DE60215686T2

DE60215686T2 - Funkwellenlinsenantennenvorrichtung

Info

Publication number: DE60215686T2
Application number: DE60215686T
Authority: DE
Inventors: c/o Osaka Works of Sumitomo Masatoshi Osaka KURODA; c/o Osaka Works of Sumitomo Tetsuo Osaka-shi KISHIMOTO; c/o Osaka Works of Sumitomo Katsuyuki Osaka-shi IMAI; Yoshizo Toyono-gun SHIBANO
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; JSAT Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; JSAT Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: CA2460982A1; US20040263418A1; CN101098050B; EP1819014A1; EP1819015A1; EP1437796A1; US7061448B2; TWI230484B; EP1437796A4; JPWO2003030303A1; EP1641076A1; NZ531876A; DE60215686D1; WO2003030303A1; IL161029A0; CN1557039A; EP1437796B1; JP3613280B2; CN101098050A; CN100391051C

Description

Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung für die Satellitenkommunikation und die Kommunikation zwischen Antennen. Konkret betrifft sie Funkwellen-Linsenantennenvorrichtungen mit einer Luneberg-Linse, mit der z.B. Funkwellen von einer Vielzahl geostationärer Satelliten empfangen oder zu den geostationären Satelliten gesendet werden, und einer Anzeigekarte (d.h. eine Zeichnung, die als Zeiger zum Positionieren verwendet wird), durch die sich die Antennenelemente dieser Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Funkwellen genau und leicht positionieren lassen.
Stand der Technik
Eine Luneberg-Linse, die als Funkwellenlinse bekannt ist, besteht aus dielektrischem Material weitgehend in Form einer Kugel. Die relative elektrische Konstante ε r jedes ihrer Teile entspricht im Wesentlichen der folgenden Formel (1): ε r = 2 – (r/a)2 Formel 1, wobei

a: der Radius der Kurbel ist und
r: der Abstand vom Mittelpunkt der Kurbel.

