EP3800736A1

EP3800736A1 - Reflektor für eine antenne, insbesondere eine dipolantenne

Info

Publication number: EP3800736A1
Application number: EP20196594.4A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Urban
Original assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: AU2020220082B2; EP3800736B1; AU2020220082A1; DE102019006850A1

Abstract

Reflektor für eine Antenne (1), insbesondere eine Dipolantenne, umfassend mehrere Stäbe (7), die unter Bildung zweier unter einem Winkel (α) zueinander stehender Reflektorschenkel (5) linear nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei der Winkel (α) der Reflektorschenkel (5) veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reflektor für eine Antenne, insbesondere eine Dipolantenne, umfassend mehrere Stäbe, die unter Bildung zweier unter einem Winkel zueinander stehender Reflektorschenkel linear nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.
Eine Antenne weist in an sich bekannter Weise einen Strahler auf, beispielsweise einen Halbwellen- oder Ganzwellendipol oder ein Speisehorn oder Ähnliches, sowie einen dem Strahler zugeordneten Reflektor, über den vor allem die Breite der vom Strahler abgestrahlten Hauptkeule der Antennen-Richtcharakteristik bestimmt wird und, damit einhergehend, auch der Gewinn der Antenne. Ein Reflektor kann beispielsweise als Parabolreflektor ausgeführt sein, oder als Winkelreflektor, wie vorliegend, der zwei unter einem Winkel zueinander stehende Reflektorschenkel aufweist, die beispielsweise aus Blechwänden gebildet sein können, die beispielsweise unter einem definierten Winkel miteinander verbunden sind, oder die, wie vorliegend, aus mehreren Stäben bestehen können, die linear nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen. Jeder Reflektorschenkel ist aus einer Mehrzahl von Stäben gebildet, wobei die Reflektorschenkel aufeinander zulaufen und sich an einem Scheitelpunkt treffen. Die einzelnen Stäbe können optional leitfähig verbunden sein, oft in der Mitte der Stäbe beim Spannungs-Nullpunkt, diese leitfähige Verbindung ist jedoch nicht notwendigerweise vorzusehen.
Je nach gegebenem Öffnungswinkel zwischen den Reflektorschenkeln definiert sich der Gewinn der Antenne und damit die Breite respektive der Öffnungswinkel der abgestrahlten Hauptkeule. Beispielsweise nehmen die Schenkel einen 90°-Winkel zueinander ein. Bei einem Reflektor mit kleinerem Winkel beispielsweise von 60° oder 45° steigt mit abnehmendem Winkel der Gewinn der Antenne, die Hauptkeule respektive deren Öffnungswinkel wird immer enger, und umgekehrt. Dabei stehen die Reflektorschenkel in einer festen Winkelanordnung zueinander, so dass auch der Öffnungswinkel der Hauptkeule definiert ist. Je nach Anwendung respektive gegebener Situation sind unterschiedliche Hauptkeulen respektive unterschiedliche Antennen-Richtcharakteristiken von Nöten, weshalb unterschiedliche Antennen respektive Reflektoren einzusetzen sind.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Reflektor anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Reflektor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Winkel der Reflektorschenkel veränderbar ist.
Erfindungsgemäß kann der Winkel, den die beiden Reflektorschenkel einschließen, verändert werden, das heißt, dass die Reflektorschenkel in unterschiedlichen Winkelpositionen zueinander angeordnet werden können, so dass sich quasi ein minimaler und ein maximaler Schenkelwinkel ergibt. Da die Breite respektive der Winkel der abgestrahlten Hauptkeule über den Schenkelwinkel bestimmt wird, kann demzufolge bei einer Variation des Winkels der Reflektorschenkel gleichzeitig auch die Breite respektive der Winkel der abgestrahlten Hauptkeule und damit die Antennen-Richtcharakteristik verändert werden. Das heißt, dass über den erfindungsgemäßen Reflektor die Richtcharakteristik der Antenne in einem je nach einstellbarem Reflektorschenkelwinkelintervall beachtlichem Maß variiert werden kann. Dies ermöglicht es, eine Antenne mit unterschiedlichen Richtcharakteristiken betreiben zu können und demzufolge die Antenne in unterschiedlichen Situationen respektive für unterschiedliche Aufgabenstellungen einsetzen zu können. Ist beispielsweise ein minimaler Schenkelwinkel von 45° und ein maximaler Schenkelwinkel von 180° oder sogar darüber hinaus einstellbar, so kann die Abstrahlcharakteristik respektive der Hauptkeulenwinkel in einem weiten Bereich verändert werden. Von besonderem Vorteil hierbei ist, dass das aktive Antennenelement, also der Strahler, bei dem es sich beispielsweise um eine HPEM-Quelle oder auch einen Dipol in der klassischen HF-Technik handeln kann, nicht verändert werden muss, da die Änderung der Richtcharakteristik ausschließlich durch die geometrische Veränderung des (passiven) Reflektors erfolgt.
