DE9112186U1 - Satellitenfunk-Bodenantenne - Google Patents

Description

G 1 537DE

Siemens Aktiengesellschaft

Satelliten funk-Bodenantenne
5

Die Erfindung bezieht sich auf eine Satellitenfunk-Bodenantenne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Antennen mit Stunden-Deklinationswinkellagerung, wie sie beispielsweise aus EP 0 227 930 bekannt sind, besitzen eine zur Erdachse annähernd parallel verlaufende Stundenachse und eine in Ost-Westrichtung weisende Deklinationsachse. Zur Antenneneinstellung werden an diesen Achsen oft Winkelskalen angebracht, die jedoch keine direkte Ablesung von Azimut- und Elevationswinkeln erlauben. Gerade der Azimutwinkel der Antennenhauptstrahlrichtung, aber auch die zugehörige Längendifferenz zwischen Satellitenposition und Antennenstandort sollte jedoch oft direkt abgelesen bzw. eingestellt werden können. Eine Schwierigkeit entsteht dadurch, daß entsprechende Skalen empfindlich von der geographischen Breite des Antennenstandortes abhängen und nicht für jeden Antennenstandort neu angefertigt und justiert werden sollen.

Die angesprochene Schwierigkeit läßt sich zwar durch Computer-Umrechnungen lösen. Diese führt jedoch zu einem erhöhten Aufwand, Zeitverzögerungen, Fehlermöglichkeiten und Schwierigkeiten beim Einsatz von theoretisch weniger ausgebildetem Personal. Unter anderem aus diesem Grund werden oft Elevations-Azimutdrehgestelle mit direkter Azimut-/Elevationseinstellung bevorzugt. Diese haben jedoch im Gegensatz zum Antennengestell mit Stunden-Deklinationswinkellagerung unter anderem den Nachteil, daß beim Schwenken auf andere Satelliten, insbesondere wenn deren Position nicht genau bekannt ist, oft viel Zeit für die Suche verlorengeht. Ist nämlich die Antenne so an dem um die Stundenachse drehbaren Teil des Gestells befestigt, daß die Hauptstrahlrichtung der Antenne senkrecht auf der Stundenachse steht, dann braucht, bei Ausrichtung der Antenne

VL/Mai / 26.09.91
01 01

6 1 5 3 7 DE

auf einen beispielsweise in der Erd-Äquatorebene stehenden Stern, nur um die Stundenachse gedreht zu werden, um auf einen anderen, in der gleichen Ebene liegenden Stern zu gelangen. Eine zusätzliche Schwenkung um die Deklinationsachse ist dann nicht erforderlich. Bei Ausrichtung auf geostationäre Satelliten mit ihrer nicht mehr "unendlichen" Entfernung zur Erde wird die Antenne bei der vorstehend angenommenen Antennenaufhängung zweckmäßig so ausgerichtet, daß ihre Hauptstrahlrichtung um 90 + 6 gegenüber der Stundenachse geneigt ist, wobei <5 ein von der geographischen Breite f des Antennenstandortes abhängiger Vorhaltewinkel ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Satellitenfunk-Bodenantenne mit Stunden-Deklinationswinkellagerung eine ohne Ccmputerumrechnung arbeitende Anzeigeeinrichtung mit Skala und Zeiger zu schaffen, mittels welcher sich die geographische Längendifferenz zwischen Satellitenposition und Antennenstandort für verschiedene geographische Breiten des Antennenstandortes direkt ablesen bzw. einstellen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Antenne durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. 30

Es zeigen

Fig. 1 in einer seitlichen Ansicht eine symmetrisch aufgebaute Reflektorantenne nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Anzeigeeinrichtung mit Zeiger und Doppelskala für Satellit-Antennen-Längendifferenz und Stundenwinkel bei einer Antenne nach der Erfindung.

