DE8532370U1

DE8532370U1 - Carrying frame for a satellite radio parabolic reflector antenna

Info

Publication number: DE8532370U1
Application number: DE19858532370
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-07-09

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen: Berlin und München VPA ß5 P 1 8 3 3 DESiemens Aktiengesellschaft Our reference: Berlin and Munich VPA ß5 P 1 8 3 3 DE

Tragegestell für eine Satellitenfunk-Parabolreflektorantenne. Carrying frame for a satellite radio parabolic reflector antenna.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tragegestell für eine auf einen genstat innärgn. sich 3U f &thgr;&iacgr;&pgr;&bgr;&Ggr; enuatnrialp.n Umlaufbahn bewegenden Nachrichtensatelliten auszurichtende, symmetrische Parabolreflektorantenne, die um eine Deklinationsachse und um eine diese senkrecht kreuzende Stundenachse schwenkbar ist.The invention relates to a support frame for a symmetrical parabolic reflector antenna which is to be aligned with a communications satellite moving in a central orbit and which can be pivoted about a declination axis and about an hour axis which crosses it perpendicularly.

Aus der DE-OS 24 54 830, der US-PS 3 714 660 und den FR-PS 2 247 829, 2 248 623 und 2 349 969 sind verschiedene, aus Rohrgestellen bestehende Unterbauten für transportable und relativ leicht montierbare Parabolreflektorantennen bekannt, die auf einen geostationären Satelliten auszurichten sind. Bei allen diesen bekannten Unterbauten ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei einer korrekten, ohne besondere Hilfsmittel durchzuführenden Ausrichtung auf die Satellitenposisition und größere Polarisationsdrehungen über den Schwenkbereich der Antenne.From DE-OS 24 54 830, US-PS 3 714 660 and FR-PS 2 247 829, 2 248 623 and 2 349 969, various substructures consisting of tubular frames for transportable and relatively easily assembled parabolic reflector antennas that are to be aligned to a geostationary satellite are known. However, all of these known substructures have difficulties in correctly aligning them to the satellite position without special tools and in making larger polarization rotations over the antenna's swivel range.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tragegestell für eine bei mobilen Erdefunkstellen einsetzbare Parabolreflektorantenne zu schaffen, das dem Anwender solcher mobiler Stationen den Aufbau der Antennen an verschiedenen Orten einschließlich einer im wesentlichen hilfsmittelfreien Einstellung zur jeweiligen Satellitenposition so einfach wie möglich macht und bei unterschiedlichen Antennen-The object of the invention is to create a support frame for a parabolic reflector antenna that can be used in mobile earth stations, which makes it as easy as possible for the user of such mobile stations to set up the antennas in different locations, including essentially tool-free adjustment to the respective satellite position, and which is suitable for different antennas.

VL 1 Wt / 11.11.1985VL 1 Wt / 11.11.1985

- 2 - vPA-85 PI 833DE- 2 - vPA-85 PI 833DE

ausrichtungen nur eine geringe Polarisationsdrehung im gesamten Antennenschwenkbereich mit sich bringt.alignments only result in a slight polarization rotation over the entire antenna swivel range.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß insgesamt sechs Streben vorgesehen sind, von denen jeweils zwei mit der in Ost-West-Richtung verlaufenden Deklinationsachse ein gleichschenkeliges Dreieck bilden und gemeinsam auf einem Fundament um die Deklinationsachse in zwei Lagerstellen schwenkbar gelagert sind, daß jeweils durch die beiden, der Deklinationsachse abgewandten Ecken der beiden übereinanderliegenden, gleichschenkeligen Dreiecke die parallel zur Erdachse auszurichtende Stundenachse verläuft, daß die Parabolreflektorantenne vorzugsweise achsensymmetrisch an den beiden der Deklinationsachse abgewandten Ecken der beiden Dreiecke um die Stundenachse schwenkbar angelenkt ist und zwar so, daß bei absolut parallelem Verlauf der Stundenachse zur Erdachse die Parabolreflektorantennenachse um einen von der geografischen Breite des Antennenstandorts abhängigen Winkel gegenüber der Stundenachse geneigt ist, daß die beiden übrigen Streben in ihrer Länge verstellbar ausgebildet sind, daß die eine zur Einstellung der Stundenachsenneigung verstellbar ausgebildete Strebe mit beidendiger Drehgelenklagerung zwischen dem der Deklinationsachse abgewandten Eck des unteren der beiden gleichschenkligen Dreiecke und einer Fundamentstelle angebracht ist, durch welche die durch die Winkelhalbierenden der beiden gleichschenkligen Dreiecke definierte Ebene verläuft, wobei diese Fundamentstelle bei einem auf der nördlichen Erdhalbkugel liegenden Antennenstandort südlich von der Deklinationsachse und bei einem auf der südlichen Erdhalbkugel liegenden Antennenstandort nördlich von der Deklinationsachse liegt, und daß die andere, zurAccording to the invention, this object is achieved in that a total of six struts are provided, two of which form an isosceles triangle with the declination axis running in an east-west direction and are pivotably mounted on a foundation around the declination axis in two bearing points, that the hour axis, which is to be aligned parallel to the earth's axis, runs through the two corners of the two superimposed isosceles triangles facing away from the declination axis, that the parabolic reflector antenna is pivotably attached to the hour axis, preferably axially symmetrically, to the two corners of the two triangles facing away from the declination axis, in such a way that when the hour axis runs absolutely parallel to the earth's axis, the parabolic reflector antenna axis is inclined relative to the hour axis by an angle that depends on the geographical latitude of the antenna location, that the two remaining struts are designed to be adjustable in length, that the one strut, which is designed to be adjustable for setting the inclination of the hour axis, has two ends Pivot bearing is mounted between the corner of the lower of the two isosceles triangles facing away from the declination axis and a foundation point through which the plane defined by the bisectors of the two isosceles triangles runs, whereby this foundation point is located south of the declination axis for an antenna location in the northern hemisphere and north of the declination axis for an antenna location in the southern hemisphere, and that the other, to

