Multifocus-Reflektor nteππeMultifocus reflector nteππe
Die Erfindung betrifft eine Reflektorantenne zum gleichzeitigen Empfang der Strahlungsfeider von n__2 im Orbit zueinander azimutal versetzt positionierten Satelliten, wobei die Reflektorantenne einen insbesondere parabolischen Reflektor, sowie von n auf einer Linie im Brennbereich des Reflektors angeordneten Strahlungserregern zum Empfang von polarisierter Strahlung hat, wobei die Strahlungserreger im Brennbereich in festen geometrischen Abständen zueinander angeordnet sind, derart, daß jeweils ein Strahlungserreger einerThe invention relates to a reflector antenna for the simultaneous reception of the radiation fields from n__2 satellites positioned azimuthally offset from one another in orbit, the reflector antenna having a parabolic reflector, in particular, and n arranged on a line in the focal region of the reflector for receiving polarized radiation, the radiation exciter are arranged in the focal region at fixed geometric distances from one another, such that one radiation exciter each
Strahlungsquelle eines Satellits zugeordnet ist und der Abstand der Strahlungserreger dem insbesondere azimutalem Versatz der zu empfangenden Strahlungsquellen der Satelliten entspricht.Radiation source is assigned to a satellite and the distance of the radiation exciter corresponds to the particularly azimuthal offset of the radiation sources to be received from the satellites.
Die gegenwärtig für den Mehrfachempfang von Satellitenquellen verfügbaren Antennenlösungen beruhen auf der gegenseitig winkelversetzten Anordnung mehrerer Erregersysteme im Brennbereich eines Reflektors oder auf der Horizontalbewegung eines Erregersystems innerhalb des Brennbereiches des Reflektors. Hierbei bestehen die Erregersysteme in beiden Fällen aus passiven Hohlwellenstrahlern, denen jeweils ein Konvertermodul mit Low-Noise-Konverter nachgekoppelt ist. Im ersten Fall besteht die bekannte Lösung folglich in der Multiplizierung des gesamten Erregersystems, bestehend aus
Strahler- und Konvertierungskomponente, wobei sich einerseits die entsprechenden Kostenpositionen vervielfachen und andererseits der Rückwirkungsquerschnitt leitfahiger Störungen im Brennbereich des Reflektors erhöht wird. Desweiteren steigt der empfangerseitige steuerungsbedingte Aufwand mit der Anzahl der zu steuernden Erregersyste e . Der zweite Fall erfordert für die bekannte horizontale Linearbewegung des Erregersystems die notwendige Aktorik m Form eines motorisch-mechanischen Bewegungsapparates sowie einer zugeordneten Ansteuerung. Die auf dieser Basis bekannten Lösungen lassen darüber hinausgehend die in Abhängigkeit von der jeweiligen Konstellation zwischen Zielorbitposition und Standort des Empfängersystems wirksamen Veränderungen bzw. Drehungen der Polarisationsebene unberücksichtigt und bedingen somit unter dem Einfluß der jeweiligen Polarisationsverluste eine Reduzierung der Systemgüte der Antennenanordnung. Im Fall der verfahrbaren Erregersysteme ist zudem die Ausrichtung der Reflektorantenne nur schwer von ungeübten Laien durchzuführen, da sie eine genaue Bestimmung der von dem Erregersystem anzufahrenden Positionen erfordert.The antenna solutions currently available for multiple reception of satellite sources are based on the mutually angularly offset arrangement of a plurality of excitation systems in the focal area of a reflector or on the horizontal movement of an excitation system within the focal area of the reflector. In both cases, the excitation systems consist of passive hollow-wave radiators, each of which is coupled to a converter module with a low-noise converter. In the first case, the known solution therefore consists in multiplying the entire excitation system, consisting of Radiator and conversion components, on the one hand multiplying the corresponding cost items and, on the other hand, the reaction cross-section of conductive disturbances in the burning area of the reflector is increased. Furthermore, the recipient-related control-related effort increases with the number of excitation systems to be controlled. The second case requires the necessary actuators in the form of a motor-mechanical movement apparatus and an associated control for the known horizontal linear movement of the excitation system. The solutions known on this basis also take into account the changes or rotations of the polarization plane which are effective as a function of the particular constellation between the target orbit position and the location of the receiver system, and thus cause a reduction in the system quality of the antenna arrangement under the influence of the respective polarization losses. In the case of the movable excitation systems, the alignment of the reflector antenna is also difficult to perform by inexperienced laymen, since it requires a precise determination of the positions to be approached by the excitation system.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multifocus-Reflektorantenne bereitzustellen, deren technischer Aufbau im Vergleich zu den bekannten Systemen des Standes der Technik vereinfacht ist, d.h. weniger Komponenten aufweist und hierdurch die Funktionssicherheit der Antenne erhöht wird und die Produktionskosten verringert werden.The object of the invention is to provide a multifocus reflector antenna, the technical structure of which is simplified compared to the known systems of the prior art, i.e. has fewer components and as a result the functional reliability of the antenna is increased and the production costs are reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein planares Anregungsnetzwerk zwei zueinander orthogonal und linear polarisierte Wellenfelder aus jedem Strahlungserreger auskoppelt, und daß mittels eines Kopplungsnetzwerks die ausgekoppelten Wellenfelder jeweils auf den Eingang von rauschangepaßten zugehörigen Emgangssignalverstarkern geschaltet sind, und daß wahlweise mittels einem oder mehrerer Schalter oder der Emgangssignalverstarker, welche in diesem Fall m den Verstärkungs- und Sperrbetrieb schaltbar sind, das Ausgangssignal eines Eingangsverstärker m einen Low-Noise- Konverters einspeisbar ist.
