DE2503594A1

DE2503594A1 - Cassegrain-antenne

Info

Publication number: DE2503594A1
Application number: DE19752503594
Authority: DE
Inventors: Edward Allen Ohm
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1975-08-07
Also published as: SE7500631L; FR2260196B1; CA994470A; US3914768A; DE2503594C2; BE824830A; SE405528B; NL183556B; GB1496032A; NL183556C; AU7768575A; JPS50110253A; NL7501099A; JPS5821850B2; FR2260196A1

Description

BLUMBACH ■ WFSER ■ BERGEN &. KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

DiPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. DR. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER-

«2 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL. (06121) »2943, 561998 MÖNCHEN

Western Electric Company Ohm, E. A.

Incorporated

Cassegrain-Antenne '

Die Erfindung betrifft eine Cassegrain-Antenne mit einem Hauptreflektor, einem Zwischenreflektor, der so angeordnet ist, daß er auftreffende Strahlung zum Hauptreflektor wirft, eine in dem Achsenbrennpunkt der Antenne angeordnete Primärspeiseeinrichtung, die Strahlungsenergie in Richtung auf den Zwischenreflektor liefert, wobei der Hauptreflektor einen Hauptstrahl bildet, der durch eine Antennenapertur geht.

Eine Cassegrain-Antenne ist eine häufig benutzte Antenne, die kompakt ausgebildet ist und von Natur aus ein großes Verhältnis der Brennweite zum Durchmesser besitzt. Sie enthält einen Hauptreflektor, einen Zwischenreflektor, der wesentlich kleiner als der Hauptreflektor ist, und eine. Speiseeinrichtung. Diese zielt auf den Zwischenreflektor, der wiederum eine Reflexion in Richtung auf den Hauptreflektor bewirkt. Der Hauptreflektor strahlt die Energie

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dann durch die -Antennenapertur ab. Sowohl der Zwischenreflektor als auch der Hauptreflektor sind normalerweise symmetrisch mit Bezug auf die Antennenachse angeordnet und die Speiseeinrichtung befindet sich normalerweise auf der Achse nahe dem Achsenschnittpunkt oder Scheitel des Hauptreflektors an einem Punkt, der im folgenden als auf der Achse befindlicher Brennpunkt oder Achsenbrennpunkt bezeichnet werden soll. Die Geometrie von Cassegrain-Antennensystemen ist in der Literatur beschrieben, beispielsweise in "Microwave Antennas Derived from the Cassegrainian Telescope" von Peter W. Hannan, IHE Transactions on Antennas and Propagation, März 1961, Seite 140. Dieser Achsenbrennpunkt, in welchem eine punktförmige Quelle angeordnet sein muß, um eine 'ebene Ausgangswellenfront zu erzeugen, wird der reelle Brennpunkt des Systems genannt. Der aus der Speiseeinrichtung kommende Strahl liegt symmetriscl mit Bezug auf die Achse der Speiseeinrichtung und die Achsen der Speiseeinrichtung und der Antenne falten zusammen. Außerdem fällt der Phasenmittelpunkt der Speiseeinrichtung mit dem Achsenbrennpunkt zusammen.

Erdsiationen für vorgeschlagene Satelliten-Nachrichtenanlagen, ins-

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besondere solche, bei denen in dichtem Abstand angeordnete Satelliten eingesetzt s ind, verwenden Mehrfachstrahl-Antennen, um gleichzeitig mit der Vielzahl von Satelliten in Verbindung zu treten. Auf entsprechende Weise kann die Antenne des Satelliten eine Mehrfachstrahl-Antenne sein, bei der jeder Strahl auf eine von vielen getrennten Erdstationen gerichtet ist. _: ^; -

