DE3400729A1

DE3400729A1 - Cassegrain antenna which can be pivoted

Info

Publication number: DE3400729A1
Application number: DE19843400729
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8022 Grünwald Rebhan; Helmuth Dipl.-Ing. 8000 München Thiere
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-01-11
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3400729C2

Abstract

The Cassegrain antenna which can be pivoted about two axes (8, 9) has a supply system which is composed of a short excitation horn radiator (5) having a beam-focusing dielectric lens (16) in its aperture region and having a beam waveguide system which consists of two or more flat deflection mirrors (6, 7). The antenna construction in accordance with the invention can be used especially as a ground station antenna for satellite radio. <IMAGE>

Description

Schwenkbare Cassegrain-Antenne.Swiveling Cassegrain antenna.

Die Erfindung bezieht sich auf eine um- eine Azimut- und eine Elevationsdrehachse schwenkbare Cassegrain-Antenne, insbesondere für eine Satellitenfunk-Bodenstation, mit einem rotationssymmetrischen Hauptreflektor, einem rotationssymmetrischen Fangreflektor und einem hinter dem mit einer zentralen Strahldurchgangsöffnung versehenen Hauptreflektor angeordneten Speisesystem, das aus einem Erregerhornstrahler und einem aus zwei oder mehr ebenen Umlenkspiegeln bestehenden Strahlwellenleitersystem zusammengesetzt ist Schwenkbare Cassegrain-Antennen, insbesondere für den Satellitenfunk, besitzen als Speisesystem oft ein sogenanntes Strahlwellenleitersystem, das aus einem Erregerhornstrahler und zwei bis vier Umlenkspiegeln besteht. Der Vorteil, der sich durch die Verwendung eines solchen Speisesystems ergibt, besteht darin, daß Sende- und Empfangsgeräte fest in einem nicht mitgeschwenkten Betriebsraum untergebracht werden können, ohne daß deshalb wesentliche Verluste bei der Leistungsübertragung zwischen dem Hauptreflektor und den Geräten entstehen. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt jedoch darin, daß mindestens einer der Umlenkspiegel gekrümmt sein muß, um eine genügende Strahlbündelung im Bereich des Subreflektors zu erzielen (DE-AS 27 22 373). Da gekrümmte Umlenkspiegel stets exzentrisch von der Seite her angestrahlt werden, entstehen Polarisationsfehler, d.h. Kreuzpolarisationsanteile, die vor allem bei einem Doppelpolarisationsbetrieb der Antenne stören. Bei Verwendung mehrerer gekrümmter Umlenkspiegel gibt es zwar teilweise Kompensationsmöglichkeiten. Eine vollständige Kompensation der störenden Kreuzpolarisation ist jedoch bei Berücksichtigung von Beugungseffekten in einem größeren Frequenzbereich nicht möglich. Bei Strahlwellenleitersystemen mit nur zwei Reflektoren, die vor allem wegen des niedrigeren technischen und damit kostenmäßigen Aufwandes interessieren, läßt sich zwar die Spiegelkrümmung und damit der Kreuzpolarisationsbeitrag von vornherein kleiner halten. Eine Kompensation der störenden Kreuzpolarisationsanteile ist jedoch in diesem Fall überhaupt nicht möglich. Die Herstellung und Einstellung von Strahlwellenleitersystemen mit gekrümmten Spiegeln ist außerdem sehr teuer.The invention relates to an axis of rotation about an azimuth and an elevation axis swiveling Cassegrain antenna, especially for a satellite radio ground station, with a rotationally symmetrical main reflector, a rotationally symmetrical catch reflector and one behind the main reflector provided with a central beam passage opening arranged feed system, which consists of an exciter horn radiator and one of two or composed of more planar deflection mirrors existing beam waveguide system has swiveling Cassegrain antennas, especially for satellite radio a so-called beam waveguide system, which consists of an exciter horn radiator, is often used as the feed system and two to four deflection mirrors. The advantage of using of such a feed system is that transmitting and receiving devices can be permanently housed in a non-pivoted operating room without that therefore substantial losses in power transmission between the main reflector and the devices. A disadvantage of this arrangement, however, is that at least one of the deflecting mirrors must be curved in order to ensure sufficient beam bundling to achieve in the area of the sub-reflector (DE-AS 27 22 373). There curved deflecting mirrors are always illuminated eccentrically from the side, polarization errors occur, i.e. cross-polarization components, which are particularly important in double-polarization operation disturb the antenna. When using several curved deflecting mirrors, there are partial compensation options. A complete compensation of the disruptive Cross polarization however, if diffraction effects are taken into account, it is in a larger frequency range not possible. With beam waveguide systems with only two reflectors that are in front of interest mainly because of the lower technical and thus cost-related effort, It is true that the mirror curvature and thus the cross-polarization contribution can be determined from the outset keep it smaller. A compensation for the interfering cross-polarization components is, however in this case not possible at all. The manufacture and adjustment of beam waveguide systems with curved mirrors is also very expensive.