01 02

G 15 37DE

In Fig. 1 ist in einer seitlichen Ansicht eine nach der Erfindung ausgebildete symmetrische Reflektorantenne zur Ausrichtung auf einen sich auf einer geostationären äquatorialen Umlaufbahn bewegenden Nachrichtensatelliten dargestellt. Vom Aufbau her stimmt die in Fig. 1 dargestellte Antenne weitgehend mit derjenigen nach der europäischen Patentschrift EP 0 227 930 überein. Die Reflektorantenne, die einen Hauptreflektor 1, einen Erreger 2 und einen Subreflektor 3 aufweist und auf einem Tragegestell A aufgebaut ist, soll um eine Deklinationsachse 5 und um eine letztere senkrecht kreuzende Stundenachse 6 schwenkbar sein. Das Tragegestell A weist insgesamt sechs Streben 7 bis 12 auf, von denen die beiden Streben 7 und 8 (liegen hintereinander) bzw. 9 und 10 (liegen ebenfalls hintereinander) mit der in Ost-West-Richtung verlaufenden Deklinationsachse 5 jeweils ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Die Streben 7, 8 und 9, 10 sind gemeinsam auf einem Fundament 13 angebracht und um die Deklinationsachse 5 in zwei Lagerstellen IA und 15 schwenkbar gelagert. Durch die beiden, der Deklinationsachse 5 abgewenden Ecken 16 und 17 der beiden übereinander liegenden, gleichschenkligen Dreiecke verläuft die annähernd parallel zur Erdachse, d.h. senkrecht zur Ä'quatorebene 18 auszurichtende Stundenachse 6. Die Reflektorantenne ist achsensymmetrisch an den beiden zur Deklinationsachse 5 abgewandten Ecken 16 und 17 der beiden gleichschenkligen Dreiecke um die Stundenachse 6 schwenkbar angelenkt. Die beiden Streben 11 und 12 sind in ihrer Länge verstellbar ausgebildet.

Die Antenne weist zur Berücksichtigung der endlichen Satellitenentfernung eine Neigung ihrer Hauptstrahlrichtung 29 um 90° + &ogr; gegenüber der Stundenachse 6 auf, wobei der Winkel <P ein von der geographischen Breite &ggr; abhängiger Vorhaltewinkel ist.

Ein mit der Antennenbasis am unteren Lagerpunkt 17 der Stundenachse 6 fest verbundenes Kreissegment 19 enthält eine kreisbogenförmige Skala zur Ablesung bzw. Einstellung des

AA6 01 03

G 1 5 3 7 DE

Stundenwinkels &bgr; und der geographischen Längendifferenz t zwischen Satellitenposition und dem jeweiligen Standort der Antenne in Abhängigkeit von der geographischen Breite &phgr; mittels eines mit der Antenne um die Stundenachse 6 bewegten Zeigers 22. Das Kreissegment 19 ist somit gestellfest und der Zeiger 22 antennenfest.

Im einzelnen ist diese Anzeigeeinrichtung mit der Skala 19 und dem Zeiger 22 in Fig. 2 dargestellt. Das Kreissegment 19 weist außer Skalenstrichen 20 für die Ablesung bzw. Einstellung des Stundenwinkels &bgr; eine Schar von Eichlinien 21 auf, von denen jede eine bestimmte geographische Längendifferenz t zwischen Satellitenposition und der Antenne angibt. Die Skalenstriche 20 der Winkelskala für den jeweiligen Stundenwinkel &bgr; sind außen am Kreissegment 19 angeordnet. Denkt man sich nun zu jeder geographischen Breite Cf einen Kreisbogen, der mit entsprechenden Skalenpunkten für äquidistante Längendifferenzen t versehen ist, dann ist der geometrische Ort dieser Punkte die Schar von Eichlinien 21. Wählt man die Kreisbögenabstände proportional zu entsprechenden Differenzen der geographischen Breite &psgr; , dann erhält man beispielsweise die in Fig. 2 dargestellten, annähernd geradlinig verlaufenden Längendifferenz-Eichlinien 21 auf dem Kreisringsegment 19. Bei den Eichlinien 21 ist somit allesamt jeweils einem gleichen Abstand zum in der Stundenachse 6 liegenden Kreismittelpunkt eine bestimmte geographische Breite &Phi; zugeordnet. Im Beispiel reicht der Bereich der unterschiedlichen geographischen Breiten &ohgr; von 46° bis 56°. Die Stundenwinkelskala reicht von - 90° im Westen W über 0° im Süden S bis 90° im Osten 0. Die Schar von Eichlinien 21 reicht von - 75° etwa im Westen W über 0° im Süden S bis 75° fast im Osten 0. Der um die Stundenachse 6 drehbare Zeiger 22 weist eine in radialer Richtung ausziehbare Zunge 23 auf, die es erlaubt, die Längendifferenz t der Antenne gegenüber der Satellitenposition in Abhängigkeit von der geographischen Breite &Phi; des Antennenstandortes abzulesen bzw. einzustellen. Dabei erfolgt die Ablesung bzw. Einstellung mittels einer Markierung 24 auf der für jede geographische

01 04

U 1 5 3 /Ut

Breite &phgr; fest einstellbaren Zunge 23. Der Zeiger 22 besitzt eine lineare Skala 29 für die geographische Breite &phgr; , auf welcher die Markierung 24 der radial verschieblichen Zunge 23 eingestellt werden kann. Die in vorteilhafter Weise im Ablesebereich 26 aus transparentem Kunststoffmaterial bestehende Zunge 23 weist im Ausführungsbeispiel zur Ablesung außen ein Fadenkreuz 27 auf. Eine Erhöhung der Ablesegenauigkeiten wird durch Verwendung einer integrierten zylindrischen Linse 28 und einer Noniusskala 30 zur Feineinstellung erreicht. Der Hauptreflektor 1 der Antenne ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Hauptstrahlrichtung der Antenne ist mit 25 bezeichnet. Das Kreissegment 19 mit den Skalen ist gestellfest angeordnet, wogegen der Zeiger 22 mit der radial verschiebbaren Zunge 23 hauptreflektorfest gelagert ist.

