EP0918367A2 - Nachführsystem und Verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne auf eine Strahlungsquelle - Google Patents

Nachführsystem und Verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne auf eine Strahlungsquelle Download PDF

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EP0918367A2
EP0918367A2 EP98119823A EP98119823A EP0918367A2 EP 0918367 A2 EP0918367 A2 EP 0918367A2 EP 98119823 A EP98119823 A EP 98119823A EP 98119823 A EP98119823 A EP 98119823A EP 0918367 A2 EP0918367 A2 EP 0918367A2
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EP
European Patent Office
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reflector
tracking system
antenna
reflector antenna
subreflector
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Bernd Rümmeli
Brian Scott
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RR ELECTRONIC GmbH
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Rr Elektronische Gerate & Co KG GmbH
RR Elektronische Geraete GmbH and Co KG
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    • H01Q3/20—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical relative movement between primary active elements and secondary devices of antennas or antenna systems for varying relative position of primary active element and a reflecting device wherein the primary active element is fixed and the reflecting device is movable

Definitions

  • the invention relates to a tracking system for alignment a reflector antenna on an electromagnetic radiation source, with one reflector and one the reflector upstream rotatable subreflector, through which of the Reflector reflected radiation from the electromagnetic Radiation source is steerable on a receiving element, and by the trigger signals for a signal measurement of the reflected Radiation can be generated.
  • the invention further relates to a method for alignment a swiveling reflector antenna on an electromagnetic Radiation source at which from the reflector reflective radiation of the radiation source on a Reflecting upstream rotating sub-reflector reflected and from this is passed to a receiving element, wherein after predetermined angular rotations of the sub-reflector trigger signals generated and the signal strength of that from the subreflector reflected radiation is measured and the measured Signal values are saved and used to generate a correction signal be compared with that of the reflector antenna pivoting motors are controllable.
  • Such a tracking system is known from US Pat. No. 5,457,464 Aligning a reflector antenna with an electromagnetic one Radiation source known.
  • the reflector of the reflector antenna is a rotatable or transverse to its longitudinal axis pivotable subreflector in front, through which of the Reflector reflects radiation onto a receiving element is conductive.
  • the subreflector is used as an interrupter or attenuator educated.
  • the subreflector has one or several eccentric windows, the areas of the reflector interrupt or weaken reflected radiation.
  • the breaker consists of a pair of reflective Panes in which the windows are arranged.
  • Radiation areas interrupted or weakened by the windows point opposite to each other Windows in the event of a misalignment Radiation levels or measurement signals.
  • the selected measurement signals are saved and compared by a comparator compared, producing a correction signal that controls motors that track the reflector or align.
  • a disadvantage of the known system is that the subreflector or the interrupter is relatively complex or complicated is and the tracking system only received signals can weaken.
  • the known system requires a so-called orthomode transducer, that is, a transmitter that has an offset of approximately 90 ° or two receiver elements that are perpendicular to each other to make a rotation error to be able to compensate.
  • the object of the present invention is therefore the subreflector to improve so that it is constructed more simply and generates cheaper measurement signals.
  • the object is achieved in that the Subreflector compared to the reflector by an offset angle is inclined.
  • the reflector is designed as a section of a paraboloid.
  • the subreflector is on its side facing the reflector Convex side.
  • the receiving element is on the the back of the reflector facing away from the radiation source arranged.
  • Located between the sub-reflector and the receiving element a guide tube guiding the radiation.
  • the modified reflector antenna corresponds to the essentially a Cassegrain type.
  • Polarator arranged as a the radiation influencing between the sub-reflector and the receiving element, is excited by an AC voltage, coil is formed.
  • Two trigger signals can be generated by the polarator for sampling and storing to be compared Radiation intensity values can be used.
  • the reflector antenna for signal line with a first coaxial cable connected in the vertical direction is brought up to the reflector antenna from below and with a second coaxial cable connected in vertical Directed from above to the reflector antenna becomes. Due to the arrangement of the two coaxial cables according to the invention the task is solved, two coaxial cables like this to arrange that they rotate when the reflector antenna do not influence each other mechanically. By using it of the two coaxial cables it is still possible for example from a low-noise block converter arranged on the reflector upcoming horizontal and vertical Forward signals in separate coaxial cables means horizontal signals are in one and vertical signals Signals passed in the other coaxial cable.
  • the second coaxial cable is via a reflector antenna spanning radome, but can also by other mechanical mounts, for example one Brackets are fed.
  • the second coaxial cable has a first end connectable with the reflector antenna and with one of the first End facing away from the second end rotatable with the radome or one on the inside facing the reflector antenna of the radome down coaxial line connected.
  • the second coaxial cable is guided through the guide bracket and opposite the reflector antenna and the first coaxial cable held in a defined position. At the same time strain relief of the coaxial cable is achieved by the guide bracket reached.
  • the second coaxial cable is thus together rotatable with the reflector antenna without limitation.
  • Such an approach to separate coaxial cables from each other opposite directions is basically in all rotatable antennas possible by a radome or by other means, e.g. B. a bracket spanned become.
  • the power is transmitted to supply the reflector antenna, especially the control electronics and the Control motors, between a fixed antenna base and a rotatable antenna base via a transformer with rotatable primary windings Secondary windings.
  • rotatable secondary windings of a transformer can be non-contact, without using slip rings safe and low-interference power transmission.
  • the power transmission is practically maintenance-free.
  • the reflector antenna or the tracking system is on a vehicle, for example a ship.
  • the misalignment of the reflector antenna due to the swell of the The tracking system enables ships to move quickly and safely be balanced.
