DE1204716B - Hornparabolantenne - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

HOIq

Deutsche KL: 21 a4-46/01

Nummer: 1 204 716

Aktenzeichen: W 27777IX d/21 a4

Anmeldetag: 4. Mai 1960

Auslegetag: 11. November 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hornparabolantenne mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines einen Raum abtastenden Strahlenbündels.

Die Hornparabolantenne zeichnet sich bekanntermaßen durch eine hohe Rauscharmut und ein Richtdiagramm aus, das eine sehr schmale Hauptkeule besitzt und praktisch nebenkeulenfrei ist. Diese Antenne wird deshalb verbreitet in Richtfunkstrecken, in der Radio-Anstronomie, zur Satellitenverfolgung u. dgl. als Sende- oder Empfangsorgan eingesetzt.

Aus den verschiedensten Gründen ist es häufig erwünscht, die Ausrichtung einer Hornparabolantenne einer leichten periodischen Änderung zu unterwerfen.

Wenn z.B. eine Hornparabolantenne einem sich bewegenden Sender selbsttätig nachlaufen soll, ist es notwendig, eine Fehlerspannung zu erzeugen, deren Amplitude und Phasenlage ein Maß für die Größe der Abweichung bzw. der Richtung derselben von der genauen Ausrichtung ist, so daß mit dieser Fehlerspannung das Servo-System einer solchen Nachlauf-Antenne entsprechend gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck verschwenkt man die Antenne so, daß das Richtdiagramm derselben den Sender kreisförmig umfährt. Hierdurch wird der Sender von den oberen Enden der Hauptkeulenflanken des Richtdiagramms erfaßt (sogenannte Leitstrahldrehung). Läuft der Sender aus dem Mittelpunkt des Umfahrungskreises heraus, so wird er von verschieden hochliegenden Flankenbereichen des Richtdiagramms erfaßt. Man erhält daher eine entsprechende periodische Änderung der empfangenen Signalspannung mit bestimmter Phasenlage und damit die gewünschte Fehlerspannung.

Bisher wurde eine solche leichte, periodische Schwenkung der Hornparabolantenne durch ein mechanisches Schwenken des gesamten Antennenkörpers erreicht. Dies ist aber ersichtlich umständlich, da hierzu eine komplizierte Mechanik erforderlich ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hornparabolantenne elektrisch zu verschwenken, d.h. lediglich das Richtdiagramm der Hornparabolantenne einer solchen Schwenkung zu unterwerfen.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein länglicher Körper aus dielektrischem Material im Innern des Horns derart angeordnet ist, daß die Längsachse des dielektrischen Körpers die Längsachse des Horns unter einem spitzen Winkel schneidet, und daß Mittel vorgesehen sind, die den dielektrischen Körper um die Längsachse des Horns drehen.

Hornparabolantenne

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
Rudolf Kompfner,
Middletown, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. Mai 1959 (816 514)

Hierdurch unterliegt, wenn man zunächst annimmt, der dielektrische Körper stehe still, eine durch das Horn laufende Wellenfront an verschiedenen Stellen des Horquerschnittes einer verschieden großen Verzögerung derart, daß der scheinbare Brennpunkt der Hornparabolantenne seitlich aus der Hornachse heraus verschoben wird. Es wird daher auch das Richtdiagramm entsprechend geneigt. (Diese Überlegung gilt sowohl für den Sendefall als auch für den Empfangsfall.) Eine Drehung des dielektrischen Körpers um die Achse erzeugt daher die gewünschte elektrische Schwenkung des Richtdiagramms der Hornparabolantenne, ohne daß diese hierzu selbst bewegt werden muß.

Das Horn kann hierbei in bekannter Weise viereckigen Querschnitt aufweisen.

Es ist für einen anderen Antennentyp, nämlich für die rotationssymmetrische Parabolspiegelantenne, bekannt, zur Strahlschwenkung zwischen der im Brennpunkt angeordneten primären Strahlungsquelle und dem Reflektor einen dielektrischen Körper anzuordnen, der um die Drehachse des Paraboloids drehbar gelagert ist. Der dielektrische Körper hat dabei im wesentlichen gleichfalls paraboloidartige Gestalt, seine Wandstärke nimmt aber, wenn sein axialer Hauptschnitt betrachtet wird, von einem zum anderen Parabolrand hin etwa keilförmig zu, so daß verschiedenen, von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlen verschieden große, durch das Dielektrikum verursachte Phasenverzögerungen dargeboten werden. Die hieraus im Querschnitt der abgestrahlten Strah-

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lung resultierende Gesamtphasenverschiebung hat eine Strahlschwenkung zur Folge, wie sie in gleicher Weise durch eine Verschiebung der primären Strahlungsquelle aus der Achse hervorgerufen würde.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben; es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels, wobei zusätzliche Mittel für eine mechanische Schwenkung der erfindungsgemäßen Antenne vorgesehen sind, und

Fig.2 einen vertikalen Mittel-Längsschnitt durch den Antennenkörper nach F i g. 1.

