DE2060923A1

DE2060923A1 - Dielektrische Linse fuer die Aussendung von elektromagnetischen Strahlen

Info

Publication number: DE2060923A1
Application number: DE19702060923
Authority: DE
Inventors: Yves Tocquec
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1969-12-10
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1971-07-29
Also published as: FR2069937A1; BE759712A; NL7017928A; GB1302400A; FR2069937B1

Description

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dielektrische Linse für die Aussendung von elektro-

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Die Srfindung 't)et?rifft die Ausrichtung von elektromagnetischen Stahlen, insbesondere deren '-Fokussieruxig oder Zusammenfassung zu einem parallelen Ütralilenbündel. Sie betrifft insbesondere strahlen*· deren Wellenlängen weniger als pO ei und vorzugsweise jaehr als etwa 1 mm betrafen. ·

Diese Ausriahtusg, der elektromagnetischen Strahlen erfolgt herkÖMfllioher:reise durch Eeflexion an HütallspiegeliA oder durch Refraktion an der iiläche zirischen der Atmosphäre und einem dielektrischen Hedium, in dem die Ausbreitungsn;eschwindinkeit.geringer ist. Iferdu^ch kann den Oberfll'-civiii der fellen die ge-jigxiete ϊοχ·ϊα gegeben werden. Zur GewälirleiGtr.ngdes einwandfreien Betrieb.'.» gi'oßer ,o-nule- und jjäapfangt:antexruen vom. 2;yp Gassegrain, ist es angebracht, eine bestimmte Anzahl ve; optischen Abv/eichttiigeii in Iij'.he der oende- oder

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Dr.MDIIfrtor« Dr. t#M -T)Pt)Af*! ■ wJLwg>fiÄ«rwald Dipl.-Ing. Grflmkow Ji, Am BOrgtrpark I 8 MOndwn 22, Robwt-^och-SlraS· I 7 Stuttgart - Bad Cannitatt

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einrichtung abzugleichen. Derartige Antennen, die insbesondere zur Herstellung von Weitverkehrverbindungen im Weltraum verwendet werden, weisen in der Regel einen grossen und einen kleinen Reflektor auf, die beide aus Metall bestehen und im Verhältnis zueinander verschiebbar sein müssen; die Erzielung der Genauigkeit des Ausgleichs der Abweichungen sämtlicher möglichen Konfigurationen wird durch die Wahl der Form dieser Reflektoren kompliziert. Um den Abgleich zu verbessern, wird bekanntlich in Nähe des Sende- oder Empfangstrichters eine Linse angeordnet, die aus einem dielektrischen Material besteht, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen. Eine derartige Linse wird aus einem Block verhältnismässig grosser Abmessungen hergestellt, was recht kostspielig ist. Obgleich als hierzu verwendetes Material ein solches gewählt wird, das bei den verwendeten Frequenzen geringe Verluste aufweist, erwärmen sich diese Linsen bei Verwendung in einer Empfangsantenne recht stark, denn durch sie hindurch gelangen elektromagnetische Strahlen, die eine hohe Leistungsdichte aufweisen. Hieraus ergeben sich Verformungen infolge der Erwärmung,die die optischen Eigenschaften und die Antennenverstärkung nachteilig beeinflussen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, elektromagnetische Strahlen durch eine dielektrische Flüssigkeit zu schicken, deren Brechungsindex höher als derjenige des umgebenden Mediums ist, und zwar um dem Strahlenbündel am Ausgang der Flüssigkeit zum freien Raum hin eine entsprechende

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Konf iguration zu geben.

Die.Strahlung kann-im Innern des die Flüssigkeit enthaltenden Behälters erzeugt werden, wobei eine Folie aus einem dielektrischen Material geeigneter Form vor dem Ausgang des Strahlenbündels angebracht wird. Durch diese Anordnung können jedoch die genannten Verformungen durch Wärmeeinwirkung nicht vermieden werden.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer optischen Vorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlen, die keine Verformung auf grund von Wärmeeinwirkung aufweisen, selbst wenn die Strahlungsleistung gross ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine optische Vorrichtung für die Aussendung eines elektromagnetischen Strahlenbündels in den freien Raum, deren Frequenz mehr als 1 GHz beträgt, wobei diese Strahlen von einer Strahlungsquelle erzeugt werden, und wobei die Vorrichtung aus einem Gehäuse besteht, das eine dielektrische Flüssigkeit enthält, deren Brechungsindex höher ™ als derjenige des freien Raumes ist, und die Mittel aufweist, die gewährleisten, dass durch die Flüssigkeit die von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlen hindurchgeleitet werden, wobei das Gehäuse mindestens teilweise aus einer festen dielektrischen Folie besteht, welche die Strahlen aus dem Gehäuse austreten lässi; und wobei die Form dieser Folie derart beschaffen ist, dass die Strahlen dieses Strahlenbündels verschiedene Durchmesser der Flüssigkeit passieren, um dem

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Strahlenbündel die gewünschte Konfiguration zu geben, und die optische Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens zwei Offnungen, eine aussen angeordnete Kühlvorrichtung und Mittel aufweist, um die Flüssigkeit durch das Gehäuse und die in Reihe angeordnete Kühlvorrichtung umlaufen zu lassen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Form des Ausgangsdiopters des Gehäuses durch Warmformung einer Plasikfolie erzielt werden kann. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist bedeutend billiger und erfordert weniger Aufwand an Material und Arbeit als die Bearbeitung eines dielektrischen Blocks. Andererseits kann die Kühlung des Dielektrikums auf einfache Weise durch Umlauf und Kühlung von aussen gewährleistet werden.

