DE2551545A1

DE2551545A1 - Drehsymmetrische cassegrain-antenne

Info

Publication number: DE2551545A1
Application number: DE19752551545
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Rebhan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-17
Filing date: 1975-11-17
Publication date: 1977-05-26

Description

Drehsymmetrische Cassegrain-Antenne
Die Erfindung bezieht sich auf eine drehsymmetrische Cassegrain-Antenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hauptreflektor, einem über einen Speisehohlleiter gespeisten Erreger und einem im Nahfeld des Erregers angeordneten Subreflektor.
Richtantennen finden eine vielfältige Anwendung auf dem Gebiet der Funktechnik, insbesondere der Richtfunktechnik, des Satellitenfunks und auf dem Gebiet der Funkortung. Eine derartige Richtantenne ist beispielsweise die Nahfeld-Cassegrain-Antenne, die in der eingangs beschriebenen Weise aufgebaut ist. Die Nahfeld-Cassegrain-Antenne hat gegenüber der Fernfeld-Cassegrain-Antenne, bei welcher der Subreflektor im Fernfeld des Erregers steht, den Vorteil einer größeren Bandbreite, einer geringeren Rückstrahlung, einer geringeren Üb er strahlung am Subreflektor (Fangreflektor) sowie eine kleinere Rauschtemperatur und günstigere Stützenanordnung, auf Grund dessen ihre Verwendung oft bevorzugt wird. Als Erreger werden bei liahfeld-Cassegrain-Antennen Hornreflektorantennt oder Strahlwellenleiter (Mehrspiegelerreger) benutzt, durch die wegen des asymmetrischen Aufbaus Fehlpolarisation entsteht, die beispielsweise bei der sog.
Doppelausnutzung von Frequenzen (frequency rense) sehr störend ist. Schwierigkeiten bereitet auch die Erzeugung eines drehsymmetrischen Feldes in der Erregeröffnung, welches zur Vermeidung von Uberstrahlung am Fangreflektor zur Erhöhung des Gewinns und zur Verringerung des Fangreflektordurchmessers erwünscht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,durch Vermeidung der vorstehend genannten Schwierigkeiten die Einsatzmöglichkeiten derartiger Nahfeld-Cassegrain-Antennen zu erweitern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß der Erreger aus einem Horn kreisförmigen Querschnitts mit einer Aperturbreite von wenigstens einigen Wellenlängen und einer solchen Kontur im Längsschnitt besteht, daß durch eine möglichst gleichmäßige Transformation des Querschnitts des Speisehohlleiters auf den erwünschten Durchmesser der Hornöffnung in der Hornöffnung eine annähernd gleichphasige Belegung gegeben ist.
Zur Symmetrierung des Hornfeldes können in vorteilhafter Weise an der Innenfläche des Hornes ringförmige, etwa h/4-tiefeRillen angeordnet werden, an der Innenfläche des Hornes dielektrische Schichten angebracht werden oder dielektrische oder metallische Stoßstellen vorgesehen werden.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist zur Erzeugung einer ebenen Wellenfront in der Hornapertur eine Linse vorgesehen, die metallisch, beispielsweise aus nebeneinander angeordneten Hohlleiterabschnitten, oder dielektrisch aufgebaut ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 und 2 zwei Nahfeld-Cassegrain-Antennenmit unterschied-F lichem ~Verhältnis , Fig. 3 ein Erregerhorn mit Feldsymmetrierung durch Rillen und Fig. 4 ein Erregerhorn mit einer Linse.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer schematischen Darstellung jeweils eine Nahfeld-Cassegrain-Antenne, bestehend aus einem Hauptreflektor 1, einem über einen Speisehohlleiter 3 gespeisten Erreger 2 und einem im Nahfeld des Erregers 2 angeordneten Subreflektor 4 (Fangreflektor). Der Erreger besteht aus einem Horn kreisförmigen Querschnitts mit einer Aperturbreite von wenigstens einigen Wellenlängen und einer solchen Kontur im Längsschnitt, daß durch eine möglichst gleichmäßige Transformation des Querschnitts des Speisehohlleiters auf den erwünschten Durchmesser der Hornöffnung, der meist etwas kleiner ist als der Durchmesser des Subreflektors, in der Hornöffnung eine annähernd ebene Welle gegeben ist. Die Längsschnittkontur wird im einzelnen so bestimmt, daß der Reflexionsiaktor und der Leistungsanteil, der in störende höhere Wellentypen umgesetzt wird, möglichst gering bleiben. Das Horn ist hierbei länger und breiter als herkömmliche Hornerreger für Fernfeld-Cassegrain-Antennen.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Nahfeld-Cassegrain-Antennen unterscheiden sich insofern voneinander, als sie ein verschieden großes Brennweite zu Hauptreflektordurchmesser-Verhältnis aufweisen. Bei der Antenne nach Fig. 1. beträgt dieses Verhältnis F/D = 0,25 , bei der Antenne nach Fig. 2 ist F/D = 0,5. Der Hauptreflektor 1 der Antenne nach Fig. 2 ist dabei flacher und die Erregeröffnung ragt ziemlich weit über den Scheitel des Hauptreflektors hinaus. Gegenüber Fernfeld-Cassegrain-Antennen mit großem F/D-Verhäl-tnis ergibt sich hier als weiterer Vorteil eine geringe Zuleitungsdämpfung, die sich vor allem bei dem in ZuIunft zu erwartenden Betrieb solcher Antennen bei höheren Frequenzen erheblich bemerkbar machen kann. Wo es auf besonders geringe Verluste ankommt, wird der Hornquerschnitt in Richtung auf die Speisestelle so langsam verjüngt, daß keine oder nur kurze Anschlußhohibiter verwendet werden müssen. Eine langsame VeråWngung hat zudem den Vorteil, daß eine gute Unterdrückung der Anregung störender Wellentypen über ein größeres Frequenzband möglich ist.
