DE2830516C2

DE2830516C2 - Selbsttragende, elektrisch reflexionsarme Abdeckung in Kugelform für Antennen

Info

Publication number: DE2830516C2
Application number: DE2830516A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 8851 Mauren Bartels; Klaus Kaiser; Hermann 8850 Donauwörth Krippner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1983-02-03
Also published as: FR2431200A1; FR2431200B1; IT1122120B; DE2830516A1; IT7924259A0

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttragende, elektrisch reflexionsarme Abdeckung in Ku^lform für Antennen, deren gesamte Oberfläche aus gleichen, sphärisch gekrümmten Flächenelementen besteht

Eine derartige Antennenabdeckung, die im üblichen Sprachgebrauch kurz als Radom bezeichnet wird, ist durch die US-PS 31 54 887 bereits bekannt Bei dieser wird die gesamte Oberfläche des Radoms in 12 gleiche sphärische Fünfecke und diese in fünf gleiche sphärische Dreiecke unterteilt Jedes dieser Dreiecke ist unterteilt in eine große Zahl von dreieckigen Strukturelementen, die aus metallischen Stäben bestehen, die ein sphärisches Fachwerkgerüst bilden. Das Fachwerkgerüst ist auf mechanische Weise durch Schweißen, Nieten usw. zusammengesetzt und in bekannter Weise durch eine Haut überspannt Wenn auch die gezeigte Radomstruktur infolge der unregelmäßig angeordneten Stabfachwerke bereits verhältnismäßig gute Antenneneigenschaften aufweist, so ist doch aufgrund der Bauweise mit störenden Phasenfehlern und Schielfehlern zu rechnen. Auch die Fertigung ist infolge des Zusammensetzens der großen Anzahl von Metallstäben äußerst aufwendig und ohne mehrere Vorrichtungen für die die Dreiecke bildenden Stäbe und für die Verbindung der Dreiecke untereinander nicht möglich. Jeder der Stäbe muß vor dem Zusammenfügen durch Schweißen, Nieten usw. seine individuelle sphärische Krümmung erhalten. Trotz dieser starken Unterteilung der Kugel in etwa 900 kleine, aus Stäben geformte Dreiecke läßt es sich nicht vermeiden, daß die darüber gespannte Haut nur eine nahezu angenäherte Kugelform aufweist, weil sich die Haut zwischen den Stäben abflacht oder auch vom Wind eingedrückt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Antennenabdeckung zu schaffen, die leicht zu fertigen und aneinanderzusetzen ist, die eine stets

gleichbleibende sphärische Oberfläche aufweist und die sehr gute Antenneneigenschaften aufweist

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 4.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem durch die US-PS 3154887 gegebenen Stand der Technik bestehen insbesondere darin, daß der Fertigungsaufwand dadurch, daß nur für ein einziges Flächenelement eine Vorrichtung erforderlich ist wesentlich herabgesetzt ist, daß die Oberfläche der Antennenabdeckung eine stets gleichbleibende Kugelform aufweist und die Abdeckung durch die erfindungsgemäße Bauweise vernachlässigbare Reflexion, Phasenfehler und Schielfehler aufweist

Um auch bei sehr großen Radomen die einzelnen Elemente nicht zu groß werden zu lassen, ist jedes dreieckige Flächenelement in drei gleiche Viereckelemente und diese wiederum in zwei gleiche Dreieckelemente unterteilt Sind die Radome jedoch relativ klein, können auch fünf Viereckelemente erfindungsgemäß zu einem Fünfeckelement zusammengesetzt werden. Alle dabei entstehenden Elemente sind wiederum von absolut gleicher Größe. Damit ist eine Unterteilung des gesamten Kugelradoms in fertigungs- i.md transportgerechte Einzelelemente möglich.

