DE2058550A1

DE2058550A1 - Antenne

Info

Publication number: DE2058550A1
Application number: DE19702058550
Authority: DE
Inventors: Masahiro Karikomi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-11-28
Publication date: 1971-06-16
Also published as: FR2073432A1; JPS5028148B1; DE2058550B2; FR2073432B1; GB1302399A; DE2058550C3; US3680141A

Description

Dr. F. Zurnstefn sen. Dr. E. Α Dr. R. KoertSgsberger - Dipl.-Phys. R. HoSzbauer - Dr. F. Zumsteln jun.

PATENTANWÄLTE

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5/Li Case 45597-3

NIPPON TELEGRAPH AMD IEiEPHONfPUBLIC CORPORATION

Tokyo/Japan

"Antenne"

Die Erfindung betrifft eine Antenne mit einem sphärischen Hauptroflektor und einem Nebenreflektor zum Ausgleichen der sphärischen Aberration des Hauptreflektors, insbesondere eine Antenne, die das Ablenken elektromagnetischer Strahlen ohne Bewegung des sphärischen Hauptreflektors ermöglicht.

Wenn 3?ernmeldeverbindungen über einen Raumsatelliten ohne Verwendung von Signalen, mit superhohem Prequenzband (SKF-Band) durchgeführt werdän, dann ist eine herkömmliche Antenne einer Bodenstation so ausgebildet, daß sie den Zielsöfcelliten durch Auf- und Abschwenkungen oder Drehungen entsprechend der Bewegung des Satelliten verfolgt. Selbst bei Verwendung feststehender Satelliten, die sich z.B. nur in einem eng begrenzten Wlnkelbereich in bezug auf die Bodenstation bewegen, war es erforderlich, die gesamte Antonnenanordnung zur Verfolgung des Sateliitenuzu bewegen.

Da der Hauptreflektor einen Durchmesser beträchtlicher Größe

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aufweist, muß eine außerordentlich große Antennenkons truktioii gebaut werden. Daraus ergibt sich ein komplizierter Aufbau zum sicheren Stützen und Antreiben des Hauptreflektors entgegen einer bestimmten Windkraft. Es liegt auf der Hand, daß der Aufbau und das Gewicht des Hauptreflektoo?s vom Standpunkt der Konstruktion der Antennenhalterung aus bestimmten Grenzen unterworfen ist.

Die erwähnten feststehenden Satelliten bewegen sich nur über einen außerordentlich kleinen Winkel in bezug auf die Bodenstation, so daß die Strahlen, die auf den Satelliten gerichtet werden, nur über einen kleinen Winkel verschoben werden müssen. Die Antennenkonstruktion würde also erheblich vereinfacht, wenn sie ausgebildet wäre, daß sie ein Verfolgen des feststehenden Satelliten durch einfaches Ablenken des Strahlenbündels innerhalb des Bereiches, über den sich der Satellit bewegt, gestatten und dabei der größere Teil der Antennenvorrichtung einschließlich des Hauptreflektors unbeweglich stehen bleiben würden. Außerdem wäre die Antennenvorrichtung wirksamer und wirtschaftlich vorteilhafter, wenn sie gebaut wäre, daß sie einen einzigen Hauptreflektor und eine getrennte Steuerung der Ablenkung einer Anzahl von Strahlenbündeln ohne Bewegung des Reflektors aufwiese.

Einen Antennenvorrichtung für eine Bodenstation für Satelliten-Fernmeldewesen bestand bisher in vielen Fällen aus einer Cassegrain-Antenne. Ebenfalls sind parabolische Antennen verwendet worden. Es ist bekannt, daß es die Cassegrain-Antenne ermöglicht, Strahlenbündel durch Neigung eines ITebenreflektors, der nicht zum Ausgleich der sphärischen Aberration vorgesehen ist, in bezug auf den Hauptreflektor abzulenken. Es ist ebenfalls bekannt, daS die Cassegrain- und Parabol-Antennen eine Ansah! von Strahlen ausstrahlen können, indem eine Anzahl von Primärstrahler!! und ein einziger Reflektor verwendet werden. Iu jedem Jfelle werden jedoch die optisch-geometrischen Eigenschaften, die eine Anten- · nenvorrichtung aufweisen muß, verschlechtert, so daß eine Ab-λ nähme des zu erwartenden Antennengewinns eintritt. Daher ist ein

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solches Verfahren nooh nicht praktisch auf eine Antennenvorrichtung angewendet worden.