Eine Antennenvorrichtung mit einer solchen Luneberg-Linse kann Funkwellen aus jeder beliebigen Richtung erfassen und sie in jede gewünschte Richtung senden, wobei der Brennpunkt der Funkwellen auf jede gewünschte Position eingestellt werden kann.
Unter Ausnutzung dieses Vorteils ist eine Antennenvorrichtung erfunden worden, die einen Satelliten auf der Umlaufbahn verfolgen kann. Eine derartige Satellitenverfolgungs-Antennenvorrichtung umfasst eine halbkugelförmige Luneberg-Linse, die in der Mitte einer horizontal (parallel zum Boden) angeordneten und kreisförmigen Reflexionsplatte angeordnet ist, und einen bogenförmigen Trägerarm, der die kugelförmige Oberfläche der Linse überspannt, einen Mechanismus zum Schwenken des Trägerarms mit horizontalem Drehgelenk an beiden Enden des Arms, die als Drehpunkte wirken, und einen Mechanismus zum Schwenken der Linse und der Reflexionsplatte, einen Mechanismus zum Schwenken der Linse und der Reflexionsplatte, einschließlich des Armschwenkmechanismus mit einer vertikalen Mittelachse als Drehpunkt und ein Antennenelement (Primärstrahler) mit einem Längspositions-Einstellmechanismus, das an dem Trägerarm befestigt ist.
Mit dem Armschwenkmechanismus, dem Schwenkmechanismus und dem Längspositions-Einstellmechanismus für den Arm kann diese Antennenvorrichtung der Primärstrahler zu dem Brennpunkt der Funkwellen von einem Satelliten bewegen, der sich mit der Bewegung des Satelliten ändert. Verglichen mit einer Parabolantenne zur Satellitenverfolgung werden dadurch eine kompakte Form und ein niedriges Gewicht erreicht.
Eine Antennenvorrichtung, die durch Kombinieren einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse mit einer Reflexionsplatte entsteht, kann Funkwellen aus jeder beliebigen Richtung verarbeiten, indem das Antennenelement in eine gewünschte Position auf der kugelförmigen Oberfläche der Linse bewegt wird. Damit die Funkwellen aus allen Richtungen (360°) verarbeitet werden können, ist es entscheidend, dass die Reflexionsfläche horizontal ist. Daher war es selbstverständlich, die Reflexionsplatte horizontal anzuordnen. Unter den Luneberg-Linsenantennenvorrichtungen befindet sich eine, bei der eine halbkugelförmige Linse derart mit einer Reflexionsplatte kombiniert wird, dass sie die gleichen Funktionen wie eine kugelförmige Linse erfüllt. 24 zeigt schematisch eine derartige Vorrichtung. Darin sind eine Reflexionsplatte 1, eine halbkugelförmige Luneberg-Linse 2 und ein Antennenelement 4 dargestellt.
Um mit dieser Art von Antennenvorrichtung eine stabile Sende-/Empfangsleistung zu erreichen, muss der Abstand vom Linsenmittelpunkt zum Außenrand der Reflexionsplatte 1 (d.h. der Radius R der Reflexionsplatte) größer sein als der Radius a der Linse 2. Der Radius R der Reflexionsplatte wird angegeben durch die Formel R = a/cos θ, wobei θ der Einfallswinkel der Funkwellen ist. Je nach Einfallswinkel der Funkwellen kann der Radius R mehr als doppelt so groß sein wie der Radius a.
XP 000369229 legt eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung mit einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse offen.
Probleme
Um mit einer Antennenvorrichtung mit halbkugelförmiger Luneberg-Linse und Reflexionsplatte eine stabile Sende-/Empfangsleistung zu erreichen, muss der Abstand von der Linsenmitte zum Außenrand der Reflexionsplatte 1 (Radius R der Reflexionsplatte) größer ist als der Radius a der Linse 2. Der Radius R kann mehr als doppelt so groß sein wie der Radius a. Folglich ist diese Reflexionsplatte das größte der Teile einer Antennenvorrichtung.
Wenn eine derartige große Reflexionsplatte ausgehend von dem konventionellen Konzept horizontal installiert wird, ist der Platzbedarf groß, wobei der Installationsplatz begrenzt ist. Somit kann es infolge der begrenzten Platzsituation vorkommen, dass eine Antennenvorrichtung nicht installiert werden kann.
Die Erfinder haben die Antennenvorrichtung mit halbkugelförmiger Luneberg-Linse als Fernsehantenne für den Satellitenempfang in einem privaten Haushalt vorgesehen. In einem privaten Haushalt gibt es allerdings im Allgemein besondere Beschränkungen hinsichtlich des Installationsplatzes.
Zudem entstehen bei der horizontalen Installation im Freien Probleme mit auf der Reflexionsplatte verbleibendem Schnee und Regen. Dementsprechend sind auch hier Gegenmaßnahmen zu treffen.
Eine Luneberg-Linsenantennenvorrichtung hat den Vorteil, dass sie Funkwellen aus jeder Richtung verarbeiten kann, indem das Antennenelement auf der kugelförmigen Oberfläche der Linse zu einer gewünschten Position bewegt wird. Daher sollte bei dieser Art konventioneller Vorrichtung vorteilhafterweise die Reflexionsplatte in Form einer zu der Linse konzentrischen Scheibe ausgebildet und horizontal (parallel zum Boden) angeordnet werden.
Da jedoch bei diesem Aufbau die Reflexionsplatte über den gesamten Rand der Linse hervorsteht, entstehen Probleme wie eine Zunahme der Größe, des Gewichts, der Kosten und des Platzbedarfs der Vorrichtung und Schwierigkeiten bei deren Handhabung. Bislang ist eine Lösung dieser Probleme gänzlich unberücksichtigt geblieben.
Aus diesem Grunde wird es bevorzugt, eine kompakte Größe, ein geringes Gewicht und verringerte Kosten für eine Antennenvorrichtung mit Luneberg-Linse unter Verwendung einer Reflexionsplatte zu erreichen, ohne dafür Zugeständnisse im Hinblick auf die bei einer Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geforderte elektrischen Leistung machen zu müssen.
In Japan gibt es beispielsweise eine Vielzahl von geostationären Satelliten für Satellitenübertragungen. Zum Empfangen von Funkwellen von derartigen geostationären Satelliten, kommen Parabolantennen zum Einsatz. Parabolantennen bzw. die oben beschriebenen Satellitenverfolgungs-Linsenantennenvorrichtungen können jedoch nur einen einzigen Satelliten oder Satelliten an ein und demselben Punkt abdecken.
Darüber hinaus haben Parabolantennen nur einen schmalen Empfangsbereich für Funkwellen. Deshalb muss für Satelliten außerhalb des Erfassungsbereichs die Anzahl der verwendeten Antennen erhöht werden.
Vorzugsweise wird eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geschaffen, die Funkwellen unabhängig zu einer Vielzahl von geostationären Satelliten senden und von diesen empfangen kann.
Eine derartige Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung hat eine Vielzahl von Antennenelementen, die der Anzahl von Satelliten entsprechen. Es ist jedoch nicht leicht, eine Vielzahl von Antennenelementen auf die jeweiligen Brennpunkte der Funkwellen von den Zielsatelliten zu positionieren. Auch für dieses Problem wird eine Lösung geschaffen.
Bei einer konventionellen Parabolantenne wird zur Ausrichtung der Funkwellen-Sende- und Empfangsrichtung zu einem Satelliten ein kugelförmiges Koordinatensystem an dem Antennen-Installationspunkt verwendet, und die Richtung wird mithilfe von zwei sich senkrecht kreuzenden Variablen ermittelt, d.h. mit dem Azimut φ und der Elevation θ am Antennen-Installationspunkt (siehe 25).
Da der Azimut und die Elevation je nach Region (um genauer zu sein, je nach Punkt), an der/dem die Antenne installiert ist, sehr unterschiedlich, z.B. wird bei Parabolantennen für BS- und CS-Funk eine Grobeinstellung mithilfe einer Spezialkarte vorgenommen, auf der gleichgroße Azimutlinien und gleichgroße Elevationslinien als Referenzlinien eingezeichnet sind, und anschließend wird eine Feineinstellung vorgenommen, während der auf einem Bildschirm angezeigte numerische Wert für die Empfangsempfindlichkeit beobachtet wird, um eine optimale Richtung zu suchen.
Allerdings ist die Richtungseinstellung mit diesem Verfahren schwierig und zeitaufwendig für jemanden, der an eine derartige Einstellung nicht gewöhnt ist. Bei einer Antennenvorrichtung mit Luneberg-Linse wird nicht die Position der Antenne selbst, sondern des Antennenelements eingestellt. Da jedoch die Art Vorrichtung, die unabhängige Sende- und Empfangsvorgänge für eine Vielzahl von geostationären Satelliten ermöglicht (Mehrstrahlenvorrichtung) über eine Vielzahl von Antennenelementen verfügt, ist wiederholt eine umständliche Einstellung erforderlich sehr, die sehr zeitaufwendig ist.
In Japan gibt es derzeit eine Reihe von geostationären Satelliten im Bereich von 110°–162° östliche Länge. Darunter können lediglich drei an der Position 110° östliche Länge mit einem einzigen Antennenelement abgedeckt werden. Die anderen Satelliten sind leicht zueinander versetzt. Um folglich alle Satelliten abdecken zu können, werden unter den gegenwärtigen Umständen mindestens zehn Antennenelemente benötigt. Selbst um nur die Hälfte der Satelliten abzudecken, sind 4–6 Antennenelemente notwendig. Dementsprechend ist die Einstellung extrem mühsam.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das zuverlässige und einfache Positionieren einer Vielzahl von Antennenelementen zu den jeweiligen Satelliten zu ermöglichen.
Einrichtung zur Lösung der Probleme
Geschaffen wird eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung mit einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse aus einem dielektrischen Material, einer Reflexionsplatte, deren Größe über dem Linsendurchmesser an der Halbschnittfläche der Linsenkugel liegt, einem Antennenelement, das am Brennpunkt der Linse vorgesehen ist, einer Halteeinrichtung zum Halten des Antennenelements und einem Anbringungsabschnitt zum Anbringen der Antennenvorrichtung an einem Installationsabschnitt, wobei die Reflexionsplatte so an dem Installationsabschnitt befestigt wird, dass sie im Wesentlichen vertikal zum Boden verläuft.
Bei dieser Antennenvorrichtung kann der Anbringungsabschnitt auf der Reflexionsplatte vorgesehen sein und direkt an einer Wand- oder einer Seitenfläche eines Gebäudes befestigt werden.
Weiterhin kann der Platz effektiv in einer Anordnung genutzt werden, wobei die Reflexionsplatte an dem Installationsabschnitt derart angebracht wird, dass sie auf einer geneigten Fläche des Installationsabschnitts zum Boden geneigt ist.
Da diese Antennenvorrichtung installiert werden kann, während die Reflexionsplatte im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, ist der erforderliche Installationsplatz möglicherweise gering.
Darüber hinaus kann die Antennenvorrichtung an Wandflächen, Verandazäunen, Dächern, auf Veranden errichteten Masten und an Wänden befestigten horizontalen Stangen angebracht werden. In Japan sind geostationäre Satelliten für die Satellitenübertragung südwestlich ausgerichtet. In diesem Fall kann eine horizontal angeordnete Antenne nur an einer Stelle installiert werden, die in südwestliche Richtung weist. Da Gebäude Wände aufweisen, die nach Westen oder Südwesten zeigen, kann bei vertikaler Anordnung der Antenne eine solche Fläche als Installationsabschnitt genutzt werden, wodurch die räumlichen Beschränkungen gelockert und die Auswahlmöglichkeiten für die Installationsstellen größer werden. Darüber hinaus ist es möglich, sie direkt an einer Seite eines Verandazauns anzubringen, an dem oft eine Parabolantenne installiert wird, oder an einem Mast für eine Fernsehantenne. Durch die Anbringung an einer derartigen Stelle stellt die Antenne kein Hindernis dar.
Indem weiterhin die Reflexionsplatte im Wesentlichen vertikal errichtet wird, können Regentropfen spontan abtropfen und auch Schnee bleibt weniger wahrscheinlich an ihr haften.
Da die Linse halbkugelförmig ist, ist sie außerdem sehr fest und wird mit geringerer Wahrscheinlichkeit vom Winddruck beeinträchtigt. Zudem ist es möglich, die Trägerfläche durch Verwendung der Reflexionsplatte zu vergrößern. Indem sie also an einer stabilen Wand oder an einem Zaun befestigt wird, lässt sich eine gute Windbeständigkeit erreichen. In normalen Haushalten sind Parabolantennen gewöhnlich an einem Punkt befestigt, weshalb sie keine ausreichende Stabilität und Windbeständigkeit aufweisen. Es wird eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geschaffen mit einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse aus einem dielektrischen Material, einer Reflexionsplatte, die größer ist als der Linsendurchmesser an einer Halbschnittfläche der Linsenkugel, und einem Antennenelement, das an dem Brennpunktabschnitt der Linse vorgesehen ist, und einem Halteelement zum Halten des Antennenelements, wobei die Reflexionsplatte nichtkreisförmig ausgebildet wird, indem ein Bereich entfernt wird, bei dem es sich nicht um den Abschnitt handelt, der die Funkwellen aus Richtungen in einem vorher festgelegten Bereich reflektiert, und wobei die Luneberg-Linse an der Reflexionsplatte zu einer Richtung verschoben befestigt ist, die der Richtung gegenüberliegt, in die die Linse Funkwellen sendet und aus der sie Funkwellen empfängt.
Vorzugsweise hat die Reflexionsplatte eine Fächerform, die von einem großen gebogenen Rand, der konzentrisch zum Mittelpunkt der Linse verläuft und einen größeren Durchmesser als die Linse aufweist, einem kleinen gebogenen Rand nahe am äußeren Rand der Linse gegenüber dem großen gebogenen Rand und von Seitenrändern gebildet wird, die die Enden des großen gebogenen Randes mit den Enden des kleinen gebogenen Randes verbinden, oder sie hat eine Form, die einen derartigen Fächer einschließt.
Im Idealfall ist ausgehend von einer derartigen Fächerform der große gebogene Rand der Reflexionsplatte so ausgeschnitten, dass der Funkwellen-Einfallswinkel in einem Abschnitt umso kleiner ist, je kürzer der Abstand (R wird berechnet durch die Formel R = a/cos θ) von der Linsenmitte zum Rand ist. Eine ideale Form ist erreicht, wenn die halbkugelförmige Linse auf der Reflexionsoberfläche im gleichen Winkel hervorsteht wie die Welleneinfallswinkel von den miteinander kommunizierenden Seiten an beiden äußeren Enden aus den entgegengesetzten Richtungen zu der Einfallsrichtung der Funkwellen und beide Seitenränder entlang der Kontur der hervorstehenden halben Ellipse entfernt werden. Wenn die Einfallswinkel der Funkwellen von den kommunizierenden Seiten an beiden äußeren Enden in dieser idealen Form unterschiedlich sind, ist die Reflexionsplatte asymmetrisch (nachfolgend als verformter Fächer bezeichnet). Wenn die Reflexionsplatte in Fächerform oder in Form eines verformten Fächers bei Verwendung der Antennenvorrichtung in Japan einen Spreizwinkel des Fächers von 130° aufweist, ist es möglich, sämtliche vorhandenen geostationären Satelliten abzudecken.
Den Erfindern ging es um die Nutzung einer Antennenvorrichtung mit Luneberg-Linse und Reflexionsplatte zum Senden und Empfangen von Funkwellen zwischen der Antennenvorrichtung und geostationären Satelliten. Zum Empfangen von Funkwellen, z.B. BS-Funk oder Ähnliche, werden Parabolantennen verwendet. Allerdings dienen sie ausschließlich dem Empfang und funktionieren bei Satelliten nur in bestimmten Richtungen. Im Gegensatz dazu kann eine Antennenvorrichtung mit Luneberg-Linse Funkwellen von einer Vielzahl von Satelliten erfassen, indem eine Vielzahl von Antennenelementen an Brennpunkten für die Funkwellen von den jeweiligen geostationären Satelliten geschaffen werden. Darüber hinaus kann durch Erhöhung der Anzahl von Antennenelementen eine bilaterale Kommunikation (Senden und Empfangen) gleichzeitig erfolgen.
In Japan gibt es gegenwärtig mehr als zehn geostationäre Satelliten. Sie befinden sich sämtlich im Bereich von 110–162° östlicher Länge. Bei Nutzung einer kreisförmigen Reflexionsplatte werden lediglich Funkwellen in ihrem begrenzten Bereich reflektiert und keinerlei Funkwellen in anderen Bereichen. Deshalb werden die Bereiche, in denen keine Funkwellen reflektiert werden, entfernt. Dadurch ist die Reflexionsplatte nicht kreisförmig und ihre Größe verringert.
Die Funkwellen-Sende- und -Empfangsrichtung variieren je nachdem, wo die Antenne installiert ist. Z.B. beträgt in Yonakuni der Azimut für einen Satelliten bei 110° östlicher Länge 209,2° und der Azimut für einen Satelliten bei 162° östlicher Länge 117,1°, wobei Norden bei 0° liegt, so dass die Differenz zwischen beiden 92,1 ° beträgt. In Japan ist die Differenz im Hinblick auf den Azimut zwischen den geostationären Satelliten bei 110° und 162° östlicher Länge in Yonakuni besonders groß. Wenn die Reflexionsplatte eine symmetrische Fächerform oder die Form eines verformten Fächers hat, liegt daher der Spreizwinkel auf einer Seite (die Seite, die den größeren Spreizwinkel von der Mitte aufweist) bei 180 – 171,1 = 62,9. Bei einer symmetrischen Form wird das Doppelte dieses Winkels, d.h. 125,8°, benötigt. In dem der Spreizwinkel des Fächers auf etwa 130° eingestellt wird, ist es folglich möglich, Reflexionsplatten der gleichen Form in ganz Japan zu verwenden.
Die Größe der Reflexionsplatte (Radius R des großen gebogenen Randes des Fächers) hat einen Optimalwert für jeden Einsatzort der Antenne, da der Einfallswinkel θ der Funkwellen für jeden geostationären Satelliten je nach Einsatzort der Antenne variiert. Wenn jedoch davon ausgegangen wird, dass sich das Zielgebiet über das gesamte Land erstreckt und 12 Zielsatelliten miteinander kommunizieren, dann ist R ≥ a × 2,19 (a ist der Radius der Linse). Wenn also der Radius diese Formel erfüllt, ist es möglich, in ganz Japan Reflexionsplatten derselben Größe zu verwenden.
Als Nächstes wird eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geschaffen, die eine Funkwellen-Reflexionsplatte, eine halbkugelförmige Luneberg-Linse, die auf der Reflexionsplatte vorhanden ist, wobei die Halbschnittfläche der Kugel entlang der Reflexionsfläche liegt, ein Antennenelement zum Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen von Funkwellen und ein Halteelement zum Halten der Antennenelemente an einer vorgegebenen Position umfasst, wobei das Antennenelement aus mehreren Teilen besteht, so dass es einer Vielzahl von miteinander kommunizierenden Seiten entspricht.