Die Eigenschaften einer Cassegrain-Antenne bewirken, daß diese eine bevorzugte Antennenform für Satellitenanlagen ist, und Mehrfach-Speiseeinrichtungen können in Verbindung mit einer reflektierenden Fläche zu Mehrfachstrahl-Antennen führen. Wenn jedoch Mehrfachspeis eeinrichtungen mit punktförmiger Quelle in Verbindung mit einer üblichen Cassegrain-Antenne benutzt werden,, sind einige Speiseeinrichtungen aus dem Achsenbrennpunkt verschoben, und es ergibt sich keine optimale Betriebsweise aufgrund einer Apertur ab s chattung durch den Zwischenreflektor und die Verschiebung der Speiseeinrichtungen aus dem Achsenbrennpunkt. Die Nachteile durch die Abschattung werden dadurch bewirkt, daß der Zwischenreflektor innerhalb der Antennenapertur angeordnet

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ist, während sich die Nachteile durch die Verschiebung der Speise einrichtungen durch zwei Überstrahlungseffekte ergeben. Zum einen strahlt die Energie aus einer Speiseeinrichtung, die seitlich aus einem Brennpunkt versetzt ist, über einen Zwischenreflektor hinaus, dessen Lage für eine vollständige Cassegrain-Antenne optimiert worden ist. Wenn man zum anderen diese Übersträtilung durch Neuausrichtung der Speiseeinrichtung möglichst klein macht, so daß die Mitte ihres Strahls auf die Mitte des Zwischenreflektors auftrifft, so überstrahlt ein Teil der vom Zwischenreflektor reflektierten Energie den Hauptreflektor.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile der bekannten Antennen zu beseitigen. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Cassegrain-Antenne der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenreflektor und die Primärspeiseeinrichtung außerhalb der Antennenapertur angeordnet sind, daß die Antenne wenigstens eine Sekundär· speise einrichtung aufweist, die entfernt vom Achsenbrennpunkt und außerhalb der Antennenapertur angeordnet ist, und daß die Sekundärspeiseein-

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richtung so auf den Zwischenreflektor gerichtet ist, daß die Mitte ihres Strahls auf den Hauptreflektor in einem Mittelpunkt auftrifft, der gemeinsam mit der Mitte des von der Piinärspeiseeinrichtung erzeugten Strahls ist.

Die erfindungsgemäße Antenne ist so ausgebildet, daß sie einen wirksamen Mehrfachstrahl-Betrieb ermöglicht. Die bei allen Cassegrain-Antennen auftretende Apertur-Abschattung wird durch eine "versetzte" Cassegrain-Konstruktion vermieden, bei der Teile der üblichen Reflektor flächen asymmetrisch mit Bezug auf die Antennenachse angeordnet sind. Der Hauptreflektor bei dieser versetzten Konstruktion bildet nur einen Teil der normalen Paraboloid-Fläche und ist ausschließlich auf einer Seite einer Ebene angeordnet, die parallel zur Achse verläuft und gegen diese versetzt ist. Die Speiseeinrichtungen und ein hyperbolischer Zwischenreflektor sind ausschließlich auf der anderen Seite der versetzten Ebene angeordnet. Auf diese Weise stellt die Ebene sozusagen eine Demarkationslinie dar mit der Antennenapertur auf einer Seite und dem Zwischenreflektor auf der anderen Seite. Strahlung in Richtung zu oder vom Hauptreflektor

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geht also durch die Apertur, ohne durch die Speiseeinrichtungen oder den Zwischenreflektor abgeschattet zu werden, die sich beide auf der anderen Seite der Demarkationslinie befinden.

Um einen Betrieb mit einer Vielzahl von voneinander getrennten Strahlen zu ermöglichen, wird eine Ansammlung von Speiseeinrichtungen in der Nähe des Achsenbrennpunktes angeordnet. Die Fläche des Zwischenreflektors ist in derjenigen Richtung vergiö ßert, in welcher die Speiseeinrichtungen versetzt sind, um eine Anpassung an die von den verlagerten Speiseeinrichtungen ausgesendeten Strahlen zu bewirken. Dies führt zu einem länglichen Zwischenreflektor, der seitlich unter Bildung einer Form ähnlich einem Anschlagbrett verlängert ist, wenn die Speiseeinrichtungen seitlich versetzt sind. Dieser vergrößerte Zwischenreflektor vermeidet die Überstrahlung (spillover), die im anderen Fall durch einen Strahl verursacht würde, der auf eine Stelle außerhalb der Kante des Zwischenreflektors gerichtet ist (Zwischenreflektor-Überstrahlung), oder alternativ durch einen reflektierten Strahl, der auf einen Punkt außerhalb der Kante des Hauptreflektors gerichtet ist (Hauptreflektor-Überstrahlung).