Durch die Verwendung nur eines marktüblichen Low-Noise-This object is achieved according to the invention in that a planar excitation network decouples two mutually orthogonally and linearly polarized wave fields from each radiation exciter, and in that the decoupled wave fields are each connected to the input of noise-matched associated input signal amplifiers by means of a coupling network, and that optionally by means of one or more switches or the input signal amplifier, which in this case can be switched to amplification and blocking mode, the output signal of an input amplifier can be fed into a low-noise converter. By using only a standard low-noise
Konverters für alle Strahlungserreger, besteht dieThere is a converter for all radiation exciters
Reflektorantenne vorteilhaft aus nur wenigen Komponenten, wodurch im Vergleich zu den bekannten Multifocusantennen dieReflector antenna advantageous from only a few components, which in comparison to the known multifocus antennas
Antenne kostengünstiger herstellbar ist, da Low-Noise-Konverter bedingt durch ihren komplizierten Aufbau einen erheblichen Teil der Herstellungskosten der Reflektorantenne verursachen. Auch wird durch die Verwendung nur eines Low-Noise-Konverters bei der erfindungsgemäßen Reflektorantenne Gewicht eingespart und kann die Reflektorantenne von ihren äußeren Abmessungen her kleiner hergestellt werden. Auch wird vorteilhaft dieAntenna can be produced more cost-effectively because low-noise converters, due to their complicated structure, cause a considerable part of the manufacturing costs of the reflector antenna. Weight is also saved by using only a low-noise converter in the reflector antenna according to the invention and the outer dimensions of the reflector antenna can be made smaller. It will also be advantageous
Betriebssicherheit erhöht, da nur ein statt der sonst mehrerenOperational safety increased, since only one instead of the otherwise several
Konverter benötigt wird.Converter is needed.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Low-Noise- Konverter n Eingänge, einen Umschalter, einen Mischer und mindestens einen „local oscillator" (LO) zur Erzeugung einer Vergleichsfrequenz, wobei die Ausgangssignale der Eingangsverstärker eines Strahlungserregers in den Eingang eines Low-Noise-Konverters einspeisbar sind, und der Umschalter einen der Eingänge wahlweise mit dem Mischer verbindet. Der Umschalter besteht dabei aus zwei Pfaden, die jeweils durch extrem rauscharme insbesondere HEMT (high electron mobility transistors) Transistoren gebildet sind, wobei die Transistoren entweder in den Verstärker- oder Sperrbetrieb schaltbar sind. Die Eingänge der Transistoren bilden die Eingänge des Low- Noise-Konverters. Die Ausgänge sind auf einen gemeinsamen Signalpfad gekoppelt, der zum Mischer führt. Der im Verstärkerbetrieb arbeitende Transistor bildet dabei den aktiven Pfad zum Mischer für das ausgekoppelte Wellenfeld desjenigen Strahlungserregers, der mit dem jeweiligen Eingang des Low-Noise-Konverters in Verbindung ist.In a preferred embodiment, the low-noise converter has n inputs, a changeover switch, a mixer and at least one “local oscillator” (LO) for generating a comparison frequency, the output signals of the input amplifiers of a radiation exciter being input to a low-noise converter The switch consists of two paths, each of which is formed by extremely low-noise, in particular HEMT (high electron mobility transistors) transistors, the transistors either in the amplifier or blocking mode The inputs of the transistors form the inputs of the low-noise converter. The outputs are coupled to a common signal path leading to the mixer. The transistor operating in amplifier mode forms the active path to the mixer for the decoupled wave field of the radiation exciter. the one with the respective input of the low-noise converter is connected.
Wählt man n=2 , so kann ein handelsüblicher Low-Noise-Konverter verwendet werden. Dabei ist zu beachten, daß handelsübliche Low-Noise-Konverter lediglich zwei Eingänge aufweisen, wobei jeder Eingang für ein aus dem Hohlwellenstrahler ausgekoppeltes polarisiertes Wellenfeld eines Erregersystems bestimmt ist. Mittels des im Low-Noise-Konverters integrierten Umschalters
wird jeweils nur ein Eingang auf den nachgeschalteten Mischer geschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Reflektorantenne wird dieser Umschalter jedoch nicht dafür benutzt, zwischen zwei verschiedenartig polarisierten Wellenfeldern hin und her zu schalten, sondern dient dazu, zwischen den beiden Erregersystemen hin und her zu schalten. Mittels einer vorgeschalteten Verstärker-Schaltstufe wird dabei jeweils einem Eingang des Low-Noise-Konverters das vertikal oder horizontal polarisierte vorverstärkte ausgekoppelte Wellenfeld des dem Eingang zugeordneten ErregerSystems aufgeschaltet . Jeder Strahlungserreger der Reflektorantenne hat hierbei vorteilhaft einen Hohlwellenstrahler definierter Berandung und Geometrie, der mittels eines Hohlwellenleitersegmentes angeregt wird. Das Hohlleitersegment ist derart ausgebildet, daß die n Hohlwellenstrahler in ihren Abständen zueinander fixiert sind, wobei die Abstände entsprechend den azimutal versetzten Satellitensystemen gewählt sind. Mittels des im Ausführungsbeispiel angegebenen Abstandes der Hohlwellenstrahler zueinander, kann die erfindungsgemäße Reflektorantenne vorteilhaft fast in ganz Europa verwendet werden.If you choose n = 2, a commercially available low-noise converter can be used. It should be noted that commercially available low-noise converters only have two inputs, each input being intended for a polarized wave field of an excitation system that is coupled out of the hollow-wave radiator. Using the switch integrated in the low-noise converter only one input is switched to the downstream mixer. In the reflector antenna according to the invention, however, this changeover switch is not used to switch back and forth between two differently polarized wave fields, but rather serves to switch back and forth between the two excitation systems. By means of an upstream amplifier switching stage, the vertically or horizontally polarized, pre-amplified outcoupled wave field of the excitation system assigned to the input is applied to one input of the low-noise converter. Each radiation exciter of the reflector antenna advantageously has a hollow-wave radiator with a defined boundary and geometry, which is excited by means of a hollow-waveguide segment. The waveguide segment is designed in such a way that the n hollow wave radiators are fixed at their spacing from one another, the spacing being chosen in accordance with the azimuthally offset satellite systems. By means of the spacing of the hollow-wave radiators from one another specified in the exemplary embodiment, the reflector antenna according to the invention can advantageously be used almost throughout Europe.
