EP0030272A1 - Cassegrain antenna - Google Patents

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EP0030272A1
EP0030272A1 EP80106701A EP80106701A EP0030272A1 EP 0030272 A1 EP0030272 A1 EP 0030272A1 EP 80106701 A EP80106701 A EP 80106701A EP 80106701 A EP80106701 A EP 80106701A EP 0030272 A1 EP0030272 A1 EP 0030272A1
Authority
EP
European Patent Office
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cone
antenna
cone structure
dielectric
horn
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP80106701A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kurt Dr. Leuenberger
Peter Füglister
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Albis AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Albis AG filed Critical Siemens Albis AG
Publication of EP0030272A1 publication Critical patent/EP0030272A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/06—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens
    • H01Q19/08—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens for modifying the radiation pattern of a radiating horn in which it is located
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface

Definitions

  • the present invention relates to a Cassegrain antenna.
  • both simple mirror antennas with a microwave horn in their focus and so-called Cassegrain antennas are used.
  • the radar beam is first guided through an axial opening in the parabolic mirror and then reflected for the first time in a so-called Cassegrain subreflector and a second time in the actual parabolic mirror. This avoids disruptive effects, such as those that occur with direct feeding.
  • Both types of antennas which are known, for example, from the "Radar Handbook” by Merrill Skolnik, McGraw-Hill, 1970, pages 10-3 and 10-13, can also be used in monopulse radar systems using a multiplicity of separate radiation beams. Beam deflection from the antenna axis is achieved by lateral displacement of the horns in the focal plane of the antenna.
  • the horn radiators can be provided with internal grooves.
  • the technique of grooved horn radiators or the so-called “corrugated feeds” is known for example from the above-mentioned book "Electromagnetic Horn Antennas", page 320ff.
  • Grooved horns have the advantage that they have a symmetrical radiation characteristic. Since the grooves are provided in the interior of the horn, it is easily possible to guide several individual radiation beams from the horn to the subreflector at the same time. However, the production of such grooved horns is relatively complex.
  • Fig. 1 shows a Cassegrain antenna with four horns F1, F2, F3, F4, a parabolic mirror H and a Cassegrain subreflector S, which is connected to the parabolic mirror H via a subreflector attachment SB.
  • the parabolic mirror H has an axial opening through which the four horns F1, F2, F3, F4 partially protrude into the concave side of the parabolic mirror.
  • the projection overlap t ion of the horn F2 and F4.
  • the horn radiators F1, F2, F3 and F4 are cranked in such a way that their axes meet at a point Z on the axis of symmetry of the antenna in the vicinity of the intersection point Y of the circularly symmetrical subreflector contour.
  • a dielectric four-cone structure D is arranged on the four horn radiators F1, F2, F3, F4 such that a tip of the four-cone structure is inserted into the interior of a horn radiator.
  • this four-cone structure is created by four identical, increasingly penetrating cones, each with an opening angle of 2, whose axes meet at point Z on the antenna symmetry axis and whose cone tips forming a square with the side length d ⁇ 2 in a common one Level E.
  • the plane E projects onto a straight line, two cone tips on one and the same point X and the two other cone tips on the points P and Q.
  • d is the distance PX between the points P and X and the distance QX between the points Q and X.
  • the outer surfaces of the four cones thus envelop a sphere with the radius r, the center of which lies in the point Z, so that the distance between a cone tip and the point Z is.
  • the relationship applies to half the opening angle ⁇
  • the dielectric four-cone structure per se can be produced from four partial cones T1, T2, T3, T4, which are connected to one another via thin adhesive surfaces.
  • Each partial cone can first be turned as a complete cone and then each cone in two vertically Layers lying to each other can be cut.
  • the partial cones can consist, for example, of a plastic-based foam or of a ceramic material.
  • the dielectric four-cone structure can extend to the subreflector, which can even be carried by the four-cone structure itself.
  • Fig. 1 shows a case where it is not. It has been shown that the frustum of the cone structure does not represent a significant disturbance for the radiation reflected by the subreflector.
  • the four partial cones can advantageously be angled from the two to one another lying planes are cut so that a minimum value of the cross polarization is measured in their bisecting plane as follows.
  • a transmitter irradiates the base of a complete cone in its axial direction and a receiver receives the radiation at the horn at the cone tip, the receiver being set up in such a way that, for example, the can measure spatially twisted ⁇ / 2 relative to the E-vector of the transmitter E-vector.
  • the complete cone is then rotated around its axis until one of the four minimum values that the E-vector can take is found.
  • a Cassegrain antenna can also have a plurality of horns not shown in the figures, which are cranked in such a way that their axes meet at a point of convergence on the axis of symmetry of the antenna in the vicinity of the intersection point of the circularly symmetrical subreflector contour.
  • a dielectric multi-cone structure can also be arranged on the horn radiators in such a way that each tip of the multi-cone structure is inserted into the interior of a horn radiator.
  • this multi-cone structure is generated by a number of increasingly penetrating cones, the axes of which meet at the convergence point Z 'on the antenna symmetry axis and whose cone tips form a polygon, although they do not necessarily have to lie in a common plane.
  • the lateral surfaces of the cones envelop a sphere with radius r ', the center of which lies at the point of convergence Z'.
  • Such a dielectric multi-cone structure per se can be produced from a corresponding number n of partial cones made of a plastic-based foam or ceramic, which are connected together.
  • the axis of rotation of the cone is in the bisecting plane of the two sectional planes, the cone tip being at a distance d 'sin fi from the sectional planes when d' is the distance from the cone tip to the antenna axis.
  • Such multi-cone structures with two or more cone tips can optionally also be produced in one piece from an isotropic material using a copy milling machine or using the injection molding process.
  • Fig. 3 shows a simplified four-cone structure with four short straight circular cones K1, K2, K3, K4, the circular bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF1 of a truncated cone C1, so that the horns do not have to be cranked.
  • a cylinder can also be provided.
  • Fig. 4 shows a simplified four-cone structure with four short oblique circular cones G1, G2, G3, G4, the elliptical bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF2 of a truncated cone C2 or a cylinder, the horns being cranked.
  • the cone C2 has four recesses running in the axial direction.
  • FIG. 5 shows a simplified four-cone structure with four short oblique elliptical cones J1, J2, J3, J4, the elliptical bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF3 of a truncated cone C3 or a cylinder.
  • the cone tips can be blunted and the base surface can be curved, as is indicated in FIG. 3 or FIG. 4.
  • the four-cone structure according to the invention has the advantage that when the horn radiators F1, F2, F3, F4 are excited in phase, they have a radiation characteristic symmetrical to the axes gl and g2 in FIG. 3.
  • a multi-cone structure according to the invention can be used to increase the antenna efficiency.