  • Another object of the present invention is therefore to improve the known method so that the quality the measurement signals is increased and the rotation of the sub-reflector also affects the main beam.
  • the object is achieved in that the Radiation reflected by the sub-reflector due to an inclination of the sub-reflector compared to the reflector, when rotating of the sub-reflector deflected on a predetermined path becomes.
  • a signal derivative from the reflector antenna at least two in separate directions from the reflector antenna routed coaxial cable.
  • the reflector antenna is powered via a transformer whose secondary windings are opposite fixed primary windings can rotate.
  • a tracking system (1) essentially consists of a reflector antenna (2) on an electromagnetic radiation source (3) can be aligned.
  • the reflector antenna (2) consists essentially of a reflector (4) and one, the reflector (4) towards the radiation source (3) upstream rotatable subreflector (5).
  • a receiving element (7) is arranged centrally.
  • the reflector (4) is designed as a section of a paraboloid. In principle, however, it is also possible to use the reflector (4) to be flat.
  • the subreflector (5) is at that Reflector (4) facing side is convex. Form of the sub-reflector (5) depending on the shape of the Reflector (4) selected.
  • the subreflector (5) is opposite to that Longitudinal axis (8) of the reflector (4) or with respect to a vertical (9) on the longitudinal axis (8) by an offset angle (10) inclined.
  • the subreflector (5) is from one not shown Motor rotatable about a subreflector axis (11). Between the Subreflector (5) and the receiving element (7) is a Radiation or a main beam (12) guide tube (13) arranged.
  • a polarator (14) is arranged.
  • the polarator (14) is as one the radiation between the sub-reflector (5) and the receiving element (7) influencing coil formed.
  • the coil is from one AC excitable. Due to the polarator (14) received radiation by approx. 5 ° with respect to the longitudinal axis (8) tiltable.
  • Two trigger signals can be generated by the polarator (14), those for scanning and storing or holding the signal values of the radiation intensity to be compared with one another are usable.
  • the radiation source (3) is as a transmitter of a television satellite educated. But it is also possible, for example, the Radiation source (3) as a transmitter of a navigation satellite to train.
  • the reflector antenna (2) can, for example, on a vehicle be arranged.
  • the vehicle can also be used as Be trained ship.
  • the reflector antenna (2) is with a known, not shown Swivel device connected.
  • the swivel device consists of a holder for the reflector antenna (2) whose help the reflector antenna (2) of motors, for example Stepper motors, can be pivoted.
  • a first engine swivels the reflector antenna (2) around a vertical axis (15) and a second motor swivels the reflector antenna (2) about a horizontal axis (16).
  • the engines are out of the Signal measurement obtainable control data or by a correction signal controllable.
  • the reflector antenna (2) or the adjustment device can be connected via a compass the control signals to compensate for a change in direction of the Vehicle can be generated.
  • the reflector antenna (2 ') is spanned by one Radome (17) protected.
  • the radome (17) consists of a for electromagnetic waves permeable dome-shaped plastic cladding.
  • the highest point (18) of the radome (17) is approximately in Extension of the vertical axis of rotation (15 ') of the reflector antenna (2 ').
  • a converter a so-called low-noise block converter (19) or LNB forms that arranged on the rear of the reflector (4 ') Receiving element (7).
  • the reflector antenna (2 ') is connected to the signal line with a first one Coaxial cable (20) connectable in the vertical direction can be brought up from below to the reflector antenna (2 ').
  • a guide bracket is located between the radome (17) and the reflector antenna (2 ') (21) arranged.
  • the guide bracket (21) is with a first end (22) with the reflector antenna (2 ') on one rotatable antenna base (23 ') connected. That the first end (22) facing away from the second end (24) of the guide bracket (21) at the highest point (18) of the radome (17) rotatable with the radome (17) connected.
  • the reflector antenna (2 ') is with a second Coaxial cable (25) in the vertical direction from above the reflector antenna (2 ') is connected.
  • the second coaxial cable (25) with its the reflector antenna (2 ') facing first end (26) approximately radial to the vertical Axis (15 ') connected to the rotatable antenna base (23).
  • the second coaxial cable (25) is the first End (26) facing away from the second end (27) rotatable with one the inside (28) of the reflector antenna (2 ') facing the Radoms (17) down coaxial line (29) connected.
  • the second coaxial cable (25) is along the guide bracket (21) guided.
  • the first end (26) of the second coaxial cable (25) is via a plug connection (30) with one on the rotatable Antenna base (23) arranged second output (31) of the low-noise block converter (19) connected.
  • the second end (27) of the second coaxial cable (25) has a plug connector (32) on, the rotatable with a corresponding on the radome (17) arranged counterpart (33) which is connected at one end the coaxial line (29) is connected.
  • the connector (32) is for example as an SMB connector and the counterpart (33) as SMB socket trained.
  • a first end (34) of the first coaxial cable (20) is over a plug connection (35) with one on the rotatable antenna base (23) arranged first output (36) of the low-noise block converter (19) connected.
  • the rotatable antenna base (23) is rotatable with a fixed one Antenna base (37) connected. Power transmission between the fixed antenna base (37) and the rotatable Antenna base (23) takes place via a transformer opposite fixed primary windings (39) rotatable secondary windings (40). Such power transmission is fundamental possible with all rotatable antennas.
  • the construction of the transformer corresponds in principle to one Electric motor with the carbon brushes removed.
  • the Primary windings (39) correspond to the field winding of the electric motor.
  • the secondary windings (40) of the transformer (38) correspond the rotating windings of the electric motor that lead to a common power supply merged via bridge rectifier become.