- 3 - VPA 85 P 1 8 3 3 DE- 3 - VPA 85 P 1 8 3 3 EN

Einstellung des Stundenwinkels verstellbar ausgebildete Strebe ebenfalls mit beidendiger Drehgelenklagerung zwischen einer exzentrisch links oder rechts an der Pärabolreflektorrückseite dafür vorgesehenen Lagerstelle und der davon jeweils weiter entfernten der beiden Strebenlagerstellen, durch welche die Deklinationsachse verläuft, angebracht ist.The strut is adjustable for setting the hour angle and is also fitted with a swivel joint bearing at both ends between a bearing point provided eccentrically on the left or right of the parabolic reflector rear side and the further away of the two strut bearing points through which the declination axis runs.

Es handelt sich somit bei der Befestigung der Parabolreflektorantenne an dem erfindungsgemäß ausgebildeten Tragegestell um eine nahezu echte Deklinations-Stundenachsenaufhängung des Parabolspiegels. Die Antennenkeule kann dabei im Prinzip durch Betätigen nur einer der beiden verstellbaren Streben auf jede Satellitenposition in der Orbitebene ausgerichtet werden. Hierzu ist die durch den Winkel /^ bestimmte, geringfügig von der geografischen Breite des Antennenstandorts abhängige Winkelzuordnung zwischen der Parabolreflektor- und der Polarachse nötig. Um innerhalb eines Aufstellungsgebietes die einheitliche, nach der Erfindung ausgebildete Konstruktion des Tragegestells verwenden zu können, wird dieser Winkel für eine mittlere geografische Breite eines Gebiets festgelegt. Bei Drehung um die Polarachse bleibt die Hauptstrahlrichtung der Antenne dann bei Aufstellungsorten mit etwas anderer geografischer Breite immer noch näherungsweise in der Orbitebene liegen. Läßt sich beispielsweise der Deklinationswinkel, also die Richtung zur Polarachse, um + 7° verstellen, so ist dementsprechend ein und derselbe Konstruktionstyp der Antenne für ein Gebiet bis zu 14° Nord-Süd-Ausdehnung verwendbar. The attachment of the parabolic reflector antenna to the support frame designed according to the invention therefore involves an almost genuine declination hour axis suspension of the parabolic mirror. In principle, the antenna lobe can be aligned to any satellite position in the orbital plane by operating just one of the two adjustable struts. For this, the angle assignment between the parabolic reflector and the polar axis, determined by the angle /^ and slightly dependent on the geographical latitude of the antenna location, is necessary. In order to be able to use the uniform construction of the support frame designed according to the invention within an installation area, this angle is set for an average geographical latitude of an area. When rotating around the polar axis, the main beam direction of the antenna then remains approximately in the orbital plane at installation locations with a slightly different geographical latitude. If, for example, the declination angle, i.e. the direction to the polar axis, can be adjusted by + 7°, then one and the same type of antenna construction can be used for an area of up to 14° north-south extension.

Auf dem in vorteilhafter Weise in Form eines gleichschenkeligen Dreiecks ausgebildeten Fundament, das 35On the foundation, which is advantageously designed in the form of an isosceles triangle, the 35

- 4 - VPA 85 P &iacgr; 8 3 3 DE- 4 - VPA 85 P Î 8 3 3 DE

mit der Spitze exakt nach Süden auszurichten ist, ist das in zweckmäßiger Weise aus Rohrmaterial bestehende Tragegestell nach der Erfindung dann so aufzubauen, daß die Grundlinie des gleichschenkeligen Fundaments die Deklinationsachse darstellt. Zwischen der Spitze des Fundaments und einem Ende der die Deklinationsachse senkrecht kreuzenden Stundenachse ist diejenige Verstellstrebe angeordnet, mit deren Hilfe die Neigung der Stundenachse eingestellt werden kann.with the tip is to be aligned exactly to the south, the support frame, which is expediently made of tubular material, is then to be constructed according to the invention in such a way that the base line of the isosceles foundation represents the declination axis. Between the tip of the foundation and one end of the hour axis, which crosses the declination axis perpendicularly, the adjustment strut is arranged, with the help of which the inclination of the hour axis can be adjusted.

Auf die Stundenachse ist der Parabolreflektor vorzugsweise achsensymroetrisch aufgebaut, und zwar so, daß bei absolut parallelem Verlauf der Stundenachse der Parabolreflektor um den Winkel f gegen die Himmelsäquatorebene geneigt ist. Damit wird erreicht, daß die Antenne mit ihrer Hauptkeule auf die geostationäre Erdumlaufbahn der Satelliten gerichtet ist. Für die Bundesrepublik Deutschland errechnet sich der mittlere Vorhaltewinkel bei einer mittleren nördlichen Breite von 51° zu 7,42°. Für andere Länder ist ein entsprechend passender Vorhaltewinkel /^_n zu errechnen.The parabolic reflector is preferably constructed axially symmetrically on the hour axis, in such a way that when the hour axis is absolutely parallel, the parabolic reflector is inclined by the angle f to the celestial equatorial plane. This ensures that the antenna is directed with its main lobe towards the geostationary orbit of the satellites. For the Federal Republic of Germany, the average lead angle is calculated to be 7.42° at an average northern latitude of 51°. For other countries, an appropriate lead angle /^ _n must be calculated.