Aus der DE-OS 25 11 833 ist eine Cassegrain-Antenne mit einem aus zwei, drei oder vier Planspiegeln bestehenden Strahlwellenleitersystem bekannt, durch welches die erwähnten Kreuzpolarisationsschwierigkeiten vermieden werden. Die erforderliche Strahlbündelung wird hierbei durch einen außerordentlich langen Erregerhornstrahler mit sehr geringem Öffnungswinkel gerade erreicht. Die Fertigung eines so langen Hornstrahlers ist jedoch wegen der erforderlichen Rillenstruktur in der Wandung sehr aufwendig.From DE-OS 25 11 833 a Cassegrain antenna is made with one two, three or four plane mirrors existing beam waveguide system known, by which the mentioned cross-polarization difficulties are avoided. The necessary beam bundling is hereby an extraordinarily long one Exciter horn radiator just reached with a very small opening angle. Manufacturing However, such a long horn antenna is because of the necessary groove structure very expensive in the wall.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Cassegrain-Antenne, die mit einem nur aus Planspiegeln bestehenden Strahlwellenleiter versehen ist, die notwendige Strahlfokussierung so vorzunehmen, daß auf seiten des Erregerhornstrahlers kein hoher technischer und damit kostenmäßiger Aufwand nötig wird.The object of the invention is, in a Cassegrain antenna with a beam waveguide consisting only of plane mirrors is provided, the necessary To carry out beam focusing so that on the part of the exciter horn radiator no high technical and thus costly effort is necessary.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Cassegrain-Antenne der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Erregerhornstrahler eine kurze Baulänge aufweist, und daß im Aperturbereich des Erregerhornstrahlers zentrisch und rotationssymmetrisch eine dielektrische Linse angeordnet ist, die so dimensioniert ist, daß die aus der Hornstrahlerapertur ins Freie in Richtung zum Strahlwellenleitersystem austretenden Strahlen durch die Linse stärker gebündelt werden und damit ein nur leicht divergierend, parallel oder konvergierend verlaufendes Strahlenbündel darstellen.According to the invention, which relates to a Cassegrain antenna of the opening paragraph referred to, this object is achieved in that the exciter horn radiator has a short overall length, and that in the aperture area of the exciter horn radiator a dielectric lens is arranged centrally and rotationally symmetrically, the is dimensioned so that the from the horn aperture into the open air in the direction of the beam waveguide system exiting rays through the lens stronger be bundled and thus only slightly diverging, parallel or converging represent a running beam.

Die dielektrische Linse wird so ausgelegt, daß sie in allen Fällen für die erforderliche Bündelung der Strahlung sorgt.The dielectric lens is designed to work in all cases ensures the necessary bundling of the radiation.

Die Umlenkspiegel brauchen deshalb nicht gekrümmt ausgebildet zu werden und liefern bei Linearpolarisation keine Kreuzpolarisationsbeiträge. Da die dielektrische Linse zentrisch und symmetrisch auf der Hornstrahlerachse angeordnet ist, erzeugt auch sie in Hauptstrahlrichtung der Antenne keine Kreuzpolarisation. Damit entfällt auch der für Zirkularpolarisation sonst auftretende störende Schielwinkel der Strahlungshauptkeule gegen die Hauptreflektorachse.The deflection mirrors therefore do not need to be curved and do not provide any cross-polarization contributions with linear polarization. Since the dielectric Lens is arranged centrally and symmetrically on the horn antenna axis is generated they also have no cross polarization in the main beam direction of the antenna. This does not apply also the interfering squint angle of the main radiation lobe that otherwise occurs for circular polarization against the main reflector axis.

Die dielektrische Linse befindet sich vorzugsweise in der Öffnung des Erregerhornstrahlers. Sie besitzt dann einen etwa in der Hornstrahlerspitze liegenden Brennpunkt. Außerhalb des Hornstrahlers kann sich ein zweiter Brennpunkt befinden. Günstiger bezüglich der erreichbaren Frequenzbandbreite und der erwünschten geringen Linsendicke (Einfügungsverluste) ist jedoch eine dielektrische Linse mit nur einem Brennpunkt, d.h. beispielsweise eine plankonvexe Linse. Im Sendefall tritt aus der Linse dann ein parallel verlaufendes oder leicht divergierendes Strahlenbündel aus. Die Divergenz dieses Strahlenbündels ist wesentlich geringer als bei einem Hornstrahler ohne Linse. Der Fangreflektor der Cassegrain-Antenne kann deshalb kleiner gehalten werden, was sich wiederum günstig auf die elektrischen Eigenschaften und die Kosten der Antenne auswirkt.The dielectric lens is preferably located in the opening of the exciter horn radiator. She then has one in the horn tip lying focal point. There can be a second focal point outside the horn are located. More favorable in terms of the achievable frequency bandwidth and the desired however, a dielectric lens is having small lens thickness (insertion loss) only one focal point, i.e. for example a plano-convex lens. In the case of transmission occurs then a parallel or slightly diverging bundle of rays from the lens the end. The divergence of this bundle of rays is much less than that of one Horn antenna without lens. The catch reflector of the Cassegrain antenna can therefore be smaller are kept, which in turn has a beneficial effect on the electrical properties and affects the cost of the antenna.

Zur Vermeidung von Reflexionen trägt die dielektrische Linse gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auf beiden Oberflächenseiten eine Anpassungsstruktur, die beispielsweise aus konzentrischen Rillen oder Bohrungen besteht, die eine Tiefe von etwa einem Viertel der Betriebswellenlänge aufweisen. Die Anpassungsstrukturen auf den beiden Oberflächenseiten der Linse können auch jeweils durch eine Schicht mit einer geeignet gewählten Dielektrizitätskonstanten gebildet werden.To avoid reflections, the dielectric lens wears according to an advantageous development of the invention on both surface sides one Adaptation structure, for example from concentric grooves or holes which have a depth of about a quarter of the operating wavelength. The adaptation structures on the two surface sides of the lens can also in each case by a layer with a suitably selected dielectric constant are formed.

