DE2359870A1

DE2359870A1 - Cassegrain-type directional aerial - avoids radiation hole behind auxiliary reflector by interconnected additional directional aerial and exciter

Info

Publication number: DE2359870A1
Application number: DE2359870A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Ernst; Hans Dipl Ing Hager; Franz R Dipl Ing Huber; Manfred Schiller
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1975-06-12

Abstract

The directional beam aerial according to the Cassegrain principle uses a parabolic auxiliary reflector arranged approximately in the focus of the parabolic main reflector and a main exciter arranged in the apex area of the main reflector. In the main beam direction an additional directional aerial is arranged in front of the auxiliary reflector and is connected via a delay line with the main reflector. The additional directional aerial can also be connected via an auxiliary exciter interacting with and connected to the main exciter and placed in the apex of the auxiliary reflector. The additional aerial may be a plane aerial consisting of individual radiator elements, a mirror aerial, or may be formed by a Luneberg lense. The auxiliary exciter can be a horn radiator directed towards the main exciter.

Description

Richtstrahlantenne nach dem Cassegrain-PrinzipDirectional antenna based on the Cassegrain principle

Die Erfindung betrifft eine Richtstrahlantenne nach dem Cassegrain-Prinzip mit einem im Brennpunktbe,reich eines Hauptreflektors angeordneten Hilfsreflektor und einem'im Scheitelbereich des Hauptreflektors angeordneten Erreger..The invention relates to a directional antenna according to the Cassegrain principle with one in the focal point region Main reflector arranged auxiliary reflector and one'im Exciter arranged in the apex of the main reflector.

Richtstrahlantennen dieser Art besitzen den grundsätzlichen Nachteil, dass durch die Abschattzone des Hilfsreflektors im Zentrum der Apertur ein "Strahlungsloch" entsteht. Dies bedeutet einerseits einen Gewinnverlust und andererseits eine Erhöhung der Weitab-Nebenzipfel, wodurch im Empfangsfall die Rauschtemperatur der Antenne unnötig erhöht bzw. im Sendefall die Energie in unerwünschte Richtungen gestrahlt wird.Directional antennae of this type have the fundamental disadvantage that they are caused by the shading zone of the auxiliary reflector a "radiation hole" is created in the center of the aperture. This means on the one hand a loss of profit and on the other hand an increase in the far-off side lobes, which unnecessarily increases the noise temperature of the antenna in the case of reception or in the Transmission case the energy is radiated in undesired directions.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine RichtStrahlantenne nach dem Cassegrain-Prinzip zu schaffen, bei der dieser Nachteil, vermieden ist.It is the object of the invention to provide a directional antenna to create the Cassegrain principle, in which this disadvantage, is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelost durch eine Richtstrahlantenne nach dem Hauptanspruch. Weitere vorteilhafteAccording to the invention, this object is achieved by a directional antenna according to the main claim. More beneficial

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Ausgestaltungen der erfindungsgemäs-sen Antenne ergaben sich · aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Refinements of the antenna according to the invention resulted from the subclaims and the following description.

