Reflektorantenne mit Stützen im Strahlengang

Abstract

 Die bogenförmig gekrümmten Stützen (₁) sind auf ihrer Reflexionsfläche jeweils mit einer Streustruktur (2) versehen, deren Abmessung in der Stützenebene konstant ist, während sie senkrecht zur Stützenebene einen regelmäßigen wellen-oder mäanderförmigen Verlauf aufweist Nach der Erfindung ausgebildete Stützen sind insbesondere zur Halterung des Subreflektors einer Cassegrain-Antenne mit tiefem Hauptrefiektor geeignet, z.B. bei einer Satellitenfunk--Bodenstationsantenne.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine einen parabolförmig oder angenähert parabolförmig ausgebildeten Reflektor aufweisende Antenne mit sich im Strahlengang befindenden, der Halterung eines Primärstrahlers oder eines Hilfsreflektors dienenden Stützen, die jeweils in einer durch ihre beiden Endpunkte und die Reflektorachse bestimmten Ebene (Stützenebene) bogenförmig gekrümmt sind.

[0002] In der Richt- und Satellitenfunktechnik werden vielfach rotationssymmetrisch ausgebildete Parabolreflektorantennen eingesetzt, deren Erreger oder Hilfsreflektoren von Stützen getragen werden. Diese Stützen liegen im Strahlengang der ausgesendeten oder empfangenen Wellen, so daß sie eine Sekundärstrahlung erzeugen, die neben einer Gewinnminderung ziemlich hohe Nebenzipfel in bestimmten Winkelbereichen des Antennendiagramms zur Folge hat. Diese Nebenzipfel stören bei Richt- und Satellitenfunkverbindungen benachbarte Funkstrecken und müssen daher niedrig gehalten werden. Die Höhe und Verteilung der Nebenzipfel im Strahlungsdiagramm von Cassegrain-Antennen, wie sie vornehmlich in rotationssymmetrischer Ausführung bei Erdefunkstellen für den Satellitenfunkdienst in Gebrauch sind, werden wesentlich von der Streustrahlung der Stützvorrichtung des Fangreflektors beeinflußt Durch eine besondere Ausgestaltung der Stützenstruktur ist es möglich, diese Streustrahlung zu reduzieren bzw. in Winkelbereiche umzuleiten, die bezüglich der Einhaltung der Nebenzipfelspezifikation nicht so kritisch sind.

[0003] Ein verhältnismäßig zufriedenstellendes Strahlungsdiagramm ergibt sich bereits dann, wenn der Querschnitt der gerade verlaufenden Stützen ellipsenähnlich verrundet ist Ein solcher Stützenaufbau ist aus dem Aufsatz von G.v.Trentini, K.P. Romeiser und W.Jatsch: "Dimensionierung und elektrische Eigenschaften der 25-m-Antenne der Erdefunkstelle Raisting für Nachricbtenverbindungen über Satelliten" aus der Zeitschrift "Frequenz", Band 19, 1965, Nr.12, Seiten 402-421, insbesondere Seite 412, bekannt

[0004] In letzter Zeit sind jedoch die Nebenzipfelspezifikationen in der Richt- und Satellitenfunktechnik erheblich verschärft worden, so daß die Stützenkonfiguration wieder zu einem kritischen Entwurfsparameter beim Aufbau der Parabolreflektorantennen geworden ist. Zum Beispiel in dem in "NTG-Fachberichte", Band 78 "Antennen 82", VDE-Verlag, Berlin und Offenbach, Seiten 86-90 abgedruckten Vortragsmanuskript "Maßnahmen zur Verminderung der Störwirkung von Erregerstützen bei Spiegelantennen" von H. Thielen, V.Hombach und W.Busse wird das Problem der Reduzierung der von Erregerstützen hervorgerufenen Nebenzipfel behandelt Physikalisch wird die einzelne Stütze als Linienquelle mit linearer Phasenverteilung im Nahfeld des Hauptreflektors angesehen. Die resultierende Strahlungsverteilung ergibt sich aus der Überlagerung des vom Hauptreflektor kommenden und des von der Stützenanordnung herrührenden Teilfeldes. Dabei ist angenommen, daß zwischen dem Hauptreflektor und den Stützen keine Wechselwirkung auftritt, d.h. der den Hauptreflektor erfassende Teil der Stützenstrahlung in seiner Wirkung vemachlässigbar ist Dies ist bei flach ausgebildeten Hauptreflektoren zwar näherungsweise zulässig, bei relativ tiefen Reflektoren ist jedoch zu vermuten, daß ein wesentlicher Teil der Stützenstreustrahlung wieder auf den Hauptreflektor trifft und dort die Oberflächenströme verändert Durch die starke Wechselwirkung zwischen beiden Strahlungsquellen ist daher dieser physikalischen Betrachtungsweise eine Grenze gesetzt.

