DE2645700A1

DE2645700A1 - Antennensystem fuer sehr kurze elektrische wellen

Info

Publication number: DE2645700A1
Application number: DE19762645700
Authority: DE
Inventors: Francesco Dr Intoppa; Siegfried Oesterle; Heinz Dipl Ing Wollenhaupt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1978-04-13

Description

Antennensystem für sehr kurze elektrische Wellen
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Antennensystem für sehr kurze elektrische Wellen, bestehend aus einem Erreger, einem Hauptreflektor und einem Hilfsreflektor. Solche Systeme sind unter dem Namen Cassegrain-Antennen bekannt geworden. Im allgemeinen sind diese Systeme so ausgebildet, dass in einer vorbestimmten Entfernung vom Hauptparabolspiegel symmetrisch zur Spiegelachse ein Gegen- oder Hilfsreflektor angeordnet ist, dessen lineare Abmessung wird üblicherweise ca. 1/10 der linearen Abmessung des Hauptreflektors betragen.
Der Abstand zwischen den beiden Spiegeln wird so gewählt, dass ihre Brennpunkte zusammenfallen. Die Speisung der Antenne erfolgt im allgemeinen aus einem Hornstrahler, dem Erreger, der durch eine Öffnung im Zentrum des Hauptreflektors in Richtung des Gegenreflektors abstrahlt. Dabei muss die Grösse des Hauptstrahlers so gewählt werden, dass der Hilfsreflektor in der gewünschten Weise ausgeleuchtet wird.
Der Abstand zwischen Erreger und Hilfsreflektor kennzeichnet die Art der Cassegrain-Antenne. So unterscheidet man Nahfeld-und Fernfeld Cassegrain-Antennen. Bei dem Nahfeldtyp ist die Entfernung zwischen Erreger und Hilfsreflektor klein (< Der Erregerabstrahlwinkel zwischen Achse und Subreflektorrand muss dann entsprechend gross gewählt werden, um den Hilfsreflektor in einer vollen Fläche ausleuchten zu können. Dies bringt aber gleichzeitig die Gefahr mit sich, dass ein Teil der abgestrahlten Energie vom Hilfsreflektor in den Erreger zurückgestrahlt wird.
Eine solche Antennenanordnung ist in der DT-OS 1 591 106 bekannt geworden. Bei dieser Erfindung wird davon ausgegangen, eine optimale Ausleuchtung des Paraboles dadurch zu erreichen, dass man zwischen Erreger und Hilfsreflektor einen Körper anbringt, der die Aufgabe hat, als Linse zu wirken. In der DT-OS 1 591 373 wird der Hilfsreflektor durch Stützen auf dem Hauptreflektor abgestützt. Eine solche Halterung wirkt störend auf das Strahlendiagramm. Auch ist der Hilfsreflektor mit dem Hauptreflektor fest verbunden und muss bei Auswechseln des Erregers neu abgeglichen werden. Es scheint deshalb zweckmässig, den Erreger mit dem zugehörigen Reflektor zu einer Einheit zu verbinden. Eine derartige Anordnung ist in der FR-PS 1 392 013 beschrieben. Diese Einheit von Erreger und Hilfsreflektor wird dadurch erreicht, dass man einen Kunststoff anbringt, der beide in sich aufnimmt und zusammenhält. Nachteil dieser Anordnung ist die Eigenschaft dieses Kunststoffes, in einer Empfangsanlage einen erheblichen Rauschfaktor einzubringen, was besonders bei Satellitenempfangsanlagen, die mit hochempfindlichen Empfängern arbeiten, alle Massnahmen zur Rauschunterdrückung zunichte macht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antennanordnung mit einem Hilfsreflektor zu schaffen, die einen rauscharmen Empfang ermöglicht, wenig Verluste hervorruft und bei der Erreger und Hilfsreflektor eine in sich kompakte Einheit bilden, die als ganzes auswechselbar und zugleich abstimmbar ist, wobei der Hilfsreflektor zur Anpassung an den Erreger axial verschiebbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Hilfsreflektor in einer Halterung aus Stäben axial verschiebbar an dem Erreger angeordnet ist, wobei die Stäbe rundes oder ovales Profil haben und entweder aus einem elektrisch leitenden oder auch einem Isolierstoff bestehen. Es ist besonders zweckmässig, wenn Haupt- und Hilfsreflektor axial symmetrisch sind und Konturen haben, die so ausgebildet sind, dass bei keulenförmiger Charakteristik der Hauptreflektor durch den Hilfsreflektor eine konstante Aperturbelegung hat und am Hauptreflektor die Phasenbedingungen erfüllt sind. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Erregers besteht darin, wenn der Erreger einen Öffnungswinkel zwischen 300 und 500 hat und an seiner dem Hilfsreflektor zugewandten konischen Öffnung konzentrisch angebrachte Rillen hat, wobei die Rillen unterschiedliche Tiefe haben. Die Anzahl der verwendeten Stützen ist wählbar und kann bei 3, 4 oder auch mehr liegen.
Diese Anordnung hat den grossen Vorteil, dass bei Erfüllung der elektrischen Bedingungen eine solche Ausführungsform gefunden ist, die in ihrer Gesamtheit aus dem Hauptreflektor herausgenommen werden1 für sich abgeglichen werden kann und damit auswechselbar ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung noch näher beschrieben werden. Hierzu sind im einzelnen in der Zeichnung dargestellt in der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein Erreger mit Hilfsreflektor' angeordnet in einem Hauptreflektorausschnitt, in der Fig. 2 die Einzelheiten der Halterung des Hilfsreflektors und in der Fig. 3 die Ausbildung des Erregers.