Bei der erfindungsgemässen Richtstrahlantenne wird die auf den Hilfsreflektor der Cassegrain-Antenne zurückzuführende Abschattzone durch die zusätzliche Richtstrahlantenne mit Strahlungsenergie aufgefüllt und eine erfindungsgemäss ergänzte Cassegrain-Antenne wirkt damit so als wäre die systembedingte Absehattzone überhaupt nicht vorhanden. Im Sendebetrieb einer erfindungsgemässen Richtstrahlantenne wird ein Teil der eingespeicherten Energie über die Verzögerungsleitung dem Speisesystem der zusätzlichen Richtstrahlantenne vor dem Hilfsreflektor zugeführt und durch diese gleichphasig mit der vom Hauptreflektor kommenden Energie abgestrahlt. Im Empfangsbetrieb nimmt die zusätzliche Richtstrahlantenne vor dem Hilfsreflektor den Teil der Empfangsenergie auf, der an sich bei einer üblichen Cassegrain-Antenne in der Absehattzone verloren gehen würde. Dieser Energieanteil wird im Empfangsfall entsprechend phasenverzögert und damit gleichphasig dem Energieanteil des Haupterregers zugesetzt. Das erfindungsgemässe Prinzip kann selbstverständlich in analoger Weise auch bei Richtstrahlantennen angewendet werden, die nach dem gregorianischen Erregerprinzip arbeiten.In the directional antenna according to the invention, the The shading zone to be traced back to the auxiliary reflector of the Cassegrain antenna filled with radiant energy by the additional directional antenna and supplemented according to the invention The Cassegrain antenna thus acts as if the system-related reserve zone does not exist at all. In transmission mode a According to the invention, a directional beam antenna is a part of the stored energy via the delay line to the feed system the additional directional antenna in front of the auxiliary reflector supplied and emitted by this in phase with the energy coming from the main reflector. In reception mode takes the additional directional antenna in front of the auxiliary reflector on the part of the received energy, which in itself at a usual Cassegrain antenna would be lost in the remote zone. This energy component is correspondingly in the case of reception phase-delayed and thus added to the energy component of the main exciter in phase. The principle according to the invention can Of course, they can also be used in an analogous manner for directional antennas that work according to the Gregorian excitation principle work.

Die Ernergiezufuhr zur zusätzlichen RiehtStrahlantenne bzw. im Empfangsfall die Energieableitung davon geschieht im einfachsten Fall über eine Wellenleitung, beispielsweise ein Koaxialkabel oder einen Hohlleiter, die vom Anschlusspunkt der zusätzlichen Richtstrahlantenne beispielsweise über die mechanischen Stützen des Hilfsreflektors zur Rückseite des Hauptreflektors geführt und dort beispielsweise über eine entsprechende Weiche mit dem Anschluss des Haupterregers elektrisch verbunden ist. Die Verzögerungsleitung zur HerbeiführungThe energy supply to the additional directional beam antenna or In the case of reception, the energy is dissipated therefrom in the simplest case via a waveguide, for example a Coaxial cable or a waveguide leading from the connection point the additional directional antenna, for example via the mechanical supports of the auxiliary reflector to the rear of the Main reflector out and there for example via a corresponding switch with the connection of the main exciter electrically connected is. The delay line for induction

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der Phasengleichheit wird in diesem Fall gleichzeitig durch » dieses Wellenleiterstück gebildet. Da solche Weichem Jedoch relativ kompliziert und aufwendig sind und der vom Haupterreger auf das Zentrum des Hilfsreflektors gerichtete Energieanteil wiederum nicht zur Abstrahlung gelangt, hat es. sich als besonders vorteilhaft erwiesen, auch die Einspeisung der zusätzlichen Richtstrahlantenne unmittelbar über den Haupterreger des Huptreflektors durchzuführen, indem im Sendebetrie"b beispielsweise einfach ein Teil der vom Haupterreger in Richtung auf den Hilfsreflektor abgestrahlten Energie durch einen zusätzlichen am Hilfsreflektor angebrachten Hilfserreger aufgenommen und über eine entsprechend der geforderten Phasenbeziehung ausgebildete Verzögerungsleitung dem Einspeisepunkt der zusätzlichen Richtstrahlantenne zugeführt wird. Diese Art der elektrischen Verbindung zwischen zusätzlicher Richtstrahlantenne und Haupterreger kann in analoger Weise selbstverständlich auch im Empfangsbetrieb angewendet werden.the phase equality is in this case simultaneously through » formed this waveguide piece. However, since such soft devices are relatively complicated and expensive and that of the main pathogen The part of the energy directed towards the center of the auxiliary reflector does not in turn reach the radiation, it has. yourself as It has also proven particularly advantageous to feed the additional Directional antenna to be carried out directly over the main exciter of the main reflector by "b for example, simply part of the energy radiated from the main exciter in the direction of the auxiliary reflector through a additional auxiliary exciter attached to the auxiliary reflector and recorded via a corresponding to the required phase relationship trained delay line is fed to the feed point of the additional directional antenna. This kind of electrical connection between the additional directional antenna and the main exciter can of course also be carried out in an analogous manner can be used in reception mode.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand -einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt im Querschnitt eine nach .dem Cassegrain-Prinzip arbeitende Rotationsparabolantenne mit einem etwa parabolisch gekrümmten Hauptreflektor 1, einem etwa im Brenhpunktbereich dieses Hauptreflektors angeordneten annähernd hyperbolisch gekrümmten Hilfsreflektor 2 sowie einem im Scheitelbereich des Hauptreflektors 1 angeordneten Haupterreger J), beispielsweise einem Hornstrahler. Im Sendefall wird beispielsweise nach den Gesetzen der geometrischen Optik die vom Haupterreger j5 ausgehende Strahlung am Hilfsreflektor 2 auf den Hauptreflektor 1 reflektiert und verlässt diesen als Parallelstrahlung, wie dies durch die Strahlungsgänge 4 und 5 schematisch angedeutet ist.The figure shows in cross section a rotating parabolic antenna operating according to the Cassegrain principle with an approximately parabolically curved main reflector 1, an approximately hyperbolically curved auxiliary reflector 2 located approximately in the focus area of this main reflector and a main exciter J) located in the apex area of the main reflector 1, for example a horn antenna. In the transmission case, for example, according to the laws of geometric optics, the radiation emanating from the main exciter j5 is reflected at the auxiliary reflector 2 onto the main reflector 1 and leaves it as parallel radiation, as indicated schematically by the radiation paths 4 and 5.