Die Überlegung, Flächenelemente aus gleichseitigen sphärischen Dreiecken zu verwenden, hat den Vorteil, daß die Flächenelemente mit Hilfe der sphärischen Trigonometrie berechenbar sind, um genau die geometrischen Abmessungen ermitteln zu können und daß die Flächenelemente, um die Fertigung zu vereinfachen, aus gleichseitigen Dreiecken bestehen. Dabei können nur Dreiecke in Betracht kommen, deren Winkel sich beim Zusammenfügen auf der Kugeloberfläche ganzzahlig zu 360° ergänzen lassen. Weil außerdem die Winkelsumme im sphärischen Dreieck größer ist 3Is diejenige in einem ebenen Dreieck, und sich bei der WM eines Winkels von 120° rechnerisch eine Seitenlänge ergeben würde, die kleiner als Null ist, kommen nur Flächenelemente in Betracht deren Winkel entweder 72° oder 90° betragen. Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt daß die beste technische Realisierung mit gleichseitigen sphärischen Flächenelementen mit sphärischen Winkeln von 72° möglich ist Eine Kugeloberfläche besteht dabei aus 20 dieser Flächenelemente, die sich beispielsweise, durch Mittelsenkrechte auf ihren Seitenlinien in drei gleich große Viereckelemente und

so die Viereckelemente weiterhin in zwei gleich große Dreieckelemente unterteilen lassen. Dadurch entstehen z. B. bei einem Radom von 10 m Durchmesser Viereckelemente von etwa 5,0 m², die noch gut zu fertigen und zu transportieren sind. Sind auch diese Elemente noch zu groß, können sie in Dreieckelementen von etwa 2,5 m² weiter unterteilt werden.

Die Ausführung der Flächenelemente erfolgt in an sich bekannter Weise dadurch, daß dieselben aus einem Kern aus Hartschaum mit Deckschichten aus faserverstärktem Kunststoff bestehen. Dabei sind die Elemente durch verbindungsfähige Randstreifen miteinander verbunden. Diese Bauweise kann hinsichtlich ihrer strukturellen Festigkeit und der elektrischen Eigenschaften für jeden Radom-Durchmesser optimiert

^b=l werden. Untersuchungen haben gezeigt, daß etwa 1,5 mm dicke Deckschichten aus glasfaserverstärktem Kunststoff selbst bei ungünstigstem Einfallwinkel von etwa 60° höchstens 2,2% Reflexion erzeugen, das

gleiche gilt for den ΐ iarischaumkern. Die Absorption durch den dielektrischen Verlustwinkel ist kleiner als 1 % und somit vernachlässigbar.

Die gewählte Anordnung der Flächenelemente mit gleichen sphärischen Winkeln von 72° und deren Unterteilungen hat elektrisch den Vorteil, daß diese Elemente cuf der Kugeloberfläche ungleichmäßig verlaufende Verbindungskanten mit verschiedenartiger Orientierung ergeben. Horizontalschnitte durch ein erfindungsgemäflas Kugelradom zeigen, daß diese bei richtiger Anordnung der Elemente nie parallel zu den Verbindungskanten verlaufen. Dadurch können sich sowohl Phasenfehler als auch Schielfehler nicht addieren und bleiben in vernachlässigbaren Grenzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt im einzelnen.

F i g. 1 eine Kugel mit ihrer Einteilung in Elemente;

F i g. 2 eine schema'ische Ansicht eines Kugelradoms und

Fig.3 einen Schnitt entsprechend den Linien III-III der F i g. 2 durch die Ränder von zwei Flächenelementen.

