DE2938187A1 - Cassegrain-erreger-system fuer eine parabolantenne - Google Patents

Cassegrain-erreger-system fuer eine parabolantenne

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Ing.(grad.) Hans-Dieter 7151 Allmersbach Kühne
Ing.(grad.) Gert 7150 Backnang Nottebom
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    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
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    • H01Q19/134—Rear-feeds; Splash plate feeds
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    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/193—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with feed supported subreflector

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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Th/jo
Theodor-Stern-Kai 1 BK 79/57
D-6000 Frankfurt 70
Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne
Die Erfindung betrifft ein Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne, bei dem zwischen dem Speisehohlleiter und dem Subreflektor ein rotationssymmetrischer, dielektrischer Formkörper angeordnet ist und sich im Speisehohl» leiter ein Dielektrikum befindet.
Eine Antenne, die nach dem Cassegrain-Prinzip aufgebaut ist, besteht aus einer Parabolantenne als Hauptreflektor und einem Subreflektor, der symmetrisch zur Spiegelachse in einiger Entfernung vor dem Hauptreflektor angeordnet ist, und zwar so, daß deren beide Brennpunkte zusammenfallen. Die Speisung der Antenne erfolgt im allgemeinen durch einen Hornstrahler, der im Scheitel des Hauptreflektors angeordnet ist und in Richtung des Subreflektors abstrahlt. Um eine überstrahlung des Subreflektors zu vermeiden, muß ein Hornstrahler mit einer schmalen Richtcharakteristik eingesetzt werden. Die Richtcharakteristik läßt sich aber nur verschmälern durch eine Aperturver-
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größerung des Hornstrahlers. Ein Hornstrahler mit großer Apertur hat aber den Nachteil, vor allem bei kleinen Parabolantennen, daß eine große Schattenzone auf dem Hauptreflektor entsteht, wodurch der Antennengewinn erheblich verschlechtert wird.
Aus der DE-OS 15 91 106 ist eine Cassegrain-Antenne bekannt, bei der zwischen der im Scheitel des Hauptreflektors angeordneten Apertur des Speisehohlleiters und dem Subreflektor ein rotationssymmetrischer, dielektrischer Formkörper angebracht ist. Dieser Formkörper, welcher als Kugellinse ausgebildet ist und sich direkt vor der öffnung des Speisehohlleiters befindet, bewirkt eine Bündelung der Strahlung, so daß für die Ausstrahlung des Subreflektors ein Speisehohlleiter mit geringeren Abmessungen verwendet werden kann als bei einer Cassegrain-Antenne ohne Einsatz einer dielektrischen Kugellinse. Durch diese Anordnung wird aber weder die Überstrahlung des Subreflektors vermindert, noch die Schattenzone auf dem Hauptreflektor verkleinert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Cassegrain-Erreger-System zu schaffen, das in der Lage ist, die überstrahlung des Subreflektors und die Schattenzone auf dem Hauptreflektor zu verringern und somit den Antennengewinn zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der dielektrische Formkörper den Raum zwischen der Apertur des Speisehohlleiters und dem Subreflektor vollständig ausfüllt, daß die Länge des Formkörpers das ein- bis zweifache der Speisehohlleiter-Wellenlänge beträgt und daß der Formkörper eine als Subreflektor ausgebildete Endfläche besitzt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Formkörper und das im Speisehohlleiter vorhandene Dielek-
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trikum die gleiche Dielektrizitätskonstante haben und daß der Formkörper und das Dielektrikum im Speisehohlleiter aus einem Stück bestehen. Zweckmäßigerweise bestehen der Formkörper und das Dielektrikum im Speisehohlleiter aus einem Material mit einer Dielektrizitätszahl zwischen 2,5 und 3,5.
Es ist weiterhin vorteilhaft, das Cassegrain-Erreger-System so auszubilden, daß sich der Durchmesser des dielektrischen Formkörpers vom Durchmesser des Speisehohlleiters auf den des Subreflektors linear erweitert, daß die Endfläche des dielektrischen Formkörpers metallisiert ist, daß der Subreflektor die Kontur eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen Spitze auf der Achse des Speisehohlleiters liegt, und daß bei einer Parabolantenne mit einem öffnungswinkel von 160° aer Öffnungswinkel des Subreflektors 150° und der öffnungswinkel des Formkörpers 70° beträgt .
Das erfindungsgemäße Cassegrain-Erreger-System hat den Vorteil , daß eine Halterung des Subreflektors durch Stützen an der Parabolantenne entfällt, denn an den Stützen treten störende Reflexionen des Feldes auf, wodurch die Nebenstrahlung im Strahlungsdiagramm ansteigt. Außerdem zeichnet sich dieses Cassegrain-Erreger-System durch einen konstruktiv einfachen, kompakten Aufbau aus.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Cassegrain-Erreger-System dargestellt mit einem Speisehohlleiter 1 und einem Dielektrikum 2 in seinem Innern, das sich außerhalb des Speisehohlleiters in einen rotationssymmetrischen dielektrischen Formkörper 3 fortsetzt. Der Formkörper hat hier
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bei Verwendung eines Rundhohlleiters als Speisehohlleiter die Gestalt eines Kegelstumpfes, dessen Durchmesser sich vom Durchmesser des Speisehohlleiters auf den des Subreflektors 4 linear erweitert. Der Subreflektor 1J ist in der Frontseite des Formkörpers 3 integriert und wird durch die Fläche einer Ausnehmung gebildet, die die Kontur eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen Spitze auf der Achse des Speisehohlleiters liegt. Die Fläche der Ausnehmung ist, damit die Strahlen an ihr reflektiert werden, metallisiert (z.B. versilbert). Die Länge des Formkörpers entspricht ungefähr der Hohlleiterwellenlänge. Soll dieses Cassegrain-Erreger-System in einer Parabolantenne 5 mit einem Öffnungswinkel von 160° und einem Durchmesser von z.B. 60 cm eingesetzt werden, so ergibt sich eine optimale Strahlungscharakteristik bei einem Öffnungswinkel des Subreflektors von α = 150° und einem Öffnungswinkel des Formkörpers von y = 70°.
Der dielektrische Formkörper beeinflußt den Strahlengang auf folgende Weise. Ein Strahl a, der den Speisehohlleiter unter einem großen Winkel verläßt und normalerweise am Subreflektor vorbeiginge, wird an der Grenzschicht zwischen Luft und dielektrischem Formkörper 3 umgelenkt und trifft auf den Subreflektor H, an dem der Strahl unter einem bestimmten Winkel reflektiert wird und zum Hauptreflektor 5 gelangt. Damit wird also trotz der kleinen Apertur des Speisehohlleiters und der damit verbundenen breiten Richtcharakteristik eine Überstrahlung des Subreflektors vermieden. Sämtliche Strahlen, die am Subreflektor 4 reflektiert werden - sowohl Strahlen b, die direkt auf den Subreflektor treffen, als auch Strahlen a, die erst an der Grenzfläche Luft/Formkörper umgelenkt werden treten aus dem Formkörper 3 zu diesem hin gebrochen aus. Durch die an der Grenzfläche Luft/Formkörper entstehende Richtungsänderung der Strahlen, wird eine bessere Ausleuch-
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der Parabolantenne erreicht, denn es wird auch die nänere Zone um den Speisehohlleiter herum durch die Strahlung abgedeckt.
Um eine optimale Brechung aer Strahlen zu erhalten, wird ein Material Vür den Formkörper 3 und das Dielektrikum 2 im SpeisehohJleiter I mit einer Dielektrizitätszahl zwischen 2,5 und 3i5 verwendet. Bei der Auswahl des Materials müssen neben den Werten für das elektrische Verhalten auch dessen Temperatur verhalten , Witterungsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit, beachtet werden. Dazu bieten sich Materialien an, die unter den Handelsnamen Plexiglas, Polystrol und Macrolon bekannt sind. Vorteilhaft ist auch vernetztes Polystrol und glasfaserverstärktes Macrolon.
Das mit aem Formkörper einstückig verbundene Dielektrikum .stellt eiiitiii in den Speisehohlleiter 1 eingepaßten Zylinder <ixr mit einer Länge von etwa 1,5 λ (λ ist die Wellenlänge im mit Dielektrikum gefüllten Speisehohlleiter). Das Dielektrikum dient einerseits zur Zentrierung und Ausrichtung des Formkörpers und andererseits zur Anpassung des Hohlleiterfeldes an die Ausbrr; . u.igsverhäl tnisse im dielektrischen Formkörper 3- Um einen weitgehend reflexionafreien übergang von Luft zum Dielektrikum im Hohlleiter zu erreichen, ist dem zylinderförmigen Dielektrikum 2 ein kegelförmiger Teil 6 aus gleichem Dielektrikum vorgesetzt, dessen Länge etwa der Hohlleiterwellenlänge entspricht.
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ORIGINAL INSPECTED
Leerseite