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Abstract

A Cassegrain antenna is specified in which a dielectric multi-cone structure (D) is arranged between the horn emitters (F1, F2, F3, F4) and the subreflector (S), each apex of the said structure being inserted in the inner space of a horn emitter. By this means, the radiation characteristic becomes at least approximately symmetrical and the radiation efficiency of the antenna is considerably increased. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Cassegrain-Antenne.The present invention relates to a Cassegrain antenna.

Zur Abstrahlung eines Radar-Strahlungsbündels werden sowohl einfache Spiegelantennen mit einem Mikrowellen-Hornstrahler in ihrem Fokus als auch sogenannte Cassegrain-Antennen eingesetzt. Bei der Cassegrain-Antenne wird zuerst das Radar-Strahlungsbündel durch eine axiale Oeffnung im Parabolspiegel geführt und dann in einem sogenannten Cassegrain-Subreflektor ein erstes Mal und im eigentlichen Parabolspiegel ein zweites Mal reflektiert. Dadurch werden störende Effekte, wie sie bei der direkten Einspeisung auftreten, vermieden.To emit a radar radiation beam, both simple mirror antennas with a microwave horn in their focus and so-called Cassegrain antennas are used. With the Cassegrain antenna, the radar beam is first guided through an axial opening in the parabolic mirror and then reflected for the first time in a so-called Cassegrain subreflector and a second time in the actual parabolic mirror. This avoids disruptive effects, such as those that occur with direct feeding.

Beide Arten von Antennen, die beispielsweise aus dem "Radar Handbook" von Merrill Skolnik, McGraw-Hill, 1970, Seiten 10-3 und 10-13 bekannt sind, können unter Verwendung einer Vielzahl von getrennten Strahlungsbündeln ebenfalls in Monopuls-Radarsystemen Anwendung finden. Dabei wird eine Strahlablenkung von der Antennenachse durch eine seitliche Verschiebung der Hornstrahler in der Fokusebene der Antenne erreicht.Both types of antennas, which are known, for example, from the "Radar Handbook" by Merrill Skolnik, McGraw-Hill, 1970, pages 10-3 and 10-13, can also be used in monopulse radar systems using a multiplicity of separate radiation beams. Beam deflection from the antenna axis is achieved by lateral displacement of the horns in the focal plane of the antenna.

