DE3400729C2

DE3400729C2 -

Info

Publication number: DE3400729C2
Application number: DE19843400729
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8022 Gruenwald De Rebhan; Helmuth Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Thiere
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-01-11
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1991-07-25
Also published as: DE3400729A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Cassegrain-Antenne, die um eine Azimut- und eine Elevationsdrehachse schwenkbar ist, für eine Satellitenfunk-Bodenstation, bestehend aus einem rota tionssymmetrischen Hauptreflektor, einem rotationssymmetrischen Fangreflektor und einem hinter dem mit einer zentralen Strahl durchgangsöffnung versehenen Hauptreflektor angeordneten Spei sesystem, das aus einem eine Kreisapertur aufweisenden, über ein Hohlleitersystem gespeisten Erregerhornstrahler und einem aus mindestens zwei ebenen Umlenkspiegeln bestehenden Strahl wellenleitersystem zusammengesetzt ist.The invention relates to a Cassegrain antenna that around an azimuth and an elevation axis of rotation is pivotable for a satellite radio ground station consisting of a rota main symmetrical reflector, a rotationally symmetrical Catch reflector and one behind that with a central beam through the provided main reflector arranged Spei sesystem, which consists of a circular aperture, over a waveguide system powered exciter horn and one beam consisting of at least two flat deflecting mirrors waveguide system is composed.

Schwenkbare Cassegrain-Antennen, insbesondere für den Satelli tenfunk, besitzen als Speisesystem oft ein sogenanntes Strahl wellenleitersystem, das aus einem Erregerhornstrahler und zwei bis vier Umlenkspiegeln besteht. Der Vorteil, der sich durch die Verwendung eines solchen Speisesystems ergibt, besteht da rin, daß Sende- und Empfangsgeräte fest in einem nicht mitge schwenkten Betriebsraum untergebracht werden können, ohne daß deshalb wesentliche Verluste bei der Leistungsübertragung zwi schen dem Hauptreflektor und den Geräten entstehen. Ein Nach teil dieser Anordnung liegt jedoch darin, daß mindestens einer der Umlenkspiegel gekrümmt sein muß, um eine genügende Strahl bündelung im Bereich des Subreflektors zu erzielen (DE-AS 27 22 373). Da gekrümmte Umlenkspiegel stets exzentrisch von der Seite her angestrahlt werden, entstehen Polarisationsfeh ler, d. h. Kreuzpolarisationsanteile, die vor allem bei einem Doppelpolarisationsbetrieb der Antenne stören. Bei Verwendung mehrerer gekrümmter Umlenkspiegel gibt es zwar teilweise Kom pensationsmöglichkeiten. Eine vollständige Kompensation der störenden Kreuzpolarisation ist jedoch bei Berücksichtigung von Beugungseffekten in einem größeren Frequenzbereich nicht mög lich. Bei Strahlwellenleitersystemen mit nur zwei Reflektoren, die vor allem wegen des niedrigeren technischen und damit ko stenmäßigen Aufwandes interessieren, läßt sich zwar die Spie gelkrümmung und damit der Kreuzpolarisationsbeitrag von vorn herein kleiner halten. Eine Kompensation der störenden Kreuz polarisationsanteile ist jedoch in diesem Fall überhaupt nicht möglich. Die Herstellung und Einstellung von Strahlwellenlei tersystemen mit gekrümmten Spiegeln ist außerdem sehr teuer.Swiveling Cassegrain antennas, especially for the Satelli tenfunk, often have a so-called beam as a feed system waveguide system, consisting of an exciter horn and two up to four deflecting mirrors. The advantage that stands out there is the use of such a feeding system rin that transmitters and receivers are not included in one swiveled operating room can be accommodated without therefore significant losses in the power transmission between between the main reflector and the devices. An after part of this arrangement, however, is that at least one the deflecting mirror must be curved to provide a sufficient beam to achieve bundling in the area of the sub-reflector (DE-AS 27 22 373). Because curved deflecting mirrors are always eccentric are illuminated from the side, polarization errors occur ler, d. H. Cross polarization components, which are especially Interfering with the double polarization operation of the antenna. Using of several curved deflecting mirrors, there is partial com pension options. A full compensation of the disturbing cross polarization is, however, taking into account Diffraction effects not possible in a larger frequency range Lich. In the case of beam waveguide systems with only two reflectors, which mainly because of the lower technical and therefore knockout most of the time, the game gel curvature and thus the cross polarization contribution from the front keep smaller in. A compensation for the disturbing cross In this case, however, there is no polarization component at all possible. The production and setting 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 Strahlwel lenleitersystem bekannt, durch welches die erwähnten Kreuz polarisationsschwierigkeiten vermieden werden. Die erforder liche 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 is a Cassegrain antenna with a beam world consisting of two, three or four plane mirrors lenleitersystem known through which the mentioned cross polarization difficulties can be avoided. The required beam bundling is achieved by an extraordinary long exciter horn with very small opening angle just reached. The manufacture of such a long horn is due to the required groove structure in the Wall very expensive.