  • a commutator-like part (41) corresponds the commutator of the electric motor, at its commutator connections the secondary windings (40) are available.
  • the transformer (38) has, for example, 18 secondary windings (40), three of which are shown schematically in FIGS. 6 to 8 are shown. Of the secondary windings (40) only the one in operation whose winding is approximately is perpendicular to the primary winding (39) or field winding. For this winding is the maximum magnetic field. The others Secondary windings (40) deliver less or no voltage. There are bridge rectifiers on all secondary windings (40) (42) connected through which the secondary windings (40) merged into a common power supply become.
  • the secondary windings (40) are at the lower end on the rubber-like Part (41) connected. The two ends of each Windings are connected to each other.
  • the reflector antenna (2) it is also possible to use the reflector antenna (2) to be supplied with power via slip rings, not shown.
  • the reflector antenna (2) is not shown Personal computer or a display connected to the signal measurement data and received TV pictures can be displayed at the same time are.
  • the sub-reflector (5) rotates and generates 90 ° each offsets four trigger signals for measuring the radiation intensity of the main beam (12).
  • the signal strength is from a sensor of the receiving element (7) measured, the measured values held or saved and compared in a comparator, not shown, a correction signal for tracking or alignment the reflector antenna (2) on the radiation source (3).
  • the signal is derived from the reflector antenna (2 ') two in separate directions from the reflector antenna (2 ') away coaxial cables (20, 25). Vertical and horizontal Signals of the low-noise block converter (19) are in the different separate coaxial cables (20, 25) forwarded.
  • the secondary windings (40) rotate accordingly with, while the primary windings (39) remain unchanged, so that the power transmission or voltage supply between the fixed antenna base (37) and the rotatable Antenna base (23) contactless by transforming the supply voltage via the transformer (38).

Abstract

Ein Nachführsystem (1) zur Ausrichtung einer Reflektorantenne (2) auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle (3) weist einen Reflektor (4) und einen dem Reflektor vorgelagerten rotierbaren Subreflektor (5) auf, der von dem Reflektor reflektierte Strahlung (12) der elektromagnetischen Strahlungsquelle (3) auf ein Empfangselement (7) lenkt und Trigger-Signale für eine Signalmessung der reflektierten Strahlung erzeugt. Der Subreflektor (5) ist gegenüber dem Reflektor (4) um einen Offset-Winkel (10) geneigt. Der Reflektor (4) ist als Abschnitt eines Paraboloids ausgebildet. Der Subreflektor kann flach, konvex, parabolisch oder hyperbolisch ausgebildet sein. Zwischen Subreflektor und Empfangselement ist ein die Strahlung führendes Führungsrohr (13) angeordnet. Das verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne (2) sieht vor, daß die vom Subreflektor (5) reflektierte Strahlung (12) infolge einer Neigung des Subreflektors (5) gegenüber dem Reflektor (4) bei Rotation des Subreflektors (5) auf einer vorgegebenen Bahn ausgelenkt wird. Bei einer Fehlstellung des Reflektors (4) wird die Signalstärke der vom Subreflektor (5) reflektierten Strahlung (12) abgeschwächt und bei einer Verringerung der Fehlstellung erhöht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Nachführsystem zum Ausrichten einer Reflektorantenne auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle, mit einem Reflektor und einem dem Reflektor vorgelagerten rotierbaren Subreflektor, durch den von dem Reflektor reflektierte Strahlung der elektromagnetischen Strahlungsquelle auf ein Empfangselement lenkbar ist, und durch den Triggersignale für eine Signalmessung der reflektierten Strahlung erzeugbar sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle, bei dem von dem Reflektor reflektierende Strahlung der Strahlungsquelle auf einen dem Reflektor vorgelagerten drehbaren Subreflektor reflektiert und von diesem auf ein Empfangselement geleitet wird, wobei nach vorgegebenen Winkeldrehungen des Subreflektors Triggersignale erzeugt und die Signalstärke der vom Subreflektor reflektierten Strahlung gemessen wird und die gemessenen Signalwerte gespeichert und zur Erzeugung eines Korrektursignals verglichen werden, mit dem die Reflektorantenne verschwenkende Motoren steuerbar sind.
Aus der US-PS 5,457,464 ist ein solches Nachführsystem zum Ausrichten einer Reflektorantenne auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle bekannt. Dem Reflektor der Reflektorantenne ist quer zu seiner Längsachse ein rotierbarer bzw. verschwenkbarer Subreflektor vorgelagert, durch den von dem Reflektor reflektierte Strahlung auf ein Empfangselement leitbar ist. Der Subreflektor ist als Unterbrecher bzw. Abschwächer ausgebildet. Der Subreflektor hat dazu eine oder mehrere exzentrische Fenster, die Bereiche der von dem Reflektor reflektierten Strahlung unterbrechen bzw. abschwächen. Der Unterbrecher besteht aus einem Paar reflektierender Scheiben, in denen die Fenster angeordnet sind.
Durch die Fenster unterbrochene bzw. abgeschwächte Strahlungsbereiche weisen bei einander entgegengesetzt angeordneten Fenstern bei einer Dejustierung unterschiedliche Strahlungstärken bzw. Meßsignale auf. Die ausgewählten Meßsignale werden gespeichert und von einem Vergleicher miteinander verglichen, wobei ein Korrektursignal erzeugt wird, das Motore steuert, die den Reflektor nachführen bzw. ausrichten.
Nachteilig bei dem bekannten System ist, daß der Subreflektor bzw. der Unterbrecher relativ aufwendig bzw. kompliziert ist und das Nachführsystem lediglich empfangene Signale abschwächen kann.