Zur Abstrahlung eines einzelnen Strahlungsbündels mit Hilfe einer Cassegrain-Antenne ist es ferner aus dem Buch "Electromagnetic Horn Antennas", IEEE Press, 1976, Seite 382ff bekannt, den Hornstrahler durch einen Kegel mit dem Cassegrain-Subreflektor zu verbinden, wobei dieser Kegel aus einem Material hergestellt ist, dessen Verlustfaktor klein ist und dessen Dielektrizitätskonstante relativ wenig grösser als diejenige des freien Raumes ist. Solche Materialien mit einer Dielektrizitätskonstante zwischen 1,05 und 1,2 sind beispielsweise als Schaumstoffe auf Kunststoffbasis, wie Polyurethan erhältlich. Der Vorteil der Einfügung eines derartigen dielektrischen Kegels besteht darin, dass das Strahlungsdiagramm der Speiseanordnung zumindest angenähert axialsymmetrisch wird,obwohl ein Hornstrahler nicht ohne weiteres eine vollkommen symmetrische Strahlungscharakteristik aufweist.In order to emit an individual radiation beam with the aid of a Cassegrain antenna, it is also known from the book "Electromagnetic Horn Antennas", IEEE Press, 1976, page 382ff, to connect the horn radiator to the Cassegrain subreflector by means of a cone, this cone consisting of one Material is produced, the loss factor is small and the dielectric constant is relatively little larger than that of the free space. Such materials with a dielectric constant between 1.05 and 1.2 are available, for example, as plastic-based foams, such as polyurethane. The advantage of inserting such a dielectric cone is that the radiation diagram of the feed arrangement becomes at least approximately axially symmetrical, although a horn radiator does not readily have a completely symmetrical radiation characteristic.

Ein solcher bekannter Kegel kann indessen in einer Cassegrain-Antenne für ein flonopuls-Radarsystem nicht eingesetzt werden, weil in diesem Fall mehrere Einzelstrahlungsbündel gleichzeitig von den Hornstrahlern zum Subreflektor geführt werden müssen. Um bei einem Monopuls-Radarsystem trotzdem eine symmetrische Strahlungscharakteristik der Hornstrahler zu erreichen, können die Hornstrahler mit inneren Rillen versehen sein. Die Technik der Rillen-Hornstrahler oder der sogenannten "Corrugated feeds" ist beispielsweise aus dem obenerwähnten Buch "Electromagnetic Horn Antennas", Seite 320ff bekannt. Solche Rillen-Hornstrahler haben den Vorteil, dass sie eine symmetrische Strahlungscharakteristik aufweisen. Da die Rillen im Innern der Hornstrahler vorgesehen sind, ist es ohne weiteres möglich, mehrere Einzelstrahlungsbündel gleichzeitig von den Hornstrahlern zum Subreflektor zu führen. Die Herstellung solcher Rillen-Hornstrahler ist jedoch relativ aufwendig.However, such a known cone cannot be used in a Cassegrain antenna for a flonopuls radar system, because in this case several individual radiation beams must be guided from the hornbeamers to the subreflector at the same time. In order to nevertheless achieve a symmetrical radiation characteristic of the horn radiators in a monopulse radar system, the horn radiators can be provided with internal grooves. The technique of grooved horn radiators or the so-called "corrugated feeds" is known for example from the above-mentioned book "Electromagnetic Horn Antennas", page 320ff. Grooved horns have the advantage that they have a symmetrical radiation characteristic. Since the grooves are provided in the interior of the horn, it is easily possible to guide several individual radiation beams from the horn to the subreflector at the same time. However, the production of such grooved horns is relatively complex.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Hornstrahler für eine Cassegrain-Antenne in einem Monopuls-Radargerät anzugeben, welcher eine zumindest angenähert symmetrische Strahlungscharakteristik aufweist, den Strahlungswirkungsgrad der Antenne erheblich erhöht und der sich mit einem relativ kleinen fertigungstechnischen Aufwand realisieren lässt.It is therefore the object of the invention to provide a horn radiator for a Cassegrain antenna in a monopulse radar device, which has an at least approximately symmetrical radiation characteristic, which considerably increases the radiation efficiency of the antenna and which can be implemented with a relatively small manufacturing outlay.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Massnahmen.This object is achieved according to the invention by the measures specified in the characterizing part of patent claim 1.

weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.further advantageous embodiments of the invention are specified in the claims.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine erfindungsgemässe Cassegrain-Antenne mit vier Hornstrahlern und einer dielektrischen Vierkegel-Struktur,
  • Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer solchen dielektrischen Vierkegel-Struktur,
  • Fig. 3-5 weitere Beispiele einer erfindungsgemässen Vierkegel-Struktur.
The invention is explained in more detail below by describing exemplary embodiments with reference to drawings. Show it:
  • 1 shows a Cassegrain antenna according to the invention with four horn radiators and a dielectric four-cone structure,
  • 2 shows a perspective illustration of such a dielectric four-cone structure,
  • 3-5 further examples of a four-cone structure according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Cassegrain-Antenne mit vier Hornstrahlern F1, F2, F3, F4, einem Parabolspiegel H und einem Cassegrain-Subreflektor S, der über eine Subreflektor-Befestigung SB mit dem Parabolspiegel H verbunden ist. Der Parabolspiegel H weist eine axiale Oeffnung auf, durch die die vier Hornstrahler F1, F2, F3, F4 teilweise in die konkave Seite des Parabolspiegels hineinragen. In Fig. 1 überlappen sich die Projek- tionen der Hornstrahler F2 und F4. Die Hornstrahler F1, F2, F3 und F4 sind derart gekröpft, dass sich ihre Achsen in einem Punkt Z auf der Symmetrieachse der Antenne in der Nähe des Durchstosspunktes Y der kreis-symmetrischen Subreflektorkontur treffen. An den vier Hornstrahlern Fl, F2, F3, F4 ist eine dielektrische Vierkegel-Struktur D derart angeordnet, dass je eine Spitze der Vierkegel-Struktur in den Innenraum eines Hornstrahlers eingefügt ist.Fig. 1 shows a Cassegrain antenna with four horns F1, F2, F3, F4, a parabolic mirror H and a Cassegrain subreflector S, which is connected to the parabolic mirror H via a subreflector attachment SB. The parabolic mirror H has an axial opening through which the four horns F1, F2, F3, F4 partially protrude into the concave side of the parabolic mirror. In Fig. 1, the projection overlap t ion of the horn F2 and F4. The horn radiators F1, F2, F3 and F4 are cranked in such a way that their axes meet at a point Z on the axis of symmetry of the antenna in the vicinity of the intersection point Y of the circularly symmetrical subreflector contour. A dielectric four-cone structure D is arranged on the four horn radiators F1, F2, F3, F4 such that a tip of the four-cone structure is inserted into the interior of a horn radiator.

Geometrisch wird die Form dieser Vierkegel-Struktur durch vier gleiche sich zunehmend durchdringende Kegel mit je einem Oeffnungswinkel von 2,ferzeugt, deren Achsen sich gemeinsam im Punkt Z auf der Antennensymmetrieachse treffen und deren ein Viereck mit der Seitenlänge d √2 bildende Kegelspitzen in einer gemeinsamen Ebene E liegen. In Fig. 1 projiziert sich die Ebene E auf eine Gerade, zwei Kegelspitzen auf ein und denselben Punkt X und die zwei anderen Kegelspitzen auf die Punkte P und Q. In der Projektion ist d der Abstand PX zwischen den Punkten P und X und der Abstand QX zwischen den Punkten Q und X. Die Mantelflächen der vier Kegel hüllen somit eine Kugel mit dem Radius r ein, deren Zentrum im Punkt Z liegt, so dass der Abstand zwischen einer Kegelspitze und dem Punkt Z

Figure imgb0001
ist. Für den halben Oeffnungswinkel ϕ gilt die Beziehung
Figure imgb0002
 Geometrically, the shape of this four-cone structure is created by four identical, increasingly penetrating cones, each with an opening angle of 2, whose axes meet at point Z on the antenna symmetry axis and whose cone tips forming a square with the side length d √2 in a common one Level E. In Fig. 1, the plane E projects onto a straight line, two cone tips on one and the same point X and the two other cone tips on the points P and Q. In the projection, d is the distance PX between the points P and X and the distance QX between the points Q and X. The outer surfaces of the four cones thus envelop a sphere with the radius r, the center of which lies in the point Z, so that the distance between a cone tip and the point Z
Figure imgb0001
 is. The relationship applies to half the opening angle ϕ
Figure imgb0002

Der Neigungswinkel α der Kegelachse zur Antennenachse ist mit

Figure imgb0003
definiert; daraus ergibt sich die Beziehung
Figure imgb0004
 The angle of inclination α of the cone axis to the antenna axis is with
Figure imgb0003
 Are defined; this gives the relationship
Figure imgb0004

Die dielektrische Vierkegel-Struktur an sich (Fig. 2) kann aus vier Teilkegeln Tl, T2, T3, T4 hergestellt werden, welche über dünne Klebflächen miteinander verbunden sind. Dabei kann jeder Teilkegel zunächst als ein vollständiger Kegel gedreht und sodann jeder Kegel in zwei senkrecht zueinander liegenden Ebenen geschnitten werden. Die Drehachse des Kegels befindet sich in der winkelhalbierenden Ebene der beiden Schnittebenen, wobei die Kegelspitze den Abstand d sin (2π/8) =