Aus dem Beitrag von Du, L.J. et al: "Microwave Lens Design for a Conical Horn Antenna" in der Zeitschrift "Microwave Journal", Sept. 1976, Seiten 49 bis 52 und aus dem Buch von Love, A.W. "Electromagnetic Horn Antennas", IEEE Press, 1976, Seiten 300 bis 301 sind jeweils konische Hornstrahler bekannt, bei welchen im Aperturbereich eine dielektrische Linse angeordnet ist. In diesen Druckschriften wird allerdings nicht auf die Verwendung des Hornstrahlers in einer um eine Azimut- und eine Elevationsdrehachse schwenkbare Cassegrain-Antenne mit einem Strahlwellenleitersystem hingewiesen. In der letztgenannten dieser beiden Druckschriften ist jedoch ein Hinweis enthalten, daß sich durch die Verwendung des darin beschriebenen Horn strahlers eine Null-Kreuzpolarisation erreichen läßt und daß sich dieser Hornstrahler zur Erzielung eines schmalen Strahls aufgrund der Verwendung der Linse in kurzer Trichterbauweise ausführen läßt. In der erstgenannten dieser beiden Druckschrif ten sind außerdem noch Anpassungsstrukturen auf den beiden Oberflächen der dort verwendeten Sammellinse vorgesehen.From the contribution by Du, L.J. et al: "Microwave Lens Design for a Conical Horn Antenna "in the journal" Microwave Journal ", Sept. 1976, pages 49 to 52 and from the book by Love, A.W. "Electromagnetic Horn Antennas", IEEE Press, 1976, pages 300 to 301 conical horns are known, at which a dielectric lens is arranged in the aperture area is. However, these publications do not refer to the Use of the horn in one around one azimuth and one Elevation axis of pivoting Cassegrain antenna with one Beam waveguide system pointed out. In the latter however, there is a note in these two publications that by using the horn described therein a zero cross polarization and that this horn to achieve a narrow beam due to the use of the lens in a short funnel design can be carried out. In the first of these two documents There are also adjustment structures on the two Surfaces of the converging lens used there are provided.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Cassegrain-Antenne, die aus Gründen der Vermeidung von Kreuzpolarisationsanteilen im Speisesystem mit einem nur aus Planspiegeln bestehenden Strahl wellenleiter versehen ist, eine Möglichkeit anzugeben, welche den Einsatz eines wesentlich kürzeren und damit fertigungstech nisch erheblich weniger aufwendigen Erregerhornstrahlers zu läßt, durch den so gut wie keine störenden Kreuzpolarisations anteile entstehen und über den sich weitgehend reflexionsfrei wesentlich höhere Leistungen als beispielsweise 800 W übertra gen lassen, ohne daß trotz Abdeckung der Apertur nach außen eine unzulässig hohe Erwärmung entsteht.The object of the invention is for a Cassegrain antenna that for reasons of avoidance of cross polarization parts in the Feeding system with a beam consisting only of plane mirrors waveguide is provided to indicate a possibility which the use of a much shorter and thus manufacturing tech niche considerably less complex exciter horn lets through almost no annoying cross polarization parts arise and over which is largely reflection-free much higher powers than 800 W, for example leave without covering the aperture to the outside Inadmissibly high warming occurs.

Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Cassegrain-Antenne der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß über der Apertur des Erregerhornstrahlers eine zugleich eine Schutzabdeckung des Erregerhornstrahlers bil dende, rotationssymmetrisch ausgebildete, dielektrische Sam mellinse angeordnet ist, deren einer Brennpunkt sich etwa in der Spitze des Erregerhornstrahlers befindet, daß die Sammel linse feine Lüftungskanäle aufweist, die zur Kühlung der Linse zugleich mit der Kühlung des speisenden Hohlleitersystems dienen, und daß die Sammellinse zur Vermeidung von Reflexionen auf beiden Seiten jeweils eine Anpassungsstruktur trägt.According to the invention, which is based on a Cassegrain antenna relates to this type, this task solved that over the aperture of the exciter horn at the same time a protective cover of the exciter horn bil end, rotationally symmetrical, dielectric Sam mellinse is arranged, whose focal point is approximately in the tip of the exciter horn that is collecting lens has fine ventilation channels for cooling the lens simultaneously with the cooling of the feeding waveguide system serve, and that the converging lens to avoid reflections has an adjustment structure on both sides.

Die dielektrische Linse wird so ausgelegt, daß sie in allen Fällen für die erforderliche Bündelung der Strahlung sorgt. Die Umlenkspiegel brauchen deshalb nicht gekrümmt ausgebildet zu werden und liefern bei Linearpolarisation keine Kreuzpolarisa tionsbeiträge. Da die dielektrische Linse rotationssymmetrisch ausgebildet ist, erzeugt auch sie in Hauptstrahlrichtung der Antenne keine Kreuzpolarisation. Damit entfällt auch der für Zirkularpolarisation sonst auftretende störende Schiel winkel der Strahlungshauptkeule gegen die Hauptreflektorachse.The dielectric lens is designed to be used in all Cases for the necessary bundling of radiation. The Deflecting mirrors therefore do not need to be curved are not and do not deliver cross polarisa in linear polarization contributions. Because the dielectric lens is rotationally symmetrical is formed, it also generates in the main beam direction no cross polarization of the antenna. This also eliminates the for circular polarization otherwise troublesome squint angle of the main radiation lobe against the main reflector axis.

Da sich die dielektrische Linse in der Apertur des Erregerhorn strahlers befindet, besitzt sie dann einen etwa in der Horn strahlerspitze liegenden Brennpunkt. Außerhalb des Hornstrah lers kann sich ein zweiter Brennpunkt befinden. Günstiger be züglich der erreichbaren Frequenzbandbreite und der erwünschten geringen Linsendicke (Einfügungsverluste) ist jedoch eine dielektrische Linse mit nur einem Brennpunkt, d. h. beispiels weise 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 ge halten werden, was sich wiederum günstig auf die elektrischen Eigenschaften und die Kosten der Antenne auswirkt.Because the dielectric lens is in the aperture of the exciter horn then it has one in the horn spotlight focal point. Outside the hornbeam There may also be a second focus. Cheaper be regarding the achievable frequency bandwidth and the desired low lens thickness (insertion loss) is however one single focus dielectric lens, d. H. for example wise a plano-convex lens. In the case of transmission, emerges from the lens then a parallel or slightly divergent Bundle of rays. The divergence of this bundle of rays is much less than with a horn without lens. The The catch reflector of the Cassegrain antenna can therefore be smaller will hold, which in turn is beneficial to the electrical Properties and the cost of the antenna affects.