Zur Einstellung des Stundenwinkels dient diejenige Verstellstrebe, die zwischen einem Ende der Deklinationsachse und dem Parabolreflektor angebracht ist. Aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen einerseits zwischen dem Antennenstandort und dem Satelliten und andererseits zwischen dem Erdmittelpunkt und dem Satelliten ergibt sich eine Winkeldifferenz zwischen der Satellitenposition im Orbit zum Antennenstandort und der Einstellung des Stundenwinkels an der Antenne. Diese Differenz entspricht der Polarisationsdrehung des orthogonal polarisierten Signals vom Satelliten. Aufgrund des um den Winkel gekippten Aufbau des Antennenpaxabolreflektors auf der Stundenachse ergibt sich eine verhältnismäßig geringe Polarisationsdrehung im gesamten Schwenkbereich der Antenne.The adjustment strut that is mounted between one end of the declination axis and the parabolic reflector is used to adjust the hour angle. Due to the different distances between the antenna location and the satellite on the one hand and between the center of the earth and the satellite on the other hand, there is an angular difference between the satellite position in orbit to the antenna location and the setting of the hour angle on the antenna. This difference corresponds to the polarization rotation of the orthogonally polarized signal from the satellite. Due to the structure of the antenna parabolic reflector tilted by the angle on the hour axis, there is a relatively small polarization rotation in the entire swivel range of the antenna.

- 5 - VPA 85 P 1 8 3 3 DE *- 5 - VPA 85 P 1 8 3 3 EN *

Die Erfindung wird im folgenden anhand von ZeichnungenThe invention is explained below with reference to drawings

näher erläutert. Es zeigen |explained in more detail. Showing |

Fig. 1 in einer seitlichen Ansicht die Geometrie der |Fig. 1 in a side view the geometry of the |

Aufhängung einer Parabolreflektorantenne auf einem |Suspension of a parabolic reflector antenna on a |

Tragegestell nach der Erfindung, \ Carrying frame according to the invention, \

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht die Geometrie
des Tragegestells nach der Erfindung,
10Fig. 2 in a perspective view the geometry
of the support frame according to the invention,
10

Fig. 3 eine realisierte Ausführungsform einer Parabolreflektorantenne mit erfindungsgemäßem Tragegestell in ; einer Ansicht von der Seite, jFig. 3 shows a realised embodiment of a parabolic reflector antenna with a support frame according to the invention in; a view from the side, j

Fig. 4 die Antenne nach Fig.3 in einer Ansicht von jFig. 4 the antenna according to Fig.3 in a view from j

hinten, ^ä rear, ^ä

Fig. 5 eine Ansicht der Rückseite einer anderen, mit
einem Tragegestell nach der Erfindung versehenen Antenne, ' 20Fig. 5 a view of the back of another, with
an antenna provided with a support frame according to the invention, ' 20

Fig. 6 die Antenne nach Fig.5 in einer Ansicht von oben,Fig. 6 the antenna according to Fig.5 in a view from above,

Fig. 7 und 8 für das Beispiel München als Standort der
gemäß den Figuren 5 und 6 ausgebildeten Antenne die geometrischen Verhältnisse in einer Ansicht senkrecht von
Norden auf die Himmelsäquatorebene bzw. in einer Ansicht,
in welcher die Himmelsäquatorebene senkrecht zur Zeichenebene verläuft,Fig. 7 and 8 for the example of Munich as the location of
according to Figures 5 and 6 formed antenna the geometric conditions in a view perpendicular to
North to the celestial equator plane or in a view,
in which the celestial equatorial plane is perpendicular to the plane of the drawing,

Fig. 9 in einem Diagramm die Polarisationsdrehung in
bezug auf den Stundenwinkel des Satelliten in
Abhängigkeit vom AntennenstandortFig. 9 shows in a diagram the polarization rotation in
reference to the hour angle of the satellite in
Dependence on antenna location

- 6 - VPA 85 P 1 8 3 3 OE- 6 - VPA 85 P 1 8 3 3 OE

In Fig. 1 ist in einer seitlichen, schematischen Ansicht ein nach der Erfindung ausgebildetes Tragegestell für eine auf einen geostationären, sich auf einer äquatorialen Umlaufbahn bewegenden Nachrichtensatelliten auszurichtende, symmetrische Parabolreflektorantenne 14 dargestellt. Die Antenne 14 soll um eine Deklinationsachse 7 und um eine diese senkrecht kreuzende Stundenachse 8 schwenkbar sein. Um eine klarere Beschreibung des Aufbaus des erfindungsgemaß ausgebildeten Tragegestells zu erreichen, wird außer der Fig.l zugleich noch die Fig.2 herangezogen, in welcher eine perspektivische Ansicht von wesentlichen Teilen dieses Tragegestells dargestellt ist. Das Tragegestell weist insgesamt 6 Streben 1 bis 6 auf, von denen die beiden Streben 1 und 2 bzw. 3 und 4 mit der in Ost-West-Richtung verlaufenden Deklinationsachse 7 jeweils ein gleichschenkeliges Dreieck bilden. Die Streben 1,2 und 3,4 sind gemeinsam auf einem Fundament 9 angebracht und um die Deklinationsachse 7 in zwei Lagerstellen 10 und 11 schwenkbar gelagert. Durch die beiden, der Deklinationsachse 7 abgewandten Ecken 12 und 13 der beiden übereinanderliegenden, gleichschenkeligen Dreiecke verläuft die parallel zur Erdachse d.h. senkrecht zur A'quatorebene 17 auszurichtende Stundenachse 8. Die Parabolreflektorantenne 14 ist achsensymmetrisch an den beiden zur Deklinationsachse 7 abgewandten Ecken 12 und 13 der beiden gleichschenkeligen Dreiecke um die Stundenachse 8 schwenkbar angelenkt jnd zwar derart, daß bei absolut senkrechtem Verlauf der Stundenachse 8 auf der A'quatorebene 17 die Parabolreflektorantennenachse um einen von der geografischen Breite des jeweiligen Antennenstandorts abhängigen Winkel f_m gegenüber dem A'quetorebenenwinkel geneigt ist. Der Winkel J^ wird durch ein Abstandsstück 21 realisiert. Die beiden übrigen Streben 5 und 6 sindFig. 1 shows a side view of a support frame designed according to the invention for a symmetrical parabolic reflector antenna 14 to be aligned with a geostationary communications satellite moving in an equatorial orbit. The antenna 14 is intended to be pivotable about a declination axis 7 and about an hour axis 8 crossing this axis perpendicularly. In order to achieve a clearer description of the structure of the support frame designed according to the invention, Fig. 1 is also used, which shows a perspective view of essential parts of this support frame. The support frame has a total of 6 struts 1 to 6, of which the two struts 1 and 2 or 3 and 4 each form an isosceles triangle with the declination axis 7 running in an east-west direction. The struts 1, 2 and 3, 4 are mounted together on a foundation 9 and are pivotably mounted about the declination axis 7 in two bearing points 10 and 11. The hour axis 8, which is to be aligned parallel to the earth's axis, i.e. perpendicular to the equatorial plane 17, runs through the two corners 12 and 13 of the two superimposed isosceles triangles facing away from the declination axis 7. The parabolic reflector antenna 14 is pivotably hinged axially symmetrically about the hour axis 8 at the two corners 12 and 13 of the two isosceles triangles facing away from the declination axis 7, in such a way that when the hour axis 8 runs absolutely vertically on the equatorial plane 17, the parabolic reflector antenna axis is inclined by an angle f _m with respect to the equatorial plane angle, which depends on the geographical latitude of the respective antenna location. The angle J^ is realized by a spacer 21. The two remaining struts 5 and 6 are