Bei getrenntem Sende-/Empfangsfrequenzband besteht eine verbesserte Anpassungsmaßnahme darin, daß für das höhere Frequenzband auf beiden Seiten der dielektrischen Linse jeweils eine zweite frequenzselektive Anpassungsstruktur vorgesehen ist, die ebenfalls durch eine Schicht mit einer geeignet gewählten Dielektrizitätskonstanten oder aber durch konzentrische Rillen oder Bohrungen gebildet wird, die bewirken, daß in einer bestimmten Linsenzone, entsprechend dem sich ergebenden Füllfaktor, eine geeignete effektive Dielektrizitätskonstante erzeugt wird.With a separate transmission / reception frequency band, there is an improved Adaptation measure in that for the higher frequency band on both sides of the dielectric lens each provided a second frequency-selective adaptation structure is, which is also through a layer with a suitably chosen dielectric constant or is formed by concentric grooves or bores that cause that in a certain lens zone, according to the resulting fill factor, a suitable effective dielectric constant is generated.

In zweckmäßiger Weise besteht die dielektrische Linse aus einem verlustarmen Material, beispielsweise Teflon oder Polystyrol. Eine beispielsweise für eine 11-m-Antenne geeignete Teflon-Linse mit ca. 60 cm Durchmesser und ca. 5 cm Dicke hat z.B. im Frequenzbereich 20/30-GHz eine Einfügungsdämpfung von ca. 0,1 dB. Über eine solche Linse können auch höhere Leistungen von beispielsweise 800 W übertragen werden, ohne daß eine unzulässig hohe Erwärmung eintritt.The dielectric lens expediently consists of a low-loss one Material, for example Teflon or polystyrene. One for an 11 m antenna, for example A suitable Teflon lens with a diameter of approx. 60 cm and a thickness of approx. 5 cm has e.g. Frequency range 20/30 GHz an insertion loss of approx. 0.1 dB. About such Lens can also transmit higher powers of, for example, 800 W, without inadmissibly high heating occurring.

Bei Übertragung noch wesentlich höherer Leistungen kann die dielektrische Linse, falls erforderlich, durch Einbringen feiner, beispielsweise zur Hornachse parallel verlaufender Lüftungskanäle, zusammen mit dem speisenden Hohlleitersystem gekühlt werden.In the case of transmission of significantly higher powers, the dielectric Lens, if necessary, by insertion finer, for example Ventilation ducts running parallel to the horn axis, together with the feeding one Waveguide system are cooled.

Die dielektrische Linse kann zugleich als Schutzabdeckung der Öffnung des Erregerhornstrahlers verwendet werden, so daß die zum Schutz des Hornstrahlers üblicherweise erforderliche Abdeckfolie entfallen kann.The dielectric lens can also act as a protective cover for the opening of the exciter horn emitter are used, so that the protection of the horn emitter usually required cover film can be omitted.

Die Form der Linsenoberfläche kann in zweckmäßiger Weise auf wenigstens einer Seite hyperbolisch ausgeführt sein. Die dem Erregerhorn abgewandte Seite der Linse kann plan ausgeführt sein. Durch besondere Formung der Linsenoberfläche können die Strahlungseigenschaften der Linse, auch im Hinblick auf die Bandbreite, beeinflußt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, am Ort des Fangreflektors, der sich zumeist noch im Nahfeld des Erregerhornstrahlers befindet, eine bestimmte, insbesondere sphärische Welle zu erzeugen, da bei der Berechnung der Cassegrain-Reflektoren die am Ort des Subreflektors sich ergebende Wellenform berücksichtigt werden kann.The shape of the lens surface can expediently be at least be executed hyperbolic on one side. The side of the Lens can be made flat. Due to the special shaping of the lens surface you can influences the radiation properties of the lens, also with regard to the bandwidth will. It is not necessary at the location of the catch reflector, which is mostly located is still in the near field of the exciter horn radiator, a certain, in particular to generate spherical wave, since the calculation of the Cassegrain reflectors waveform resulting at the location of the subreflector can be taken into account.

Die Erfindung und Weiterbildungen davon werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in zehn Figuren dargestellt sind.The invention and further developments thereof are based on the following explained by embodiments, which are shown in ten figures.

Es zeigen Fig. 1 und 2 in schematischer Seitenansicht Cassegrain-Antennen mit einem Strahlwellenleiter-Speisesystem mit zwei Planspiegeln, Fig. 3 in schematischer Seitenansicht eine Cassegrain-Antenne mit einem Vierspiegel- Strahlwellenleitersystem, Fig. 4 in schematischer Seitenansicht eine Cassegrain-Antenne mit einem Zweispiegel-Strahlwellenleitersystem und exzentrisch gelegener Azimutdrehachse, Fig. 5 bis 9 jeweils in einem Querschnittsausschnitt Anpassungsstrukturen auf der Linsenoberfläche, Fig. 10 das Ausführungsbeispiel einer plankonvexen dielektrischen Linse mit feinen Lüftungskanälen.1 and 2 show a schematic side view of Cassegrain antennas with a beam waveguide feed system with two plane mirrors, Fig. 3 in a schematic Side view of a Cassegrain antenna with a four-mirror beam waveguide system, 4 shows a schematic side view of a Cassegrain antenna with a two-mirror beam waveguide system and eccentrically located azimuth axis of rotation, Figures 5 through 9 respectively In a cross-sectional detail, adaptation structures on the lens surface, Fig. 10 shows the embodiment of a plano-convex dielectric lens with fine ventilation channels.

