SE515493C2 - Subreflektor, matare samt reflektorantenn innefattande en sådan subreflektor. - Google Patents

Description

20 25 30 515 493 2 reflekteras mot huvudreflektorn. En vanlig typ av matare innefattar en vàgledare eller motsvarande organ samt en subreflektor. Vid utsändning av elektromagnetisk strålning exiteras vàgledaren så att den avger elektromagnetisk stràlning av förutbestämt slag. Den fràn vàgledaren avgivna strålningen reflekteras först mot subreflektorn och sedan nmt huvudreflektorn. Elektromagnetiska signaler kan även mottagas med reflektorantennen, och stràlgàngen vid mottagning sker naturligtvis i omvänd riktning jämfört med sändning.

Huvudreflektorns dimensioner' är lämpligen. betydligt större än pà de Huvudreflektorn är formad sa att den pà ett i våglängden signaler som används vid den aktuella tillämpningen. sammanhanget lämpligt sätt sammanlagrar signaler som. utsänds (eller inkommer) i en viss riktning. Reflektorantennens känslighetsriktning kan ändras genom att mekaniskt omrikta antennen.

Tekniska specifikationer är framtagna för att karaktärisera kvaliteten pà reflektorantenners riktningsegenskaper. Exempelvis har ETSI (European Telecommunications Standard Institute) tagit fram en specifikation - ETS 300 833 - som specificerar krav för radiolänksantenner. Specifikationen anger krav pà reflektor- antennens_stràlningsdiagram i ett horisontalplan. För ett antal bland sidolobsnivàer (bàde vad det gäller co- och korspolarisation). frekvensomráden anger specifikationen krav pà annat För varje frekvensomràde specificeras flera numrerade klasser, och" ju större nummer, destofl hårdare krav ställs det _pà undertryckande av sidoloberna.

För att bättre utnyttja radiofrekvensspektrat är det brukligt att radiolänksantennerna är anordnade att utnyttja antingen (horisontellt E-fält) eller vertikal E-fält), horisontell polarisation polarisation (vertikalt Det är naturligtvis fördelaktigt att en och samma reflektorantenn kan utnyttjas för horisontell polarisation sàväl som för vertikal polarisation, exempelvis genom vridning av mätaren och subreflektorn. För att 10 15 5.15 4É93 fëëggåååfi =¿'§Tf detta skall vara möjligt näste reflektorantennen således vara anordnad så att de kvalitetskrav (exempelvis ovan nämnda ETSI specifikation) som ställs pà stràlningsdiagram uppnàs bàde i ett E-plan vid horisontell polarisation och i ett H-plan vid vertikal polarisation.

I WO, Al, 87/07771 visas en reflektorantenn med en matare - en sonx innefattar en subreflektor. Sub- bland sä kallad. hattmatare - reflektorn vara konstruerad annat för att synes reflektorantennen skall uppnà ett stràlningsdiagram i ett H-plan som i sä hög grad som möjligt överensstämmer med ett stràlnings- diagram i ett E-plan. Subreflektorn är rotationssymmetrisk kring innefattar en en centrumaxel och centralt placerad konisk spridare, vilken är avsedd att placeras framför aperturen hos en vágledare i mataren. Den del av subreflektorns reflektiva struktur som ligger utanför spridaren är huvudsakligen plan men innefattar cirkulära korrugeringar (skaror) med ett konstant djup svarande mot ungefär en fjärdedels våglängd. Subreflektorns konstruktion medger även att hattmataren kan göras mycket kompakt. 10 15 20 25 30 515 493 flåg-jfifí- 4 I allmänhet fungerar reflektorantenner med hattmatare mycket väl. Det har dock visat sig att i. vissa sammanhang fungerar reflektorantenner med hattmatare inte helt tillfredsställande.