Es ist dementsprechend Ziel .der Erfindung, eine Antennenvorrichtung zu schaffen, durch die Strahlen innerhalb eines vorgeschrie benen Winkerbereiches unter zufriedenstellender Einhaltung der optisch-geometrischen Bedingungen ohne Bewegung des Hauptreflektors abgelenkt werden können.

Weiterhin soll es die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung ermög lichen, eine Anzahl von Strahlen auszusenden, deren Ablenkung unabhängig voneinander gesteuert werden kann, während nur ein einziger Hauptreflektor verwendet wird.

erfindungsgemäße Antennenvorrichtung zeichnet sich aus durch einen sphärischen Hauptreflektor zum Reflektieren elektromag- . netischer S trahlen, durch einen Hebenreflektor, der zwischen dem Krümoiungsmittelpunkt und der Reflektionsoberflache des Hauptreflektors angeordnet ist und die sphärische Aberration des Hauptreflektors ausgleicht, durch einen parabolischen Reflektor, dessen Brennpunkt mit dem Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Hauptreflektors zusammenfällt, so daß die elektromagnetischen Strahlen auf den Hebenreflektor reflektiert werden, durch Reflektoren zum Reflektieren elektromagnetischer Strahlen auf den parabolischen Reflektor und durch einen Primärstrahler, der ebene Wellen auf die Flachreflektoren leitet.

Die reflektierende Oberfläche des sphärischen Hauptreflektors ist dessen Mittelpunktseite zugewandt. Wenn auf diese wirksame Oberfläche ebene Wellen parallel zu der Hauptachse, die den Mi trtelpunkt der reflektierenden Oberfläche und den Krümmungsmittelpunkt verbindet, aufgebracht werden,treffen sich die entstehenden, reflektierten Wellen wegen der sphärischen Aberration des Hauptreflekts" n·' ~ht genau im Brennpunkt. Wenn jedoch der Weg der elektromagnetischen Strahlen auf eine bestimmte Länge festgelegt und ein Hebenreflektor vorgesehen wird, dessen Spiegel-

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krümmung so "bemessen ist,daß sie dem optisch-geometrischen Reflektionsgesetz entspricht, so kann die erwähnte sphärische Aberration ausgeglichen werden. Dieser Ausgleich wird so durch- · geführt, daß die elektromagnetischen Strahlen, die durch den Nebenreflektor reflektiert werden, als durch den Krümmungsmittelpunkt verlaufende Wellen angesehen werden können. Der zuvor erwähnte Ausgleich beruht auf optisch-geometrischen Überlegungen, so daß es genau genommen erforderlich sein kann, einige Korrekturen durch Berücksichtigung der Wellenmechanik vorzunehmen. Bei einer Antennenvorrichtung, deren sphärischer Hauptreflektor einen Durchmesser hat, der erheblich langer als die Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlen ist, werden die oben erwähnten optisch-geometrischen Überlegungen den praktischen Zweck vollständig erfüllen.

Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Antennenvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die wesentlichen.: Teile schematisch dargestellt sind;

2 zeigt eine Ansicht der Antenne nach Pig. 1, wobei die

Beziehung zwischen dem Reflektorsystem und der Richtung, in die die elektromagnetischen Strahlen reflektiert werden, angegeben ist;

Fig. 3 ist eine Draufsicht und zeigt die Anordnung des Primärstrahlers und des Plachreflektors, die in Pig. 2 verwendet werden;

Fig. 4 ist eine Ansicht eines Mechanismus zum Drehen des Nebenreflektors der Pig. 1 in einer vertikalen Ebene;