Mittels eines planaren Anregungsnetzwerks aus zwei in einer Ebene räumlich orthogonal zueinander angeordneten Mikrostreifenleitern definierter Geometrie und Berandung, wobei die Geometrie und Berandung den Wellenwiderstand des Mikrostreifenleiters und die optimale Anpassung an die nachgeschalteten Komponenten bestimmt, werden bei jedem Erregersystem zwei zueinander orthogonal und linear polarisierte Wellenfelder ausgekoppelt und zu den zugeordneten Eingängen des Low-Noise-Konverters geführt. Das Anregungsnetzwerk besteht dabei aus einer Kombination aus Microstrip- und Triplate-Wellenleitern.By means of a planar excitation network consisting of two microstrip conductors of defined geometry and boundary arranged spatially orthogonally to one another, the geometry and boundary determining the wave resistance of the microstrip conductor and the optimal adaptation to the downstream components, two excitation systems are coupled out orthogonally and linearly polarized with each excitation system and led to the assigned inputs of the low-noise converter. The excitation network consists of a combination of microstrip and triplate waveguides.
Zur Steuerung der Eingangssignalverstärker, der den Eingangsverstärkern nachgeordneten polarisationsselektierenden Steuerschaltungen, des Umschalters, des Mischers und der „local oscillator" (LO) besitzt die Reflektorantenne eine Steuereinheit. In Abhängigkeit der vom nachgeschalteten
Satellitenreceiver angeforderten Satellitensignale eines bestimmten Satelliten steuert die Steuereinheit die Vergleichsfrequenz des Mischers durch Ansteuerung der „ local - oscillators", sowie den Signalpfad mittels des Umschalters des Low-Noise-Konverters, sowie der Eingangsverstärker und der Steuerschaltungen der Erregersysteme.The reflector antenna has a control unit for controlling the input signal amplifiers, the polarization-selecting control circuits downstream of the input amplifiers, the changeover switch, the mixer and the “local oscillator” (LO) The control unit controls the reference frequency of the mixer by controlling the “local oscillators” and the signal path by means of the switch of the low-noise converter, as well as the input amplifiers and the control circuits of the excitation systems.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reflektorantenne anhand von Figuren näher erläutert.An embodiment of the reflector antenna according to the invention is explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen:Show it:
Figur 1: Eine Prinzipskizze des parabolischen Reflektors;Figure 1: A schematic diagram of the parabolic reflector;
Figur la: eine Draufsicht auf die Reflektorantenne mit im Brennbereich angeordneten Hohlwellenstrahlern;Figure la: a plan view of the reflector antenna with hollow-wave radiators arranged in the focal area;
Figur 2 : eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines Hohlwellenleiterstrahlers ;FIG. 2: a cross-sectional view and a top view of a hollow waveguide radiator;
Figur 3 : eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht eines Anregungshohlwellenleiters;FIG. 3: a cross-sectional view and a top view of an excitation hollow waveguide;
Figur 4: eine Draufsicht eines Anregungsnetzwerks;FIG. 4: a top view of an excitation network;
Figur 4a: eine weitere Ausführungsform des Anregungsnetzwerks;Figure 4a: a further embodiment of the excitation network;
Figur 5: Blockschaltbild des Reflektors mit nachgeschalteter Elektronik incl . Low-Noise-Konverter und Satellitenreceiver;Figure 5: Block diagram of the reflector with downstream electronics incl. Low-noise converter and satellite receiver;
Figur 6: Draufsicht auf die Komponentenaufnahme;Figure 6: Top view of the component holder;
Figur 7: Geographische Abhängigkeit des Gewinnwert -Niveaus der Antennenanordnung für den Fall eines gewählten
bFigure 7: Geographical dependence of the gain value level of the antenna arrangement for the case of a selected one b
Abstandes der Achsen der Hohlwellenstrahler von A = 73mm;Distance of the axes of the hollow wave radiators from A = 73mm;
Figurencharacters
8 und 8a: Querschnittsdarstellung der gesamten Reflektorantenne bzgl . der mechanischen Kopplung der Komponenten der8 and 8a: cross-sectional representation of the entire reflector antenna with respect to the mechanical coupling of the components of the
Darstellungen 2 bis 4.Representations 2 to 4.
Figur 1 ist eine Prinzipskizze des parabolischen Reflektors (1) . Die aus der Einfallsrichtung auf dem Reflektor 1 auftreffenden Satellitensignale werden vom Reflektor 1 im Brennbereich fokussiert. Im Brennbereich ist wie aus Figur la ersichtlich, das Strahlermodul 2 fest bzw. starr zum Reflektor angeordnet . Das Strahlermodul 2 trägt die Strahlungserreger 3 , bestehend aus der Komponentenaufnahme 18, aus jeweils zwei Hohlwellenstrahlern 8.1 und 8.2 gemäß Figur 2, dem Hohlwellenleitersegment 13 gemäß Figur 3, dem planaren Anregungs- 9 und Kopplungsnetzwerk 15 gemäß Figur 4. Die Hohlwellenstrahler 8.1 und 8.2, das Hohlwellenleitersegment 13 sowie das planare Anregungs- 9 und Kopplungsnetzwerk 15 sind gemäß Figur 8 zueinander angeordnet.Figure 1 is a schematic diagram of the parabolic reflector (1). The satellite signals impinging on the reflector 1 from the direction of incidence are focused by the reflector 1 in the focal area. As can be seen from FIG. 1 a, the emitter module 2 is arranged fixedly or rigidly to the reflector in the focal area. The radiator module 2 carries the radiation exciters 3, consisting of the component receptacle 18, each of two hollow-wave radiators 8.1 and 8.2 according to FIG. 2, the hollow-waveguide segment 13 according to FIG. 3, the planar excitation network 9 and coupling network 15 according to FIG. 4. The hollow-wave radiators 8.1 and 8.2, the hollow waveguide segment 13 and the planar excitation network 9 and coupling network 15 are arranged with respect to one another in accordance with FIG. 8.
