DE3338937C2 - - Google Patents

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DE3338937C2
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161Collapsible reflectors

Description

Die Erfindung geht aus von einem entfaltbaren Antennen- Netzreflektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Antennen-Netzreflektor, wie er vorwiegend in der Satellitentechnik verwendet wird, ist beispiels­ weise aus Microwaves, März 1974, Seite 14, bekannt. Der dort geschilderte Netzreflektor weist außer dem an der Oberseite der ausschwenkbaren Tragrippen befestig­ ten Reflektornetz ein weiteres, an den Rückseiten der Tragrippen angebrachtes Justiernetz auf. Dieses ist in den zwischen den radial ausgeschwenkten Tragrippen befindlichen Sektoren über eine Vielzahl von justier­ baren Spanndrähten mit dem Reflektornetz verbunden, welche auf letzteres von der Rückseite her einen Zug ausüben. Durch die justierbaren Spanndrähte soll erreicht werden, daß das Reflektornetz im entfalteten Zustand auch zwischen den Tragrippen die durch diese bereits vorge­ gebene, gewünschte parabolische Form möglichst genau annimmt. Die Justierung über diese Vielzahl von Spann­ drähten bedeutet jedoch einen erheblichen Arbeitsauf­ wand, vor allem auch deshalb, weil die Verstellung jedes einzelnen Spanndrahtes sich sofort auf die benachbarten Justierpunkte auswirkt. Diese Schwierigkeiten verringern sich in dem Maße, wie die Anzahl der insgesamt verwen­ deten Tragrippen zunimmt, die in sich starr ausgebildet sind und eine definierte Parabelform vorgeben.
In Z. Flugwiss. Weltraumforsch. 4 (1980), Heft 5, S. 255- 267, insbesondere in Zusammenhang mit den dortigen Bildern 6 bis 8, ist der oben erwähnte, bekannte Antennen-Netzre­ flektor ebenfalls nochmals detailliert beschrieben.
Die dort weiterhin, beispielsweise in Bild 9 sowie den Bildern 13 und 14 dargestellten Antennen-Netzreflektoren unterscheiden sich von der eingangs erwähnten Konzeption da­ durch, daß keine radial ausschwenkbaren, starren Tragrip­ pen vorhanden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entfaltba­ ren Antennen-Netzreflektor der eingangs genannten Art bereit­ zustellen, bei dem der Justieraufwand zum Einstellen der gewünschten parabolischen Form des Reflektornetzes möglichst gering ist.
Diese Aufgabe wird bei einem entfaltbaren Antennen-Netzreflektor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Mit Hilfe der zwischen den Tragrippen am Reflektornetz angebrachten Hilfsrippen wird erreicht, daß das Reflek­ tornetz zumindest im Bereich dieser Hilfsrippen im ent­ falteten Zustand des Netzreflektors von vornherein eine stetige Krümmung annimmt, denn die mit der punktweisen Justierung mit Hilfe einzelner Spanndrähte verbundenen spitzen Senken im Reflektornetz treten hier nicht auf. Die Anzahl der zwischen den Hilfsrippen und den Trag­ rippen vorgesehenen Spanndrähte, die einen nach hinten ge­ richteten Zug auf die Hilfsrippen ausüben, wodurch eine gute Annäherung an die gewünschte parabolische Form erzielbar ist, kann ersichtlich weit geringer gewählt werden als im Falle des oben beschriebenen Doppelnetz­ konzeptes. Zwischen den Hilfsrippen und den Tragrippen bzw. zwischen den Hilfsrippen selbst sind keine weiteren Justierpunkte vorgesehen. Der gesamte Justieraufwand kann damit erheblich verringert werden. Außerdem kann die Anzahl der relativ schweren Tragrippen herabgesetzt werden, was sich günstig auf das Gesamtgewicht des Satel­ liten auswirkt. Andererseits kann die Gesamtzahl der verwendeten Rippen durch den Einsatz der Hilfsrippen ver­ größert werden, wodurch wiederum eine Verbesserung der Abstrahlungseigenschaften