DE2947987C2

DE2947987C2 - Cassegrain-Antenne

Info

Publication number: DE2947987C2
Application number: DE19792947987
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8000 München Rebhan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE2947987A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Einrichtung zur reversiblen Strahlungskeulenverbreiterung versehene Nahfeld-Cassegrain-Antenne, die aus einem Primärstrahler, einem Fangreflektor und einem Hauptreflektor besteht und bei der im Strahlenweg zwischen dem Primärstrahler und dem Hauptreflektor bewegbare Mittel angeordnet und so ausgelegt sind, daß sich in der Apertur der Antenne eine Wellenphasenver* Schiebung ergibt, die je nach Belegung und Hauptreflektordurchmesser etwa 120° bis 180* beträgt.

Die Ausrichtung einer Richtantenne auf ein vorgegebenes Ziel ist um so schwieriger, je schmaler ihre StI ahlufigskeule ist. Selbst in Fällen, in denen eine automatische Nachführung, beispielsweise unter Verwendung eines Peildiagramms möglich ist, muß das Ziel erst in den sogenannten Fangbereich der Antenne gelangen. Der Fangbereich üblicher Antennen hängt aber eng mit deren Keuienbreite zusammen. Das Problem der Ausrichtung wird besonders gravierend, wenn die Positionsdaten des Zieles nicht oder nur ungenau bekannt sind und wenn ein häufiger Wechsel auf verschiedene Ziele erfolgen soll. Ein solcher Wechsel ist beispielsweise bei Satellitenbodenstationen nötig, die zur Weltraumfunküberwachung dienen. Eine Keulenverbreitcrung der Antenne während der Zielsuche verkürzt die Zielsuche erheblich, was eine bei bewegten Objekten oft unabdingbare Voraussetzung ist

Eine Methode zur Strahlungskeulenverbreiterung bei einer Cassegrain-Antenne ist aus »NTG-Fachbarichte«, Band 52,1975, Seiten 178-186,BiIdOe, bekannt Hierbei werden ein innerer und ein äußerer Bereich des Fangreflektors in axialer Richtung so gegeneinander verschoben, daß gegenphasige Aperturbereiche und ein ίο sektorähnlich geformtes Diagramm entstehen. Es wird durch diese bekannte Maßnahme etwa eine Verdoppelung der Strahibreite erreicht Es müssen jedoch hierbei die Einrichtungen zur reversiblen mechanischen Verschiebung am Fangrefiektor angeordnet sein, was sich \- bei manchen Antennenkonstruktionen störend auswirken kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zur Strahlungskeulenverbreiterung bei einer Cassegrain-Antenne der eingangs genannten Art eine Lösung anzugeben, bei der man ohne mechanische Beeinflussung des im Strahlungsfeld des Hauptreflektors liegenden Fangreflektors auskommt

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß als bewegbare Mittel entweder eine aus dielektrischem Material bestehende Kreisscheibe, ein aus dielektrischem Material bestehender Ring, mehrere konzentrische, aus dielektrischem Material bestehende Ringe oder aber eine dielektrische Kreisscheibe mit einem oder mehreren konzentrischen, ebenfalls aus dielektrischem Material bestehenden Ringen darum herum in den Primärstrahlweg, und zwar räumlich hinter einer zentralen Öffnung des Hauptreflektors, durch welche in an sich bekannter Weise die Primärstrahlung auf den Fangreflektor und von dort auf ³S den Hauptreflektor gelangt hereinschiebbar oder hereinklappbar ist/sind und daß die jeweilige Wellenphasenverschiebung durch die Auslegung des in den Primärstrahlweg hereinschiebbaren bzw. hereinklappbaren dielektrischen Mittels., und ;-war hinsichtlich der relativen Dielektrizitätskonstante ε_Γ des Materials und der Ausdehnung d in Strahllängsrichtung bestimmt ist.

Die mechanische Einrichtung zur Betätigung der Strahlungskeulenverbreiterung läßt sich somit hinter dem Hauptreflektor anbringen und kann sich nicht mehr ♦5 störend auf den konstruktiven Aufbau vor dem Hauptreflektor oder gar negativ auf die Strahlungseigenschaften der Cassegrain-Antenne auswirken.

Aus der DE-AS 12 25 716 ist es an sich bekannt,

räumlich hinter einer zentralen öffnung des Hauptre-

Rektors den Primärstrahler anzuordnen, so daß die Strahlung durch diese Öffnung hindurch zum Subreflek-

tor und von dort zum Hauptreflektor gelangt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Figur dargestellten Aüsführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Nahfeld-Cassegrain-Antenne in einer schematischen Ansicht von der Seite. Die Antenne besteht aus einem Primärstrahler 1, z. B, einem Hornstrahler, einem strahlumlenkenden Hilfsreflektor 2, einem Fangreflektor 3 und einem Hauptreflektor 4. Der Hauptrefiektor 4 weist eine zentrale Öffnung 5 auf, durch welche die vom Hilfsreflektor 2 umgelenkte Primärstrahlung auf den Fangreflektor 3 und von dort auf den Hauptreflektor 4 gelangt. Diese Strahlverlaufsrichtung gilt für den Sendefall, während für den Empfangsfall die Strahlrichtung umgekehrt ist. In den Primärstrahlweg zwischen dem Hilfsreflektor 2 und dem Fangreflektor 3 ist eine aus dielektrischem

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Material bestehende Kreisscheibe 6 entweder hineinklappbar oder hineinschiebbar. Die Schiebebewegung ist durch den Doppelpfeil 7 angedeutet, während die Klappbewegung durch die Klappachse 8 dargestellt werden soll. Die Halterung der dielektrischen Kreisscheibe 6 mit dem Klapp- bzw. Schiebeantrieb innerhalb eines Gehäuses ist mit 9 bezeichnet Für die Ausdehnung der dielektrischen Kreisscheibe 6 in Strahlrichtung gilt folgender formelmäßiger Zusammenhang:

c/=dAo/[360⁰(i/i7-l)].
Hierbei bedeuten:

d die Breite der Kreisscheibe 6,

Ao die Betriebswellenlänge,

s_r die relative Dielektrizitätskonstante des Materials

der dielektrischen Kreisscheibe 6 und
Δ den gewünschten Phasenunterschied in Grad zwischen beiden reflektierten Wellen.