4 * MM ItII 1 * * * Il « · I · · 14 * MM ItII 1 * * * Il « · I · · 1

It··
I It··
I

• I I• I I

- 7 - VPA 85 P 1 8 3- 7 - VPA 85 P 1 8 3

in ihrer Länge verstellbar ausgebildet. Die zur Einstellung der Stundenachsenneigung &< verstellbar ausgebildete Strebe 5 ist mit beidendiger Drehgelenklagerung zwischen dem der Deklinationsachse 7 abgewandten Eck 13 des unteren der beiden gleichschenkeligen Dreiecke und einer Stelle 15 des Fundaments 9 angebracht, durch welche die durch die Winkelhalbierenden der beiden gleichschenkeligen Dreiecke definierte Ebene verläuft. Die Stelle 15 des Fundaments 9 ist bei einem auf der nördlichen Erdhalbkugel liegenden Antennenstandort südlich von der Deklinationsachse 7, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 verläuft die Mittelsenkrechte der Deklinationsachse 7 durch die Anlenkstelie 15 der Verstellstre.be 5. Die andere, zur Einstellung des Stundenwinkels verstellbar ausgebildete Strebe 6 ist ebenfalls mit boidendiger Drehgelenklagerung zwischen einer exzentrisch links oder rechts an der Parabolreflektorrückseite dafür vorgesehenen Lagerstelle 16 und der jeweils weiter entfernten der beiden Strebenlagerstellen 10 bzw. 11, durch welche die Deklinationsachse 7 verläuft, angebracht.adjustable in length. The strut 5, which is adjustable for setting the hour axis inclination &<, is mounted with a swivel joint at both ends between the corner 13 of the lower of the two isosceles triangles facing away from the declination axis 7 and a point 15 of the foundation 9 through which the plane defined by the bisectors of the two isosceles triangles runs. The point 15 of the foundation 9 is south of the declination axis 7 for an antenna location in the northern hemisphere, as shown in Fig. 2. In the embodiment according to Fig. 2, the perpendicular bisector of the declination axis 7 runs through the articulation point 15 of the adjustment strut 5. The other strut 6, which is adjustable for setting the hour angle, is also mounted with a spherical pivot bearing between a bearing point 16 provided eccentrically on the left or right on the back of the parabolic reflector and the more distant of the two strut bearing points 10 or 11 through which the declination axis 7 runs.

Das Fundament 9 weist die Form eines gleichschenkeligen Dreiecks auf, das mit seiner Spitze 15 exakt nach Süden ausgerichtet ist. Die Grundlinie des dreiecksförmigen Fundaments 9 stellt die Deklinationsachse 7 dar.The foundation 9 has the shape of an isosceles triangle, with its tip 15 pointing exactly south. The base line of the triangular foundation 9 represents the declination axis 7.

Aufgrund der Neigung der Parabolreflektorantenne 14 um den Winkel J^_m gegen die Himmelsäquatorebene 17 wird erreicht, daß die Antenne 14 mit ihrer Hauptkeule auf die geostationäre Erdumlaufbahn der Satelliten gerichtet ist. Für die Bundesrepublik Deutschland errechnet sich derDue to the inclination of the parabolic reflector antenna 14 by the angle J^ _m against the celestial equatorial plane 17, the antenna 14 is directed with its main lobe towards the geostationary earth orbit of the satellites. For the Federal Republic of Germany, the

Winkel f bei einer mittleren nördlichen Breite vonAngle f at a mean northern latitude of

vpa85 P 1833DEvpa85 P1833DE

51° zu 7,42°. Für andere Lander ist ein entsprechend passender Vorhaltewinkel 0_m ^zu errechnen. In Fig. 151° to 7.42°. For other landers, a corresponding lead angle of 0 _m ^{must be} calculated. In Fig. 1

ist mit^" der mittlere Winkel der Breitengrade für die Bundesrepublik Deutschland (51°) bezeichnet.^" is the mean angle of latitude for the Federal Republic of Germany (51°).

Durch die exakte Ausrichtung des Antennentragegestells in Nord-Sud-Richtung, so daß die Deklinationsachse 7 quasiDue to the exact alignment of the antenna support frame in north-south direction, so that the declination axis 7 is virtually

senkrecht auf der Erdachse steht, und aufgrund des um ■ 10 J^l = 7,42° gegen die Himmelsäquatorebene 17 gekippten ' Aufbaus des Parabolrsfiektors auf der Stundenachse 8 istis perpendicular to the earth's axis, and due to the structure of the parabolic reflector on the hour axis 8, which is tilted by ■ 10 J^l = 7.42° against the celestial equatorial plane 17,

eine sehr einfache Einstellung der Antenne 14 zur ^: Satellitenposition ohne besonder·" Hilfsmittel möglich.a very simple adjustment of the antenna 14 to ^the satellite position is possible without any special tools.