Pig» 5 zeigt eine Ansicht eines Mechanismus zum Verschieben der Plachreflektoren der Pig. 1, parallel zu ihrer Ausgangsstel-

Pig« 6 ist ein Blockdiagramm des Steuerungssystem für die Strahlablenkung, das dafür sorgt, daß die Mechanismen der Pig. 4 und 5 elektrisch in entsprechender Beziehung durch Signale

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zum Feststellen von Fehlern bei der Festlegung der Ablenkung der elektromagnetischen Strahlen angetrieben werden; ' 7 veranschaulicht die Anordnung einer Cassegrain-Antenne unter Verwendung eines Parabolreflektor und eines Primärstrahlers ;

Fig. 8 stellt die Richtungseigenschaften der elektromagnetischen Strahlen in der horizontalen Ebene bei der Antennenvorrichtung unter Verwendung des Reflektorsystems der Fig. 7 dar;

Fig, 9 und 10 sind Ansichten des Reflektorsystems der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung bzw. der herkömmlichen Öassegrain-Antennenvorriehtung mit Parabolreflektor;

Fig. 11 ist ein Diagramm des Antennengewinns der Antennenvorrichtungen der Fig. 9 und 10 für eine Frequenz von 4 G-Hz;

Fig. 12 ist ein Diagramm, das den Antennengewinn der Antennenvorrichtungen der Fig. 9 und 10 für eine Frequenz von 18 GHz zeigt;

Fig. 15 veranschaulicht die Anordnung der Reflektoren in einer Antennenvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und ·

Fig. 14 zeigt die Anordnung der Reflektoren bei einer Antennenvorrichtung entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 und 2 ist ein sphärischer Hauptreflektor 1 mit vorgeschriebenem Krümmungsradius an einer Halterung 3 über eine Stütze 2 befestigt. Zwischen demErümmungsmittelpunkt 5 und der reflektierenden Oberfläche des Hauptreflektors 1 ist ein Hebenreflektor 4 angeordnet, der die sphärische Aberration der reflektierenden Oberfläche ausgleicht. Ein Mechanismus 6 zum Antreiben dee Nebenreflektors 4 wird durch Stüzen 7 gehalten, die an dem Hauptre'flektor 1 befestigt sind. Dadurch wird der Hebenreflektor 4 in der später beschriebenen Richtunggedreht. Im Mit-μ-telpunkt des Hauptreflektors 1 ist ein Seil 8 eines parabolischen Reflektors vorgesehen, dessen Brennpunkt duroh den Kxttmmungsmittelpunkt 5 des ephärischen Hauptreflektors 1 gebildet wird. Die

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Bezugsziffern 9 und 10 beziehen sich auf Plächenreflektoren, die so ausgebildet sind, daß sie sich parallel zu ihrer Ausgangsstellung bewegen können. Die Bezugsziffer 12 bezieht sich auf einen konischen Hornreflektor des Primärstrahlers, der an einem vorbestimmten Punkt befestigt ist. Dieser Hornreflektor 12 ist mit einer feststehenden Übertragungs- und Empfangsvorrichtung verbunden und strahlt ebene Wellen aus. Die relative horizontale Stellung des Hornreflektors bzw. Reflektionstrichters 12 und der Flächenreflektoren 9 und 10 der Pig. 2 ist in Pig. 3 dargestellt. In Pig. 2 ist mit 14 die Mittellinie bezeichnet, die den Mittelpunkt der Reflektionsfläche des sphärischen Hauptreflektors 1 und dessen Erümmungsmittelpunkt 5 verbindet. Die Bezugsziffer 15 bezieht sich auf die axiale Mittellinie des parabolischen Reflektors 8, und mit 16 ist die axiale Mittelinie des konischen Hornreflektors 12 bezeichnet.