Die in Fig.1 in einer schematischen Seitenansicht dargestellte Cassegrain-Antenne weist einen Hauptreflektor 1 und einen über Stützen 2 am Hauptreflektor 1 gehaltenen Fangreflektor 3 auf. Im rotationssymmetrisch ausgebildeten Hauptreflektor 1 ist im Scheitelbereich eine Strahldurchgangsöffnung 4 vorgesehen, durch welche das Strahlenbündel vom Speisesystem zum rotationssymmetrisch ausgebildeten Fangreflektor 3 verläuft. Das hinter dem Hauptreflektor 1 angeordnete Speisesystem besteht aus einem Erregerhornstrahler 5 und einem Strahlwellenleitersystem, das aus zwei ebenen Umlenkspiegeln 6 und 7 zusammengesetzt ist. Durch die beiden Umlenkspiegel 6 und 7 verläuft in Horizontalrichtung die Elevationsdrehachse 8 der schwenkbaren Cassegrain-Antenne, wobei der Umlenkspiegel 6 mit dem Hauptreflektor 1 und dem Fangreflektor 3 um die Elevationsdrehachse 8 mitgeschwenkt wird, dagegen der Spiegel 7 feststeht. Die vertikale Azimutdrehachse 9 verläuft durch das Zentrum des Fangreflektors 3, durch das Zentrum der Durchgangsöffnung 4, durch den ebenen Umlenkspiegel 6 und durch das Zentrum einer Hochfrequenz-Drehkupplung 10, an deren unteres festes Ende ein feststehender Speisehohlleiter 11 angeschlossen ist.The Cassegrain antenna shown in a schematic side view in FIG has a main reflector 1 and one held on the main reflector 1 by means of supports 2 Snap reflector 3 on. In the rotationally symmetrical main reflector 1 is a beam passage opening 4 is provided in the apex area, through which the beam runs from the feed system to the rotationally symmetrical catch reflector 3. The feed system arranged behind the main reflector 1 consists of an exciter horn radiator 5 and a beam waveguide system, which consists of two flat deflecting mirrors 6 and 7 is composed. The two deflecting mirrors 6 and 7 run in the horizontal direction the elevation axis of rotation 8 of the swiveling Cassegrain antenna, the deflecting mirror 6 with the main reflector 1 and the catch reflector 3 around the elevation axis of rotation 8 is pivoted, however, the mirror 7 is fixed. The azimuth vertical axis of rotation 9 runs through the center of the catch reflector 3, through the center of the through opening 4, through the flat deflecting mirror 6 and through the center of a high-frequency rotary joint 10, at the lower fixed end of which a fixed feed waveguide 11 is connected is.

Dieser Speisehohlleiter 11 endet in einem im Antennensockel 12 untergebrachten Betriebsraum 13 und ist dort über eine Sende-/Empfangsweiche 17 mit Sende- und Empfangsgeräten fest verbunden. Am oberen drehbaren Anschluß der HF-Drehkupplung 10 ist ein gekrümmtes Hohlleiterstück 14 angeschlossen, in dessen Verlauf ein Peilmodenkoppler 15 liegt und an dessen oberem Ende der kurz gebaute Erregerhornstrahler 5 befestigt ist. Dieser Erregerhornstrahler 5 ist als Rillenhorn ausge- bildet. In die Öffnung des Erregerhornstrahlers 5 ist eine dielektrische Linse 16 eingebaut, die für die erforderliche Bündelung der Strahlung sorgt. Die Umlenkspiegel 6 und 7 brauchen nicht gekrümmt ausgebildet zu sein und liefern somit keine Kreuzpolarisationsbeiträge. Die Linse 16 ist zentrisch und symmetrisch zur Symmetrieachse des Erregerhornstrahlers 5 angeordnet und erzeugt somit auch keine Kreuzpolarisationsanteile auf der Hornachse bzw. der Hauptreflektorachse. Die dielektrische Linse 16 besitzt einen Brennpunkt, der etwa in der Spitze des Hornstrahlers 5 liegt. Die hornabgewandte Oberflächenseite der Linse 16 ist beispielsweise eben ausgeführt. Im Sendefall tritt aus der dielektrischen Linse 16 dann ein paralleles oder leicht divergierendes Strahlenbündel aus. Die Divergenz dieses Bündels ist erheblich geringer als bei einem Hornstrahler ohne Linse. Ein solches Bündel kann nicht nur mit einer plankonvexen Linse, sondern auch mit einer geeigneten bikonvexen oder konkav-konvexen Linse erzeugt werden. Die freien Parameter der Linse erleichtern die Optimierung der Strahlungseigenschaften des Erregersystems.This feed waveguide 11 ends in one accommodated in the antenna base 12 Operating room 13 and is there via a transmitting / receiving switch 17 with transmitting and receiving devices firmly connected. At the upper rotatable connection of the HF rotary joint 10 is a curved one Waveguide piece 14 connected, in the course of which a DF mode coupler 15 is located and at the upper end of the short exciter horn radiator 5 is attached. This exciter horn radiator 5 is designed as a grooved horn. forms. A dielectric lens 16 is built into the opening of the exciter horn radiator 5, which ensures the necessary bundling of the radiation. The deflection mirror 6 and 7 do not need to be curved and thus do not provide any cross-polarization contributions. The lens 16 is centric and symmetrical to the axis of symmetry of the exciter horn radiator 5 and thus does not generate any cross-polarization components on the horn axis or the main reflector axis. The dielectric lens 16 has a focal point which lies approximately in the tip of the horn antenna 5. The surface side facing away from the horn the lens 16 is made flat, for example. In the case of transmission, the dielectric occurs Lens 16 then a parallel or slightly diverging beam from. the The divergence of this bundle is considerably less than with a horn antenna without it Lens. Such a bundle can be used not only with a plano-convex lens, but also can be generated with a suitable biconvex or concavo-convex lens. The free The parameters of the lens facilitate the optimization of the radiation properties of the Excitation system.

