EP0589154A1 - Antenna reflector - Google Patents
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- H01Q15/167—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal composed of a plurality of rigid panels comprising a gap between adjacent panels or group of panels, e.g. stepped reflectors
Definitions
- the present invention relates to an antenna reflector with a plurality of support ribs and a plurality of profile elements, one end of which is pivotally mounted on a central body of the reflector and the other end of which extends to the edge of the reflector.
- Such an antenna reflector which is mainly used in satellite technology, is known from DE-PS 33 38 937.
- the deployable antenna reflector described therein has a number of rigid support ribs which are mounted on a support body and can be pivoted radially outward and carry a metallic reflector network, between which one or more auxiliary ribs are attached in a radial arrangement, both the auxiliary ribs and the support ribs being provided with tensioning wires , with which it is to be achieved that the reflector network assumes a constant curvature at least in the region of the auxiliary ribs with a view to achieving a parabolic shape of the reflector network.
- the object of the present invention is to provide an antenna reflector which avoids these disadvantages and which therefore requires considerably less construction, so that smaller dimensions are required for the same antenna power or larger antenna powers are achieved with the same dimensions as in the conventional antenna reflectors .
- the profile elements can either be provided in a continuous pocket or in a multiplicity of loops which are arranged at a distance from one another on the reflector surface; it is also possible to provide both the profile elements and the inside of the reflector at the contact points for the profile elements with Velcro strips.
- Solid bars with a round cross section or hollow bars with a round, oval or rectangular cross section are suitable as profile elements.
- each profile element is provided with at least one intermediate joint and, at the end facing away from the ankle, has a receiving part for the reflector edge, which consists of a hollow body which can be pushed onto the profile element and is adapted to its shape, on which there is a holder for the Recording part of the reflector edge connects.
- this profile element is provided with a clamping part in order to hold the profile element firmly in the folded state of the reflector.
- the antenna reflector according to the invention with the pre-shaped profile elements which are adapted to the parabolic curvature of the reflector and which give the reflector surface a predefined profile is particularly suitable for use in a spacecraft, e.g. a satellite.
- the profile elements are connected over their entire length or at least for the most part to the reflector surface, whereby the advantage is achieved that the reflector edge is supported by the end of each profile element, since these profile elements transmit radial forces from the reflector edge into the reflector center due to their defined rigidity capital.
- the advantage is achieved that only a very small storage volume is required when the antenna reflector is folded. Due to the specified stiffness and the specified parabolic profile of the individual profile elements, the advantage is still achieved that a significantly reduced structural effort is required, with the uniform application of force over the entire length of each profile element a better surface fidelity can be achieved, since local surface indentations are eliminated . Forces in the radial direction can now be transmitted uniformly, so that the degradation caused by surface indentations and edge effects in the conventional octagonal edge shapes and thus loss of performance can be prevented.
- the surface fidelity the so-called RMS value
- the surface accuracy is a function of the number of profile elements.
- clamping elements on the profile elements gives the advantage of foldable antenna reflectors that in the folded state the profile elements are fixed on the one hand or at the same time the entire folded reflector surface is retained, which means that an otherwise required protective cover can be omitted.
- FIG. 1 denotes the reflector network of the antenna reflector, of which only a section between two (not shown support ribs) is shown in FIG. 1.
- the center of this reflector network 1 is connected to a central body 2, on which a number of ankles 3 corresponding to the number of profile elements 4 is provided.
- the ankles make it possible to pivot the approximately parabolically pre-shaped profile elements 4 by approximately 90 ° in order to fold the antenna reflector.
- a further reduction in the storage volume is obtained if each profile element 4 is provided with an intermediate joint 5 at a corresponding point, which swivels a part of the profile element by 180 °, that is, its folding.
- a receiving part 6 which consists of a hollow body 7 which can be pushed onto the profile element 4 and is adapted to its shape, to which a holder 8 for receiving a part of the reflector edge is connected.