Es müssen lediglich die geografischen Daten des Antennen-Standorts und die Positionsdaten des Satelliten bekannt sein, auf welchen die Antenne 14 ausgerichtet werden soll.Only the geographical data of the antenna location and the position data of the satellite to which the antenna 14 is to be aligned must be known.

_t Die Stundenachse 8 der Antenne 14 muß parallel zur Erd- _t The hour axis 8 of the antenna 14 must be parallel to the earth

\ 20 achse verlaufen und soll somit senkrecht auf der Ä'quatorj ebene 17 stehen. Mit Hilfe der Deklinationsachse 7 ist \ 20 axis and should therefore be perpendicular to the equatorial plane 17. With the help of the declination axis 7,

die Neigung der Stundenachse 8 gegenüber der Lotsenkrechten einzustellen. Diese Einstellung erfolgt mittels der Verstellstrebe 5. Der Neigungswinkel &< berechnet '; 25 £ich aus der Formel
• (X = 90° - geografische Breite <\2"_m.to adjust the inclination of the hour axis 8 relative to the vertical. This adjustment is made using the adjustment strut 5. The inclination angle &< is calculated '; 25 £ich from the formula
• (X = 90° - geographical latitude <\2" _m .

Die Ausrichtung der Parabolreflektorantenne 14 zur ^: Satellitenposition hin, nach erfolgter Einstellung derThe alignment of the parabolic reflector antenna 14 towards ^the satellite position, after setting the

Stundenachse 8, läßt sich ohne große Schwierigkeiten durchführen. Allerdings ist zuvor die Berechnung des Stundenwinkels notwendig, der von der Lage des Antennenstandorts wesentlich beeinflußt wird.Hour axis 8 can be carried out without great difficulty. However, the hour angle must first be calculated, which is significantly influenced by the position of the antenna.

·' 35·' 35

■« ff·■« ff·

_ 9 - VPA 85 P 1 8 3 3 DE ._ 9 - VPA 85 P 1 8 3 3 EN .

Für die Bundesrepublik Deutschland gilt im Mittel eine _f geografische Breite von 51° nördlicher Breite. Der mit j dem Cosinus dieses Winkels (cos 51°) multiplizierte |The _average geographical latitude for the Federal Republic of Germany is 51° north latitude. The | j multiplied by the cosine of this angle (cos 51°)

Erdradius ergibt ungefähr den Betrag, um welchen der
Schwenkradius der Antenne kleiner ist als die Entfernung
zwischen Erdmittelpunkt und der Satellitenbahn.The Earth’s radius is approximately the amount by which the
The antenna’s swivel radius is smaller than the distance
between the center of the earth and the satellite orbit.

Aufgrund dieser Tatsache ergeben sich folgende Formeln
für die Berechnung der Stundenwinkel. bezogen auf die
nördliche Erdhalbkugel. Für Satelliten westlich des
Antennenstandortes giltDue to this fact, the following formulas result
for the calculation of the hour angles. related to the
northern hemisphere. For satellites west of the
Antenna location applies

g+<X> =360° -X- &Igr;&oacgr;&sfgr;+&agr;&iacgr;. g+<X> =360° -X- &Igr;&oacgr;&sfgr;+&agr;&iacgr;.

Für Satelliten östlich des Antennenstandortes gilt jFor satellites east of the antenna location, j

£ + &ohgr; = 360° - X+ I^ + &ohgr; If \ £ + ω = 360° - X+ I^ + ω If \

wobei: [where: [

$-hCü = der an der Antenne 14 einzustellende Stunden- j' $-hCü = the hour j' to be set on the antenna 14

winkel, fangle, f

X = geografische Länge des Antennenstandortes, j. X = geographical longitude of the antenna location, j.

t$ = Satellitenposition auf der Umlaufbahn, ! t$ = satellite position in the orbit, !

60 = Polarisationsdrehung gegenüber der Polari- | 60 = Polarization rotation relative to the polari- |

sation der exakten Südrichtung. |sation of the exact south direction. |

Die Summe (<£-/-£>) läßt sich mit Hilfe der Winkelbe- [The sum (<£-/-£>) can be calculated using the angle [

ZiehungDrawing

sin ( /+ aj ) / cos ( S +■ *> ) = tan ( g -f &Lgr; )
berechnen.sin ( /+ aj ) / cos ( S +■ *> ) = tan ( g -f &Lgr; )
calculate.

Unter Bsrücksichtigung der geografischen Breite ergibt
sich für den wahren Winkel der SatellitenpositionTaking into account the geographical latitude,
for the true angle of the satellite position

T₁ . sin S j(^xi · ^cos <f ~^r2 * ^cos ^O = tan
Hierbei gilt:T ₁ . sin S j( ^x i · ^cos <f ~ ^r 2 * ^cos ^O = tan
The following applies:

<f = Satellitenposition in Abhängigkeit vom Antennenstandort,
T₁ = Bahnradius des Satelliten, bezogen auf den <f = satellite position depending on the antenna location,
T ₁ = Orbit radius of the satellite, relative to the

Erdmittelpunkt,
T₀ = Erdradius,Earth center,
T ₀ = Earth radius,

= Breitengrad des Antennenstandorts.= Latitude of the antenna location.

- &iacgr;&ogr; - VPA 85 P 1 8 3 3 DE- &iacgr;&ogr; - VPA 85 P 1 8 3 3 DE

Für die südliche Erdhalbkugel gelten entsprechende Formeln. Hierbei sind lediglich die Richtungen "westlich" und "östlich" zu vertauschen.The same formulas apply to the southern hemisphere. The only thing that needs to be swapped is the directions "west" and "east".