[0005] Aufbauend auf diesem physikalischen Denkmodell sind bereits verschiedene Stützenanordnungen entwickelt worden. So ist z.B. aus DE-OS 30 47 964 eine Parabolreflektor-Antenne mit einem relativ flachen Hauptreflektor bekannt, bei der gerade verlaufende Stützen mit einer Vielfalt von Streustrukturen vorgesehen sind. Diese bekannte Antenne kann auch eine Cassegrain-Antenne sein, deren Fangreflektor mit den besonders ausgebildeten Stützen getragen wird. Soweit aus DE-OS 30 47 964 ersichtlich ist, werden zur Bildung der Streustrukturen Streukörper mit möglichst irregulärer Geometrie entlang der Stütze verwendet, wobei die entscheidende Abmessung jeweils in der Stützenebene liegt und variiert wird.

[0006] Aus der DE-OS 31 00 855 ist eine Parabolreflektorantenne bekannt, die bogenförmig gekrümmte Stützen zur Halterung eines Primärstrahlers oder eines Fangreflelctors bei einer Cassegrain-Antenne aufweist Auch durch eine solche bogenförmige Stützenausbildung läßt sich der lineare Phasenverlauf so ändern, daß die in Reflexionsrichtung und seitlich gestreute Strahlung in einen größeren Winkelbereich aufgeteilt wird. Aus der GB-Patentanmeldung 20 81 023 sind bei einer direkt gespeisten, flachen Parabolreflektorantenne gerade verlaufende Stützen bekannt. welche in der Stützenebene unregelmäßig sägezahnförmig verlaufende Blecte aufweisen, welche ebenfalls eine Verbesserung des Streustrahlverhaltens mit sich bringen.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, für einen parabofförmig oder angenähert parabolförmig ausgebildeten Reflektor aufweisende Antennen, insbesondere für Cassegrain-Antennen mit tief ausgebildetem Hauptreffektor, eine Stützen gestaltung zu schaffen, die ein noch günstigeres Streustrahlverhalten bei einfacher technischer Aufbaumöglichkeit aufweist

[0008] Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Antenne der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reflexionsflächen der Stützen jeweils mit einer Streustruktur versehen sind, deren Abmessung in der Stützenebene konstant ist, während sie senkrecht zur Stützenebene einen regelmläßigen wellen- oder mäanderförmigen Verlauf aufweist. Die Regelmäßigkeit der Streustruktur nach der Erfindung bietet außer dem elektrischen Vorteil, d.h. dem besseren Streustrahlverhalten, auch den mechanischen Vorteil, daß eine Zerlegung in viele identische Teilstrukturen möglich ist.

[0009] Die Streustrukturen lassen sich jeweils auf einem tragenden Teil der Stützen anbringen. Der tragende Teil der Stützen kann z.B. einen etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, so daß dann die Streustrukturen jeweils auf den inneren, die Reflexionsflächen der Stützen bildenden Flächen der tragenden Teile angebracht sind und diese abdecken.

[0010] Die nach der Erfindung ausgebildeten Streustrukturen können aus elektrisch leitendem Werkstoff, also z.B. Metall, bestehen, aber auch durch dielektrisches Material realisiert werden.

[0011] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, welches in drei Figuren dargestellt ist, erläutert

[0012] Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine gemäß der Erfindung ausgebildete Parabolreflektorantenne nach dem Cassegrain-Prinzip.

Fig. 2 die Querschnittsansicht einer in der Cassegrain-Antenne nach Fig. ₁ verwendeten Stütze,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer in der Cassegrain-Antenne nach Fig. 1 verwendeten Stütze.

[0013] In Fig. 1 ist in einer schematischen Seitendarstellung eine nach dem Cassegrain-Prinzip aufgebaute Reflektorantenne dargestellt, wie sie beispielsweise in der Satellitenfunktechnik häufig eingesetzt wird. Es handelt sich hierbei um eine rotationssymmetrisch aufgebaute Doppelspiegelantenne. Sie weist einen als Rillenhom ausgebildeten Primärstrahier 10 auf, dessen Phasenzentrum im Brennpunkt eines geformten Fangreflektors 9 liegt. Die vom Primärstrahler 10 ausgehende Strahlung wird am Fangreflektor 9 umgelenkt und auf einen näherungsweise als Rotationsparaboloid ausgebildeten Hauptreflektor 8 reflektiert, von dem aus die Abstrahlung in den freien Raum erfolgt. Der Fangreflektor 9 wird am Hauptreflektor 8 mittels eines Vierbeins aus bogenförmig gekrümmten Stützen 1 gehalten. Die Stützen 1 liegen im Strahlungsfeld des Hauptreflektors 8, der ein F/D-Verhältnis von etwa 0,25 aufweist. An den in der Stützebene gekrümmten Stützen 1 wird durch die vom Hauptreflektor 8 ausgehende ebene Welle eine Sekundärstrahlung angeregt, die sich in einer Erhöhung der Nebenzipfet in der Richtcharakteristik der Reflektor-Antenne auswirkt Zur Reduzierung der von den Stützen 1 erzeugten Streustrahlung bzw. zu deren Umleitung in Winkelbereiche, die bezüglich der Einhaltung der Nebenzipfetspezifikation unkritisch sind, sind auf den Stützen 1 Streustrukturen 2 angebracht, deren Aufbau im folgenden anhand der Figuren 2 und 3 erläutert wird.