Weiterhin benötigt das bekannte System einen sogenannten orthomode transducer, also einen Übertrager, der einen Versatz von etwa 90° aufweist oder zwei Empfängerelemente, die rechtwinklig zu einander angeordnet sind, um einen Rotationsfehler ausgleichen zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Subreflektor so zu verbessern, daß er einfacher aufgebaut ist und günstigere Meßsignale erzeugt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Subreflektor gegenüber dem Reflektor um einen Offset-Winkel geneigt ist.
Durch die Neigung des Subreflektors um einen Offset-Winkel, kann auf einen Unterbrecher bzw. Abschwächer als solchen verzichtet werden. Dadurch vereinfacht sich der Subreflektor erheblich. Durch die Neigung des Subreflektors bewegt sich bei Rotation des Subreflektors die von dem Subreflektor reflektierte Strahlung auf einer vorgegebenen Bahn. Wenn das Hauptstrahlbündel bzw. der Reflektor von der Strahlungsquelle weggerichtet ist, werden die Meßsignale abgeschwächt, aber wenn das Hauptstrahlbündel bzw. der Reflektor in Richtung der Strahlungsquelle geneigt ist, werden die Meßsignale erhöht. Dies hat zur Folge, daß sich bessere Korrektursignale zum Nachführen bzw. Ausrichten des Reflektors ergeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor als Abschnitt eines Paraboloids ausgebildet. Der Subreflektor ist an seiner, dem Reflektor zugewandten Seite konvex ausgebildet. Das Empfangselement ist an der der Strahlungsquelle abgewandten Rückseite des Reflektors angeordnet. Zwischen Subreflektor und Empfangselement befindet sich ein die Strahlung führendes Führungsrohr. Die Reflektorantenne entspricht dabei in modifizierter Form im wesentlichen einem Cassegrain-Typ.
Gemäß einer weiterer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Subreflektor und Empfangselement ein magnetischer Polarator angeordnet, der als eine die Strahlung zwischen Subreflektor und Empfangselement beeinflussende, von einer Wechselspannung erregbare, Spule ausgebildet ist. Durch den Polarator sind zwei Triggersignale erzeugbar, die zum Abtasten und Speichern von miteinander zu vergleichenden Werten der Strahlungsstärke nutzbar sind.
Dadurch ist ein einfaches und sicheres Erzeugen der benötigten Triggersignale möglich.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reflektorantenne zur Signalleitung mit einem ersten Koaxialkabel verbunden, das in vertikaler Richtung von unten an die Reflektorantenne herangeführt wird und mit einem zweiten Koaxialkabel verbunden, das in vertikaler Richtung von oben an die Reflektorantenne herangeführt wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Koaxialkabel wird die Aufgabe gelöst, zwei Koaxialkabel so anzuordnen, daß sie sich bei Rotation der Reflektorantenne nicht gegenseitig mechanisch beeinflussen. Durch die Verwendung der beiden Koaxialkabel ist es weiterhin möglich, beispielsweise von einem am Reflektor angeordneten Low-noise-block-converter kommende horizontale und vertikale Signale in getrennten Koaxialkabeln weiterzuleiten, das heißt, horizontale Signale werden in dem einen und vertikale Signale in dem anderen Koaxialkabel weitergeleitet. Das zweite Koaxialkabel wird dabei über ein die Reflektorantenne überspannendes Radom herangeführt, kann jedoch auch durch andere mechanische Halterungen, beispielsweise einem Bügel zugeführt werden.
Durch das Heranführen der Koaxialkabel an die Reflektorantenne aus unterschiedliche Richtungen wird zuverlässig vermieden, daß sich die beiden Koaxialkabel gegenseitig beeinflussen, beispielsweise beim Verschwenken der Reflektorantenne sich gegenseitig aufwickeln und schließlich abreißen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Radom und der Reflektorantenne ein Führungsbügel zur Führung des zweiten Koaxialkabels angeordnet. Das zweite Koaxialkabel ist mit einem ersten Ende mit der Reflektorantenne verbindbar und mit einem dem ersten Ende abgewandten zweiten Ende drehbar mit dem Radom bzw. einer auf der der Reflektorantenne zugewandten Innenseite des Radoms herabgeführten Koaxialleitung verbunden.
Durch den Führungsbügel wird das zweite Koaxialkabel geführt und gegenüber der Reflektorantenne und dem ersten Koaxialkabel in einer definierten Position gehalten. Zugleich wird durch den Führungsbügel eine Zugentlastung des Koaxialkabels erreicht. Das zweite Koaxialkabel ist somit zusammen mit der Reflektorantenne ohne Begrenzung drehbar. Eine solche Heranführung getrennter Koaxialkabel aus einander entgegengesetzten Richtungen ist grundsätzlich bei allen rotierbaren Antennen möglich, die von einem Radom oder durch andere Hilfsmittel, z. B. einem Bügel, überspannt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Stromübertragung zur Versorgung der Reflektorantenne, insbesondere der Steuerelektronik und der Steuermotoren, zwischen einer feststehenden Antennenbasis und einer drehbaren Antennenbasis über einen Transformator mit gegenüber feststehenden Primärwicklungen rotierbaren Sekundärwicklungen.
Durch die Verwendung von gegenüber feststehenden Primärwicklungen rotierbaren Sekundärwicklungen eines Transformators kann kontaktfrei, ohne Verwendung von Schleifringen eine sichere und störungsarme Stromübertragung erfolgen. Die Stromübertragung ist damit praktisch wartungsfrei.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reflektorantenne bzw. das Nachführsystem auf einem Fahrzeug, beispielsweise einem Schiff, angeordnet. Die Dejustierung der Reflektorantenne durch den Seegang des Schiffes kann durch das Nachführsystem schnell und sicher ausgeglichen werden.