Dabei sind die beiden Reflektorschenkel bevorzugt um ein gemeinsames Drehgelenk verschwenkbar, wobei sich dieses Drehgelenk bevorzugt natürlich im Scheitelpunkt der Schenkelanordnung befindet, so dass die Reflektorschenkel quasi um den Scheitelpunkt verschwenkt werden können.
Bevorzugt können die beiden Reflektorschenkel symmetrisch und simultan um das Drehgelenk verschwenkt werden, so dass sich, bezogen auf die Winkelhalbierende, die beiden Reflektorschenkel symmetrisch zur Winkelhalbierenden öffnen und schließen und auch eine gleichzeitige Bewegung möglich ist.
Bevorzugt erstrecken sich dabei die beiden Mehrstab- Reflektorschenkel von einem gemeinsamen Stab ausgehend, wobei der gemeine Stab in der Schwenkachse liegt oder diese bildet.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand der Stäbe zueinander innerhalb des jeweiligen Reflektorschenkels veränderbar ist. Demgemäß besteht also die Möglichkeit, die parallelen Stäbe linear relativ zueinander zu bewegen und auf diese Weise die jeweilige Schenkellänge einzustellen. Dabei sollte der Abstand der einzelnen Stäbe nicht kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge der vom Strahler abgestrahlten elektromagnetischen Wellen sein. Eine entsprechende Abstands- und damit Längenvariation ist bei ausreichender Anzahl an Reflektorstäben ohne weiteres realisierbar.
Dabei kann auch hier der Abstand der Stäbe beider Reflektorschenkel symmetrisch und simultan veränderbar sein, das heißt, dass nicht nur die Winkelveränderung symmetrisch und simultan erfolgt, sondern auch die Abstandsvariation der Stäbe und damit die Längenvariation der beiden Reflektorschenkel. Dies stellt sicher, dass der Reflektor stets symmetrisch konfiguriert ist.
Dabei ist der Abstand zwischen den Stabpaaren jedes Reflektorschenkels zweckmäßigerweise gleich, egal wie lang der Schenkel ist. Der Stababstand variiert also nicht innerhalb eines Reflektorschenkels, sondern ist konstant, jedoch, wie beschrieben, nicht kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei einer Änderung des Winkels zwischen den Reflektorschenkeln gleichzeitig auch automatisch der Stababstand veränderbar ist. Je kleiner der Schenkelwinkel, desto länger die jeweiligen Reflektorschenkel. Ist beispielsweise der Winkel zwischen 45° und 180° veränderbar, so weist die Reflektoranordnung bei einem Schenkelwinkel von 45° die maximale Schenkellänge auf, während bei einem Öffnungswinkel von 180° die Reflektorschenkel ihre minimale Länge einnehmen. Beide Parameter, also Winkel und Schenkellänge, werden zweckmäßigerweise gleichzeitig automatisch verändert, das heißt, dass bei einem Verändern des Öffnungswinkels simultan auch eine entsprechende Veränderung der Schenkellänge erfolgt.
Zweckmäßigerweise sind die Stäbe der jeweiligen Reflektorschenkel und/oder die Reflektorschenkel mechanisch miteinander gekoppelt. Das heißt, dass eine Bewegungskopplung der Stäbe respektive der Schenkel gegeben ist, so dass zumindest die Stäbe eines Reflektorschenkels miteinander bewegt werden können, oder auch beide Reflektorschenkel selbst zur Winkelvariation bewegungsgekoppelt sind.
Dabei kann jeder Reflektorschenkel wenigstens einen die jeweiligen Stäbe halternden Träger aufweisen, wobei die Träger zum Verändern des Winkels relativ zueinander bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse verschwenkbar gelagert sind. Über diesen einen oder die mehreren schenkelseitigen Träger sind also die Stäbe miteinander verbunden, können also gemeinsam bewegt werden, wobei auch die Träger zum Verändern des Schenkelwinkels relativ zueinander verstellt werden können. Da dies insbesondere durch Verschwenken um ein gemeinsames Drehgelenk erfolgt, sind die Träger demzufolge zweckmäßigerweise um das Drehgelenk verschwenkbar.
Dabei können darüber hinaus die Träger auch zum Verändern des Stababstands in ihrer Länge variierbar sein. Beispielsweise können zwischen den einzelnen Stäben entsprechende Träger angeordnet sein, beispielsweise jeweils im Bereich der Stabmitte, wobei diese die Stäbe verbindenden Träger in ihrer Länge veränderbar sind, was entweder durch Verwendung teleskopartiger Träger oder scherengelenkartiger Träger möglich ist.