Zur Vermeidung von Reflexionen trägt die dielektrische Linse auf beiden Oberflächenseiten eine Anpassungsstruktur, die bei spielsweise aus konzentrischen Rillen oder Bohrungen besteht, die eine Tiefe von etwa einem Viertel der Betriebswellenlänge aufweisen. Die Anpassungsstrukturen auf den beiden Oberflächen seiten der Linse können auch jeweils durch eine dielektrische Schicht gebildet werden.The dielectric lens helps to avoid reflections an adaptation structure on both sides of the surface, which at for example consists of concentric grooves or bores, which is a depth of about a quarter of the operating wavelength exhibit. The adjustment structures on the two surfaces sides of the lens can also each have a dielectric Layer are formed.

Die feinen Lüftungskanäle, die beispielsweise parallel zur Hornstrahlerachse verlaufen, ermöglichen die Übertragung von höheren Leistungen als z. B. 800 W, ohne daß eine unzulässig hohe Erwärmung eintritt.The fine ventilation ducts that run parallel to, for example Horn axis run, allow the transmission of higher performances than z. B. 800 W without an inadmissible high heating occurs.

Da die dielektrische Linse zugleich als Schutzabdeckung der Öffnung des Erregerhornstrahlers verwendet wird, entfällt die zum Schutz des Hornstrahlers üblicherweise erforderliche Abdeckfolie. Since the dielectric lens also serves as a protective cover for the Opening of the exciter horn is used, the usually required to protect the horn Cover film.

Bei getrenntem Sende-/Empfangsfrequenzband besteht eine ver besserte Anpassungsmaßnahme darin, daß für das höhere Frequenz band 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 be stimmten Linsenzone, entsprechend dem sich ergebenden Füllfak tor, eine geeignete effektive Dielektrizitätskonstante erzeugt wird.If the transmit / receive frequency band is separate, there is a ver better adaptation measure in that for the higher frequency tied one on each side of the dielectric lens second frequency-selective adaptation structure is provided, which also by a layer with a suitably chosen one Dielectric constant or by concentric grooves or holes are formed, which cause that in a be agreed lens zone, according to the resulting fill factor tor, a suitable effective dielectric constant is generated becomes.

In zweckmäßiger Weise besteht die dielektrische Linse aus einem verlustarmen Material, beispielsweise Teflon oder Polystyrol. Eine beispielsweise für eine 11-m-Antenne geeignete Teflon-Lin se 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.The dielectric lens expediently consists of a low-loss material, such as Teflon or polystyrene. A Teflon-Lin, for example, suitable for an 11 m antenna se with approx. 60 cm diameter and approx. 5 cm thickness has z. B. in Frequency range 20/30-GHz an insertion loss of approx. 0.1 dB.

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 Casse grain-Reflektoren die am Ort des Subreflektors sich ergebende Wellenform berücksichtigt werden kann.The shape of the lens surface can expediently be hyperbolic on at least one side. The one The side of the lens facing away from the exciter horn can be made flat be. By special shaping of the lens surface the Radiation properties of the lens, also with regard to the Bandwidth. It is not necessary at the location of the catch reflector, which is usually still in the near field of the Pathogen horn is located, a particular one, in particular generate spherical wave because when calculating the casse grain reflectors the resultant at the location of the subreflector Waveform can be considered.

Die Erfindung und Weiterbildungen davon werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in zehn Figuren dargestellt sind. The invention and developments thereof are as follows explained with reference to embodiments shown in ten figures are shown.

Es zeigenShow it

Fig. 1 und 2 in schematischer Seitenansicht Cassegrain- Antennen mit einem Strahlwellenleiter-Speisesystem mit zwei Planspiegeln, Fig. 1 and 2 in a schematic side view Cassegrain antenna with a beam waveguide feed system with two plane mirrors,

Fig. 3 in schematischer Seitenansicht eine Cassegrain-Antenne mit einem Vierspiegel- Strahlwellenleitersystem, Fig. 3, in a schematic side view of a Cassegrain antenna with a beam waveguide system Vierspiegel-