Claims (7)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Th/jo
    Theodor-Stern-Kai 1 BK 79/57
    D-6000 Frankfurt 70
    Patentansprüche
    /1 yCassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne, bei dem zwischen dem Speisehohlleiter und dem Subreflektor ein rotationssymmetrischer, dielektrischer Formkörper angeordnet ist und sich im Speisehohlleiter ein Dielektrikum befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Formkörper (3) den Raum zwischen der Apertur des Speisehohlleiters (1) und dem Subreflektor (1O vollständig ausfüllt, daß die Länge des Formkörpers das einbis zweifache der Speisehohlleiter-Wellenlänge beträgt und daß der Formkörper (3) eine als Subreflektor (1O ausgebildete Endfläche besitzt.
  2. 2. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (3) die gleiche Dielektrizitätskonstante wie das Dielektrikum (2) im Speisehohlleiter (1) hat und daß beide aus einem Stück bestehen.
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  3. 3. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (3) und das Dielektrikum (2) im Speisehohlleiter (1) aus einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante zwischen 2,5 und 3,5 bestehen.
  4. M. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des dielektrischen Formkörpers (3) vom Durchmesser des Speisehohlleiters (1) auf den des Subreflektors (1O linear erweitert.
  5. 5. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche des dielektrischen Formkörpers (3) metallisiert ist.
  6. 6. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (H) die Kontur eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen Spitze auf der Achse des Speisehohlleiters (1) liegt.
  7. 7. Cassegrain-Erreger-System für eine Parabolantenne nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Parabolantenne (5) mit einem öffnungswinkel von 160° der öffnungswinkel α des Subreflektors (4) 150° und der öffnungswinkel 7 des Formkörpers (3) 70° beträgt.
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