Die Abmessungen der Achse des Reflektors 1 betragen für den zu empfangenden Frequenzbereich von 10.70 bis 12.75 GHz für die große Achse Dv=81cm sowie für die kleine Achse Dh=72cm.The dimensions of the axis of the reflector 1 are for the frequency range to be received from 10.70 to 12.75 GHz for the major axis Dv = 81cm and for the minor axis Dh = 72cm.
Gemäß der Figur la wird im Brennbereich des benannten Reflektors 1 eine Zeile von n = 2 gleichartigenAccording to FIG. 1 a, a line of n = 2 is of the same type in the focal region of the named reflector 1
Strahlungserregern 3 angeordnet indem der Strahlungserreger 3.1 im Brennbereich des Reflektors 1 im Offsetmodus sowie der Strahlungserreger 3.2 in einer horizontalen Distanz al vom Strahlungserreger 3.1 positioniert wird, wobei die Distanz al=64mm für den Fall beträgt, daß die Antennenanordnung innerhalb der geographischen Begrenzungen 50 Grad nördlicher Breite und 62 Grad nördlicher Breite bzw. 10 Grad westlicher
Länge und 30 Grad östlicher Länge eingesetzt wird, sowie al=73mm für den Fall beträgt, daß die Antennenanordnung innerhalb der geographischen Begrenzungen 45 Grad nördlicher Breite und 55 Grad nördlicher Breite bzw. 10 Grad westlicher Länge und 30 Grad östlicher Länge verwendet wird. Die Strahlungserreger 3 werden jeweils aus einer passiven Strahlerkomponente 6 sowie einem aktiven Signalpfad 7 gebildet. Die passiven Strahlerkomponenten 6 werden als Hohlwellenleiterstrahler 8 mit den geometrischen Abmessungen sowie der Berandung gemäß der Figur 2 konfiguriert. Als Materialien werden bevorzugt Aluminium/Aluminium-Druckguß oder Messing/Messing-Druckguß oder Zink/Zink-Druckguß verwendet. Der Hohlwellenleiterstrahler 8 wird als rotationssymmetrische Rillenanordnung derart ausgeführt, daß ein erstes Rillensegment mit dem Durchmesser i8 sowie der Tiefe sl mit einem zweiten Rillensegment mit dem Durchmesser iβ sowie der Tiefe s2-s6 gekoppelt wird indem sich die beiden Rillensegmente mit dem Maß sl-s6 überlappen. Das zweite Rillensegment wird mit einem dritten Rillensegment der Tiefe s3-s7 sowie dem Durchmesser i4 überlappt wobei die Überlappungshöhe s2-s7 beträgt. Das dritte Rillensegment schließt ein Hohlwellenleitersegment mit dem Durchmesser il sowie der Lange s4-s8 ein, wobei die Überlappungshöhe zwischen dem dritten Rillensegment und dem Hohlwellenleitersegment s3-s8 beträgt. Die Rillenbreite des dritten Rillensegmentes beträgt (i4-i3)/2 und erweitert sich in einer Höhe s9 gemessen von der Strahlereintrittsfläche auf den Wert (i4-i2)/2. Das Hohlwellenleitersegment mit dem Durchmesser il wird axial mittels eines Hohlwellenleitersegments der geometrischen Länge s5-s4 sowie mit dem Durchmesser 2rl verlängert. Das erste und zweite Rillensegment werden in einer radialen Distanz (i7-i6)/2 voneinander überlappt; das zweite und dritte Rillensegment werden in einer radialen Distanz (i5- i4)/2 voneinander überlappt. Das dritte Rillensegment sowie das anschließende Hohlwellenleitersegment werden in einer radialen Distanz (i3-i2)/2 voneinander überlappt. Die Wellenauskopplung
o erfolgt über ein planares Anregungsnetzwerk 9 gemäß der Figur 4, wobei das Anregungsnetzwerk 9 derart ausgeführt ist, daß zwei orthogonale und elektromagnetisch entkoppelte Wellenpfade die getrennte Auskopplung linear horizontal bzw. linear vertikal polarisierter Feldkomponenten der in den Hohlwellenleiterstrahler einfallenden Wellenfelder gewährleisten. Wie in Figur 4 dargestellt, besteht das Anregungsnetzwerk 9 aus zwei in einer Ebene angeordneten Streifenleitern 10.1 mit der Längsabmessung zl und der Querabmessung z4 , sowie 10.2 mit der Längsabmessung z2 und der Querabmessung z3. Der Streifenleiter 10.2 wird in einem Winkel von 90 Grad gegenüber dem Streifenleiter 10.1 eingekoppelt, wobei der Streifenleiter 10.1 die parallele Achsenverlängerung des Triplate-Wellenleiters 14.1 der Längsahmessung x3 sowie der Querabmessung x4 bildet. Ferner besteht das Anregungsnetzwerk 9 aus einer leitfähigen Fläche 11 quadratischer Berandung mit der Kantenlänge pl entsprechend den in Figur 4 und der angehängten Bemassungsliste angegebenen Abmessungen, wobei der Streifenleiter 10.1 in Kantenmitte auf eine zweier benachbarter und zueinander senkrecht verlaufender Kanten der leitfähigen Fläche 11 getrennt durch einen Spalt der Spaltbreite pβ gemäß der Darstellung 4, auf die leitfähige Fläche 11 führend angeordnet wird, und der Streifenleiter 10.2 mittig auf die andere der zwei benachbarten und zueinander senkrecht verlaufenden Kanten der leitfähigen Fläche 11 getrennt durch einen Spalt der Spaltbreite p5 auf die leitfähige Fläche 11 führend angeordnet wird. Durch die entsprechende Anpassung wird gewährleistet, daß bei jedem Strahlungserreger 3 zwei räumlich orthogonal und linear polarisierte Wellenfelder in der Signatur der H1:L-Welle ausgekoppelt werden. Das gekoppelte System aus Hohlwellenleiterstrahler 8 und Anregungsnetzwerk 9 ist in dem aufgeführten Ausführungsbeispiel für den Spektralbereich 10.70 GHz und 12.75 GHz bemessen.