Das aus der US-PS 5,457,464 bekannte Verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne weist den Nachteil auf, daß durch die Rotation des Subreflektors die Meßsignale lediglich abgeschwächt werden, die Rotation aber keine Auswirkung auf die Abstrahlungsrichtung bzw. das Hauptstrahlbündel der reflektierten Strahlung hat.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das bekannte Verfahren so zu verbessern, daß die Qualität der Meßsignale erhöht wird und die Rotation des Subreflektors auch das Hauptstrahlbündel beeinflußt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vom Subreflektor reflektierte Strahlung, infolge einer Neigung des Subreflektors gegenüber dem Reflektor, bei Rotation des Subreflektors auf einer vorgegebenen Bahn ausgelenkt wird.
Durch die Auslenkung der vom Subreflektor reflektierten Strahlung, also einer Auslenkung des Hauptstrahlbündels, wird vorteilhaft erreicht, daß bei einer Dejustierung des Hauptstrahlbündels, also einer Auslenkung gegenüber der Strahlungsquelle, eine Abschwächung der Meßsignale erfolgt, während bei einer Neigung des Hauptstrahlbündels in Richtung der Strahlungsquelle ein Anstieg der Meßsignale erfolgt, so daß günstigere Korrektursignale erzeugt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Signalableitung von der Reflektorantenne über mindestens zwei in getrennte Richtungen von der Reflektorantenne weggeführte Koaxialkabel.
Durch die Signalableitung über in getrennten Richtungen von der Reflektorachse weggeführte Koaxialkabel wird vorteilhaft erreicht, daß sich die in den Koaxialkabeln abgeleiteten Signale nicht gegenseitig beeinflussen und die beiden Koaxialkabel sich nicht gegenseitig mechanisch beeinträchtigen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Stromversorgung der Reflektorantenne über einen Transformator, dessen Sekundärwicklungen gegenüber festen Primärwicklungen rotieren können.
Durch die Verwendung eines Transformators mit rotierbaren Sekundärwicklungen wird eine einfache, störungsarme und praktisch wartungsfreie Stromversorgung der Reflektorantenne erreicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1:
Eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Reflektorantenne mit einem Satelliten als Strahlungsquelle,
Figur 2:
eine Seitenansicht eines Reflektors mit Subreflektor in schematischer Darstellung,
Figur 3:
eine Darstellung der Auslenkung des Hauptstrahlbündels durch den Subreflektor in vier unterschiedlichen Positionen des Subreflektors,
Figur 4:
eine schematische Seitenansicht einer Reflektorantenne mit einem sie überspannenden Radom,
Figur 5:
eine schematische Darstellung von feststehenden Primärwicklungen und rotierbaren Sekundärwicklungen,
Figur 6:
eine elektrische Schaltung von drei dargestellten Sekundärwicklungen,
Figur 7:
eine schematische Darstellung des Anschlusses der Wicklungen von Figur 6 an ein kommutatorähnliches Teil und
Figur 8:
eine elektrische Schaltung der Sekundärwicklungen mit angeschlossenen Gleichrichterdioden in einer Brückenschaltung.
Ein Nachführsystem (1) besteht im wesentlichen aus einer Reflektorantenne (2), die auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle (3) ausrichtbar ist.
Die Reflektorantenne (2) besteht im wesentlichen aus einem Reflektor (4) und einem, dem Reflektor (4) in Richtung Strahlungsquelle (3) vorgelagerten rotierbaren Subreflektor (5). An der der Strahlungsquelle (3) abgewandten Rückseite (6) des Reflektors (4) ist zentral ein Empfangselement (7) angeordnet.
Der Reflektor (4) ist als Abschnitt eines Paraboloids ausgebildet. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, den Reflektor (4) flach auszubilden. Der Subreflektor (5) ist an seiner dem Reflektor (4) zugewandten Seite konvex ausgebildet. Die Form des Subreflektors (5) wird in Abhängigkeit von der Form des Reflektors (4) gewählt. Der Subreflektor (5) ist gegenüber der Längsachse (8) des Reflektors (4) bzw. gegenüber einer Senkrechten (9) auf die Längsachse (8) um einen Offset-Winkel (10) geneigt. Der Subreflektor (5) ist von einem nicht dargestellten Motor um eine Subreflektorachse (11) drehbar. Zwischen dem Subreflektor (5) und dem Empfangselement (7) ist ein die Strahlung bzw. ein Hauptstrahlbündel (12) führendes Führungsrohr (13) angeordnet.
Zwischen dem Subreflektor (5) und dem Empfangselement (7) ist ein Polarator (14) angeordnet. Der Polarator (14) ist als eine die Strahlung zwischen Subreflektor (5) und Empfangselement (7) beeinflussende Spule ausgebildet. Die Spule ist von einer Wechselspannung erregbar. Durch den Polarator (14) ist die empfangene Strahlung um ca. 5° gegenüber der Längsachse (8) neigbar. Durch den Polarator (14) sind zwei Triggersignale erzeugbar, die zum Abtasten und zum Speichern bzw. Halten der miteinander zu vergleichenden Signalwerte der Strahlungsstärke nutzbar sind.
Die Strahlungsquelle (3) ist als Sender eines Fernsehsatelliten ausgebildet. Es ist aber beispielsweise auch möglich, die Strahlungsquelle (3) als Sender eines Navigationssatelliten auszubilden.
