DE1766824C3

DE1766824C3 - Für eine in der Azimut- und Elevationsebene schwenkbare, radomlose Spiegelantenne vorgesehenes Speisehorn

Info

Publication number: DE1766824C3
Application number: DE19681766824
Authority: DE
Inventors: Werner Guenther; Klaus-Peter Dipl.-Ing. Romeiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-24
Filing date: 1968-07-24
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE1766824A1; DE1766824B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein für eine in der Azimut- und Elevationsebene schwenkbare, radomlose Spiegelantenne vorgesehenes, im Verhältnis zur Betriebswellenlänge groß bemessenes Speisehorn, das mit wenigstens einem Umlenkspiegel versehen und derart angeordnet ist, daß sich wenigstens ein Abschnitt mit horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt

Antennen dieser Art werden häufig in Bodenstationen für den Satellitenfunkverkehr eingesetzt

Es sind in diesem Zusammenhang bereits Antennen bekannt geworden, für deren Witterungsschutz sogenannte Rade ms vorgesehen werden. Abgesehen von dem relativ hohen technischen Aufwand, den ein Radom erforderlich macht tritt noch die Schwierigkeit auf, daß sich durch Regen oder sonstige Niederschläge auf der Radomoberfläche eine dielektrische Schicht bildet die sich elektrisch ungünstig auf das Gesamtverhalten der Antenne auswirkt.

Man ist deshalb dazu übergegangen, auch größere Antennen ohne Verwendung einer Schutzhülle aufzustellen, wodurch sich jedoch wiederum die Schwierigkeit ergibt daß die Antenne und gegebenenfalls daran angeschlossene Geräte sämtlichen Witterungseinnüssen ausgesetzt sind. In diesem Zusammenhang ist es durch die Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, Vol. 44, Nr. 7, Seite 1232-i 234, insbesondere Seite 1232, bereits bekannt geworden, die unmittelbar an die Antenne bzw. an das Speisehorn anschließbaren hochfrequenten Geräte mit Hilfe einer aus dielektrischem Material bestehenden Abdeckscheibe abzuschirmen, die in der Aperturebene der Antenne angeordnet ist und die dadurch in der Zenitstellung der Antenne mit horizontal verlaufender Scheibenebene zu liegen kommt. Dabei zeigt sich jedoch, daß die sich auf der Scheibe durch Verschmutzung und Witterungseinflüsse bildenden Ablagerungen ebenfalls ungünstig auf das Gesamtverhalten der Antenne einwirken. Aus Fig.3 dieser Literaturstelle ist für eine große Hornreflektorantenne eine Witterungsschutzeinrichtung bekannt, bei welcher eine mögliche Wasserschicht durch ein Gebläse von einer luftdurchlässig ausgebildeten Abdeckscheibe entfernt wird. Außerdem ist im Inneren des Hornreflektors noch eine zweite dielektrische Abdeckscheibe vorgesehen. Abgesehen davon, daß es sich hierbei nicht um das Speisehorn einer Spiegelantenne handelt, ist diese Konstruktion auch äußerst aufwendig.

Aus der DE-AS 1185 669 ist ein Hornstrahler bekannt, der nicht zur Primärspeisung einer schwenkbaren Spiegelantenne vorgesehen ist. Es sind hierbei erheblich höhere Rauschleistungen erlaubt. Bei diesem Hornstrahler ist verhältnismäßig nahe an der Aperturebene eine dielektrische Scheibe angebracht. Bei

ungünstiger Lage des Hornstrahlers ist hierbei eine Niederschlagsablagerung gegeben, wobei eine Eisablagerung nur durch eine besondere Heizungsvorrichtung verhindert wird.