Für das Beispiel München (11° östlicher Länge; 48° nördlicher Breite) als Antennenstandort und den Satelliten Intelsat V bei 60° ergeben sich folgende Einstellwerte.For the example of Munich (11° east longitude; 48° north latitude) as antenna location and the satellite Intelsat V at 60°, the following setting values result.

Deklinationswinkel: 90° - 48° = 42°. 10Declination angle: 90° - 48° = 42°. 10

Stundenwinkel: 360° - 349° + {&$$ = (<f-t-cüj Hour angle: 360° - 349° + {&$$ = (<ft-cüj

tan (d><£> ) = 42 250 . sin 71°/(42 250 . cos. 71° 6320 . cos. 4tan (d><£> ) = 42 250 . sin 71°/(42 250 . cos. 71° 6320 . cos. 4

tan {£+&ohgr; ) = 4,193.tan {£+ω ) = 4.193.

Aus den Summanden ( S V Cü ) ist die Polarisationsdrehung in Abhängigkeit vom Stundenwinkel leicht zu errechnen.From the summands ( S V Cü ) the polarization rotation as a function of the hour angle can easily be calculated.

wobeiwhere

<f+&> = Einstellwinkel an der Stundenachse der Antenne, <f+&> = setting angle on the hour axis of the antenna,

<f = Satellitenposition in Bezug auf den Antennenstandort,
co = Polarisationsausdrehung. <f = satellite position relative to the antenna location,
co = polarization rotation.

In bezug auf den Antennenstandort München und den Satellit Intelsat V (60°) gilti
76,59 ° - 71° = 5,59° .
30With regard to the antenna site in Munich and the Intelsat V satellite (60°),
76.59° - 71° = 5.59° .
30

Dies entspricht einer Polarisationsentkopplung von 10 logsir>5,59° =-20,23 dB. Zur einfachen Einstellung der Polarisation kann man für den Monteur eine Tabelle liefern, welche die Werte der Polarisationsdrehung in bezug auf den Stundenwinkel des Satelliten in Abhängigkeit vom Antennenstandort darstellt.This corresponds to a polarization decoupling of 10 logsir>5.59° =-20.23 dB. To make it easier to set the polarization, the installer can be provided with a table showing the values of the polarization rotation in relation to the hour angle of the satellite depending on the antenna location.

• · « ·■ · I• · « ·■ · I

- Ii - VPA 85 P 1 a 3 3 DE- Ii - VPA 85 P 1 a 3 3 DE

Eine grafische Darstellung einer solchen Tabelle ist in Fig.9, bezogen auf 51° nördlicher Breite (dies ist die mittlere geografische Breite der Bundesrepublik Deutschland) dargestellt, wobei an der Abszisse der Stundenwinkel des Satelliten in Grad westlicher Länge wL und Östlicher Länge ÖL und an der Abszisse die Polarisationsdrehung ebenfalls in Grad aufgetragen ist.A graphical representation of such a table is shown in Fig.9, based on 51° north latitude (this is the average geographical latitude of the Federal Republic of Germany), where the hour angle of the satellite is plotted on the abscissa in degrees west longitude wL and east longitude ÖL and the polarization rotation is plotted on the abscissa, also in degrees.

Somit ist der Monteur VQT Ort- in UBT Lage, mit Winkelmeßeinrichtungen an der Deklinationsachse 7 und an der Stundenachse 8 die Antenne 14 ziemlich exakt auf die Satellitenposition auszurichten. Gleiches gilt für die Polarisation. Nimmt man eine Einstellgenauigkeit von + 1° bei der Polarisation an, dann wird bei der Grobeinstellung eine Polarisationsentkopplung von 35,2 dB erreicht.The VQT Ort- UBT fitter is thus able to align the antenna 14 quite precisely to the satellite position using angle measuring devices on the declination axis 7 and the hour axis 8. The same applies to the polarization. If an adjustment accuracy of + 1° is assumed for the polarization, then a polarization decoupling of 35.2 dB is achieved with the coarse adjustment.

In den Fig. 7 und 8 sind für das Beispiel München als Standort der gemäß den Figuren 5 und 6 ausgebildeten Parabolreflektorantenne die geometrischen Verhältnisse in einer Ansicht senkrecht von Norden auf die Himmelsäquatorebene bzw. in einer Ansicht, in welcher die Himmelsäquatorebene senkrecht zur Zeichenebene verläuft, dargestellt. Die Antenne nach den Figuren 5 und 6 soll einen Stundenwinkelverstellbereich von + 80°, d.h. insgesamt 160° aufweisen. Der Systemfehler, der bei den Extrempositionen, d.h. bei + 80° gegenüber der Südrichtung von München aus (= 11° östlicher Länge) aufgrund des verkürzten Schwenkradius der Antenne auftritt, beträgt -0,96°. Für die Position des Satelliten Intelsat V bei 76,5° gegenüber der Südrichtung von München ergibt sich ein Systemfehler von 0,86°. Zusätzlich tritt innerhalb der Bundesrepublik Deutschland, unabhängig vom Stundenwinkel, zwischen Flensburg und Garmisch-PartenkirchenIn Figs. 7 and 8, the geometric conditions are shown for the example of Munich as the location of the parabolic reflector antenna designed according to Figs. 5 and 6 in a view perpendicular from the north onto the celestial equator plane or in a view in which the celestial equator plane runs perpendicular to the plane of the drawing. The antenna according to Figs. 5 and 6 should have an hour angle adjustment range of + 80°, i.e. a total of 160°. The system error that occurs at the extreme positions, i.e. at + 80° compared to the south from Munich (= 11° east longitude) due to the shortened swivel radius of the antenna, is -0.96°. For the position of the Intelsat V satellite at 76.5° compared to the south from Munich, a system error of 0.86° results. In addition, within the Federal Republic of Germany, regardless of the hour angle, between Flensburg and Garmisch-Partenkirchen

