DE2644980A1

DE2644980A1 - Verfahren und anordnung zum aufbau von mikrowellenantennen

Info

Publication number: DE2644980A1
Application number: DE19762644980
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Ing Grad Kuehne
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-10-06
Filing date: 1976-10-06
Publication date: 1978-04-13
Also published as: JPS5346252A; GB1559756A; FR2367356B3; IT1087725B; FR2367356A1

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH PT-UK/Sch/ms

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Verfahren und Anordnung zum Aufbau von Mikrowellenantennen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Aufbau von Mikrowellenantennen, die eine meist parabolisch ausgebildete Reflektorschale aufweisen. Solche Antennen finden Anwendung bei festen und beweglichen Richtfunkstrecken und beim Aufbau von Satellitenbodenstationen.

Der Verlauf eines solchen Reflektors darf nur sehr wenig vom vorgeschriebenen Sollwert abweichen, damit die geforderten elektrischen Werte der Antenne eingehalten werden können. Dies gilt auch im Hinblick auf die sehr unterschiedlichen Temperaturverhältnisse, bei denen eine solche Antenne betrieben wird. Ein Beschlagen der Reflektoroberfläche mit Eis beispielsweise bringt bereits nicht mehr vernachlässig-

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bare Änderungen der elektrischen Eigenschaften, was dazu geführt hat, dass solche Antennen meist mit einer Heizung versehen sind, um die störende Eisbildung zu verhindern. Es hat sich nun gezeigt, dass bei solchen Antennen unerwünschte und nicht vernachlässigbare Abweichungen von dem vorgegebenen Reflektorverlauf entstehen, die durch Temperatureinflüsse bedingt sind.

Vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, diese Reflektorverbiegungen auf möglichst einfache Weise zu verhindern.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch gelöst, dass die Reflektorschale so betrieben wird, dass sie über ihr Volumen während des Betriebes der Antenne möglichst kein Temperaturgefälle aufweist.

Im einfachsten Fall kann dies gemäss dem Unteranspruch 2 dadurch verwirklicht werden, dass man die meist kompliziert konstruierte Reflektorschale entsprechend beheizt, dass ein Temperaturgefälle mit den störenden Folgen vermieden wird.

Eine zweckmässige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass man die Rückseite der Reflektorschale mit einer wärmeisolierenden Schicht überzieht, um dadurch zu verhindern, dass eine störende Verbiegung erfolgt. Dies ist bei solchen

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Antennen zweckmässig, welche auf der Reflektorrückseite eine wesentlich unterschiedliche Umgebungstemperatur aufweisen als auf der Reflektorvorderseite.

Grosse Antennenreflektoren werden aus konstruktiven Gründen meist kastenförmig ausgebildet, um ein Durchbiegen der reflektierenden Seite, bedingt durch Gewicht und/oder Winddruck, zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die strahlenreflektierende Seite der Schale auf ihrer Rückseite beheizt, um ein Vereisen der Antenne zu verhindern und gleichzeitig wird die andere Seite des kastenförmigen Teiles mindestens teilweise mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen. Die genannte Heizung verhindert zwar ein Vereisen der Reflektorschale, doch bewirkt sie gleichzeitig das Entstehen eines relativ grossen Temperaturgefälles im Reflektor, was zu unerwünschten Verbiegungen der reflektierenden Oberfläche führt und damit die elektrischen Eigenschaften der Antenne verschlechtert. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass man dieses Temperaturgefälle verhindern muss, um die schädliche Verbiegung zu vermeiden. Dies ist nur sehr schwierig durchführbar und kann vor allem bei bereits bestehenden Antennen nachträglich nur sehr schwierig vorgenommen werden. Deshalb löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch bei der genannten Antenne, dass gleichzeitig die andere Seite des kastenförmig ausgebildeten

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Heflektors mindestens teilweise mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist. Die Reflektorschale, die von ihrer Rückseite her beheizt wird, strahlt die Wärme über ihre Oberfläche wieder ab. Da die Konfiguration der Reflektorschale meist aus mechanischen Gründen keine einfache Metallplatte, sondern eine komplizierte Tragkonstruktion ist, erfolgt die Abstrahlungswärme bzw. die Weiterleitung der Wärme an andere mit der Reflektorschale verbundene Teile in sehr unterschiedlicher Weise. Hinzu kommen die wechselnden Umgebungstemperaturen während des Betriebes der Antenne, so dass bei solchen Antennen innerhalb ihres Volumens ein relativ grosses Temperaturgefälle auftreten kann. Es gilt somit diese Temperaturunterschiede zu vermeiden oder möglichst klein zu halten. Je nach der vorliegenden Konstruktion des meist kastenförmigen Aufbaus der Reflektorschale kann man diese beispielsweise dadurch erreichen, dass man den kastenförmigen Teil aussen mit einer wärmeisolierenden Schicht überzieht. Zusätzlich kann man diesen Teil innen wenigstens teilweise wärmeisolieren, z.B. ausschäumen.

Normalerweise sind die Reflektorschalen von Mikrowellen— antennen aus Metall aufgebaut. Die erfindungsgemässe Lösung

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der vorliegenden Aufgabe ist jedoch nicht auf Metallroilektoren beschränkt. Sie kann aucli in geeigneter Abwandlung Anwendung finden bei einer Reflektorschale, die durch eine metallbeschichtete Kunststoffkonstruktion gebildet ist, also bei Antennen die u.a. in Nachrichtensatelliten Anwendung finden.