In den »Nachrichtentechnischen Faciiberichten«, Band 32, 1967, Seiten 23 bis 33, sind verschiedene Aussagen zum Problem des Witterungsschutzes bei Spiegelantennen gemacht So geht aus Seite 27, dritter Absatz dieser Literaturstelle hervor, daß eine Abdeckhaube für das Speisehorn ungeeignet ist Auf Seite 31, linke Spalte, letzter Absatz und Bild 13 dieses Aufsatzes wird zum Schutz vor Witterung bei einer radomlosen Spiegelantenne ein abgewinkeltes Abschirmformteil zur Abdeckung des Speisehorns verwendet Dieses Abschirmformteil hat ziemlich große Abmessungen und ist deswegen umständlich zu erstellen und zu montieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speisehorn der eingangs genannten Art so auszubilden, dall es ohne allzu großen konstruktiven Aufwand gegenüber Witterungseinflüssen verhältnismäßig unempfindlich und somit hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften einem Speisehorn ohne Abdeckscheibe praktisch gleichwertig ist

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß im horizontal verlaufenden Abschnitt ein ringförmiger Trägerkörper befestigt ist, dessen Innendurchmesser zumindest näherungsweise mit dem Innendurchmesser des horizontal verlaufenden Speisehornabschnittes im Bereich der Befestigungsstelle übereinstimmt und daß der Trägerkörper entlang seinem inneren Umfang mit einer Einsenkung versehen ist ^?n die eine aus dielektrischem Material bestehende Scheibe eingelegt ist Die aus dieelektrischem Material bestehende Scheibe bleibt somit im wesentlichen frei von Regenwasser- bzw. von Schnee- oder Eisschichten, ohne daß hierfür ein weiterer konstruktiver Aufwand erforderlich wäre. Es ist somit bei jeder Witterung eine möglichst große Rauschfreiheit für das gesamte Antennensystem gegeben. Dabei spielt die Überlegung eine Rolle, daß es günstiger ist wenn der metallische w Umlenkspiegel des Speisehorns der auftretenden Feuchtigkeit ausgesetzt wird, da entlang dieses Spiegels die elektrischen Feldstärkekomponenten praktisch den Wert Null annehmen und die sich an diesem Spiegel ablagernde Feuchtigkeitsschicht damit nicht zum r, Antennenrauschen beiträgt

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert

Es zeigt in der Zeichnung:

Die F i g. 1 schematisch ein Speisehorn mit einem Trägerkörper und einer daran befestigten Scheibe dielektrischen Materials;

die Fig.2 ein Speisehorn zur Ausleuchtung einer Spiegelantenne;

die Fig.3 Einzelheiten im Querschnitt an der in den r> F i g. 1 und 2 mit A bezeichneten Stelle;

die F i g. 4 einen Querschnitt in der in den F i g. 1 und 2 mit ß-Cbezeichneten Schnittebene.

Das in der F i g. 1 dargestellte Speisehorn 1 besteht aus einem kegeligen Teil 2, an den sich über einen beispielsweise paraboloidförmig ausgebildeten Umlenkspiegel 3 ein zylindrisches Teil 4 anschließt. Das Speisehorn 1 steht über eine Hochfrequenzleitung 5 mit einem Hochfrequenzsender und oder einem Hochfrequenzempfänger 6 in Verbindung. Im Zuge des kegelförmigen Abschnittes 2 ist eine Hochfrequenzdrehkupplung 7 angeordnet, die es ermöglicht, daß der zylindrische Teil 4 sowie der sich an den zylindrischen Teil anschließende kegelförmige Teil um die Drehachse 8, die bekanntlich auch als Elevationsdrehachse bezeichnet wird, über einen an sich weitgehend frei wählbaren Winkel gedreht werden kann, wodurch die Abstrahlungseinrichtung der Antenne in der Elevationsebene einstellbar ist Bekanntlich ist es in vielen Fällen erforderlich, daß ein derartiges Speisehorn so angeordnet werden muß, daß sich ein Abschnitt mit horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt Dieser Abschnitt wird im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 vom kegelförmigen Teil 2 gebildet In dem zwischen der Hochfrequenzdrehkupplung 7 und dem zylindrischen Teil der Antenne liegenden Abschnitt d.h. also im horizontal verlaufenden Abschnitt 2 des Speisehomes 1, ist ein ringförmiger Trägerkörper 9 vorgesehen, dessen Innendurchmesser zumindest näherungsweise mit demjenigen Innendurchmesser übereinstimmt den das Speisehorn an der Befestigungsstelle des Trägerkörpers 9 hat Der Trägerkörper 9 ist mit einer Aussparung 10 versehen, in die eine aus dielektrischem Material bestehende Scheibe U eingelegt ist Die Scheibe 11 kann beispielsweise durch eine Klebung in der Aussparung 10 verankert sein. Um einen gleichmäßigen Anpreßdruck der Scheibe 11 an den Trägerkörper 9 zu erzielen, erweist es sich als zweckmäßig, die Scheibe 11 mit Hilfe eines Spannringes 12 an den Trägerkörper 9 anzupressen, indem beispielsweise der Spannring 12 über den gesamten Umfang mittels Schrauben am Trägerkörper 9 verankert wird. Durch diese Ausbildung wird erreicht daß die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 11 nicht unmittelbar den Witterungseinflüssen, z. B. Regen, ausgesetzt ist Gleichzeitig wird erreicht daß sich die Scheibe 11 in einem Abschnitt des Trichters 2 befindet der bereits einen verhältnismäßig großen Durchmesser im Verhältnis zur mittleren Betriebswellenlänge aufweist so daß das elektrische Feld durch die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 11 praktisch nicht gestört wird.