Zweckmäßig ist es des Weiteren, wenn auch der Abstand eines Scheitels der Reflektorschenkelanordnung von einem benachbart zum Reflektor angeordneten Strahler veränderbar ist. Diese Abstandsvariation ermöglicht eine Optimierung der Position der Schenkelanordnung relativ zum Strahler bei sich veränderndem Schenkelwinkel. Je kleiner der Schenkelwinkel, desto größer der Abstand, wobei der Abstand von der Wellenlänge der über den Strahler abgestrahlten Strahlung abhängt. So ist beispielsweise bei einem Schenkelwinkel von 60° ein Abstand des Reflektorscheitels zum Strahler von ca. 0,5 Wellenlängen zweckmäßig, bei einem Schenkelwinkel von 90° ist ein Abstand von ca. 0,3 - 0,4 Wellenlängen zweckmäßig, während bei einem Schenkelwinkel von 180° oder größer ein Abstand von ca. 0,2 - 0,25 Wellenlängen zweckmäßig ist. Das heißt, dass durch eine zusätzlich zur Winkelveränderung auch mögliche Abstandsveränderung eine zusätzliche Optimierungsmöglichkeit der Antennen-Richtcharakteristik respektive der Antennenleistung möglich ist.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn bei einer Änderung des Winkels zwischen den Reflektorschenkeln automatisch auch der Scheitelabstand veränderbar ist. Das heißt, dass automatisch mit einer Veränderung des Schenkelwinkels auch eine entsprechende Anpassung der Position des Reflektors relativ zum Strahler erfolgt, so dass dieser je nach eingestelltem Schenkelwinkel optimal zum Strahler positioniert ist.
Um eine solche Linearverstellung zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, wenn beide Reflektorschenkel an einer gemeinsamen Halterung angeordnet sind, die relativ zu einem Reflektorhalter linear bewegbar ist. Über diese einfache, mechanische Linearlagerung kann die entsprechende Reflektorverstellung auf einfache Weise realisiert werden.
Eine weitere besonders zweckmäßige Erfindungsausgestaltung sieht vor, dass die Reflektorschenkelanordnung um einen benachbart zum Reflektor angeordneten Strahler drehbar ist. Das heißt, dass über eine entsprechende Drehmechanik die Reflektoranordnung um den feststehenden Strahler gedreht werden kann, wobei der maximale Drehwinkel über die Drehmechanik definiert werden kann. Beispielsweise kann die Reflektoranordnung respektive können die Reflektorschenkel um 180° um den Strahler gedreht werden, oder um mehr als 180° bis hin zu einer 360°-Drehung. Das heißt, dass für eine Veränderung der Abstrahlrichtung ausschließlich der Reflektor zu verdrehen ist, nicht aber mehr der (aktive) Strahler. Dies ist insbesondere bei HPEM-Anwendungen von Vorteil, bei denen HPEM-Strahler zum Einsatz kommen, die oft an relativ starre Versorgungsleitungen zu ihrem Betrieb angeschlossen sind, üblicherweise Hochspannungsleitungen oder Gas- bzw. Kühlleitungen und Ähnliches. Da aufgrund der Reflektordrehung der Strahler selbst nicht gedreht werden muss, sind demzufolge auch keine entsprechenden Maßnahmen für entsprechende Drehverbindungen des Strahlers zu den entsprechenden Versorgungsleitungen und dergleichen vorzusehen.
Um die Drehung zu realisieren, ist wie beschrieben eine entsprechende Drehmechanik vorgesehen, die bevorzugt einen kreis- oder kreisbogenförmigen Träger umfasst, längs welchem die Reflektorschenkelanordnung bewegbar ist. Das Drehzentrum ist stets der Strahler, also der HPEM-Strahler oder der Dipol. Auf dem Träger ist beispielsweise ein entsprechender Schlitten beweglich angeordnet, an dem wiederum die Reflektorschenkelanordnung angeordnet ist. Dabei kann es sich bei dem Schlitten auch um den vorstehend bereits beschriebenen Reflektorhalter handeln, an dem die Halterung angeordnet ist, an der die Reflektorschenkel befestigt sind, über welche Halterung respektive Linearführung die Reflektorschenkel linear in ihrem Abstand zum Strahler verändert werden können.