Fig. 4 in schematischer Seitenansicht eine Cassegrain-Antenne mit einem Zweispiegel-Strahlwellenleitersystem und exzentrisch gelegener Azimutdrehachse, Fig. 4, in a schematic side view of a Cassegrain antenna having a two-mirror beam waveguide system and eccentrically situated azimuth axis of rotation

Fig. 5 bis 9 jeweils in einem Querschnittsausschnitt Anpassungsstrukturen auf der Linsenoberfläche, Fig. 5 to 9 each in a cross-sectional cut-matching structures on the lens surface,

Fig. 10 das Ausführungsbeispiel einer plankonvexen dielektrischen Linse mit feinen Lüftungskanälen. Fig. 10 shows the embodiment of a plano-convex dielectric lens with fine ventilation channels.

Die in Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht darge stellte Cassegrain-Antenne weist einen Hauptreflektor 1 und einen über Stützen 2 am Hauptreflektor 1 gehaltenen Fang reflektor 3 auf. Im rotationssymmetrisch ausgebildeten Hauptreflektor 1 ist im Scheitelbereich eine Strahldurch gangsöffnung 4 vorgesehen, durch welche das Strahlenbündel vom Speisesystem zum rotationssymmetrisch ausgebildeten Fangreflektor 3 verläuft. Das hinter dem Hauptreflektor 1 angeordnete Speisesystem besteht aus einem Erregerhorn strahler 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-An tenne, wobei der Umlenkspiegel 6 mit dem Hauptreflektor 1 und dem Fangreflektor 3 um die Elevationsdrehachse 8 mit geschwenkt 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. 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 Erreger hornstrahlers 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 Horn strahlers 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 Horn strahler 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.The Cassegrain antenna shown in FIG. 1 in a schematic side view has a main reflector 1 and a catch reflector 3 held on supports 2 on the main reflector 1 . In the rotationally symmetrical main reflector 1 , a beam passage opening 4 is provided in the apex area, through which the beam runs from the feed system to the rotationally symmetrical catching reflector 3 . The feed system arranged behind the main reflector 1 consists of an exciter horn 5 and a beam waveguide system which is composed of two planar deflection mirrors 6 and 7 . Through the two deflecting mirrors 6 and 7 , the elevation axis of rotation 8 of the pivotable Cassegrain antenna runs in the horizontal direction, the deflecting mirror 6 being pivoted with the main reflector 1 and the catch reflector 3 about the axis of rotation 8 , whereas the mirror 7 is fixed. The vertical azimuth axis of rotation 9 runs through the center of the catch reflector 3 , through the center of the passage opening 4 , through the flat deflecting mirror 6 and through the center of a high-frequency rotary coupling 10 , to the lower fixed end of which a fixed feed waveguide 11 is connected. This feed waveguide 11 ends in an operating space 13 accommodated in the antenna base 12 and is there firmly connected to transmitting and receiving devices via a transmitting / receiving switch 17 . At the upper rotatable connection of the HF rotary coupling 10 , a curved waveguide section 14 is connected, in the course of which a direction finder coupler 15 lies and at the upper end of which the short exciter horn 5 is attached. This exciter horn 5 is formed out as a grooved horn. A dielectric lens 16 is installed in the opening of the exciter horn 5 , which ensures the necessary focusing of the radiation. The deflection mirrors 6 and 7 need not be curved and therefore do not make any cross-polarization contributions. The lens 16 is arranged centrally and symmetrically to the axis of symmetry of the exciter horn 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 is approximately in the tip of the horn radiator 5 . The surface of the lens 16 facing away from the horn is, for example, flat. In the case of transmission, a parallel or slightly divergent beam then emerges from the dielectric lens 16 . The divergence of this bundle is considerably less than with a horn without lens. Such a bundle can be produced not only with a plano-convex lens, but also with a suitable biconvex or concave-convex lens. The free parameters of the lens facilitate the optimization of the radiation properties of the excitation system.