Vid exempelvis mätningar vid högre frekvenser på en 0,3 m det att (30~47 reflektorantenn med hattmatare så visade sig reflektorantennen inte klarade kraven för ETSI klass 3 GHz) i H-planet. Strålningen översteg specificerade nivåer i områden närmast huvudloben samt för vinklar runt 60° i förhållande till huvudloben (så kallade spillover-lober, det vill säga direktstrålning från mataren. som ej träffar huvudreflektorn). För E-planet klarade reflektorantennen med hattmataren i huvudsak kraven för ETSI klass 3, En nackdel med hattmataren synes således vara att det inte under alla omständigheter går att uppnå strålningsdiagranx med hög undertryckning sidolober av i H- såväl som E-plan.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning angriper huvudsakligen problemet att erhålla en förbättrad subreflektor som vid. användning i en reflektorantenn möjliggör att reflektorantennen erhåller strålningsdiagram med hög undertryckning av sidolober i H- sàväl som E-plan.

Ovan formulerade problem löses i korthet genom att subreflektorn anordnas med en förbättrad reflektiv struktur. Étt ändamål med den föreliggande uppfinningen är således. att erhålla en subreflektor som är förbättrad vad det gäller ernående av strålningsdiagram av förutbestämd kvalitet i olika plan, varvid uppfinningen även innefattar en matare med en sådan subreflektor såväl med en sådan som en reflektorantenn subreflektor.

Ovan formulerade problem löses mera konkret med en subreflektor i enlighet med patentkrav 1. 10 15 20 25 30 , . « . . u 515 493 En huvudsaklig fördel med uppfinningen är att den gör det möjligt att erhàlla reflektorantenner som kan användas bàde för horisontell polarisation och vertikal polarisation i tillämpningar där det ställs stora kvalitetskrav pà reflektor- antennens stràlningsdiagram i. ett horisontalplan (eller i. ett vertikalplan).

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Figur l visar i en snittvy en reflektorantenn.

Figur' 2 visar i en planvy en subreflektorn. till reflektor- antennen.

Figur 3 visar ett första snitt genom subreflektorn.

Figur 4 visar ett andra snitt genom subreflektorn.

Figur 5 visar i en snittvy en matare till reflektorantennen.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFommR I figur' 1 visas i en tvärsnittsvy, sonl ett utföringsexempel enligt uppfinningen, en reflektorantenn 1. Reflektorantennen 1 innefattar en skàlformad (i huvudsak parabolisk) huvudreflektor 3 och-en matare 5 som är anordnad pà en vertexplatta 7 som är centralt belägen i huvudreflektorn 3. Mataren. 5 är anordnad längs en centrumaxel B till huvudreflektorn 3 och innefattar en vàgledare 5a, en subreflektor 5b och en hàllare 5c för att fixera subreflektorn 5b till ett förutbestämt läge i förhållande till vàgledaren 5a. Vàgledaren 5a har i detta exempel ett cirkulärt snitt, men alternativt har vágledaren 5a nagon annan snittform, exempelvis rektangulär. Vágledaren 5a är anordnad för att exiteras till en förutbestämd utbredningsmod, exempelvis TEll. En rörformig dämpare 9 är anordnad med en första kant mot 10 15 20 _25 30 515 493 u» _. huvudreflektorns 3 kant. Dämparens 9 materialsammansättning och dimensioner är avpassade för att dämparen 9 skall undertrycka spillover-lober. En radom 11 är anordnad vid dämparens 9 andra kant, vilken är motstàende den första kanten.

I figur 2 visas, i en planvy, subreflektorn 5b mera ingående fràn dess reflekterande sida. Subreflektorn 5b har, i detta exempel, en cirkulär periferi. Subreflektorns 5b reflekterande struktur är dock inte rotationssymmetrisk. Istället innefattar subreflektorn 5b olika reflekterande geometrier med speciellt avpassade egenskaper. Sàledes innefattar subreflektorn 5b en första reflekterande geometri 15 i en första och en andra sektor 19 och 21, vilka är motstàende varandra. Vidare innefattar subreflektorn 5b en andra reflekterande geometri 17 i en tredje och en fjärde sektor 23 och 25, vilka är motstàende varandra och vinkelrätt stående i förhållande till den första och den andra sektorn 19 och 21.

