EP1321999A1 - Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete und Verfahren zur Oberflächenermittlung - Google Patents

Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete und Verfahren zur Oberflächenermittlung Download PDF

Info

Publication number
EP1321999A1
EP1321999A1 EP03005032A EP03005032A EP1321999A1 EP 1321999 A1 EP1321999 A1 EP 1321999A1 EP 03005032 A EP03005032 A EP 03005032A EP 03005032 A EP03005032 A EP 03005032A EP 1321999 A1 EP1321999 A1 EP 1321999A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflector
focus
foci
group
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP03005032A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Ratkorn
Michael Trümper
Christian Hunscher
Robert Sekora
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.)
Airbus DS GmbH
Original Assignee
Astrium GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7922672&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1321999(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Astrium GmbH filed Critical Astrium GmbH
Publication of EP1321999A1 publication Critical patent/EP1321999A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/147—Reflecting surfaces; Equivalent structures provided with means for controlling or monitoring the shape of the reflecting surface
    • 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
    • H01Q19/12—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 wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/17—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 wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
    • 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
    • H01Q19/195—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 wherein a reflecting surface acts also as a polarisation filter or a polarising device

Definitions

  • the present invention relates to a reflector for electromagnetic waves with a specially shaped surface.
  • Such reflectors with shaped surfaces are already known from the prior art.
  • EP 0 920 076 describes an antenna system with a shaped reflector Surface, two bundles of rays emanating from separate emitters, be focused on two different illumination areas.
  • EP 0 915 529 describes the possibility of using a reflector Shaped surface consisting of several beams of several emitters, which over a suitable distribution network can be interconnected, a single beam to shape, which is directed to a footprint.
  • US 4,298,877 describes a reflector with a shaped surface, which is used to focus two beams on two different receivers (satellites).
  • US 5,684,494 suggests focusing separate beams of different ones Polarization by a reflector arrangement of two reflectors in front, wherein each of the reflectors is designed as a grating reflector and only for one of the polarization directions is effective.
  • the object of the present invention is therefore to provide a possibility which decouples bidirectional transmission of electromagnetic waves maximum transferable amount of data allowed.
  • the surface of the reflector has a local shape on, which is designed such that the reflector spatially at least one group has separate foci and beams emanating from this group of foci be directed through the reflector to a common illumination area.
  • the reflector can also have several groups of foci, each of which beam of rays emanating from a group of foci through the reflector be directed to a common footprint. It can be in the footprint a focus on a common illumination point, e.g. a remote receiving antenna, but it can also be the beams in the Illumination area have a certain, overlapping extent that largely the shape of the illuminated area, for example part of the earth's surface, can be adjusted.
  • the reverse beam direction i.e.
  • a frequency selective Effect of the reflector provided, i.e. that there is a different spatial Position of the foci for different frequencies or frequency bands or the spatial separation of the foci at different frequencies or Frequency bands amplified. It will continue to be that of a group of Focus outgoing beams through the reflector onto a common illumination area directed, but in the opposite direction occurs per frequency or frequency band just a focus on one of the foci. A recipient for a certain frequency or a certain frequency band is therefore in the corresponding focus.
  • the reflector can be used on the one hand Beam bundles emanating from a transmitter in a focus on the coverage area to direct, on the other hand, beams from the footprint going to aim at a recipient in one of the foci.
  • Such stations and In the following, receivers will generally be referred to as radiators.
  • Beams emanating from each radiator arranged in one of the foci are directed towards the illuminated area by the reflector. opposed directed beams are focused on all foci. It can now transmitting emitters also act as receivers at the same time. More spotlights in the other foci should then be operated on a different frequency. Of the The beam focused on the focus is also received by other emitters however, as the actual recipient, it hardly affects this other radiators, because on the one hand frequency-specific tuning of the Emitter and, on the other hand, the power received is usually far below that Transmitting power of the radiators is.
  • a spotlight is arranged in a focus, which only as a transmitter on a certain frequency or in a certain Frequency band acts while another radiator is arranged in a different focus is just a receiver for another frequency or another Frequency band works.
  • a received beam is transmitted through the frequency selective The effect of the reflector is then only focused on the receiver.
  • the individual electromagnetic beams have different polarization.
  • a further decoupling is provided.
  • those assigned to the different foci Beam bundles have identical polarization directions.
  • An inventive Reflector thus has the advantage that for a decoupled transmission only one electromagnetic wave with any polarization direction Reflector is needed.
  • the arrangement according to the invention thus has a greater simplicity and effectiveness than the state of the art.
  • the shaped surface of the reflector can now be designed such that the Reflector only has two foci, so that electromagnetic beams, for example Beams of different frequency or frequency bands from go out two spatially separate emitters, which are arranged in the foci are aimed at a common footprint.
  • electromagnetic beams for example Beams of different frequency or frequency bands from go out two spatially separate emitters, which are arranged in the foci are aimed at a common footprint.
  • the adjustment of the In this case, the reflector structure therefore only takes place on two radiation sources.
  • the surface shape of the reflector can also be adapted that the reflector has more than two foci, so that more than just two Spotlights can be used, whose beams focus on corresponding illuminated areas be focused.
  • Several groups can be spatially separated Spotlights can be provided, the surface shaping of the reflector being designed in this way is that the emitters spatially separated from a first group electromagnetic beams, for example with different frequencies or frequency bands, focused on a first common illumination area and that of a second or possibly another group spatially separate radiator emitting electromagnetic beams on a second common area to be focused.
  • Each of the individual groups can include two or more radiators.
  • the individual spotlights one Group with each other can, for example, each with a different frequency or frequency bands are operated, however, the individual Frequencies or frequency bands can be used in parallel in all groups. It can of course also the same frequencies for several within a group Spotlights are used, as already described above.
  • the reflector can have individual surface areas that each for a footprint and possibly also for a frequency or a frequency band are effective.
  • the entire reflector surface does not have to be like this be designed so that they as a whole have the desired focusing effect for the single beam. This is not necessarily a complete one Illumination of the entire reflector by the individual beams is required. Rather, the illumination can be based on a specific coverage area and optionally for a specific frequency or a specific frequency band effective surface areas are limited. This enables one further optimization of the reflector surface for the individual frequencies or illuminated areas.
  • the reflector can furthermore have surface areas which are to be achieved serve an isolation effect in areas that are adjacent to the illuminated areas are.
  • Such an insulation effect serves to largely illuminate to be reduced to the individual illuminated areas and in the vicinity of the Illumination areas, in particular also between the illumination areas, possibly disturbing Scatter illuminations, e.g. by side lobes or cross polar portions of the Beams to be largely reduced.
  • This also allows certain, the coverage areas neighboring areas where illumination in any case should be avoided, hidden.