Außerhalb des Hohlwellenraumes des Hohlwellenleitersegmentes 13 mit dem Innenradius rl des Hohlwellenleiterstrahlers 8 werden die beiden Streifenleiter 10.1 bzw. 10.2 jeweils galvanisch mit dem Mikrostreifen des unsymmetrischen Triplate-Wellenleiters 14 gekoppelte, wobei die Länge des Triplate-Wellenleiters 14.1 identisch der Ausdehnung der leitfähigen Schirmung zuzüglich der Länge x2 ist und damit die Längsabmessung x3 sowie die Querabmessung x4 aufweist und die Länge des Triplate- Wellenleiters 14.2 die Abmessung x5 sowie die Querabmessung y6 beträgt. Hierbei entspricht die Länge des Triplate- Wellenleiters der Ausdehnung der leitfähigen Schirmung zuzüglich der axialen Länge x2. Die Leiterlänge x2 bildet somit die axiale Verlängerung des Mikrostreifens des Triplate- Wellenleiters 14.1 in den Hohlwellenleiterraum mit dem Innenradius rl bzw. die Leiterlänge xl die axiale Verlängerung des Mikrostreifens des Triplate-Wellenleiters 14.2 in den Hohlwellenleiterraum mit dem Innenradius rl . Die leitfähige Schirmung des Triplate-Wellenleiters 14.1 wird gemäß der Figur 3 als leitfähige Berandung der Breite k2 in einer Höhe m5 über dem Mikrostreifen des Triplate-Wellenleiters ausgeführt. Die leitfähige Schirmung des Triplate-Wellenleiters 14.2 wird gemäß der Darstellung 3 als leitfähige Berandung der Breite k2 in einer Höhe m5 über dem Mikrostreifen des Triplate-Wellenleiters ausgeführt. Mittels Microstrip-Wellenleiter (15) erfolgt gemäß der Darstellung 4 die Kopplung zwischen dem Triplate- Wellenleiter 14 und dem aktiven Signalpfad 7. Hierbei schließt sich der Microstrip-Wellenleiter 15.1 mit der Querabmessung h3 axial an den Triplate-Wellenleiter 14.1 und der Microstrip- Wellenleiter 15.2 mit der Querabmessung h7 axial an den Triplate-Wellenleiter 14.2 an. Die Signalpfade 14.1, 15.1, 14.2 und 15.2 werden durch definierte leitfähige Flächen gemäß der Figur 4 die mittels Durchkontaktierung mit der ganzflächig und unterseitig durch den dielektrischen Basisträger TLY2 galvanisch voneinander getrennten angeordneten leitfähigen Masseflache verbunden werden, kopplungsseitig getrennt, indem
im Abstand h2 vom Microstrip-Wellenleiter 15.1 ein leitfähigerRadiation exciters 3 are arranged by positioning the radiation exciter 3.1 in the focal region of the reflector 1 in offset mode and the radiation exciter 3.2 at a horizontal distance al from the radiation exciter 3.1, the distance al = 64mm in the event that the antenna arrangement within the geographical limits is 50 degrees north Latitude and 62 degrees north latitude and 10 degrees west Longitude and 30 degrees east longitude is used, as well as al = 73mm in the event that the antenna arrangement is used within the geographical limits of 45 degrees north latitude and 55 degrees north latitude or 10 degrees west longitude and 30 degrees east longitude. The radiation exciters 3 are each formed from a passive radiator component 6 and an active signal path 7. The passive radiator components 6 are configured as hollow waveguide radiators 8 with the geometric dimensions and the border according to FIG. 2. Aluminum / aluminum die casting or brass / brass die casting or zinc / zinc die casting are preferably used as materials. The hollow waveguide radiator 8 is designed as a rotationally symmetrical groove arrangement such that a first groove segment with the diameter i8 and the depth sl is coupled to a second groove segment with the diameter iβ and the depth s2-s6 by the two groove segments overlapping with the dimension sl-s6 . The second groove segment is overlapped with a third groove segment of depth s3-s7 and diameter i4, the overlap height being s2-s7. The third grooved segment includes a hollow waveguide segment with the diameter il and the length s4-s8, the overlap height between the third grooved segment and the hollow waveguide segment being s3-s8. The groove width of the third groove segment is (i4-i3) / 2 and, measured at a height s9, extends from the radiator entry surface to the value (i4-i2) / 2. The hollow waveguide segment with the diameter il is extended axially by means of a hollow waveguide segment with the geometric length s5-s4 and with the diameter 2rl. The first and second groove segments are overlapped at a radial distance (i7-i6) / 2 from each other; the second and third groove segments are overlapped at a radial distance (i5-i4) / 2 from each other. The third groove segment and the subsequent hollow waveguide segment are overlapped at a radial distance (i3-i2) / 2 from each other. The shaft coupling o takes place via a planar excitation network 9 according to FIG. 4, the excitation network 9 being designed in such a way that two orthogonal and electromagnetically decoupled wave paths ensure the separate decoupling of linearly horizontally or linearly vertically polarized field components of the wave fields incident in the waveguide radiator. As shown in FIG. 4, the excitation network 9 consists of two strip conductors 10.1 arranged in one plane with the longitudinal dimension z1 and the transverse dimension z4, and 10.2 with the longitudinal dimension z2 and the transverse dimension z3. The stripline 10.2 is coupled in at an angle of 90 degrees with respect to the stripline 10.1, the stripline 10.1 forming the parallel axis extension of the triplate waveguide 14.1 of the longitudinal dimension x3 and the transverse dimension x4. Furthermore, the excitation network 9 consists of a conductive surface 11 with a square edge with the edge length p 1 corresponding to the dimensions indicated in FIG. 4 and the attached dimension list, the strip conductor 10.1 being separated in the middle of the edge by one of two adjacent and mutually perpendicular edges of the conductive surface 11 Gap of the gap width pβ according to the illustration 4, is arranged leading to the conductive surface 11, and the strip conductor 10.2 is centered on the other of the two adjacent and mutually perpendicular edges of the conductive surface 11 separated by a gap of the gap width p5 on the conductive surface 11 is placed in a leading position. The corresponding adaptation ensures that two spatially orthogonal and linearly polarized wave fields are coupled out in the signature of the H 1: L wave for each radiation exciter 3. The coupled system of waveguide radiator 8 and excitation network 9 is dimensioned in the exemplary embodiment listed for the spectral range 10.70 GHz and 12.75 GHz. Outside the hollow space of the hollow waveguide segment 13 with the inner radius rl of the hollow waveguide radiator 8, the two strip conductors 10.1 and 10.2 are each galvanically coupled to the microstrip of the asymmetrical triplate waveguide 