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Bei einer üblichen Cassegrain-Antenne würde ein vergrößerter Zwischenreflektor die Strahlabs chattung erhöhen, wodurch wiederum die Seitenkeulen vergrößert und die Trennung zwischen den Strahlen verringert würde. Da bei der "versetzten" Cassegrain-Antenne nach der Erfindung der Zwischenreflektor keine Abschattung bewirkt, ergeben sich keine Nachteile durch den vergrößerten ZwischenrefLektor.

Der Ausleuchtungs-Wirkungsgrad wird durch eine sorgfältige Ausrichtung der Speiseeinrichtungen verbessert. Eine im. Achsenbrennpunkt befindliche Speiseeinrichtung ist richtig ausgerichtet, wenn die Mitte ihres Strahls auf die wirkungsmäßige Mitte des Hauptreflektors auftrifft. Dies führt zu einem Strahl mit guter zirkularer Symmetrie und den kleinsten Seitenkeulen für einen gegebenen Ausleuchtungs Wirkungsgrad. Wenn jedoch weitere Speise einrichtungen um den Achsenbrennpunkt herum angeordnet sind, und nicht in Richtung auf den Zwischenreflektor neu ausgerichtet werden, so fällt die Mitte ihrer Strahlen auf Punkte des Hauptreflektors auf, die gegen den wirkungsmäßigen Mittelpunkt verschoben sind, wodurch sidi Verschlechterungen des Strahles ergeben. Demgemäß wird jede

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Speiseeinrichtung individuell und genau derart ausgerichtet, daß die Mitte ihres Strahls auf den gleichen wirkungsmäßigen Mittelpunkt des Hauptreflektors auftrifft. Auf diese Weise erzeugen alle Speiseeinrichtungen Strahlen, die wegen der Versetzung gegen den Achsenbrennpunkt winkelmäßig gegeneinander versetzt sind, aber um den gleichen Punkt des Hauptreflektors zentriert sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer üblichen

Cassegrain-Antenne;

Fig. 2 ein Querschnitt der Antenne nach Fig. 1 mit

ihrer Abstrahlcharakteristik;

Fig. 3 und 4 Quer Schnitts ansicht en üblicher Cassegrain-

Antennen mit versetzten Speiseeinrichtungen zur Erläuterung von «wei Arten der Überstrahlung;

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Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Mehrfach-

strahl-Cassegrain-Antenne nach der Erfindung;

Fig. 6 und 7 Schnittansichten von oben bzw. von der Seite

für die Antenne nach Fig. 5 mit der Äbstrahlungscharakteristik für einen ihrer Stm hlen;:

Fig. 8 eine Vorderansicht der Antenne nach Fig. 5.

Bekannte Cassegrain-Antennen, beispielsweise die Antenne gemäß Fig. I₉ erzeugen eine Antennenapertur mit der allgemeinen Form eines Pfannkuchens, da der Zwischenreflektor 13 die Reflexion vom Hauptreflektor 12 innerhalb eines zylindrischen Bereiches 18 sperrt, der zur geometrischen Achse 15 der Antenne zentriert ist. Eine Speiseeinrichtung 11, beispielsweise ein gewelltes Speisehorn, ist auf der Achse 15 im Achsenbrennpunkt angeordnet und strahlt in Richtung zum Zwischenreflektor 13, der die Strahlungsenergie zurück zum Hauptreflektor 13 reflektiert. Die Antenne kann selbstverständlich senden und/oder empfangen, zur Vereinfachung sollen