Fig. 2 zeigt, ebenfalls in einer schematischen Seitenansicht, eine ähnliche Cassegrain-Antennenanordnung wie diejenige nach Fig.1. Die Anordnung nach Fig.2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig.1 nur in der Speisung des als Rillenhorn ausgebildeten Erregerhornstrahlers 5. Die Anordnung nach Fig. 2 enthält kein gekrümmtes Rundhohlleiterstück und keine Hochfrequenz-Drehkupplung. Die Ein-/Ausgänge der mit dem Hornstrahler 5 fest verbundenen Sende-/Empfangsweiche 17 machen daher die Azimutdrehbewegungen der Antenne mit. Die Verbindung zu den feststehenden Empfängern und/oder Sendern im Betriebsraum 13 erfolgt über flexible Leitungen 18 oder in der Azimutdrehachse 9 im Zuge herabgeführter Rechteckhohlleiter angeordneter Drehkupplungen. Diese zweite Möglichkeit ist in Fig.2 allerdings nicht eigens dargestellt. Fig. 3 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Cassegrain-Antenne nach der Erfindung mit einem anders ausgeführten Speisesystem. Diese Antenne weist ebenfalls einen rotationssymmetrischen Hauptreflektor 1 mit einer Strahldurchgangsöffnung 4 und einen über Stützen 2 gehaltenen, rotationssymmetrisch ausgebildeten Fangreflektor 3 auf. Das Speisesystem besteht aus vier ebenen Umlenkspiegeln 6,7,19 und 20. Die Elevationsdrehachse 8 verläuft in Horizontalrichtung durch die beiden ebenen Spiegel 6 und 7.Fig. 2 shows, also in a schematic side view, a similar Cassegrain antenna arrangement as that of Fig.1. The arrangement according to Fig.2 differs from that according to Fig.1 only in the feeding of the grooved horn trained exciter horn radiator 5. The arrangement according to FIG. 2 does not contain a curved one Round waveguide and no high-frequency rotary coupling. The inputs / outputs of the the transmitter / receiver switch 17 firmly connected to the horn antenna 5 therefore make the azimuth rotations the antenna with. The connection to the fixed receivers and / or transmitters in the operating room 13 takes place via flexible lines 18 or in the azimuth axis of rotation 9 rotating couplings arranged in the course of lowered rectangular waveguides. This second However, the possibility is not specifically shown in FIG. Fig. 3 shows a schematic side view of a Cassegrain antenna according to the invention with a differently designed feed system. This antenna also has a rotationally symmetrical main reflector 1 with a beam passage opening 4 and a rotationally symmetrical catch reflector held by supports 2 3 on. The feed system consists of four level deflecting mirrors 6, 7, 19 and 20. Die Elevation axis of rotation 8 runs in the horizontal direction through the two flat mirrors 6 and 7.

