DE2133842A1

DE2133842A1 - Richtantennenanordnung

Info

Publication number: DE2133842A1
Application number: DE2133842A
Authority: DE
Inventors: Giswalt Von Dipl Phys Trentini
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1973-01-18
Also published as: DE2252317A1

Description

Richtantennenanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtantennenanordnung mit einem Parabolreflektor und mehreren getrennten, für unterschiedliche Frequenzbereiche und/oder Polarisationen und/oder verschi dene Ausleuchtungen umschaltbaren Speisesystemen im Brennpunkt des Reflektors.
Vor allem für den Betrieb in weit auseinanderliegenden Frequenz bereichen bzw. mit unterschiedlichen Polarisationen sind Speise systeme für Parabolantennen bekannt, die ineinander verschachtelm sind. Jedes System besteht dann zumeist aus einer Gruppe von vier Einzelstrahlern. Es ist dann auch eine Peilung, beispielsweise # nach dem Monopulsverfahren mit Summen-Differenzdiagramm, ermöglicht. Die Phasenzentren der Gruppen fallen bei gleichphasiger Speisung ungefähr zusammen und stimmen im wesentlichen mit dem Brennpunkt des Parabolreflektors überein. Gegenseitige Störunge der Gruppen und eine Verschlechterung der elektrischen Funktionen z.B. der Nebenzipfeldämpfung oder der Peilfähigkeit mit einem Summen-Differenzdiagramm bei Monopuls, sind aber unvermeidbar.
Dies gilt vor allem, wenn eine Polarisationsentkopplung nicht möglich ist bzw. wenn die Frequenzbereiche sich nicht stark von einander unterscheiden.
Ferner lassen sich verschiedene Speisesysteme eines Parabolre- -flektors nebeneinander aufbauen, wobei sich durch transversale # Verschiebung das jeweils zu betreibende System in den Brennpunkt des Parabolreflektors rücken läßt. Abgesehen davon, daß eine für Wechselzwecke konstruktiv nur schwierig zu realisierende Beweg auszuführen ist, entsteht bei einer derartigen linearen Anordn der Speisesysteme eine verhältnismäßig starke Aperturabschattun der Parabolantenne.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speisesystemanordnung zu schaffen, bei der die Phasenzentren der verschiedenen Speisesysteme mit dem Brennpunkt des Parabolreflektors zusammenfallen und die bei den vorstehend beschriebenen Antennen auftretenden Nachteile und Schwierigkeiten vermieden sind. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Richtantennenanordnung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe, dadurch gelöst, daß die Speise systeme, nebeneinander am Umfang eines drehbar vor dem Parabolreflektor gelagerten Haltekörpers angeordnet sind und daß für jedes Speise system eine für seinen Betrieb vorgesehene Einraststellung vorgesehen ist, in der es in angeschlossenem Zustand mit seiner Strahlrichtung auf den Parabolreflektor gerichtet ist und in der sein Phasenzentrum mit dem Brennpunkt des Parabolreflektors zusammenfällt. Die gegenseitigen Störungen sind durch die räumlich getrennte Anordnung der einzelnen Systeme mit unterschiedlichen Strahlrichtungen vernachlässigbar. Die Abschattung des Parabolrefl'ektors entspricht etwa der des größten Speisesystems. Die Bautiefe ist für die elektrischen Eigenschaft-en der Antenne von geringerer Bedeutung. Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit der Verwendung einer verhältnismäßig großen Anzahl getrennter Speisesysteme, außerdem der konstruktiv einfach zu gestaltende Drehmechanismus, die geringen Schaltzeiten und vor allem die optimale Dimensionierbarkeit jedes Speisesystems.