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aber alle Antennen hier als Sendeantennen beschrieben werden. Dabei ist die Erfindung aber in keiner Weise auf Sendeantennenbeschränkt, zumal eine identische Anordnung gleichzeitig auch empfangen kann.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Achse 15 der Antenne nach Fig. 1. Da die Antenne symmetrisch zur Achse 15 ist, gilt Fig. 2 für alle solche Achsenschnitte. Man erkennt, daß von der Speiseeinrichtung 11 ausgehende Strahlungsenergie auf die hyperbolische Fläche des Zwischenreflektors 13 auffällt und zur parabolischen Fläche des Hauptreflektors 13 reflektiert wird, von wo sie erneut reflektiert wird und durch die Antennenapertur geht. Aufgrund der Fokussiereigenschaften der reflektierenden Fläche zeigt die von der Fläche 12 kommende Welle ebene Phasenfronten, die rechtwinklig zur Abstrahlungsrichtung verlaufen. Die von der Fläche 12 kommende Strahlung würde die gesamte Antennenapertur füllen, aber der Zwischenreflektor 13 schattet den mittleren Zylinder 18 ab, sodaß die Antenne verlassende Nutzenergie nur in dem durch den Bereich 19 dargestellten Teil auftritt. Das führt zu der rechts in Fig. 2 gezeigten Amplituden ve r-

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teilung. Ein vom Achsenbrennpunkt 20 im Phasen-Mittelpunkt der Speiseeinrichtung 11 ausgehender Kegel mit einem Kegelwinkel θ definiert denjenigen Teil der von der Speiseeinrichtung 11 ausgehenden Strahlungsenergie, die nach Reflexion durch den Hauptreflektor 12 vom Zwischenreflektor 13 gesperrt wird.

Wenn die Speiseeinrichtung einer Cassegrain-Antenne nach Fig. 1 aus der Antennenachse 15 verschoben wird, führt die von der verschobenen Speiseeinrichtung ausgehende Strahlungsenergie zu einer Überstrahlung sowie einer Apertur-Abschattung. Dies ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt, die Schnitt ans ichten von oben durch die Antennenachse 15 einer Cassegrain-Antenne darstellen, deren Speiseeinrichtung gegen die Achse 15 versetzt ist. Diese Speiseeinrichtung strahlt als punktförmige Quelle an der Stelle 30 in Richtung zum Zwischenreflektor 13, der wiederum in Richtung zum Hauptreflektor 12 reflektiert. Der Zwischenreflektor 13 und der Hauptreflektor 12 in Fig. 3 sind identisch mit den entsprechenden Teilen in Fig. 2. Die Verschiebung der Speiseeinrichtung an die Stelle 30 bewirkt jedoch, daß in Richtung zum Zwischenreflektor 13 ausge-

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strahlte Energie den Zwischenreflektor überstrahlt., wodurch sich ein Energieverlust und mögliche Störungen ergeben. Wenn die Speiseeinrichtung 21 auf den Scheitelpunkt des Hauptreflektors zielt, d.h., so ausgerichtet ist, daß die Mittelachse 24 ihres Strahles den Hauptreflektor 12 am Schnittpunkt mit der Achse 15 trifft, so wird ein Teil der Strahlungsenergie aus der Speiseeinrichtung 21 einen Bereich außerhalb der Peripherie des Zwischenreflektors 13 ausleuchten, so .daß die Antenne einen kleinen Fehlstrahl 25 aussendet. Dieser Strahl ist winkelmäßig gegen den Hauptstrahl mit der Form eines Pfannkuchens in der Zone 29 versetzt und im allgemeinen unerwünscht. Die Verschiebung der Speiseeinrichtung an die Stelle 30 führt außerdem dazu, daß ein Abschnitt 22 des Hauptreflektors 12 nicht ausgeleuchtet wird. Zusätzlich führt die seitliche Verschiebung der Speiseeinrichtung zu einer Winkelversotzung des Strahles 24 aus der Achse 15 und einer zugeordneten Änderung in der Orientierung der Wel-lenfronten in der Zone 29. Rechts in Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung die Amplitudenverteilung der in Phase befindlichen Antennenenergie in der Ebene des Querschnitts gemäß Fig. 3. Man erkennt, daß die Spitzenamplitude in