I figur 3 visas ett snitt A-A genom subreflektorn 5b. Snittet A-A är taget genom ett första plan, vilket innefattar en centrumaxel 27 till subreflektorn 5b och vilket delar den första och den andra sektorn 19 och 20 nutt itu. Det första planet utgör vid användning av subreflektorn 5b ett H-plan, det vill säga det första planet är parallellt med den magnetiska fältstyrkan (H) hos ett av subreflektorn 5b reflekterat elektro- magnetiskt fält 50. Snittet A-A illustrerar den första geometrins 15 utformning. Närmast centrumaxeln 27 innefattar den .första geometrin 15 en konisk spridare 29, vilken den första' geometrin 15 delar med den andra geometrin 17. Utanför spridaren 29 löper en första korrugering (skära) 31 med en cirkulär form vars mittpunkt ligger pà subreflektorns 5b centrumaxel 27. Den första korrugeringen 31 löper genom alla de fyra sektorerna 19, 21, 23 och 25 och är sàledes gemensam för den första och den andra geometrin 15 och 17. Den första korrugeringen 31 har, utöver att bidraga till subreflektorns 5b reflektiva egenskaper, uppgiften att utgöra ett element för angörande av subreflektorn 10 15 20 25 30 35 . . . . » v 515 493 7 5b vid hàllaren 5c, vilket kommer att beskrivas mera ingående längre fram. Utanför den första korrugeringen 31 löper en andra korrugering 33 med en cirkulär form vars mittpunkt ligger pà subreflektorns 5b centrumaxel 27. Den andra korrugeringen 33 löper genom alla fyra sektorerna 19, 21, 23 och 25 och är sàledes gemensam för den första och den andra geometrin 15 och 17. Utanför den andra korrugeringen 33 innefattar den första geometrin 15 en första lutande reflektoryta 35 som är anordnad i den första sektorn. Den första lutande reflektorytan 35 är inte vinkelrät i förhållande till centrumaxeln 27 utan bildar en spetsig vinkel d (se figur 3) relativt centrumaxeln 27. Den första lutande ytan 35 har detta exempel en konisk form. Den första geometrin 15 innefattar vidare en andra lutande reflektoryta 37 som är anordnad i den andra sektorn 21. Den andra lutande reflektorytan 37 är motstàende den första lutande reflektorytan 35 men är i övrigt utformad pà ett motsvarande sätt som den första lutande reflektorytan 35. De lutande reflektorytorna 35 och 37 varierar linjärt i det i figur 3 visade snittet A-A, men är alternativt är de lutande reflektorytorna 35 och 37 utformade sà att de är nàgot krökta i snittet A-A och därmed mer skàlformiga än koniska.

I figur 3 visas ett snitt B-B genom subreflektorn 5b. Snittet B-B är taget genom ett andra plan, vilket innefattar centrumaxeln 27 till subreflektorn 5b och vilket delar den tredje och den fjärde sektorn 23 och 25 mitt itu. Det andra planet utgör vid användning av subreflektorn 5b ett E-plan, det vill säga det andra planet är parallellt med den elektriska fältstyrkan hos det av subreflektorn 5b reflekterade elektro- magnetiska fältet 50. Snittet B-B illustrerar den andra geometrins 17 utformning. Utanför spridaren 29 och den första och den andra korrugeringen 31 och 33 innefattar den andra geometrin 17 i den tredje sektorn 23 ytterligare en tredje och en fjärde korrugering 39 och 41, vilka är cirkelformade. Vidare innefattar den andra geometrin 17 i den fjärde sektorn 25 en sjätte och 47, vilka är femte och en korrugering 45 10 15 20 25 30 l, ...- 515 493 8 .n L- cirkelformade och nmtstående den tredje och den fjärde korrugeringen 39 och 41.

Korrugeringarna 33, 39, 41, 45 och 47 löper alla i ett och samma plan, vilket är vinkelrätt i förhållande till det första och det Uppfinningen är dock andra planet. inte begränsad till att korrugeringarna 33, 39, 41, 45 och 47 löper i samma plan, utan alternativt är dessa anordnade att löpa i olika plan, exempelvis på ett sådant sätt subreflektorns 5b reflektiva struktur blir något konisk.