An Hand der Fig. 1 bis 3 wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

Die in den Fig. dargestellten Bauteile tragen die gleichen Bezeichnungen.

Fig. 1 zeigt im Axialschnitt einen Empfangstrichter, der mit einem erfindungsgemässen Diopter ausgerüstet ist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Sendestation, die mit einem erfindungsgemässen Diopter ausgerüstet ist.

Fig. 3 zeigt im Axialschnitt eine Linse mit zwei erfindungsgemässen Dioptern.

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_rIn Fig. 1 sind im Schnitt die beiden Wände 2 und 4 eines Metalltrichters gezeigt, der dazu dient, den Übergang zwischen einem Rechteckwellen-Hohlleiter 6 und der Atmosphäre herzustellen. Dieser Trichter ist pyramidenförmig und hat einen rechteckigen Querschnitt. Er wird dazu verwendet, um mit Strahlen, deren Wellenlänge etwa 1 cm beträgt, den kleinen Reflektor einer Antenne grosser Abmessungen vom Typ Cassegrain zu bestrahlen, mit der die Verbindung zu Satelliten möglich ist. Die öffnung dieses Trichters nach aussen ist mit einer im wesentlichen sphärischen Kuppel 8 abgedeckt, die aus einer warmgeformten Folie aus Methyl-Polymethacrylat oder dergleichen besteht. Der Hohlleiter 6 ist ferner in Fähe des Trichtereingangs mit Hilfe eines Stopfens 10 in Form eines Parallelepipedons verschlossen, der aus dem gleichen Material bestehen kann. Der Stopfen 1.0, die Kuppel 8 und die vier Wände des Trichters, von denen nur die Wände 2 und 4" dargestellt sind, bilden somit ein Gehäuse; eine Kante dieses Gehäuses ist mit 12 bezeichnet, und sie verläuft an der Schnittlinie der Kuppel 8 und einer ebenen Trichterwand im Hintergrund der Zeichnungsebene. Das Gehäuse ist mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt, die schematisch stabil ist und geringe dielektrische Verluste aufweist. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich im Ausführungsbeispiel um Benzol. Die metallischen Seitenwände 2 und 4 des Trichters weisen in Nähe der Kuppel 8 zwei Röhren 14 und 16 auf, durch die das Benzol dem Gehäuse entsprechend den Pfeilen 15 und 17 zugeführt

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und aus diesem abgeführt wird. Dieser Flüssigkeitsumlauf gewährleistet die Kühlung des infolge der Hindurchleitung einer beträchtlichen Strahlungsenergie erhitzten Benzols. Die Kühlvorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt.

In dieser Fig. ist mit 20 der grosse Reflektor der Antenne bezeichnet, der einen Durchmesser von etwa 10 m hat; der kleine Reflektor 22 befindet sich in Fähe des Brennpunktes des grossen Reflektors. Mit 6 ist der Hohlleiter bezeichnet, der am Trichter endet, dessen Seitenwände mit 2 und 4 und dessen Kuppel am vorderen Ende mit 8 bezeichnet ist. Der Hohlleiter 6 gewährleistet die übertragung der Sendeleistung eines Senders 24 bis zum Trichter. Die Röhren 14 und 16 bilden ein geschlossenes Leitungssystem mit einer Umwälzpumpe 26 und einer Kühlvorrichtung 28, die zur Kühlung des Benzols dient.

In Fig. 3 sind zwei Kuppeln 30 und 32, ähnlich der Kuppel 8, dargestellt, die ein ebenfalls mit Benzol oder dergleichen gefülltes Gehäuse begrenzen. Diese beiden Kuppeln, die aus demselben Material wie die Kuppel 8 bestehen, sind on ihren Rändern durch einen Ring 34 aus gleichem Material verbunden, in dem zwei Röhren 36 und 38 untergebracht sind, die dem gleichen Zweck dienen wie die Röhren 14 und 16 in Fig. 1, und die an eine ähnliche, nicht dargestellte Kühlvorrichtung angeschlossen aind. Die Oberflächen der Strahlungswellen, die auf die so gebildete Linse gelangen, werden genauso umgeformt wie diejenigen von Lichtstrahlen durch eine Glaslinse. Eine

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derartige Linse kenn einen Hefloktor ersetzen, um beispielsweise parallele Strahlen zu fokussieren. Die Kuppeln 30 und 32 sowie die Kuppel 8 sind im wesentlichen sphärisch ausgebildet, aber im Hinblick auf die Berichtigung bestimmter optischer Abweichungen kann ihre Form von einer sphärischen Fläche beträchtlich abweichen.

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Claims

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Dr. MOIIw-Bor« Dr. Maniti · Dr. DtuM · Dipl.-lng. FinitMwald Dipl.-Ing. Grflmkow

Brauntchwaia. Am BOrgwpark β 8 München 22, Robert-Koch-StroB· 1 7 Stuttgart - Bad Connstatt

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BAD ORIGINAL

Öffnung durch eine dielektrische Folie (8) verschlossen ist, und dessen kleine Öffnung mit einem Hohlleiter (6) mit leitenden Seitenwänden verbunden ist, der die von der Strahlungsquelle (24) erzeugte Strahlung weiterleitet, wobei das Gehäuse auf der Seite des Hohlleiters mit einem dielektrischen Stopfen (10) verschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a, d u r c h gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine dielektrische Folie (32) aufweist, die die Strahlen eintreten lässt und somit eine Linse bildet.

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AO

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