Auch hierbei kann der Umlenkspiegel 6 gemeinsam mit dem Hauptreflektor und dem Fangreflektor 3 um die Elevationsdrehachse geschwenkt werden, wogegen der Umlenkspiegel 7 feststeht. Die Azimutdrehachse 9 verläuft bei der gezeichneten Zenitstellung der Antenne durch das Zentrum des Fangreflektors 3, durch das Zentrum der Durchgangsöffnung 4, durch den ebenen Spiegel 6, durch den ebenen Spiegel 19 und durch einen fest unter dem ebenen Spiegel 19 angebrachten Erregerhornstrahler 21. Der Erregerhornstrahler 21 ist unter Zwischenschaltung des Peilmodenkopplers 15 über einen Speisehohlleiter 22 mit den im Betriebsraum 13 fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten starr verbunden. Eine Ausführung entsprechend der später beschriebenen Fig.4 ist auch möglich. Im Verlaufe des Speisehohlleiters 22 ist noch eine Sende-/Empfangsweiche 17 eingefügt. Eine Drehkupplung ist bei dieser Anordnung nicht erforderlich. In der Öffnung des als Rillenhorn ausgebildeten Erregerhornstrahlers 21 ist in Übereinstimmung mit den Anordnungen nach Fig.1 und 2 eine dielektrische Linse 16 angebracht, die zentrisch und symmetrisch zur Symmetrieachse des Hornstrahlers 21 liegt. Auch der Erregerhornstrahler 21 weist eine kurze Baulänge auf, da mit der dielektrischen Linse 16 die notwendige Strahlfokussierung für die Bestrahlung der ebenen Umlenkspiegel 19,20, 7 und 6 und des Fangreflektors 3 erreicht wird.Here, too, the deflecting mirror 6 can be used together with the main reflector and the catch reflector 3 are pivoted about the elevation axis of rotation, whereas the Deflection mirror 7 is fixed. The azimuth axis of rotation 9 runs in the drawn zenith position of the antenna through the center of the catch reflector 3, through the center of the through opening 4, through the flat mirror 6, through the flat mirror 19 and through a fixed Exciter horn radiator 21 attached under the level mirror 19. The exciter horn radiator 21 is with the interposition of the DF mode coupler 15 via a feed waveguide 22 with the transmitting and receiving devices fixedly arranged in the operating room 13 tied together. An embodiment corresponding to the Figure 4 described later is also possible. In the course of the feed waveguide 22 there is also a transmitting / receiving switch 17 inserted. A rotary coupling is not required with this arrangement. In the opening of the exciter horn radiator 21 designed as a grooved horn is in agreement with the arrangements according to Fig.1 and 2, a dielectric lens 16 attached, the centrally and symmetrically to the axis of symmetry of the horn antenna 21. Also the Exciter horn radiator 21 has a short overall length, since with the dielectric Lens 16 provides the necessary beam focusing for irradiating the plane deflecting mirrors 19, 20, 7 and 6 and the catch reflector 3 is achieved.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Cassegrain-Antenne mit einer exzentrisch verlaufenden Azimutdrehachse in einer schematischen Seitenansicht. Diese Cassegrain-Antenne weist einen rotationssymmetrischen Hauptreflektor 23 mit einer im Scheitelbereich angeordneten Durchgangsöffnung 24 auf, durch welche ein rotationssymmetrischer Fangreflektor 25, welcher über Stützen 26 am Hauptreflektor 23 gehalten ist, von seiten des Speisesystems bestrahlt wird. Die Elevationsdrehachse 27 verläuft in Horizontalrichtung durch zwei ebene Umlenkspiegel 28 und 29. Gemeinsam mit dem Hauptreflektor 23 und dem Fangreflektor 25 ist der Umlenkspiegel 28 um die Elevationsdrehachse schwenkbar. Der Umlenkspiegel 29 ist dagegen fixiert. Die Azimutdrehachse 30 ist gegenüber der gemeinsamen Symmetrieachse des Hauptreflektors 23 und des Fangreflektors 25 seitlich versetzt. Durch den ebenen Umlenkspiegel 29 und einen darunter angebrachten Erregerhornstrahler 31 verläuft die Azimutdrehachse 30, wobei diese Achse 30 identisch mit der Symmetrieachse des Hornstrahlers 31 ist. Der als Rillenhornstrahler in kurzer Bauform ausgebildete Erregerhornstrahler 31 ist hier fest mit einem Polarisationsdrehgestell 32 verbunden. Bei Linearpolarisation muß nämlich oft die Polarisationsrichtung korrigiert werden. Dazu wird-das ganze Hohlleitereinspeisesystem in dem sogenannten Polarisationsdrehgestell 32 untergebracht und mitgedreht, wobei hier auch der Erregerhornstrahler 31 diese Drehbewegung mitmacht. Das Horn 31 braucht nicht mitgedreht zu werden, wenn zwischen ihm und den nachfolgenden Hohlleiterbauteilen eine Drehkupplung eingefügt wird. Diese empfiehlt sich unter Umständen dann, wenn das Gewicht des Horns 31 und der Linse 37 sehr groß ist. Das Drehgestell 32 enthält auch Empfangseinrichtungen und eine Sende-/Empfangsweiche, an welche ein Sender 33 über flexible Leitungen 38 oder Drehkupplungen (in Fig.4 nicht dargestellt) angeschlossen ist.Fig. 4 finally shows a Cassegrain antenna with an eccentric extending azimuth axis of rotation in a schematic side view. This Cassegrain antenna has a rotationally symmetrical main reflector 23 with one in the apex area arranged through opening 24 through which a rotationally symmetrical catch reflector 25, which is held on the main reflector 23 via supports 26, on the part of the feed system is irradiated. The elevation axis of rotation 27 runs through in the horizontal direction two flat deflecting mirrors 28 and 29. Together with the main reflector 23 and the Captive reflector 25, the deflection mirror 28 is pivotable about the elevation axis of rotation. The deflection mirror 29 is, however, fixed. The azimuth axis of rotation 30 is opposite the common axis of symmetry of the main reflector 23 and the catch reflector 25 laterally offset. Through the flat deflecting mirror 29 and an exciter horn radiator attached underneath 31 extends the azimuth axis of rotation 30, this axis 30 being identical to the axis of symmetry of the horn antenna 31 is. The one designed as a grooved horn radiator in a short design The exciter horn radiator 31 is firmly connected to a polarization bogie 32 here. In the case of linear polarization, the polarization direction often has to be corrected. For this purpose, the entire waveguide feed system is placed in the so-called polarization bogie 32 housed and rotated, with the exciter horn radiator 31 also here Taking part in the rotary movement. The horn 31 does not need to be rotated when between a rotary coupling is inserted into him and the subsequent waveguide components. This is recommended under certain circumstances if the weight of the horn 31 and the Lens 37 is very large. The bogie 32 also includes receiving devices and a transmission / reception switch to which a transmitter 33 via flexible lines 38 or Rotary couplings (not shown in Figure 4) is connected.

Diese Geräte 32 und 33 befinden sich in einem festen Betriebsraum 34. Auf diesem festen Betriebsraum 34 befindet sich ein Drehkranz 35, auf dem der Antennensockel 36 um die Azimutdrehachse 30 mittels Laufrädern 39 drehbar geführt wird. Das Polarisationsdrehgestell 32 ist unten am Sockel 36 mittels einer Drehlagerung 40 aufgehängt.These devices 32 and 33 are located in a fixed operating room 34. On this fixed operating room 34 is a turntable 35 on which the Antenna base 36 is rotatably guided about azimuth axis of rotation 30 by means of running wheels 39 will. The polarization bogie 32 is at the bottom of the base 36 by means of a rotary bearing 40 hung.