Figure imgb0005
von den Schnittebenen aufweist. Die Teilkegel können beispielsweise aus einem Schaumstoff auf Kunststoffbasis oder aus einem keramischen Material bestehen.The dielectric four-cone structure per se (FIG. 2) can be produced from four partial cones T1, T2, T3, T4, which are connected to one another via thin adhesive surfaces. Each partial cone can first be turned as a complete cone and then each cone in two vertically Layers lying to each other can be cut. The axis of rotation of the cone is in the bisecting plane of the two cutting planes, the cone tip being the distance d sin (2π / 8) =
Figure imgb0005
 from the cutting planes. The partial cones can consist, for example, of a plastic-based foam or of a ceramic material.

Die Cassegrain-Antenne nach Fig. 1 funktioniert folgendermassen: Die Mikrowellenstrahlen, die von den Hornstrahlern F1, F2, F3, F4 abgestrahlt werden, gelangen durch die dielektrische Vierkegel-Struktur auf den Subreflektor S. Dabei ist durch die unsymmetrische Anordnung des Dielektrikums bezüglich der Drehachse eines Teilkegels die Verteilung der Wellenmodi gestört. Es hat sich indessen erwiesen, dass in der erfindungsgemässen dielektrischen Vierkegel-Struktur die HEll-Modi wie bei einem Einzelkegel dominieren, so dass die Strahlbreite des Hornstrahlers nicht mehr von dessen Oeffnungsgeometrie, sondern vom effektiven Durchmesser ä der Basis der Kegel-Struktur gegeben ist. Daraus ergibt sich der minimale Wert für den Durchmesser B des Subreflektors

Figure imgb0006
mit
Figure imgb0007
 1 works as follows: The microwave beams that are emitted by the horns F1, F2, F3, F4 reach the subreflector S through the dielectric four-cone structure. This is due to the asymmetrical arrangement of the dielectric with respect to Rotation axis of a partial cone disrupted the distribution of the wave modes. However, it has been found that in the dielectric four-cone structure according to the invention, the HEll modes dominate as in the case of a single cone, so that the beam width of the horn radiator is no longer determined by its opening geometry, but by the effective diameter a of the base of the cone structure. This results in the minimum value for the diameter B of the sub-reflector
Figure imgb0006
 With
Figure imgb0007

Dies ermöglicht die Verwendung eines Subreflektors mit relativ kleinen Abmessungen, was wichtig ist, um die vom Subreflektor bewirkte unerwünschte Abschattung auf dem Parabolspiegel möglichst klein zu halten.This enables the use of a subreflector with relatively small dimensions, which is important in order to keep the undesired shadowing on the parabolic mirror caused by the subreflector as small as possible.

Die dielektrische Vierkegel-Struktur kann bis zum Subreflektor reichen, der sogar von der Vierkegel-Struktur selbst getragen werden kann. Fig. 1 zeigt einen Fall, bei dem es nicht so ist. Es hat sich erwiesen, dass der Stumpf der Kegelstruktur keine bedeutende Störung für die vom Subreflektor reflektierte Strahlung darstellt.The dielectric four-cone structure can extend to the subreflector, which can even be carried by the four-cone structure itself. Fig. 1 shows a case where it is not. It has been shown that the frustum of the cone structure does not represent a significant disturbance for the radiation reflected by the subreflector.

In Fällen, bei welchen der Anisotropie des Kunststoffmaterials eine gewisse Bedeutung zukommt, können in vorteilhafter Weise die vier Teilkegel derart von den zwei zueinander im Winkele

Figure imgb0008
liegenden Ebenen geschnitten sein, dass in ihrer winkelhalbierenden Ebene ein minimaler Wert der Kreuzpolarisation wie folgt gemessen wird. Ein Sender bestrahlt die Basis eines vollständigen Kegels in seiner Achsenrichtung und ein Empfänger empfängt am Hornstrahler bei der Kegelspitze die Strahlung, wobei der Empfänger derart eingerichtet ist, dass er beispielsweise den räumlich um π/2 gegenüber dem E-Vektor des Senders verdrehten E-Vektor messen kann. Unter dieser Voraussetzung wird dann der noch vollständige Kegel solange um seine Achse gedreht, bis man einen der vier minimalen Werte findet, die der E-Vektor annehmen kann.In cases in which the anisotropy of the plastic material is of particular importance, the four partial cones can advantageously be angled from the two to one another
Figure imgb0008
 lying planes are cut so that a minimum value of the cross polarization is measured in their bisecting plane as follows. A transmitter irradiates the base of a complete cone in its axial direction and a receiver receives the radiation at the horn at the cone tip, the receiver being set up in such a way that, for example, the can measure spatially twisted π / 2 relative to the E-vector of the transmitter E-vector. Under this condition, the complete cone is then rotated around its axis until one of the four minimum values that the E-vector can take is found.