Ein Speisesystem läßt sich je nach Verwendungszweck jeweils aus einem'oder mehreren Einzelstrahlern, beispielsweise Dipolen oder Hornstrahlern, aufbauen. Mit einem aus vier oder mehr Einzelstrahlern aufgebauten Speisesystem läßt sich dann ohne Schwierigkeiten beispielsweise eine Monopulsspeisung durchführen.
Zur Durchführung der Rotationsbewegung des Haltekörpers, der vorteilhaft mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten an am Parabolreflektor befestigten Stützen drehbar gelagert ist, wird zweckmäßig ein elektromotorischer Antrieb verwendet.
Gleichzeitig mit der Drehung lassen sich Schalter betätigen, welche das jeweils betriebene Speisesystem an eine oder mehrere vom Haltekörper wegführende Zuführungsleitungen anschließen. Diese Zuführungsleitungen sind konstruktiv vorteilhaft derart ausgelegt, daß sie entlang den Stützen für den Haltekörper verlaufen.
Der drehbar gelagert Haltekörper läßt sich beispielsweise trommelförmig oder bei der Verwendung von maximal vier Speisesystemen würfelförmig ausbilden.
Bei Hohlwellendurchführung sind zur Verbindung mit den Zuführungsleitungen vorteilhaft auf jeder Lagerseite des Haltekörpers an den stirnseitig angeordneten Drehlagerstellen ein- oder mehrfache Hochfrequenzdrehkupplungen angebracht. Im Innenraum des Haltekörpers lassen sich außer den Anschlußleitungen an die Speisesysteme beispielsweise Monopulskomparatoren, Verstärker, Umsetzer oder dergl. anordnen. Sind innerhalb des Haltekörpers die Zwischenfrequenzumsetzer angebracht, so lassen sich zur Verbindung mit den Zuführungsleitungen Schleifringe an den stirnseitig angeordneten Drehlagerstellen des Haltekörpers verwenden. Beschränkt man sich auf eine begrenzte Rotation des Haltekörpers bis zu + 180°, so kann man auch flexible Hochfrequenzkabel ohne Schalter und Drehkupplungen an die Speisesysteme anschließen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eines der Speisesysteme sehr breitbandig ausgelegt ist und die anderen Speisesysteme jeweils einem bestimmten Prequenzbereich dieses breiten Frequenzbandes zugeordnet sind und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die bei Empfang eines Signals durch dieses breitbandig ausgelegte, in Betriebsstellung eingerastete Speisesystem ein frequenzbereichsmäßig ausgewertetes Steuersignal zur Drehbetätigung des Haltekörpers abgibt, so daß das für die empfangene Frequenz optimale Speisesystem beispielsweise zur Peilung in die Raststellung im Brennpunkt des Parabolspiegels geschaltet wird.
Die Erfindung und Einzelheiten davon sind im folgenden anhand zweier Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Parabolantennenanordnung mit vier Speisesystemen auf einem würfelförmigen Haltekörper in einer Darstellung mit Blickrichtung auf die Innenseite des Reflektors, und Fig.2 einen trommelförmigen Haltekörper mit mehreren Speisesystemen in einer Seitenansicht.
Die Antennenanordnung nach Fig. 1 besteht aus einem Parabolreflektor 1, an dem mittels vier Stützen 2 ein Haltekörper 3 befestigt ist. Der Haltekörper 3 ist an zwei gegenüberliegenden Stirnflächen 5 gelagert und kann beispielsweise mit Hilfe eines Elektromotors um eine Drehachse 4 gedreht werden. Auf dem Umfang des Haltekörpers 3 sind verschiedene Primärstrahler-Speisesysteme 6 bis 9 angeordnet. Der Haltekörper 3 ist als Würfel ausgebildet, auf dessen vier Seitenflächen, d.h. allen Seitenflächen außer den Stirnflächen 5, Gruppen zur Monopulspeilung für unterschiedliche Frequenzbereiche aus je vier Kreuzdipolen mit ebenen Reflektorflächen die-vier Speisesysteme 6 bis 9 bilden. Mit solchen Speisesystemen 6 bis 9 lassen sich alle Polarisationsarten einstellen, wobei dann jedes System nahezu optimal dimensioniert werden kann.