  • separate areas of the reflector surface are provided, so these can largely independent of the other surface areas of the reflector can be optimized to achieve the desired effect in the most ideal way.
  • surface areas can also be used for this purpose, the same for neighboring lighting areas and possibly others Frequencies or frequency bands are effective.
  • the surface shape of the reflector can, for example, be designed such that the surface of the reflector forms a plane or curved surface, wherein a local fine structure of elevations and depressions is superimposed on this surface is.
  • the reflection effect of the reflector is thus on the one hand due to the global Shape of the reflector surface (flat or curved) determined, on the other hand can the reflective effect with regard to the illuminated areas or isolation areas, if necessary, also for the individual frequencies or frequency bands, adapted or optimized by the local shape of the reflector surface become.
  • the local shape of the reflector surface can be similar to that of a fractal Structure, several levels of fine structures of different sizes respectively.
  • the global surface structure is thus a first local surface structure superimposed on a first, smaller order of magnitude, which in turn is one second local surface structure, again with a smaller order of magnitude is.
  • Other levels of local structures can be overlaid, each with decreasing orders of magnitude.
  • the present invention is applicable to an antenna system which has an inventive Has reflector with a molded surface.
  • At least one group of first and second radiators is provided for the antenna system.
  • the first radiators in a group are spatially separated from the second Spotlights arranged.
  • the first and second spotlights are each in one focus of the reflector arranged so that outgoing from the first and second radiators first and second beams directed towards a common illumination area become.
  • the first emitter acts as a transmitter, the second emitter as Receiver. This gives you an antenna system that easily decoupled, bidirectional transmission of electromagnetic waves allowed.
  • the first radiator for Beams designed with a first frequency or a first frequency band is and the second emitter for beams with a second, from the first Frequency different frequency, or a second, from the first frequency band different frequency band.
  • One application for this is, for example the use of such an antenna system in communications engineering, a first frequency or a first frequency band for the transmission direction, a second frequency or a second frequency band for the direction of reception is used.
  • each of the first and second radiators and the Structuring the surface of the reflector are designed so that each of the Spotlight illuminates the entire illuminated area. It is therefore a simplified one Arrangement provided that only one spotlight for the coverage area Transmission direction, especially for a certain frequency or a certain one Frequency band, and only provides another radiator as a receiver, in particular for another frequency or another frequency band. in principle Of course, more than two emitters can also be provided, in particular it can be provided that each of the radiators for one of the others Emitters of different frequency or different frequency band is.
  • Multiple groups of individual radiators can also be used in the antenna system be provided.
  • the individual radiators can in turn for different frequencies or frequency bands be designed.
  • at least a second group of Spotlights are provided, the beam of which is aimed at a second illumination area that is different from the first footprint.
  • Even the spotlights of the second group can be designed for different frequencies or frequency bands be, the individual groups the same frequencies or frequency bands to be able to use.
  • a method for determining the surface structure of a reflector at least has a group of spatially separate foci, which of a group electromagnetic rays emanating from Foki through the reflector a common coverage area is described below.
  • the method can, for example, in the form of a simulation using a Computer program or by repeated mechanical deformation of a Reflector.
  • a global surface structure for the reflector for example parabolically curved
  • the reflective effect of the reflector determines the reflective effect of the reflector.
  • a first local variation of the reflector surface with a first, still relatively coarse order of magnitude i.e. by Formation of elevations and deepenings on the global structure of the reflector, modified the reflective effect of the reflector so that for the position the individual emitters have a rough directivity whose beam on the desired coverage area takes place, i.e. it will be in a first, rough step the aim is to form spatially separate foci at the location of the emitters.
  • the optimization takes place such that the directivity of the beams emanating from the emitters the common footprint is improved, i.e. the training spatially separate focus is optimized at the location of the spotlights.
  • This local structuring of the reflector surface can, if necessary, in other Steps are continued iteratively, each with a finer size of the structures to get the best possible result. You get a kind fractal structure of the reflector surface with different structures in different orders of magnitude.
  • the spatial position can also be used in the aforementioned optimization steps the radiator and its orientation, i.e. its angle to each other and to the reflector, can be varied, whereby the position and size of the illuminated by the spotlight Range of the reflector can be varied. This can ensure be that in any case a global optimum for the individual optimization steps Is found.
  • Fig. 1 shows an antenna system with a reflector according to the invention as it can be used in telecommunications and, for example, in a ground station or a communication satellite can be integrated.
  • the antenna system has a reflector with a shaped surface 1.
  • a Group 2 of radiators 4a, 4b is arranged so that it is the reflector in the case of transmission 1 at least partially illuminated.
  • the radiators 4a, 4b are for each other different frequencies or frequency bands. Also are the radiators 4a, 4b are arranged spatially separated from one another.
  • the radiators 4a, 4b are arranged in two foci 10a, 10b of the reflector 1, so that the radiators 4a, 4b outgoing beams 5a, 5b, which emanate from the surface of the reflector 1 can be reflected on a common illumination area 3.
  • This Illumination area 3 can, for example, be used when using the antenna system in a communication satellite on the surface of the earth.
  • the radiator 4a should work as a transmitter
  • the radiator 4b should work as a transmitter
  • the associated beam 5b does not run from the radiator 4b in this case to footprint 3, but in the opposite direction.
  • the reflector 1 is frequency-selective by appropriate local shaping of the surface Reflector designed so that from the illumination area 3 outgoing beams 5b is focused only in that focus 10b in which the radiator 4b is arranged is.
  • Fig. 2 illustrates the illumination of the surface 9 of the reflector with a shaped Surface 1 by several emitters.
  • the first group 2 of spotlights sends the beam 5a and receives the beam 5b, the two Beams 5a, 5b different frequencies or frequency bands respectively.
  • the second group 20 of emitters sends the beam 50a and receives the beam 50b, which in turn are different from one another Have frequencies or frequency bands.
  • beams 5a, 5b, 50a, 50b of the two groups 2, 20 of radiators have the same frequencies as one another or have frequency bands.
  • the beam 5a have the same frequency or frequency band as that Beam 50a. The same applies to the two beams 5b and 50b.
  • the individual beams can have any polarization.
  • the steel bundles 5a, 5b can have the same polarization, without this affecting the functionality of the system.
  • the two groups of radiators 2, 20 are relative to the reflector 1 or arranged to the surface 9 that each of the radiators 4a, 4b, 40a, 40b in Transmit mainly a certain surface area 6a, 6b, 60a, 60b of the reflector illuminates.
  • Each of these surface areas 6a, 6b, 60a, 60b is thus almost exclusively for a certain footprint 3a, 3b and for one certain frequency or a certain frequency band effective. In case of reverse beam direction, this applies accordingly since the two beam directions are influenced accordingly by the reflector, i.e. it is a reciprocal behavior.
  • Fig. 3 again illustrates the shape of the reflector surface.
  • the reflector surface has a global shape, in the case according to FIG. 1 a slightly parabolic curved surface.
  • the reflector surface has 9 a local shape based on local elevations and depressions different orders of magnitude. There are coarser surveys and depressions with a first order of magnitude further, finer elevations and depressions overlaid, which have a smaller order of magnitude. These local surveys and in-depths can be found in particular in the Structural areas 6a, 6b, 60a, 60b, which for the individual illuminated areas 3a, 3b or the associated frequencies or frequency bands are effective.