Fig. 2 zeigt, ebenfalls in einer schematischen Seitenan sicht, eine ähnliche Cassegrain-Antennenanordnung wie die jenige 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 An ordnung nach Fig. 2 enthält kein gekrümmtes Rundhohlleiter stück und keine Hochfrequenz-Drehkupplung. Die Ein-/Ausgänge der mit dem Hornstrahler 5 fest verbundenen Sende-/Empfangs weiche 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 Recht eckhohlleiter angeordneter Drehkupplungen. Diese zweite Mög lichkeit ist in Fig. 2 allerdings nicht eigens dargestellt. Fig. 2 shows, also in a schematic Seitenan view, a similar Cassegrain antenna arrangement as that of FIG. 1. The arrangement of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only in the supply of the excitation horn radiator 5 designed as a grooved horn. At the order of Fig. 2 does not contain a curved circular waveguide tee and no high-frequency rotary joint. The inputs / outputs of the transmit / receive switch 17 , which are firmly connected to the horn 10 , therefore make the azimuth rotary movements of the antenna. The connection to the fixed receivers and / or transmitters in the operating space 13 is made via flexible lines 18 or rotary couplings arranged in the azimuth axis of rotation 9 in the course of the lowered right-hand waveguide. This second possibility is not specifically shown in FIG. 2.

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 gehal tenen, 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. Auch hierbei kann der Umlenkspiegel 6 gemeinsam mit dem Hauptreflektor und dem Fangreflektor 3 um die Elevations drehachse geschwenkt werden, wogegen der Umlenkspiegel 7 feststeht. Die Azimutdrehachse 9 verläuft bei der gezeich neten Zenitstellung der Antenne durch das Zentrum des Fang reflektors 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 Speise hohlleiter 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 sym metrisch zur Symmetrieachse des Hornstrahlers 21 liegt. Auch der Erregerhornstrahler 21 weist eine kurze Baulänge auf, da mit der dielektrischen Linse 16 die notwendige Strahlfokus sierung für die Bestrahlung der ebenen Umlenkspiegel 19, 20, 7 und 6 und des Fangreflektors 3 erreicht wird. 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 held over supports 2 TEN, rotationally symmetrical trained reflector 3 . The feed system consists of four flat deflecting mirrors 6 , 7 , 19 and 20 . The elevation axis of rotation 8 runs in the horizontal direction through the two flat mirrors 6 and 7 . Here, too, the deflection mirror 6 can be pivoted together with the main reflector and the catch reflector 3 about the axis of rotation, whereas the deflection mirror 7 is fixed. The azimuth axis of rotation 9 runs at the zenith position of the antenna through the center of the catch reflector 3 , through the center of the through opening 4 , through the plane mirror 6 , through the plane mirror 19 and through a fixed below the plane mirror 19 exciter horn 21st The exciter horn 21 is rigidly connected with the interposition of the directional coupler 15 via a feed waveguide 22 with the fixed in the operating room 13 transmitting and receiving devices. An embodiment corresponding to FIG. 4 described later is also possible. A transmission / reception switch 17 is also inserted in the course of the feed waveguide 22 . A rotary coupling is not necessary with this arrangement. In the opening of the excitation horn emitter 21 designed as a grooved horn, a dielectric lens 16 is attached in accordance with the arrangements according to FIGS. 1 and 2, which lies centrally and symmetrically to the axis of symmetry of the horn emitter 21 . The excitation horn 21 has a short overall length, since with the dielectric lens 16 the necessary beam focus is achieved for the irradiation of the planar deflection mirrors 19 , 20 , 7 and 6 and the catch reflector 3 .

