NO843730L

NO843730L - PROCEDURE FOR ANTENNA MANUFACTURING

Info

Publication number: NO843730L
Application number: NO843730A
Authority: NO
Inventors: Stig Olof Andersson; Regis Gustafsson
Original assignee: Stig Olof Andersson; Regis Gustafsson
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1984-09-19
Publication date: 1984-09-19
Also published as: AU570944B2; HUT35425A; FI843657A0; EP0114797A2; CA1225510A; WO1984003005A1; AU2434384A; FI843657L; ES529003A0; EP0114797A3; DK431484D0; FI74839B; ES8501574A1; FI74839C; DK431484A

Description

Denne oppfinnelse angår antenner av den art som omfatterThis invention relates to antennas of the kind which include

en reflekterende overflate som samler eller fokuserer strålingen. Antenner av denne art er f.eks. radarantenner, såkalte parabolske antenner for sending og mottagning av f.eks. satelittfjernsyn, samt antenner for telefonkommunikasjon. Antenner av denne art har vært kjent i mange år, og disse antenner har blitt laget på forskjellige måter. Hittil har disse antenner hatt en tilbøyelighet til å være forholdsvis kostbare i fremstilling eller har hatt dårlig kvalitet som følge av det faktum at den reflekterende overflate må være meget omhyggelig formet for å muliggjøre en optimal utgang. Allerede meget små av-vikelser fra den ideelle overflate resulterer i vesentlige effekttap. En fremstillingsmetode som har vært brukt for produksjon av antenner av denne art, består i å inneslutte et metallnett i et glassfiberforsterket plastmateriale, hvilket f.eks. er vist i US patent 2 948 896. a reflective surface that collects or focuses the radiation. Antennas of this type are e.g. radar antennas, so-called parabolic antennas for sending and receiving e.g. satellite television, as well as antennas for telephone communication. Antennas of this kind have been known for many years, and these antennas have been made in different ways. Hitherto these antennas have tended to be relatively expensive to manufacture or have been of poor quality due to the fact that the reflective surface must be very carefully shaped to enable optimum output. Even very small deviations from the ideal surface result in significant power losses. A manufacturing method that has been used for the production of antennas of this type consists of enclosing a metal mesh in a glass fiber reinforced plastic material, which e.g. is shown in US patent 2,948,896.

En annen fremstillingsmetode består i å belegge den reflekterende overflate av antennen med et metall, slik som f.eks. vist i fransk patent 2 502 852, som i likhet med an-ordningen ifølge ovennevnte US patent er en lagvis (sandwich-) konstruksjon, dvs. en konstruksjon med flere forskjellige lag med sikte på å oppnå en tilstrekkelig styrke. Disse to nevnte konstruksjoner er imidlertid forholdsvis kostbare å produsere som følge av det store antall fremstillingstrinn og mengden av deler som brukes. Heller ikke blir den ønskede nøyaktighet av den reflekterende overflate oppnådd. Denne nøyaktighet er på sin side meget viktig for å sikre maksimal antennevinning. Another production method consists in coating the reflective surface of the antenna with a metal, such as e.g. shown in French patent 2,502,852, which, like the device according to the above-mentioned US patent, is a layered (sandwich) construction, i.e. a construction with several different layers with the aim of achieving sufficient strength. However, these two structures mentioned are relatively expensive to produce as a result of the large number of manufacturing steps and the amount of parts used. Nor is the desired accuracy of the reflective surface achieved. This accuracy is in turn very important to ensure maximum antenna gain.

Formålet med oppfinnelsen er derfor å definere en ut-førelse og en fremgangsmåte for fremstilling av parabolske antenner som er vesentlig enklere enn den kjente teknikk og samtidig resulterer i forbedret nøyaktighet av den reflekterende overflate. The purpose of the invention is therefore to define an embodiment and a method for the production of parabolic antennas which is significantly simpler than the known technique and at the same time results in improved accuracy of the reflective surface.

I henhold til oppfinnelsen blir dette formål oppnåddAccording to the invention, this purpose is achieved

ved vakuumforming av antennen eller utforming av denne i en oppvarmet tilstand fra f.eks. et plastmateriale, som før formingen kan være belagt med et metallskikt. På denne måte blir det oppnådd en meget nøyaktig reflekterende overflate for vedkommende mikrobølger, med en forholdsvis billig metode. by vacuum forming the antenna or forming it in a heated state from e.g. a plastic material, which can be coated with a metal layer before forming. In this way, a very accurate reflecting surface for the microwaves in question is achieved, with a relatively cheap method.