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der Strahlmitte 24 aufgrund der Abschattung verloren gegangen ist, während die mittlere Energie in Richtung der Versetzung der Strahl mitte 24 (in der Zeichnung nach oben) verschoben ist. Diese asymmetrische Abstrahlungscharakteristik führt notwendigerweise zu Seitenkeulen, die größer sind als bei einer symmetrischen Charakteristik. . . ,

Wenn zur Vermeidung der Überstrahlung des Zwischenreflektors entsprechend Fig. 3 die Speiseeinrichtung 21 gemäß Fig. 4 neu ausgerichtet wird, d. h., ihre Strahlmittelachse 26 den Hauptreflektor 12 an einem gegen die Achse 15 versetzten Punkt'2 7 trifft, so verschwindet die Überstrahlung gemäß 25 in Fig. 3, aber ein Teil der abgestrahlten Energie verfehlt den HauptrefLektor 12 und führt zu einer Überstrahlung des Hauptreflektors in Form eines Fehlstrahls 25*. Dieser ist ebenfalls gegenüber dem Hauptstrahl falsch gerichtet und daher unerwünscht. Außerdem bleibt ein Teil 23 des Hauptreflektors 12 wiederum unbenutzt. Man erkennt, daß die Strahlmittelachse 26 parallel zur Strahl mittelachse 24 verläuft, da die Speiseeinrichtung 21 am Punkt

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verbleibt, daß sie aber gegen die Antennenachse 15 mehr als die Strahlmittelachse 24 geneigt ist. Als Ergebnis ist die Amplitudenverteilung der in Phase liegenden Antennenstrahlung entsprechend der Darstellung rechts in Fig. 4 verschoben (oben in der Zeichnung), und zwar stärker als im Fall der Überstrahlung des Zwischenreilektors gemäß Fig. 3. In beiden Fällen wird jedoch die Spitzenamplitude unterdrückt. Die Amplituden verteilung in Ebenen rechtwinklig zu denen gemäß Fig. 3 und 4 ist im wesentlichen die gleiche wie in Fig. 2 mit ebenfalls blockierter Spitzenamplitude.

Die Apertur-Abschattung und die Versetzung der Speiseeinrichtung führt also zu Energieverlusten. Es ist jedoch bekannt, daß eine Antenne mit einem großen Verhältnis der Brennweite zum Durchmesser (F/D) eine Anzahl von Mehrfachstrahlen führen kann, und daß eine Cassegrain-Antenne von sich aus das erforderliche große F/D-Verhältnis besitzt. Um daher diese Eigenschaft mit Vorteil ausnutzen und ein zweckmäßiges Mehrfachstrahl-System erzeugen zu können, müssen die Probleme in Verbindung mit dem Überstrahlen und der Apertur-Ab schattung überwunden werden.

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Die in Fig. 5 dargestellte Antennenausbildung ermöglicht einen Mehrfachstrahl-Betrieb nach der Erfindung. Zur Vermeidung einer Apertur-Abschattung wird eine asymmetrische Ausbildung einer Cassegrain-Antenne benutzt. Es werden im wesentlichen nur Teile der reflektierenden Flächen einer vollständigen Cassegrain-Antennenausbildung gemäß Fig. 1 verwendet. Der Hauptreflektor 52 stellt denjenigen Teil der vollen Paraboloid-Fläche dar, welcher sich auf einer Seite einer Entwurfsebene 59 befindet, die parallel zu und verschoben gegen die geometrische Hauptachse: 50 des Reflektors 52 verläuft. Im Hinblick auf eine klare Darstellung sind die Verbindungen zu den Speiseeinrichtungen 54-58 weggelassen und der Träger 61, der eine übliche Azimuth- und Höhensteuerung enthält, ist nur in Blockform angegeben. Fig. 6 zeigt die "versetzte" Anordnung der Cassegrain-Antenne in horizontaler Schnittansicht durch die Strahlachse 66 gemäß Fig. 5 und die Fig. 7 und 8 zeigen eine vertikale Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht. Der Hauptreflektor 52 ist in seiner Lage beschränkt auf den Raum oberhalb der Ebene 59 und der Zwischenreflektor 53 auf den Raum oberhalb der Achse 50, aber unterhalb der Ebene 59.