Außerdem wird eine Funkwellen-Antennenvorrichtung geschaffen, die eine Reflexionsplatte für Funkwellen, eine halbkugelförmige Luneberg-Linse, die auf der Reflexionsplatte vorhanden ist, wobei die Halbschnittfläche der Kugel entlang der Reflexionsfläche liegt, ein Antennenelement zum Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen von Funkwellen und einen bogenartigen Trägerarm umfasst, der die Linse überspannt, wobei das Antennenelement aus einer Vielzahl von Teilen besteht, und die des Weiteren eine Einrichtung zum Anbringen der Antennenelemente in Intervallen, die den Abständen zwischen den geostationären Satelliten entsprechen, an einem bogenförmigen Element-Halteabschnitt des Trägerarms, der sich entlang der kugelförmigen Fläche der Linse erstreckt, sowie einen Elevations-Einstellmechanismus zum Schwenken des Trägerarms an eine gewünschte Position um eine durch die Mitte der Linse verlaufende Achse herum umfasst.
Weiterhin wird zum Lösen der erfindungsgemäßen Aufgabe eine Anzeigekarte für eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung mit einer Abdeckung geschaffen, die auf eine halbkugelförmige Luneberg-Linse aufgesetzt ist, wobei die aufeinander folgenden Linien gleichen Breitengrades und Linien gleicher Längengrad-Differenz, die als Zeiger für Positionier-Antennenelemente dienen, und eine Anzeigemarkierung, die eine Bezugsrichtung zum Anbringen der Abdeckung auf der Linse zeigt, auf die Oberfläche der Abdeckung gezeichnet sind,
wobei angenommen wird, dass der Breitengrad des Antennen-Installationspunktes θ ist, und sein Längengrad φ ist und der Längengrad eines geostationären Satelliten φs und seine Längengrad-Differenz Δφ = φ – φs ist,
wobei die Linien gleichen Längengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem θ verändert wird und dabei Δφ konstant gehalten wird, und
wobei die Linien gleichen Breitengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem Δφ verändert wird und dabei θ konstant gehalten wird. Weiterhin wird eine Anzeigekarte für eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geschaffen, wobei die aufeinander folgenden Linien gleichen Breitengrades und Linien gleicher Längengrad-Differenz, die als Zeiger für Positionier-Antennenelemente dienen, die auf die Oberfläche einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse oder auf einen Film gezeichnet sind, der auf die Oberfläche der Linse geklebt ist,
wobei angenommen wird, dass der Breitengrad des Antennen-Installationspunktes θ ist und sein Längengrad φ ist und der Längengrad eines geostationären Satelliten φs und seine Längengrad-Differenz Δφ = φ – φs ist,
wobei die Linien gleichen Längengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem θ verändert wird und dabei Δφ konstant gehalten wird, und
wobei die Linien gleichen Breitengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem Δφ verändert wird und dabei θ konstant gehalten wird. Des Weiteren wird eine Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung geschaffen, wobei die Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung mit der obigen Anzeigekarte kombiniert wird. Wenn diese Antennenvorrichtung mit einer horizontal angeordneten Reflexionsplatte verwendet wird, kann sie lediglich Funkwellen von der Oberseite der Reflexionsplatte verarbeiten. Für eine Vielzahl geostationärer Satelliten, die auf einer Oberfläche vorhanden sind, die den Äquator einschließt, kann jedoch eine einzige Vorrichtung, die die gleiche Anzahl von Antennenelementen wie zu erfassende Satelliten aufweist, unabhängig Funkwellen für die jeweiligen geostationären Satelliten empfangen oder senden. Dies stellt einen großen Vorteil der Antennenvorrichtung dar.
Zudem werden bei dieser Antennenvorrichtung mithilfe der Element-Anbringungseinrichtung die Antennenelemente zuerst an dem Element-Halteabschnitt des Trägerarm in Intervallen angebracht, die den Abständen zwischen den geostationären Satelliten entsprechen.
Als Nächstes wird mithilfe einer Tabelle bzw. Karte, die zuvor auf der Grundlage des Breitengrades und des Längengrades des Antennen-Installationspunktes erstellt wurde, die Elevation ermittelt, und der Trägerarm wird auf die so ermittelte Elevation geschwenkt und in dieser Position verankert.
Anschließend wird die Antennenvorrichtung in der vorgegebenen Richtung ausgerichtet und installiert. Dadurch kann eine umfassende Positionierung der Antennenelemente erfolgen, wobei die einzelnen Elemente an den entsprechenden Positionen und Intervallen eingestellt werden, die den Satelliten entsprechen.
Folglich werden die Antennenelemente an solchen Positionen angeordnet, in denen sie im Wesentlichen sämtliche Zielsatelliten erfassen können.
Da sich die Brennpunkte der Zielsatelliten im Wesentlichen entlang des gebogenen Element-Halteabschnitts des Trägerarms befinden, sind die Antennenelemente im Wesentlichen nahe der Brennpunkte der Funkwellen ausgerichtet. Hierbei wurde der Begriff „im Wesentlichen" verwendet, da sich die Brennpunkte nur dann vollständig entlang des bogenförmigen Element-Halteabschnitts befinden, wenn der Beobachtungspunkt auf dem Äquator liegt. Auf einem zum Äquator versetzten Breitengrad entsteht eine Verschiebung zwischen den Brennpunkten und dem Bogen des Halteabschnitts. Eine derartige Verschiebung der Elemente von den Brennpunkten infolge einer Breitengrad-Änderung ist nicht sehr groß und kann vernachlässigt werden. Wenn beispielsweise eine Linsenantenne mit einem Durchmesser von etwa 40 cm (handelsübliche Parabolantennen für BS- und CS-Funk haben einen Durchmesser von etwa 45 cm) verwendet wird, liegt die Halbwertbreite der Funkwellenstrahlen bei etwa vier Grad, und eine Verschiebung von etwa einem Grad liegt innerhalb des zulässigen Verwendungsbereiches. Natürlich liegt die Verschiebung vorzugsweise bei Null. Durch einen Feineinstellungsmechanismus für den Azimut und die Elevation lässt sich eine solche Verschiebung korrigieren.
Während zudem der Azimut und die Elevation eines Satelliten – von dem Antennen-Installationspunkt aus gesehen – mit dem Antennen-Installationspunkt schwankt, ist es mit einem Mechanismus zur Feineinstellung des Azimuts und des Drehwinkels für die Einstellung der Polarisationswellen möglich, die Winkeländerung infolge der Änderung des Installationspunktes zu verkraften.
Indem für die jeweiligen Regionen Arme mit Elementen geschaffen werden, die in Intervallen entsprechend den Abständen zwischen den Satelliten in den jeweiligen Regionen angebracht sind, ist es weiterhin möglich, den Fehler zu verringern.
Demzufolge kann bei der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung das Positionieren der Antennenelemente umfassend und dergestalt ausgeführt werden, dass sie einer Vielzahl von Satelliten entsprechen. Somit kann die Einstellung mühelos, zuverlässig und schnell erfolgen.
Wenn die Abstände zwischen den Elementen gering sind, entsteht das Problem der Interferenz zwischen den Elementen. Bei einer Vorrichtung mit einer Vielzahl von Träger armen ist es durch Anbringung der Elemente separat auf den Trägerarmen möglich, die Abstände zwischen den Elementen auf den gleichen Armen zu verbreitern und die Beschränkungen für die Anbringung infolge der gegenseitigen Interferenz zu lockern.
In Japan existieren beispielsweise Satelliten in einem begrenzten Bereich von 110–162° östlicher Länge. Daher können Trägerarme verwendet werden, deren beide Enden aus Gründen der kompakten Größe gerade sind, wodurch sich der Abstand zwischen den beiden Enden verkürzt, oder es können beide Enden gebogen sein (von der Seite aus gesehen), so dass der Element-Halteabschnitt problemlos entlang der Positionspunkte der Antennenelemente angeordnet werden kann. Um diese Arme von den halbkugelförmigen Armen zu unterscheiden, werden sie als verformte Arme bezeichnet.
Durch die Bereitstellung der Anzeigekarte ist es als Nächstes möglich, die Installationspunkte der Antennenelemente auf einer Karte zu bestätigen. Ebenso ist es möglich, Markierungen an den bestätigten Positionen anzubringen. Indem also die Elemente an den markierten Punkten positioniert werden, kann eine zuverlässige Anbringung erfolgen. Dadurch ist die Einstellung selbst bei einer Antennenvorrichtung einfach, bei der die Antennenelemente separat positioniert werden müssen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung zeigt, 2 ist eine teilweise fragmentarische Ansicht, die ein Beispiel für die Anbringung der Antennenvorrichtung zeigt, 3 ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel für den Anbringungsabschnitt zeigt, 4 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel für eine Hakenanbringung zeigt, 5 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für die Anbringung an einem Verandazaun zeigt, 6 ist eine Draufsicht eines Montagewerkzeugs mit Halbschnittklammer, 7 ist eine Draufsicht, die eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung zeigt, 8 ist eine Seitenansicht der Antennenvorrichtung, 9 ist eine Perspektivansicht der Antennenvorrichtung, 10 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zum Festlegen der Form einer Reflexionsplatte, 11 ist eine Ansicht, die eine optimale Form für eine im ganzen Land einsetzbare Reflexionsplatte zeigt, die 12–16 sind Ansichten, die lokale Reflexionsplatten zeigen, 17(a) ist eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkwellen-Antennenvorrichtung, 17(b) ist eine Draufsicht der Vorrichtung, 18(a) ist eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung, 18(b) ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung, 19(a) ist eine Seitenansicht noch einer anderen Ausführungsform der Funkwel len-Linsenantennenvorrichtung, 19(b) ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung, 20(a) ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Anzeigekarte, 20(b) ist eine Seitenansicht der Karte, 21(a) ist eine Draufsicht, die ein Anwendungsbeispiel der Anzeigekarte aus 20 zeigt, 21(b) ist eine Seitenansicht von selbiger, 22 ist eine Perspektivansicht, die ein weiteres Beispiel der Verwendung der Anzeigekarte zeigt, 23 ist eine Perspektivansicht, die noch ein weiteres Beispiel der Anwendung der Anzeigekarte zeigt, 24(a) ist eine Seitenansicht einer konventionellen Luneberg-Antennenvorrichtung mit kreisförmiger Reflexionsplatte, 24(b) ist eine Draufsicht auf selbige, und 25 ist eine erläuternde Ansicht des Azimuts und der Elevation eines Satelliten von dem Installationspunkt der Antenne aus gesehen.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachstehend wird die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung anhand der 1–6 beschrieben.
Wie in 1 und 2 dargestellt, hat diese Antennenvorrichtung eine halbkuppelförmige Luneberg-Linse 2, die an einer Reflexionsplatte 1 befestigt ist, Antennenelemente (Primärstrahler) 4, die von Halteelementen 3 gehalten werden, die so auf der Reflexionsplatte 1 angebracht sind, dass sie sich nahe der kugelförmigen Oberfläche der Linse 2 befinden, und Anbringungsabschnitte 5 zum Anbringen der Reflexionsplatte 1 an einer Wandfläche.
Die Reflexionsplatte 1 wird beispielsweise aus einer Verbundstoffplatte hergestellt, die durch Laminieren einer Metall- oder Kunststoffplatte mit gutem Funkwellen-Reflexionsvermögen und eines Metallblechs zum Reflektieren von Funkwellen entsteht. Ihre Form ist nicht auf die eines Kreises begrenzt, wenn sie Funkwellen von einem mit ihr kommunizierenden Partner reflektieren kann.
Die Luneberg-Linse 2 wird durch das integrale Aufeinanderstapeln halbkugelförmiger Schalen aus einem dielektrischen Material gefertigt, deren dielektrische Konstanten und Durchmesser sich allmählich auf einer mittleren Halbkugel aus einem dielektrischen Material ändern, so dass eine Mehrschichtstruktur (z.B. 8 Schichten) entsteht und dadurch die dielektrischen Konstanten in den verschiedenen Teilen annähernd den Werten entsprechen, die aus der Formel (1) berechnet wurden.
Die Schnittfläche (kreisförmige, flache Fläche) der Kugel der halbkugelförmigen Luneberg-Linse 2, die halbiert wurde, wird an der Reflexionsfläche der Reflexionsplatte 1, beispielsweise durch Ankleben, befestigt. Die Linse 2 kann in der Mitte der Reflexionsplatte 1 angebracht werden. Wenn man sie jedoch zu der Seite verschiebt, die der Rich tung gegenüberliegt, aus der Funkwellen eingehen, wird eine unnötig große Reflexionsplatte 1 überflüssig. Bei der hier verwendeten halbkugelförmigen Linse kann es sich auch um eine mit nahezu halbkreisförmiger Kontur handeln.
Das Halteelement 3 ermöglicht es vorzugsweise, die Position des Antennenelements 4 einzustellen. Das dargestellte Halteelement 3 verfügt über eine bogenförmige Führungsschiene 3a, die sich entlang des Außenrandes der Linse 2 erstreckt, und über einen Trägerarm 3b, der von der Führungsschiene 3a zu einer gewünschten Position gelenkt und nach dem Positionieren darin festgestellt wird. Das Antennenelement 4 wird an den Trägerarm 3b befestigt, der entlang der kugelförmigen Oberfläche der Linse 2 gebogen ist, so dass dessen Element in Längsrichtung des Arms 3b einstellbar ist. Folglich kann das Antennenelement 4 in einer Position eingestellt werden, in der die Funkwellen-Erfassungsleistung hoch ist (am bzw. nahe am Brennpunkt).
Die Antennenelemente 4 sind zahlenmäßig nicht begrenzt. Beispielsweise kann es ein einziges sein, mit dem Funkwellen von einem einzigen geostationären Satelliten empfangen werden. Oder es handelt sich um mehrere, wodurch eine Mehrstrahlantenne entsteht, mit der Funkwellen von einer Vielzahl geostationärer Satelliten empfangen werden. Das Empfangen und Senden von Funkwellen wird durch Erhöhung der Anzahl von Antennenelementen möglich.
Bei dem Anbringungsabschnitt 5 sind verschiedene Formen denkbar. Die Anbringungsabschnitte 5 aus 1 mit Aufhängungslöchern 5a machen es möglich, dass die Antennenvorrichtung auf Schrauben 6 gehängt werden, die beispielsweise in einer Außenwand A eines Gebäudes eingeschraubt werden.
Eine geeignete Anbringungseinrichtung kann aus bekannten ausgewählt werden, z.B. die Haken 5b aus 3 auf der Rückseite der Reflexionsplatte 1, die mit den Hakenaufnehmern 7 ineinander greifen, die wie in 4 in eine Wandfläche eingeschraubt werden, wodurch ein großer Haken 5c auf der Rückseite der Reflexionsplatte 1 entsteht, der an einem Geländer B einer Veranda angebracht werden kann, und weiterhin gegebenenfalls ein U-Bolzen 5d verwendet wird, und die Vorrichtung an einem Mast einer Fernsehantenne oder an einer vertikalen Stange eines Zauns mithilfe von Halbschnittklammern 5e wie in 6 befestigt wird.
Wenn die Antennenvorrichtung mit einer solchen Anbringungseinrichtung an einer Wandfläche oder Ähnlichem befestigt wird, so dass sich die Reflexionsplatte 1 im Wesentlichen vertikal erstreckt, kann sie lediglich Funkwellen von einer Seite (Vorderseite) der Reflexionsplatte empfangen. Dennoch können Funkwellen problemlos zu einem geostationären Satelliten oder einer anderen stationären Antennenvorrichtung gesendet und von diesem/r empfangen werden.
Wenn die Reflexionsplatte geneigt angebracht ist, z.B. auf einem geneigten Dach und unten mit Draht befestigt, wird kein Sockel oder Ähnliches benötigt. Hierbei ist die Platzersparnis für die Installation im Vergleich zu der Anordnung, bei der die Reflexionsplatte vertikal angeordnet ist, gering. Dennoch ist dies dahingehend von Vorteil, dass der gewöhnlich nicht genutzte Platz über einem Dach dafür verwendet wird.
Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung anhand der 7–9 beschrieben.
Wie aus den Figuren hervorgeht, ist auch bei dieser Antennenvorrichtung eine halbkugelförmige Luneberg-Linse 2 an einer Reflexionsplatte 1 befestigt, und Antennenelemente 4 werden von einem Halteelement 3', das auf der Reflexionsplatte 1 vorgesehen ist, so gehalten, dass sie nahe der kugelförmigen Fläche der Linse angeordnet sind.
Die Reflexionsplatte 1 hat eine fächerartige Form, die von einem großen gebogenen Rand 1a mit einem größeren Radius als die Linse 2, von einem kleinen gebogenen Rand 1b, der nahe des Außenrandes der Linse 2 gegenüber dem großen gebogenen Rand 1a angeordnet ist, und von einem rechten und einem linken geraden Rand 1c und 1d gebildet wird, die die Enden der gebogenen Ränder 1a und 1b miteinander verbinden. Es besteht jedoch keine Beschränkung auf diese Form, vorausgesetzt, sie kann Funkwellen von dem kommunizierenden Partner reflektieren, und es können jegliche funktionslose Bereiche, die nicht zur Reflexion der Funkwellen beitragen, minimiert werden.
Die Schnittfläche (kreisförmige, flache Oberfläche) der halbkugelförmigen Luneberg-Linse 2, die halbiert wurde, wird z.B. durch Kleben an der Reflexionsplatte 1 befestigt. Die Linse 2 hat ihren Mittelpunkt in der Mitte des Bogens des großen gebogenen Randes 1a. Folglich wird sie an der Reflexionsplatte 1 zu dem kleinen gebogenen Rand 1b hin verschoben montiert.
Das Halteelement 3' ermöglicht es vorzugsweise, die Position des Antennenelements 4 einzustellen. Das dargestellte Halteelement 3' hat einen bogenförmigen Trägerarm 9, der die Linse 2 überspannt. Die Antennenelemente 4 werden so an einem Trägerarm 9 befestigt, dass ihre Position in Längsrichtung des Arms 9 einstellbar ist. Der Trägerarm 9 verfügt über Drehgelenke 10 (deren Achsen sich auf einer Linie befinden, die durch den Mittelpunkt der Linse 2 verläuft), die parallel zur Reflexionsfläche der Reflexionsplatte 1 verlaufen. Die Antennenelemente 4 sind dazu ausgelegt, an einer Position angebracht zu werden, an der das Funkwellen-Erfassungsvermögen hoch ist (nahe am Brennpunkt), indem die Schwenkbewegung des Trägerarms 9 und die Drehgelenke 10 und ihre Gleit bewegung auf dem Arm 9 miteinander kombiniert werden. Natürlich ist die Form des Halteelements 3' nicht auf die hier dargestellte beschränkt.