Bei der oben erwähnten Antennenvorrichtung nimmt die axiale Mittellinie 17 (die in durchgezogener Linie dargestellt ist) des Nebenreflektors 4 eine Stellung ein, die um den Erümmungsmittelpunkt 5 in einer vertikalen Ebene (d.h. in einer Ebene parallel zu der Zeichenebene) um einen Winkel θ in bezug auf die zuerst erwähnte axiale Mittellinie 14 gedreht ist. Der Nebenreflektor 4 ist so ausgebildet, daß er die sphärische Aberration des sphärischen Hauptreflektors 1, beispielsweise in bezug auf elektromagnetische Strahlen, die in Richtung der axialen Mittellinie 17 eingeleitet werden, ausgleicht. Andererseits werden, wie durch durchgezogene Linien angegeben ist, die ebenen Wellen aus dem konischen Hornreflektor 12 durch die Plächenreflektoren 10 und 9 nacheinander reflektiert. Die so reflektierten ebenen Wellen werden parallel zu einer Linie 15', die ihrerseits parallel zu der axialen Mittellinie 15 verläuft, auf den parabolischen Reflektor 8 geleitet. Der parabolische Reflektor 8 besitzt einen Brennpunkt 5 auf der axialen Mittellinie 15, so daß die auf den Reflektor 8 geleiteten elektromagnetischen Strahlen so reflektiert werden, daß sie sioh im Brennpunkt 5 treffen. Die Strahlen werden weiterhin durch den Nebenreflektor 4 und den Hauptreflektor 1

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reflektiert, wieder in Phase in Richtung der axialen Mittellinie 17 gelenkt und als stark gerichtete Strahlen in dieser Richtung ausgesendet.

Im folgenden soll "beschrieben werden, wie ausgesandte Strahlen ohne Bewegung des Hauptreflektors abgelenkt werden. Wenn Strahlen in Richtung 17^! in einer senkrechten -Ebene ausgesandt werden, wird die axiale Mittellinie 17 um den Punkt 5 gedreht, so daß sie mit der Linie 17 * fluchtet. In diesem Falle ist der Nebenreflektor 4 in die mit 4¹ bezeichnete Position verschoben. Zur gleichen Zeit wird der Flächenreflektor 9 bis· zu dem Punkt 9^f parallel zu seiner Ausgangsstellung und entlang der Axiallinie 16 verschoben. In diesem Falle werden die elektromagnetischen Strahlen entlang den gestrichelten Linien geführt, d.h. die ebenen Wellen aus dem konischen Hornreflektor 12 werden durch den Flächenreflektor bei 9' und den parabolischen Reflektor 8 reflektiert und verlaufen zu dem Brennpunkt 5 bzw. dem Krümmungsmit-telpunkt des Hauptreflektors 1 hin, werden wiederum durch den Nebenreflektor bei 4¹ und den Hauptreflektor 1 reflektiert und in gebündelter Form vollständig in Phase in Richtung der axialen Mittellinie 17' abgestrahlt.

Wenn Strahlenbündel in einer horizontalen Ebene (d.h. in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene) abgelenkt werden, dann wird der Flächenreflektor 10, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zu dem Punkt 1O¹ parallel zu seiner Ausgangsstellung und entlang der Achslinie 18 verschoben. In dieser Richtung werden die ebenen Wellen aus dem Hornreflektor 12 geleitet, und deren Nebenreflektor 4 wird um den Brennpunkt 5 in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene geschwenkt.

Es sollen nun die Fälle beschrieben werden, bei denen ausgesandte Strahlenbündel in vertikaler und horizontaler Ebene abgelenkt werden. Wenn in diesem Falle die Flächenreflektoren 9 und 10 und der Uebenreflektor in Beziehung zueinander entsprechend der Rich'-tun, in die die elektromagnetischen Strahlen abgelenkt werden ■

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sollen, "bewegt werden, so kann die Ablenkung atf eine Art bewirkt werden, die den optisch-geometrischen Bedingungen, die in bezug auf irgendeine Richtung, in die die elektromagnetischen Strahlen durch einen konischen Bereich mit einem halben verti- * kalen Winkel θ, der um die axiale Mittellinie 14 herum angeordnet ist, vorliegen, in vollem Umfange entsprochen werden. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung einen feststehenden Satelliten verfolgen, ohne daß der Hauptreflektor bewegt und die Strahlungseigenschaft verschlechtert werden.