  • FIG. 3 shows an additional structural region 7 of the reflector surface 9, through which the generation of a separate isolation area 8 is effected can.
  • This isolation area is used to shade part of the Earth surface 12, as is clear from FIG. 4.
  • the structure area serves 6a, the beam 5a onto the associated illumination area 3a to judge, which is also shown in Fig. 4.
  • the structure area 6b serves the beam 5b emanating from the associated illumination area 3a, to focus on the radiator 4b in focus 10b.
  • the structure areas serve analogously 60a and 60b, the beams 50a onto the second illumination area 3b or the steel bundle 50b to be directed to the radiator 60b.
  • a further insulation effect is necessary to ensure that the beam is directed onto the illuminated areas 3a and 3b are directed, practically only the respective illumination area illuminate and do not reach into the neighboring illuminated area, in which could cause interference.
  • This isolation can also by a corresponding adaptation of the reflector surface, as already above described, can be achieved.
  • the illumination becomes of the illumination area 3a achieved by the reflector regions 6a, 6b, and exists the risk that stray radiation also reaches the illumination area 3b can e.g.
  • the reflector regions 60a, 60b in addition to their effect described above be adjusted so that stray radiation impinging on the reflector 1 of the beam 5a, which reaches the reflector regions 60a, 60b, through this is directed onto the illumination area 3b in such a way that it is scattered with the scattered radiation, that falls from the reflector areas 6a, 6b onto the illuminated area 3b, destructively interferes and so the effective scattered radiation in the illuminated area 3b practically becomes zero.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reflektor mit geformter Oberfläche für elektromagnetische Wellen, wobei eine lokale Formgebung des Reflektors (1) derart ausgelegt wird, daß der Reflektor (1) mehrere, räumlich getrennte Foki (10a, 10b, 110a, 110b) aufweist. Es können dadurch von räumlich getrennten Strahlern (4a, 4b, 40a, 40b) ausgehende elektromagnetische Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b), insbesondere solche verschiedener Frequenz oder Frequenzbänder, die den Reflektor (1) ausleuchten, auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet (3, 3a, 3b) gerichtet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflektor für elektromagnetische Wellen mit speziell geformter Oberfläche. Solche Reflektoren mit geformten Oberflächen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
So beschreibt EP 0 920 076 ein Antennensystem mit einem Reflektor mit geformter Oberfläche, wobei zwei Strahlbündel, die von getrennten Strahlern ausgehen, auf zwei unterschiedliche Ausleuchtgebiete fokussiert werden.
In EP 0 915 529 wird die Möglichkeit beschrieben, mit Hilfe eines Reflektors mit geformter Oberfläche aus mehreren Strahlbündeln mehrerer Strahler, die über ein geeignetes Verteilnetzwerk zusammengeschaltet werden, ein einziges Strahlbündel zu formen, das auf ein Ausleuchtgebiet gerichtet wird.
US 4,298,877 beschreibt einen Reflektor mit geformter Oberfläche, der dazu dient, zwei Strahlbündel auf zwei verschiedene Empfänger (Satelliten) zu fokussieren.
US 5,684,494 schlägt eine Fokussierung getrennter Strahlbündel unterschiedlicher Polarisation durch eine Reflektoranordnung aus zwei Reflektoren vor, wobei jeder der Reflektoren als Gitterreflektor ausgebildet ist und nur für eine der Polarisationsrichtungen wirksam ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Reflektoren sind nur eingeschränkt für Anwendungen geeignet, bei denen eine bidirektionale Strahlrichtung mit einer effektiven Entkopplung für Senderichtung und Empfangsrichtung zu einem gemeinsamen Ausleuchtgebiet verwirklicht werden soll, insbesondere gekoppelt mit der Möglichkeit der Verwendung gleicher Frequenzen und/oder gleicher Polarisation für Senderichtung und Empfangsrichtung. Es bestehen bislang folgende Probleme:
  • Bei einem einfachen konstruktiven Aufbau mit einem gemeinsamen Strahler für Senderichtung und Empfangsrichtung und unter Verwendung eines Reflektors besteht keine ausreichende Entkopplung zwischen der Senderichtung und der Empfangsrichtung der elektromagnetischen Strahlung. Diese muß durch zusätzliche Bausteine wie z.B. Frequenzweichen bei getrennter Sende- und Empfangsfrequenz, wie es in der Kommunikationstechnik üblich ist, oder Zirkulatoren bei gleicher Sende- und Empfangsfrequenz, wie in der Radartechnik üblich, erzeugt werden.
  • Soll eine Entkopplung durch getrennte Strahler erreicht werden, so sind aufwendige Konstruktionen wie mehrere Reflektoren im Falle der US 5,684,494 nötig, die jedoch die verwendbaren Polarisationsrichtungen einschränken, da unterschiedliche Polarisationsrichtungen für Senderichtung und Empfangsrichtung gegeben sein müssen. Dies schränkt die durch die Antennenanordnung übertragbaren Datenmengen deutlich ein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit bereitzustellen, die eine entkoppelte, bidirektionale Übertragung elektromagnetischer Wellen bei maximaler übertragbarer Datenmenge erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1. Anspruch 2 umfaßt ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenform eines Reflektors.
Erfindungsgemäß weist die Oberfläche des Reflektors eine lokale Formgebung auf, die derart ausgelegt ist, daß der Reflektor zumindest eine Gruppe räumlich getrennter Foki aufweist und von dieser Gruppe von Foki ausgehende Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Der Reflektor kann aber auch mehrere Gruppen von Foki aufweisen, wobei jeweils von einer Gruppe von Foki ausgehende Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Es kann dabei im Ausleuchtgebiet eine Fokussierung auf einen gemeinsamen Ausleuchtpunkt, z.B. eine entfernte Empfangsantenne, erfolgen, es können aber auch die Strahlbündel im Ausleuchtgebiet eine bestimmte, sich deckende Ausdehnung aufweisen, die weitgehend an die Form des Ausleuchtgebietes, beispielsweise eines Teiles der Erdoberfläche, angepaßt werden kann. In der umgekehrten Strahlrichtung, d.h. ausgehend vom Ausleuchtgebiet in Richtung auf die Foki, erfolgt bei dieser ersten Ausgestaltung eine Fokussierung auf alle Foki, so daß ein Empfänger grundsätzlich in jedem der Foki angeordnet sein kann. Die Richtwirkung bzw. Fokussierungswirkung des Reflektors ist hierbei unabhängig von der Frequenz oder der Polarisation der Strahlbündel.
In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung ist eine frequenzselektive Wirkung des Reflektors vorgesehen, d.h. daß sich eine unterschiedliche räumliche Position der Foki für unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzbänder ergibt oder sich die räumliche Trennung der Foki bei unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbändern verstärkt. Es werden hierbei weiterhin die von einer Gruppe von Foki ausgehenden Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet, in der umgekehrten Richtung erfolgt jedoch pro Frequenz oder Frequenzband lediglich eine Fokussierung auf einen der Foki. Ein Empfänger für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband ist daher in dem entsprechenden Fokus anzuordnen.
In einem Betriebsfall kann der Reflektor dazu verwendet werden, einerseits Strahlbündel, die von einem Sender in einem Fokus ausgehen, auf das Ausleuchtgebiet zu richten, andererseits Strahlbündel, die von dem Ausleuchtgebiet ausgehen, auf einen Empfänger in einem der Foki zu richten. Solche Sender und Empfänger sollen im weiteren allgemein als Strahler bezeichnet werden. Dabei sind unterschiedliche Szenarien für die Wirkung der Strahler als Sender und Empfänger möglich:
a) nicht-frequenzselektive Oberflächenform des Reflektors:
Von jedem Strahler, der in einem der Foki angeordnet ist, ausgehende Strahlbündel werden durch den Reflektor zum Ausleuchtgebiet hin gerichtet. Entgegengesetzt gerichtete Strahlbündel werden auf alle Foki fokussiert. Es kann nun der sendende Strahler auch gleichzeitig als Empfänger wirken. Weitere Strahler in den anderen Foki sollten dann auf einer anderen Frequenz betrieben werden. Der Empfang der auf die Foki fokussierten Strahlbündel auch durch andere Strahler als den eigentlichen Empfänger führt jedoch kaum zu einer Beeinträchtigung dieser anderen Strahler, da einerseits eine frequenzspezifische Abstimmung der Strahler erfolgt und andererseits die empfangene Leistung meist weit unter der Sendeleistung der Strahler liegt.
Ist jedoch neben dem sendenden Strahler ein separater Strahler als Empfänger in einem anderen Fokus vorgesehen, so erfolgt ebenfalls kaum eine Beeinflussung des sendenden Strahlers durch das auch in seinen Fokus fokussierten empfangene Strahlbündel, da wiederum die empfangene Leistung meist weit unter der Sendeleistung der Strahler liegt.
b) frequenzselektive Oberflächenform des Reflektors:
Eine Anwendung hierfür ist, daß in einem Fokus ein Strahler angeordnet ist, der lediglich als Sender auf einer bestimmten Frequenz oder in einem bestimmten Frequenzband wirkt, während ein weiterer Strahler in einem anderen Fokus angeordnet ist, der lediglich als Empfänger für eine andere Frequenz oder ein anderes Frequenzband wirkt. Ein empfangenes Strahlbündel wird durch die frequenzselektive Wirkung des Reflektors dann lediglich auf den Empfänger fokussiert.