Der Erregerhornstrahler 31 weist in seiner Öffnung eine dielektrische Linse 37 auf, die für die erforderliche Bündelung der Strahlung zum ebenen Umlenkspiegel 29 hin sorgt. Die Linse 37 ist zentrisch und symmetrisch zur Symmetrieachse des Hornstrahlers 31 angeordnet, so daß sie in Hauptstrahlrichtung keine Kreuzpolarisation erzeugt. Die Linse 31 ist beispielsweise wieder plankonvex ausgeführt, wobei die ebene Oberfläche vom Hornstrahler 31 abgewandt ist.The exciter horn radiator 31 has a dielectric in its opening Lens 37 on, which is necessary for the bundling of the radiation to the plane deflecting mirror 29 takes care of it. The lens 37 is central and symmetrical to the axis of symmetry of the Horn antenna 31 arranged so that there is no cross polarization in the main beam direction generated. The lens 31 is again designed, for example, plano-convex, with the flat surface facing away from horn antenna 31.

Ein anderes Ausführungsbeispiel, welches zeichnerisch nicht eigens dargestellt ist, w.eist im Speisesystem ebenfalls ein mit zwei ebenen Umlenkspiegeln versehenes Strahlwellenleitersystem auf, wobei durch die beiden Umlenkspiegel die Elevationsdrehachse verläuft. Die Azimutdrehachse geht aber bei Zenitstellung der Antenne durch das Zentrum des Fangreflektors, durch das Zentrum der Strahldurchgangsöffnung im Hauptreflektor und durch denjenigen der beiden Umlenkspiegel, welcher unmittelbar hinter der Strahldurchgangsöffnung des Hauptreflektors liegt. Der über Drehkupplungen oder flexible Leitungen gespeiste, mit der dielektrischen Linse in der Apertur versehene Erregerhornstrahler und der von diesem bestrahlte andere Umlenkspiegel sind in einer parallel zur Azimutdrehachse und somit dazu versetzt verlaufenden Achse angeordnet. Bei Drehung der Antenne um die Azimutdrehachse müssen der letztgenannte Umlenkspiegel und der Erregerhornstrahler somit aufgrund ihrer gegenüber der Azimutdrehachse exzentrischen -Anordnung auf einer Kreisbahn um die Azimutdrehachse geführt werden.Another embodiment, which is not specifically drawn is shown, w.eist in the feed system also one with two level deflecting mirrors provided beam waveguide system, with the two deflecting mirrors the Elevation rotation axis runs. The azimuth axis of rotation is at the zenith position Antenna through the center of the capture reflector, through the center of the beam passage opening in the main reflector and through that of the two deflecting mirrors, which is directly lies behind the beam passage opening of the main reflector. The one about rotary couplings or flexible lines fed with the dielectric lens in the aperture The exciter horn radiator and the other deflecting mirror irradiated by it are in one arranged parallel to the azimuth axis of rotation and thus offset from the axis. When rotating the antenna around the azimuth axis of rotation, the last-mentioned deflecting mirror must be used and the exciter horn radiator is therefore eccentric with respect to the azimuth axis of rotation -Arrangement to be guided on a circular path around the azimuth axis of rotation.

Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen lassen sich selbstverständlich diejenigen vorteilhaften und zweckmäßigen Maßnahmen anwenden, die vor der Figurenbeschreibung im einzelnen mit der Linsenausbildung aufgeführt wurden.In all of the exemplary embodiments described, it goes without saying that Apply those advantageous and expedient measures that were taken before the description of the figures were listed in detail with the lens design.

In diesem Zusammenhang werden im folgenden die Fig. 5 bis 10 beschrieben.In this connection, FIGS. 5 to 10 are described below.

Fig. 5 bis Fig. 9 zeigen fünf verschiedene Möglichkeiten von Anpassungsstrukturen auf der Oberfläche der in der Öffnung des Erregerhornstrahlers angebrachten dielektrischen Linse jeweils in einem Querschnittsausschnitt. Mit diesen Anpassungsstrukturen sollen Reflexionen vermieden werden.FIGS. 5 to 9 show five different possibilities of adaptation structures on the surface of the dielectric applied in the opening of the exciter horn radiator Lens each in a cross-sectional section. With these adaptation structures are intended Reflections are avoided.

Bei den dargestellten Strukturen handelt es sich um konzentrische Rillenstrukturen. Die in Fig. 5,8 und 9 gezeigten Strukturen sind sogenannte Breitbandstrukturen, bei denen eine exakte Anpassung bei einer Frequenz vorliegt und eine relativ geringe Frequenzabhängigkeit besteht. Die in den Fig.6 und 7 dargestellten Anpassungsstrukturen sind dagegen Zweibandstrukturen zum Zwecke einer guten Anpassung für zwei Frequenzen (getrenntes Sende-/Empfangsfrequenzband).The structures shown are concentric Groove structures. The structures shown in Fig. 5, 8 and 9 are so-called broadband structures, where there is an exact match at one frequency and a relatively low one There is a frequency dependency. The adaptation structures shown in FIGS are, however, two-band structures for the purpose of a good match for two frequencies (separate transmission / reception frequency band).

Fig. 10 zeigt in einer Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel einer dielektrischen Linse mit feinen Lüftungskanälen, wie sie in zweckmäßiger Weise bei der Übertragung verhältnismäßig hoher Leistungen Verwendung finden kann. Die scheibenartig aufgebaute plankonvexe Linse 41 enthält axiale Lüftungskanäle 42 und radiale Lüftungskanäle 43. Die zugeführte Luft ist durch den Pfeil 44 und die abgeführte Luft durch die Pfeile 45,46 und 47 symbolisiert. Prinzipiell sind auch Linsen mit ausschließlich radialen oder axialen Lüftungskanälen möglich.10 shows an exemplary embodiment in a cross-sectional view a dielectric lens with fine ventilation channels, as used in an expedient manner can be used in the transmission of relatively high services. the disk-like constructed plano-convex lens 41 contains axial ventilation channels 42 and radial ventilation ducts 43. The air supplied is indicated by the arrow 44 and the air discharged Air symbolized by arrows 45, 46 and 47. In principle, lenses are also included only radial or axial ventilation ducts possible.

