DE2141047A1 - Cassegrain Antenne mit begrenzter Überlauf Energie - Google Patents

Description

8 MÜNCHEN 13

FÜRSTENBERGSTRASSE 84 TELEFON 806814

DIPL. ING. DIETRICH LEWALD

WAtT

Affaire: P⁰ 5684

COMPAGNIE INDUSTRIELLE DiäS TELEGOMMÜNICASIQHS CIf-ALCASEL

ft

Paris /

Cassegrain-Antenne mit begrenzter ^MÜberl®wf"

Die Erfindung betrifft ein© Ö©@@egj?ai»»Antesn® derartiger Ausbildung, dad die "Überlauf "-»Mergle dieser Antenne begrenzt wird.

Bekannt sind Caseegrain-Amten&es für elektromagnet iaolie Wellen, bestehend aus einem H&mptreflektor, der von parabolischer oder pseudopsip&bolisuhe? Art s©ia kann, einem pseudoh^perboliscfeen odes elliptischen Eeflek«· tor und einer Anregirngs« oder iärregerquell®, derea JBaiasione- oder Eapfangsdiagraffi® gegen den S@ki!3dä2T@il©ktQE^> gericatet ist.

209810/1197

Bekanntlich besteht ein wichtiger Faktor der Verschlechterung der Leistungen der Antennen dieses Typs im Verlust durch Überlauf energie (in engl.: "Spill over")· Die EmiBsionsenergie gelangt nämlich nicht völlig auf den Sekundärreflektor und ein Seil kann auf den Erdboden fallen.

Der schädliche Einfluß dieser Überlaufenergie stellt sich als Verminderung der Verstärkung der Antenne sovie als Beeinträchtigung des Q-Paktors abhängig von dieser Verstärkung und der Rauschbezugstemperatur " von Erdboden und Raum dar« Die Rauschbezugstemperatur des Erdbodens ist konstant und erhöht. Die variable des Raums hängt vom Neigungswinkel der Antennenanordnung bezüglich des Brdbodens ab. Die Temperatur des Raumes nimmt im gleichen HaSe wie der Neigungs- oder Steigungswinkel abnimmt, zu· Dabei bleibt es nicht, da bei Prequenzen in der Größenordnung von- 5 GHz und bei sehr geringen Neigungen wie z.B. 5° die Temperatur des Erdbodens größer als die des Raumes (Himmels) ist.

Hauptsächlich bei niedrigen Steigungen ist die Kopplung der Überlauf energie mit dem Erdboden maximal. k Das zur Bekämpfung dieser Kopplung im allgemeinen angewendete Verfahren besteht darin, den Erdboden um die Antenne herum mit einem metallischen Gitter abzudecken. Dieses einen Schirm bildende Reflektorgitter unterbindet die Strahlung des Erdbodens in Richtung auf die Antenne und der "überlaufende¹¹ Seil der Keule oder des !Lappens dieser Antenne wird gegen den Raum zurückgeschickt, wo die schwarzen Temperaturen ζ ten^ratures de luminance) gering sind. Dieses Gitter läßt sich nur bei Antennen

209810/1 197

2U1Q47

verminderter Abmessungen benutzen, da die abzudeckende Oberfläche dann nur etliche Quadratmeter aufweist» Darüber hinaus läßt sich die Gitteranordnung bzw, das Gittersystsm nur auf niedrige Frequenzen anwenden, da bei diesen Frequenzen die Maschen schlaff sein können. Im falle von großen Antennen und erhöhten Frequenzen weräer der Preis dieser Gitter und deren Platzbedarf prohibitif; das Gitter muß sich Über etliche 100 m Länge erstrecken und die Haschen müssen sehr eng "bEsügXich einander angeordnet sein, derart, daS sie einen Zwischenraum in der Zentimeter-Größenordnung bilden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, diese Nachteile zu vermeiden. Sie ermöglicht es nämlich, die Kopplung zwischen der Überlauf energie und dem Erdboden aufgrund eines einfachen Systems von geringem Platzbedarfs zu vermindern.