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Die Achse 50 ist die geometrische Achse der Paraboloid- und Hyperboloid-Flächen des Haupt- bzw. Zwischenreflektors. Sie geht vom Mittelpunkt des Paraboloids aus, von dem die Fläche 52 einen Teil bildet, schneidet diese Fläche 52 aber nicht.

Die Speisehörner 54-58 strahlen in Richtung auf den Zwischenreflektor 53. Die Strahlung wird zum Hauptreflektor 52 reflektiert und verläßt dann die Antenne durch die Antennenapertur 64, die sich ausschließlich auf einer Seite der Begrenzungsebene 59 befindet. Das einfache Hilfsmittel einer asymmetrischen Organisation der Teilflächen einer Cassegrain-Antenne eliminiert die Apertur-Abschattung, (solange der Zwischenreflektor 53 außerhalb der Apertur 64 angeordnet ist. Solange also die Apertur 64, durch die die vom Hauptreflektor 52 reflektierte Strahlung austritt, sich ausschließlich auf der gleichen Seite der Ebene 59 wie der Hauptreflektor 52 befindet, können die auf der anderen Seite der Ebene angeordneten Bauteile, beispielsweise der Zwischenreflektor 53 und die Speiseeinrichtungen 54-58 die Strahlung nicht blockieren. Die sich ergebende Strahlungscharakteristik ist dann nicht nach

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Art eines Pfannkuchens ausgebildet, und die Abmessungen der speziellen Antenne lassen sich ohne Rücksicht auf ein unerwünschtes Loch in der Strahlungs charakteristik, wählen. Außerdem brauchen die Stützgliederj beispielsweise die Holme 65, nicht mit Rücksicht auf ihren Einfluß auf die abgestrahlte Energie ausgebildet zu werden, da im wesentlichen keine Strahlung auf sie auffällt.»

Wenn jedoch diese versetzte Konstruktion vorteilhaft für Mehrfachstrahlen verwendet werden soll, muß das Problem der Überstrahlung überwunden werden. Die Speiseeinrichtungen 54, 55, 57 und 58, die um die Lage der Speiseeinrichtung 56 im Achsenbrennpunkt angeordnet sind, führen aufgrund ihrer Verschiebung aus der Achse zu einer Überstrahlung entweder des Zwischenreflektors 53 oder des Hauptreflektors 52. Zur Vermeidung einer Überstrahlung des Zwischenreflektors wird dessen Fläche seitlich gegen die Begrenzung 53* vergrößert, um eine Anpassung an eine Anzahl von horizontal verschobenen Speiseeinrichtungen zu erreichen. Die Speiseeinrichtungen 54, 55, 57 und 58 liegen im wesentlichen auf einer geraden Linie durch den Achsenbrennpunkt, und wenn die Speiseeinrichtungen

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so verschoben sind, daß diese Linie horizontal verläuft, so wird die horizontale Abmessung des Zwischenreflektors wesentlich größer als die vertikale Abmessung gemacht. Eine solche horizontal vergrößerte Ausbildung des Zwischenreflektors 53 wird als Abschlagbrett bezeichnet. Seine Anordnung und die Lage der außerachsigen Speise einrichtungen 54, 55, 57 und 58 sind in den Fig. 6 und 8 dargestellt. Man erkennt, daß eine einfache Vergrößerung der Fläche des Zwischenreflektors möglicherweise noch keinen optimalen Betrieb ermöglicht. Demgemäß kann die Fläche des Zwischenreflektors so verändert werden, daß sie von der Oberfläche eines echten Hyperboloids abweicht, und zwar insbesondere in den erweiterten Bereichen. Auch beim Hauptreflektor können Flächenumformungen zur Verbesserung der Güte erforderlich sein.