Diese Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung kann kompakt gestaltet werden, indem der kettenartige Abschnitt einer konventionellen kreisförmigen Reflexionsplatte wie in 7 entfernt wird. Wenn sie jedoch für eine Vielzahl von geostationären Satelliten verwendet wird und die Reflexionsplatte zu klein ist, nehmen die Sende- und Empfangsleistung erheblich ab. Folglich müssen die optimale Form und Größe der Reflexionsplatte genau untersucht werden. Die Form und Größe unterscheiden sich je nach Satellit und Einsatzort und verfahren der Antenne etwas. Tabelle 1 zeigt Konstruktionsbeispiele entsprechend dem Verwendungsbereich und der Anzahl von Zielsatelliten. In dieser Tabelle gibt a den Radius der Linse aus 7 an und R den Durchmesser des Funktionsabschnitts der Reflexionsplatte. Der Winkel φ des Fächers ist der Aperturwinkel für den Fall, dass die Reflexionsplatte bei den Konstruktionsbeispielen 1 und 2 symmetrisch aussieht, und ist der Aperturwinkel, wenn sie bei den Konstruktionsbeispielen 3–11 asymmetrisch ist. Nachstehend werden vorhandene japanische Satelliten beschrieben.

.BSAT-2a	110° östlicher Länge
.JCSAT-110	110° östlicher Länge
.Superbird D	110° östlicher Länge
.JCSAT-4A	124° östlicher Länge
.JCSAT-3	128° östlicher Länge
.N-STARa	132° östlicher Länge
.S-STARb	136° östlicher Länge
.Superbird C	144° östlicher Länge
.JCSAT-1B	150° östlicher Länge
.JCSAT-2	154° östlicher Länge
.Superbird A	158° östlicher Länge
.Superbird B2	162° östlicher Länge.