- the preformed profile elements 4 have the parabolically adapted curvature required for the unfolded antenna reflector 1, so that no guy wires are required to achieve this shape. They can be hollow or solid as round tube or rectangular material, e.g. made of plastic, and are connected to the reflector surface 1 either by pockets that extend over the entire length of each profile element 4, or, as indicated in Fig. 1, by a plurality of loops 9 which are spaced apart are provided on the reflector surface such that they are penetrated by the profile element 4.
- the specified rigidity and curvature of the profile elements 4 ensures that the shape of the antenna reflector is achieved even without the use of guy wires, whereby the uniform application of force over the entire length of each profile element through the pockets, loops or Velcro strips results in better surface fidelity , since there are no more local surface indentations.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antennenreflektor mit einer Vielzahl von Tragrippen und einer Vielzahl von Profilelementen deren eines Ende schwenkbar an einem Zentralkörper des Reflektors gelagert ist und deren anderes Ende sich bis zum Reflektorrand erstreckt.The present invention relates to an antenna reflector with a plurality of support ribs and a plurality of profile elements, one end of which is pivotally mounted on a central body of the reflector and the other end of which extends to the edge of the reflector.
Ein derartiger Antennenreflektor, der vorwiegend in der Satellitentechnik verwendet wird, ist aus der DE-PS 33 38 937 bekannt. Der darin beschriebene entfaltbare Antennenreflektor weist eine Anzahl von an einem Tragkörper radial ausschwenkbar gelagerten, ein metallisches Reflektornetz tragenden, starren Tragrippen auf, zwischen denen in radialer Anordnung Jeweils eine oder mehrere Hilfsrippen angebracht sind, wobei sowohl die Hilfsrippen als auch die Tragrippen mit Spanndrähten versehen sind, mit denen erreicht werden soll, daß das Reflektornetz zumindest im Bereich der Hilfsrippen eine stetige Krümmung im Hinblick auf die Erzielung einer parabolischen Form des Reflektornetzes annimmt. Dabei ist also nicht nur eine erhebliche Anzahl von zwischen den Hilfsrippen und den Tragrippen anzuordnenden Spanndrähten erforderlich, die einen nach hinten gerichteten Zug auf die Hilfsrippen ausüben, sondern auch noch die dazu erforderlichen, den Spanndruck einstellenden Anordnungen, wie z.B. Justierstücke und die dazu gehörigen Steuervorrichtungen zur Erzielung einer notwendigen Justierung der einzelnen Rippen. Ferner sind die Tragrippen mit Abstandshaltern zu versehen, deren Länge an die gewünschte parabolische Form angepaßt sein muß. Die hohe Anzahl an erforderlichen punktuellen Anstützungen ergibt jedoch eine Erhöhung der einzelnen Elemente, wie Spanndrähte, Befestigungsstücke, Justierstücke etc., wodurch die Komplexität erhöht wird und die Funktionssicherheit negativ beeinträchtigt wird. Die Justage durch viele Abstützpunkte, die sich gegenseitig beeinflussen, ist langwierig und zeitaufwendig.Such an antenna reflector, which is mainly used in satellite technology, is known from DE-PS 33 38 937. The deployable antenna reflector described therein has a number of rigid support ribs which are mounted on a support body and can be pivoted radially outward and carry a metallic reflector network, between which one or more auxiliary ribs are attached in a radial arrangement, both the auxiliary ribs and the support ribs being provided with tensioning wires , with which it is to be achieved that the reflector network assumes a constant curvature at least in the region of the auxiliary ribs with a view to achieving a parabolic shape of the reflector network. Not only is a considerable number of tensioning wires to be arranged between the auxiliary ribs and the supporting ribs, which exert a rearward pull on the auxiliary ribs, but also the necessary arrangements adjusting the tensioning pressure, such as adjusting pieces and the associated control devices to achieve a necessary adjustment of the individual ribs. Furthermore, the support ribs are to be provided with spacers, the length of which must be adapted to the desired parabolic shape. However, the high number of punctiform supports required results in an increase in the individual elements, such as tensioning wires, fastening pieces, adjusting pieces, etc., which increases the complexity and negatively affects the functional reliability. The adjustment through many support points that influence each other is lengthy and time-consuming.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antennenreflektor zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden sind, der also einen erheblich geringeren baulichen Aufwand erfordert, so daß bei gleicher Antennenleistung geringere Abmessungen benötigt werden oder bei gleichen Abmessungen wie bei den herkömmmlichen Antennenreflektoren größere Antennenleistungen erzielt werden.The object of the present invention is to provide an antenna reflector which avoids these disadvantages and which therefore requires considerably less construction, so that smaller dimensions are required for the same antenna power or larger antenna powers are achieved with the same dimensions as in the conventional antenna reflectors .