Die Vergrößerungen des Zwischenreflektors verhindert zwar seine Überstrahlung, beseitigt aber das Problem einer Überstrahlung des Hauptreflektors nicht vollständig. Sie beseitigt auch nicht Nachteile aufgrund von fehlerhaft ausgerichteten Strahlen. Man geht davon aus, daß jeder der Strahlen auf einen besonderen Punkt ge-

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richtet ist, beispielsweise eine bestimmte Erdstation, wenn die Antenne bei einem Satelliten verwendet wird oder einen bestimmten Satelliten, wenn die Antenne in einer Erdstation steht. Eine Versetzung der Speiseeinrichtungen gegeneinander bewirkt die erforderliche Divergenz der sich ergebenden Strahlen, aber die Symmetrie der Amplitudenverteilung über die Apertur des parabolischen Hauptreflektors nimmt ab, wenn die Mitte des auftreffenden, zu reflektierenden Strahlenbündels vom effektiven Mittelpunkt 60 der Fläche 52 abweicht. Dieser effektive Mittelpunkt ist so gewählt, daß, wenn ein von einer auf der Achse liegenden Speiseeinrichtung, beispielsweise 56, ausgehendes Strahlenbündel auf den Mittelpunkt 60 des Hauptreflektors 52 zentriert ist, das sich ergebende, von der Antenne abgestrahlte Bündel optimal auf die Apertur 64 fokussiert ist, wobei die Phasenfronten rechtwinklig zur Hauptstrahlachse 66 verlaufen. Jede Abweichung von diesem Mittelpunkt 60 bewirkt, daß das sich ergebende Strahlenbündel eine asymmetrische Amplitudenverteilung bei Verlassen der Antenne besitzt. Demgemäß wird jede der Speiseeinrichtungen individuell so ausgerichtet, daß sie ihr Strahlenbündel auf die Fläche 52 im gemeinsamen Mittelpunkt 60

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auffallen läßt. Dies bewirkt eine Amplitudenverteilung für jedes Strahlenbündel im wesentlichen entsprechend Fig. 6. Demgemäß bestimmt die Verschiebung der Speiseeinrichtung den Winkel des Strahlenbündels, aber für jedes Strahlenbündel ist die Amplitude symmetrisch um seine Achse ohne Abschattung oder Überstrahlung verteilt.

Im Interesse klarer Darstellung ist nur die Strahlungscharakteristik eines beispielhaften Strahlenbündels gezeigt, nämlich desjenigen, das von der versetzten Speiseeinriditung 54 ausgeht. Alle Speiseeinrichtungen 54-58 sind jedodi so ausgerichtet, daß die Mitte ihrer Strahlenbündel durch die gemeinsame effektive Mitte 60 geht. Die als Beispiel dargestellte Speiseeinrichtung 54 erzeugt ein zur Achse 67 zentriertes Strahlenbündel. Diese Achse wird von der Fläche 52 am Punkt 60 reflektiert, kommt aber unter einem anderen Winkel (vergleiche Fig. 6) als die von der auf der Achse liegenden Speiseeinrichtung 56 ausgehende Strahlachse 66 an. Es wird daher als Strahlenbündel abgestrahlt, das zur Achse 67 zentriert ist und winkelmäßig gegen die Achse 66 versetzt ist. Die ebenen

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Wellenfronten dieses versetzten Strahlenbündels liegen natürlich wunschgemäß rechtwinklig zu seiner Achse 67. Strahlenbündel, die von anderen Speiseeinrichtungen, beispielsweise 58, ankommen, werden wiederum vom Punkt 60 ausgehen, aber um andere Achsen zentriert sein, beispielsweise die Achse 68, die winkelmäßig gegen alle anderen Achsen versetzt ist.

