Reflektorantenne und Verfahren zum Herstellen eines Subreflektors

Abstract

 Reflektorantenne mit einem Hauptreflektor, vor dem in Richtung einfallender Strahlen ein mit einer reflektierenden Fläche versehener Subreflektor drehbar angeordnet ist. Der Subreflektor weist eine in Richtung einer Hauptachse des Hauptreflektors verlaufende Zylinderachse auf, auf der der Subreflektor mit einer hohen Drehzahl von etwa 1500 bis etwa 3500 U/min. drehbar gelagert ist. In dem Verfahren zum Herstellen des Reflektors werden zwei im Wesentlichen zylindrische Teilstücke aus einer nicht reflektierenden Masse hergestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Reflektorantenne mit einem Hauptreflektor, vor dem in Richtung einfallender Strahlen ein mit einer reflektierenden Fläche versehener Subreflektor drehbar angeordnet ist.

[0002] Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Subreflektors für eine Reflektorantenne.

[0003] Mit Hilfe einer Reflektorantenne werden von einer Strahlenquelle stammende Strahlen, beispielsweise Strahlen eines Satelliten, empfangen und zum Zwecke der Verstärkung weitergeleitet. Zu diesem Zwecke ist ein Hauptreflektor vorgesehen, auf den die Straheln auftreffen und reflektiert werden. Die reflektierten Strahlen treffen sodann auf einen Subreflektor, der etwa im Brennpunkt der als Schüssel ausgebildeten Hauptantenne ausgebildet ist. Der Subreflektor besitzt seinerseits eine dem Hauptreflektor zugewandte reflektierende Schicht, die die vom Hauptreflektor reflektierten Strahlen ihrerseits in Richtung auf einen im Zentrum des Hauptreflektors angeordneten Aufnehmer umlenkt. Um dem Subreflektor einen möglichst großen Querschnitt zu verschaffen, ist dieser drehbar im Brennpunkt des Hauptreflektors angeordnet. Dabei kommen Drehzahlen im Bereich zwischen 200 und 400 U/min in Betracht. Der Subreflektor ist exzentrisch zu einer durch einen Mittelpunkt des Hauptreflektors verlaufenden Achse auf einer Drehachse gelagert. Auf diese Weise tastet er den Hauptreflektor in einem Bereich ab, der sich konisch vom Subreflektor in Richtung auf den Hauptreflektor öffnet.

[0004] Dieser exzentrisch gelagerte Subreflektor erzeugt unerwünschte Schwingungen, die sich in der Halterung des Subreflektors als Vibrationen bemerkbar machen. Aufgrund dieser Vibrationen werden die empfangenen Signale verfälscht. Aus dem Stand der Technik ist eine Lösung bekannt, bei der ein um seinen Schwerpunkt rotierender Subreflektor auf einer Drehachse angeordnet ist, die sich im wesentlichen in Richtung der Achse des Hauptreflektors erstreckt. Jedoch verläuft die Achse des Subreflektors nicht in Richtung der Achse des Hauptreflektors, so daß auch durch die Abweichung ein Vibrationseffekt in der Halterung des Subreflektors erzeugt wird. Dieser Vibrationseffekt soll jedoch im Rahmen der vom Subreflektor eingehaltenen Drehzahlen die Stärke der empfangenen Signale nur wenig beeinträchtigen.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Reflektorantenne der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß das Entstehen eines Vibrationseffektes verhindert wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Subreflektor eine in Richtung einer Hauptachse des Hauptreflektors verlaufende Achse aufweist, auf der der Subreflektor mit einer hohen Drehzahl von etwa 1500 bis 3500 U/min drehbar gelagert ist.

[0007] Durch diese Maßnahme wird der Hauptreflektor vom Subreflektor in schneller Folge abgetastet, so daß auf diese Weise eine Vielzahl von Strahlen vom Subreflektor empfangen und in Richtung auf den Aufnehmer reflektiert werden. Dadurch wird ein starkes Signal in einer dem Hauptreflektor nachfolgenden Schaltung erzeugt. Obgleich die Drehachse in Richtung der Achse des Hauptreflektors ausgerichtet ist, wird eine große Anzahl von Strahlen auf der hyperbolischen Reflektorfläche des Reflektors in Richtung auf den Aufnehmer reflektiert.