Ausgehend von einem Antennenreflektor der eingangs genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Profilelemente über ihre gesamte Länge mit der Reflektoroberfläche verbunden sind und daß die Verbindung mit dem Zentralkörper über ein Fußgelenk erfolgt.Starting from an antenna reflector of the type mentioned at the outset, it is proposed to solve this problem that the profile elements are connected over their entire length to the reflector surface and that the connection to the central body is made via an ankle.
Die Profilelemente können entweder in einer durchgehenden Tasche oder in einer Vielzahl von Schlaufen, die im Abstand voneinander angeordnet sind, an der Reflektoroberfläche vorgesehen sein; es ist auch möglich, sowohl die Profilelemente als auch die Innenseite des Reflektors an den Anlagestellen für die Profilelemente mit Klettbändern zu versehen.The profile elements can either be provided in a continuous pocket or in a multiplicity of loops which are arranged at a distance from one another on the reflector surface; it is also possible to provide both the profile elements and the inside of the reflector at the contact points for the profile elements with Velcro strips.
Als Profilelemente eignen sich Massivstäbe mit rundem Querschnitt oder Hohlstäbe mit rundem, ovalem oder rechteckigem Querschnitt.Solid bars with a round cross section or hollow bars with a round, oval or rectangular cross section are suitable as profile elements.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedes Profilelement mit mindestens einem Zwischengelenk versehen ist und an dem dem Fußgelenk abgewandten Ende ein Aufnahmeteil für den Reflektorrand aufweist, das aus einem auf das Profilelement aufschiebbaren, an dessen Form angepaßten Hohlkörper besteht, an dem sich eine Halterung für die Aufnahme eines Teils des Reflektorrandes anschließt.It is particularly advantageous if each profile element is provided with at least one intermediate joint and, at the end facing away from the ankle, has a receiving part for the reflector edge, which consists of a hollow body which can be pushed onto the profile element and is adapted to its shape, on which there is a holder for the Recording part of the reflector edge connects.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dieses Profilelement mit einem Klemmteil versehen, um das Profilelement im zusammengefalteten Zustand des Reflektors fest zu halten.In an advantageous embodiment, this profile element is provided with a clamping part in order to hold the profile element firmly in the folded state of the reflector.
Der erfindungsgemäße Antennenreflektor mit den vorgeformten, der parabolischen Krümmung des Reflektors angepaßten Profilelementen, die der Reflektoroberfläche ein vordefiniertes Profil geben, eignet sich insbesondere für die Anwendung in einem Raumfahrzeug, z.B. einem Satelliten. Die Profilelemente sind dabei über ihre gesamte Länge oder zumindest größtenteils mit der Reflektoroberfläche verbunden, wodurch der Vorteil erzielt wird, daß der Reflektorrand durch das Ende eines jeden Profilelementes abgestützt wird, da diese Profilelemente durch ihre definierte Steifigkeit radiale Kräfte vom Reflektorrand in das Reflektorzentrum zu übertragen vermögen.The antenna reflector according to the invention with the pre-shaped profile elements which are adapted to the parabolic curvature of the reflector and which give the reflector surface a predefined profile is particularly suitable for use in a spacecraft, e.g. a satellite. The profile elements are connected over their entire length or at least for the most part to the reflector surface, whereby the advantage is achieved that the reflector edge is supported by the end of each profile element, since these profile elements transmit radial forces from the reflector edge into the reflector center due to their defined rigidity capital.