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_VPA 85P1833DE _VPA85P1833DE

eine Änderung des Deklinationswinkels um 0,68° auf. Bezogen auf 51° nördlicher Breite ergibt dies einen ortsgebundenen Fehler von maximal + 0,34°. Dies bedeutet, daß bei einem Stundenwinkei von 80" der maximal auftretende Fehler (in Garmisch) - 1,3° bei der Deklinationsachse sein kann. Bei der Stundenachse ist, ebenfalls abhängig vom Antennenstandort, ein maximaler Fehler von + 0,5° möglich. Treten beide Fehler gleichzeitig auf, dann ist eine Abweichung bei der Grobeinstellung der Antennensollposition von ungefähr 1,4° möglich. Hierbei werden Ablese- und Berechnungsfehler des Aufstellpersonals ausgeschlossen.a change in the declination angle of 0.68°. Based on 51° north latitude, this results in a location-specific error of a maximum of + 0.34°. This means that with an hour angle of 80" the maximum error (in Garmisch) can be - 1.3° on the declination axis. For the hour axis, a maximum error of + 0.5° is possible, also depending on the antenna location. If both errors occur at the same time, a deviation in the rough setting of the antenna's target position of around 1.4° is possible. This excludes reading and calculation errors by the installation staff.

In den Figuren 7 und 8 ist der Antennenstandort München auf der Erde E mit M bezeichnet. Dieser liegt bei 48° nördlicher Breite und 11° östlicher Länge. Der in Südrichtung weisende Meridian 11° östlicher Länge ist mit Süd bezeichnet. Auf dem Orbit OR bewegen sich geostationär der Intelsat V-Satellit IS V bei 60° westlicher Länge, der Nachrichtensatellit DFSl bei 23,5° östlicher Länge und ein weiterer Nachrichtensatellit DFS2 bei 28,5° östlicher Länge. Alle drei Satelliten können durch Schwenkung der am Standort M auf dem erfindungsgemäß ausgebildeten Tragegestell angebrachten Parabolreflektorantenne erfaßt werden. Der kleinere Kreis, der sich mit dem Orbit OR am Meridian Süd berührt und denIn Figures 7 and 8, the antenna location Munich on Earth E is marked M. This is located at 48° north latitude and 11° east longitude. The meridian 11° east longitude pointing south is marked South. On the orbit OR, the Intelsat V satellite IS V moves geostationarily at 60° west longitude, the communications satellite DFSl at 23.5° east longitude and another communications satellite DFS2 at 28.5° east longitude. All three satellites can be detected by swiveling the parabolic reflector antenna mounted at location M on the support frame designed according to the invention. The smaller circle, which touches the orbit OR at the south meridian and the

&iacgr;\ Antennenstandort M als Zentrum hat, ist mit R bezeichnet. &iacgr;\ antenna location M as its center is denoted by R.

! In Fig.8 trägt der Himmelsäquator die Bezeichnung H.! In Fig.8 the celestial equator is marked H.

In Fig.7 und 8 bedeuten ÖL östliche Länge, wL westliche f 30 Länge und DB nördliche Breite.In Fig.7 and 8, ÖL means east longitude, wL west longitude and DB north latitude.

Die in den Figuren 5 und 6 in einer Rückansicht bzw. einer Ansicht von oben dargestellte Parabolreflektorantenne mit Tragegestell ist nach den im Zusammenhang mit 35 den Figuren 1 und 2 erläuterten Prinzip aufgebaut. DieThe parabolic reflector antenna with support frame shown in Figures 5 and 6 in a rear view and a view from above is constructed according to the principle explained in connection with Figures 1 and 2. The

§ Teile der Antenne nach den Figuren 5 und 6 tragen§ Parts of the antenna according to Figures 5 and 6 carry

- 13 - VPA 85 P 1 8 3 3 DE- 13 - VPA 85 P 1 8 3 3 EN

deswegen auch die Bezugszeichen der entsprechenden Teile der Darstellung in den Figuren 1 und 2. Die Aufhängung der Parabolreflektorantenne 14 auf dem Antennentragegestell erfolgt in der Symmetrieachse des ParabolreFlektors. Dies hat den Vorteil, daß keine Drehmomente auf die Stundenachse 8 wirken, und daß die Stundenwinkelvsrstellstrebe 6 mit maximal drei gleich langen Zwischenstücken 18,19 und 20, entsprechend 25° Verstellwinkel, auskommt. Der Verstellbereich von + 80° wird durch Umsetzen der Stundenachsverstellstrebe 6 erreicht.hence the reference numbers for the corresponding parts of the illustration in Figures 1 and 2. The parabolic reflector antenna 14 is suspended on the antenna support frame in the symmetry axis of the parabolic reflector. This has the advantage that no torque acts on the hour axis 8 and that the hour angle adjustment strut 6 only requires a maximum of three equally long intermediate pieces 18, 19 and 20, corresponding to an adjustment angle of 25°. The adjustment range of + 80° is achieved by moving the hour axis adjustment strut 6.

Für Satelliten, die westlich von der Südrichtung (auf der nördlichen Erdhalbkugel) liegen, wird die Strebe 6 rechts am Parabolreflektor in einer Lagerstelle 16 und links an der Deklinationsachse an der Fundamentstelle 10 angeschlagen; für Satelliten, die östlich von der Südrichtung liegen, umgekehrt. Auf die Stundenachse 8 wird aufgrund der optimalen Lage des Schwerpunkts S kein Drehmoment ausgeübt, welches eine Verstellung des Stundenwinkels bewirken würde.For satellites located west of south (in the northern hemisphere), the strut 6 is attached to the right of the parabolic reflector in a bearing point 16 and to the left of the declination axis at the foundation point 10; for satellites located east of south, the opposite is true. Due to the optimal position of the center of gravity S, no torque is exerted on the hour axis 8, which would cause an adjustment of the hour angle.