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Bei Cassegrain-Antennen dieser Art entsteht im Scheitelbereich des Hauptreflektors 1 eine sogen. Abschattzone 6, die flächengleich ist mit dem Hilfsreflektor 2. Der in diese Abschattzone 6 fallende Energieanteil geht sowohl im Sende- als auch im Empfangsfall verloren. Im Sendefall kann beispielsweise nur noch der eingezeichnete Strahl 5 den Hauptspiegel parallel verlassen, in Bezug auf die Symmetrieachse 7 der Antenne weiter innen liegende Strahlen können wegen des Hilfsreflektors 2 jedoch nicht abgestrahlt werden, sondern werden von diesem wieder zurückreflektiert.In Cassegrain antennas of this type, a so-called occurs in the apex area of the main reflector 1. Shading zone 6, the same area is with the auxiliary reflector 2. The one in this shadow zone 6 falling energy share is lost both in the case of transmission and reception. In the case of transmission, for example, only nor the drawn beam 5 leave the main mirror in parallel, in relation to the axis of symmetry 7 of the antenna However, internal rays cannot be emitted because of the auxiliary reflector 2, but are instead emitted by it reflected back again.

Um diesen Nachteil zu vermeiden,- ist erfindungsgemäss in Hauptstrahlungsrichtung vor dem Hilfsreflektor 2 noch eine zusätzliche Richtstrahlantenne 8 angeordnet, die über eine Verzögerungsleitung 9 mit einem im Scheitel des Hilfsreflektors 2 angeordneten Hilfserreger 10 verbunden ist. Dieser beispielsweise als Hornstrahler ausgebildete Hilfserreger 10 ist auf den Haupterreger 5 ausgerichtet. Er nimmt im Sendefall einen Teil der vom Haupterreger 3 in Richtung auf den Hilfserreger 2 abgestrahlten Energie auf und gibt diese über die Leitung 9 verzögert an die RiehtStrahlantenne 8 ab, die ihrerseits diesen Energieanteil parallel zu dem durch die Strahlengänge 4 und 5 angedeuteten Strahlungsanteil des Hauptreflektors 1 in Hauptstrahlungsrichtung abstrahlt.In order to avoid this disadvantage, according to the invention is in the main radiation direction in front of the auxiliary reflector 2 an additional directional antenna 8 is arranged, which via a delay line 9 is connected to an auxiliary exciter 10 arranged in the apex of the auxiliary reflector 2. This one, for example Auxiliary exciter 10 designed as a horn antenna is on the main exciter 5 aligned. In the case of transmission, it takes part of the emitted by the main exciter 3 in the direction of the auxiliary exciter 2 Energy and gives this delayed via the line 9 to the directional beam antenna 8, which in turn this Energy share parallel to that through beam paths 4 and 5 indicated radiation portion of the main reflector 1 emits in the main radiation direction.

