrischen Welle, die von einem beliebigen Wellenursprung abgegeben wird und auf die Linse trifft, so um, daß sie sich von einem anderen Wellenursprung ausbreitet, und ändert die Mittelposition der Krümmung der Wellenfront der elektrischen Welle. Die Gestalt der Wellenfronttransformationslinse 10a kann auf der Basis des Brechungsgesetzes und unter der Bedingung, daß die optische Weglänge konstant ist, bestimmt werden.
Um das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls zu verhindern, braucht die Wellenfronttransformationslinse 10a nur die Isophasenwellenfront einer elektrischen Welle von jedem Primärstrahler 5a, der ein physischer Wellenursprung ist, in eine Isophasenwellenfront umzuwandeln, die eine elektrische Welle hat, die von einem an einer gewünschten Position befindlichen Wellenursprung ausgeht.
Die gewünschte Position ist eine verzerrte Position, auf die die entsprechende elektrische Welle durch die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen fokussiert werden würde, wenn die Linsenanordnung 10 entfällt, und kann durch Verfolgen von Strahlen in der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen bestimmt werden.
Die Linsenanordnung 10, die eine Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a hat, muß an einer Position plaziert werden, an der eine Vielzahl von Strahlen, die einen Vielfachstrahl bilden, in bezug auf elektrische Energie vollkommen voneinander getrennt sind. Da elektrische Wellen sich unter Ausbreitung fortpflanzen, wird es zur Unterdrückung des Einflusses benachbarter Strahlen auf ein Minimum im allgemeinen bevorzugt, eine entsprechende Wellenfronttransformationslinse 10a in der Nähe eines vorderen Endes von jedem der Vielzahl von Primärstrahlern 5a anzuordnen, wo jeder von der Vielzahl von Strahlen in bezug auf elektrische Energie mit Sicherheit von den anderen Strahlen getrennt ist.
Auch wenn die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen einen anderen Aufbau hat, wenn sie beispielsweise nur aus von Bündelungsreflektoren verschiedenen Linsen oder aus einer Kombination von Bündelungsreflektoren und Linsen aufgebaut ist, kann das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls verhindert werden.
Der Hauptreflektor 1 und der Hilfsreflektor 2, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, können von dem vom Cassegrain-Typ verschiedenen Gregory-Typ sein. Außerdem kann zur Verbesserung des Wirkungsgrads von jedem des Hauptreflektors 1 und des Hilfsreflektors 2 jeder von diesen eine modifizierte Gestalt haben.
Die vorstehende Beschreibung betrifft den Fall, in dem die Vielstrahlantennenvorrichtung als Sendeantenne dient. Aber auch dann, wenn die Vielstrahlantennenvorrichtung als Empfangsantenne dient, kann die Vielstrahlantennenvorrichtung auf die gleiche Weise das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls entsprechend der Umkehrbarkeit der Antenne verhindern.

Ausführungsform 2

Fig. 5 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 zeigt. In der Figur sind sämtliche Komponenten der Vielstrahlantennenvorrichtung die gleichen wie bei der in Fig. 1 gezeigten Vielstrahlantennenvorrichtung, und eine Erläuterung dieser Komponenten entfällt.
Bei dieser Ausführungsform 2 ist eine Linsenanordnung 10 nicht in der Nähe eines vorderen Endes einer Primärstrahleranordnung 5 angeordnet, sondern in einer Position in der Nähe eines Brennpunkts 4c, auf den elektrische Wellen fokussiert werden, die durch eine Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen gehen. Die Ausführungsform 2 bietet ebenfalls den Vorteil, daß das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls ebenso wie bei der Ausführungsform 1 verhindert werden kann.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der Betriebsweise der Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 2. Da die elektrische Energie jedes Strahls vollständig in dem Bereich des Brennpunkts 4c der in der Vielstrahlantennenvorrichtung vorhandenen Optik fokussiert wird, kann der Einfluß benachbarter Strahlen unterdrückt werden. Auch wenn daher die Distanz zwischen der Primärstrahleranordnung 5 und einem Bündelungsreflektor 3d sehr kurz ist und die Linsenanordnung 10 physisch nicht angeordnet werden kann, kann das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls verhindert werden.
Wenn eine Position vorhanden ist, auf die elektrische Wellen in der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen gebündelt werden, kann die Linsenanordnung 10 alternativ in dieser Position angeordnet sein. Auch in diesem Fall kann das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls verhindert werden.