Es kann vorgesehen sein, daß die einzelnen elektromagnetischen Strahlbündel unterschiedliche Polarisation aufweisen. Es kann somit neben der räumlichen Trennung durch mehrere Foki eine weitere Entkopplung erfolgen. Andererseits kann aber auch vorgesehen sein, daß die den unterschiedlichen Foki zugeordneten Strahlbündel identische Polarisationsrichtungen aufweisen. Ein erfindungsgemäßer Reflektor weist somit den Vorteil auf, daß für eine entkoppelte Übertragung elektromagnetische Wellen mit beliebiger Polarisationsrichtung lediglich ein einziger Reflektor benötigt wird. Somit weist die erfindungsgemäße Anordnung eine größere Einfachheit und Effektivität auf als der Stand der Technik.
Die geformte Oberfläche des Reflektors kann nun derart ausgelegt sein, daß der Reflektor lediglich zwei Foki besitzt, so daß elektromagnetische Strahlbündel, beispielsweise Strahlbündel verschiedener Frequenz oder Frequenzbänder, die von zwei räumlich getrennten Strahlern ausgehen, welche in den Foki angeordnet sind, auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Die Anpassung der Reflektorstruktur erfolgt in diesem Fall somit lediglich auf zwei Strahlungsquellen.
Die Oberflächenformung des Reflektors kann jedoch auch so angepaßt werden, daß der Reflektor mehr als nur zwei Foki aufweist, so daß mehr als nur zwei Strahler Verwendung finden können, deren Strahlbündel auf entsprechende Ausleuchtgebiete fokussiert werden. Es können mehrere Gruppen räumlich getrennter Strahler vorgesehen sein, wobei die Oberflächenformung des Reflektors so ausgelegt ist, daß die von einer ersten Gruppe räumlich getrennter Strahler ausgehenden elektromagnetischen Strahlbündel, beispielsweise mit verschiedener Frequenz oder Frequenzbändern, auf ein erstes gemeinsames Ausleuchtgebiet fokussiert werden und die von einer zweiten oder ggf. weiteren Gruppe räumlich getrennter Strahler ausgehenden elektromagnetischen Strahlbündel auf ein zweites gemeinsames Ausleuchtgebiet fokussiert werden. Jede der einzelnen Gruppen kann dabei zwei oder mehr Strahler umfassen. Die einzelnen Strahler einer Gruppe untereinander können beispielsweise jeweils mit unterschiedlicher Frequenz oder Frequenzbändern betrieben werden, dagegen können die einzelnen Frequenzen oder Frequenzbänder parallel in allen Gruppen genutzt werden. Es können natürlich auch innerhalb einer Gruppe gleiche Frequenzen für mehrere Strahler genutzt werden, wie bereits vorstehend beschrieben.
Insbesondere kann der Reflektor einzelne Oberflächenbereiche aufweisen, die jeweils für ein Ausleuchtgebiet und gegebenenfalls auch für eine Frequenz oder ein Frequenzband wirksam sind. Somit muß nicht die gesamte Reflektorfläche so ausgelegt sein, daß sie als Ganzes die gewünschte Fokussierungswirkung für die einzelnen Strahlbündel bewirkt. Damit ist auch nicht unbedingt eine komplette Ausleuchtung des gesamten Reflektors durch die einzelnen Strahlbündel erforderlich. Die Ausleuchtung kann vielmehr auf die für ein bestimmtes Ausleuchtgebiet und gegebenenfalls für eine bestimmte Frequenz bzw. ein bestimmtes Frequenzband wirksamen Oberflächenbereiche beschränkt werden. Dies ermöglicht eine weitergehende Optimierung der Reflektoroberfläche für die einzelnen Frequenzen bzw. Ausleuchtgebiete.
Der Reflektor kann weiterhin Oberflächenbereiche aufweisen, die zur Erzielung einer Isolationswirkung in Gebieten dienen, die den Ausleuchtgebieten benachbart sind. Solch eine Isolationswirkung dient dazu, die Ausleuchtung weitgehend auf die einzelnen Ausleuchtgebiete zu reduzieren und in der Nachbarschaft der Ausleuchtgebiete, insbesondere auch zwischen den Ausleuchtgebieten, evtl. störende Streuausleuchtungen, z.B. durch Nebenkeulen oder kreuzpolare Anteile der Strahlbündel, weitgehend zu reduzieren. Auch können dadurch gewisse, den Ausleuchtgebieten benachbarte Gebiete, in denen eine Ausleuchtung in jedem Fall vermieden werden soll, ausgeblendet werden. Werden auch für diesen Zweck separate Bereiche der Reflektoroberfläche vorgesehen, so können auch diese weitgehend unabhängig von den anderen Oberflächenbereichen des Reflektors optimiert werden, um die gewünschte Wirkung in möglichst idealer Weise zu erzielen. Es können zu diesem Zweck aber auch Oberflächenbereiche genutzt werden, die gleichzeitig für benachbarte Ausleuchtgebiete und gegebenenfalls andere Frequenzen oder Frequenzbänder wirksam sind.
Die Oberflächenform des Reflektors kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß die Oberfläche des Reflektors eine Ebene oder gekrümmte Fläche bildet, wobei dieser Fläche eine lokale Feinstruktur aus Erhebungen und Vertiefungen überlagert ist. Die Reflexionswirkung des Reflektors wird somit einerseits durch die globale Formgebung der Reflektoroberfläche (eben oder gekrümmt) bestimmt, andererseits kann die Reflexionswirkung bezüglich der Ausleuchtgebiete oder Isolationsgebiete, gegebenfalls auch für die einzelnen Frequenzen oder Frequenzbänder, durch die lokale Formgebung der Reflektoroberfläche angepaßt oder optimiert werden.
Die lokale Formgebung der Reflektoroberfläche kann, ähnlich einer fraktalen Struktur, mehrere Stufen von Feinstrukturen unterschiedlicher Größenordnungen aufweisen. Somit ist der globalen Oberflächenstruktur eine erste lokale Oberflächenstruktur einer ersten, kleineren Größenordnung überlagert, der wiederum eine zweite lokale Oberflächenstruktur mit wiederum kleinerer Größenordnung überlagert ist. Es können noch weitere Stufen von lokalen Strukturen überlagert sein, jeweils mit kleinerwerdenden Größenordnungen.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für ein Antennensystem, das einen erfindungsgemäßen Reflektor mit geformter Oberfläche aufweist. Bei einem solchen Antennensystem ist zumindest eine Gruppe erster und zweiter Strahler vorgesehen. Die ersten Strahler einer Gruppe sind dabei räumlich getrennt von den zweiten Strahlern angeordnet. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll im folgenden von einem ersten Strahler und einem zweiten Stahler für die erste Gruppe ausgegangen werden. Der erste und zweite Strahler sind jeweils in einem Fokus des Reflektors angeordnet, so daß von dem ersten und zweiten Strahler ausgehende erste und zweite Strahlbündel auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Der erste Strahler wirkt dabei als Sender, der zweite Strahler als Empfänger. Man erhält damit ein Antennensystem, das auf einfache Weise eine entkoppelte, bidirektionale Übertragung von elektromagnetischen Wellen erlaubt.
Für dieses Antennensystems kann vorgesehen werden, daß der erste Strahler für Strahlbündel mit einer ersten Frequenz oder einem ersten Frequenzband ausgelegt ist und der zweite Strahler für Strahlbündel mit einer zweiten, von der ersten Frequenz verschiedenen Frequenz, oder einem zweiten, von dem ersten Frequenzband verschiedenen Frequenzband dient. Eine Anwendung hierzu ist beispielsweise die Verwendung eines solchen Antennensystems in der Nachrichtentechnik, wobei für die Senderichtung eine erste Frequenz oder ein erstes Frequenzband, für die Empfangsrichtung eine zweite Frequenz oder ein zweites Frequenzband verwendet wird.
Es kann nun vorgesehen sein, daß jeder der ersten und zweiten Strahler und die Strukturierung der Oberfläche des Reflektors derart ausgelegt sind, daß jeder der Strahler das gesamte Ausleuchtgebiet ausleuchtet. Es ist somit eine vereinfachte Anordnung vorgesehen, die für ein Ausleuchtgebiet lediglich einen Strahler für die Senderichtung, insbesondere für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband, vorsieht und lediglich einen weiteren Strahler als Empfänger, insbesondere für eine weitere Frequenz oder ein weiteres Frequenzband. Grundsätzlich können natürlich auch mehr als zwei Strahler vorgesehen sein, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, daß jeder der Strahler für eine von den anderen Strahlern verschiedene Frequenz bzw. verschiedenes Frequenzband ausgelegt ist.
Es können bei dem Antennensystem auch mehrere Gruppen einzelner Strahler vorgesehen sein. Dabei ist eine erste Gruppe mit ersten und zweiten Strahlern vorgesehen, deren Strahlbündel auf ein erstes Ausleuchtgebiet gerichtet werden. Die einzelnen Strahler können wiederum für verschiedener Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt sein. Weiterhin ist zumindest eine zweite Gruppe von Strahlern vorgesehen, deren Strahlbündel auf ein zweites Ausleuchtgebiet gerichtet werden, das vom ersten Ausleuchtgebiet verschieden ist. Auch die Strahler der zweiten Gruppe können für verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt sein, wobei die einzelnen Gruppen dieselben Frequenzen oder Frequenzbänder nutzen können. Grundsätzlich können auch mehr als nur zwei Gruppen von Strahlern vorgesehen werden. Es werden dabei die erste und zumindest eine weitere Gruppe räumlich getrennt voneinander angeordnet. Jede einzelne Gruppe umfaßt dabei mindestens zwei einzelne Strahler.
Ein Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenstruktur eines Reflektors, der zumindest eine Gruppe räumlich getrennter Foki aufweist, wobei die von einer Gruppe von Foki ausgehende elektromagnetische Strahlbündel durch den Reflektor auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet gerichtet werden, wird nachfolgend beschrieben. Das Verfahren kann beispielsweise in Form einer Simulation mit Hilfe eines Computerprogramms oder auch durch wiederholte mechanische Verformung eines Reflektors erfolgen.