Durch das Vorsehen eines Fußgelenkes an der Verbindungsstelle zwischen Profilelement und Zentralkörper sowie eines Zwischengelenkes in einem jeden Profilelement, wird der Vorteil erzielt, daß im zusammengefalteten Zustand des Antennenreflektors nur ein sehr geringes Stauvolumen erforderlich ist. Aufgrund der vorgegebenen Steifigkeit und des vorgegebenen parabolischen Profils der einzelnen Profilelemente wird weiterhin der Vorteil erzielt, daß ein wesentlich verringerter baulicher Aufwand erforderlich ist, wobei sich durch die gleichmäßige Krafteinleitung über die gesamte Länge eines jeden Profilelementes eine bessere Oberflächentreue erzielen läßt, da lokale Oberflächeneinzüge entfallen. Es können nunmehr Kräfte in radialer Richtung gleichmäßig übertragen werden, so daß die Degradation durch Oberflächeneinzüge und Randeffekte bei den üblichen oktogonalen Randformen und damit Leistungsverluste verhindert werden können. Dies bedeutet eine Erhöhung der gesamten Reflektoreffizienz, wobei sich insbesondere für große Reflektoren mit einem Durchmesser von mehr als 2 m der Vorteil gezeigt hat, daß praktisch keine Oberflächeneinzüge am Reflektorrand mehr auftreten, so daß für die gleichen wirksamen Antennendurchmesser kleinere Reflektoraußenabmessungen erforderlich sind und eine erhebliche Massenreduzierung erzielt wird.By providing an ankle joint at the connection point between the profile element and the central body and an intermediate joint in each profile element, the advantage is achieved that only a very small storage volume is required when the antenna reflector is folded. Due to the specified stiffness and the specified parabolic profile of the individual profile elements, the advantage is still achieved that a significantly reduced structural effort is required, with the uniform application of force over the entire length of each profile element a better surface fidelity can be achieved, since local surface indentations are eliminated . Forces in the radial direction can now be transmitted uniformly, so that the degradation caused by surface indentations and edge effects in the conventional octagonal edge shapes and thus loss of performance can be prevented. This means an increase in the overall reflector efficiency, with the advantage, in particular for large reflectors with a diameter of more than 2 m, being that there are practically no surface indentations at the reflector edge, so that smaller reflector outer dimensions are required for the same effective antenna diameter and a considerable one Mass reduction is achieved.
Die Oberflächentreue, der sog. RMS-Wert, kann durch diese gleichmäßige Krafteinleitung erheblich verbessert werden, so daß eine Verbreiterung der Einsatzmöglichkeiten des Antennenreflektors hin zu höheren Frequenzbändern ermöglicht wird. Die Oberflächengenauigkeit ist dabei eine Funktion der Anzahl der Profilelemente.The surface fidelity, the so-called RMS value, can be significantly improved by this even application of force that a broadening of the possible uses of the antenna reflector towards higher frequency bands is made possible. The surface accuracy is a function of the number of profile elements.
Durch das Vorsehen von Klemmelementen an den Profilelementen erzielt man bei faltbaren Antennenreflektoren noch den Vorteil, daß im zusammengefalteten Zustand die Profilelemente einerseits fixiert werden oder gleichzeitig die gesamte zusammengefaltete Reflektoroberfläche zurückgehalten wird, wodurch eine sonst erforderliche Schutzhülle entfallen kann.The provision of clamping elements on the profile elements gives the advantage of foldable antenna reflectors that in the folded state the profile elements are fixed on the one hand or at the same time the entire folded reflector surface is retained, which means that an otherwise required protective cover can be omitted.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
- Fig.1
- einen Teilausschnitt eines entfalteten Antennenreflektors;
- Fig. 2
- ein Aufnahmeteil für den Reflektorrand;
- Fig. 3
- ein Zwischengelenk und
- Fig. 4
- ein Fußgelenk.