Die Fig. 1 zeigt den Ausschnitt eines Hauptreflektors 1 in perspektivischer Ansicht. Der Hauptreflektor 1 hat in seiner Mitte einen kreisrunden Ausschnitt 2, durch den der Erreger 3 mit seinem Hilfsreflektor 4 in den Hauptreflektor 1 angeordnet ist. Es ist ein grosser Vorteil, wenn der Erreger 3 mit dem Hilfsreflektor 4 in den fertig monticrten Hauptreflektor, beispielsweise auf einem Turm, nachträglich angebracht werden kann. Diese Konstruktion gewinnt auch durch ein rasches und problemloses Auswechseln dieser Baueinheit bei Reparatur oder sonstigen Erfordernissen Bedeutung.
Diese Erregeranordnung stellt einen Nahfelderreger 3 dar, d.h. die Entfernung zwischen Erreger 3 und Hilfsreflektor 4 ist kleiner als 2D2 gewählt, im Gegensatz zu einem Fernfeld-7 reflektor, bei dem der Erreger nahe beim Hauptreflektor angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform eines Nahfeldreflektors wird der Hohlleiter zwischen Hauptreflektor 1 und dem eigentlichen Erreger selbst zur Aufnahme weiterer Bauelemente verwendet. In dieser Ausführung der Zeichnung sind weiter eine Weiche und ein Polarisator untergebracht (nicht gesondert dargestellt).
Der Hilfsreflektor 4 ist in einer Halterung aus Stäben 5 axial verschiebbar an dem Erreger 3 angeordnet und durch eine runenförmige Stabkonstruktion 6 in einem axialen Lager 7 mit Arretierschraube 8 gehalten (vgl. Fig. 2).
Die Stäbe 5 sind mit dem Erreger 3 fest Verbunden. Ihr Querschnitt ist nicht problemlos, weil durch diese eine Beschattung des Hauptreflektors verursacht wird. Als besonders nachteilig hat sich ein rechteckiger oder quadratischer Querschnitt erwiesen, dagegen hat ein runder, Ovaler oder auch dreieckiger Querschnitt eine wesentlich geringere Abschattung gezeigt.
Besondere Sorgfalt muss auf die schädliche Reflektion des Hilfsreflektors 4 verwendet werden. Senkrecht aus dem Erreger 3 austretende Energie wird von dem Hilfsreflektor 4 bei einer üblichen hyperbolischen Wölbung wieder zurück in den Erreger reflektiert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, greift man zu einer Verformung des Hilfsreflektors 4 (dem sogenannten Shape) und erzwingt damit eine konstante Aperturbelegung des Hauptreflektors 1. Gleichermassen ist auch der Hauptreflektor in seiner Wölbung verformt, wodurch die Phasenbedingungen in der Apertur des Hauptreflektors 1 erfüllt werden. Diese gleichzeitige Anwendung der Verformung (Shape) bei beiden Reflektoren, Hauptreflektor 1 und Hilfsreflektor 4, sind als einzelne Ausführungsformen zwar nicht neu, aber die Anwendung für beide Reflektoren vermittelt einen wesentlichen Fortschritt in der Anwendung dieser Ausführungsformen.
In der Fig. 3 ist der in dieser Anordnung verwendete Erreger 3 in perspektivischer Ansicht herausgezeichnet. Dieser Erreger 3 hat einen Öffnungswinkel von 300 bis 500 zum Hilfsreflektor 4 hin gerichtet. In dieser konischen Öffnung sind vier konzentrisch ausgebildete Rillen 8 eingefräst, deren Tiefe unterschiedlich ausgebildet ist und die als Wellenfallen wirksam sind.
Die Tiefe der dem Hohlleiter 8 zugewandten Falle 8a ist so bemessen, dass das Erregerhorn 3 an den glatten Hohlleiter 8 angepasst wird. Die beiden mittleren Fallen 8b und 8c dienen zum Anregen der Wellen vom Hybride-Typ und die vierte Falle 8d kompensiert eine auf den Hauptreflektor 1 angeordnete Abdeckung in Form einer Abdeckfolie und des Aperturfehlers des Hauptrefelktors 1.
Die Anzahl der verwendeten Stäbe ist wählbar. Besonders günstige Eigenschaften für die Abstrahlung ergeben sich bei 4 Stäben, die bei höheren Kreuzpolarisations- oder Symmetrieforderungen höher gestellt sind.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Antennensystem für sehr kurze elektrische Wellen bestehend aus einem Erreger, einem Hauptreflektor und einem Hilfsreflektor, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsreflektor (4) in einer Halterung aus Stäben (5,6) axial verschiebbar (7) an dem Erreger (3) angeordnet ist.
2. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (5) rundes oder ovales Profil haben.
3. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (5) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff bestehen.
4. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (5) aus einem Isolierstoff bestehen.
5. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Haupt- (1) und Hilfsreflektor (4) axial symmetrisch sind und Wölbungen haben, die so ausgebildet sind, dass bei keulenförmiger Charakteristik der Hauptreflektor (1) durch den Hilfsreflektor (4) eine konstante Aperturbelegung hat und am Hauptreflektor (1) die Phasenbedingungen erfüllt sind
6. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erreger (3) einen Öffnungswinkel zwischen 300 und 500 hat.
7. Antennensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erreger (3) an seiner dem Hilfsreflektor (4) zugewandten konischen Öffnung konzentrisch angebrachte Rillen (8a, 8b, 8c, 8d) hat.
8. Antennensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (8a, 8b, 8c, 8d) unterschiedliche Tiefe und Breite haben.
9. Antennensystem nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung aus 3 Stäben besteht.
10. Antennensystem nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung aus 4 Stäben besteht.