Statt einer aus dielektrischem Material bestehenden Kreisseheibe 6 läßt sich genauso gut ein dielektrischer Ring verwenden. Sofern die Breite der Ringe 'τι radialer Richtung genügend groß gegenüber der Wellenlänge ist, lassen sich mehrere konzentrische dielektrische Ringe oder aber eine dielektrische Kreisscheibe mit e'nem oder mehreren konzentrischen dielektrischen Ringen darum herum verwenden. Damit kann ein gleichmäßiger Pegelverlauf im Sektordiagramm erreicht werden. Für die Abmessungen und das Material gilt die gleiche formelmäßige Beziehung, wie sie vorher angegeben ist

Rechts von der Cassegrain-Antenne sind in der Figur zwei Aperturbelegungsfunktionen 10 und 11 dargestellt Die Belegungsfunktion 10 ergibt sich dann, wenn die dielektrische Scheibe 6 nicht in den Primärstrahlweg eingeklappt bzw. eingeschoben ist Die ausgehend vom Aperturzürttrum nur einen Phasenwechsel aufweisende, gestrichelt gezeichnete Belegungsfunktion 11 tritt dann über die Apertur auf, wenn die dielektrische Scheibe 6 in den Primärstrahlweg hineingeschoben bzw. hineingeklappt ist Es werden somit mittels der dielektrischen Kreisscheibe 6 in der Antennenapertur konzentrische Bereiche mit ca. 120° bis 180° Phasenunterschied erzeugt Bei einem geeigneten Flächenverhältnis dieser beiden Bereiche wird, abhängig von der jeweils vorliegenden Amplitudenverteilung in der Apertur, eine sektorähnliche Antennenkeule 12 erzeugt deren Breite von der Zahl der Phasenwechsel abhängt und die in der Figur rechts und gestrichelt dargestellt ist Tritt nur ein Phasenwechsel auf, wie in der Anordnung nach der Figur, ist also der äußere Aperturbereich in Gegenphase zum inneren Bereich, dann ergibt sich etwa eine Verdoppelung der Strahlenbreite gegenüber einer Antennenkeule 13, welche ohne Einklappen bzw. Einschieben der dielektrischen Scheibe 6 in den Primärstrahlweg erzeugt wird.

Soll somii mittels der dargestellten Cassegrain-Antenne zunächst ein Ziel erfaßt werden, so wird die Strahlungskeule zunächst verbreitert, d. h. es wird die dielektrische Scheibe 6 in den Primärstrahlweg hineingeschoben bzw. hineingeklappt Es ergibt sich dann die in der Figur rechts dargestellte Strahlungskeule IZ Nachdem mittels der verbreiterten Antennenkeule die Antenne auf das Ziel ausgerichtet wurde, wird die dielektrische Scheibe 6 wieder aus dem Primärstrahlweg herausgeschoben bzw. herausgeklappt, so daß eine ganz normal arbeitende Cassegrain- Antenne entsteht. Damit ist die ursprüngliche schmale Antennenkeule 13 wiederhergestellt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Mit einer Einrichtung zur reversiblen Strahlungskeulenverbreiterung versehene Nahfeld-Cassegrain-Antenne, die aus einem Primärstrahler, einem Fangreflektor und einem Hauptreflektor besteht und bei der im Strahlenweg zwischen dem Primärstrahler und dem Hauptreflektor bewegbare Mittel angeordnet und so ausgelegt sind, daß sich in der Apertur der Antenne eine Wellenphasenverschiebung ergibt, die je nach Belegung und Hauptreflektordurchmesser etwa 120° bis 180° beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegbare Mittel entweder eine aus dielektrischem Material bestehende Kreisscheibe (6), ein aus dielektrischem Material bestehender Ring, mehrere konzentrische, aus dielektrischem Material bestehende Ringe oder aber eine dielektrische Kreisscheibe mit -einem oder mehreren konzentrischen, ebenfalls aus dielektrischem Material bestehenden Ringen darum herum in den Primärstrahlweg, und zwar räumlich hinter einer zentralen Öffnung (5) des Hauptreflektors (4), durch weiche in an sich bekannter Weise die Primärstrahlung auf den Fangreflektor (3) und von dort auf den Hauptreflektor (4) gelangt, hereinschiebbar oder hereinklappbar ist/sind und daß die jeweilige Wellenphasenverschiebung durch die Auslegung des in den Primärstrahlweg hereinschiebbaren bzw. hereinklappbaren dielektrischen Mittels (6), und zwar hinsichtlich der relativen Dielektrizitätskonstante e_r des Materials und der Ausdehnung d -.n Stranllängsrichtung bestimmt ist.
2. Cassegrain-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des Hauptreflektors (4) eine Halterung (9) mit einer Antriebsvorrichtung zum Hereinschieben (7) bzw. Hereinklappen (8) der dielektrischen Mittel (6) angeordnet ist.