14, the length of the triplate waveguide 14.1 being identical to the extension of the conductive shield plus Length is x2 and thus has the longitudinal dimension x3 and the transverse dimension x4 and the length of the triplate waveguide 14.2 is the dimension x5 and the transverse dimension y6. The length of the triplate waveguide corresponds to the extension of the conductive shield plus the axial length x2. The conductor length x2 thus forms the axial extension of the microstrip of the triplate waveguide 14.1 into the hollow waveguide space with the inner radius rl or the conductor length xl forms the axial extension of the microstrip of the triplate waveguide 14.2 into the hollow waveguide space with the inner radius rl. According to FIG. 3, the conductive shielding of the triplate waveguide 14.1 is implemented as a conductive border of width k2 at a height m5 above the microstrip of the triplate waveguide. According to FIG. 3, the conductive shielding of the triplate waveguide 14.2 is implemented as a conductive border of width k2 at a height m5 above the microstrip of the triplate waveguide. 4, the coupling between the triplate waveguide 14 and the active signal path 7 takes place by means of microstrip waveguide (15). Here, the microstrip waveguide 15.1 with the transverse dimension h3 axially connects to the triplate waveguide 14.1 and the microstrip waveguide 15.2 with the transverse dimension h7 axially on the triplate waveguide 14.2. The signal paths 14.1, 15.1, 14.2 and 15.2 are separated on the coupling side by defined conductive areas according to FIG. 4, which are connected by means of plated-through holes to the conductive ground plane which is galvanically separated from one another on the entire surface and on the underside by the dielectric base carrier TLY2 at a distance h2 from the microstrip waveguide 15.1 a conductive one
Streifen 19.1 der Streifenbreite hl parallel zum Pfad 14.1,Strips 19.1 of strip width hl parallel to path 14.1,
15.1 geführt wird und im Abstand h8 parallel zum Pfad 14.2,15.1 is guided and at a distance h8 parallel to path 14.2,
15.2 ein leitfähiger Streifen 19.2 der Streifenbreite h9 geführt wird. Zwischen den beiden Leiterzügen der bezeichneten Signalpfade 14.1, 15.1 und 14.2, 15.2 wird eine leitfähige Fläche 19.3 mit den Abmessungen h5 , yl , y2 , y3 sowie rl gemäß der Figur 4 angeordnet, die mittels Durchkontaktlerung mit der ganzflächig und unterseitig, durch den dielektrischen Basistrager TLY-2 galvanisch voneinander getrennten angeordneten leitfähigen Massefläche verbunden wird.15.2 a conductive strip 19.2 of strip width h9 is guided. Between the two conductor lines of the designated signal paths 14.1, 15.1 and 14.2, 15.2, a conductive surface 19.3 with the dimensions h5, yl, y2, y3 and rl according to FIG. 4 is arranged, which by means of through-contact with the entire surface and underside, through the dielectric base support TLY-2 galvanically separated arranged conductive ground surface is connected.
Ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel zeigt die Figur 4a. Hier werden die Signalpfade 14.1, 15.1 und 14.2, 15.2 durch definierte leitfähige Flächen 19.1, 19.2, die mittels Durchkontaktlerung mit der unterseitig, durch den dielektrischen Basisträger TLY2 galvanisch voneinander getrennten, angeordneten leitfähigen Masseflache verbunden werden, kopplungsseitig getrennt, indem im Abstand h2 ' vom Triplate-Wellenleiter 14.1 ein leitfähiger Streifen der Streifenbreite hl' parallel zum Pfad 14.1, 15.1 geführt wird und im Abstand h8 ' vom Triplate-Wellenleiter 14.2 parallel zum Pfad 14.2, 15.2 em leitfähiger Streifen der Streifenbreite h9 y geführt wird, wobei die beiden geradlinig angeordneten leitfähigen Streifen entlang der leitfähigen Hohlwellenleitersegmentberandung kreisförmig mit dem Innenradius rl ' sowie dem Außenradius r7 weitergeführt bzw. miteinander verbunden werden, indem der kreisförmig verlaufende leitfähige Abschnitt gleichfalls mittels Durchkontak lerung mit der unterhalb des dielektrischen Basisträgers angeordneten und hohlwellenleiterseitig kreisförmig durch die radial mit dem Radius rl * verlaufende Innenkante des Hohlwellenleitersegmentes begrenzten Massefläche leitfähig verbunden wird und gemäß der Darstellung 4 den leitfähigen und mittels Durchkontaktierung mit der leitfähigen Massefläche verbundenen Berandungsabschnitt 19.1 sowie das leitfähige Kopplungssegment zwischen dem
Hohlwellenleitersegment 13 und dem Hohlwellenleiterstrahler 8 bilden. Zwischen den beiden Leiterzügen der bezeichneten Signalpfade 14.1, 15.1 und 14.2, 15.2 wird eine leitfähige Fläche mit der Streifenbreite h5 ' sowie rl ' gemäß der Darstellung angeordnet, die mittels Durchkontaktierung mit der ganzflächig und unterseitig, durch den dielektrischen Basisträger TLY-2 galvanisch voneinander getrennten, angeordneten leitfähigen Massefläche verbunden wird.Another possible exemplary embodiment is shown in FIG. 4a. Here, the signal paths 14.1, 15.1 and 14.2, 15.2 are separated on the coupling side by defined conductive surfaces 19.1, 19.2, which are connected by means of through-plating to the conductive ground plane, which is galvanically separated from one another on the underside by the dielectric base carrier TLY2, by a distance h2 'from the Triplate waveguide 14.1 a conductive strip of strip width hl 'is guided parallel to path 14.1, 15.1 and at a distance h8' from triplate waveguide 14.2 parallel to path 14.2, 15.2 an conductive strip of strip width h9 y is guided, the two being arranged in a straight line Conductive strips along the conductive hollow waveguide segment boundary are continued in a circle with the inner radius rl 'and the outer radius r7 or are connected to one another by the circularly running conductive section likewise being arranged by means of through-contacting with the one below the dielectric base carrier and the waveguide side is connected in a circular manner by the inner surface of the hollow waveguide segment which is radially limited by the radius rl * and, according to the illustration 4, the conductive edge section 19.1 connected by means of plated-through holes to the conductive ground surface and the conductive coupling segment between the Form waveguide segment 13 and the waveguide radiator 8. Between the two conductor lines of the designated signal paths 14.1, 15.1 and 14.2, 15.2, a conductive surface with the stripe width h5 'and rl' is arranged according to the illustration, which is galvanically separated from one another by through-contacting the entire surface and underside by the dielectric base carrier TLY-2 , arranged conductive ground surface is connected.