[0008] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Subreflektor auf seiner Achse frei von Vibrationen gelagert. Dazu muß für eine sehr exakte Lagerung des Subreflektors auf der Achse gesorgt werden und andererseits dem Subreflektor eine Ausbildung gegeben werden, die auch bei hohen Drehzahlen keine Schwingungen in der Lagerung erzeugt.

[0009] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Subreflektor als ein Drehkörper ausgebildet, der frei von Unwuchten ist. Eine derartige Ausbildung bedarf einer sehr sorgfältigen konstruktiven Lösung, da die reflektierenden Flächen der Forderung genügen müssen, die auftretenden Strahlen möglichst vollständig in Richtung auf den Aufnehmer zu reflektieren. Da diese Forderung primär die Gestaltung des Reflektors beeinflußt, müssen zur Erfüllung der weitergehenden Forderung, den Subreflektor auch bei hohen Drehzahlen vibrationsfrei zu lagern, erhebliche konstruktive Anstrengungen unternommen werden.

[0010] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Drehkörper aus einer Strahlen nicht reflektierenden Masse, in die eine reflektierende Fläche eingebettet ist. Durch die nicht reflektierende Masse erhält der Drehkörper eine kompakte Ausbildung, die auch bei hohen Drehzahlen eine vibrationsfreie Drehung ermöglicht.

[0011] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Masse in Form eines Zylinders geformt, der aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen das eine an seinem dem anderen zugewandten Ende die reflektierende Fläche aufweist, in die das Ende des anderen Teils formflüssig hineinpaßt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die reflektierende Fläche auch bei hohen Drehzahlen keine Eigenbewegungen, beispielsweise durch Flattern erzeugt. Sie ist einerseits fest mit der nichtreflektierenden Masse verbunden, und andererseits wird sie auch von dem anderen Teil im Sinne der Ausbildung eines festen Drehkörpers beaufschlagt.

[0012] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Ausbildung der reflektierenden Fläche eine reflektierende Schicht auf die nichtreflektierende Masse aufgebracht. Diese Schicht haftet fest auf der nichtreflektierenden Masse, so daß sie auch bei hohen Drehzahlen keine gegenüber der Masse eigenständigen Bewegungen, beispielsweise Flatterbewegungen durchführen kann.

[0013] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die reflektierende Schicht aus einer Aluminiumschicht, die fest mit der Masse verbunden ist. Diese Verbindung kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht werden, daß die Aluminiumschicht auf die nicht reflektierende Masse aufgedampft ist.

[0014] Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

[0015] In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1:

eine räumliche Darstellung der wesentlichen Teile einer Reflektorantenne,

Figur 2:

eine Seitenansicht eines eine reflektierende Schicht tragenden Teils einer Reflektorantenne,

Figur 3:

eine Seitenansicht eines die reflektierende Schicht aufnehmenden zweiten Teils einer Reflektorantenne,

Figur 4:

eine Grundfläche des in Figur 3 dargestellten Teils,

Figur 5:

eine Grundfläche des in Figur 2 dargestellten Teils und

Figur 6:

eine Seitenansicht eines aus den beiden Teilen der Figuren 2 und 3 zusammengesetzten Subreflektors mit einem ihn antreibenden Motor.

[0016] Eine Reflektorantenne besteht im wesentlichen aus einem Hauptreflektor (1), einem Subreflektor (2), einem den Subreflektor (2) antreibenden Motor (3), einem Aufnehmer (4) sowie einem aufgenommene Signale (5, 6) umwandelnden Detektor 5. Aus diesen können die im Detektor umgewandelten Signale über eine Ableitung (6) zur weiteren Bearbeitung abgeleitet werden.

[0017] Der Hauptreflektor (1) ist als eine im Wesentlichen mit einer parabolischen Innenfläche (7) versehene nicht rotierende Schüssel ausgebildet, die gegebenenfalls auf einem nicht dargestellten Gestell montiert ist, auf dem sie einem Strahlensender, beispielsweise einem Satelliten (8) hinsichtlich dessen jeweiliger Position gegenüber dem Hauptreflektor (1) nachführbar angeordnet ist.