Eine Cassegrain-Antenne kann auch mehrere in den Figuren nicht angegebene Hornstrahler aufweisen, die derart gekröpft sind, dass sich ihre Achsen in einem Konvergenzpunkt auf der Symmetrieachse der Antenne in der Nähe des Durchstosspunktes der kreis-symmetrischen Subreflektorkontur treffen. An den Hornstrahlern kann ebenfalls eine dielektrische Mehrkegel-Struktur derart angeordnet sein, dass jede Spitze der Mehrkegel-Struktur in den Innenraum eines Hornstrahlers eingefügt ist.A Cassegrain antenna can also have a plurality of horns not shown in the figures, which are cranked in such a way that their axes meet at a point of convergence on the axis of symmetry of the antenna in the vicinity of the intersection point of the circularly symmetrical subreflector contour. A dielectric multi-cone structure can also be arranged on the horn radiators in such a way that each tip of the multi-cone structure is inserted into the interior of a horn radiator.

Geometrisch wird die Form dieser Mehrkegel-Struktur durch eine Anzahl sich zunehmend durchdringenden Kegeln erzeugt, deren Achsen sich gemeinsam im Konvergenzpunkt Z' auf der Antennensymmetrieachse treffen und deren Kegelspitzen ein Vieleck bilden, wobei sie nicht unbedingt in einer gemeinsamen Ebene liegen müssen. Die Mantelflächen der Kegel hüllen eine Kugel mit Radius r' ein, deren Zentrum im Konvergenzpunkt Z' liegt.Geometrically, the shape of this multi-cone structure is generated by a number of increasingly penetrating cones, the axes of which meet at the convergence point Z 'on the antenna symmetry axis and whose cone tips form a polygon, although they do not necessarily have to lie in a common plane. The lateral surfaces of the cones envelop a sphere with radius r ', the center of which lies at the point of convergence Z'.

Eine solche dielektrische Mehrkegel-Struktur an sich kann aus einer entsprechenden Anzahl n von Teilkegeln aus einem Schaumstoff auf Kunststoffbasis oder Keramik hergestellt werden, welche zusammen verbunden sind. Dabei kann jeder Teilkegel zunächst als ein vollständiger Kegel beispielsweise spanabhebend oder durch Schleifen gedreht und sodann in zwei in einem Winkel Ψi zueinander liegenden Ebenen geschnitten werden, wobei ΣΨi = 21r ist. Die Drehachse des Kegels befindet sich in der winkelhalbierenden Ebene der beiden Schnittebenen, wobei die Kegelspitze den Abstand d' sin fi von den Schnittebenen aufweist, wenn d' der Abstand der Kegelspitze zur Antennenachse ist.Such a dielectric multi-cone structure per se can be produced from a corresponding number n of partial cones made of a plastic-based foam or ceramic, which are connected together. Each partial cone can first be turned as a complete cone, for example by cutting or grinding, and then cut into two planes at an angle Ψi to each other, where ΣΨi = 21 r . The axis of rotation of the cone is in the bisecting plane of the two sectional planes, the cone tip being at a distance d 'sin fi from the sectional planes when d' is the distance from the cone tip to the antenna axis.

Solche Mehrkegel-Strukturen mit zwei oder mehr Kegelspitzen können gegebenenfalls auch in einem Stück aus einem isotropen Material mit Hilfe einer Kopierfräsmaschine oder im Spritzgussverfahren hergestellt werden.Such multi-cone structures with two or more cone tips can optionally also be produced in one piece from an isotropic material using a copy milling machine or using the injection molding process.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Vierkegel-Struktur mit vier kurzen geraden Kreiskegeln Kl, K2, K3, K4, deren kreisförmige Basen auf eine Stirnfläche SF1 eines Kegelstumpfes C1 im Kreis angeordnet und verklebt sind, so dass die Hornstrahler nicht gekröpft sein müssen. Anstelle des Kegelstumpfes C1 kann auch ein Zylinder vorgesehen sein.Fig. 3 shows a simplified four-cone structure with four short straight circular cones K1, K2, K3, K4, the circular bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF1 of a truncated cone C1, so that the horns do not have to be cranked. Instead of the truncated cone C1, a cylinder can also be provided.

Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Vierkegel-Struktur mit vier kurzen schiefen Kreiskegeln G1, G2, G3, G4, deren elliptische Basen auf eine Stirnfläche SF2 eines Kegelstumpfes C2 oder eines Zylinders im Kreis angeordnet und verklebt sind, wobei die Hornstrahler gekröpft sind. Der Kegel C2 weist vier in axialer Richtung verlaufende Aussparungen auf.Fig. 4 shows a simplified four-cone structure with four short oblique circular cones G1, G2, G3, G4, the elliptical bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF2 of a truncated cone C2 or a cylinder, the horns being cranked. The cone C2 has four recesses running in the axial direction.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Vierkegel-Struktur mit vier kurzen schiefen elliptischen Kegeln J1, J2, J3, J4, deren elliptische Basen auf eine Stirnfläche SF3 eines Kegelstumpfes C3 oder eines Zylinders im Kreis angeordnet und verklebt sind.5 shows a simplified four-cone structure with four short oblique elliptical cones J1, J2, J3, J4, the elliptical bases of which are arranged and glued in a circle on an end face SF3 of a truncated cone C3 or a cylinder.

In den Fig. 1 bis 5 können die Kegelspitzen abgestumpft und die Grundfläche gewölbt sein, wie dies in Fig. 3 oder Fig. 4 angedeutet ist.1 to 5, the cone tips can be blunted and the base surface can be curved, as is indicated in FIG. 3 or FIG. 4.

Die erfindungsgemässe Vierkegel-Struktur hat den Vorteil, dass sie bei gleichphasiger Erregung der Hornstrahler F1, F2, F3, F4 eine zu den Achsen gl und g2 in Fig. 3 symmetrische Strahlungscharakteristik aufweist.The four-cone structure according to the invention has the advantage that when the horn radiators F1, F2, F3, F4 are excited in phase, they have a radiation characteristic symmetrical to the axes gl and g2 in FIG. 3.

Bei einer mehrhorngespeisten Reflektor-Satellitenantenne kann zur Erhöhung des Antennen-Wirkungsgrades eine erfindungsgemässe Mehrkegel-Struktur angewendet werden.In the case of a multi-horn-powered reflector satellite antenna, a multi-cone structure according to the invention can be used to increase the antenna efficiency.

Claims (4)

1. Cassegrain-Antenne, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hornstrahlern (F1, F2, F3, F4) und dem Subreflektor (S) der Antenne eine mehrere Teilkegel aufweisende dielektrische Mehrkegel-Struktur angeordnet ist, wobei je eine Spitze der Mehrkegel-Struktur in den Innenraum eines Hornstrahlers hineinragt und die Grundfläche der Mehrkegel-Struktur (D) dem Subreflektor (S) gegenüberliegt.1. Cassegrain antenna, characterized in that between the horns (F1, F2, F3, F4) and the sub-reflector (S) of the antenna a multi-cone dielectric multi-cone structure is arranged, each having a tip of the multi-cone structure in protrudes into the interior of a horn and the base of the multi-cone structure (D) is opposite the subreflector (S). 2. Cassegrain-Antenne nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Mehrkegel-Struktur durch sich zunehmend durchdringende Kegel erzeugt wird, deren Achsen sich in einem Konvergenzpunkt (Z) auf der Antennensymmetrieachse treffen und deren Mantelflächen zumindest angenähert eine Kugel mit Zentrum im Konvergenzpunkt (Z) einhüllen, und dass die Hornstrahler (F1, F2, F3, F4) derart gekröpft sind, dass sich ihre Achsen wenigstens angenähert im Konvergenzpunkt (Z) auf der Antennensymmetrieachse in der Nähe des Durchstosspunktes (Y) der Subreflektorkontur treffen.2. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the geometric shape of the multi-cone structure is generated by increasingly penetrating cones, the axes of which meet at a convergence point (Z) on the antenna axis of symmetry and the lateral surfaces at least approximately a sphere with a center envelop in the convergence point (Z), and that the horns (F1, F2, F3, F4) are cranked in such a way that their axes meet at least approximately in the convergence point (Z) on the antenna symmetry axis near the penetration point (Y) of the subreflector contour. 3. Cassegrain-Antenne nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Mehrkegel-Struktur (Fig. 2) aus einem dielektrischen Werkstoff besteht, dass jeder Teilkegel zwei in einem Winkel ϕi mit Σϕi = 21f zueinander liegende Flachseiten aufweist, wobei die Symmetrieachse der Teilkegel sich im Bereich der winkelhalbierenden Ebene der beiden Flachseiten befindet.3. Cassegrain antenna according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric multi-cone structure (Fig. 2) consists of a dielectric material that each sub-cone has two flat sides at an angle ϕi with Σϕi = 21f, the The axis of symmetry of the partial cone is in the area of the bisecting plane of the two flat sides. 4. Cassegrain-Antenne nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basen der Teilkegel auf einer Stirnfläche eines dielektrischen Kegelstumpfes oder Zylinders liegen (Fig. 3-5).4. Cassegrain antenna according to claim 1, characterized in that the bases of the partial cones lie on an end face of a dielectric truncated cone or cylinder (Fig. 3-5).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0101533A1 (en) * 1982-08-19 1984-02-29 Siemens-Albis Aktiengesellschaft Radar antenna
US4833485A (en) * 1985-05-17 1989-05-23 The Marconi Company Limited Radar antenna array
GB2331185A (en) * 1983-03-05 1999-05-12 Emi Ltd Antenna arrangement

