DE3231097A1 - Antenne nach dem cassegrain-prinzip mit einer halterung fuer den subreflektor - Google Patents

Description

• Antenne nach dem Cassegrain-Prinzip mit einer Halterung
• für den Subreflektor Die Erfindung bezieht sich auf eine Antenne nach dem Cassegrain-Prinzip mit einem Primärstrahler insbesondere Hohlleiterstrahler und einer Halterung für den Subreflektor.
• Solche Antennen bestehen prinzipiell aus der in Figur 1 gezeigten Anordnung.
• Bei solchen Antennen besteht das Problem, den Subreflektor möglichst ohne Beeinflussung des Zwischenbereichs HS zwischen dem Hornstrahler 1 und dem Subreflektor 3 im Hauptreflektor zu halten.
• Dies wird bei bekannten Anordnungen durch Metall- und Kunststoffstreben sowie durch selbsttragende Kunststoffhauben, bei denen eine Minderung der Strahlungseigenschaften durch die Stützkonstruktion in Kauf genommen wird. Es werden auch aufwendige Mehrschichtschrauben eingesetzt, die durch die definierten Abstände der einzelnen Schichten (abhängig von der Betriebswellenlänge) den StöreinfLuß teilweise kompensieren. Jedoch ist die Kompensation nicht nur sehr aufwendig sondern auch nur relativ schmalbandig, zum Beispiel mit einer Bandbreite von 10 % möglich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützkonstruktion anzugeben, die bei geringem Aufwand für die Stützkonstruktion gute elektrische Eigenschaften hinsichtlich der Abstrahlung liefert.
• Diese Aufgabe wird bei einer Antenne der vorerwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Subreflektor über einen tulpenförmigen massiven Kunststoffkörper aus Hartschaum mit dünner Kunststoffauflage am Primärstrahler befestigt ist, der einerseits im Frontbereich des Primär-, vorzugsweise Hornstrahlers mit seinem Tulpenboden haftend am Strahler befestigt ist und andererseits im Bereich der Öffnung der Tulpe mit wenigstens dem Randbereich des Subreflektors haftend verbunden ist.
• Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
• Diese Art der Befestigung des Subreflektors am Primärstrahler hat gegenüber den eingangs genannten Antennenkonstruktionen den Vorteil, daß bei geringem Aufwand für die Halterung gute elektrische Eigenschaften erreicht werden. Die vorgeschlagene Lösung arbeitet dabei ohne aufwendige Kompensationsschichten und im wesentlichen ohne dielektrische Wellenführung nach dem Prinzip einer möglichst geringen Feldänderung durch die Stützkonstruktion.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert.
• Die Figur 2 zeigt das Lösungsprinzip für die Befestigung des Subreflektors am Primärstrahler.
• Die Figur 3 zeigt ein komplettes Ausführungsbeispiel, wobei der Bereich um den Subreflektor teilweise ausgeschnitten dargestellt ist.
• Der Primärstrahler 1 ist im Bereich HS gemäß Figur 1 über einen Kunststoffkörper 2 mit dem Subreflektor 3 verbunden. Prinzipiell hat dieser Kunststoffkörper 2 eine Art Tulpenform. Zur Halterung am Primärstrahler 1 hat dieser im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich 7 außen eine Abdrehung an der der Kunststoffkörper 2 durch Klebung verankert ist. Am vorderen Ende ist der Kunststoffkörper, insbesondere im Bereich des Außenrandes mit dem Subreflektor verklebt.
• Der Kunststoffkörper besteht aus einem Hartschaum mit möglichst geringer Dielektrizitätskonstante von zum Beispiel 61? zum 1,05 und ein Verlustfaktor von tang c? - 0,6 10. Derartige Kunststoffe sind mit wenigstens diesen Eigenschaften am Markt erhältlich.
• Der Schaumstoff ist im Gegensatz zu den meisten handelsüblichen Kunststoffen bis zu einer Temperatur von 180 C formstabil. Die vorerwahnten Eigenschaften gelten dabei auch für den Bereich sehr hoher Frequenzen, hier zum Beispiel etwa bei 15 GHz.
• Besonders wenn der Kunststoffkörper 2 wie gezeigt als eine Act Kegelstumpf ausgebildet ist, ergeben sich dabei trotz der relativ geringen Festigkeit des Schaumstoffes ausreichend mechanische Stabilität und Dauerfestigkeit. Dabei muß åa berücksichtigt werden, daß die Stützkonstruktion sowohl mechanisch zum Beispiel Stoßbelastungen ausgesetzt ist als auch Einflüssen der wechselnden Umgebungstemperatur , athmo sphärischer Belastungen, W-Strahlung und dergleichen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch hier die Langzeitkonstanz dieses Materials ausreichend ist.
• Um den Kunststoffkörper einerseits zu schützen und andererseits abzudichten, ist es vorteilhaft, ihn mit einer durch die Strichlierung 6 angedeutete Kunststoffhaut zu umgeben. Diese Kunststoffhaut besteht zweckmäßig aus einer nachträglich um das Ganze gelegten, im einfachsten Fall durch Lackierung geschaffenen aushärtenden Kunt stoffschicht zum Beispiel einer Polyesterschicht. Auch eine geringe Wandstärke von zum Beispiel nur 0,2 mm erhöht dabei nicht nur die Stabilität des Hartschaumstoffes, sondern dichtet vor allem diesen gegen den üblicherweise herrschenden inneren Überdruck im Speisesystem ab. Es ist dabei nicht nötig, die Schutzschicht zusätzlich zu kompensieren. Dadurch wird ein elektrisches Verhalten der Stützkonstruktion erreicht, die ansonsten einer nicht realisierbaren Haubenkonstruktion von 0,2 mm Wandstärke entspricht.
• Um die unvermeidbare Überstrahlung der Speisehornwelle am Subreflektor in der Phasenlage zu beeinflussen, wird der Stützkörper in seiner Form optimiert. Zu letzterem Zweck ist der Kunststoffkörper 2 zumindest mit einem Knick K am Außenmantel versehen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, mehrere Knicke in diesem Bereich vorzusehen.
• Dadurch kann die Winkeldämpfung im Strahlungsdiagramm im Bereich 30 bis 900 vergrößert werden.
• Im Bereich des Übergangs zwischen der Kunststoffhaut und dem Hornstrahler ist es zweckmäßig, eine Verstärkungsmanschette 4 aus einem Hartkunststoff, zum Beispiel Makrolon anzubringen, der sich etwas über den Rohrstutzen des Primärstrahlers, im allgemeinen Hornstrahlers hinwegerstreckt. Auch ist es zweckmäßig, den Kunststoffkörper etwas über den Rand des Subreflektors hinaus zu erstrecken, so daß eine Klebefuge 8 entsteht. Hingegen ist es nicht erforderlich,den Kunststoffkörper im Bereich des gesamten Subreflektors zu verkleben oder anliegen zu lassen.
• Es ist sogar aus fertigungstechnischen und strahlungs /Subreflektor: mäßigen Gründen zweckmäßig, im inneren Bereich 9 des /flektorz einen allmählich sich öffnenden rotationssystematischen Spalt vorzusehen.
• Die Figur 3 zeigt den Strahler noch einmal in endgültiger Ausfertigung, wobei sich die Kunststoffhaut über die gesamte Außenfläche von Strahler und Subreflektor sowie Kunststoffkörper erstreckt. Der Subreflektor hat dort wie üblich noch durch eine Haube frontseitig abgedeckte Abgleichelemente, wie sie für sich bekannt sind.
• Die Schutzschicht kann als Lackierung, als einlagige glasfaserverstärkte Kunststoffauflage oder sonstige Faser-Kunststoffwerkstoffe ausgeführt sein. Sie erhöht die Gesamtstabilität, die Schlagfestigkeit der Oberfläche und gewährleistet beim Anschluß der Antenne an druckluftgespeiste Hohlleiter die Abdichtung der Trockenluft. Der luftdurchlässige Schaumstoff ist in das Trockenluftsystem mit einbezogen.
• Die vorgeschlagene Lösung stellt eine optimierte Kombination von Baustoffen dar, von denen jeder für sich keine ausreichende Lösung ermöglicht, im oben beschriebenen Zusammenspiel aber die hohen Anforderungen an das elektrische Verhalten, die mechanische Festigkeit und Druckdichte sowie den Einfluß von Temperatur und atmosphärischer Belastung erfüllen.
• Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Lösung ist die Vermeidung fertigungstechnisch schwierig einzuhaltender Toleranzen, so daß gewährleistet ist, daß alle hoch spezifizierten Daten des Cassegrain-Strahlers bei Serienfertigungsexemplaren voll eingehalten werden.
• Dies gilt besonders für den Einsatz der Antenne bei eng vermaschten Richtfunksystemen, bei denen geringe Nebenstrahlung, gute Reflektionseigenschaften und weitgehende Kreuzpolarisationsentkopplung gefordert werden.
• 7 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (7)