Entsprechend Fig. 1 besteht eine Kugel 1 für eine Antennenabdeckung aus zwanzig gleichen gleichseitigen sphärischen Flächenelementen 2 in Dreiecksform, von denen zwei aneinanderliegende durch Strichelung hervorgehoben sind. Die Dreiecke schließen gleiche sphärische Winkel 3 von 72° ein. Um die Punkte 4,5,6 und 7 stoßen jeweils 5 Winkel von je 72° zusammen, dieses ist am Punkt 4 durch Kennzeichnung der dort aneinanderliegenden Winkel 3 gezeigt Das obere der Flächenelemente 2 ist durch Einzeichnung von Mittelsenkrechten auf die Seiten in drei gleich große Viereckelemente 8 unterteilt, die jeweils gleiche sphärische Winkel 3,9 und 10 aufweisen. Die Winkel 9 betragen jeweils 90° und die Winkel 10 jeweils 120°. Am Beispiel eines Viereckelements 8 im unteren Flächenelement 2 ist gezeigt, daß jedes Viereckelement 8 weiterhin in zwei gleich große Dreieckelemente 12 unterteilbar ist Dadurch entsteht eine Unterteilung des dreieckigen Flächenelementes 2 in sechs gleiche Dreieckelemente IZ Die Dreieckelemente 12 haben gleiche Winkel 9 von 90° sowie Winkel 13 von 60° (die Hälfte der Winkel 10) und Winkel 14 von 36° (die Hälfte der Winkel 3). Es

besteht weiterhin die Möglichkeit, zwölf gleiche größere Flächenelemente als die dreieckigen Flächenelemente 2 dadurch zu erzeugen, daß die um den Punkte 6 herum angeordneten fünf Viereckelemente 8 zu einem Fünfeckelement 15 zusammengesetzt werden.

ίο In der Fig.2 ist schematisch die praktische Ausführung eines Radoms 20 für eine Richtantenne gezeigt Dabei ist von einer in der Fig. 1 gezeigten Kugel 1 das untere Teil fortgelassen und das dadurch entstandene Radom 20 auf einen Sockel 21 gesetzt Innerhalb des Radoms 20 und des Sockels 21 ist die nicht dargestellte Richtantenne mit allen zugehörigen Anlagen untergebracht Das Radom 20 ist aus gleichen Viereckelementen 8 zusammengesetzt
Der beispielsweise konstruktive Aufbau der Viereckelemente 8 ist in der F i g. 3 dargestellt, die einen Schnitt durch zwei aneinandergrenzende Viereckelemente 8 zeigt Jedes Viereckelement 8 hat t*;en Kern 22 aus Hartschaum, der beiderseits durch dünne L/eckschichten 23 aus glasfaserverstärktem Kunststoff abgedeckt ist Die Ränder 24 der Viereckelemente 8 sind jeweils entgegengesetzt abgesetzt, wobei sie zweckmäßig als verstärkte Streifen 24, z. B. aus Ferrozell-Hartgewebe, die mit eingebaut sind, ausgeführt sind. Zwischen jeweils zwei Viereckelemente 8 sind elastische Dichtungen 25 eingefügt

Der beschriebene Aufbau der Viereckelemente 8 ist nur als Beispiel zu werten. Die erfindungsgemäßen, aus gleich großen Flächenelementen bestehenden Radome 20 können ebenso mit Hilfe anderer Materialien oder in anderer Verbundbauweise ausgeführt werden. Ebenso kann auch das Radom 20 aus anderen gleichen Flächenelementen, wie z. B. aus den Dreieckelementen 12 oder den Fünfeckelementen 15, zusammengesetzt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Selbsttragende, elektrisch reflexionsarme Abdeckung in Kugelform für Antennen, deren gesamte Oberfläche aus gleichen, sphärisch gekrümmten Flächenelementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (2,8,12) aus sphärisch gekrümmten, selbsttragenden Sandwichteilen mit einem Kern (22) aus Hartschaum und Deckschichten (23) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und die Kugelform (1) aus zwanzig gleichseitigen sphärischen Dreiecken (2) mit gleichen sphärischen Winkeln (3) von 72° besteht, wobei jedes Dreieck in drei gleiche Viereckelemente (8) mit jeweils gleichen sphärischen Winkeln (3, 9 und 10) unterteilt ist

2. Antennenabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jedes Viereckelement (8) in zwei gleiche Dreieckelemente (12) mit jeweils gleichen sphärischen Winkeln (9, 13 und 14) unterteilt ist

3. Antennenabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Viereckelemente (8) zu einem Fünfeckelement (15) zusammengesetzt sind

4. Antennenahdeckung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, deS die Flächenelemente (2,8,12) durch verbindungsfähige Randstreifen (24) miteinander verbunden sind.