Die F i g. 2 zeigt die Verwendung eines Speisehomes in einer verhältnismäßig großen Spiegelantenne, wie sie beispielsweise für den Satellitenfunkverkehr geeignet ist Aus Gründen der besseren Übersicht ist diese Antenne nur ausschnittsweise dargestellt. Zur Verwendung der Antenne in einer Bodenstation mit feststehenden Hochfrequenzgeräten ist das Speisehorn 1 zweimal abgewinkelt und demzufolge mit den Umlenkspiegeln 3 und 3' versehen. Zur Ausleuchtung eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Fangreflektors durchbricht das Speisehorn 1 den Hauptreflektor 15 in dessen Scheitelbereich. Der schräg verlaufende Teil des Speisehomes 1 setzt sich nach einer leichten Krümmung in dir Weise fort daß die Mittelachse möglichst genau mit der Azimut-Drehachse 16 zusammenfällt so daß dann eine weitere Hochfrequenzdrehkupplung, die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist, die Drehung der gesamten Antenne in Azimut-Richtung bewerkstelligen kann. In der F i g. 2 sind ferner noch zu sehen die Stützkonstruktionen 17 für den Hauptreflektor 15, die Stützkonstruktionen 18 für den zylindrischen Teil des Speisehomes 1 sowie die Stützkonstruktionen 19 für den schräg verlaufer"⁴ -n Abschnitt des Speisehornes 1. Im horizontal verlaufenden Abschnitt 2 des Speisehomes 1 ist wiederum eine Hochfrequenzdrehkupplung 7 angebracht- die die Drehung der Antenne in der Elevationsrichtung, d. h. also um die F!evationsachse 8, ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist der der Halterung der aus dielektrischem Material bestehenden Scheibe 11 dienende Trägerkörper 9 unmittel-

bar mit der Hochfrequenzdrehkupplung 7 verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei über am Umfang des Trägerkörpers 9 verteilte, !ediglich schematisch angedeutete Schrauben 20. Zum Anpressen der Scheibe 11 ist wiederum ein Spanming 12 vorgesehen, der mit dem Trägerkörper 9 verschraubi ist. Gegebenenfalls kann die aus üielektrisciieiTi Material bestehende Scheibe 11 /.usätzlich mit dem Trägerkörper 9 verklebt sein.