Die Reflektorschenkel und/oder die Reflektorschenkelanordnung kann in den jeweiligen Freiheitsgraden, wie vorstehend beschrieben, manuell bewegbar respektive verstellbar sein. Das heißt, dass der Anwender den Reflektor manuell einrichtet. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass wenigstens ein Antriebsmittel zum Bewegen der Reflektorschenkel oder der Reflektorschenkelanordnung vorgesehen ist. Je nach Anzahl der Freiheitsgrade ist natürlich eine entsprechende Anzahl der Antriebsmittel vorzusehen. Diese Antriebsmittel, beispielsweise entsprechende Elektromotoren oder Ähnliches mit zugeordneten Bewegungsmechaniken und mit zugeordneter Steuerung und gegebenenfalls Positions- oder Winkelsensoren, sind also in der Lage, die entsprechenden Bewegungen automatisiert vorzunehmen, je nach vom Anwender vorgegebener Einstellung. Beispielsweise muss der Anwender an einem entsprechenden Eingabemittel, beispielsweise einem Bedientableau oder Touchscreen oder Ähnliches, lediglich den gewünschten Schenkelöffnungswinkel eingeben, gegebenenfalls in Verbindung mit der Abstrahlrichtung, woraufhin die Antriebsmittel über die Steuerungseinrichtung entsprechend angesteuert werden, um einerseits automatisch den Öffnungswinkel einzustellen, andererseits gegebenenfalls auch den Stababstand zu variieren, wie auch die Position der Schenkelanordnung relativ zum Strahler. Darüber hinaus kann bei Eingabe der Abstrahlrichtung auch die Verdrehung des Reflektors um den Strahler automatisiert erfolgen.
Wie beschrieben sind zweckmäßigerweise entsprechende Sensoren vorgesehen, über die die entsprechende Positions- oder Winkelerfassung erfolgen kann, so dass die Steuerungseinrichtung die gewünschten Positionen hochgenau anfahren kann, da über die entsprechenden Sensoren eine permanente Positions- respektive Winkelerfassung möglich ist.
Neben dem Reflektor selbst betrifft die Erfindung ferner eine Antenne, umfassend einen Strahler sowie einen Reflektor der vorstehend beschriebenen Art. Bei dem Strahler handelt es sich bevorzugt um einen HPEM-Strahler. Denkbar ist aber auch die Verwendung eines Dipols, wenn es sich um eine Antenne in der klassischen HF-Technik handelt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Reflektors respektive einer erfindungsgemäßen Antenne,
Figuren 2 - 5: verschiedene Prinzipdarstellungen der Anordnung aus Fig. 1 mit verändertem Schenkelöffnungswinkel und verändertem Scheitelabstand, und
Fig. 6: eine Prinzipdarstellung einer Linear- und Drehlagerung der Reflektorschenkelanordnung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antenne 1 umfassend einen Strahler 2, beispielsweise einen HPEM-Strahler, über den elektromagnetische Wellen abgestrahlt werden. Zur Formung der Strahlung, die in Form einer Antennenkeule 3 abgestrahlt wird, dient ein erfindungsgemäßer Reflektor 4, der benachbart zum Strahler 2 angeordnet ist. Der Reflektor 4 weist zwei Reflektorschenkel 5 auf, die unter einem Winkel α zueinander stehen und in einem Scheitel 6 zueinander verlaufen. Jeder Reflektorschenkel 5 besteht aus mehreren Stäben 7, die, parallel zueinander, linear angeordnet und beabstandet zueinander verlaufen. Die Schenkel sind über Träger 8, im gezeigten Beispiel scherengelenkartige Träger, miteinander mechanisch verbunden, so dass jeder Reflektorschenkel 5 eine mechanische, hinreichend stabile Einheit bildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Reflektor 4 besteht die Möglichkeit, den Winkel α, den die Reflektorschenkel 5 miteinander einnehmen, zu verändern. Hierzu sind die beiden Reflektorschenkel 5, wie durch die Pfeile P1 gezeigt, um eine Drehachse 9, die im gezeigten Beispiel über einen Stab 7 gebildet wird, der exakt im Scheitel 6 der Schenkelanordnung verläuft, verschwenkbar. Das heißt, dass die Reflektorschenkel 5 aufeinander zu und voneinander weg um die Drehachse 9, in welcher sie über ein gemeinsames Drehgelenk 12 (vgl. Fig. 6) verschwenkbar gekoppelt sind, bewegt werden können. Hierüber kann also der Öffnungswinkel α der Schenkelanordnung variiert werden.
Daneben besteht die Möglichkeit, auch den Abstand der Stäbe 7 zueinander zu verändern, wie durch die Pfeile P2 gezeigt ist. Dies führt dazu, dass die Länge der Reflektorschenkel 5 ebenfalls verändert werden kann. Kommen, wie exemplarisch gezeigt, scherengelenkartige Träger 8, die die benachbarten Stäbe 7 miteinander verbinden, zum Einsatz, so kann durch diese Scherengelenkmechanik der entsprechende Stababstand ohne weiteres verändert werden, wobei anstelle solcher scherengelenkartiger Träger 8 auch teleskopierbare Träger verwendet werden können. Dabei müssen die Träger 8 nicht in der Stabmitte angeordnet sein, sie können auch am oberen und/oder unteren Ende der Stäbe 7 angeordnet sein. In jedem Fall erfolgt hierüber die Längenanpassung der Reflektorschenkel 5, was in Verbindung mit der Winkelveränderung respektive auch in Abhängigkeit der Winkelveränderung zweckmäßig ist. Je kleiner der Winkel α, umso länger sollten die Reflektorschenkel 5 und damit die Abstände zwischen den Stäben 7 sein, und umgekehrt.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie durch den Doppelpfeil P3 dargestellt, den Abstand des Scheitels 6 der Reflektorschenkelanordnung zum Strahler 2 zu verändern. Das heißt, dass der Scheitel 6 näher oder weiter weg vom Strahler 2 positioniert werden kann und damit zwangsläufig die Position des Reflektors 4 relativ zum Strahler 2 eingestellt werden kann. Dies geschieht, wie auch die Stababstandsverstellung, über eine entsprechende Linearverschiebung, wozu, worauf nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6 noch eingegangen wird, eine entsprechende Mechanik vorgesehen wird.