Für den höchsten Frequenzbereich dient das Speisesystem 6 mit den kleinsten Einzelstrahlern und den kleinsten Abständen. Für die niedrigeren Frequenzbereiche sind die übrigen Speisesysteme 7 bis 9 der Reihenfolge nach zuständig. Im Betrieb befindet sich gerade das in Fig. 1 nicht sichtbare, auf der Rückseite des würfelförmigen Haltekörpers 3 befindliche Speisesystem 7, das gestrichelt angedeutet ist. Im Innern des Haltekörpers 3 sind Anschlußleitungen, Monopuls-Komparatoren und evtl. auch Verstärker, Umsetzer und dergl. angeordnet. In den vier Stellungen des Haltekörpers 3, in denen'dieser einrastet, wird über Schalter das jeweils betriebene Speisesystem 6 bis 9 an in oder an den Stützen 2 verlaufende Zuführungsleitungen angeschlossen. Bei Verwendung einer Hohlwelle lassen sich zu deren Durchführung auf jeder Stirnseite 5 des Haltekörpers 3 einfache oder mehrfache Hochfrequenzdrehkupplungen einbauen. Sind im Innenraum des würfelförmigen Haltekörpers 3 Zwischenfrequenzumsetzer angeordnet, so lassen sich einfache Schleifringe an den Lagerstellen in den Stirnseiten 5 verwenden. Bei einer begrenzten Rotation bis zu +- 1800 können auch flexible Hochfrequenz-Koaxialkabel ohne Schalter und Drehkupplungen für jedes der Speisesysteme 6 bis 9 getrennt herausgeführt werden.
In Fig. 2 ist ein anders aufgebauter, am Umfang sechs Kanten auf weisender Haltekörper 18 mit sechs verschiedenen Speisesystemen 10 bis 15 dargestellt. Angeschlossen ist beispielsweise eine Dipolgruppe 10, deren Hauptstrahlrichtung 10' mit der Parabolachse 16 zusammenfällt. Der Abstand vom Drehpunkt 4 ist so gewählt, daß ds Phasenzentrum der mit einem Reflektor versehenen Speisesystem-' gruppe mit dem Brennpunkt 17 des in dieser Figur nicht dargestellten Parabolreflektors zusammenfällt. Die übrigen Speisesysteme bestehen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 aus Hornstrahlergruppen 11,12 für zwei verschiedene Frequenzbereiche, einer ebenen und einer konischen Spiralantenne 13 bzw. 15 und einer gegenüber der Dipolgruppe 10 anders bemessenen Dipolgruppe 14. Der Haltekörper 18 ist so bemessen, daß die Hauptstrahlrichtungen 10' bis 15' im Betrieb jeweils mit der Parabolachse 16 und ihre Phasenzentren mit dem Brennpunkt 17 übereinstimmen.
Die konische Spiralantenne 15 läßt sich derart breitbandig ausfuhren, daß sie die Frequenzbereiche aller anderen Speisesysteme 10 bis 14 erfaßt. Es läßt sich dann beispielsweise auch eine Steuereinrichtung vorsehen, die bei Empfang eines Signals durch diese breitbandig ausgelegte und in Betriebsstellung eingerastete Spiralantenne 15 ein frequenzbereichsmäßig ausgewertetes Steuersignal zur Drehbetätigung des Haltekörpers 18 abgibt, so daß das für die empfangene Frequenz optimale Speisesystem 10 bis 14 in die Raststellung im Brennpunkt 17 des Parabolspiegels geschaltet wird.
Außer Speisesystemen für unterschiedliche Frequenzbereiche können auch Speisesysteme für unterschiedliche Polarisationen und/oder für unterschiedliche Primär- und Sekundärdiagramme verwendet werden.
Die Ausgestaltung des Haltekörpers mit seinen verschiedenen Speisesystemen läßt sich weitgehend flexibel verwirklichen. Dabei lassen sich zweckmäßig ebene Reflektorflächen verwenden, die jedoch je nach Formgebung des Haltekörpers auch andere Formen aufweisen können. Auch ein nachträglicher Umbau für andere Frequensbereiche, Peilverfahren, Polarisationen und-dergl. ist ohne große: Aufwand möglich.
13 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e .