[0014] In einer Querschnittsansicht bzw. in einer perspektivischen Ausschnittsansicht zeigen Fig. 2 und 3 den Aufbau einer Stütze 1 nach der Erfindung. Die Stütze 1 besteht aus einem etwa rechteckförmig ausgebildeten tragenden Teil 3 und aus einer auf der Reflexionsfläche ₄ des Teils 3 angebrachten Streustruktur 2 aus elektrisch leitendem oder aus dielektrischem Material. Die Abmessung der Streustruktur 2 in der Stützenebene, d.h. derjenigen Ebene, die durch die beiden Stützenendpunkte und die Hauptreflektorsymmetrieachse gegeben ist, ist über den gesamten Längsverlauf der Stütze 1 konstant Dagegen haben die Streustrukturen 2 senkrecht zur Stützenebene einen regelmäßigen wellenförmigen Verlauf. Die die Reflexionsfläche 4 des tragenden Teils 3 der Stütze 1 abdeckende Streustruktur 2 besteht z.B. aus zwei länglichen Blechteilen 5 und 6, die zum tragenden Teil 3 der Stütze ₁ hin einen Raum von etwa dreieckförmigem Querschnitt einschließen und an dem vom tragenden Teil 3 der Stütze 1 abgewandten Rändern miteinander verbunden sind. An diesen Rändern ergibt sich eine für beide Bleche 5 und 6 gemeinsam auslaufende, scharfe und wellenförmige Kante 7 mit einem konstanten senkrechten Abstand vom tragenden Teil 3 der Stütze 1.

[0015] Die Streustruktur 2 kann auch aus einem dielektrischen Vollmaterial bestehen, welches die gleiche Außenform wie die beiden Bleche 5 und 6 aufweist und auf dem tragenden Teil 3 der Stütze 1 befestigt ist

[0016] Aufgrund der Regelmäßigkeit des Wellenverlaufs der Streustrukturen 2 ergibt sich außer dem elektrischen Vorteil auch der mechanische Vorteil, daß eine solche Streustruktur 2 aus mehreren identischen Teilstrukturen zusammengesetzt werden kann.

Ansprüche

1. Einen parabolförmig oder angenähert parabolförmig ausgebildeten Reflektor aufweisende Parabolreflektorantenne mit sich im Strahlengang befindenden, der Halterung eines Primärstrahlers oder eines Hilfsreflektors dienenden Stützen, die jeweils in einer durch ihre beiden Endpunkte und die Reflektorachse bestimmten Ebene (Stützenebene) bogenförmig gekrümmt sind,
dadurch gekennzeichnet , daß die Reflexionsflächen der Stützen (1) jeweils mit einer Streustruktur (2) versehen sind, deren Abmessung in der Stützenebene konstant ist, während sie senkrecht zur Stützenebene einen regelmäßigen weilen- oder mäanderförmigen Verlauf aufweist.

2. Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrukturen (2) jeweils auf einem tragenden Teil (3) der Stützen (1) angebracht sind.

3. Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Teil (3) der Stützen (1) jeweils einen etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweist, und daß die Streustrukturen (2) jeweils auf den inneren, die Reflexionsflächen der Stützen bildenden Flächen (4) der tragenden Teile angebracht sind und diese abdecken.

4. Antenne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrukturen (2) jeweils aus zwei länglichen Blechteilen (5,6) bestehen, die zum tragenden Teil (3) der Stütze - (1) hin einen Raum von etwa dreieckförmigem Querschnitt einschließen und an dem vom tragenden Teil der Stütze abgewandten Rand miteinander verbunden sind, so daß sich dort eine für beide Bleche gemeinsam auslaufende, - scharfe und wellenförmige Kante (7) mit konstantem senkrechten Abstand vom tragenden Teil der Stütze ergibt

5. Antenne nach .einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet. daß die Streustrukturen (2) jeweils aus vorgefertigtem Formmaterial bestehen, das einen etwa dreieckförmigen Querschnitt aufweist und an der vom tragenden Teil (3) der Stütze (₁) abgewandten Seite mit einer scharf ausgebildeten und wellenförmig verlaufenden Kante mit konstantem senkrechten Abstand vom tragenden Teil der Stütze versehen ist.

6. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrukturen (2) aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehen.

7. Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrukturen (2) aus dielektrischem Material bestehen.

8. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrukturen (2) jeweils aus mehreren identischen Teilstrukturen zusammengesetzt sind.

9. Antenne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verwendung bei einer Cassegrain-Antenne mit einem tiefen Hauptreflektor (8), an dem die Stützen (1) zur Halterung des Fangreflektors (9) angebracht sind.

Zeichnung