Vorliegend sind also drei Bewegungsfreiheitsgrade gegeben, die eine Veränderung des Reflektors 4 in sich als auch eine Veränderung der Position des Reflektors 4 relativ zum Strahler 2 ermöglichen. Zum einen besteht die Möglichkeit der Veränderung des Winkels α zwischen den Reflektorschenkeln 5, zum anderen besteht die Möglichkeit der Veränderung der jeweiligen Länge der Reflektorschenkel 5, und schließlich besteht die Möglichkeit zur Veränderung des Abstands des Reflektors 4 zum Strahler 2.
Die Ausgestaltung des Reflektors 4 ist dabei bevorzugt derart, dass zur Veränderung des Winkels α die beiden Reflektorschenkel 5 simultan und synchron relativ zur Winkelhalbierenden bewegt werden können. Das heißt, dass beide simultan und synchron entweder aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, so dass die Winkelhalbierende stets positionsfest ist.
Auch was die Längenvariation angeht, so ist der Abstand zwischen den Stäben 7 beider Reflektorschenkel 5 simultan und synchron variierbar, so dass die Längenveränderung stets an beiden Reflektorschenkeln 5 gleichzeitig erfolgt und diese stets die gleiche Länge respektive den gleichen Stababstand aufweisen. Dabei ist der Stababstand stets gleich, das heißt, dass auch innerhalb eines Reflektorschenkels alle Stäbe 7 stets gleich weit voneinander beabstandet sind. Grundsätzlich sollte der Abstand der einzelnen Stäbe nicht kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge der Strahlung, die der Strahler 2 abgibt, sein.
Wenngleich die Möglichkeit besteht, jeden der drei Freiheitsgrade manuell zu verstellen, ist es zweckmäßig, wenn hierfür Antriebsmittel vorgesehen sind, die ein automatisches Verstellen ermöglichen. Hierzu können geeignete Elektromotoren oder Ähnliches vorgesehen sein, die in Verbindung mit einer entsprechenden mechanischen Lagerung oder Kopplung der zu bewegenden Teile oder Abschnitte die automatische Verstellung erwirken. Der Verstellbetrieb kann durch eine geeignete Steuerungseinrichtung gesteuert werden, die vom Anwender beispielsweise über ein Eingabedisplay entsprechend gesteuert werden kann.
In diesem Zusammenhang erfolgen mehrere oder bevorzugt alle Bewegungen in den entsprechenden Freiheitsgraden bevorzugt gleichzeitig. Denn einem entsprechenden gewünschten Öffnungswinkel α zugeordnet respektive entsprechend ist eine bestimmte Schenkellänge besonders zweckmäßig, wie auch ein entsprechender Abstand des Reflektors 4 zum Strahler 2. Wird also seitens des Nutzers ein bestimmter gewünschter Öffnungswinkel, beispielsweise 60° eingestellt, so bewegt der automatische Antrieb einerseits die Reflektorschenkel 5 in die gewünschte Winkelposition, gleichzeitig werden die Stäbe 7 zur Variation respektive Einstellung des Stababstands und damit der Schenkellänge entsprechend verfahren, wie auch der Reflektor 4 in seiner Position relativ zum Strahler 2 zur Einnahme einer bezogen auf den eingestellten Öffnungswinkel von 60° optimalen Abstandsposition bewegt wird.
Wie Fig. 1 ferner über den Doppelpfeil P4 zeigt, besteht des Weiteren die Möglichkeit, den Reflektor 4 insgesamt um den positionsfesten Strahler 2 zu drehen, um auf diese Weise die Richtung der abgestrahlten Antennenkeule 3 zu verändern. Hierzu wird der Reflektor 4, vorzugsweise wiederum über ein entsprechendes Antriebsmittel automatisiert, gleichermaßen aber auch manuell denkbar, auf einer Kreisbahn um den Strahler 2 als Drehzentrum herumbewegt. Diese Kreisbahn kann als Kreisbogen ausgeführt sein, der sich beispielsweise um 180° um den Strahler 2 erstreckt, oder als Vollkreis, der eine beliebige Winkelverdrehung um maximal 360° und damit auch Mehrfachrotationen ermöglicht. Auch hierfür ist eine entsprechende Bewegungsmechanik vorgesehen, worauf nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6 noch eingegangen wird.