Ausgehend von einer globalen Oberflächenstruktur für den Reflektor (beispielsweise parabolisch gekrümmt) wird für eine vorgegebene Position von mindestens zwei Strahlern verschiedener Frequenz die Reflexionswirkung des Reflektors bestimmt. Anschließend wird durch zumindest eine erste lokale Variation der Reflektoroberlfäche mit einer ersten, noch relativ groben Größerordnung, d.h. durch Ausbildung von Erhebungen und Vertiefungen auf der globalen Struktur des Reflektors, die Reflexionswirkung des Reflektors derart abgewandelt, daß für die Position der einzelnen Strahler eine grobe Richtwirkung deren Strahlbündel auf das gewünschte Ausleuchtgebiet erfolgt, d.h. es wird in einem ersten, groben Schritt die Bildung räumlich getrennter Foki am Ort der Strahler angestrebt.
Bevorzugt erfolgt in einem zweiten Schritt zur Optimierung der Reflexionswirkung eine zweite, feinere lokale Strukturierung der Reflektoroberfläche, nun jedoch mit geringerer Größendimension, die der ersten lokalen Strukturierung überlagert wird, d.h. es werden auf den bereits bestehenden, groben Erhebungen und Vertiefungen feinere Erhebungen und Vertiefungen gebildet. Die Optimierung erfolgt derart, daß die Richtwirkung der von den Strahlern ausgehenden Strahlbündel auf das gemeinsame Ausleuchtgebiet verbessert wird, d.h. die Ausbildung räumlich getrennter Foki am Ort der Strahler optimiert wird.
Diese lokale Strukturierung der Reflektoroberfläche kann bei Bedarf in noch weiteren Schritten mit jeweils feinerer Größenordnung der Strukturen iterativ fortgesetzt werden, um ein möglichst gutes Resultat zu erzielen. Man erhält damit eine Art fraktale Struktur der Reflektoroberfläche mit unterschiedlichen Strukturierungen in unterschiedlichen Größenordnungen.
Es kann bei den vorgenannten Optimierungsschritten auch die räumliche Position der Strahler und deren Ausrichtung, also deren Winkel zueinander und zum Reflektor, variiert werden, wodurch Lage und Größe des vom Strahler ausgeleuchteten Bereiches des Reflektors variiert werden kann. Dadurch kann sichergestellt werden, daß in jedem Fall ein globales Optimum für die einzelnen Optimierungsschritte gefunden wird.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 bis 5 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
schematische Darstellung eines Antennensystems mit einem erfindungsgemäßen Reflektor,
Fig. 2
schematische Darstellung der Ausleuchtung eines erfindungsgemäßen Reflektors durch mehrere Strahler,
Fig. 3
schematische Darstellung der Oberfläche eines erfindungsgemäßen Reflektors,
Fig. 4
schematische Darstellung der Ausleucht- und Isolationsgebiete, erzielt durch ein Antennensystem mit einem erfindungsgemäßen Reflektor.
Fig. 1 zeigt ein Antennensystem mit einem erfindungsgemäßen Reflektor, wie es in der Nachrichtentechnik Anwendung finden kann und beispielsweise in eine Bodenstation oder einen Kommunikationssatelliten integriert werden kann. Das Antennensystem weist dabei einen Reflektor mit geformter Oberfläche 1 auf. Eine Gruppe 2 von Strahlern 4a, 4b ist so angeordnet, daß sie im Sendefall den Reflektor 1 zumindest teilweise ausleuchtet. Die Strahler 4a, 4b sind dabei für voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder ausgelegt. Außerdem sind die Strahler 4a, 4b räumlich getrennt voneinander angeordnet. Die Strahler 4a, 4b sind in zwei Foki 10a, 10b des Reflektors 1 angeordnet, so daß von den Strahlern 4a, 4b ausgehende Strahlbündel 5a, 5b, die von der Oberfläche des Reflektors 1 reflektiert werden auf ein gemeinsames Ausleuchtgebiet 3 gerichtet werden. Dieses Ausleuchtgebiet 3 kann sich beispielsweise bei einer Anwendung des Antennensystems in einem Kommunikationssatelliten auf der Erdoberfläche befinden.
Es ist jedoch vorgesehen, daß nicht beide Strahler als Sender arbeiten, sondern es soll nur der Strahler 4a als Sender arbeiten, der Strahler 4b dagegen als Empfänger. Das zugehörige Strahlbündel 5b läuft in diesem Fall nicht vom Strahler 4b zum Ausleuchtgebiet 3, sondern in die entgegengesetzte Richtung. Der Reflektor 1 ist durch entsprechende lokale Formgebung der Oberfläche als frequenzselektiver Reflektor ausgelegt, so daß vom Ausleuchtgebiet 3 ausgehende Strahlbündel 5b lediglich in denjenigen Fokus 10b fokussiert wird, in dem der Strahler 4b angeordnet ist.
Fig. 2 verdeutlicht die Ausleuchtung der Oberfläche 9 des Reflektors mit geformter Oberfläche 1 durch mehrere Strahler. Es sind hierbei zwei Gruppen 2, 20 von Strahlern vorgesehen, wobei die erste Gruppe 2 aus den Strahlern 4a, 4b besteht, die in einer ersten Gruppe von Foki 10a, 10b des Reflektors 1 angeordnet ist, die zweite Gruppe 20 durch die Strahler 40a, 40b gebildet wird, die in einer zweiten Gruppe 110a, 110b von Foki angeordnet ist. Die erste Gruppe 2 von Strahlern sendet das Strahlbündel 5a und empfängt das Strahlbündel, 5b, wobei die beiden Strahlbündel 5a, 5b voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder aufweisen. Analog sendet die zweite Gruppe 20 von Strahlern das Strahlbündel 50a und empfängt das Strahlbündel 50b, die wiederum voneinander verschiedene Frequenzen oder Frequenzbänder aufweisen. Jedoch können Strahlbündel 5a, 5b, 50a, 50b der beiden Gruppen 2, 20 von Strahlern untereinander gleiche Frequenzen oder Frequenzbänder aufweisen. So kann beispielsweise das Strahlbündel 5a dieselbe Frequenz oder dasselbe Frequenzband aufweisen, wie das Strahlbündel 50a. Entsprechendes gilt für die beiden Strahlbündel 5b und 50b.
Außerdem können die einzelnen Strahlbündel eine beliebige Polarisation aufweisen. So können beispielsweise die Stahlbündel 5a, 5b dieselbe Polarisation aufweisen, ohne daß dies die Funktionsfähigkeit des Systems beeinträchtigen würde.
Die beiden Gruppen von Strahlern 2, 20 sind derart relativ zum Reflektor 1 bzw. zu dessen Oberfläche 9 angeordnet, daß jeder der Strahler 4a, 4b, 40a, 40b im Sendefall hauptsächlich einen bestimmten Oberflächenbereich 6a, 6b, 60a, 60b des Reflektors ausleuchtet. Jeder dieser Oberflächenbereiche 6a, 6b, 60a, 60b ist somit fast ausschließlich für ein bestimmtes Ausleuchtgebiet 3a, 3b und für eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes Frequenzband wirksam. Im Falle der umgekehrten Strahlrichtung gilt dies entsprechend, da die beiden Strahlrichtungen in entsprechender Weise durch den Reflektor beeinflußt werden, d.h. es liegt ein reziprokes Verhalten vor.
Fig. 3 verdeutlicht nochmals die Formgebung der Reflektoroberfläche. Die Reflektoroberfläche weist dabei eine globale Formgebung auf, im Fall nach Fig. 1 dabei eine leicht parabolisch gekrümmte Oberfläche. Zusätzlich weist die Reflektoroberfläche 9 eine lokale Formgebung auf, die durch lokale Erhebungen und Vertiefungen unterschiedlicher Größenordnung gebildet wird. Es sind dabei gröbere Erhebungen und Vertiefungen mit einer ersten Größenordnung weitere, feinere Erhebungen und Vertiefungen überlagert, die eine geringere Größenordnung aufweisen. Diese lokalen Erhebungen und Vertiefungen finden sich insbesondere in den Strukturbereichen 6a, 6b, 60a, 60b, die für die einzelnen Ausleuchtgebiete 3a, 3b bzw. die zugehörigen Frequenzen oder Frequenzbänder wirksam sind. Außerdem ist in Fig. 3 ein zusätzlicher Strukturbereich 7 der Reflektoroberfläche 9 dargestellt, durch den die Erzeugung eines separaten Isolationsgebietes 8 bewirkt werden kann. Dieses Isolationsgebiet dient dabei zur Abschattung eines Teiles der Erdoberfläche 12, wie aus der Fig. 4 deutlich wird. Umgekehrt dienen der Strukturbereich 6a dazu, das Strahlbündel 5a auf das zugehörige Ausleuchtgebiet 3a zu richten, welches ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist. Der Strukturbereich 6b dient dazu, das Strahlbündel 5b, das von dem zugehörigen Ausleuchtgebiet 3a ausgeht, auf den Strahler 4b im Fokus 10 b zu fokussieren. Analog dienen die Strukturbereiche 60a und 60b dazu, die Strahlbündel 50a auf das zweite Ausleuchtgebiet 3b bzw. das Stahlbündel 50b auf den Strahler 60b zu richten.
Eine weitere Isolationswirkung ist nötig, damit die Strahlbündel, die auf die Ausleuchtgebiete 3a und 3b gerichtet werden, praktisch nur das jeweilige Ausleuchtgebiet ausleuchten und nicht bis in das benachbarte Ausleuchtgebiet reichen, in welchem sie Störungen verursachen könnten. Diese Isolation kann ebenfalls durch eine entsprechende Anpassung der Reflektoroberfläche, wie bereits vorstehend beschrieben, erreicht werden. Wird wie in diesem Beispiel die Ausleuchtung des Ausleuchtgebietes 3a durch die Reflektorbereiche 6a, 6b erzielt, und besteht die Gefahr, daß Streustrahlung auch das Ausleuchtgebiet 3b erreicht, so können z.B. die Reflektorbereiche 60a, 60b zusätzlich zu ihrer oben beschriebenen Wirkung so angepaßt werden, daß auf den Reflektor 1 auftreffende Streustrahlung des Strahlbündels 5a, die die Reflektorbereiche 60a, 60b erreicht, durch diese derart auf das Ausleuchtgebiet 3b gerichtet wird, daß sie mit der Streustrahlung, die von den Reflektorbereichen 6a, 6b auf das Ausleuchtgebiet 3b fällt, destruktiv interferiert und so die effektive Streustrahlung im Ausleuchtgebiet 3b praktisch Null wird. Analoges gilt für die Ausleuchtung des Gebietes 3b und die dadurch verursachte Streustrahlung im Ausleuchtgebiet 3a.