- Fig. 1
- a partial section of an unfolded antenna reflector;
- Fig. 2
- a receiving part for the reflector edge;
- Fig. 3
- an intermediate joint and
- Fig. 4
- an ankle.
In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, bedeutet 1 das Reflektornetz des Antennenreflektors, von dem in Fig. 1 nur ein Ausschnitt zwischen zwei (nicht eingezeichneten Tragrippen) dargestellt ist. Dieses Reflektornetz 1 ist in seinem Mittelpunkt mit einem Zentralkörper 2 verbunden, an dem eine der Anzahl der Profilelemente 4 entsprechende Anzahl von Fußgelenken 3 vorgesehen sind. Die Fußgelenke ermöglichen es, die in etwa parabolisch vorgeformten Profilelemente 4 um ca. 90° zu verschwenken, um so den Antennenreflektor zusammenzufalten. Eine weitere Verringerung des Stauvolumens erhält man, wenn an einer entsprechenden Stelle jedes Profilelement 4 mit einem Zwischengelenk 5 versehen ist, das ein Verschwenken eines Teils des Profilelementes um 180° ermöglicht,d.h., dessen Zusammenklappen.In the figures, in which the same parts are provided with the same reference numerals, 1 denotes the reflector network of the antenna reflector, of which only a section between two (not shown support ribs) is shown in FIG. 1. The center of this
An dem dem Fußgelenk 3 abgewandten Ende eines jeden Profilelementes 4 ist ein Aufnahmeteil 6 vorgesehen, das aus einem auf das Profilelement 4 aufschiebbaren, an dessen Form angepaßten Hohlkörper 7 besteht, an den sich eine Halterung 8 für die Aufnahme eines Teils des Reflektorrandes anschließt.At the end of each
Die vorgeformten Profilelemente 4 weisen die für den entfalteten Antennenreflektor 1 erforderliche parabolisch angepaßte Krümmung auf, so daß keine Abspanndrähte mehr erforderlich sind, um diese Form zu erzielen. Sie können als Rundrohr- oder Rechteckmaterial hohl oder massiv, z.B. aus Kunststoff, ausgeführt sein und sind mit der Reflektoroberfläche 1 entweder durch Taschen verbunden, die sich über die gesamte Länge eines jeden Profilelementes 4 erstrecken, oder aber, wie es in Fig. 1 angedeutet ist, durch eine Vielzahl von Schlaufen 9, die im Abstand voneinander an der Reflektoroberfläche derart vorgesehen sind, daß sie vom Profilelement 4 durchsetzt werden. Genausogut ist es auch möglich, denjenigen Längsabschnitt des Profilelementes, auf dem die Reflektoroberfläche ruht, sowie denjenigen Bereich der Reflektoroberfläche, der sich auf den Profilelementen 4 abstützt, jeweils mit einem Streifen eines Klettverschlusses zu versehen, um so die entsprechende Verbindung zwischen Profilelement 4 und Innenseite der Reflektoroberfläche herzustellen.The
Die vorgegebene Steifigkeit und Krümmung der Profilelemente 4 sorgt dafür, daß die Form des Antennenreflektors auch ohne den Einsatz von Abspanndrähten erzielt wird, wobei sich durch die gleichmäßige Krafteinleitung auf die gesamte Länge eines jeden Profilelementes durch die Taschen, Schlaufen bzw. Klettbänder eine bessere Oberflächentreue ergibt, da keine lokalen Oberflächeneinzüge mehr auftreten.The specified rigidity and curvature of the
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