Die Figuren 2 - 5 zeigen verschiedene Prinzipdarstellungen als Aufsicht auf die erfindungsgemäße Antenne 1 mit unterschiedlichen Reflektoranordnungen und Reflektorpositionen. Gezeigt ist jeweils der Strahler 2 sowie der Reflektor 4 und die sich in Abhängigkeit der Reflektorgeometrie und Reflektorpositionierung ergebende Antennenkeule 3.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die beiden Reflektorschenkel 5 relativ nah aufeinander zugeschwenkt, der Winkel α1 beträgt beispielsweise 50°. Die Schenkellänge 11 ist groß, auch der einzelne Abstand b1 zwischen den Stäben 7. Auch ist der Abstand a1 des Scheitels 6 vom Strahler 2 groß, wobei jeder Parameter im Vergleich zu den Anordnungen gemäß der folgenden Figuren 3 - 5 zu sehen ist.
Der Öffnungswinkel β1 der Antennenkeule 3 beträgt ebenfalls ca. 50°, da er stark vom Winkel α1 des Reflektors 4 abhängig ist. Da der Öffnungswinkel der Antennenkeule 3 relativ klein ist, ist der Antennengewinn, verglichen mit den Anordnungen gemäß der Figuren 3 - 5, relativ groß.
Fig. 3 zeigt die Antenne 1 aus Fig. 2 nach einer vorgenommenen ersten Veränderung. Ersichtlich wurden die beiden Reflektorschenkel 5 aufgeschwenkt und voneinander weggeschwenkt, das heißt, dass der Öffnungswinkel vergrößert wurde. Der Winkel α2 ist größer als der Winkel α1 gemäß Fig. 2. Gleichzeitig wurde auch die Länge der Reflektorschenkel 5 verändert, sie wurde auf die Länge l2 reduziert, das heißt, dass l2 kleiner als l1 ist. Dies erfolgt, indem der Abstand der Stäbe 7 zueinander reduziert wird. Der Abstand b2 ist kleiner als der Abstand b1 gemäß Fig. 2. Und schließlich wurde auch der Abstand des Scheitels 6 zum Strahler 2 verkürzt, der Abstand a2 ist kleiner als der Abstand a1.
Der Winkel α2 beträgt in Fig. 3 beispielsweise 70°, so dass auch der Öffnungswinkel β2 der Antennenkeule ca. 70° beträgt, das heißt, dass der Öffnungswinkel β2 im Vergleich zum Winkel β1 gemäß Fig. 2 vergrößert wurde. Resultierend aus dem größeren Keulenwinkel ist ein etwas niedrigerer Antennengewinn zu verzeichnen.
Fig. 4 zeigt die Antenne 1 aus Fig. 1, bei der der Reflektor 4 erneut weiter aufgeschwenkt wurde, die beiden Reflektorschenkel 5 sind zu einem Winkel α3 von 180° aufgeschwenkt. Gleichzeitig wurden die Schenkellängen weiter auf das Maß l3 verkürzt, dementsprechend auch der Abstand b3 der Stäbe 7, wie auch der Abstand a3 des Scheitels 6 zum Strahler 2, jeweils verglichen mit den Geometrien respektive Maßen aus Fig. 3.
Durch das weite Aufschwenken der Reflektorenschenkel 5 wurde auch der Winkel β3 der Antennenkeule 3 vergrößert, er beträgt im Beispiel ca. 100°, wobei der Antennengewinn aufgrund der Keulenwinkelvergrößerung wiederum etwas abgenommen hat.
Fig. 5 zeigt schließlich die Antenne 1 mit einer Reflektorgeometrie, bei der die Reflektorschenkel 5 über die horizontale Anordnung gemäß Fig. 4 hinaus aufgeschwenkt sind. Der Winkel α4 beträgt beispielsweise 270°, die Länge 14 der Reflektorschenkel 5 ist minimal, ebenso der Abstand b4 der Stäbe 7 zueinander, ebenso auch der Abstand a4 des Scheitels 6 zum Strahler 2.
Die Veränderung des Öffnungswinkels β4 der Keule 3, verglichen zur Anordnung gemäß Fig. 4, ist trotz großer Veränderung des Winkels α4 nur relativ gering, er beträgt beispielsweise ca. 110°, bei wiederum etwas geringerem Antennengewinn. Hier ist nur der im Scheitel 6 befindliche Stab 7 aktiv.