Reflektoren kan lages med et reflekterende lag, fortrinnsvisThe reflector can preferably be made with a reflective layer

av metall, enten på sin frontside eller på baksiden av plast-laget. of metal, either on its front side or on the back of the plastic layer.

I tilfelle av at metallskiktet er anordnet på utsidenIn the event that the metal layer is arranged on the outside

kan det ikke forbli i denne tilstand, men må få et passende belegg eller må dekkes på en annen måte med et beskyttende lag, ikke bare for å beskytte metallskiktet, men også for å hindre at den parabolske antenne virker som en solreflektor som kunne brenne mottageranordningen i fokuseringspunktet. it cannot remain in this condition but must be given a suitable coating or must be covered in some other way with a protective layer, not only to protect the metal layer but also to prevent the parabolic antenna from acting as a solar reflector which could burn the receiving device in the focus point.

Det er viktig at laget foran den reflekterende overflateIt is important that the layer in front of the reflective surface

er meget tynt eller har en tykkelse som står i forhold til bølgelengden av den stråling som skal reflekteres, for å is very thin or has a thickness that is proportional to the wavelength of the radiation to be reflected, in order to

hindre effekttap.prevent power loss.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter ut-formingen ikke bare metallskiktet og et bærende plastlag, In one embodiment of the invention, the design includes not only the metal layer and a supporting plastic layer,

men også et tredje lag, slik at metallskiktet er innesluttet mellom to plastlag, nemlig et tynt lag og et tykkere lag, henholdsvis foran og bak metallskiktet. Denne forming kan finne sted ved en felles samtidig operasjon eller i separate operasj oner. but also a third layer, so that the metal layer is enclosed between two plastic layers, namely a thin layer and a thicker layer, respectively in front of and behind the metal layer. This shaping can take place in a joint simultaneous operation or in separate operations.

Flere forskjellige typer av materiale kan brukes for fremstillingen av en antenne i henhold til oppfinnelsen. Several different types of material can be used for the production of an antenna according to the invention.

F.eks. kan et akrylmateriale brukes og eksempelvis en blanding bestående av 25% slagfast akrylmateriale og 75% av et ikke-slagfast akrylmateriale. E.g. an acrylic material can be used and, for example, a mixture consisting of 25% impact-resistant acrylic material and 75% of a non-impact-resistant acrylic material.

I en antenne som spesielt er beregnet for nordlige bredde-grader, er det mulig å anordne oppvarming av antennen på In an antenna that is specially designed for northern latitudes, it is possible to arrange heating of the antenna

kjent måte bak det skall som omfatter de forannevnte lag,known manner behind the shell comprising the aforementioned layers,

og å anordne et annet skall bak varmeinnretningen, delvis for å inneslutte varmen og delvis for å beskytte varmeinnretningen. Disse skall omslutter et lukket mellomliggende mellomrom for varmeinnretningen, hvilket mellomrom også tjener til å fordele den oppvarmede luft. Ved en utførelse av oppfinnelsen kan varmelaget, som kan bestå av motstandstråder, varmeduk eller lignende, og det bakre omsluttende skall, tilformes i samme operasjon. Eventuelt kan skummetoden anvendes. Ved hensiktsmessig omslutning av varmeinnretningen på denne and providing another shell behind the heating device, partly to contain the heat and partly to protect the heating device. These shells enclose a closed intermediate space for the heating device, which space also serves to distribute the heated air. In one embodiment of the invention, the heating layer, which may consist of resistance wires, heating cloth or the like, and the rear enclosing shell, can be shaped in the same operation. Optionally, the foam method can be used. By appropriate enclosure of the heating device on this

måte eller en annen måte som eksempelvis blir omtalt nedenfor, vil det være mulig å mate varmeinnretningen direkte med nett-spenning uten en mellomtransformator og uten sikkerhetsrisiko. way or another way that is discussed below, for example, it will be possible to feed the heating device directly with mains voltage without an intermediate transformer and without safety risks.