bewirkt wird. So ist z. B. die Lage und Anzahl der neben der Hauptkeule auftretenden Nebenzipfel des Strahlungsdiagramms davon abhängig, wieviel Rippen insgesamt verwendet werden. Je mehr parabolische Rippen nämlich vorhanden sind, desto weiter schieben sich die Nebenzipfel nach außen. Der erfin­ dungsgemäße Antennen-Netzreflektor stellt somit ein ein­ faches und kostengünstiges Konzept dar, das in vielen Fällen mit Vorteil anwendbar sein wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Konzeptes liegt darin, daß Temperaturänderungen sich insofern in geringerem Maße auswirken, als die Spanndrähte nunmehr direkt an den thermisch relativ stabilen Tragrippen be­ festigt sind, und nicht mehr an dem Justiernetz, welches thermisch bedingten Kontraktionen bzw. Dehnungen stär­ ker ausgesetzt ist, wodurch die Justiergenauigkeit be­ einträchtigt wird. Bei der Justierung erweist es sich zudem als günstig, daß sich die Verstellung eines Ju­ stierpunktes in weit geringerem Maße auf die benachbar­ ten Justierpunkte auswirkt, als dies beim oben geschil­ derten Doppelnetzkonzept der Fall ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Abbildungen näher erläutert werden. Es zeigt in schematischer Weise
Fig. 1a einen entfalteten Antennen-Netzreflektor in Draufsicht,
Fig. 1b den Netzreflektor der Fig. 1a im Quer­ schnitt,
Fig. 2 die Anordnung einer sowie mehrerer Hilfsrip­ pen zwischen zwei Tragrippen,
Fig. 3 den Querschnitt eines an einer Hilfsrippe befestigten Justierstückes,
Fig. 4 ausschnittweise einen gefalteten Netzreflektor, bei dem die Hilfsrippen durch Halterungsbügel an den Tragrippen verankert sind,
Fig. 5 in sich einklappbare Tragrippen,
Fig. 6 ausschnittweise eine Hilfsrippe mit biegsamem Gelenkbereich.
In Fig. 1a ist in Draufsicht ein entfalteter Antennen- Netzreflektor dargestellt. Der Netzreflektor weist ins­ gesamt 12 Tragrippen 3 auf, sowie ebenfalls 12 in den Sektoren zwischen den Tragrippen 3 angeordnete Hilfs­ rippen 4. An den Tragrippen 3, genauer über diesen, ist mit Hilfe von Abstandshaltern 16 (sh. Fig. 1b) ein Re­ flektornetz 2 aufgespannt, das möglichst genau die Form eines Rotationsparaboloids annehmen soll. Das Netz be­ steht aus Metalldraht oder metallisierten Fäden, beispielsweise aus Kunststoff. Je nach den Anforderungen hinsichtlich der Betriebswellenlänge wird die zulässige Maschenweite gewählt. Die Tragrippen 3 sind an einem Trägerkörper 1 (sh. Fig. 1b) schwenkbar gelagert, und zwar derart, daß sie aus dem in den Fig. 1a und 1b dar­ gestellten entfalteten Zustand senkrecht nach oben ge­ schwenkt werden können. Der Werkstoff der Tragrippen 3 sollte so gewählt werden, daß die Rippen eine hohe Eigen­ steifigkeit besitzen und gleichzeitig möglichst leicht sind. Hierfür kommen insbesondere faserverstärkte Kunst­ stoffe in Frage. Die Länge der Abstandshalter 16 ist an die gewünschte parabolische Form angepaßt. Die Hilfs­ rippen 4 sind nicht an dem Trägerkörper 1, sondern lediglich am Reflektornetz 2, vorzugsweise auf dessen Oberseite, befestigt, beispielsweise verklebt oder ver­ näht. Sie werden durch hier nur schematisch dargestell­ te Spanndrähte 5, die an den Tragrippen 3 befestigt sind, von der Unterseite des Reflektornetzes 2 her unter Spannung gesetzt. Um die Hilfsrippen 4 in die ge­ wünschte parabolische Form zu bringen, können Justier­ stücke (6) (sh. auch die Fig. 2 und 3) vorgesehen sein, wobei die Hilfsrippen 4 ersichtlich eine gewisse Flexi­ bilität besitzen müssen. Es ist aber auch möglich, die Hilfsrippen 4 eigensteif auszubilden, wobei dann die Justierstücke entfallen bzw. wesentlich einfacher aus­ gebildet sein können.