Die Erfindung geht aus von einer Cassegrain-Antenne für elektromagnetische Strahlung im Ultrahochfrequenzbereich und weist in der Reihenfolge auf: einen Hauptreflektor, eine Erregerquelle, welche eine Strahlungskeule aussendet oder empfängt, einen Sekundärreflektor, der koaxial mit dem Hauptreflektor ist und auf seiner reflektierenden Fläche einen Teil dieser Strahlungskeule empfängt, wobei ein überlaufender iOeil der Keule für gewisse niedrige Stellungen der Antennenachse in Richtung des Erdbodens so für die Überlaufstörkopplung über dem Boden sorgt. Die Erfindung zeichnet sieh dadurch aus, daß die Antenne außerdem einen elektrischleitenden und feet mit dem zweiten Reflektor verbundenen

209810/1197

-♦- 2U1047

Deflektor aufweist, wobei dieser Deflektor hinter diesem Sekundärreflektor auf der der reflektierenden Fläche dieses Sekundärreflektorβ im Kaum zwischen dem Erdboden und diesß? Antennenachse gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, derart, daß dieser überlaufende Teil aufgefangen oder gesperrt wird.

Vorzugsweise umfaßt dieser Deflektor eine plane fläche, die einen Winkel vi
Achse der Antenne einschließt.

Oberfläche, die einen Winkel von etwa 45° mit der

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden, wobei gleiche Bezugszeiehen gleiche Bedeutung haben.

zeigt im Schema die geometrische Optik einer Cassegrain-Antenne, die mit einem Deflektor nach der Erfindung auegestattet ist;

Pig. 2 zeigt schematisch in der Perspektive einen Sekundärreflektor einer Gassegrainantenne und den Deflektors nach der Erfindung.

In Pig« T erkennt man Meridianlinien dee Hauptreflektors 1 und des Sekundärreflektors 2 einer Cassegrain-Antenne. Der Hauptreflektor ist ein Paraboloid mit einem Durchmesser von etwa 30 m und der Sekundärreflektor ist ein Hyperboloid, dessen Durc-hmesser 10 mal geringer ist. Die beiden R_eflektoren sind konfokal: P1 stellt den Brennpunkt des Paraboloids und einen der Brennpunkte des Hyperboloids dar; P2 ist der andere Brennpunkt des Hyperboloids· Die Emisslonaciuelle der Antenne ist bei P2 angeordnet· Die elektro-

2 09810/1197

-5- 2U10A7

magnetische Energie in Form einer nioht dargestellten Keule bzw. eines Stahlungslappene wird von der Quelle aus in Eichtung auf den SekundärreflektoL· 2 abgestrahlt. Ein Seil der "Überlauf-Energie wird duroh den Beflektor 2 nicht aufgefangen. Ein Reflektor 3> der die Bolle eines !Planspiegels hat, ist in Höhe des Sekundärreflektors 2 angeordnet. Die Ebene des Deflektors 3 bildet mit der Symmetrieaohae 4 der Cassegrain-Antenne einen Winkel von etwa 45°. Nach den Gesetzen, der geometrischen Optik wird ein aus der Quelle austretender Strahl 5 zunächst durch den Sekundärreflektor 2, dann durch den Hauptrefelktor 1 reflektiert· Dieser Strahl nimmt dann, eine Richtung parallel zur Achse der Antenne. Arbeitet dagegen die Antenne auf Empfang, so ist der vom Strahl durchlaufene Wege der gleiche, jedoch in umgekehrter Richtung·

PUr den Fall, wo ©in Überlauf abgestrahlter Energie in Betracht gezogen wird, wird der den Sekundärreflektor 2 nicht passierend© und in Richtung des Erdbodens 7 gerichtete Strahl 6 durch den Beflektor 3 gesperrt bzw. aufgefangen« Der Strahl 6. wird dann gegen den Kaum bzw· den Himmel reflektiert. Man vermeidet so die Kopplung der Überlaufenergie mit dem Erdboden«, Man kann feststellen, daS der Beflektor naoh der Erfindung besonders vorteilhaft bei niedrigen Steigungen oder Stftfcgungen für die Antenne ist, d.h. bei durch äi@ Symmetr achse, 4 mit der Ebene des Erdbodens 7 ^gebildeten Winkeln zwischen 5° und 15°. Der Deflektor 3 ist gwischsa öem Erdboden 7 und der Symmetrieachse 4 der Antenne angeordnet· IJm eine Zunahme des Maskieruagseffektes, hervorgerufen durch den Sekundärreflektor, zu vermeiden und um eine leichte Befestigung au ermöglichen, ist der Dsflektor 3 gegenüber dem Sekunöärreflektor 2

209810/1197

" ⁶ ~ 2H1047

Die Spur der Ebene dee Deflektors 3 geht nicht über die Verlängerang dee Meridians des Sekun&rreflektora hinaus.

In Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung des Sekundärreflektors 2 und des Deflektors 5 gegeben. Der Deflektor 3 hat im wesentlichen viereckige Gestalt? die Abmessungen sind/bleich dem Durchmesser des Sekundärreflektors 2* Ein trapezförmiger Ausschnitt 7 ist im Inneren der Hechteckfläche des Deflektors 3 geöffent. Der Deflektor besteht aus einer metallischen Platte aus einer Legierung W aus Aluminium, Zink und Magnesium, bekannt unter dem Handelsnamen AG 5· Aufgrund des Ausschnittes 7 kann das Gewicht des Deflektors auf etwa 100 kg vermindert werden.

Der Ausschnitt 7 ist durch den Sekundärreflektor gegenüber den aus der Quelle stammenden Strahlen maskiert». Dieser Ausschnitt kommt bei der Kef lektion der Strahlen entsprechend der gegen den Erdboden gerichteten Überlauf energie nicht zum !Tragen.

Auf einen Winkelträger 8, der an nicht-darges teilt en, den Sekundärreflektor 2 tragend« Stützen oder Balken befestigt ist, ist die Platte des Deflektora 3 fest angebracht. Die Befestigung erfolgt Über eine Reihe von Bolzen z.B. und 10, Um die Kräfte aufgrund des Windes wett au machen, stützten sich Stangen 11 und 12, die mit zwei Enden der Platte des Beflektors 3 verbunden sind, an zwei Stellen des Winkelträgers 8 ab. Sbenao sind zwei andere Enden der Platte des Deflektors 3 über Stangen 13 und 14- an· nicht dargestellten, den Sekundärreflektor 2 stützenden Trägern befestigt.

209810/1 197

2U10A7

Die gerade beschriebene Torrichtung scheint zwar ■ die vorteilhafteste zu isein; verschiedene Kodifikationen können hieran jedoch im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden} gewisse der Elemente der Vorrichtung können durch andere eretetzt werden, die in der Lage sind, die gleiche* technische Punktion zu erfüllen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann in allen den Fällen verwendet werden, wo eine bei niedrigen Heigungen oder Steigungen bzw. Höhen arbeitende Gassegrainantenne eine Kopplung der Überlaufenergie mit dem Erdboden erzeugt»

Besondere interessante .Anwendungsfälle sind das Gebiet des Pernmeldeverkehrs durch Satelliten im Bend von 4 bis 6 GHz·

Pat entansprüche

209810/1197

Claims (4)

1. " ⁸ " 2U10A7

   Patentansprüche

   Iy Cassegrain-Antenne für elektromagnetische Strahlung im Ultrahochfreguenzbereich, die in Reihenfolge aufweist: einen Hauptreflektor, eiae Erregerquelle, die eine Strahlungskeule aussendet oder empfängt, einen Sekunäärreflektor₅ koaxial mit dem Hauptreflektor, der auf seiner reflektierenden Oberfläche einen !eil dieser Strahlungsk3ule empfängt, wobei ein überlaufender Teil der Keule oder des Sfcahlungslappens für gewisse niedrige Lagen der Achse der Antenne in Richtung des Erdbodens so für die Überlaufstörkopplung über den Boden sorgt j dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne einen elektrisch leitfähigen und fest mit dem Sekundärreflektor (2) verbundenen Deflektor (3) aufweist, wobei dieser Deflektor (3) hinter diesem Sekundärreflektor (2) auf der anderen Seite wie die reflektierende Oberfläche dieses Sekundärreflektors im Raum zwischen dem Erdboden und dieser Antennenachse derart angeordnet ist, daß dieser Überlaufteil aufgefangen oder gesperrt wird·
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deflektor eine plane Oberfläche umfaßt, die einen Winkel von etwa 45° mit der Achse der Antenne bildet,
3. " 3") Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese plane Oberfläche des Reflektors eine etwa rechteckige, insbesondere quadratische Gestalt aufweist und durch einen trapezförmigen Ausschnitt geöffnet ist.
4. 4.) Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtabmessungen dieser planen Fläche im wesentlichen gleich dem Durchmessers des Sekundärreflektors sind«

   209810/1 197