Tilformingen av antennen kan fortrinnsvis skje mot en positiv støpeform, dvs. den overflate som bringes i berøring med støpeformen er antennens frontside. På denne måte opp- The shaping of the antenna can preferably take place against a positive mold, i.e. the surface that is brought into contact with the mold is the antenna's front side. In this way up-

når man også den fordel at det samme verktøy kan brukes uav-hengig av hvor mange lag det er eller hvor tykk antennen skal gjøres. I tilfelle av at varmeinnretningen også blir innesluttet ved formingen, er det mulig, hvis denne består av radielle spiler som holder motstandstrådene, å oppnå radielt forløpende fremspring i det bakre skall eller lag, som ytterligere øker stivheten av antennen. Selvsagt kan lignende forsterkninger bli oppnådd på annen måte, f.eks. ved å forme et bakre skall i en separat operasjon, med et passende stort mellomrom tildannet for varmeinnretningen mellom antennens fremre og bakre skall. you also get the advantage that the same tool can be used regardless of how many layers there are or how thick the antenna is to be made. In the event that the heating device is also enclosed during the forming, it is possible, if this consists of radial splines that hold the resistance wires, to achieve radially extending protrusions in the rear shell or layer, which further increases the rigidity of the antenna. Of course, similar reinforcements can be achieved in other ways, e.g. by forming a rear shell in a separate operation, with a suitably large space created for the heater between the front and rear shells of the antenna.

Det er selvsagt også mulig for plassering av en varme-innretning mellom fremre og bakre skall, å inkludere avstandselementer av et passende materiale, dvs. polyuretan. Det ligger selvsagt også innenfor oppfinnelsens ramme en mulighet for å utføre formingen i to trinn, slik at det fremre lag eller skall først blir tildannet i overensstemmelse med støpe-formen, og derefter blir det eller de bakre skall henholdsvis lag oppvarmet og formet ved hjelp av sugevirkning eller trykk over det første og fremre skall. It is of course also possible for the placement of a heating device between the front and rear shell, to include spacing elements of a suitable material, i.e. polyurethane. It is of course also within the scope of the invention to carry out the shaping in two stages, so that the front layer or shell is first formed in accordance with the casting mold, and then the rear shell or layers respectively are heated and shaped using suction or pressure over the first and front shell.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives ved hjelp av et eksempel under henvisning til tegningene. Figur 1 viser et snitt gjennom en del av en antenne i henhold til oppfinnelsen, mens figurene 2 og 3 viser opphengningen av antennen. The invention will be described below by means of an example with reference to the drawings. Figure 1 shows a section through part of an antenna according to the invention, while Figures 2 and 3 show the suspension of the antenna.

Den antenne som er vist på figur 1 omfatter et fremreThe antenna shown in Figure 1 comprises a front

skall som er gitt henvisningstallet 1. Dette skall har påshell which is given the reference number 1. This shell has on

sin side et bakre bærende plastlag 2, et metallskikt 3 anbragt på forsiden av dette, og med en tykkelse på omkring 12 mikrometer og et beskyttende lag foran metallskiktet, hvilket beskyttende lag er på 130-150 mikrometer og har henvisningstallet 4. Istedenfor å være bygget opp på denne måte kan det fremre lag være forholdsvis tynt, fortrinnsvis på maksimalt 1,5 mm og belagt med metall som på baksiden vil være beskyttet på denne måte i det indre av antennen. Antennen omfatter videre et bakre skall med henvisningstall 5. Det fremre skall 1 og det bakre skall 5 er så ved sin omkrets anordnet on its side a rear supporting plastic layer 2, a metal layer 3 placed on the front side of this, and with a thickness of about 12 micrometers and a protective layer in front of the metal layer, which protective layer is 130-150 micrometers and has the reference number 4. Instead of being built up in this way, the front layer can be relatively thin, preferably at a maximum of 1.5 mm and coated with metal, which on the back will be protected in this way in the interior of the antenna. The antenna further comprises a rear shell with reference number 5. The front shell 1 and the rear shell 5 are then arranged at their circumference

nær inntil hverandre og forseglet med en forsegling 6 (f.eks.close together and sealed with a seal 6 (e.g.

ved liming), som løper rundt omkretsen av antennen. Antennen kan enten være en ubrudt overflate eller kan være forsynt med et hull i midten slik som vist. Hullet i midten kan være lukket på samme måte som den ytre kant eller på den måte som er vist med en ring 15 mellom antenneskallene og et gummiprofil 22 som griper denne avstandsring 15 samt de to antenneskall. when gluing), which runs around the perimeter of the antenna. The antenna can either be an unbroken surface or can be provided with a hole in the middle as shown. The hole in the middle can be closed in the same way as the outer edge or in the way shown with a ring 15 between the antenna shells and a rubber profile 22 which grips this spacer ring 15 as well as the two antenna shells.