Die Prinzipdarstellungen gemäß der Figuren 2 - 5 zeigen deutlich die Variationsmöglichkeiten in Bezug auf die Ausformung der Antennenkeule 3 durch Veränderung der Geometrie des Reflektors 4 und dessen Positionierung relativ zum Strahler 2. Die Antennenkeule 3 kann beispielsweise ausgehend von einem minimalen Öffnungswinkel des Reflektors 4, wie in Fig. 2 gezeigt, in welcher Geometrie alle Stäbe 7 wirken, bis hin zum maximalen Aufschwenkwinkel gemäß Fig. 5, wo nur ein Stab 7, nämlich der im Scheitel 6, wirkt, beachtlich verändert werden, also aufgeweitet werden, so dass mit einer Antenne 1 respektive einem Reflektor 4 breitbandig unterschiedliche Situationen abgedeckt werden können.
Neben den in den Figuren 2 - 5 exemplarisch beschriebenen, veränderten Freiheitsgraden besteht, wie bereits zu Fig. 1 beschrieben, die Möglichkeit, den Reflektor 4 auch um den positionsfesten Strahler 2 zu verdrehen. Dies ermöglicht es des Weiteren, auch die Abstrahlrichtung der Antennenkeule 3 zu verändern. Je nach dem Verdrehwinkel des Reflektors 4 kann also die Abstrahlrichtung ebenfalls einer gegebenen Situation angepasst werden. Besonders zweckmäßig ist dies bei Verwendung eines HPEM-Strahlers, der mit entsprechenden Versorgungsleitungen, beispielsweise einer Hochspannungsleitung oder entsprechenden Gas- oder Kühlmittelleitungen, zu verbinden ist. Denn aufgrund des Umstands, dass der HPEM-Strahler 2 nicht zu verdrehen ist, sind demzufolge auch die entsprechenden Versorgungsleitungen, respektive Anschlüsse positionsfest. Der Reflektor 4 selbst ist nicht mit entsprechenden Versorgungsleitungen zu verbinden, allerhöchstens mit entsprechenden, zu Antriebsmittel führenden Leitungen, was jedoch für eine Reflektorverdrehung nicht hinderlich ist.
Fig. 6 zeigt schließlich eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Antenne 1 mit dem Strahler 2 und dem hier nur dem Prinzip nach dargestellten Reflektor 4. Der Reflektor 4 ist an einer Stellmechanik 10 angeordnet, die einerseits die Verstellung des Abstands a des Reflektors 4 zum positionsfesten Strahler 2 ermöglicht, andererseits aber auch die Verdrehung des Reflektors 4 um den Strahler 2. Die Stellmechanik 10 weist hierzu eine Halterung 11 auf, an der die beiden Reflektorschenkel 5 in geeigneter Weise befestigt sind. An dieser Halterung 11 befindet sich beispielsweise auch das Drehgelenk 12, um das die Reflektorschenkel 5 zur Veränderung des Winkels α verschwenkt werden können.
Die Halterung 11 ist an einem Reflektorhalter 13 angeordnet und linear verschiebbar an diesem gelagert, wie durch den Doppelpfeil P5 dargestellt. Dies ermöglicht es, vorzugsweise über ein elektrisches Antriebsmittel, die Halterung 11 samt den Reflektorschenkeln 5 linear längs des Reflektorhalters zu verschieben, wobei die Linearbewegungsachse zum Strahler 2 läuft respektive zwischen dem Strahler 2 und der Halterung 11 verläuft. Durch entsprechendes Verschieben der Halterung 11 auf dem Reflektorhalter 13 ist demzufolge der Abstand a veränderbar.
Der Reflektorhalter 13 selbst ist auf einem hier kreisbogenförmigen Träger 14, wie durch den Pfeil P4 dargestellt, bewegbar, wozu bevorzugt ebenfalls ein elektrisches Antriebsmittel vorgesehen ist, um auch hier eine automatische Verstellung vorzunehmen. Die Bewegung des Reflektorhalters 13 längs des Trägers 14 führt dazu, dass der gesamte Reflektor um den Strahler 2, der die zentrale Drehachse bildet, verdreht werden kann, worüber die Abstrahlrichtung verändert werden kann.
Es sind also zwei separate Linearführungen vorgesehen, die beispielsweise über entsprechende Ritzel-Zahnstangen-Kombinationen realisiert sein können, vorgesehen, um die entsprechenden Verschiebungen in den beiden Freiheitsgraden zu erwirken.