[0018] In einem Brennpunkt (9) aller von dem Hauptreflektor (1) reflektierten Strahlen (10, 11) ist eine reflektierende Fläche (13) des Subreflektors (2) angeordnet. Diese reflektierende Fläche (13) ist mit einem ersten Teil (12) des Subreflektors fest verbunden. Dieser erste Teil (12) ist als Teil eines Zylinders (14) ausgebildet, der auf seiner der reflektierenden Fläche (13) abgewandten Begrenzung von einer kreisrunden Fläche (15) begrenzt ist.

[0019] Diesem ersten Teil (12) des Zylinders (14) entspricht ein zweiter Teil (16) des Subreflektors (2), der ebenfalls in Form eines Zylinders mit einer dem ersten Teil (12) abgewandten kreisrunden Fläche (17) ausgebildet ist. In diesem zweiten Teil (16) ist eine mit gestrichelten Linien dargestellte Ausnehmung (18) ausgebildet, die geeignet ist, die reflektierende Fläche (13) des ersten Teils (12) passend aufzunehmen. Die zusammengefügten Teile 12, 16 ergeben einen beidseits von kreisrunden Flächen (15, 17) begrenzten Zylinder (14). Das Material der beiden Teile (12, 16) reflektiert keine Kurzwellen. Lediglich die reflektierende Fläche (13) reflektiert die von dem Hauptreflektor (1) relfektierten Strahlen (11) in Richtung auf den Aufnahmer (4).

[0020] Zu diesem Zwecke ist die reflektierende Fläche (13) mit einer Beschichtung (19) versehen. Diese kann beispielsweise aus einem Farbanstrich oder aus einer Folie bestehen, die jeweils auf einer der kreisrunde Fläche (15) gegenüber angeordneten Trägerfläche (20) aufgetragen ist. Diese Trägerfläche (20) besitzt eine Ausbildung, die eine Reflektion der Strahlen (10, 11) in Richtung auf den Aufnahmer (4) begünstigt. Zu diesem Zwecke kann die Trägerfläche (20) beispielsweise eine hyperbolische Ausbildung besitzten. Dieser Trägerfläche (20) paßt sich die auf sie aufgebrachte Beschichtung (19) an, durch deren Aufbringung die Trägerfläche (20) zur reflektierenden Fläche (13) wird.

[0021] Entsprechend der reflektierenden Fläche (13) ist die Ausnehmung (18) als ein Paraboloid ausgebildet. Dieser ist so sorgfältigt gefertigt, daß die reflektierende Fläche (13) formschlüssig in die Ausnehmung (18) aufgenommen wird, so daß die beiden Teile (12, 16) durch Einfügen der reflektierenden Fläche (13) in die Ausnehmung (18) so fest miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch eine Verklebung, daß das eine Teil (12) auch bei Einwirkung von erheblichen Kräften nicht gegenüber dem anderen Teil (16) Bewegungen ausführt. So kann der gesamte Zylinder (14) mit großen Drehzahlen in Umdrehungen versetzt werden, ohne daß die beiden Teile (12, 16) voneinander unabhängige Bewegungen durchführen würden.

[0022] Der Zylinder (14) einschließlich des Motors (3) wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Konstruktion in Richtung auf die Strahlenquelle (8) vor dem Hauptreflektor (1) gelagert, so daß der Motor (3) über eine Antriebswelle ()21) den Zylinder (14) in Umdrehungen versetzen kann. Dabei wird die Anordnung des Zylinders (14) so getroffen, daß seine MIttelachse, um die sich der Zylinder (14) dreht, in Richtung einer sich durch den Hauptreflektor (1) erstreckenden Hauptachse (22) verläuft. In Richtung dieser Hauptachse (22) erstreckt sich auch eine Zylinderachse (23) des Zylinders (14), so daß sich in Richtung der Hauptachse (22) sowohl die Antriebswelle (21) als auch die Zylinderachse (23) erstreckt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß keine Abweichungen der Zylinderachse (23) von der Hauptachse (22) vorhanden sind, so daß mit einem sehr ruhigen Lauf des angetriebenen Zylinders (14) zu rechnen ist.

