DE2806495C2 - Zweireflektorantenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweireflektorantenne wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Eine derartige Antenne ist in »Electronics«, 22. Juni 1962, auf den Seiten 36 bis 40 und in Frequenz/Sonderausgabe, Band 17, 1963, auf Seite 497 unter 2.2 beschrieben.

Dem Buch »Antennen II < von A. Heilmann, Bibliographisches Institut (Hochs· "lultaschenbücherverlag) Mannheim, 1970, ist auf den Seiten 102 bis 10t) zu entnehmen, daß sich das Feld einer solchen Antenne aus folgenden Bestandteilen zusammensetzt:

a) dem primären Feld der Erregerquelle

b) dem am Hilfsreflektor reflektierten und gebeugten Feld und

c) dem am Hauptreflektor reflektierten und gebeugten Feld.

Für viele Anwendungen, z. B. beim Richtfunk, werden hohe Forderungen an die Winkeldämpfung a_H (z. B. a_w^55 dB bei φ §40°, wobei φ von der Achse aus, auf der die Reflektoren angeordnet sind und die in die Strahlungsrichtung zeigt, gemessen ist) gestellt. Diese Anforderungen sind infolge einer Uberstrahlung am Hilfsreflektor nur schwer zu erfüllen. Diese Uberstrahlung ist einerseits durch die Beugung der Wellen am Rand des Hilfsreflektors und andererseits durch das Strahlungsdiagramm des Erregers bedingt. Das Strahlungsdiagramm des Erregers - z. B. ein konischer Hornstrahler - bestimmt die Strahlungsbelegung des Hilfsreflektors. Diese Strahlungsbelegung nimmt zum Rand hin nach einer durch das Strahlungsdiagramm bedingten Funktion ab und springt nicht - wie es idealerweise der Fall sein sollte - am Rand des Hilfsreflektors plötzlich auf null. Dies ist aus Frequenz/Sonderausgabe, Band 17, 1963, Seite 493, Abschnitt 2.1 .bekannt. Gute Ergebnisse erzielt mail deshalb mit Erregern, deren Slrahiungsdiagramme steile Flanken aufweisen, Was bcispiels* Weise bei Koaxtälstrahlern oder Rillenhörnern der Pail ist. Die Verwendung dieser Strahler ist jedoch teuer und stellt außerdem nur eine Kompromiß-Lösung dar.

Zur Reduzierung der störenden Uberstrahlung (wodurch die Winkeldämpfung verbessert wird), sind weitere Lösungen bekanntgeworden:

- am Rand des Hilfsreflektors ist ein konischer »Kragen« angebracht. Er besteht aus einem > Ring, der den gesamten Rand des Hilfsreflektors

umgibt. Der Ring ist gegen die Hilfsreflektorebene geneigt und zwar in die Richtung, in die die vom Hauptreflektor reflektierten Weilen abgestrahlt werden. Diese Lösung ist im Technical in Report No. 32-214, »A Simple Beamshaping

Device for Cassegrainian Antennas«, von P. D. Potter, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, 31. Januar 1962, beschrieben.

Ii - der öffnungswinkel des Hilfsreflektors ist größer als der öffnungswinkel des Hauptreflektors (DT-AS 1441109).

Bei beiden Lösungen wird die schattenbildende Fläche des Hilfsreflektors vergrößert, was bei Anten-.'i> nen mit D/λ S150 (D ist der Durchmesser des Hauptreflektors, λ ist die Betriebswellenlänge der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen) und einer hohen Forderung an die Winkeldämpfung zu einer Gewinnminderung führt.
.»-. Aufgabe

Es ist Aufgabe d^r Erfindung, eine Zweireflektorantenne mit mindestens einer Blende am Hilfsreflektor anzugeben, bei der die durch den Hilfsreflektor verursachte Abschattung kleiner als bei der bekannten in Zweireflektorantenne ist.
Lösung

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprü-(, chen zu entnehmen.
Vorteile

Die neue Zweireflektorantenne ist sehr gut als Richtfunkantenne geeignet, da mar mit ihr eine hohe Winkeldämpfung und einen großen Flächenwiriri kungsgrad erzielt.
Beschreibung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise naher erläuter. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bekannte Zwcirei, flektorantenne in Strahlausbreitung.srichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Hiffsreflektor mit angesetzten Blenden einer erfindungsgemäßen Zweireflektorantenne,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Hilfsreflektor ,(i mit angesetzten Blenden, und

Fig 4 bis 6 Ausführungsformen der Blenden.
Anhand der Fig. 1 wird zunächst die Funktionsweise einer bekannten Zweireflektorantenne näher erläutert. Die von einem Erreger 3 abgestrahlte elck-,, tromagnetischc Strahlung gelangt auf einen Hilfsre- flektor 2. wird von dem Hilfsreflektor 2 zu einem Hauptreflcktor 1 reflektiert und von dort in die gewünschte Richtung (Achse 4) abgestrahlt.

In der Fig. 1 sind /ur Erläuterung /wei geomctri-_M> sehe Strahlengange gestrichelt eingezeichnet. Die Funktionsweise der Antenne kann jedoch nicht allein anhand der Gesetze der geometrischer! Optik erklärt werden, sondern es müssen wellentheoretische Überlegungen (z, B, Beugung) angestellt werden, auf die f,-, hier jedoch nicht näher eingegangen wird.