Ausführungsform 3

Eine Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 6 erläutert. Die Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 3 hat den gleichen Aufbau wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform 1. Ferner ist die Vielstrahlantennenvorrichtung mit einer Dreheinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt), um eine Primärstrahleranordnung 5 und eine Linsenanordnung 10 zur Bildrotationskorrektur zu drehen, und mit einer weiteren Dreheinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) versehen, um jede von einer Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a, die die Linsenanordnung 10 bilden, um eine Drehachse von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a zu drehen.
Wenn, wie bereits eingangs in der Erläuterung des Stands der Technik gesagt, Himmelsobjekte oder dergleichen von der Erde unter Verwendung der Vielstrahlantennenvorrichtung beobachtet werden, dreht sich die Richtung jedes der Vielzahl von Meßobjekten in bezug auf die Richtung des Schwerpunkts der Vielzahl von Meßobjekten bei Betrachtung von der Antenne aus. Es ist daher notwendig, die gesamte Primärstrahleranordnung 5 zu drehen, um eine Bildrotationskorrektur auszuführen.
Es folgt nun eine Beschreibung der Betriebsweise der Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 3. Wenn beispielsweise 25 Primärstrahler 5a in Form einer gleichmäßig beabstandeten Anordnung angeordnet sind, wie Fig. 2 zeigt, und der Mittelpunkt der Primärstrahleranordnung 5 auf der optischen Achse einer Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen liegt, hat jeder von der Vielzahl von Primärstrahlern 5a der Primärstrahleranordnung 5 eine von fünf möglichen Distanzen R1 bis R5 zu dem Mittelpunkt der Primärstrahleranordnung 5.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Bildrotationswinkel-Charakteristiken der Positionen zeigt, auf die elektrische Wellen, die von der Vielzahl von Primärstrahlern 5a abgegeben werden, die von dem Mittelpunkt der Primärstrahleranordnung 5 entfernt angeordnet sind, nach direktem Auftreffen auf und Durchgang durch die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen ohne Durchgang durch die Linsenanordnung 10 fokussiert werden.
Diese Figur zeigt sowohl die Position in einer xf' - yf'-Ebene, die durch einen Brennpunkt 4d definiert ist, auf den eine von jedem Primärstrahler 5a abgegebene elektrische Welle gebündelt wird, als auch die Position in einer xf - yf-Ebene, die durch einen Brennpunkt 4c definiert ist, auf den eine elektrische Welle gebündelt wird, die aus der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen austritt, und zwar für die fünf möglichen Distanzen R1 bis R5; dabei sind diese Positionen auf der Basis der Verfolgung von Strahlen berechnet, die sich von jedem Primärstrahler 5a zu dem Brennpunkt 4c ausbreiten.
Wie Fig. 6 zeigt, nimmt die Differenz zwischen der Position in der xf' - yf'-Ebene, die durch den Brennpunkt 4d definiert ist, auf den eine von jedem Primärstrahler 5a abgegebene elektrische Welle gebündelt wird, und der Position in der xf - yf- Ebene, die durch den Brennpunkt 4c definiert ist, auf den eine elektrische Welle gebündelt wird, die aus der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen austritt, d. h. die Verzerrung der fokussierten Position jeder elektrischen Welle, in Abhängigkeit von der Distanz zwischen jedem Primärstrahler 5a und dem Mittelpunkt der Primärstrahleranordnung 5 zu.
Andererseits ist die Richtung von xf in der Figur in derjenigen Richtung vorherrschend, die von der Position in der xf' - yf'-Ebene, die durch den Brennpunkt 4d definiert ist, auf den eine von jedem Primärstrahler 5a ausgehende elektrische Welle gebündelt wird, zu der Position in der xf - yf-Ebene verläuft, die durch den Brennpunkt 4c definiert ist, auf den eine aus der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen austretende elektrische Welle gebündelt wird, und die sich nicht in Abhängigkeit von Bildrotationswinkeln ändert.
Bei dieser Ausführungsform 3 dreht die Vielstrahlantennenvorrichtung die gesamte Primärstrahleranordnung 5 um eine Drehachse der Primärstrahleranordnung 5 für die Bildrotationskorrektur und dreht außerdem die gesamte Linsenanordnung 10 um dieselbe Drehachse in derselben Richtung nur um den gleichen Winkel wie den, um den die gesamte Primärstrahleranordnung 5 gedreht wird.
Die Vielstrahlantennenvorrichtung dreht außerdem jede der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a, die die Linsenanordnung 10 bilden, um eine Drehachse von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a in einer entgegengesetzten Richtung nur um den gleichen Winkel wie den, um den die gesamte Primärstrahleranordnung 5 gedreht wird.
Dadurch wird die Stellung jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a, die die Linsenanordnung 10 bilden, in bezug auf die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen auch dann konstant gehalten, wenn die gesamte Linsenanordnung 10 gedreht wird.
Wenn also eine Bildrotationskorrektur vorgenommen wird, ändert sich die Orientierung jedes Strahls auch dann nicht, wenn sich der Bildrotationswinkel ändert, und das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls kann verhindert werden.