Claims

Claims: 1. Can be pivoted about an azimuth and an elevation axis of rotation Cassegrain antenna, especially for a satellite radio ground station, with a rotationally symmetrical main reflector, a rotationally symmetrical catch reflector and one behind the main reflector provided with a central beam passage opening arranged feed system, which consists of an exciter horn radiator and one of two or composed of more planar deflection mirrors existing beam waveguide system is, characterized in that the exciter horn radiator (5) has a short overall length has, and that in the aperture area of the exciter horn radiator centric and rotationally symmetrical a dielectric lens (16) is arranged, which is dimensioned so that the from the horn aperture into the open in the direction of the beam waveguide system (6,7) emerging rays are focused more strongly through the lens and thus only one represent a slightly diverging, parallel or converging beam.

2. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the dielectric lens (16) is arranged in the opening of the exciter horn radiator (5) is and is a focal point of the dielectric lens approximately in the tip of the exciter horn is located.

3. Cassegrain antenna according to claim 1 or .2, characterized in that that the dielectric lens (16) is plano-convex, and that the convex The surface of the lens faces the interior of the exciter horn radiator (5).

4. Cassegrain antenna according to claim 4, characterized in that at least one of the two lens surfaces has a hyperboloid shape.

5. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the dielectric lens (16) to achieve special radiation properties, also has a special surface shaping with regard to the frequency bandwidth.

6. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the dielectric lens (16) to avoid reflections an adaptation structure on both sides.

7. Cassegrain antenna according to claim 6, characterized in that the adaptation structures consist of concentric grooves that have a depth of about a quarter. the operating wavelength.

8. Cassegrain antenna according to claim 6, characterized in that the adaptation structures each by one or more layers with one suitable Selected dielectric constants are formed.

9. Cassegrain antenna according to one of claims 6 to 8, characterized in that that with separate transmission / reception frequency band for the higher frequency band on both Each side of the dielectric lens (16) has a second, frequency-selective adaptation structure is provided, which is about # / 4-deep concentric in the higher frequency band Grooves or bores is formed.

10. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the dielectric lens (16) is made from a low-loss material consists, e.g. of Teflon or polystyrene.

11. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized by using the dielectric lens (16) as a protective cover for the opening of the exciter horn radiator (5).

12. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that, if the antenna is intended for the transmission of higher powers is, in the dielectric lens (41) fine ventilation channels (42,43) are introduced, that for cooling the lens preferably at the same time as cooling the feeding waveguide system to serve.

13. Cassegrain antenna according to claim 12, characterized in that the fine ventilation ducts (42) parallel to the longitudinal axis of the exciter horn radiator get lost.

14. Cassegrain antenna according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the beam waveguide consists of two flat deflecting mirrors (6,7) consists, through which the elevation axis of rotation (8) extends that through the one of these two mirrors (6), namely the one directly behind the beam passage opening (4) of the main reflector (1) is arranged, as well as the imaginary azimuth axis of rotation (9) runs, and that the other of these two deflection mirrors (7) through the oblique radiating exciter horn radiator (5) is irradiated on its feed side Via a flexible waveguide piece (18) or a curved, inherently solid one Round waveguide piece (14) and a connected high-frequency waveguide rotary coupling (10) with the fixed feed waveguide guided in the imaginary azimuth axis of rotation (11) is connected.

15. Cassegrain antenna according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the beam waveguide consists of four flat deflecting mirrors (6,7,19,20) consists of which one pair (6,7) behind the main reflector (1) and the second pair (19,20) at the exciter horn radiator (22), whereby through one of the two pairs (6,7) the elevation axis of rotation (8) and both through that mirror (6) of the first Pair, which is immediately behind the beam passage opening (4) of the main reflector (1) lies, as well as through that deflecting mirror (19) of the second pair, the The azimuth axis of rotation is arranged immediately in front of the opening of the exciter horn radiator (9) runs, and that the exciter horn radiator is fixedly arranged in the azimuth axis of rotation is.

16. Cassegrain antenna according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the beam waveguide consists of two flat deflecting mirrors, through which the elevation axis of rotation runs, that through that of the two deflection mirrors, which is located directly behind the beam passage opening of the main reflector, also the imaginary azimuth axis of rotation runs, and that the rotary couplings or flexible lines fed exciter horn radiators and the irradiated by them other deflection mirrors in a parallel to the azimuth axis of rotation and thus offset to this extending axis are arranged.

17. Cassegrain antenna according to one of claims 14 to 16, characterized characterized in that the elevation axis of rotation (8) with respect to the azimuth axis of rotation (9) is offset laterally.

18. Cassegrain antenna according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the beam waveguide consists of two flat deflecting mirrors (28,29) consists, through which the elevation axis of rotation (27) runs, that the main reflector (23) with its axis of symmetry laterally offset to Azimuth axis of rotation (30) is arranged, and that in the imaginary azimuth axis of rotation with both the Lens (37) equipped exciter horn radiator (31) as well as that (29) of the two Deflection mirror is fixedly arranged, which is not directly behind the beam passage opening (24) of the main reflector is located.