Im folgenden sollen die Einrichtungen beschrieben werden, die ein Zusammenarbeiten des Nebenreflektors 4 und der Flächenreflektoren 9 und 10 ermöglichen. Der Nebenreflektor 4 besitzt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Drehachse 19> die sich in Richtung der Axiallinie 17 erstreckt und mit einem Zahnrad 20 verbunden ist, das seinerseits durch einen Motor 22 angetrieben wird. Der Nebenreflekt'or 4 ist ebenfalls mit einer beweglichen Führungseinrichtung 25 versehen, die einen gezahnten Bereich 23, der mit dem genannten Zahnrad 20 kämmt und somit als Zahnstangen-Ritzelmechanismus wirkt, und eine Nut 24, durch die zwei Rollen geführt werden, die drehbar an zwei Stützen angebracht sind, die an der Rückseite des Nebenreflektors 4 befestigt sind, aufweist. Wie in Fig. 4 zu sehen ist. verursacht eine Drehung des Motors 22 eine Neigung desNebenreflektors 4 in vertikaler Ebene, In diesem Falle wird die Axiallinie 17 des Nebenreflektors 4 um einen Maximalwinkel θ in bezug auf die axiale Mittellinie 14 abgelenkt. Wenn der Nebenreflektor 4 in einer horizontalen Ebene geneigt werden soll, ist es lediglich erforderlich, die gesamte Anordnung 26 der Fig. 4 in einer horizontalen Ebene um einen Maximalwinkel θ um den Punkt 5 der Fig. 2 abzulenken. Ein in diesem Falle verwendeter Antriebsmechanismus kann aus einem horizontal angeordneten Führungsglied 25', einem Zahnrad 20', das mit einem gezahnten Bereich 23 auf dem Führungsglied 25' in Eingriff steht, und aus einem Motor 27 (Fig. 6) zum Antreiben des Zahnrades 20· bestehen. Die

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!eile 20», 23' und 25' sind nicht gezeigt. In diesem Falle ist das Führungsglied 25' an dem Stützglied 7 der Fig. 1 befestigt.

Im folgenden soll der Mechanismus beschrieben werden, durch den ein Flachreflektor 9 parallel zu seiner Ausgangsstellung und entlang der Axiallinie d6 der Fig. 2 verschoben wird. In diesem Falle sind entsprechend Fig. 5 zwei Führungsglieder 28 an einer vorgeschriebenen Stelle in bezug auf den Hauptreflektor 1 angeordnet. Jedes der Führungsglieder 28 besitzt eine Führungsnut 30, durch die eine der zwei Rollen 29, die an dem Flächenreflektor 9 befestigt ist, gleitet, so daß der Reflektor parallel entlang der Axiallinie 16 der Fig. 2 verschoben wird. Der Flächenreflektor 9 ist mit einem Zahnrad 33 verbunden, das durch einen Motor 32 angetrieben wird und mit einer Zahnstange 34 in Eingriff steht, die an vorgeschriebener Stelle befestigt ist. Das Zahnrad 33 und die Zahnstange 34 wirken als Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus. Dementsprechend ermöglicht eine Drehung des Motors 32 eine Verschiebung des Flächenreflektors 9 parallel entlang der Axialiinie 16.

Wennder andere Flächenreflektor 10 parallel entlang der Axiallinie 18 verschoben wird, so wird dieselbe Antriebseinrichtung der Fig. 5 verwendet, die jedoch in anderer Richtung angeordnet ist. Das nicht gezeigte Zahnrad 33' der Antriebseinrichtung für den Flächenreflektor 10 wird durch einen Motor 35 (Fig. 6) angetrieben.