TABELLE 1

Der tatsächliche Radius R der Reflexionsplatte 1 ist vorzugsweise um eine Wellenlänge länger als der Wert, der mit der Formel R = a/cosθ berechnet wird, um eine Streuung von Funkwellen am Rand zu verhindern. Der Radius L des kleinen gebogenen Abschnitts ist ebenfalls vorzugsweise um eine Wellenlänge länger als der Radius a der Linse 2.

Es ist auch möglich, dass die Reflexionsplatte nicht fächerförmig ist, vorausgesetzt, die kompakte Gestalt wird nicht beeinträchtigt. Die Radien R und L können größer sein als die Werte, die als bevorzugt angesehen werden. Der Aperturwinkel φ kann ebenfalls größer sein als die Werte, die in Tabelle 1 dargestellt sind.

In 10 ist dargelegt, wie die ideale Form ermittelt wird, wenn die Reflexionsplatte 1 für das gesamte Land eingesetzt werden soll. In dieser Figur wird davon ausgegangen, dass Funkwellen aus jeder der Richtungen A–E kommen. Hierbei sind die Einfallswinkel θ1 der Funkwellen von A und E gleichgroß, und die Einfallswinkel θ2 der Funkwellen von B und D sollen ebenfalls gleichgroß sein. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass das Verhältnis von θ1 > θ2 > θ3 erfüllt ist (wobei θ3 der Einfallswinkel aus der Richtung C ist).

Wenn unter diesen Bedingungen Licht aus den Richtungen entgegengesetzt zu A und E im Winkel θ1 auf die Linse 2 auftrifft, wird die Hälfte einer Ellipse mit einer Hauptachse 2R1 und einer Nebenachse 2a auf die Reflexionsfläche projiziert. Wenn Licht im Winkel von θ2 aus den Richtungen entgegengesetzt zu B und D auf die Linse 2 auftrifft, wird die Hälfte einer Ellipse mit einer Hauptachse 2R2 und einer Nebenachse 2a auf die Reflexionsfläche projiziert. Wenn Licht im Winkel von θ3 aus der Richtung entgegengesetzt zu C auftrifft, wird die Hälfte einer Ellipse mit einer Hauptachse 2R3 und einer Nebenachse 2a projiziert. Die einzelnen Ellipsen werden mittels einer Hüllkurve 8 miteinander verbunden. Die verformte Fächerform (Anbringungsabschnitte oder Ähnliches für die Elementhalterungen werden separat benötigt. Wenn die dielektrische Konstante der Linse von der Formel (1) abweicht, kann auch eine Formkorrektur entsprechend der Verschiebung notwendig sein), die wie in der Abbildung durch die durchgehende Linie gekennzeichnet ist, bildet eine optimale Form. Je nach Antennen-Installationspunkt können die Hüllkurven 8 konkav gebogen sein, oder die Fächerform kann asymmetrisch sein. Wenn die Hüllkurven 8 konkav gebogen sind, können die Ellipsen an beiden Enden durch gerade Linien miteinander verbunden sein. Da sich in diesem Fall die Hüllkurven innerhalb der geraden Ränder befinden, gibt es keine Probleme hinsichtlich der Reflexion von Funkwellen.