Die seitliche Verschiebung der Speiseeinrichtungen bewirkt eine winkelmäßige Versetzung in einer Ebene entsprechend der horizontalen Ebene in Fig. 6, aber alle Strahlbündelachsen liegen in einer gemeinsamen rechtwinkligen Ebene entsprechend der Darstellung in Fig. 7. Wenn eine Versetzung der Strahlenbündel in der senkrechten Ebene erwünscht ist, müßten die Speiseeinrichtungen in einer Richtung verschoben werden, die senkrecht zu der in Fig. 5 dargestellten Richtung steht. Dies würde eine entsprechende Vergrößerung des Zwischenreilektors 53 in vertikaler Richtung zur Vermeidung einer Überstrahlung erforderlich machen. Es besteht natürlich die Möglichkeit, die Speiseeinrichtungen sowohl horizontal '" als auch vertikal, zu verschieben. Es kann auch jede der nahe beieiander

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angeordneten Speiseeinrichtungen gegen den Achsenbrennpunkt in einer anderen Richtung versetzt werden. Solche Anordnungen sind für diejenigen speziellen Anwendungen erforderlich, bei denen die Strahlenbündel in divergente Richtungen zeigen sollen.

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Claims

BLUMBACH · WESER ■ EERGFN & KRAMER PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN DIPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. DR. W. WESER . DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMEK ti WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL (06121) 562943,561998 MÖNCHEN - 2-3 - PATEN TANSPRÜCHE

1./ Cassegrain-Antenne mit einem Hauptreflektor, einem Zwischenreflektor, der so angeordnet ist, daß er auftreffende Strahlung zum Hauptreflektor wirft, eine in dem Achsenbrennpunkt der Antenne angeordnete Primärspeiseeinrichtung, die Strahlungsenergie in Richtung auf den Zwischenreflektor liefert, wobei der Hauptreflektor einen Haüptstrahl bildet, der durch eine Antennenapertür geht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenreflektor (53) und die Primärspeiseeinrichtung (56) außerhalb der Antennenapertur angeordnet sind, daß die Antenne wenigstens eine Sekundärspeise einrichtung (54, 55, 57, 58) aufweist, die entfernt vom Achsenbrennpunkt und außerhalb der Antennenapertur angeordnet ist, und daß die Setaandärspeiseeinrichtung so auf den Zwischenreflektor (53) gerichtet ist, daß die Mitte ihres Strahls auf den Hauptreflektor in einem Mittelpunkt auftrifft, der ge-

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meinsam mit der Mitte des von der Primärspeiseeinrichtung erzeugten Strahles ist.

2. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Hauptreflektors (52) im wesentlichen parabolisch und die Oberfläche des Zwischenreflektors {53) im wesentlichen hyperbolisch sind.

3. Antenne nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Zwischenreflektors (53) abgeplattet ist, und daß die größere Achse in diejenige Richtung weist, in welcher die Sekundärspeiseeinrichtung (54, 55, 57, 58) aus dem Achsenbrennpunkt verlagert ist.

4. Antenne nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Sekundarspeiseeinrichtungen (54, 55, 57, 58) dicht beieinander um den Achsenbrennpunkt (60) ange-

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ordnet ist, daß jede der Sekundär Speiseeinrichtungen individuell auf den Zwischenreflektor (53) so ausgerichtet ist, daß die Mitte (67, 68) ihrer Strahlenbündel auf einen gemeinsamen effektiven Punkt (60) des Hauptreflektors (52) auftrifft, wodurch der Hauptreflektor Strahlenbündel durch die Antennenapertur abstrahlt, deren Wege von der Achse des Haupt Strahlenbündels und voneinander abweichen.

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