Im folgenden sollen Einrichtungen beschrieben werden,' die es ermöglichen, daß der Mebenreflektor 4 und die Flächenreflektoren 9 und 10 in bezug zueinander beweget werden können. Wie in Fig. 6 gezeigt ist,ist ein Detektor φ zum Feststellen von Fehlern beim Ablenken der Strahlenbündel vorgesehen. In diesem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "Fehler" 'diejenigen Winkelgrade, um die das Strahlenbündel abgelenkt werden sollte, damit

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es einem Raumsatelliten genau folgt, der sich in seiner Stellung verschoben hat. Fehlersignale werden in einen Generator oder Analysator 37 eingespeist, der Signale erzeugt, die Fehlexin bezug auf die vertikale Ebene (EL-Ebene) anzeigen, sowie in einen anderen Generator 38, der Signale erzeugt, die Pehlern in einer horizontalen Ebene (AZ-Ebene) entsprechen. Dadurch entstehen die Steuersignale 39 und 40. Diese Steuersignale 39 und 40 werden in eine Schaltung 42 zur Steuerung der Drehung der Motoren 22 und 32, d.h. in eine Schaltung zum Antreiben der Motoren 22 und 32 zur Behebung der Fehler in der senkrechten Ebene (El-Ebene), und ebenso in eine Schaltung 43 zur Steuerung der Drehung der Motoren 27 und 35, d.h. eine Schaltung zum Antreiben der Motoren 27 und 35 zur Ausschaltung von Fehlern in der horizontalen Ebene (AZ-Ebene) eingespeist, so daß die Servomotoren dieser Schaltungen betätigt werden. Jetzt werden die Motoren 22,32,27 und 35 durch den Ausgangsstrom der Schaltungen •42 und 43 angetrieben. Auf diese Weise können Haftsignale aus dem Detektor 36 getrennt dem Winkel der elektromagnetischen Strahlenbündel in der senkrechten Ebene und in der waagerechten Ebene variieren, so daß die elektromagnetischen Strahlen gemeinsam in eine beliebige Richtung innerhalb des zuvor erwähnten konischen Bereichs mit dem halben Winkel θ um die axiale Mittellinie 14 herum abgelenkt werden können.

Nunmehr sollen die Ablenkungseigenschaften der elektromagnetischen Strahlen, die durch die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung ausgestrahlt werden, im Vergleich zu denen der herkömmlichen Cassegrain-Antenne mit Parabolreflektor beschrieben werden. Fig. 7 zeigt eine Cassegrain-Antennenvorrichtung mit einem Parabolreflektor 1a, dessen äußerer Durchmesser 100 cm betrifft, mit einem Nebenreflektor 4a mit 12 cm Außendurchmesser und einem konischen Hornreflektor 12a mit einer Strahlenöffnung von 9,84 cm im Durchmesser. Der Nebenreflektor 4a ist so ausgebildet, daß er um einen Winkel P in bezug auf seine Ausgangsachse um den Punkt 41 geschwenkt werden kann. Fig. 8 gibt die Rich-

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tungseigenschaften und die Abnahme des Antennengewinns von elektromagnetischen Strahlen mit einerFrequenz von 50 GHZ, die durch die bekannte Antenne ausgesant wurden, wieder. Die Abszisse bezeichnet die tatsächliche Neigung in horizontaler Ebene der elektromagnetischen Strahlen in bezug auf die Richtung der Strahlen, die ausgesandt wurden, als der Nebenreflektor 4a um den Winkel *f = O geneigt war. Die Ordinate gibt die Antennengewinnabnahme in dB im Vergleich zu dem Antennengewinn von 51,2 dB im Falle einer Neigung des Nebenreflektors 4a um den Winkel T - O an. Die Kurven 44a bis 44h stellen die Richtungseigenschaften der elektromagnetischen Strahlen dar, die bei einer Neigung des Nebenreflektors 4a um Winkel von 0°, -8°, +8°, -16°, +16°, -20° und +20° ausgestrahlt werden. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, verursacht eine Neigung des Strahls von 1 oder 2° in jeder Richtung gegenüber der Ausgangsrichtung einen beträchtlichen Abfall der Richtungseigenschaften.