Som det kan sees er skallene 1 og 5 formet slik at de mellom seg danner et mellomrom, hvor en motstandstråd 7 er plassert. Denne er på venstre del av tegningsfiguren vist festet i en holder 8 som strekker seg som spiler og er forsynt med skråttliggende skår, slik at motstandstråden ikke kan løsne sitt grep. Holderdelene 8 som er arrangert som spiler er festet til det bakre antenneskall, f.eks. ved hjelp av plastnagler 23. Ved den høyre del av figur 1 er motstandstråden 7 anbragt på eller i en isolerende skive 9 som ytterligere forbedrer oppvarmingen av forsiden av antennen, fordi varmen fra motstandstråden 7 hindres av isolasjonen fra å ledes bakover. Da det såvel i den høyre som i den venstre utførelses-form er til stede et luftmellomrom for luftsirkulasjon bak frontskallet i antennen, blir det sikret en jevn oppvarming av antennens frontskall. As can be seen, the shells 1 and 5 are shaped so that they form a space between them, where a resistance wire 7 is placed. This is shown on the left part of the drawing figure fixed in a holder 8 which extends like a spindle and is provided with slanting shards, so that the resistance wire cannot loosen its grip. The holder parts 8 which are arranged as spindles are attached to the rear antenna shell, e.g. by means of plastic rivets 23. In the right part of Figure 1, the resistance wire 7 is placed on or in an insulating disk 9 which further improves the heating of the front of the antenna, because the heat from the resistance wire 7 is prevented by the insulation from being conducted backwards. As there is an air gap for air circulation behind the front shell in the antenna in both the right and left embodiments, uniform heating of the antenna's front shell is ensured.

Ved sin ytre kant er antennen elastisk opphengt i en sirkulær ramme. Denne elastiske forankring blir oppnådd ved hjelp av gummielementer 10 i hvilke det er festet bolter som på sin side er festet i antennen henholdsvis i den bærende konstruksjon, som på figur 1 spesielt utgjør en ramme 11. At its outer edge, the antenna is elastically suspended in a circular frame. This elastic anchoring is achieved with the help of rubber elements 10 in which bolts are fixed which in turn are fixed in the antenna or in the supporting structure, which in Figure 1 in particular constitutes a frame 11.

I festepunktene for det elastiske element 10 ved antennenIn the attachment points for the elastic element 10 at the antenna

er det anvendt spesielle skiver tilpasset den sirkulære form av antennen, delvis for å oppnå en god forsegling og delvis for å tillate så meget bevegelsesfrihet som mulig mellom antennen og den bærende ramme. Da det er arrangert mange elastiske festeelementer 10 rundt antennen, beholder antennen alltid den samme grad av retningsstabilitet som den bærende ramme, slik at antennen til tross for det elastiske arrangement av denne, som tillater bevegelse som følge av temperatur-forskjeller, alltid opprettholder sin retning, hvilket er meget viktig for å oppnå god mottagning. special washers adapted to the circular shape of the antenna are used, partly to achieve a good seal and partly to allow as much freedom of movement as possible between the antenna and the supporting frame. As many elastic fastening elements 10 are arranged around the antenna, the antenna always retains the same degree of directional stability as the supporting frame, so that despite the elastic arrangement of this, which allows movement as a result of temperature differences, the antenna always maintains its direction , which is very important to achieve good reception.

Figur 2 viser den bærende ramme for antennen på figurFigure 2 shows the supporting frame for the antenna in figure

1, som her er vist bare skjematisk og betegnet med henvisningstallet 12. Den sirkulære ramme 11 er forbundet med ytterligere enkeltdeler i rammekonstruksjonen som er lagret i et øvre lagerpunkt 13 og kan reguleres med en skrue 14 med hensyn til elevasjon. Som det særlig fremgår av figur 3 består lageret 13 av to ører 17 og 18 med en støtte 16 anordnet mellom disse ører og en ikke vist lagring mellom disse. 1, which is shown here only schematically and denoted by the reference number 12. The circular frame 11 is connected to further individual parts in the frame structure which are stored in an upper bearing point 13 and can be adjusted with a screw 14 with regard to elevation. As can be seen in particular from figure 3, the bearing 13 consists of two lugs 17 and 18 with a support 16 arranged between these lugs and a bearing not shown between them.