Die Reflektorantenne (2) kann beispielsweise auf einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Fahrzeug kann unter anderem auch als Schiff ausgebildet sein.
Die Reflektorantenne (2) ist mit einer bekannten, nicht dargestellten Schwenkeinrichtung verbunden. Die Schwenkeinrichtung besteht aus einer Halterung für die Reflektorantenne (2) mit deren Hilfe die Reflektorantenne (2) von Motoren, beispielsweise Schrittmotoren, verschwenkt werden kann. Ein erster Motor schwenkt die Reflektorantenne (2) um eine vertikale Achse (15) und ein zweiter Motor schwenkt die Reflektorantenne (2) um eine horizontale Achse (16). Die Motoren sind von aus der Signalmessung gewinnbaren Steuerdaten bzw. durch ein Korrektursignal steuerbar. Die Reflektorantenne (2) bzw. die Justiervorrichtung kann mit einem Kompass verbunden werden, über den Steuersignale zum Ausgleich einer Richtungsänderung des Fahrzeuges erzeugt werden können.
Die Reflektorantenne (2') wird von einem sie überspannenden Radom (17) geschützt. Das Radom (17) besteht aus einer für elektomagnetische Wellen durchlässigen kuppelförmigen Kunststoff-Verkleidung.
Der höchste Punkt (18) des Radoms (17) befindet sich etwa in Verlängerung der vertikalen Drehachse (15') der Reflektorantenne (2').
Ein Konverter, ein sogenannter Low-noise-block-converter (19) oder LNB bildet das an der Rückseite des Reflektors (4') angeordnete Empfangselement (7).
Zur Signalleitung ist die Reflektorantenne (2') mit einem ersten Koaxialkabel (20) verbindbar, das in vertikaler Richtung von unten an die Reflektorantenne (2') heranführbar ist.
Zwischen Radom (17) und Reflektorantenne (2') ist ein Führungsbügel (21) angeordnet. Der Führungsbügel (21) ist mit einem ersten Ende (22) mit der Reflektorantenne (2') an einer drehbaren Antennenbasis (23') verbunden. Das dem ersten Ende (22) abgewandte zweite Ende (24) des Führungsbügels (21) ist am höchsten Punkt (18) des Radoms (17) drehbar mit dem Radom (17) verbunden. Die Reflektorantenne (2') ist mit einem zweiten Koaxialkabel (25), das in vertikaler Richtung von oben an die Reflektorantenne (2') herangeführt wird, verbunden. Hierzu ist das zweite Koaxialkabel (25) mit seinem der Reflektorantenne (2') zugewandten ersten Ende (26) etwa radial zur vertikalen Achse (15') mit der drehbaren Antennenbasis (23) verbunden. Das zweite Koaxialkabel (25) ist mit seinem dem ersten Ende (26) abgewandten zweiten Ende (27) drehbar mit einer auf der der Reflektorantenne (2') zugewandten Innenseite (28) des Radoms (17) herabgeführten Koaxialleitung (29) verbunden. Das zweite Koaxialkabel (25) wird entlang des Führungsbügels (21) geführt. Das erste Ende (26) des zweiten Koaxialkabels (25) ist über eine Steckverbindung (30) mit einem an der drehbaren Antennenbasis (23) angeordneten zweiten Ausgang (31) des Low-noise-block-converters (19) verbunden. Das zweite Ende (27) des zweiten Koaxialkabels (25) weist einen Steckverbinder (32) auf, der drehbar mit einem entsprechenden am Radom (17) fest angeordneten Gegenstück (33) verbunden ist, das mit einem Ende der Koaxialleitung (29) verbunden ist. Der Steckverbinder (32) ist beispielsweise als SMB-Stecker und das Gegenstück (33) als SMB-Buchse ausgebildet.
Ein erstes Ende (34) des ersten Koaxialkabels (20) ist über eine Steckverbindung (35) mit einem an der drehbaren Antennenbasis (23) angeordneten ersten Ausgang (36) des Low-noise-block-converters (19) verbunden. Die Steckverbindung (35) zwischen erstem Ende (34) des ersten Koaxialkabels (20) und dem ersten Ausgang (36) des Low-noise-block-converters (19) ist als Drehverbindung ausgebildet.
Die drehbare Antennenbasis (23) ist drehbar mit einer feststehenden Antennenbasis (37) verbunden. Die Stromübertragung zwischen der feststehenden Antennenbasis (37) und der drehbaren Antennenbasis (23) erfolgt über einen Transformator mit gegenüber feststehenden Primärwicklungen (39) rotierbaren Sekundärwicklungen (40). Eine solche Stromübertragung ist grundsätzlich bei allen rotierbaren Antennen möglich.
Der Transformator entspricht prinzipiell in seinem Aufbau einem Elektromotor, dem die Kohlebürsten entfernt wurden. Die Primärwicklungen (39) entsprechen der Feldwicklung des Elektromotors.
Die Sekundärwicklungen (40) des Transformators (38) entsprechen den rotierenden Wicklungen des Elektromotors, die zu einer gemeinsamen Stromversorgung über Brückengleichrichter zusammengeführt werden. Ein kommutatorähnliches Teil (41) entspricht dem Kommutator des Elektromotors, an dessen Kommutatoranschlüssen die Sekundärwicklungen (40) zur Verfügung stehen. Der Transformator (38) weist beispielsweise 18 Sekundärwicklungen (40) auf, von denen drei in den Figuren 6 bis 8 schematisch dargestellt sind. Von den Sekundärwicklungen (40) ist immer nur jeweils diejenige in Betrieb, deren Wicklung etwa senkrecht zur Primärwicklung (39) bzw. Feldwicklung steht. Für diese Wicklung ist das magnetische Feld maximal. Die anderen Sekundärwicklungen (40) liefern zu dieser Zeit weniger bzw. keine Spannung. An alle Sekundärwicklungen (40) sind Brückengleichrichter (42) angeschlossen, über die die Sekundärwicklungen (40) zu einer gemeinsamen Stromversorgung zusammengeführt werden.