11. ist ein spezifisches Beispiel für eine im ganzen Land einsetzbare symmetrische Reflexionsplatte, die gemäß dem obigen Konzept konstruiert ist. In dieser Figur zeigen die Strichpunktlinie und die Strichlinie die Formen der symmetrischen Reflexionsplatte, mit der alle vorhandenen Satelliten an der nordöstlichsten Stelle und der südwestlichsten Stelle in Japan abgedeckt werden sollen. Indem diese beide Figuren übereinander gelegt werden und so eine Reflexionsplatte 1 bilden, die beide Figuren enthält und als durchgezogene Linie dargestellt ist, kann diese in ganz Japan als einheitliche Reflexionsplatte zum Einsatz gebracht werden. Die Form der Reflexionsplatte an dem nordöstlichsten Punkt entspricht einer, bei der die rechte Hälfte aus 12 mit Bezug auf die Linie C symmetrisch ist. Die Form der Reflexionsplatte an dem südwestlichsten Punkt entspricht einer, bei der die linke Hälfte aus 16 in Bezug auf die Linie C symmetrisch gestaltet ist.

Die ideale Form einer Reflexionsplatte, die für einen Distrikt ausgelegt ist, variiert mit der Anzahl und den Positionen der Satelliten, die zu erfassen sind, und dem Ort, an dem die Antenne zum Einsatz kommt. Diese Beispiele sind in 12–16 dargestellt.

Indem wie in 12 verschiedene Figuren übereinander gelegt werden, die für eine spezielle Region erhalten wurden und deren Form durch eine durchgezogene Linie gezeichnet wird, die alle übereinander gelegten Figuren auf der Grundlage desselben Konzeptes wie in 11 einschließt, entsteht eine Reflexionsplatte beispielsweise für Hokkaido (sie kann ebenfalls auf der Grundlage des gleichen Konzepts für andere Regionen erstellt werden). Indem weiterhin die Form einer Reflexionsplatte für Hokkaido gemäß 12 und die Form einer Reflexionsplatte für Tohoku wie in 13 übereinander gelegt werden und so eine Form bilden, die die Figuren für die jeweiligen Regionen einschließt, entsteht eine gemeinsame Reflexionsplatte für die Distrikte Hokkaido und Tohoku. Die Reflexionsplatte für einen Distrikt und für mehrere Distrikte können gebildet werden, indem die größere Hälfte der Figur umgekehrt und durch die Figur des kleineren Abschnitts ersetzt wird, wodurch eine gut aussehende symmetrische Reflexionsplatte entstehen kann. Auch für andere Distrikte ist das Konzept genau das Gleiche. Wenn man unnötige Abschnitte eliminiert, kann eine kompakte Reflexionsplatte gebildet werden. Als Nächstes wird die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennenvorrichtung und die Ausführungsform der Anzeigekarte anhand der 17–23 beschrieben. Die Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung aus 17–20 hat eine halbkugelförmige Luneberg-Linse 2, die an einer Reflexionsplatte 1 befestigt ist, und eine Vielzahl von Antennenelementen 4, die an einem Trägerarm 9 auf der Reflexionsplatte 1 montiert sind. Die Luneberg-Linse 2 besteht aus einem dielektrischen Material und die dielektrischen Konstanten ihrer Teile sind so gestaltet, dass sie annähernd dem Wert entsprechen, der mithilfe der Formel (1) berechnet wird, z.B. durch Ausbilden der gesamten Linse in einer Mehrschichtstruktur.

Bei dem Antennenelement 4 kann es sich lediglich um eine einzige Antenne oder um eine Kombination aus einer Antenne und einem Schaltkreis handeln, der einen rauscharmen Verstärker, einen Frequenzwandler und einen Oszillator enthält.

Der Trägerarm 9 ist ein bogenförmiger Arm, der die Linse 2 überspannt, und hat Element-Halteabschnitte 9a, die sich entlang der gebogenen Oberfläche der Linse erstrecken, sowie Drehgelenke 10 als Rotationspunkte an beiden Enden. Die Drehgelenke 10 sind drehbar an Winkeleinstellvorrichtungen 15 befestigt. Bei der abgebildeten Vorrichtung befinden sich die Drehgelenke 10 auf einer Achse, die durch die Mitte der Linse verläuft. Um jedoch die Element-Positioniergenauigkeit zu erhöhen, kann der Drehmittel punkt des Arms 9 absichtlich zu der Achse versetzt werden, die durch die Mitte der Linse verläuft.

Die abgebildeten Winkeleinstelleinrichtungen 15 halten die Drehgelenke 10 mit Halterungen 15c, die Abstufungen 15a aufweisen. Die Winkeleinstelleinrichtungen 15 verfügen über Feststellmechanismen (nicht abgebildet), mit denen der Trägerarm 9 in Winkelpositionen festgestellt wird. Die Feststellmechanismen haben ein gebogenes, längliches Loch, das so in jeder Halterung 15c ausgebildet ist, dass es konzentrisch zu dem Drehgelenk 10 angeordnet ist und eine an dem Drehgelenk 10 befestigte Schraube aufnehmen kann. Die Schraube wird mit einer Flügelmutter festgezogen.

Jeder Element-Halterabschnitt 9a am Trägerarm 9 weist eine Element-Anbringungseinrichtung 11 auf. Für die Element-Anbringungseinrichtung 11 wird ein Einsetz- oder Gleithalter an einer vorher festgelegten Position angeordnet, indem eine Vertiefung, ein Vorsprung oder eine Markierung am Trägerarm 9 vorgesehen wird, woraufhin ein Antennenelement 4 am Halter angebracht wird. Mithilfe dieser Element-Anbringungseinrichtung 11 werden die Abstände zwischen den Antennenelementen so eingestellt, dass sie den Abständen zwischen den Satelliten entsprechen.

Die Abstände der Antennenelemente 14, die mit der Element-Anbringungseinrichtung 11 montiert wurden, werden wie nachstehend gezeigt eingestellt. So befinden sich beispielsweise in Japan die am stärksten genutzten geostationären Satelliten an einer Position 110 Grad, 124 Grad, 128 Grad, 132 Grad, 136 Grad, 144 Grad, 150 Grad, 154 Grad, 158 Grad und 162 Grad östlicher Länge. Um die Funkwellen von Satelliten z.B. auf 124 und 128 Grad östlicher Länge zu erfassen, liegen die Abstände zwischen den Satelliten bei etwa 4,4 Grad, obwohl die Differenz der Längengrade zwischen beiden Satelliten 4 Grad beträgt (von den Antennen-Installationspunkten in Japan gesehen). Folglich können in diesem Fall die Antennenelemente an den Element-Halteabschnitten 9a in Intervallen von 4,4 Grad (falls erforderlich mit hinzugefügtem Korrekturwinkel) angebracht werden.

Wie bereits angeführt, verschiebt sich infolge einer Änderung des Breitengrades bei der Schwenkbewegung des Trägerarms 9 der Brennpunkt der Funkwellen von einem Bogen, der konzentrisch zu den Elementhalteabschnitten verläuft, und in der zu den Satelliten weisenden Richtung verschiebt er sich ebenfalls entsprechend dem Installationspunkt der Antenne. Deshalb ist es günstig, einen Mechanismus zur Feineinstellung des Azimuts und des Drehwinkels für die Polarisationswelleneinstellung zwischen den Antennenelementen 4 und dem Trägerarm 9 vorzusehen. Ansonsten können Trägerarme für die jeweiligen Regionen vorbereitet werden, die es ermöglichen, dass die Antennenele mente in Intervallen angeordnet und angebracht werden, die den durchschnittlichen Abständen zwischen den Satelliten in den verschiedenen Regionen entsprechen, und es kann einer von ihnen ausgewählt werden. Zu den Trägerarmen für die jeweiligen Regionen gehören jene, bei denen ein Teil der Arme austauschbar ist und die Antennenelemente durch Austausch lediglich eines Teils von ihnen an einem optimalen Punkt für eine spezielle Region positioniert werden können.

Nachstehend wird beschrieben, wie die Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung aus 17 installiert wird.