Innerhalb der Begrenzungslinien 20.1, 20.2 erfolgt die Ausstanzung des dielektrischen Basisträgers TLY, so daß das außerhalb der Begrenzungslinien 20 resultierende dielektrische Trägersegment innerhalb des Hohlwellenleiterprofils als Träger der Mikrostreifen 10.1 und 10.2 sowie der leitfähigen Fläche 11 strukturiert wird.The dielectric base carrier TLY is punched out within the boundary lines 20.1, 20.2, so that the dielectric carrier segment resulting outside the boundary lines 20 is structured within the hollow waveguide profile as the carrier of the microstrips 10.1 and 10.2 and of the conductive surface 11.
Die Art und Weise der mechanischen Zusammenführung der Komponenten der Figuren 2 bis 4 ist in der Figur 8 verdeutlicht .The manner in which the components of FIGS. 2 to 4 are brought together mechanically is illustrated in FIG. 8.
Gemäß der Figur 5 besteht der aktive Signalpfad 7 aus den Eingangssignalverstärkerstufen 16.1, 16.2, 16.3 und 16.4, sowie der polarisationsselektierenden Steuerschaltung 17. Der Signalpfad 7 bildet das schaltbare Kopplungsglied zwischen den Strahlungserregern 3 und dem Konvertermodul 5, welcher den Low- Noise-Konverter 21 beinhaltet. Mittels des Umschalters 23 des Low-Noise-Konverters 21 wird der jeweilige Eingang 22 des Low- Noise-Konverters 21 aktiviert, wodurch die Ansteuerung des an diesen Eingang 22 angeschlossen Strahlungserreger 3.1 oder 3.2 erfolgt. Die Ansteuerung des Umschalters 23 wird über ein bevorzugt vom Satellitenreceiver extern erzeugtes 0V/10V- oder 0V/12V-Signal vorgenommen. Die Polarisationssteuerung erfolgt mittels eines ebenfalls bevorzugt extern generierten 14V/18V- Schaltsignals .
Die dielektrische Basis der Streifenleiter 10, Triplate- Wellenleiter 14, Microstrip-Wellenleiter 15, sowie des aktiven Signalpfades 7 wird mittels einer PTFE-Komposition der Dielektrizitätszahl von 2.2 vorzugsweise TLY-2 der Basishöhe von 0.79mm gebildet.According to FIG. 5, the active signal path 7 consists of the input signal amplifier stages 16.1, 16.2, 16.3 and 16.4, and the polarization-selecting control circuit 17. The signal path 7 forms the switchable coupling element between the radiation exciters 3 and the converter module 5, which is the low-noise converter 21 includes. The respective input 22 of the low-noise converter 21 is activated by means of the switch 23 of the low-noise converter 21, as a result of which the radiation exciter 3.1 or 3.2 connected to this input 22 is activated. The switch 23 is activated via a 0V / 10V or 0V / 12V signal, which is preferably generated externally by the satellite receiver. The polarization control takes place by means of a likewise preferably generated 14V / 18V switching signal. The dielectric base of the stripline 10, triplate waveguide 14, microstrip waveguide 15 and the active signal path 7 is formed by means of a PTFE composition with a dielectric constant of 2.2, preferably TLY-2, with a base height of 0.79mm.
Sowohl die n Strahlungserreger 3, die Hohlwellenleitersegmente 13 der zellenförmig positionierten n=2 Strahlungserreger 3, als auch die Komponenten des aktiven Signalpfades 7 werden gemäß der Figur 6 mittels der Komponentenaufnahme 18 mechanisch definiert zueinander angeordnet, wobei für dieBoth the n radiation exciter 3, the hollow waveguide segments 13 of the n = 2 radiation exciter 3 positioned in a cell, and the components of the active signal path 7 are arranged in a mechanically defined manner according to FIG
Komponentenaufnahme 18 eine Trägerplatte ist, die bevorzugt aus Aluminium/Aluminium-Druckguß, Messing/Messing-Druckguß oder Zink/Zink-Druckguß besteht.
Component receptacle 18 is a carrier plate, which preferably consists of aluminum / aluminum die casting, brass / brass die casting or zinc / zinc die casting.