Die Sekundärwicklungen (40) sind am unteren Ende am kummutatorähnlichen Teil (41) angeschlossen. Die beiden Enden jeder Wicklung sind dabei einander gegenüber angeschlossen.
Es ist grundsätzlich aber auch möglich, die Reflektorantenne (2) über nicht dargestellte Schleifringe mit Strom zu versorgen.
Die Reflektorantenne (2) ist mit einem nicht dargestellten Personalcomputer bzw. einem Display verbunden, auf dem die Signalmeßdaten und empfangene TV-Bilder gleichzeitig anzeigbar sind.
Der Reflektor (4), auf dem die elektromagnetische Strahlung der Strahlungsquelle (3), beispielsweise ein TV- oder Navigations-Satellit, etwa parallel auftrifft, reflektiert die Strahlung auf den Subreflektor (5), die dieser reflektiert und über das Führungsrohr (13) auf das Empfangselement (7) leitet. Der Subreflektor (5) dreht sich und erzeugt jeweils um 90° versetzt vier Triggersignale zur Messung der Strahlungsstärke des Hauptstrahlbündels (12). Durch die Rotation des um den Offset-Winkel (10) geneigten Subreflektors (5), wird das Hauptstrahlbündel (12) ausgelenkt und durchläuft eine vorgegebene Bahn. Die Signalstärke wird von einem Sensor des Empfangselementes (7) gemessen, die Meßwerte gehalten bzw. gespeichert und in einem nicht dargestellten Vergleicher verglichen, um ein Korrektursignal zum Nachführen bzw. Ausrichten der Reflektorantenne (2) auf die Strahlungsquelle (3) zu erhalten.
Die Signalableitung von der Reflektorantenne (2') erfolgt über zwei in getrennte Richtungen von der Reflektorantenne (2') weggeführte Koaxialkabel (20, 25). Vertikale und horizontale Signale des Low-noise-block-converter (19) werden in den unterschiedlichen getrennten Koaxialkabeln (20, 25) weitergeleitet.
Bei einer Drehung der Reflektorantenne (2') um die vertikale Achse (15') drehen sich die Sekundärwicklungen (40) entsprechend mit, während die Primärwicklungen (39) unverändert bleiben, so daß die Stromübertragung bzw. Spannungsversorgung zwischen der feststehenden Antennenbasis (37) und der drehbaren Antennenbasis (23) kontaktlos durch Transformation der Versorgungsspannung über den Transformator (38) erfolgt.

Claims (45)

  1. Nachführsystem zur Ausrichten einer Reflektorantenne auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle mit einem Reflektor und einem dem Reflektor vorgelagerten rotierbaren Subreflektor, durch den von dem Reflektor reflektierte Strahlung der elektromagnetischen Strahlungsquelle auf ein Empfangselement lenkbar ist, und durch den Trigger-Signale für eine Signalmessung der reflektierten Strahlung erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (5) gegenüber dem Reflektor (4) um einen Offset-Winkel (10) geneigt ist.
  2. Nachführsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (4) als Abschnitt eines Paraboloids ausgebildet ist.
  3. Nachführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (5) flach ausgebildet ist.
  4. Nachführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (5) konvex ausgebildet ist.
  5. Nachführsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (5) parabolisch ausgebildet ist.
  6. Nachführsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (5) hyperbolisch ausgebildet ist.
  7. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Subreflektor (5) und Empfangselement (7) ein die Strahlung führendes Führungsrohr (13) angeordnet ist.
  8. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangselement (7) an der der Strahlungsquelle (3) abgewandten Rückseite (6) des Reflektors (4) angeordnet ist.
  9. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Subreflektor (5) und Empfangselement (7) ein magnetischer Polarator (14) angeordnet ist.
  10. Nachführsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarator (14) als eine die Strahlung zwischen Subreflektor (5) und Empfangselement (7) beeinflussende, von einer Wechselspannung erregbare, Spule ausgebildet ist.
  11. Nachführsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene Strahlung durch den Polarator (14) um etwa 5° neigbar ist.
  12. Nachführsystem nach einem Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Polarator (14) zwei Triggersignale erzeugbar sind, die zum Abtasten und zum Speichern von miteinander zu vergleichenden Signalwerten der Strahlungsstärke nutzbar sind.
  13. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3) als Sender eines Fernsehsatelliten ausgebildet ist.
  14. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (3) als Sender eines Navigationssatelliten ausgebildet ist.
  15. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) auf einem Fahrzeug angeordnet ist.
  16. Nachführsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug als Schiff ausgebildet ist.
  17. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) mit einem Display verbunden ist.
  18. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) mit einer Schwenkeinrichtung verbunden ist.
  19. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Signalmeßdaten und empfangene TV-Bilder gleichzeitig angezeigt werden können.
  20. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) verschwenkbar ausgebildet ist.
  21. Nachführsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) von einem ersten Motor um eine vertikale Achse (15) und von einem zweiten Motor um eine horizontale Achse (16) schwenkbar ist.
  22. Nachführsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren von aus der Signalmessung gewinnbaren Steuerdaten steuerbar sind.