Wie in den Fig. 2a bis 2c in stark schematisierter Weise dargestellt, können zwischen je zwei Tragrippen 3 eine oder mehrere Hilfsrippen 4 an dem Reflektornetz 2 be­ festigt sein. Dargestellt sind jeweils Schnitte quer zu den Tragrippen 3, die in diesem Falle als Hohlprofile ausgebildet sind. Das Reflektornetz 2 ist auf der Ober­ seite der Tragrippen 3 mittels Abstandshaltern 16 be­ festigt. Die Hilfsrippen 4 liegen zweckmäßig auf der Oberseite des Reflektornetzes 2. Die Justierstücke 6 dienen zur Halterung der Spanndrähte 5, die jeweils an der Unterseite der Tragrippen 3 verankert sind. Die Wir­ kungsrichtung der Spanndrähte 5 muß eine quer zum Re­ flektornetz 2 gerichtete Komponente aufweisen, damit der zur Justierung der Hilfsrippen erforderliche, nach unten bzw. zur Rückseite des Reflektornetzes 2 hin gerichtete Zug resultiert. Als Spanndrähte 5 können beispielsweise Quarzfäden verwendet werden.
Eine mögliche Ausführungsform der in den Fig. 2a bis 2c nur schematisch angedeuteten Justierstücke 6 zeigt die Fig. 3. Dargestellt ist im Querschnitt ein Teil des Reflektornetzes 2, eine sich quer zur Zeichenebene er­ streckende Hilfsrippe 4, die auf der Oberseite des Re­ flektornetzes 2 aufliegt, sowie das eigentliche Justier­ stück 6. Letzteres besteht aus einem fest mit einem Hohlrohr 9 verbundenen Teller 10, der an der Unterseite des Reflektornetzes 2 anliegt und beispielsweise über Nietverbindungen 17 mit der Hilfsrippe 4 verbunden ist. In dem Hohlrohr 9 ist ein axial verschiebbares, als Gleithülse 7 ausgebildetes Halterungsstück vorgesehen. Diese Gleithülse 7 weist an ihrer Außenfläche zwei einander gegenüberliegende, achsparallele Rillen 18 auf, in die zwei entsprechende, an der Innenseite des Hohl­ rohres 9 angebrachte Nocken 19 eingreifen. Im unteren Teil weist die Gleithülse 7 eine Gewindebohrung 20, zweckmäßig mit Drehsicherung, auf, die mit einem Gewin­ debolzen 8 korrespondiert, dessen Kopf 21 wiederum in einer entsprechenden Einsenkung des Tellers 10 gelagert ist. Bis auf ein geringes Spiel kann der Gewindebolzen 8 nicht in axialer Richtung bewegt werden, und zwar bei­ spielsweise aufgrund eines unterhalb des Kopfes 21 ein­ gelassenen Sperrstiftes 22. Eine Drehung des Gewinde­ bolzens 8 führt ersichtlich dazu, daß die Gleithülse 7 in axialer Richtung auf- oder abbewegt wird. Dadurch werden die Spanndrähte 5, die am unteren Ende der Gleit­ hülse 7 verankert sind, sowie das Reflektornetz 2 mit der darauf angebrachten Hilfsrippe 4 mehr oder weniger unter Spannung gesetzt. Die Hilfsrippen 4 können also an den Stellen, wo die Justierstücke 6 angreifen, mehr oder weniger nach unten, d. h. zur Reflektornetz-Rückseite hingezogen werden.