Claims (4)

  1. Reflektor für elektromagnetische Wellen mit geformter Oberfläche, wobei die Oberfläche des Reflektors (1) eine globale Oberflächenformgebung aufweist, der mehrere lokale Oberflächenformgebungen aus Erhebungen und Vertiefungen mit feiner werdenden Größenordnungen überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die globale und lokale Oberflächenformgebung derart ausgelegt ist,
    dass der Reflektor (1) zumindest zwei Gruppen räumlich getrennter Foki (10a, 10b, 110a, 110b) aufweist,
    und wobei die Reflexionswirkung des Reflektors (1) durch die globale und lokale Oberflächenformgebung so beschaffen ist dass
    ein von einem ersten Fokus (10a), welcher Teil einer ersten Gruppe von Foki (10a, 10b) ist, ausgehendes elektromagnetisches Strahlbündel (5a) erster Frequenz durch den Reflektor (1) auf ein erstes Ausleuchtgebiet (3a) gerichtet wird, und
    ein von dem ersten Ausleuchtgebiet (3a) ausgehendes Strahlbündel (5b) zweiter Frequenz auf einen zweiten Fokus (10b) gerichtet wird, welcher ebenfalls Teil der ersten Gruppe von Foki (10a, 10b) ist, jedoch räumlich getrennt von dem ersten Fokus (10a) angeordnet ist, und weiterhin
    ein von einem dritten Fokus (110a), welcher Teil einer zweiten Gruppe von Foki (110a, 110b) ist, ausgehendes elektromagnetisches Strahlbündel (50a) erster Frequenz durch den Reflektor (1) auf ein zweites Ausleuchtgebiet (3b) gerichtet wird und
    ein von dem zweiten Ausleuchtgebiet (3b) ausgehendes Strahlbündel (50b) zweiter Frequenz auf einen vierten Fokus (110b) gerichtet wird, welcher ebenfalls Teil der zweiten Gruppe von Foki (110a, 110b) ist, jedoch räumlich getrennt von dem dritten Fokus (110a) angeordnet ist.
  2. Verfahren zur Ermittlung der Oberflächenformgebung eines Reflektors (1), mit folgenden Schritten:
    a) Bereitstellung einer globalen Grundstruktur der Reflektoroberfläche (9),
    b) Definition bestimmter, räumlich getrennter Positionen von Strahlern (4a, 4b, 40a, 40b) derart, dass jeder Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) zumindest einen Teilbereich (6a, 6b, 60a, 60b) der Reflektoroberfläche (9) ausleuchtet,
    c) Bestimmung der Reflexionswirkung des Reflektors (1) für von den Positionen der Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) ausgehende elektromagnetische Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b),
    d) Variation der lokalen Oberflächenstruktur des Reflektors (1) durch Bildung lokaler Erhebungen und Vertiefungen mit geringerer Größenordnung als die der bisherigen Struktur der Reflektoroberfläche derart,
    dass ein von einem ersten Strahler (4a) in einem ersten Fokus (10a), welcher Teil einer ersten Gruppe von Foki (10a, 10b) ist, ausgehendes elektromagnetisches Strahlbündel (5a) erster Frequenz durch den Reflektor (1) auf ein erstes Ausleuchtgebiet (3a) gerichtet wird, und
    ein von dem ersten Ausleuchtgebiet (3a) ausgehendes Strahlbündel (5b) zweiter Frequenz auf einen zweiten Strahler (4b) in einem zweiten Fokus (10b) gerichtet wird, welcher ebenfalls Teil der ersten Gruppe von Foki (10a, 10b) ist, jedoch räumlich getrennt von dem ersten Fokus (10a) angeordnet ist, und weiterhin
    ein von einem dritten Strahler (40a) in einem dritten Fokus (110a), welcher Teil einer zweiten Gruppe von Foki (110a, 110b) ist, ausgehendes elektromagnetisches Strahlbündel (50a) erster Frequenz durch den Reflektor (1) auf ein zweites Ausleuchtgebiet (3b) gerichtet wird und
    ein von dem zweiten Ausleuchtgebiet (3b) ausgehendes Strahlbündel (50b) zweiter Frequenz auf einen vierten Strahler (40b) in einem vierten Fokus (110b) gerichtet wird, welcher ebenfalls Teil der zweiten Gruppe von Foki (110a, 110b) ist, jedoch räumlich getrennt von dem dritten Fokus (110a) angeordnet ist.
    e) wiederholtes Durchlaufen der Schritte c) und d) mit kleiner werdenden Größenordnungen der Erhebungen und Vertiefungen, bis eine definierte Richtwirkung der Strahlbündel (5a, 5b, 50a, 50b) auf die Ausleuchtgebiete (3a, 3b) und den zweiten und vierten Fokus (10b, 110b) erreicht ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt d) zusätzlich eine Variation der Position der Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) relativ zum Reflektor (1) erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt d) zusätzlich eine Variation der Ausrichtung der Strahler (4a, 4b, 40a, 40b) relativ zum Reflektor (1) erfolgt.
EP03005032A 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete und Verfahren zur Oberflächenermittlung Ceased EP1321999A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19945062 1999-09-20
DE19945062A DE19945062A1 (de) 1999-09-20 1999-09-20 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung
EP00118245A EP1085598A3 (de) 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00118245A Division EP1085598A3 (de) 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1321999A1 true EP1321999A1 (de) 2003-06-25