Die Länge uer Verzögerungsleitung 9 ist so gewählt, dass diese Abstrahlung der zusätzlichen Richtstrahlantenne 8 gleichphasig mit der vom Hauptspiegel 1 kommenden Strahlung erfolgt. Diese Verzögerungsleitung 9 kann beispielsweise eine aufgewickelte Koaxialleitung oder ein entsprechend ausgebildetes Hohlleiterstück sein.The length uer delay line 9 is selected so that this radiation of the additional directional antenna 8 takes place in phase with the arriving from the main mirror 1 radiation. This delay line 9 can be, for example, a coiled coaxial line or a correspondingly designed waveguide section.

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Die zusätzliche RiehtStrahlantenne kann von beliebiger bekannter Art sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht sie aus mehreren vor einer Reflektorfläche angeordneten einzelnen Strahlerelementen, beispielsweise einfachen Dipolen. Sie kann beispielsweise auch aus einer oder mehreren sogen. Baekfire-Antennen, vorzugsweise sogen. Shortbackfire-Antennen, bestehen. Je nach Grosse der Hilfsreflektorfläche kann auch ein einziger oder ein Bündel von mehreren Hornstrahlern als zusätzliche Richtstrahlantenne angebracht werden. Die zusätzliche Richtstrahlantenne kann auch als Parabolspiegelantenne ausgebildet werden, wobei in diesem Fall der im Scheitelbereich dieses zusätzlichen Parabolspiegels angeordnete Erreger über die Verzögerungsleitung 9 mit dem Hilfserr.eger 10 in Verbindung steht. Anstelle einer einfachen Parabolspiegelanordnung als zusätzliche Richtstrahlantenne kann u.U. auch eine in der Dimension kleinere zusätzliche Cassegrain-Parabolantenne vorgesehen werden. Auch eine Ausführung als sogen. Luneberglinse ist denkbar.■The additional directional beam antenna can be of any known type Be kind. In the embodiment shown, it consists of several individual radiator elements arranged in front of a reflector surface, for example simple dipoles. You can, for example, also from one or more so-called. Baekfire antennas, preferably so-called Shortbackfire antennas exist. Depending on the size of the auxiliary reflector surface, a single or a bundle of several horn antennas as additional ones Directional antenna must be attached. The additional directional antenna can also be designed as a parabolic mirror antenna in this case the exciter arranged in the apex area of this additional parabolic mirror via the delay line 9 is connected to auxiliary controller 10. Instead of a simple parabolic mirror arrangement as an additional directional antenna, a smaller one may also be used additional Cassegrain parabolic antenna can be provided. Also an execution as so-called. Luneberg lens is conceivable. ■

PatentansprücheClaims

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Claims

Directional antenna based on the Cassegrain principle with an approximately in the focal area of a main reflector arranged auxiliary reflector and a main exciter arranged in the apex area of the main reflector, characterized in that in Main direction of radiation in front of the auxiliary reflector (2) an additional directional antenna (8) is arranged, which is connected to the main exciter via a delay line (9) (3) is connected.

2. Directional antenna according to claim 1, characterized in that the additional Directional antenna (8) via one in the apex of the auxiliary reflector (2) and with the main exciter (3) cooperating auxiliary exciter (lO) with this main pathogen (3) is connected.

3. Directional antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the additional directional antenna is a planar antenna made up of individual radiator elements.

4. Directional beam antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the additional directional beam antenna is a mirror antenna .

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5. Directional antenna according to claim 1 or 2, d "a through marked that the additional directional antenna through a Luneberg lens is formed.

6. Directional antenna according to claim 2, characterized in that the auxiliary exciter is a horn antenna (10) arranged in the apex of the auxiliary reflector (2) and directed towards the main exciter (J>).

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