Bezuσszeichenliatβ ;Bezuσszeichenliatβ;
1 parabolischer Reflektor1 parabolic reflector
2 Strahlermodul2 radiator module
3 Strahlungserreger3 radiation exciters
4 Kopplungskomponenten4 coupling components
5 Konvertermodul incl . Low-Noise-Konverter5 converter module incl. Low noise converter
6 Strahlerkomponenten6 spotlight components
7 aktiver Signalpfad7 active signal path
8 Hohlwellenstrahler8 hollow wave emitters
9 Kopplungsnetzwerk9 coupling network
10.1 Mikrostreifenleiter10.1 microstrip line
10.2 Mikrostreifenleiter10.2 Microstrip line
11 quadratische leitfähige Fläche (Resonator)11 square conductive surface (resonator)
12 Spalt zwischen Mikrostreifenleiter 10 und Fläche 1112 gap between microstrip line 10 and surface 11
13 Hohlwellenleitersegmente13 waveguide segments
14 Triplate-Wellenleiter14 triplate waveguides
15 Microstrip-Wellenleiter 16.1 bis 16.4 Eingangssignalverstärkerstufen15 microstrip waveguides 16.1 to 16.4 input signal amplifier stages
17 selektive SteuerSchaltung17 selective control circuit
18 Komponentenaufnahme (Trägerplatte) 19.1 bis 19.3 Mittels Durchkontaktierungen mit der Massefläche in Verbindung stehende leitende Flächen 20 Steuereinheit18 Component receptacle (carrier plate) 19.1 to 19.3. Conductive surfaces which are connected to the ground surface by vias 20 Control unit
21 Low-Noise-Konverter21 low-noise converters
22 Eingänge des Low-Noise-Konverters 23 Umschalter22 inputs of the low-noise converter 23 switchers
24 Mischer24 mixers
25 „local oscillator" (LO)25 "local oscillator" (LO)
26 Signal und/oder Steuerleitung 27 Satellitenreceivereinheit
Abmessungen:26 signal and / or control line 27 satellite receiver unit Dimensions:
Bezeichnung Maßanp; Bezeichn une Maßangabe in mm al 64,00 m4 7,00 a2 100,00 m5 2,00 a3 26,00 pi 5,00 a4 8,00 p2 5,00 a5 38,00 p3 3,00 a6 14,00 p4 3,00 bl 26,00 P5 1 ,70 b2 16,00 p6 1,70 cl 16,50 qi 22,50 c2 5,00 q2 14,00 c3 1,00 q 40,00 c4 75,00 q4 M3 el 22,00 rl 8,10 e2 8,00 rl' 8,90 e3 M2 r2 1 1 ,75 e4 3,00 r3 18,20 e5 d3,2 r4 Preßkante 0,5x0,05 π 104,00 r5 25,00 n 80,00 r6 M3,3 tief n 73,00 r7 10,90 f4 125,00 r8 8,00 f5 47,11 sl 13,25 f6 28,26 s2 21,25 f7 18,00 s3 30,25 8 12,00 s4 33,50 f9 61 ,00 s5 37,00 hl 2,00 s6 8,00 h2 2,331 s7 16,00 h3 2,338 s8 23,75 h4 4,081 s9 25,75 h5 2,50 tl Dicke 2,00 h6 4,08 t2 14,00 h7 2,338 t3 6,20 h8 2,331 t4 2,10 h9 2,00 xl 0,75 hl' 2,00 x2 0,75 h2' 2,55 x3 3,60 h3' 1,90 x4 1,90 h4' 2,55 x5 15,78 h5' 6,00 x6 3,80 h6' 2,55 x7 3,80 h7 1,90 x8 6,60 h8' 2,55 x9 6,60 h9' 2,00 yi 6,00 il 22,40 y2 7,31 ι2 24,40 y3 2,51 ι3 26,40 y4 2,00 ι4 32,80 y5 2,55 ι5 34,80 y6 1,90Designation measure; Describe a dimension in mm al 64.00 m4 7.00 a2 100.00 m5 2.00 a3 26.00 pi 5.00 a4 8.00 p2 5.00 a5 38.00 p3 3.00 a6 14.00 p4 3.00 bl 26.00 P5 1.70 b2 16.00 p6 1.70 cl 16.50 qi 22.50 c2 5.00 q2 14.00 c3 1.00 q 40.00 c4 75.00 q4 M3 el 22.00 rl 8.10 e2 8.00 rl '8.90 e3 M2 r2 1 1.75 e4 3.00 r3 18.20 e5 d3.2 r4 press edge 0.5x0.05 π 104.00 r5 25.00 n 80.00 r6 M3.3 deep n 73.00 r7 10.90 f4 125.00 r8 8.00 f5 47.11 sl 13.25 f6 28.26 s2 21.25 f7 18.00 s3 30.25 8 12.00 s4 33.50 f9 61.00 s5 37.00 hl 2.00 s6 8.00 h2 2.331 s7 16.00 h3 2.338 s8 23.75 h4 4.081 s9 25.75 h5 2.50 tl thickness 2.00 h6 4.08 t2 14.00 h7 2.338 t3 6.20 h8 2,331 t4 2.10 h9 2.00 xl 0.75 hl '2.00 x2 0.75 h2' 2.55 x3 3.60 h3 '1, 90 x4 1.90 h4 '2.55 x5 15.78 h5' 6.00 x6 3.80 h6 '2.55 x7 3.80 h7 1.90 x8 6.60 h8' 2.55 x9 6.60 h9 '2.00 yi 6.00 il 22.40 y2 7.31 ι2 24.40 y3 2.51 ι3 26.40 y4 2.00 ι4 32.80 y5 2.55 ι5 34.80 y6 1.90
16 40,20 y7 11,00 ι7 42,20 zl 3,95 lδ 48,00 z2 3,95 kl 13,00 z3 0,80 k2 7,00 z4 0,80 k3 7,00 z5 R7.00 k4 R3,50 z6 R3,67 ml 0,75 m2 1,00 m3 6,50
16 40.20 y7 11.00 ι7 42.20 zl 3.95 lδ 48.00 z2 3.95 kl 13.00 z3 0.80 k2 7.00 z4 0.80 k3 7.00 z5 R7.00 k4 R3 , 50 z6 R3.67 ml 0.75 m2 1.00 m3 6.50