1) Auf der Reflexionsplatte 1 wird eine Markierung zur Richtungseinstellung angebracht (z.B. S für Süden oder N für Norden zur Verwendung auf der südlichen Halbkugel). Diese Markierung kann bereits vorher angebracht werden. Demgegenüber muss das Positionsverhältnis zwischen der Markierung und dem Anbringungspunkt für das Antennenelement 4 ermittelt werden.
2) Es werden genauso viele Antennenelemente wie Zielsatelliten vorbereitet und an geeigneten Punkten am Arm befestigt.
3) Entsprechend dem Breitengrad und Längengrad des Antennen-Installationspunktes wird die Elevation durch Bezugnahme auf eine Tabelle oder eine Karte ermittelt, und der Arm wird auf diese Elevation eingestellt.
4) Die Antenne wird so installiert, dass die Südmarkierung nach Süden weist. Nun ist es möglich, im Wesentlichen alle Satelliten zu erfassen.
5) Während Funkwellen von den einzelnen Satelliten empfangen werden, werden die Winkel der Antennenelemente so eingestellt, dass der Empfangspegel am größten ist. Weiterhin werden die Positionen der Antennenelemente feinjustiert (für den Azimut und die Elevation), damit sie so eingestellt und fixiert werden, dass der Empfangspegel am größten ist. Dieser Vorgang wird für sämtliche Antennenelemente ausgeführt.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Vielzahl von Satelliten umfassend und problemlos abzudecken. Daher ist auch das Positionieren der Antennenelemente einfach. 18 zeigt eine vierte Ausführungsform. Der Abstand von 4,4 Grad zwischen den Satelliten ist recht gering. Deshalb werden zum Anbringen der Antennenelemente an demselben Trägerarm in diesem Abstand kleine Antennenelemente benötigt. Wenn die kompakte Größe dieser Anforderung nicht gerecht wird, käme es zu einer Interferenz zwischen den benachbarten Antennenelementen. Somit muss auf das Erfassen eines der Satelliten verzichtet werden. Die Vorrichtung aus 18 hat zwei Trägerarme 9 mit Drehgelenken an einer gemeinsamen Achse. Durch Schaffung einer Vielzahl von Armen und die Anbringung der Antennenelemente 4 separat an den Armen 9 ist es möglich, die Abstände zwischen den benachbarten Antennenelementen zu vergrößern und somit das oben angeführte Problem zu umgehen.

19 zeigt ein Beispiel modifizierter Trägerarme. Der Element-Halteabschnitt 9a jedes Trägerarms 9 hat die Form eines Bogens, der konzentrisch zur Linse 2 verläuft und so die Brennweite der Funkwellen konstant hält. Die Region, die von dem Elementhalteabschnitt 9a entfernt ist, hat keinerlei Einfluss auf die Brennweite. Deshalb können beide Enden des Trägerarms 9 wie in 19 geformt sein. Wenn sie wie in 19 geformt sind, wird der Abstand zwischen beiden Enden des Arms kürzer, wodurch eine größere Kompaktheit entsteht. Wie die Strichlinie aus 19(a) zeigt, können außerdem beide Enden der Arme 9 gebogen werden, wie dies von einer Seite zu sehen ist. Durch diese Formen können die Element-Halteabschnitte 9a wirksam so angeordnet werden, dass sie sich idealer Weise entlang der Positionspunkte der Antennenelemente erstrecken.

Als Nächstes zeigt 20 eine Ausführungsform der Anzeigekarte.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die Zeichnungen, in denen Ortskurven gleichen Breitengrades und gleicher Längengrad-Differenz eingezeichnet sind, als Anzeigekarten bezeichnet.

Beispielsweise nehmen wir an, dass der Längengrad des Antennen-Installationspunktes φ ist, sein Breitengrad θ, die Länge eines Satelliten θs ist und die Differenz in dem Längengrad Δφ = φ – φs.

Die Linien gleichen Längengrades sind Ortskurven, die auf eine halbkugelförmige Fläche gezeichnet werden, die entstehen, indem θ verändert wird und dabei Δφ konstant gehalten wird.

Die Linien gleichen Breitengrades sind Ortskurven, die auf eine halbkugelförmige Fläche gezeichnet werden, die entstehen, indem Δφ verändert wird und dabei θ konstant gehalten wird.

Diese Anzeigekarte 17 wird auf ein Radom (Antennenkuppel) 18 gezeichnet, das anschließend auf die halbkugelförmige Linie aufgesetzt wird, um die Satellitenerfassungsposition vom Breitengrad des Antennen-Installationspunktes und die Differenz zwischen dem Längengrad des Antennen-Installationspunktes und dem Längengrad, an dem sich der Zielsatellit befindet, zu ermitteln.

Ein spezielles Verfahren zum Installieren der Antennenelemente mithilfe der Anzeigekarte aus 20 wird nun anhand von 21 beschrieben.

1) Die Linsenantenne 2 wird auf der Reflexionsplatte 1 installiert und anschließend das Radom 18 darauf gesetzt.
2) Nicht nur die Anzeigekarte 17, sondern auch eine Zeigermarkierung 19 werden zuvor auf das Radom 18 gezeichnet.
3) Das Radom 18 wird so positioniert, dass die Zeigermarkierung 19 zu der nachstehend beschriebenen Markierung des Azimuts 20 weist.
4) An der Reflexionsplatte 1 wird eine Azimut-Markierung zur Angabe der Südrichtung (S) angebracht (falls die Installation auf der südlichen Halbkugel erfolgt, zeigt eine Markierung N die Nordrichtung an).
5) Falls erforderlich, kann die Satellitenrichtung in Bezug auf S (oder N) entlang des Längengrades des Zielsatelliten markiert werden.
6) Nun wird das Antennenelement 4 (Primärstrahler) für den Zielsatelliten vorübergehend an den Antennen-Installationspunkt auf der Anzeigekarte 17 befestigt.
7) Der gleiche Vorgang wird für die Antennenelemente aller Zielsatelliten ausgeführt.
8) Nach der Bestätigung, dass die Zeigermarkierung 19 zu der Azimut-Markierung 20 ausgerichtet ist, wird die Reflexionsplatte 1 so bewegt, dass die Azimut-Markierung 20 nach Süden (oder Norden) zeigt.
9) Die Winkel der Antennenelemente werden eingestellt, während Funkwellen von den jeweiligen Satelliten empfangen werden, wodurch der Empfangspegel am größten wird. Weiterhin werden die Positionen der Antennenelemente feinjustiert und so eingestellt und fixiert, dass der Empfangspegel maximal ist. Dieser Vorgang erfolgt für die Antennenelemente aller Satelliten.

Durch Verwendung dieser Anzeigekarte können Satelliten zuverlässig und problemlos erfasst werden und es ist möglich, die Positionierung der Antennenelemente zu vereinfachen.

Indem weiterhin die Anzeigekarte auf die Oberfläche von beispielsweise einem Radom eingezeichnet wird, wird kein spezielles Instrument zur Einstellung der Richtung benötigt. Wirtschaftlich gesehen ist dies ein Vorteil.

Bislang wurde der Fall beschrieben, bei dem die Anzeigekarte 17 auf das Radom 18 gezeichnet wird, das die Funktion einer Antennenabdeckung hat. Es kann sich aber auch um eine vorübergehende Vorrichtung handeln, die nur während des Positionierens der Antennenelemente verwendet wird. In diesem Fall muss die Anzeigekartenabdeckung nach der Installation der Antenne entfernt werden. Somit bleibt lediglich die Seite zurück, auf der die Anzeigekarte eingezeichnet ist, und die Karte kann auf eine Abdeckung einer Viertelkugel gezeichnet werden.

Wenn die verwendete Linse kein Radom benötigt, kann die Karte auch auf die Oberfläche der Linse aufgedruckt werden. Genauso kann eine Abdichtung oder Ähnliches, auf die die Karte gedruckt wird, an die Linse geklebt werden.

Während in 21 ein Antennen-Trägermast 22 für ein Antennenelement 4 dargestellt ist, wird eine Vorrichtung mit Arm wie in 17–19 verwendet. Weiterhin kann wie in 22 ein Trägerwerkzeug verwendet werden, bei dem der Trägermast 22 und ein kleiner Arm 23, der eine Vielzahl von Antennenelementen 4 trägt, miteinander kombiniert sind. Da in diesem Fall die Form des Arms nicht vollständig mit der Ortskurve der Karte übereinstimmt, verfügen die einzelnen Antennen vorzugsweise über jeweils einen Mechanismus zur Feineinstellung des Azimuts und der Elevation. Dies trägt zu einer zuverlässigen Installation bei, was ein grundlegender Vorteil der Anzeigekarte ist.

Wie in 23 abgebildet, kann die Linsenantennenvorrichtung des Weiteren eine Aufbauvorrichtung sein, bei der die einzelnen Antennenelemente 4 an gewünschten Positionen in einem Elementhalter 24 fixiert werden (Positionen entsprechend den auf der Karte markierten Positionen). Der Elementhalter 24 ist so groß, dass er die Anzeigekarte 17 bedeckt oder nur den Bereich bedeckt, in dem die entsprechenden Antennenelemente vorhanden sind, so dass er an der Oberfläche des Radoms 18 montiert werden kann oder integral mit dem Radom ausgebildet ist. Wenn bei dem Halter 24 viele Einsetzlöcher für Elemente oder ein Element-Anbringungswerkzeug in kleinen Abständen vorgesehen wird, ist es möglich, ein Loch an einer gewünschten Position auszuwählen und ein Element oder ein Element-Anbringungswerkzeug an einer gewünschten Position in dem Loch zu montieren. Durch Verwendung des Element-Anbringungswerkzeugs ist es hierbei möglich, einen Mechanismus zur Feineinstellung des Azimuts und der Elevation zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung kann eine sein, die die Antennenelemente einzeln festhält, oder eine, die mehrere von ihnen zusammenhält.