Ausführungsform 4

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 6 wird eine Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 beschrieben. Die Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 4 hat den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform 1. Ferner ist die Vielstrahlantennenvorrichtung mit einer Dreheinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) zum Drehen einer Primärstrahleranordnung 5 und einer Linsenanordnung 10 zum Zweck der Bildrotationskorrektur und einer weiteren Dreheinrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) zum Drehen von jeder von einer Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a, die die Linsenanordnung 10 bilden, um eine Drehachse von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a und zum Ändern der Stellung von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a versehen.
Als nächstes folgt die Beschreibung der Betriebsweise der Vielstrahlantennenvorrichtung gemäß der Ausführungsform 4. Wie Fig. 6 zeigt, ist das Maß der Verlagerung einer Position, auf die eine von jedem Primärstrahler 5a, der vom Mittelpunkt der Primärstrahleranordnung 5 entfernt angeordnet ist, abgegebene elektrische Welle gebündelt wird, nachdem sie direkt auf eine Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen trifft, entsprechend dem Bildrotationswinkel etwas veränderlich.
Das bedeutet, daß es unmöglich ist, das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls nur dadurch vollkommen zu verhindern, daß man die Stellung von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a ohne Rücksicht auf den Bildrotationswinkel hält, wie das bei der vorhergehenden Ausführungsform 3 der Fall ist.
Der Grad der Verlagerung einer Position, auf die eine von jedem Primärstrahler 5a, der von der Mitte der Primärstrahleranordnung 5 entfernt angeordnet ist, abgegebene elektrische Welle gebündelt wird, nachdem sie direkt auf die Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen trifft, umfaßt den Grad der Verlagerung infolge der Bildrotation, die durch den Aufbau der Zuführungseinrichtung 3 für gebündelte Strahlen, die Formen der Bündelungsreflektoren 3a bis 3d und die Distanz zwischen jedem der Primärstrahler 5a und der Mitte der Primärstrahleranordnung 5 bestimmt ist. Wenn der Grad der Verlagerung infolge der Bildrotation nicht vernachlässigbar ist, kann für die Orientierung jedes Strahls ein gewünschter Präzisionsgrad nicht erreicht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform 4 kann die Vielstrahlantennenvorrichtung die Stellung jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a nach dem Drehen der Primärstrahleranordnung 5 und der Linsenanordnung 10 zur Bildrotationskorrektur und außerdem dem Drehen von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a, die die Linsenanordnung 10 bilden, um eine Drehachse von jeder der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen 10a wie bei der vorstehenden Ausführungsform 3 ändern.
Wenn also eine Bildrotationskorrektur vorgenommen wird, ändert sich die Orientierung jedes Strahls auch dann nicht, wenn sich der Bildrotationswinkel ändert, und das Auftreten eines Fehlers in der Orientierung jedes Strahls kann im Vergleich mit der obigen Ausführungsform 3 noch weiter verhindert werden.

Claims

1. Vielstrahlantennenvorrichtung mit einem Hauptreflektor (1), einem Hilfsreflektor (2), einer Zuführungseinrichtung (3) für gebündelte Strahlen und einer Primärstrahleranordnung (5), die eine Vielzahl von Primärstrahlern (5a) hat, gekennzeichnet durch eine Linsenanordnung (10), die eine der Vielzahl von Primärstrahlern entsprechende Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen (10a) hat.

2. Vielstrahlantennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung (10) in der Nähe eines vorderen Endes der Primärstrahleranordnung (5) positioniert ist.

3. Vielstrahlantennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenanordnung (10) in einem elektrischen Wellenausbreitungsbereich der Zuführungseinrichtung (3) für gebündelte Strahlen positioniert ist, in dem eine Vielzahl von Strahlen in bezug auf elektrische Energie räumlich voneinander getrennt sind.

4. Vielstrahlantennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Linsenanordnung (10) und die Primärstrahleranordnung (5) zur Bildrotationskorrektur gedreht werden können
und daß jede der Vielzahl von Wellenfronttransformationslinsen (10a) um ihre Drehachse entsprechend einem Grad der Drehung der Linsenanordnung (10) gedreht werden kann.

5. Vielstrahlantennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Linsenanordnung (10) und die Primärstrahleranordnung (5) zur Bildrotationskorrektur gedreht werden können
und daß jede der Vielzahl von Wellenformumwandlungslinsen (10a) um ihre Drehachse entsprechend einem Grad der Drehung der Linsenanordnung (10) gedreht und in bezug auf ihre Stellung geändert werden kann.