In den Figuren 3 und 4 ist eine etwas anders ausgeführte Parabolreflektorantenne mit einem Tragegestell nach der Erfindung in einer Seitenansicht bzw. in einer Ansicht von hinten dargestellt. Auch hierbei sind die Bezugszeichen der entsprechenden Teile von Fig.l und 2 übernommen, so daß auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile in diesem Zusammenhang verzichtet werden kann. Die Streben 1 bis 6 bestehen aus Rohrmaterial. Die beiden verstellbaren Streben 5 und 6 sind jeweils aus zwei Teilen 22 und 23 bzw. 24 und 25 r'isammengesetzt, welche an den beiden einander zugekeh · . Enden 26 Innengewinde aufweisen, in denen eine Verstellspindel 27 eingeschraubt ist.Figures 3 and 4 show a slightly different parabolic reflector antenna with a support frame according to the invention in a side view and a rear view. Here too, the reference numerals of the corresponding parts are taken from Figures 1 and 2, so that a detailed description of these parts can be omitted in this context. The struts 1 to 6 are made of tubular material. The two adjustable struts 5 and 6 are each made up of two parts 22 and 23 or 24 and 25, which have internal threads on the two facing ends 26, into which an adjusting spindle 27 is screwed.

35
7
9 Figuren35
7
9 figures

-- a · ■a · ■ BezuQSzeichenlisteReference list Strebestrut HH 0'
> *a a · 0'
> *aa · a » aa » a 11 Strebestrut i · » &igr; ■ a a
• ■ i ·
> at «i · » &igr; ■ aa
• ■ i ·
> at « ■ a l . , j a■ a l . , y a 22 Strebestrut , * &igr; t I a a, * &igr; t I a a •• 33 Strebestrut RR VPA 85 P 1 8 3 3 DEVPA 85 P 1 8 3 3 EN 44 verstellbare Strebeadjustable strut ÖLOIL 55 verstellbare Strebeadjustable strut wLwL KreisCircle 66 DeklinationsachseDeclination axis nBnB östliche LängeEastern length 77 StundenachseHour axis westliche Längewestern longitude 88th Fundamentfoundation nördliche BreiteNorth latitude 99 LagerstelleStorage location 1010 LagersteinBearing stone 1111 EckeCorner 1212 EckeCorner 1313 r^arabolreflektorantenner^arabol reflector antenna 1414 FundamentstelleFoundation site 1515 LagerstelleStorage location 1616 Ä'quatorebeneEquatorial plane 1717 ZwischenstückIntermediate piece 1818 ZwischenstückIntermediate piece 1919 ZwischenstückIntermediate piece 2020 AbstandsstückSpacer 2121 StrebenteilStrut part 2222 StrebenteilStrut part 2323 StrebenteilStrut part 2424 StrebenteilStrut part 2525 Enden mit InnengewindeEnds with internal thread 2626 VerstellspindelAdjusting spindle 2727 Schwerpunktmain emphasis SS München (Antennenstandort)Munich (antenna location) MM ErdeEarth EE Satellit Intelsat VSatellite Intelsat V ISVISV HimmelsäquatorCelestial equator HH Orbitorbit OROR ₄₄

■ fit■ fit

> 114> 114

Claims

Protection claims

1. Support frame for a symmetrical parabolic reflector antenna to be aligned with a geostationary communications satellite moving in an equatorial orbit, which can be pivoted about a declination axis and about an hour axis crossing this axis perpendicularly, characterized in that a total of six struts (1 to 6) are provided, two of which (1, 2 and 3, 4) form an isosceles triangle with the declination axis (7) running in an east-west direction and are jointly pivotably mounted on a foundation (9) about the declination axis in two bearing points (10, 11), that the hour axis (8) to be aligned parallel to the earth's axis runs through the two corners (12, 13) of the two superimposed isosceles triangles facing away from the declination axis, that the parabolic reflector antenna (14) preferably axially symmetrically pivoted around the hour axis at the two corners of the two triangles facing away from the declination axis and zv>r so that when the hour axis is absolutely parallel to the earth's axis, the parabolic reflector antenna is pivoted at an angle (^) to the hour axis that depends on the geographical latitude of the antenna location.

(8) is inclined, that the two remaining struts (5,6) are adjustable in length, that the one strut (5) adjustable for setting the hour axis inclination (oO) with a swivel joint bearing at both ends is mounted between the corner (13) of the lower of the two isosceles triangles facing away from the declination axis and a foundation point (15) through which the plane defined by the bisector of the two isosceles triangles runs, whereby this foundation point is in the case of a on the northern VL 1 May / 25.05.87

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G 85 32 370.5 - 15 - VPA

The antenna location in the southern hemisphere is located south of the declination axis and the antenna location in the southern hemisphere is located north of the declination axis, and that the other strut (S), which is adjustable for setting the hour angle, is also mounted with a swivel joint at both ends between a bearing point (16) provided eccentrically on the left or right on the back of the parabolic reflector and the one of the two strut bearing points (10, 11) further away from it, through which the declination axis runs.

2. Support frame according to claim 1, characterized in that the struts (1 to 6) consist of tubular material.

3. Support frame according to claim 1 or 2, characterized in that the two adjustable struts (5, 6) are each composed of two parts (22, 23 and 24, 25 respectively), which have internal threads at the two ends (26) facing each other, into which an adjusting spindle (27) is screwed.

4. Support frame according to one of the preceding claims, characterized in that the foundation (9) has the shape of an isosceles triangle, the base line of which represents the declination axis (7), and that the lower end of the longitudinally adjustable strut (5) is attached in an articulated manner to the foundation tip (15) opposite this base line.