Wie beschrieben kommen für die einzelnen Bewegungen (Winkelveränderung, Stababstandsveränderungen, Abstandsveränderungen zum Strahler, Reflektordrehung) bevorzugt entsprechende elektrische Antriebsmittel, beispielsweise Elektromotoren, zum Einsatz, so dass ein automatischer Verstellbetrieb möglich ist. Die Steuerung derselben erfolgt über eine geeignete Steuerungseinrichtung, die vom Anwender entsprechend bedient werden kann. Über geeignete Sensoren werden entsprechende Positions- oder Winkelparameter und dergleichen erfasst, so dass stets die genaue Ist-Position innerhalb des jeweils angesteuerten Freiheitsgrads erfasst wird und über die Steuerungseinrichtung hochgenau die gewünschte Soll-Position angefahren werden kann. Dabei ist es möglich, dass in der Steuerungseinrichtung, was den Öffnungswinkel des Reflektors 4, die Reflektorschenkellänge und den Reflektorabstand zum Strahler 2 angeht, feste Parameterkombinationen hinterlegt sind, das heißt, dass zu einem gewählten Öffnungswinkel fest zugeordnet ein Schenkellängenwert und ein Abstandswert hinterlegt ist, so dass bei Wahl eines entsprechenden Öffnungswinkels automatisch auch die anderen beiden Geometriewerte angesteuert werden. Der jeweilige Verschwenkwinkel des Reflektors 4 relativ zum Strahler 2 ist hiervon unabhängig und kann beliebig gewählt werden.

Bezugszeichenliste

1: Antenne
2: Strahler
3: Antennenkeule
4: Reflektor
5: Reflektorschenkel
6: Scheitel
7: Stab
8: Träger
9: Drehachse
10: Stellmechanik
11: Halterung
12: Drehgelenk
13: Reflektorhalter
14: Träger

a, a1, a2, a3, a4: Abstand
b, b1, b2, b3, b4: Abstand
l, l1, l2, l3, l4: Länge
P1 - P4: Pfeil
P5: Doppelpfeil
α, α1, α2, α3, α4: Winkel
β, β1, β2, β3, β4: Winkel

Claims

Reflektor für eine Antenne (1), insbesondere eine Dipolantenne, umfassend mehrere Stäbe (7), die unter Bildung zweier unter einem Winkel (α) zueinander stehender Reflektorschenkel (5) linear nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Winkel (α) der Reflektorschenkel (5) veränderbar ist.
Reflektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reflektorschenkel (5) um eine gemeinsame Schwenkachse (9) verschwenkbar sind.
Reflektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Reflektorschenkel (5) symmetrisch und simultan um die Schwenkachse (9) verschwenkbar sind.
Reflektor nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die beiden Reflektorschenkel (5) von einem gemeinsamen Stab (7) ausgehend erstrecken, wobei der gemeinsame Stab (7) in der Schwenkachse (9) liegt oder diese bildet.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand (b) der Stäbe (7) zueinander innerhalb des jeweiligen Reflektorschenkels (5) veränderbar ist.
Reflektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand der Stäbe (7) beider Reflektorschenkel (5) symmetrisch und simultan veränderbar ist.
Reflektor nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand zwischen den Stabpaaren jedes Reflektorschenkels (5) gleich ist.
Reflektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer Änderung des Winkels (α) zwischen den Reflektorschenkeln (5) automatisch auch der Stababstand (b) veränderbar ist.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stäbe (7) der jeweiligen Reflektorschenkel (5) und/oder die Reflektorschenkel (5) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Reflektor nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Reflektorschenkel (5) wenigstens einen die jeweiligen Stäbe (7) halternden Träger (8) aufweist, wobei die Träger (8) zum Verändern des Winkels (α) relativ zueinander bewegbar, insbesondere um die Schwenkachse (9) verschwenkbar gelagert sind.
Reflektor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Träger (8) zum Verändern des Stababstands in ihrer Länge variierbar sind.
Reflektor nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Träger (8) scherengelenkartig oder teleskopartig ausgebildet sind.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand eines Scheitels (6) der Reflektorschenkelanordnung von einem benachbart zum Reflektor (4) angeordneten Strahler (2) veränderbar ist.
Reflektor nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer Änderung des Winkels (α) zwischen den Reflektorschenkeln (5) automatisch auch der Scheitelabstand veränderbar ist.
Reflektor nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass beide Reflektorschenkel (5) an einer gemeinsamen Halterung (11) angeordnet ist, die relativ zu einem Reflektorhalter (13) linear bewegbar ist.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reflektorschenkelanordnung um einen benachbart zum Reflektor (4) angeordneten Strahler (2) drehbar ist.
Reflektor nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein kreis- oder kreisbogenförmiger Träger (14) vorgesehen ist, längs welchem die Reflektorschenkelanordnung bewegbar ist.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reflektorschenkel (5) und/oder die Reflektorschenkelanordnung manuell bewegbar sind, oder dass wenigstens ein Antriebsmittel zum Bewegen der Reflektorschenkel (5) oder der Reflektorschenkelanordnung vorgesehen ist.
Antenne, umfassend einen Strahler (2) sowie einen Reflektor (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Antenne nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Strahler (2) ein HPEM-Strahler ist.