Fig. 9 gibt das erfindungsgemäße Reflektorsystem wieder, das in einer Antennenvorrichtung verwendet wird, und Fig. 10 zeigt eine herkömmliche Cassegrain-Antennenvorrichtung mit Parabolreflektor. Die experimentell bestimmten Richtungseigenschaften des Strahlenbündels bei einem Mitteldurchmesser des Hauptreflektors beider Antennenvorrichtungen von 125 cm sind in den Fig. 11 und 12 verglichen. Fig. 11 bezieht sich auf den Fall, daß Strahlen mit einer Frequenz von 4 GHz verwendet werden. Fig. 12 betrifft 18 GHz. In diesen Figuren bezeichnet die Abszisse die Ablenkung des Strahlenbündels in horizontaler Ebene in bezug auf die Achse des Hauptreflektors und die Ordi- ' nate den auf Yergleichsbasis gemessenen Antennengewinn. Die ' Kurven 46a und 46b zeigen die Richtungseigenschaften der elektromagnetischen Strahlen aus der herkömmlichen Antennenvorrichtung der Fig. 10, und die Kurven 47a und 47b entsprechen den Richtungseigenschaften der erfindungsgemäßen^ Antennenvorrichtung. Alle diese Kurven wurden hergestellt, indem die Spitzen der Kurven verbunden wurden, die die Richtungseigenschaften der Strahlen darstellten (Punkte des höchsten Anten-

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nengewinns). Wie aus den Pig. 11 und 12 hervorgeht, erzielt . die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung einen im wesentlichen festliegenden Antennengewinn, wenn die Strahlen um einen WinWl innerhalb des Bereiches von +2° abgelenkt werden, und sie bieten einen wesentlich höheren Antennengewinn, da die ausgestrahlten Strahlen eine höhere Frequenz besitzen. Die zuvor erwähnten günstigen Eigenschaften der Strahlen zeigen, das die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung gut für Fernmeldeverbindungen mit Raumsatelliten geeignet ist.

Fig. 13 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit deren Hilfe eine Anzahl von Strahlen so erzeugt werden kann, daß die Ablenkung der Strahlen getrennt und bei Verwendung eines einzigen sphärischen Reflektors gesteuert werden kann. Ein Paar parabolischer Reflektoren 8b und 8'b ist symmetrisch in bezug auf die Achse 14 des sphärischen Hauptreflektors 1 angeordnet. Der Brennpunkt der beiden parabolischen Reflektoren wird durch den Krümmungstuittelpunkt 5 des Hauptreflektors 1 gebildet. Für diese paarweisen, parabolischen Reflektoren 8b und 8!b sind, wie dargestellt, entsprechende Nebenreflektoren 4b und 4'b, zwei Greuppen von Flächenreflektoren 9b und 9'b und 10b und 1O'b und konische Hornreflektoren 12b und 12'b vorgesehen. Zwei Primärstrahlersysteme werden verwendet, die alle Teile vom konischen Hornreflektor bis zum Nebenreflektor aufweisen. Die Anordnung, wie jedes Primärstrahlersystems und seine optische Stellung in bezug auf den sphärischen Hauptreflektor 1,sind die gleichen, wie in Fig. 2. Wenn dementsprechend die Achse des Nebenreflektors 4b aus der axialen Mittellinie 14b abgelenkt und die Flächenreflektoren 9b und 10b in Verbindung mit der genannten Ablenkung durch dieselben Einrichtungen, die bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet·werden, bewegt werden, so können die Strahlen 17b abgelenkt werden. Ebenso können die Strahlen 17b unabhängig von den Strahlen 17b abgelenkt werden, wenn die Achse des Nebenreflektors 4'b aus der axialen Mittellinie 14'b abgelenkt und

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die Flächenreflektoren 9'b und 1O'b in "Verbindung mit der Ablenkung versehbMn werden. Obwohl die Ausführungsform nach Pig. Ί3 zwei .frimärstrahlersysteme aufweist, ist die Erfindung auf diese Zahl offensichtlich nicht begrenzt.