Som framgår av snittet A-A så har den andra geometrin en utformning vilken motsvarar den reflekterande strukturen hos den ovan nämnda hattmatarens subreflektor. Såsom har påpekats så ger hattmataren ett strålningsdiagram i E-plan som klarar ETSI klass 3 men däremot ett strålningsdiagram i H-plan som inte klarar ETSI klass 3. Subreflektorn 5b utnyttjar således, i den andra geometrin 17, de fördelar som hattmatarens subreflektor har för att erhålla ett strålningsdiagram uppfyller en förutbestämd (E-plan). dock kvalitet i det andra planet Den första geometrin 15 hos subreflektorn 5b är utformad för att kompensera bristerna hos hattmatarens subreflektor. Den första geometrin är således speciellt utformad för att reflektorantennen, 1 skall erhålla ett strålningsdiagram som uppfyller en förutbestämd kvalitet även i. det första planet (H-plan). Härvidlag är det huvudsakligen de lutande reflektorytorna 35 och 37 som gör att den första geometrin kompenserar för de brister som den andra geometrin har med avseende på strålningsdiagramet i det första planet (H-plan).

Vid. mätningar och beräkningar på en reflektorantenn med en subreflektor som den i figurerna 2 till 4 visade det sig att reflektorantennen uppfyllde ETSI klass 3 i H-plan såväl som E- 38 25, 39.5 GHz. plan för frekvenserna 37.0, Reflektion och antennvinst är dessutonx ungefär desamma som erhålls med lner konventionella subreflektorer. 10 15 20 25 30 , , . . .- 515 493 9 Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till att den första och. den andra geometrin 15 och. 17 är utformade just som i figurerna 2 till 4, utan alternativt är den första respektive den andra geometrin istället utformade pà annat sätt sà att stràlningsdiagram av förutbestämd kvalitet erhàlls i det första respektive det andra planet.

I figur 5 visas, i en snittvy, mataren 5 mera ingàende. Snittet som visas i figur 5 är taget genom ett plan som motsvarar det första planet genonx vilket snittet A-A i figur* 3 är taget.

Vàgledaren 5a är i detta exempel cirkulärcylindrisk och innefattar en första och en andra ände 56 och 57, vilka báda är öppna. Hàllaren 5c innefattar en första rörformig ände 55a vars ytterdiameter huvudsakligen motsvarar en innerdiameter hos vàgledaren 5a. Den första rörformiga änden 55a hos hàllaren 5c är införd i vàgledaren 5a vid vàgledarens 5a första ände 56.

Hàllaren 5c innefattar vidare en stoppklack 55c vilken ligger an mot vàgledarens 5a första. ände 56. Stoppklacken 55c och den första rörformiga änden 55a möjliggör, pà ett enkelt sätt, en förutbestämd. positionering av hàllaren 5c i förhållande till vàgledaren 5a. Hàllaren 5c innefattar vidare en andra rörforming ände 55b vilken är utformad att passa i den första korrugeringen 31 hos subreflektorn 5b. Hàllaren 5c innefattar även en centralt anordnad försänkning 55d med en konisk form svarande mot formen pà spridaren 29, varvid hàllaren 5c är utformad sá att spridaren ligger an mot försänkningens 55d väggar. Hàllaren 5c är utformad sà att subreflektorn 5b hamnar pàdett förutbestämt_avstànd fràn vàgledarens 5ä första ände och sä att subreflektorns centrumaxel centrumaxel 58 hos“ vàgledaren 5a. 27 sammanfaller med en Hàllaren 5c är i detta exempel av PTFE (polytetrafluoretylen), men är alternativt av nàgot annat material som en fackman skulle finna lämpligt, exempelvis polystyren. Subreflektorns 5b utformning gör att mataren 5 kan göras förhållandevis kort och kompakt. . ... ... . . .. . =. ...i . -.. ;. ß- = w 2 ; _ , ,, .. .- . . . ... ... . ». ~ . .v ø :- c 4 I n; n n I I " , . . . i. .U H .- 10 Uppfinningen kan användas för alla antenntillämpningar där fackmannen finner det lämpligt. Uppfinningen är dock speciellt lämplig' att användas i radiolänkar där olika polarisations- riktningar utnyttjas för att minska interferens.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 . . - . . u 515 493 l |__Ä PATENTKRAV