Family

ID=7922672

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03005032A Ceased EP1321999A1 (de) 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete und Verfahren zur Oberflächenermittlung
EP00118245A Ceased EP1085598A3 (de) 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00118245A Ceased EP1085598A3 (de) 1999-09-20 2000-09-04 Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete, Antennensystem und Verfahren zur Oberflächenermittlung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6255997B1 (de)
EP (2) EP1321999A1 (de)
JP (1) JP5220966B2 (de)
CN (1) CN1289158A (de)
CA (1) CA2317388C (de)
DE (1) DE19945062A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007100865A3 (en) * 2006-02-28 2008-02-14 Boeing Co Arbitrarily shaped deployable mesh reflectors

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2802381B1 (fr) * 1999-12-09 2002-05-31 Cit Alcatel Source rayonnante pour antenne d'emission et de reception destinee a etre installee a bord d'un satellite
USD453925S1 (en) 2001-03-16 2002-02-26 Endwave Corporation Shaped reflector surface of microwave antenna
USD453926S1 (en) 2001-05-11 2002-02-26 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
USD463408S1 (en) 2001-05-11 2002-09-24 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
USD452965S1 (en) 2001-05-11 2002-01-15 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
USD454555S1 (en) 2001-05-11 2002-03-19 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
USD453927S1 (en) 2001-07-16 2002-02-26 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
USD453152S1 (en) 2001-07-16 2002-01-29 Endwave Corporation Shaped reflector surface of a microwave antenna
FR2888674B1 (fr) * 2005-07-13 2009-10-23 Alcatel Sa Antenne reseau a reflecteur(s) conforme(s), a forte reconfigurabilite en orbite
WO2013173252A1 (en) 2012-05-13 2013-11-21 Invention Mine Llc Full duplex wireless transmission with channel phase-based encryption
JP2014017708A (ja) * 2012-07-10 2014-01-30 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 空間合成アンテナ装置及び鏡面修整反射鏡の製造方法
JP2014165790A (ja) * 2013-02-27 2014-09-08 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 受信アンテナ装置及び鏡面修整反射鏡の製造方法
US10177896B2 (en) 2013-05-13 2019-01-08 Amir Keyvan Khandani Methods for training of full-duplex wireless systems
US9766345B2 (en) 2013-10-04 2017-09-19 Qualcomm Incorporated Low cost cableless ground station antenna for medium earth orbit satellite communication systems
US9236996B2 (en) 2013-11-30 2016-01-12 Amir Keyvan Khandani Wireless full-duplex system and method using sideband test signals
US9820311B2 (en) 2014-01-30 2017-11-14 Amir Keyvan Khandani Adapter and associated method for full-duplex wireless communication
WO2016054324A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 Viasat, Inc. Multi-beam bi-focal shaped reflector antenna for concurrent communication with multiple non-collocated geostationary satellites and associated method
US10122085B2 (en) * 2014-12-15 2018-11-06 The Boeing Company Feed re-pointing technique for multiple shaped beams reflector antennas
KR20170129795A (ko) 2015-04-03 2017-11-27 퀄컴 인코포레이티드 지구 중간 궤도 위성 통신 시스템들을 위한 저비용 무전선 지상 스테이션 안테나
US10333593B2 (en) * 2016-05-02 2019-06-25 Amir Keyvan Khandani Systems and methods of antenna design for full-duplex line of sight transmission
US10700766B2 (en) 2017-04-19 2020-06-30 Amir Keyvan Khandani Noise cancelling amplify-and-forward (in-band) relay with self-interference cancellation
US11146395B2 (en) 2017-10-04 2021-10-12 Amir Keyvan Khandani Methods for secure authentication
US11289819B2 (en) * 2017-12-28 2022-03-29 Raven Antenna Systems Inc. Multisat shaped reflector antenna
US11012144B2 (en) 2018-01-16 2021-05-18 Amir Keyvan Khandani System and methods for in-band relaying