Fig. 4 zeigt schließlich eine Cassegrain-Antenne mit einer exzentrisch verlaufenden Azimutdrehachse in einer sche matischen 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 Elevationsdreh achse 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 Erreger hornstrahler 31 verläuft die Azimutdrehachse 30, wobei diese Achse 30 identisch mit der Symmetrieachse des Hornstrahlers 31 ist. Der als Rillenhornstrahler in kurzer Bauform ausge bildete Erregerhornstrahler 31 ist hier fest mit einem Polarisationsdrehgestell 32 verbunden. Bei Linearpolarisa tion 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 Hohllei terbauteilen 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-/Empfangs weiche, an welche ein Sender 33 über flexible Leitungen 38 oder Drehkupplungen (in Fig. 4 nicht dargestellt) ange schlossen ist. Fig. 4 shows a Cassegrain antenna with an eccentric azimuth axis of rotation in a cal matic side view. This Cassegrain antenna has a rotationally symmetrical main reflector 23 with a through opening 24 arranged in the apex area, through which a rotationally symmetrical catch reflector 25 , which is held on supports 26 on the main reflector 23 , is irradiated on the part of the feed system. The elevation axis of rotation 27 extends in the horizontal direction through two flat deflecting mirrors 28 and 29 . Together with the main reflector 23 and the catch reflector 25 , the deflecting mirror 28 can be pivoted about the axis of rotation of the elevation. The deflection mirror 29 , however, is fixed. The azimuth axis of rotation 30 is laterally offset with respect to the common axis of symmetry of the main reflector 23 and the catch reflector 25 . The azimuth axis of rotation 30 runs through the flat deflecting mirror 29 and an exciter horn emitter 31 attached underneath, this axis 30 being identical to the axis of symmetry of the horn emitter 31 . The exciter horn 31 formed as a grooved horn in a short design is firmly connected to a polarization bogie 32 here. With linear polarization, the polarization direction often has to be corrected. For this purpose, the entire waveguide feed system is accommodated in the so-called polarization bogie 32 and also rotated, the exciter horn 31 also participating in this rotary movement. The horn 31 does not need to be rotated if a rotary coupling is inserted between it and the subsequent hollow conductor components. This is recommended under certain circumstances when the weight of the horn 31 and the lens 37 is very large. The bogie 32 also contains receiving devices and a transmitting / receiving switch, to which a transmitter 33 is connected via flexible lines 38 or rotary couplings (not shown in FIG. 4).

Diese Geräte 32 und 33 befinden sich in einem festen Betriebs raum 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 in a fixed operating space 34 . In this fixed operating space 34 there is a turntable 35 on which the antenna base 36 is rotatably guided about the azimuth axis of rotation 30 by means of impellers 39 . The polarization bogie 32 is suspended on the base 36 by means of a rotary bearing 40 .

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 excitation horn emitter 31 has a dielectric lens 37 in its opening, which ensures the necessary focusing of the radiation towards the flat deflecting mirror 29 . The lens 37 is arranged centrally and symmetrically to the axis of symmetry of the horn 31 so that it does not generate cross polarization in the main beam direction. The lens 31 is, for example, again plano-convex, the flat surface facing away from the horn 31 .

Ein anderes Ausführungsbeispiel, welches zeichnerisch nicht eigens dargestellt ist, weist im Speisesystem ebenfalls ein mit zwei ebenen Umlenkspiegeln versehenes Strahlwellen leitersystem auf, wobei durch die beiden Umlenkspiegel die Elevationsdrehachse verläuft. Die Azimutdrehachse geht aber bei Zenitstellung der Antenne durch das Zentrum des Fang reflektors, durch das Zentrum der Strahldurchgangsöffnung im Hauptreflektor und durch denjenigen der beiden Umlenkspie gel, 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 Azimut drehachse 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 in the drawing is also shown, also points in the feed system a beam wave provided with two flat deflecting mirrors conductor system, with the two deflecting mirrors Elevation axis of rotation. The azimuth axis of rotation goes however at the zenith position of the antenna through the center of the catch reflector, through the center of the beam passage opening in the Main reflector and through that of the two deflecting bars gel, which is immediately behind the beam passage opening of the main reflector. The one about rotary couplings or flexible lines fed with the dielectric lens exciter horn emitter provided in the aperture and that of other deflected mirrors irradiated are parallel in one to the azimuth axis of rotation and thus offset to it Axis arranged. When the antenna rotates around the azimuth the last-mentioned deflecting mirror and the Exciter horn radiators therefore due to their compared to the Azimuth axis of eccentric arrangement 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 einzel nen mit der Linsenausbildung aufgeführt wurden.In all the described exemplary embodiments, of course those advantageous and expedient Apply measures before the description of the figures in detail with the lens training.