1. Patentansprüche Antenne nach dem Cassegrain-Prinzip mit einem Primärstrahler insbesondere Hohileiterstrahler und einer Halterung für den Subreflektor, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Subreflektor (3) über einen tulpenförmigen massiven Kunststoffkörper (2) aus Hartschaum mit dünner Kunststoffauflage am Primärstrahler (i) befestigt ist, der einerseits im Frontbereich des Primär-, vorzugsweise Hornstrahlers (1) mit seinem Tulpenboden haftend am Strahler befestigt ist und andererseits im Bereich der Öffnung der Tulpe mit wenigstens dem Randbereich des Subreflektors (3) haftend verbunden ist.
2. 2. Antenne nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Hartschaumstoff (2) eine möglichst kleine relative Dielektrizitätskonstante (=#r#1,05) 1,0}0)l4iid einen kleinen Verlustfaktor (tg<= <= 0,6 10-4) 10 4) bei der Eetriebsfrequenz hat sowie eine große Formstabilität bis zu höheren Temperaturen ( # 150° C).
3. 3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der tulpenförmige Kunststoffkörper (2) als im Zentrum entsprechend dem Öffnungsdurchmesser des Strahlers zylindrisch hohler Kegelstumpf (3) ausgebildet ist, dessen abgeschnittener Spitzenbereich mit dem Frontbereich des Strahlers (1) verbunden ist und dessen Kegelstumpfboden der Kontur des Subreflektors angenähert und zumindest im Randbereich angepaßt und dort mit diesem verbunden ift
4. 4. Antenne nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Kunststoffkörper im Außenmantelbereich am Subreflektor (3) zunächst zylindrisch und dann erst konischen, das heißt kegelförmigen Verlauf hat.
5. 5. Antenne nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Übergang zwischen konischem und zylindrischem Teil des Außenmantels mehrfach gestuft ist.
6. 6. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kunststoffkörper (2) im Strahlerbereich sich über dessen vorzugsweise abgestufter (7) Außenkontur erstreckt und dort mit einer zusätzlichen Verstärkungsmanschette (4), die sich über einen weiteren Teil der Strahleraußenhaut erstreckt, versehen ist.
7. 7. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindungen zwischen Kunststoffkörper (2) und Strahler (1) einerseits und Subreflektor (3) andererseits aus Kleber bestehen.