Da ørene 17 og 18 befinner seg forholdsvis langt fra hverandre blir det oppnådd god stabilitet selv om det skulle forekomme slark i lageret 13. Støtten 16 er på sin side festet til en vertikal støtte 19 som i sin tur utgjør en lagring for bevegelse i horisontalplanet, i en fast ramme betegnet med henvisningstallet 20 og som er beregnet å festes til en vegg eller en mast. As the ears 17 and 18 are located relatively far from each other, good stability is achieved even if there should be slack in the bearing 13. The support 16 is in turn attached to a vertical support 19 which in turn constitutes a bearing for movement in the horizontal plane, in a fixed frame denoted by the reference number 20 and which is intended to be attached to a wall or a mast.

Ved et av ørene 18 er det videre festet en tverrgående støtte 21 som strekker seg til en rammedel 20, og med hvis hjelp det kan oppnås en finjustering eller -endring av antennens retning i horisontalplanet. Ved å montere støtten 19 på A transverse support 21 is also attached to one of the ears 18 which extends to a frame part 20, and with the help of which a fine adjustment or change of the direction of the antenna in the horizontal plane can be achieved. By mounting the support 19 on

i og for seg kjent måte parallelt med jordaksen er det mulig å bruke antennen for mottagning eller sending av signaler fra flere forskjellige satelitter. Antennen blir omstilt fra den ene satelitt til den annen bare ved en liten endring i justeringsinnretningen 21. Justeringsinnretningen 21 kan også erstattes med en innretning drevet av en elektromotor. in a known manner parallel to the earth's axis, it is possible to use the antenna for receiving or sending signals from several different satellites. The antenna is adjusted from one satellite to the other only by a small change in the adjustment device 21. The adjustment device 21 can also be replaced with a device driven by an electric motor.

Endelig skal det nevnes at den bedre nøyaktighet ogFinally, it should be mentioned that the better accuracy and

den forbedrede konstruksjon av antennen i henhold til oppfinnelsen, resulterer i et langt sterkere signal enn det som er tilfelle ved de kjente antenner, hvilket i sin tur innebærer at antennen i henhold til oppfinnelsen kan lages med omkring 30% mindre diameter enn det som ellers kunne ha vært mulig. the improved construction of the antenna according to the invention results in a much stronger signal than is the case with the known antennas, which in turn means that the antenna according to the invention can be made with about 30% smaller diameter than what could otherwise have been possible.

Det er også mulig innenfor rammen av oppfinnelsen åIt is also possible within the scope of the invention to

påføre det reflekterende belegg etter tildannelsen eller formingen, f.eks. ved metallpåsprøyting. apply the reflective coating after the formation or shaping, e.g. by metal spraying.

Claims

1. Method for producing bowl-shaped antennas designed to receive or transmit radiation at microwave wavelengths, characterized in that the antenna is produced by vacuum forming or heat forming a suitable thermoplastic material into the desired shape.

2. Method according to claim 1, characterized in that the material comprises a supporting layer of thermoplastic material coated with a reflective, electrically conductive layer.

3. Method according to claim 2, characterized in that the reflective layer is enclosed between two plastic layers, which are all formed in one and the same operation.

4. Method according to claim 1, characterized in that the reflective layer is enclosed between two separately formed plastic layers.

5. Method according to claim 3 or 4, characterized in that the reflective layer is placed on the back of the front layer using metal foil or flame technology.

6. Method according to claim 1 or 2, characterized in that after shaping the layers into a shell, electric heating devices are arranged on the back of this, which is then enclosed by a rear shell with an intermediate space that is so large that air circulation in the closed spaces can ensure even heating.

7. Method according to one of claims 1-6, characterized in that spacing elements are placed between the two layers.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the outer edge of the antenna is sealed after manufacture.

9. Method according to claim 8, characterized in that the seal is achieved by means of a profile element made of rubber or plastic.

10. Method according to claim 1, characterized in that a metal layer is applied to the front side after the manufacture of the antenna, with a protective layer placed thereon.

11. Antenna produced according to one of the preceding claims 1 - 10, characterized in that it comprises a bowl-shaped antenna element which is attached to a frame at its circumference by means of elastic elements which are preferably arranged at regular intervals around the circumference.

12. Method according to one of claims 1-10, characterized in that the antenna is given a parabolic shape.