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 Anpassungsstruktu ren sollen Reflexionen vermieden werden. 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 Anpassungsstruk turen sind dagegen Zweibandstrukturen zum Zwecke einer guten Anpassung für zwei Frequenzen (getrenntes Sende-/Empfangsfre quenzband) . Fig. 5 to Fig. 9 show five different possibilities of adjustment structures on the surface of the mounted in the opening of the excitation horn dielectric lens respectively in a cross section cut-out. Reflections are to be avoided with these adaptation structures. The structures shown are concentric groove structures. The structures shown in FIGS. 5, 8 and 9 are so-called broadband structures in which there is an exact adaptation at one frequency and there is a relatively low frequency dependency. The adjustment structures shown in FIGS . 6 and 7, on the other hand, are two-band structures for the purpose of good adaptation for two frequencies (separate transmit / receive frequency band).

Fig. 10 zeigt in einer Querschnittsansicht ein Ausführungs beispiel einer erfindungsgemäßen dielektrischen Linse, wobei die Oberflächenstrukturen nicht mehr zu erkennen sind. Erst durch Verwendung einer solchen Linse lassen sich verhältnis mäßig hohe Leistsungen von z. B. mehr als 800 Watt übertragen. Die scheibenartig aufgebaute plankonvexe Linse 41 enthält feine axiale Lüftungskanäle 42 und feine 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 Lüf tungskanälen möglich. Fig. 10 shows a cross-sectional view of an execution example of a dielectric lens according to the invention, wherein the surface structures are no longer recognizable. Only by using such a lens can relatively high performance of z. B. transmitted more than 800 watts. The disc-shaped plano-convex lens 41 contains fine axial ventilation channels 42 and fine radial ventilation channels 43 . The air supplied is symbolized by arrow 44 and the air discharged by arrows 45 , 46 and 47 . In principle, lenses with only radial or axial ventilation channels are also possible.

Claims

1. Cassegrain antenna, which is pivotable about an azimuth and an elec tion axis of rotation, for a satellite radio ground station consisting of a rotationally symmetrical main reflector, a rotationally symmetrical catch reflector and a feed system arranged behind the main reflector provided with a central beam passage opening, the composed of a circular aperture, ge fed via a waveguide system exciter horn radiator and a beam waveguide system consisting of at least two planar deflecting mirrors, characterized in that above the aperture of the exciter horn radiator ( 5 ), a rotationally symmetrically trained, dielectric-symmetrically trained, collectively formed, protective cover of the exciter horn radiator ( 16 , 41 ) is arranged, one focal point is located approximately in the tip of the exciter horn emitter, that the converging lens ( 41 ) has fine ventilation channels ( 42 , 43 ) that are used to cool the lens at the same time serve the cooling of the feeding Hohlleitersy stems, and that the converging lens ( 16 ) carries a matching structure to avoid reflections on both sides.

2. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the fine ventilation channels ( 42 ) run parallel to the longitudinal axis of the exciter horn.

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

4. Cassegrain antenna according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the two lens surfaces is a hyperboloid has shape.

5. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the adaptation structures consist of concentric grooves, which is a depth of about a quarter of the operating wavelength have λ.

6. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the adjustment structures each by one or more dielectric layers are formed.

7. Cassegrain antenna according to one of claims 1, 5 and 6, characterized in that in the case of a separate transmission / reception frequency band for the higher frequency band on both sides of the converging lens ( 16 ), a second, frequency-selective adaptation structure is provided which is provided by the higher one Frequency band about λ / 4-deep concentric grooves or bores is formed.