Die beiden Reflektoren sind auf einer gemeiiiärnen Achse 4 angeordnet und können eine Vielzahl von Forinen aufweisen. Der Hauptreflektor hat häufig

eine parabolische und der Hilfsreflektor eine hyperbolische Form. In diesem Fall fällt der in Richtung der Wellenausbreitung liegende Brennpunkt Fl des hyperbolischen Hilfsreflektors mit dem Brennpunkt des parabolischen Hauptreflektors zusammen und der Erreger 3 ist im anderen Brennpunkt Fl des Hilfsreflektors angeordnet.

Die Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den hyperbolischen Hilfsreflektor 2, an dessen Rand erfindungsgemäß zwei Blenden 5 angebracht sind. In Fig. 2 ist angenommen, daß die beiden Blenden symmetrisch zum Mittelpunkt des rotationssymmetrischen hyperbolischen Hilfsreflektors 2 angeordnet sind. Die beiden Blenden 5 können jedoch auch gleich oder ungleich nach links oder nach rechtr oder in entgegengesetzter Richtung verschoben werden. Je nachdem, welche Form das Strahlungsdiagramm der Zweireflektorantenne haben soll, können auch mehr als zwei Blenden vorgesehen werden.

Besonders gute Ergebnisse erhäk man, wenn die Länge / einer Blende zwischen 1 λ und 5 λ und ihre Breite b (Fig. 3) zwischen 4 λ und 6 λ liegt. Hierbei ist angenommen, daß D/A=150 und die Winkeldämpfung a_n bei <pi£40° größer oder gleich 55 dB sein soll.

Die in Fig. 2 dargestellten Blenden haben die Form eines Ringsektors. Es können jedoch auch Blenden mit anderen Formen verwendet werden, z. B. rechtekkige (Fig. 4), dreieckförmige (Fig. 5), dreieckförmige mit abgerundeten Kanten (Fig. 5, punktiert) oder unsymmetrische (Fig. 6). Die optimale Blendenform hängt wie ihre Abmessung von den gestellten Anforderungen ab.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt (Achse A-A der Draufsicht nach Fig. 2) durch den hyperbolischen Hilfsreflektor 2 dargestellt. Die Blenden sind wie in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Es wird wieder angenommen, daß der Hilfsreflektor rotationssymmetrisch und hyperbolisch ist. In diesem Fall ist durch den Rand des Hilfsreflektors eine :

Ebene E festgelegt. Gegen diese Ebene sind die Blenden 5 um einen Winkel α in Richtung des Hauptroflektors 1 geneigt. Dieser Winkel α liegt mit den oben gemachten (z. B. Winkeldämpfung) Annahmen vorzugsweise zwischen 30° und 55°.

Es ist möglich, die Blenden mit einem Absorptionsmaterial zu belegen. Eiann wird verhindert, daß die störende Strahlung in Richtung des Hauptreflektors reflektiert wird; die Beugungserscheinungen werden nahezu beseitigt und es läßt sich die gewünschte Winkeldämpfung erzielen. Gegenüber der Zweireflektorantenne, voll der die Erfindung ausgeht, hat die Antenne den Vorteil, daß die durch den Hilfsreflektor verursachte Abschattung geringer ist (d. h. der Antennenwirkungsgrad wird größer) und daß keine Energie in den Raum hinter dem Hauptreflektor gestrahlt wird.

Wenn die Blenden nicht mit einem Absorptionsmaterial belegt sind, gibt es zwei Möglichkeiten:

- man wählt den Winkel α so, daß die von den Blenden in den Hauptreflektcr reflektierte Strahlung die vom hyperbolischen Hilfsreflektor zum Hauptreflektor gewünschte reflektierte Strahlung nicht stört, oder

- man wählt den Winkel α und die Abstände so, daß sich die o. a. reflektierten Strahlungen phasenrichtig überlagern. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Zweireflektorantenne weiter erhöht werden.

Es ist weiterhin möglich, wie von GEC Telecommunications, Nr. 40, Seite 55, Fig. 9 bekannt, auch an dem Hauptreflektor Blenden anzubringen. Mit diesen Blenden kann jedoch bei praktisch ausführbarer Länge dieser Blenden im wesentlichen nur die Winkeldämpfung im Bei eich φ > 70° und nicht - wie mit der neuen Anordnung der Blenden am Hilfsreflektor - im Bereich φ = 30° bis 60° erhöht werden.

Die Antenne wurde als Sendeantenne besch.ieben. Sie kann jedoch auch als Empfangsantenne verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zweireflektorantenne mit einem Hauptreflektor und einem dem Hauptreflektor auf der gleichen Achse gegenüberliegenden Hilfsreflektor, der an seinem Rand eine Blende aufweist und der die von einer Energiequelle kommende elektromagnetische Welle auf den Hauptreflektor reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß nur an einem Teil des Randes des Hilfsreflektors (2) Blenden (5) angebracht sind.

2. Zweireflektorantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (5) in bezug auf die vom Rand des Hilfsreflektors (2) gebildete Ebene (E) zum Hauptreflektor (1) hin geneigt sind.

3. Zweireflektorantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blenden (5) voraesehen sind.