Pig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Primärstrahlersystem vor dem sphärischen Hauptreflektor 1 angeordnet ist. Außerhalb des Weges der elektromagnetischen Strahlen, die von dem Hauptreflektor 1 ausgestrahlt werden, ist ein Primärstrahlersystem mit einem Uebenreflektor 4 angeordent. Bei dieser Anordnung ist es möglich, eine Antennenvorrichtung zur Verfolgung eines Raumsatelliten zu schaffen, der es gestattet, ein Blockieren zu vermeiden und eine Anzahl von elektromagnetischen Strahlen so auszustrahlen, daß selbst dann, wenn eine Anzahl von Primärstrahlersystemen, wie in Fig. 14, nebeneinander gesetzt werden, keine gegenseitige Interferenz auftritt.

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Wie oben erwähnt wurde, ist es erfindungsgemaß möglich, gebündelte Strahlen oder Richtstrahlen über einen bestimmten Winkelbereich ohne Bewegung des sphärischen Hauptreflektors durch einfache Betätigung beweglicher Einheiten des Primärstrahlersystems in Verbindung miteinander abzulenken. Weiterhin kann eine Anzahl von elektromagnetischein Strahlen getrennt abgelenkt werden, ohne daß sich die Richtstrahleigenschaften dieser Strahlen verschlechtern, so daß die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung insbesondere zur Verwendung, bei Bodenstationen geeigent ist, die feststehende Raumsatelliten verfolgen.

Claims

Patentansprüche

Antennenvorrichtung mit einem sphärischen Hauptreflektor zum Reflektieren elektromagnetischer Strahlen, einem Nebenreflektor, der zwischen dem Krümmungsmittelpunkt und der reflektierenden Oberfläche des sphärischen Hauptreflektors angeordnet ist und die-sphärische Aberration der reflektierenden Oberfläche ausgleicht, sowie mit einem Primärstrahler, zur Lenkung elektromagnetischer Strahlen auf den Nebenreflektor, dadurch gekennzeichnet, daß ein parabolischer Reflektor (8) und Flächenreflektoren (9,10) vorgesehen sind, wobei der BrEnnpunkt (5) des parabolischen Reflektors (8) mit dem Krümmungsmittelpunkt des sphärischen Hauptreflektors (1) zusammenfällt, so daß ebene elektromagnetische Wellen aus dem Primärstrahler (12) über die Flächenreflektoren (9, 10) und den parabolischen Reflektor (8) auf den Nebenreflektor (4) gebracht werden.

Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mechanismus (19 bis 25) zum Drehen des Hebenreflektors (4) um den Krümmungsmittelpunkt (5) des sphärischen Hauptreflektors (1), sowie ein Mechanismus (29 bis 34) zum Bewegen der Flächenreflektoren (9,10) in Abhängigkeit von der Drehung des Nebenreflektors (4) vorgesehen ist, durch den bewirkt wird, daß ebene elektromagneitsche Wellen aus dem Primärstrahler (12) auf den Nebenreflektor (4) über den parabolischen Reflektor (8) geleitet werden, wodurch' die reflektierten Strahlen um einen ausreichenden Winkelgrad ohne Bewegung des Hauptreflektors (1) abgelenkt werden können.

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Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahler (12), die Plächenreflektoren (9,10) der parabolische Reflektor (8) und der Nebenreflektor (4) in ausreichender Anzahl verwendet werden, daß eine Anzahl von Primärstralilersystemen gebildet wird, die so angeordnet sind, daß eine Anzahl von elektromagnetischen Strahlern so von dem Hauptreflektor reflektiert werden, daß die Ablenkung der elektromagnetischen Strahlen getrennt gesteuert werden kann.

Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlersystem, das den Primärstrahler (12), die Plächenreflektoren (9,10), den parabolischen Reflektor (8) und den Nebenreflektor (4) aufweist, außerhalb des Weges der elektromagnetischen Strahlen angeordnet ist, die von dem Hauptreflektor (1) reflektiert werden.

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