In Fig. 4 ist in stark schematisierter Weise ein Quer­ schnitt durch drei im gefalteten Zustand befindliche Tragrippen 3 dargestellt. Das ebenfalls gefaltete Re­ flektornetz 2 trägt zwischen je zwei Tragrippen 3 je­ weils eine Hilfsrippe 4 mit den zugehörigen Justier­ stücken 6. Letztere und damit die Hilfsrippen 4 sind mit Hilfe lösbarer und beim Wiedereinfalten der Antenne wiedereinsteck- bzw. -rastbarer Halterungsbügel 11 an den Abstandshaltern 16 der Tragrippen 3 verankert. Diese Verankerung soll während der Start- und Transportphase aufrechterhalten werden. Dies hat den Vorteil, daß die Hilfsrippen 4 und Justierstücke 6 während dieser mit starken Erschütterungen und Belastungen verbundenen Phase eine definierte räumliche Lage einnehmen und die Justierstücke sich nicht im Reflektornetz verheddern können. Das Reflektornetz ist nur in den relativ schmalen Bereichen zwischen den Rippen frei und steht während der Startphase nur unter den Belastungen seiner Eigenmasse, im Gegensatz zum eingangs diskutierten Doppelnetzkonzept, wo das Reflektornetz während der Startbeschleunigungen noch von der Masse des Justier­ netzes sowie der Spanndrähte und ihrer Justierelemente belastet wird.
In Fig. 5 sind zwei in sich einklappbare Tragrippen 13 im hochgeschwenkten bzw. gefalteten Zustand dargestellt, wobei die ebenfalls schematisch gezeigten justierbaren Abstandshalter 16 im entfalteten bzw. aufgeklappten Zu­ stand eine parabolische Kontur nachbilden sollen. Hin­ sichtlich der nicht dargestellten, den Tragrippen 13 be­ nachbarten und oberhalb bzw. unterhalb der Zeichenebene an dem Reflektornetz 2 befestigten Hilfsrippen muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß diese an den Faltungsstellen 23 des Reflektornetzes 2 die erforder­ liche Biegsamkeit aufweisen. Dazu können beispielsweise, wie in Fig. 6 dargestellt, an den entsprechenden Stellen der Hilfsrippen 14 Gelenkbereiche 12 vorgesehen sein, die entsprechend biegsam gestaltet sind. Dies kann bei aus faserverstärktem Kunststoff hergestellten Hilfsrippen 14 dadurch geschehen, daß die Gelenkbereiche 12 nur aus den Fasern, d. h. ohne Zusatz von Kunstharz, bestehen.

Claims (5)

1. Entfaltbarer Antennen-Netzreflektor mit einer Anzahl von an einem Trägerkörper radial ausschwenkbar gelagerten, ein metallisches Reflektornetz tragenden, starren Tragrip­ pen und mit im entfalteten Zustand des Reflektornetzes auf dieses von der Rückseite her einen Zug ausübenden Spann­ drähten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tragrip­ pen (3) in radialer Anordnung jeweils eine oder mehrere Hilfsrippen (4) am Reflektornetz (2) angebracht, die Hilfs­ rippen (4) jeweils an mehreren, über ihre Länge verteilten Stellen mit Justierstücken (6) versehen und die Spanndrähte (5) einerseits an den Justierstücken (6) und andererseits an den benachbarten Tragrippen (3) verankert sind.
2. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Justierstücke (6) jeweils senkrecht zum Reflektornetz (2) verschiebbare Halterungsstücke (7) für die Spanndrähte (5) aufweisen.
3. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterungsstücke (7) mit Hilfe eines axialen Gewindebolzens (8) axial in einem Hohlrohr (9) ver­ schiebbare Gleithülsen sind und das Hohlrohr (9) jeweils mit einem an der Rückseite des Reflektornetzes (2) anlie­ genden und an der Hilfsrippe (4) befestigten Teller (10) verbunden ist.
4. Antennen-Netzreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung ein- oder mehrfach in sich einklappbarer Tragrippen (13) die Hilfs­ rippen (14) biegsame Gelenkbereiche (12) aufweisen.
5. Antennen-Netzreflektor nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hilfsrippen (14) außerhalb der Gelenkberei­ che (12) aus faserverstärktem Kunststoff und die Gelenkberei­ che (12) nur aus dessen Fasern bestehen.
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