Die F i g. 3 zeigt noch Einzelheiten der in den F i g. 1 und 2 mit A bezeichneten Stelle.

in der F i g. 3 ist zumindest teilweise der Trägerkörper 9 sichtbar, in dessen Aussparung 10 die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe U eingelegt ist Zweckmäßig bildet man die Scheibe 11 zur Vermeidung vor. Kerbwirkungen in der Weise aus, daß sie im Bereich der in Umfangsrichtung verlaufenden Einspannteile entweder einseitig oder sogar beidseitig auf etwa die zwei- bis vierfache Scheibendicke verstärkt ist und daß diese Verstärkung über die Einspannbreite, also in Richtung zum Mittelpunkt der Scheibe, geringfügig herausragt, wie dies in F i g. 3 ohne weiteres zu erkennen ist. Weiterhin ist der Spannring 12 sichtbar, durch den die Scheibe 11 in der bereits erwähnten Weise an den Trägerkörper 9 angepreßt werden kann. Die Tiefe der Aussparung 10, in radialer Richtung betrachtet wählt man zweckmäßig so, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der halben mittleren Betriebswellenlänge unter Berücksichtigung der Dielektrizitätskonstante der Scheibe 11 beträgt Auf diese Weise wird der sich durch die Aussparung ergebende elektrische Kurzschluß K an der Übergangsstelle zwischen dem metallischen Trägerkörper 9 und dem metallischen Spannring 12 ebenfalls in einen Kurzschluß transformiert wodurch für die im Speisehorn zu transportierende Energie praktisch keine Störung auftritt.

Anhand der Fig.3 und 4 sollen noch weitere Einzelheiten für eine zweckmäßige konstruktive Ausbildung erläutert werden; dabei stellt wie bereits erwähnt, die F i g. 4 einen Querschnitt längs der in den F i g. 1 und 2 mit ß-Cbezeichneten Schnittebenen dar.

In den Fig.3 und 4 ist der horizontal verlaufende Abschnitt 2 des Speisehornes in seiner Wandstärke sichtbar. Die F i g. 4 läßt wiederum den Trägerkörper 9, den Spannring 12 und die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 11 erkennen.

Im Trägerkörper 9 sind zwei Zentrierbohrungen 23 vorgesehen, durch die mit Hilfe von teilweise in der Hochfrequenzdrehkupplung 7 bzw. im horizontal verlaufenden Abschnitt 2 des Speisehornes 1 einmündende Bolzen der Trägerkörper 9 mit dem horizontal verlaufenden Speisehornabschnitt 2 zentriert werden kann. Werden die in Fig. 2 mit 20 bezeichneten, am Umfang des Trägerkörpers 9 verteilten Schrauben 20 sowie einer der in den Zentrierbohrungen 23 stecken den Bolzen gelöst, dann kann der gesamte Trägerkörper 9 um einen der in den Zentrierbohrungen 23 steckenden Bolzen geschwenkt werden, wodurch die aus dielektrischem Materia! bestehende Scheibe 11 praktisch vollständig aus dem Speisehornabschnitt 2 herausgeschwenkt werden kann. Damit kommt die Scheibe 11 in

ίο die in der F i g. 4 ebenfalls sichtbare Lage 11' und es läßt sich damit eine einfache Reinigung bzw. auch ein einfaches Auswechseln der Scheibe 11 erreichen.

Die F i g. 3 und 4 lassen weiterhin einen im Trägerkörper 9 verlaufenden Ringkanal 25 erkennen, in den die in radialer Richtung verlaufenden Bohrungen 24 einmünden. Im Spannring 2 sind weitere, in radialer Richtung verlaufende Bohrungen 26 angeordnet. Zweckmäßig bildet man die Bohrungen 26 in der Art von Düsen aus, so daß sich die Bohrungen 26 in

2u Richtung zum inneren Umfang des Spannringes 12 verjüngen. Durch geeignete, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Anschlußvorrichtungen kann über die Bohrungen 24 Warmluft oder auch Preßluft eingeblasen werden. Diese Luft verteilt sich über den Ringkanal und wird über die düsenförmigen Bohrungen 26 auf die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe 11 weitergeleitet Dadurch läßt sich eine eventuell auf der dem Außenraum zugewandten Seite der Scheibe 11 auftretende Feuchtigkeitsschicht rasch

3» abtrocknen. Es können zwar die im Spannring 12 angeordneten Bohrungen 26 über seinen gesamten Umfang verteilt werden. Zweckmäßig beschränkt man die düsenförmigen Bohrungen 26 auf einen Umfangswinkel von etwa 210°, wie dies in der Fig.4 ohne

J5 weiteres erkennbar ist In diesem Fall ist lediglich darauf zu achten, daß der Spannring 12 dergestalt mit dem Trägerkörper 9 verbunden wird, daß über den sich normalerweise zwischen null Grad bis etwa neunzig Grad erstreckenden Elevationswinkel der Antenne die

jo düsenförmigen Bohrungen 26 eine solche Lage haben,

daß eventuell auftretendes Sprüh wasser nicht in die düsenförmigen Bohrungen 26 eindringen kann. Der

Elevationswinkel ist in F i g. 4 ebenfalls eingezeichnet.