Die dargestellte Hornparabolantenne weist im wesentlichen ein horizontal liegendes Horn 10 mit rechteckigem Querschnitt auf, das am weiten Ende durch einen nach oben reflektierenden Parabol-Reflektor42 und am verjüngten Ende durch einen Kasten 24 abgeschlossen ist. Im Kasten 24 ist der Primärstrahler oder das eigentliche Empfangsorgan der Antenne angeordnet, je nachdem die Antenne als Sende- oder als Empfangsantenne betrieben werden soll. Der Primärstrahler liegt hierbei im Brennpunkt des Reflektors 42. Das Horn 10 wird von zwei Scheiben 14 und 22 getragen, die um die Hornachse drehbar gelagert sind. Außerdem ist der ganze Antennenaufbau auf eine um eine vertikale Achse drehbare Plattform 12 aufgesetzt. Scheibe 14 und Plattform 12 stehen je in Antriebsverbindung mit Servo-Motoren, so daß die gewünschte Richtung des Antennenstrahlenbündels mechanisch eingestellt werden kann. Mit diesem Antennenaufbau kann daher der ganze Himmel abgetastet oder ein Objekt am Himmel verfolgt werden.

Im Innern des Homes 10 ist ein schlanker Doppelkegel 44 als dielektrischer Körper untergebracht. Die beiden Hälften des Doppelkegels sind durch mit der Basisfläche aneinanderstoßende koaxiale Kreiskegel gebildet. Ein konischer Tragkörper 46 hält den Doppelkegel 44 in der gewünschten Stellung, in der sich die Achse des HorneslO und die Achse des Doppelkegels 44 unter einem spitzen Winkel schneiden. Der Tragkörper 46 hat etwa die Form eines schiefen Kegelstumpfes, dessen Grundfläche senkrecht zur Hornachse orientiert ist. Er besteht zweckmäßigerweise aus einem Material niedriger Dielektrizitätskonstante, z.B. aus geschäumtem Kunststoff.

In der Grundfläche des Tragkörpers 46 liegend, ist an demselben ein umlaufender Außenflansch (Fig.2) angeformt. Der Außenflansch greift im Mittelbereich jeder der vier Seiten des Rechteck-Querschnittes des Homes 10 durch die Hornwandung durch und ist dort auf Rollen 48 gelagert. Die obere der Rollen 48 steht in Antriebsverbindung mit einem Elektromotor 50, der auf der Hornoberseite angeflanscht ist. Der Tragkörper 46 kann daher um die Achse des Homes 10 gedreht werden, wobei die dem Reflektor 42 zuweisende Spitze des Doppelkegels 44 einen Kreis (strichpunktierte Linie in Fig. 1 und 2) beschreibt.

Wie ausgeführt, weist der als dielektrischer Körper dienende Doppelkegel 44 eine gegenüber seinem Durchmesser große Länge auf und liegt innerhalb des Homes 10 so, daß die Längsachse des dielektrischen Körpers die des Homes schneidet. Wegen des Vorhandenseins dieses Dielektrikums werden im Falle einer Sendeantenne die vom Primärstrahler zum Reflektor 42 laufenden Wellen in Teilen der Wellenfront stärker verzögert als in anderen; jene Teile erreichen daher den Reflektor 42 später als diese. Es ergibt sich dann dasselbe, als ob Horn 10 und Reflektor42 gegeneinander bewegt worden wären, so daß der Brennpunkt des Reflektors 42 nicht mehr in die Achse des Homes 10 fällt. Wenn daher der dielektrische Körper 44 um die Längsachse des Homes 10 gedreht wird, so bewegt sich auch der scheinbare Brennpunkt der Gesamtanordnung und das Richtdiagramm der Antenne wird entsprechend verschwenkt.

Der dielektrische Körper ist zwar als Doppelkegel 44 dargestellt; es ist jedoch eine große Anzahl von Formen möglich, die in der angestrebten Weise zum Erzeugen der im Einzelfall gewünschten unterschiedlichen Verzögerung verschiedener Teile der durch das Horn laufenden Wellenfronten benutzt werden können. Für den dielektrischen Körper können die verschiedensten dielektrischen Materialien benutzt werden, und zwar sowohl die einschlägig bekannten Dielektrika im engeren Sinne, als auch Ferrite. Zweckmäßigerweise wird aber unabhängig von der Wahl des Dielektrikums eine Körperform mit verjungten Enden benutzt. Hierdurch können Reflektionen vermieden werden, die sonst durch die plötzliche Änderung der Dielektrizitätskonstante im Übertragungsmedium innerhalb des Antennenhorns hervorgerufen würden. Auch ist es erwünscht, daß der dielektrische Körper und der Tragkörper so leicht wie möglich sind, so daß die bei höheren Drehzahlen gegebenenfalls auftretenden Unwuchtprobleme nicht gesondert berücksichtigt werden müssen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hornparabolantenne mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines einen Raum abtastenden Strahlenbündels, dadurch gekennzeichnet, daß ein länglicher Körper aus dielektrischem Material im Innern des Horns derart angeordnet ist, daß die Längsachse des dielektrischen Körpers die Längsachse des Horns unter einem spitzen Winkel schneidet und daß Mittel vorgesehen sind, die den dielektrischen Körper um die Längsachse des Hornes drehen.

2. Hornparabolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Horns ein Viereck ist.

3. Hornparabolantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper ein Rotationskörper ist, der in Richtung auf beide Enden hin verjüngt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschriften Nr. 2 416 675, 2 422 579,
2 817 837.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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