Bei sehr grossen Reflektorschalen muss man aus konstruktiven Gründen den Reflektor aus mehreren Einzelteilen zusammenfügen. So werden die grossen Reflektoren einer Satellitenbodenstation beispielsweise unterteilt in mehrere Ringe, die ihrerseits wieder in einzelne Abschnitte unterteilt sind. Dekannte Mikrowellenantennen dieser Art haben z.B. drei ringförmige Unterteilungen mit insgesamt 64 Einzelteilen, die beim Aufbau der Antenne zu der gewünschten Reflektorschale zusammengebaut werden. Dabei muss jedes einzelne Element einstellbar ausgebildet sein, damit der vorgeschriebene Verlauf des Gesamtreflektors möglichst genau gegeben ist. Gerade bei solchen sehr grossen Mikrowellenreflektoren sind die eingangs geschilderten Verbiegungen besonders nachteilig, da diese eine Grössenordnung erreichen, die gegenüber der Betriebswellenlänge bereits äusserst störend ist.

In der Fig. 1 ist über der Länge L eines Reflektorteiles für die zuletzt genannte Antenne aufgetragen, welche Verbiegung in einem praktischen Fall gemessen wurde. Durch ungleich-

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massige Erwärmung dieses schalenförmig ausgebildeten iieflektorteiles hatte sich seine die Mikrowellenstrahlung reflektierende Oberseite entsprechend dem in der Fig. 1 dargestellten Verlauf nach vorn durchgewölbt. Es wurden Durchbiegungen von 0,1 - 0,2 mm pro °C gemessen, was bei den in der Praxis vorkommenden Temperaturgefällen bereits zu Werten führen kann, die im Vergleich zur Betriebswellenlänge unzulässig sind.

Die Fig. 2 zeigt ein gemäss vorliegender Erfindung aufgebautes Teil (Panel) für eine Reflektorschale. Mit 1 ist dabei die Metallplatte bezeichnet, welche auf ihrer einen Oberfläche 2 die Mikrowellenstrahlung reflektiert. Durch beim dargestellten Ausführungsbeispiel U-förmig ausgebildete Metallteile 3 j ^i5 und 6 wird die Platte 1 zu einem kastenförmigen Teil ergänzt. Auf der Rückseite 7 der Platte 1 ist eine Heizung 8 angeordnet, die ein Beeisen der Reflektorschale verhindert. Um zu erreichen, dass zwischen den mit der Platte 1 verbundenen Schenkeln des U-förmigen Teiles 4,5,6 und den gegenüberliegenden Schenkeln 10,12,13,1^ kein unzulässiges Temperaturgefälle entsteht, muss die Aussenseite des kastenförmig ausgebildeten Reflektorteiles wärmemässig isoliert werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wurde hierzu eine aus geeignetem Dielektrikum bestehende Schicht 11 verwendet, welche das kastenförmige Teil auf seiner Rückseite umgibt und es so wärmemässig von der Umgebung isoliert. Da die Platte 1 Energie abgibt, können z.B. durch Wärmestau die

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rückseitigen Schenkel 10,12,13 und Ik unter Umständen eine grössere Temperatur annehmen, was ebenfaLlii ein Verbiegen, jedoch in der anderen Richtung, bedeuten würde. Dieses kann durch eine geeignete Zusatzisolation, die den Raum 9 ganz oder teilweise ausfüllt, vermieden werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die beheizte Reflektorfläche 1 wärmetechnisch von der rückseitigen Vers teifurigskonstruktion zu isolieren, damit diese über dem gesamten Volumen die Umgebungstemperatur annehmen kann.

In jedem Fall muss das Anbringen des wärmeiaol Lerendoii Dielektrikums so vorgenommen werden, dass unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen der gesamten Antennen (Heizung, Umgebungstemperatur, konstruktive Ausbildung) im Volumen der Reflektorschale möglichst kein Temperaturgefälle auftritt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist, bedingt durch die vorliegende Konstruktion, im wesentlichen darauf zu achten, dass auf beiden Seiten der Vers teiLfungskonstruktion die gleiche Temperatur herrscht, dam>. i sich diese und mit ihr zusammen die Platte 1 nicht verbiegt.

Die in der Fig. 1 dargestellte unerwünschte Durchbiegung der Reflektorschale konnte durch Anwendung der in der Erfindung gegebenen Lehre bereits bei den ersten Versuchen auf l/lO des ursprünglichen Wertes reduziert, eine Durchbiegung erreicht werden, die bezogen auf die Betriebswellenlänge, praktisch

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vernachlassigbar ist.

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Claims

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Neue Patentansprüche

JL./ Verfahren zum Aufbau von Mikrox-jellenantennen, die eine meist parabolisch ausgebildete Reflektorschale aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Reflektorschale so betrieben wird, dass sie über ihr Volumen während des Betriebes der Antenne möglichst kein Tempera türgefälle aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale entsprechend beheizt wird.
3- Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorrückseite mit einer liärmeisolierenden Schicht überzogen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3 mit kastenförmiger Ausbildung der Reflektorschale, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorrückseite gegen di© kastenförmige Tragkonstruktion der Schale wärmeisoliert ist.
5· Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale kastenförmig ausgebildet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die strahlenreflektierende Seite der Schale auf ihrer

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Rückseite beheizt wird und dass gleichzeitig die andere
Seite des kastenförmigen Teiles mindestens teilweise mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist.
7· Anordnung nach Anspruch 6_t dadurch gekennzeichnet, dass der kastenförmige Teil innen mit einem Dielektrikum ausgeschäumt ist.
S.Anordnung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, dass der kastenförmige Teil ausseri mit einer wärmeisolierenden Schicht überzogen ist.
9« Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kastenförmig ausgebildete liefLekfcorschale völlig aus MetaLL ausgebaut ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale aus einer inetaLlbeschichteten Kunststoffkonstruktion gebildet ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschale aus
mehreren, vorzugsweise einstellbaren Einzelelementen
zusammengebaut ist.

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