Als zweckmäßig erweist es sich, die im Spannring 12 5 vorgesehenen düsenförmigen Bohrungen in Form auswechselbarer Düsen auszubilden. Damit läßt sich je nach Größe der Scheibe 11 und je nach örtlich vorhandenen Gebläseeinrichtungen der erforderliche Anblasdruck variieren und damit ohne weiteres

ϊ" vorgegebenen Verhältnissen anpassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Für eine in der Azimut- und Elevationsebene schwenkbare, radomlose Spiegelantenne vorgesehenes, im Verhältnis zur Betriebswellenlänge groß bemessenes Speisehorn, das mit wenigstens einem Umlenkspiegel versehen und derart angeordnet ist, daß sich wenigstens ein Abschnitt mit horizontal verlaufendem Strahlengang ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß im horizontal verlaufenden Abschnitt (2) ein ringförmiger Trägerkörper (9) befestigt ist, dessen Innendurchmesser zumindest näherungsweise mit dem Innendurchmesser des horizontal verlaufenden Speisehornabschnittes (2) im Bereich der Befestigungsstelle übereinstimmt, und daß der Trägerkörper (9) entlang seinem inneren Umfang mit einer Einsenkung (10) versehen ist, in die eine aus dielektrischem Material bestehende Scheibe (11) eingelegt ist

2. Speisehorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe (11) mittels eines Spannringes (12) mit dem Trägerkörper (9) verbunden isL

3. Speisehorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (9) an einer Hochfrequenzdrehkupplung (7) befestigt ist

4. Speisehorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Aussparung (10) in radialer Richtung ein ganzzahliges Vielfaches der halben mittleren Betriebswellenlänge beträgt

5. Speisehom nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe (11) durch Klebung in der Aussparung (10) verankert ist.

6. Speisehorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (9) zwei Zentrierbohrungen (23) aufweist und mittels Bolzen zeiUrisch zum Speisehorn (2) gehalten ist.

7. Speisehorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Trägerkörper (9) in der von der Scheibe (11) dielektrischen Materials gebildeten Ebene derart schwenkbar ist, daß sich in der ausgeschwenkten Lage (1Γ) die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe (11) nahezu vollständig außerhalb des Speisehornes (2) befindet.

8. Speisehorn nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (9) >o mit einem Ringkanal (25) versehen ist, in den wenigstens eine, den Trägerkörper (9) in radialer Richtung durchstoßende Öffnung (24) einmündet, und daß im Spannring (12) weitere, in radialer Richtung verlaufende Öffnungen (26) angebracht >^r> sind.

9. Speisehorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Spannring (12) angebrachten öffnungen (26) sich in der Art von Düsen in Richtung zur inneren Umfangsbegrenzung des Spannringes w> (12) stetig verjüngen.

10. Speisehorn nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Spannring (12) angebrachten Öffnungen (26) in dessen Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 210° verteilt sind, und ■ > daß der Spannring (12) derart am Trägerkörper (9) befestigt ist, daß in dem sich zwischen null Grad bis etwa neunzig Grad erstreckenden Elevationsdreh bereich der Antenne das Eindringen von Wasser in die Öffnungen (26) vermieden wird.

11. Speisehorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die aus dielektrischem Material bestehende Scheibe (11) über die Einspannbreite hinaus ein- oder beidseitig auf etwa die zwei- bis vierfache Scheibendicke verstärkt ist

12. Speisehorn nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß die im Spannring (12) vorgesehenen Öffnungen (26) in Form auswechselbarer Düsen ausgebildet sind.