Die Winkeleichungen für die Stundenachse 6 der im Beispiel abgehandelten Reflektorantenne mit Stunden-Deklinationswinkellagerung gilt für einen Reflektorvorhaltewinkel S von 7,A⁰. Wie bereits erwähnt wurde, wird durch die Neigung der Antennenhauptstrahlrichtung 25 um 90° + cT gegenüber der Stundenachse 6 eine Berücksichtigung der endlichen Satellitenentfernung erreicht. Die Eichlinien 21 werden nach den folgenden Formeln berechnet:

tan t = sin <&egr; tan a (I)

2 2
sin a J 1-cos ü> cos t

1 2

_sin &bgr; ₌ __ . V ₍₂₎

cos &sgr; U 1+c -2c . cos &psgr; cos t

mit c = 0,15124 für geostationäre Satelliten,

wobei

,₅ a der Azimutwinkel gegen die Südrichtung S, &bgr; der Stundenwinkel und
t die Längendifferenz zwischen Satellit und Antenne sind.

01 05

Claims (6)

G 1 5 3 7 DE Schutzansprüche

1. Satellitenfunk-Bodenantenne mit Stunden-ZDeklinationswinkellagerung auf einem Tragegestell und einer um die Stundenachse auf einem tragegestellfesten Kreissegment angebrachten Skala zur Ablesung bzw. Einstellung des Stundenwinkels mittels eines mit der Antenne um die Stundenachse bewegten Zeigers, oder kinematisch umgekehrt bezüglich Kreissegment und Zeiger, d.h. mit der Antenne bewegtes Kreissegment und tragegestellfester Zeiger,

dadurch gekennzeichnet, daß die Skala auf dem Kreissegment (19) außer den Skalenstrichen (20) für die Ablesung bzw. Einstellung des Stundenwinkels iß) eine Schar von Eichlinien (21) aufweist, von denen jede eine bestimmte geographische Längendifferenz (6) zwischen Satellitenposition und Antennenstandort angibt und bei denen allesamt jeweils einem gleichen Abstand zum in der Stundenachse (6) liegenden Kreismittelpunkt eine bestimmte geographische Breite (&psgr;) zugeordnet ist, und daß der Zeiger (22) eine in radialer Richtung ausziehbar ausgebildete Zunge (23) aufweist, die es gestattet, die geographische Längendifferenz (t) zwischen Satellit und Antenne in Abhängigkeit von der geographischen Breite ( ü>) des Antennenstandortes abzulesen bzw. einzustellen, wobei die Ablesung bzw. Einstellung mittels einer Markierung (2A) auf der für jede geographische Breite ( a> ) fest einstellbaren Zunge erfolgt.

2. Antenne nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

eine Neigung ihrer Hauptstrahlrichtung (25) um 90° + &ogr; gegenüber der Stundenachse (6) zur Berücksichtigung der endlichen Satellitenentfernung, wobei der Winkel cP ein von der geographischen Breite (Gp) abhängiger Vorhaltewinkel ist, und durch Eichlinien (21), die hinsichtlich ihres Verlaufs nach folgenden Formeln berechnet werden:

02 01

G 1 5 3 7 DE

tan t = sin q> tan a (1)

2 2
sin a 1-cos ep cos t

sin/5 = , 2 (2)

' cos &ogr; 1+c -2c . cos &ohgr; cos t

mit c = 0,15124 für geostationäre Satelliten,

wobei

a der Azimutwinkel gegen die Südrichtung, &bgr; der Stundenwinkel und
t die Längendifferenz zwischen Satellit und Antenne sind.

3. Antenne nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Feineinstellung der geographischen Breite (&psgr;) die Zunge (23) des Zeigers (22) mit einer Noniusskala (30) versehen ist.

4. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (23) im Ablesebereich (26) transparent ausgebildet ist.

5. Antenne nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (23) zur Ablesung bzw. Einstellung außen im Ablesebereich (26) ein Fadenkreuz (27) aufweist.

6. Antenne nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß in die Zunge (23) zur Verbesserung der Ablese- bzw. Einstellgenauigkeit eine zylindrische Linse (28) integriert ist.

02 02