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3414903A (en) * 1965-03-10 1968-12-03 Radiation Inc Antenna system with dielectric horn structure interposed between the source and lens
US3430244A (en) * 1964-11-25 1969-02-25 Radiation Inc Reflector antennas
GB1163156A (en) * 1966-08-05 1969-09-04 Eltro Gmbh Improvements in or relating to Paraboloidal Antennae with Counter-Reflectors.
DE1591747A1 (en) * 1967-10-28 1970-11-12 Telefunken Patent Dielectric radiator
US3611392A (en) * 1968-03-25 1971-10-05 Post Office Primary feed for dish reflector having dielectric lens to reduce side lobes
DE1803792B2 (en) * 1968-10-18 1976-06-16 Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm Dielectric aerial with feeder waveguide - is for application in reflector aerial system and has spherical cap shaped sealed off radiator
GB1450701A (en) * 1972-10-17 1976-09-29 Siemens Ag Albis Radar antenna systems
DE1910995B2 (en) * 1968-10-18 1977-07-21 Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm Dielectric antenna with waveguide feeder - has pyramid-shaped widened portion of elliptical cross section
JPS53146557A (en) * 1977-05-27 1978-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Correcting beam conical horn
JPS544049A (en) * 1977-06-13 1979-01-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Offset antenna

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3430244A (en) * 1964-11-25 1969-02-25 Radiation Inc Reflector antennas
US3414903A (en) * 1965-03-10 1968-12-03 Radiation Inc Antenna system with dielectric horn structure interposed between the source and lens
GB1163156A (en) * 1966-08-05 1969-09-04 Eltro Gmbh Improvements in or relating to Paraboloidal Antennae with Counter-Reflectors.
DE1591747A1 (en) * 1967-10-28 1970-11-12 Telefunken Patent Dielectric radiator
US3611392A (en) * 1968-03-25 1971-10-05 Post Office Primary feed for dish reflector having dielectric lens to reduce side lobes
DE1803792B2 (en) * 1968-10-18 1976-06-16 Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm Dielectric aerial with feeder waveguide - is for application in reflector aerial system and has spherical cap shaped sealed off radiator
DE1910995B2 (en) * 1968-10-18 1977-07-21 Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm Dielectric antenna with waveguide feeder - has pyramid-shaped widened portion of elliptical cross section
GB1450701A (en) * 1972-10-17 1976-09-29 Siemens Ag Albis Radar antenna systems
JPS53146557A (en) * 1977-05-27 1978-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Correcting beam conical horn
JPS544049A (en) * 1977-06-13 1979-01-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Offset antenna

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patents Abstracts of Japan, Band 3, Nr. 18; 16. Februar 1979, Seite 60E91 & JP - A - 53 - 146557 *
Patents Abstracts of Japan, Band 3, Nr. 26, 6. M{rz 1979, Seite 15E95 & JP - A - 54 - 004049 *
PROCEEDINGS OF THE IEE, Band 120, Nr. 7, Juli 1973, P.J.B. CLARRICOATS et al. "Antennas Employing Conical-Dielectric Horns" Seiten 750 bis 756 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0101533A1 (en) * 1982-08-19 1984-02-29 Siemens-Albis Aktiengesellschaft Radar antenna
GB2331185A (en) * 1983-03-05 1999-05-12 Emi Ltd Antenna arrangement
GB2331185B (en) * 1983-03-05 1999-09-22 Emi Ltd Antenna arrangement
US4833485A (en) * 1985-05-17 1989-05-23 The Marconi Company Limited Radar antenna array

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Inventor name: LEUENBERGER, KURT, DR.