Wirkungsweise der Erfindung

Wie oben beschrieben, wird bei der Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung die Reflexionsplatte im Wesentlichen vertikal installiert. Daher ist sie weniger sperrig als eine Parabolantenne oder eine Antenne, bei der die Reflexionsplatte horizontal installiert ist. Folglich wird kein großer Installationsplatz benötigt. Weiterhin ist es möglich, sie an einer gewöhnlich nicht genutzten Wandfläche zu installieren, an der Außenseite eines Verandazauns oder an einem Mast, der auf einem Dach oder einer Wandfläche angebracht ist. Dadurch werden die Installationsbeschränkungen gelockert und die Auswahlmöglichkei ten für den Installationsort vergrößert, und die Antenne kann kompakt an einem Ort installiert werden, an dem sie kein Hindernis darstellt.

Da die Reflexionsplatte vertikal angeordnet ist, entfallen zusätzliche Maßnahmen gegen die Ansammlung von Schnee und Regen.

Darüber hinaus kann die Reflexionsplatte als Anbringungswerkzeug verwendet werden. Folglich wird kein spezielles Haltewerkzeug oder Anbringungswerkzeug benötigt. Da mit der Reflexionsplatte des Weiteren eine Aufbaumontage möglich ist, lässt sich die Trägerfläche vergrößern und somit die Stabilität der Lagerung verbessern. Da die halbkugelförmige Linse zudem eine hohe Festigkeit aufweist und mit geringerer Wahrscheinlichkeit vom Winddruck beeinträchtigt wird, lässt sich die Windbeständigkeit ebenfalls verbessern.

Bei der Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung werden Abschnitte der Reflexionsplatte, die nicht zur Reflexion der Funkwellen beitragen, weggelassen, wodurch nur jene Abschnitte zurückbleiben, die auf Funkwellen aus Richtungen in einem vorher festgelegten Bereich ansprechen. Deshalb kann die Reflexionsplatte in einer minimalen Größe hergestellt werden. Dadurch werden eine kompakte Größe, ein geringes Gewicht und niedrigere Kosten erreicht. Darüber hinaus verbessert sich die Handhabung, und der benötigte Platz für die Installation wird geringer.

Zudem können die für die Antenne benötigten elektrischen Eigenschaften gewährleistet werden. Es ist also möglich, Funkwellen von einer Vielzahl von Satelliten oder anderen Antennen zu empfangen oder Funkwellen mit einer kleineren Antenne als einer Parabolantenne für den BS- oder CS-Funk zu empfangen und zu senden.

Da die Funkwellenantennenvorrichtung eine Vielzahl von Antennenelementen aufweist, ist es ebenfalls möglich, Funkwellen für eine Vielzahl von geostationären Satelliten zu empfangen und zu senden. Es ist also nicht notwendig, die Anzahl von Antennen zu erhöhen. Mit der Vorrichtung, die einen schwenkbaren Trägerarm aufweist, wird eine Vielzahl von Antennenelementen auf dem Trägerarm in Intervallen angebracht, die den Abständen zwischen den Satelliten entsprechen. Durch Schwenken des Trägerarms um einen geforderten Winkel kann eine umfassende Positionierung einer Vielzahl von Antennenelementen im Hinblick auf die jeweiligen Satelliten ausgeführt werden. Das Justieren ist also extrem einfach.

Des Weiteren können mit der erfindungsgemäßen Anzeigekarte und der sie verwendenden Antennenvorrichtung die Elemente positioniert werden, indem visuell die Positionierpunkte der Antennenelemente (d.h. die Satellitenerfassungspunkte) überprüft werden. Auf diese Weise können Funkwellen von Satelliten zuverlässig und mühelos erfasst wer den. Darüber hinaus ist kein spezielles Werkzeug für die Richtungseinstellung erforderlich. Wirtschaftlich gesehen stellt dies einen großen Vorteil dar.

Claims

Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung mit einer Abdeckung (10), die auf eine halbkugelförmige Luneberg-Linse (2) aufgesetzt ist, und einer Anzeigekarte (17), wobei die aufeinander folgenden Linien gleichen Breitengrades und Linien gleicher Längengrad-Differenz, die als Zeiger für Positionier-Antennenelemente (4) dienen, und eine Anzeigemarkierung (19), die eine Bezugsrichtung zum Anbringen der Abdeckung (10) auf der Linse (2) zeigt, auf die Oberfläche der Abdeckung (10) gezeichnet sind, wobei der Breitengrad des Antennen-Installationspunktes (O) θ ist und sein Längengrad ϕ ist und der Längengrad eines geostationären Satelliten (s) ϕs ist und seine Längengrad-Differenz Δϕ = ϕ – ϕs ist, die Linien gleicher Längengrad-Differenz Ortskurven auf einer halbkreisförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem θ verändert wird und dabei Δϕ konstant gehalten wird, und die Linien gleichen Längengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem Δϕ verändert wird und dabei θ konstant gehalten wird.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung, die eine Anzeigekarte (17) umfasst, wobei die aufeinander folgenden Linien gleichen Breitengrades und Linien gleicher Längengrad-Differenz, die als Zeiger für Positionier-Antennenelemente (4) dienen, auf die Oberfläche einer halbkugelförmigen Luneberg-Linse (2) oder auf einen Film gezeichnet sind, der auf die Oberfläche der Linse (2) geklebt ist, wobei der Breitengrad des Antennen-Installationspunktes (0) θ ist und sein Längengrad ϕ ist und der Längengrad eines geostationären Satelliten (s) ϕs ist und seine Längengrad-Differenz Δϕ = ϕ – ϕs ist, die Linien gleicher Längengrad-Differenz Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem θ verändert wird und dabei Δϕ konstant gehalten wird und der Linien gleichen Breitengrades Ortskurven auf einer halbkugelförmigen Fläche sind, die erzeugt werden, indem Δϕ verändert wird und dabei θ konstant gehalten wird.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung, die eine Funkwellen-Reflektionsplatte (1), eine halbkugelförmige Luneberg-Linse (2), die auf der Reflektionsplatte (1) vorhanden ist, wobei die Halbschnittfläche der Kugel entlang der Reflektionsfläche liegt, und ein Antennenelement (4) zum Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen von Funkwellen sowie einen Träger (9) für das Antennenelement (4) umfasst und die mit der Anzeigekarte (17) nach Anspruch 1 oder 2 kombiniert ist.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung nach Anspruch 3, die eine Funkwellen-Reflektionsplatte (1), eine halbkugelförmige Luneberg-Linse (2), die auf der Reflektionsplatte (1) vorhanden ist, wobei die Halbschnittfläche der Kugel entlang der Reflektionsfläche liegt, und ein Antennenelement (4) zum Senden, Empfangen oder Senden und Empfangen von Funkwellen umfasst und die mit der Anzeigekarte (17) nach Anspruch 1 unter Verwendung eines halbkugelförmigen Radoms (10) als die Abdeckung kombiniert ist, wobei sie des Weiteren einen Element-Halter (24) enthält, der an der Oberfläche des Radoms (10) angebracht ist, und das Antennenelement (4) an dem Element-Halter (24) angebracht ist, wobei die Positionierung des Antennenelementes (4) relativ zu einem geostationären Satelliten (s) ausgeführt wird, indem ein Anbringungspunkt in dem Element-Halter (24) ausgewählt wird.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Vielzahl der Antennenelemente (4) vorhanden ist, so dass sie einer Vielzahl der Satelliten (s) entsprechen, und der Träger (9) ein Halteelement zum Halten der Antennenelemente (4) ist.
Funkwellen-Antennenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Träger (9) ein bogenartiger Trägerarm ist, der die Linse (2) überspannt, und die des Weiteren eine Einrichtung zum Anbringen der Antennenelemente (4) in Intervallen, die den Abständen zwischen den Satelliten entsprechen, und die an einem bogenförmigen Element-Halteabschnitt (9a) des Trägerarms vorhanden ist, der sich entlang der kugelförmigen Fläche der Linse (2) erstreckt, sowie einen Höheneinstellmechanismus zum Schwenken des Trägerarms (9) an eine gewünschte Position um eine Achse herum, die durch die Mitte der Linse (2) verläuft, umfasst.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung nach Anspruch 6, die des Weiteren einen Mechanismus zur Feineinstellung des Azimuths der Antennenelemente (4) und des Drehwinkels für Polarisationswelleneinstellung umfasst.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Trägerarm eine Vielzahl von Trägerarmen (9) umfasst, die um einen gemeinsamen Drehpunkt (10) herum geschwenkt werden können, und die Vielzahl von Antennenelementen (4) auf die jeweiligen Trägerarme (9) verteilt und an ihnen angebracht sind.
Funkwellen-Linsenantennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 6–8, wobei der Trägerarm (9) ein verformter Arm ist, der so geformt ist, dass seine beiden Enden nicht bogenförmig sind, und ein bogenförmiger Element-Halteabschnitt (9a) zwischen den nicht bogenförmigen Abschnitten vorhanden ist, der einen konstanten Abstand zwischen dem Trägerarm (9) und der kugelförmigen Fläche der Linse (2) aufrechterhält.