  23. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorantenne (2) mit einem Kompaß verbunden ist, über den Steuersignale zum Ausgleich einer Richtungsänderung des Fahrzeuges erzeugbar sind.
  24. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signalleitung die Reflektorantenne (2') mit einem ersten Koaxialkabel (20) verbindbar ist, das in vertikaler Richtung von unten an die Reflektorantenne (2') heranführbar ist, und daß die Reflektorantenne (2) mit einem zweiten Koaxialkabel verbindbar ist, das in vertikaler Richtung von oben an die Reflektorantenne (2') heranführbar ist.
  25. Nachführsystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Koaxialkabel (25) über ein die Reflektorantenne (2') überspannendes Radom (17) an die Reflektorantenne (2') heranführbar ist.
  26. Nachführsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Radom (17) und Reflektorantenne (2') ein Führungsbügel (21) zur Führung des zweiten Koaxialkabels (25) angeordnet ist, der mit einem ersten Ende (22) mit der Reflektorantenne verbindbar ist und der mit einem dem ersten Ende (22) abgewandten zweiten Ende (24) drehbar mit dem Radom (17) verbunden ist.
  27. Nachführsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Koaxialkabel (25) mit seinem der Reflektorantenne (2') zugewandten ersten Ende (26) etwa radial zur vertikalen Achse (15') mit einer drehbaren Antennenbasis (23) verbunden ist.
  28. Nachführsystem nach Anspruch 16 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Koaxialkabel (25) mit seinem der Reflektorantenne (2') abgewandten zweiten Ende (27) drehbar mit einer auf der der Reflektorantenne (2') zugewandten Innenseite (28) des Radoms herabgeführten Koaxialleitung (29) verbunden ist.
  29. Nachführsystem nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (26) des zweiten Koaxialkabels (25) über eine Steckverbindung (30) mit einem an der drehbaren Antennenbasis (23) angeordneten zweiten Ausgang eines Low-noise-block-converters (19) verbunden ist.
  30. Nachführsystem nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (27) des zweiten Koaxialkabels (25) einen Steckverbinder (32) aufweist, der drehbar mit einem entsprechenden am Radom (17) fest angeordneten Gegenstück (33) verbunden ist, daß mit einem Ende der Koaxialleitung (29) verbunden ist.
  31. Nachführsystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckverbinder (32) als SMB-Stecker und das Gegenstück (33) als SMB-Buchse ausgebildet ist.
  32. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ende (34) des ersten Koaxialkabels (20) über eine Steckverbindung (35) mit einem an der drehbaren Antennenbasis (23) angeordneten ersten Ausgang (36) des Low-noise-block-converters (19) verbunden ist.
  33. Nachführsystem nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (35) als Drehverbindung ausgebildet ist.
  34. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Antennenbasis (23) drehbar mit einer feststehenden Antennenbasis (37) verbunden ist.
  35. Nachführsystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragung zur Versorgung der Reflektorantenne (2') zwischen der feststehenden Antennenbasis (37) und der drehbaren Antennenbasis (23) über Schleifringe erfolgt.
  36. Nachführsystem nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragung zur Versorgung der Reflektorantenne (2') zwischen der feststehenden Antennenbasis (37) und der drehbaren Antennenbasis (23) über einen Transformator (38) mit gegenüber feststehenden Primärwicklungen (39) rotierbaren Sekundärwicklungen (40) erfolgt.
  37. Nachführsystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (39) den Feldwicklungen eines Elektromotors entsprechen.
  38. Nachführsystem nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (40) den rotierenden Wicklungen eines Elektromotors entsprechen und zu einer gemeinsamen Stromversorgung über Brückengleichrichter (42) zusammengeführt werden.
  39. Nachführungsystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Sekundärwicklungen (40) über Gleichrichterdioden gegeneinander entkoppelt sind.
  40. Verfahren zum Ausrichten einer verschwenkbaren Reflektorantenne auf eine elektromagnetische Strahlungsquelle, bei dem von dem Reflektor reflektierende Strahlung der Strahlungsquelle auf einen dem Reflektor vorgelagerten Subreflektor reflektiert und von diesem auf ein Empfangselement geleitet wird, wobei nach vorgegebenen Winkeldrehungen des Subreflektors Triggersignale erzeugt und die Signalstärke der vom Subreflektor reflektierten Strahlung gemessen wird und die gemessenen Signalwerte gespeichert und zur Erzeugung eines Korrektursignals verglichen werden, mit dem die Reflektorantenne verschwenkende Motoren steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Subreflektor (5) reflektierte Strahlung infolge einer Neigung des Subreflektors (5) gegenüber dem Reflektor (4) bei Rotation des Subreflektors (5) auf einer vorgegebenen Bahn ausgelenkt wird.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Fehlstellung des Reflektors (4) die Signalstärke der vom Subreflektor (5) reflektierten Strahlung abgeschwächt und bei einer Verringerung der Fehlstellung erhöht wird.
  42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalableitung von der Reflektorantenne (2') über mindestens zwei in getrennte Richtungen von der Reflektorantenne (2') weggeführte Koaxialkabel (20, 25) erfolgt.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß vertikale und horizontale Signale eines low-noise-block-converters in getrennten Koaxialkabeln (20, 25) in die getrennten Richtungen weitergeleitet werden.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Reflektorantenne (2') über Schleifringe erfolgt.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Reflektorantenne (2') über einen Transformator (38) erfolgt, dessen Sekundärwicklungen (40) gegenüber feststehenden Primärwicklungen (39) rotieren können.
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