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4482897A (en) * 1982-06-28 1984-11-13 At&T Bell Laboratories Multibeam segmented reflector antennas
US4544928A (en) * 1980-07-16 1985-10-01 General Electric Company Multifrequency reflector antenna
EP0219321A1 (de) * 1985-10-10 1987-04-22 British Aerospace Public Limited Company Antennensystem
FR2674377A1 (fr) * 1991-03-22 1992-09-25 Alcatel Espace Antenne radioelectrique a reflecteur multifocales.
JPH05152835A (ja) * 1991-11-29 1993-06-18 Toshiba Corp 鏡面修整アンテナ
EP0803932A1 (de) * 1994-06-22 1997-10-29 Space Systems / Loral Inc. Faltbare Mehrbandantenne

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5315045A (en) * 1976-07-27 1978-02-10 Mitsubishi Electric Corp Multi-frequency common-use antenna
JPS5315044A (en) 1976-07-27 1978-02-10 Mitsubishi Electric Corp Multi-frequency common-use antenna
US4298877A (en) * 1979-01-26 1981-11-03 Solar Energy Technology, Inc. Offset-fed multi-beam tracking antenna system utilizing especially shaped reflector surfaces
JPS5773506A (en) 1980-10-27 1982-05-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Common antenna for multifrequency band
JPS59143405A (ja) * 1983-02-04 1984-08-17 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> マルチビ−ムアンテナ
CA1258707A (en) * 1984-12-26 1989-08-22 Tomozo Ohta Antenna system
JPS6349809U (de) * 1986-09-19 1988-04-04
JPS63173404A (ja) * 1987-01-12 1988-07-18 Nec Corp マルチビ−ムアンテナ
JPH05315044A (ja) * 1992-05-07 1993-11-26 Murata Mfg Co Ltd 電子部品のはんだ付け方法
CA2101141C (en) * 1992-09-17 1997-10-28 Parthasarathy Ramanujam Equalized offset fed shaped reflector antenna system and technique for equalizing same
CA2105745C (en) * 1992-09-21 1997-12-16 Parthasarathy Ramanujam Identical surface shaped reflectors in semi-tandem arrangement
DE19544500C2 (de) * 1994-12-15 1999-07-08 Daimler Benz Aerospace Ag Reflektorantenne, insbesondere für einen Kommunikationssatelliten
JP3440687B2 (ja) * 1996-04-16 2003-08-25 三菱電機株式会社 鏡面修整成形ビームアンテナ
US6137451A (en) * 1997-10-30 2000-10-24 Space Systems/Loral, Inc. Multiple beam by shaped reflector antenna
US5949370A (en) * 1997-11-07 1999-09-07 Space Systems/Loral, Inc. Positionable satellite antenna with reconfigurable beam

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4544928A (en) * 1980-07-16 1985-10-01 General Electric Company Multifrequency reflector antenna
US4482897A (en) * 1982-06-28 1984-11-13 At&T Bell Laboratories Multibeam segmented reflector antennas
EP0219321A1 (de) * 1985-10-10 1987-04-22 British Aerospace Public Limited Company Antennensystem
FR2674377A1 (fr) * 1991-03-22 1992-09-25 Alcatel Espace Antenne radioelectrique a reflecteur multifocales.
JPH05152835A (ja) * 1991-11-29 1993-06-18 Toshiba Corp 鏡面修整アンテナ
EP0803932A1 (de) * 1994-06-22 1997-10-29 Space Systems / Loral Inc. Faltbare Mehrbandantenne

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHERRETTE A.R., LEE S.-W., ACOSTA R.J.: "A Method for producing a shaped contour radiation pattern using a single shaped Reflector and a single feed", IEEE TRANS. ON ANTENNAS AND PROPAGATION, vol. 37, no. 6, June 1989 (1989-06-01), pages 698 - 706, XP002238531 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 542 (E - 1441) 29 September 1993 (1993-09-29) *
R. JORGENSEN, P. BALLING, W. ENGLISH: "Dual Offset Reflector Multibeam Antenna for International Communications Satellite Applications", IEEE TRANS. ON ANTENNAS AND PROPAGATION, vol. AP-33, no. 12, December 1985 (1985-12-01), pages 1304 - 1312, XP002238827 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007100865A3 (en) * 2006-02-28 2008-02-14 Boeing Co Arbitrarily shaped deployable mesh reflectors
US7595769B2 (en) 2006-02-28 2009-09-29 The Boeing Company Arbitrarily shaped deployable mesh reflectors
US7839353B2 (en) 2006-02-28 2010-11-23 The Boeing Company Arbitrarily shaped deployable mesh reflectors

Also Published As

Publication number Publication date
CA2317388A1 (en) 2001-03-20
JP2001127538A (ja) 2001-05-11
CN1289158A (zh) 2001-03-28
EP1085598A3 (de) 2002-07-31
EP1085598A2 (de) 2001-03-21
JP5220966B2 (ja) 2013-06-26
DE19945062A1 (de) 2001-04-12
CA2317388C (en) 2002-12-24
US6255997B1 (en) 2001-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1321999A1 (de) Reflektor mit geformter Oberfläche und räumlich getrennten Foki zur Ausleuchtung identischer Gebiete und Verfahren zur Oberflächenermittlung
DE69008799T2 (de) Steuerung der Ausrichtung für Antennensystem mit elektronisch gesteuerter Auslenkung und Strahlformung durch Berechnung.
DE60103653T2 (de) Verbesserung des erregers für sender/empfänger elektromagnetischer wellen in einer mehrreflektor-antenne
EP2735055B1 (de) Reflektorantenne für ein radar mit synthetischer apertur
DE60308409T2 (de) Mehrfachstrahlantenne mit photonischem bandlückenmaterial
DE69832592T2 (de) Gerät zum empfangen und senden von funksignalen
EP2965382B1 (de) Antennenanordnung mit veränderlicher richtcharakteristik
DE10237822B3 (de) Kalibriereinrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren
DE60107939T2 (de) Reflektorantenne mit gemeinsamer apertur und verbessertem zuführungsentwurf
DE102012210314A1 (de) Antennenanordnung und Verfahren
DE102017219372A1 (de) Radarsensor mit mehreren Hauptstrahlrichtungen
DE10339675A1 (de) Multiband-Ringfokus-Doppelreflektorantennensystem
EP1341260A1 (de) Empfangsantennen-Anordnung für Satelliten- und/oder terrestrische Funksignale auf Fahrzeugen
DE3602515A1 (de) Vierstrahliges antennensystem mit raumduplizierten sende- und empfangsantennen
DE4206797B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Radarantennensystems und Radarantennensystem
DE69305253T2 (de) Antenne für ein im S-Mode arbeitendes Sekundärradar
DE2362493A1 (de) Bodenantennenanlage fuer satelliten
DE2434924B2 (de) Antennenanlage fuer ein primaer- und sekundaerradar mit reflektor, primaerstrahler und zwei hilfsstrahlern
DE2139216C3 (de) Richtantennenanordnung, bestehend aus einem Hauptreflektorspiegel und zwei Primärstrahlersystemen und Verfahren zur Herstellung einer dielektrischen Reflektorplatte
EP0935825B1 (de) Kraftfahrzeug-radarsensor
DE4412769A1 (de) Mikrowellen-Reflektorantennenanordnung für Kraftfahrzeug-Abstandswarnradar
DE60026092T2 (de) Antennensystem mit Doppelgitterreflektor
WO1999054955A2 (de) Zentral gespeistes antennensystem und verfahren zum optimieren eines solchen antennensystems
DE3785122T2 (de) Winkeldiversity-radiosystem fuer troposphaerenfunkverbindungen.
DE102017220734B4 (de) Verfahren zur Radarpolarimetrie sowie polarimetrisches Radarsystem

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AC Divisional application: reference to earlier application

Ref document number: 1085598

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: P

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO

17P Request for examination filed

Effective date: 20031205

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: EADS ASTRIUM GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20061112