( 1.) Richtantennenanordnung mit einem Parabolreflektor und mehreren getrennten, für unterschiedliche Frequenzbereiche und/oder Polarisationen und/oder verschiedene Ausleuchtungen umschaltbaren Speisesystemen im Brennpunkt des Reflektors, d a -d u r c h g e k e n n z e -i c h n e t , daß die Speisesysteme (6 bis 9) nebeneinander am Umfang eines drehbar vor dem Parabolreflektor (1) gelagerten Haltekörpers (3) angeordnet sind und daß für jedes Speisesystem (6 bis 9) eine für seinen Betrieb vorgesehene Einraststellung vorgesehen ist, in der es in angeschlossenem Zustand mit seiner Strahlrichtung auf den Parabolreflektor (1) gerichtet ist und in der sein Phasenzentrum mit dem Brennpunkt des Parabolreflektors (1) zusammenfällt.
2. Richtantennenanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Speisesystem (6 bis 9) jeweils aus einem oder aus mehreren Einzelstrahlern aufgebaut ist, z.B. bei Verwendung für Monopulszwecke mit Summen-Differenz-Diagramm aus vier oder mehr Einzelstrahlern.
3. Richtantennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c'h n e t , daß zur Drehung ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen ist.
4. Richtantennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Haltekörper (3) mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten an -am Parabolreflektor (1) befestigten Stützen (2) drehbar gelagert ist.
5. Richtantennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e'i c h n e t , daß Schalter vorgesehen sind, welche bei der Drehung betätigt werden und das jeweils betriebene Speisesystem (6 bis 9) an eine oder mehrere vom Haltekörper wegführende Zuführungsleitungen anschließen.
6. Richtantennenanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zuführungsleitungen entlang der Stützen (2) verlaufen.
7. Richtantennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der drehbar gelagerte Haltekörper (18) zumindest angenähert trommelförmigausgebildet ist.
8. Richtantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a'-a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Haltekörper (3) beider Verwendung von vier Speisesystemen (6 bis 9) würfelförmig ausgebildet ist.
9. Richtantennenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e'i c h n e t , daß zur Verbindung mit den Zuführungsleitungen bei Hohlwellendurchführung auf jeder Lagerseite des Haltekörpers (3) an den stirnseitig angeordneten Drehlagerstellen (5) ein- oder mehrfache Hochfrequenzdrehkupplungen angebracht sind.
10. Richtantennenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des Haltekörpers (3) Zwischenfrequenz-Umsetzer angeordnet sind und daß zur Verbindung mit den Zuführungsleitungen Schleifringe an den stirnseitig angeordneten Drehlagerstellen (5) vorgesehen sind.
11. Richtantennenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d ä -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei beschränkt, er Rotation des Haltekörpers (3) bis zu + 1800 flexible Hochfrequenzkabel ohne Schalter und Drehkupplungen an die Speisesysteme (6 bis 9) angeschlossen sind.
12. Richtantennenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des Haltekörpers (3) außer den Anschlußleitungen an die Speisesysteme (6 bis 9) beispielsweise Monopulskomparatoren, Verstärker, Umsetzer oder dergl. angeordnet sind.
13. Richtantennenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eines der Speisesysteme (10 bis 16) sehr breitbandig ausgelegt ist und die anderen Speisesysteme jeweils einem bestimmten Frequenz- # bereich dieses breiten Frequenzbandes zugeordnet sind und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die bei Empfang eines Signals durch dieses breitbandig ausgelegte, in Betriebsstellung eingerastete Speisesystem ein frequenzbereichsmäßig ausgewertetes Steuersignal zur Drehbetätigung des Haltekörpers (3) abgibt, so daß das für die empfangene Frequenz optimale Speisesystem, das gegebenenfalls auch eine genaue Peilung erlaubt, in die Raststellung im Brennpunkt des Parabolspiegels geschaltet wird.

L e e r s e i t e