Das aus der Erregeröffnung austretende Strahlenbündel S verläuft bei den dargestellten Antennen parallel, wie dies auch bei der Anwendung vorzugsweise der Fall ist. Es kann jedoch auch leicht divergent oder konvergent sein, um entweder den Erreger oder den Subreflektor kleiner halten zu können. Entsprechend dem Verlauf des Strahlenbündels ist das Erregerhorn in der Nähe der Öffnung vorzugsweise zylindrisch, es kann sich jedoch auch leicht konisch erweitern oder verengen.
Bei Hornparabolerregern ist es schwierig, Hauptreflektoren mit einem Verhältnis F/D > 0,25 zu verwenden. Dazu müssen vielfach auf den Erreger störende Zusatzzylinder aufgesetzt werden. Derartige Schwierigkeiten treten bei der erfindungsgemäßen Anordnung wegen des symmetrischen Aufbaus des Horns ntht auf. Das Hornfeld kann mit üblichen Methoden symmetriert werden, beispielsweise mit etwa /4-tiefenRillen, dielektrischen Wandschichten, dielektischen oder metallischen Stoßstellen oder einer limenleiteranordnung nach dem Prinzip von Ajioka.
Fig. 3 zeigt die Feldsymmetrierung bei einem Erregerhorn durch Rillen. Das in einem Längsschnitt dargestellte Horn 2 ist an seiner Innenfläche mit ringförmig angeordneten, etwa A/4-hohen Stegen 5 versehen, die zwischen sich jeweils eine etwa A/4-tiefe Rille 6 einschließen.
Fig. 4 zeigt ein mit einem Speisehohlleiter 3 verbundenes Horn 7 für eine Nahfeld-Cassegrain-Antenne, bei dem die ebene Phasenfront in der Hornapertur durch eine Linse 8 erzeugt wird. Die Linse 8 kann dabei dielektrisch oder metallisch aufgebaut sein.
Metallische Linsen können beispielsweise aus nebeneinander angeordneten Hohlleiterabschnitten bestehen. Durch die Verwendung einer Linse läßt sich die Länge des Horns verkürzen; auBerdem muß dabei der Unterdrückung störender Wellentypen weniger AUÎ-merksamkeit geschenkt werden.
Die Linse.läßt sich auch mit einem in Längsrichtung stetig aufgeweiteten Horn entsprechend der Ausführung nach Fig. 3 kombinieren.
Dadurch können evtl. Restphasenfehler in der Hornapertur kompensiert werden. Die Linse ist dabei relativ dünn und verursacht daher keine nennenswerten Dämpfungsverluste. In offenen Antennenanlagen ist eine Linse gleichzeitig als Witterungsschutz wirksam.
Durch die Verwendung von Linsen kann das die Hornapertur verlassende Strahlenbündel auch leicht fokussiert werden. Auf diese Weise läßt sich der Durchmesser des Subreflektors und damit die störende Abschattung der vom Hauptreflektor kommenden Strahlung verringern.
7 Patentansprüche 4 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Drehsymmetrische Cassegrain-Antenne für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bestehend aus einem Hauptreflektor, einem über einen Speisehohlleiter gespeisten Erreger und einem im Nahfeld des Erregers angeordneten Subreflektor, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Erreger aus einem Horn kreisförmigen Querschnitts mit einer Aperturbreite von wenigstens einigen Wellenlängen und einer solchen Kontur im Längsschnitt besteht, daß durch eine möglichst gleichmäßige Transformation des Querschnitts des Speisehohlleiters auf den erwünschten Durchmesser der Hornöffnung in der Hornöffnung eine annähernd ebene Welle gegeben ist.
2. Cassegrain-Antenne 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 zur Symmetrierung des Hornfeldes an der Innenfläche des Hornes ringförmige, etwa A/4-tiefe Rillen angeordnet sind.
3. Cassegrain-Antenne 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 zur Spnmetrierung des Hornfeldes an der Innenfläche des Hornes dielektrische Schichten angebracht sind..
4. Cassegrain-Antenne 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 zur Symmetrierung des Hornfeldes dielektrische oder metallische Stoßstellen vorgesehen sind.
5. Cassegrain-Antenne 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 zur Erzeugung einer ebenen Wellenfront in der Hornapertur eine Linse vorgesehen ist.
6. Cassegrain-Antenne 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 Linse metallisch, beispielsweise aus nebeinander angeordneten Hohlleiterabschnitten, aufgebaut ist.
7. Cassegrain-Antenne 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 Linse dielektrisch aufgebaut ist.