1. l. Subreflektor (5b) till en reflektorantenn (1), innefattande: en reflekterande struktur för reflektion av ett polariserat elektromagnetiskt fält (50), k ä n n e t e c k n a d av: att den reflekterande strukturen är icke-rotationssymmetrisk (15) reflektiv geometri (17) vilka har olika utformning; och innefattar en första reflektiv geometri och en andra att den första reflektiva geometrin (15) är utformad för er- hållande av ett första stràlningsdiagram med god undertryckning av sidolober i ett första plan vilket innefattar en centrumaxel (27) till (5b) parallellt med en magnetisk fältstyrka hos det elektromagnetiska fältet (50), (15) (21) och, där den, första reflektiva geometrin subreflektorn och vilket vid användning är där den första reflektiva geometrin utbreder sig i en första sektor (19) och en andra sektor vilka är motstàende varandra, innefattar tvà lutande reflektorytor (35,37) vilka är motstàende varandra och anordnade i varsin av den första och den andra (19,21), bildar spetsiga vinklar relativt centrumaxeln sektorn varvid de lutande reflektorytorna (27): att den andra reflektiva geometrin (17) är utformad för er- och hållande av ett andra stràlningsdiagram med god undertryckning av sidolober j. ett andra plan vilket innefattar centrumaxeln (27) och vilket vid användning är parallellt med en elektrisk (50), utbreder sig i en tredje sektor (25) vinkelräta i förhållande till denäförsta och den andra sektorn där den andra (23) vilka är motstàende varandra och fältstyrka hos det elektromagnetiska fältet reflektiva geometrin (17) och en fjärde sektor (19,21), och där den andra reflektiva geometrin (17) inkluderar (31,33,39,41,45,47) vilka är ett flertal korrugeringar vilka löper i krökta banor i plan huvudsakligen vinkelräta i förhållande till det första och det andra planet.

2. Subreflektor enligt krav 1, (35,37) där de lutande reflektorytorna har delvis konisk form. 10 15 20 25 30 35 . « - . .- ,.- ... . ~ U . ' " - '- =* =" * 'I ' , » n. f u. u. -u v » 1 I '_ _ i , n. n. u ø- v v -| f. _ ¿ ' . f \ . . . . . .- I ^ .. V. . . . . H 1. .= -- -f > 12

3. Subreflektor enligt något av kraven 1 eller 2, där den första (3l,33) löper i en krökt bana i ett plan vilket är huvudsakligen vinkel- geometrin inkluderar àtminstone en korrugering vilken rätt i förhållande till det första och det andra planet.

4. Subreflektor enligt krav 3, (3l,33) första geometrin (17) löper i en bana med huvudsakligen konstant där korrugeringen i den krökningsradie.

5. Subreflektor enligt krav nàgot av kraven 1 till 4, där korrugeringarna (3l,33,39,4l,45,47) i den andra geometrin löper i banor med huvudsakligen konstanta krökningsradier.

6. Subreflektor enligt nàgot av kraven l till och med 5, där (31,33,39,4l,45,47) huvudsakligen i ett och samma plan. korrugeringarna i den andra geometrin löper

7. Subreflektorn enligt nàgot av kraven l till och med 6, där den reflekterande strukturen inkluderar en spridare (29). till en reflektorantenn (l), mataren innefattande: (5ä); en subreflektor(5b); och

8. Matare (5) en vàgledare en hållare (5c) vilken är anordnad att fixera subreflektorn (5b) till ett förutbestämt läge i förhållande till vàgledaren (5a), k ä n n e t e c k n a d av: att subreflektorn '(5b)'är en subreflektor enligt nàgot av kraven l till och med 7.

9. Reflektorantenn (l) med subreflektor (5b), k ä n n e- t e c k n a d av: att subreflektorn (5b) är en subreflektor enligt nàgot av kraven l till och med 7.

10. Reflektorantenn med matare (5), k ä n n e t e c k n a d av: fl . . . » Q 515 493 å-w 13 att mataren (5) är en matare enligt krav 8.