[0023] Darüberhinaus werden jedoch auch vom Zylinder (14) keine Unwuchten erzeugt, die zu einem unruhigen Lauf des Zylinders (14) führen könnten. Der Zylinder (14) besteht aus einem gleichmäßig verteilten Material mit einem im gesamten Bereich des Zylinders (14) gleichbleibenden spezifischen Gewicht. Dieses spezifische Gewicht besitzt auch die Beschichtung (19), die auf der Trägerfläche (20) angeordnet ist. Auf diese Weise ist dafür Sorge getragen, daß durch den Zylinder (14) keine Unwuchten in das gesamte rotierende Gebilde hineingetragen werden. Das aus dem Motor (3) und dem Subreflektor (2) bestehende rotierende Gebilde läuft daher auch bei hohen Drhezahlen vibrationsfrei. Die von dem Subreflektor (2) in Richtung auf den Aufnehmer (4) reflektierten Strahlen (10, 11) sorgen daher im Detektor (5) für Signale optimaler Stärke.

[0024] Die Herstellung des Subreflektors (2) geschieht in der Weise, daß zunächst die beiden Teile (12, 16) geformt werden, beispielsweise durch spanende Bearbeitung oder durch ein entsprechendes Gießverfahren. Dadurch ist gewährleistet, daß die Trägerfläche (20) gut und formschlüssig in die Ausnehmung (18) eingepaßt wird.

[0025] Sodann wird die Trägerfläche (20) mit der Beschichtung (19) versehen. Dabei kann je nach dem verwendeten Material die Beschichtung beispielsweise als ein Farbmittel aufgetragen werden, d.h. entweder auf die Trägerfläche (20) gespritzt oder mit einem Pinsel aufgetragen werden. Auf diese Weise entsteht die reflektierende Fläche (13), die anschließend in die Ausnehmung (18) des zweiten Teils (16) eingepaßt und mit dieser verbunden wird. Diese Verbindung kann mit Hilfe einer sehr dünnen Kleberschicht vorgenommen werden. Darüberhinaus wird darauf geachtet, daß auch der Kleber das spezifische Gewicht des nicht reflektierenden Materials einerseits und der Beschichtung (19) andererseits besitzt.

[0026] Sodann wird in der sich durch den Zylinder (14) erstreckenden Achse (23) eine Befestigung am ersten Teil (12) vorgesehen, mit der die Antriebswelle (21) des Motors (3) verbunden wird. Dabei können entsprechende Kupplungsstücke mit dem zweiten Teil (12) des Zylinders (14) verbunden werden.

Ansprüche

1. Reflektorantenne mit einem Hauptreflektor, vor dem in Richtung einfallender Strahlen ein mit einer reflektierenden Fläche versehener Subreflektor drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (2) eine in Richtung einer Hauptachse (22) des Hauptreflektors (1) verlaufende Zylinderachse (23) aufweist, auf der der Subreflektor (2) mit einer hohen Drehzahl von etwa 1500 bis etwa 3500 U/min drehbar gelagert ist.

2. Reflektorantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (2) auf der Zylinderachse (23) frei von Vibrationen gelagert ist.

3. Reflektorantenne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (2) als ein Drehkörper frei von Unwuchten ist.

4. Reflektorantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper aus einer Strahlen nicht reflektierenden Masse besteht, in die eine reflektierende Fläche (13) eingebettet ist.

5. Reflektorantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse in Form eines Zylinders (14) geformt ist, der aus zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen das eine an seinem dem anderen zugewandten Ende die reflektierende Fläche (13) aufweist, in die das Ende des anderen Teils (16) formschlüssig hineinpaßt.

6. Reflektorantenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche (13) einen hyperbolischen Querschnitt aufweist, die in eine parabolische Ausnehmung (18) des anderen Teils (16) hineinragt.

7. Reflektorantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der reflektierenden Fläche (13) eine reflektierende Beschichtung (19) auf die nicht reflektierte Masse aufgebracht ist.

8. Reflektorantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (13) aus einer Farbschicht besteht.

9. Reflektorantenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (13) aus einer Aluminiumschicht besteht.

10. Reflektorantenne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht auf die nicht reflektierende Masse aufgedampft ist.

11. Reflektorantenne nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (13) dasselbe spezifische Gewicht wie die nicht reflektierende Schicht besitzt.

12. Verfahren zum Herstellen eines Reflektors für eine Reflektorantenne, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen zylindrische Teilstücke (12, 16) aus einer nichtreflektierenden Masse hergestellt werden, von denen das eine einerseits von einer Kreisfläche (15) und andererseits von einer hyperbolischen Fläche begrenzt ist, die mit einer reflektierenden Beschichtung (19) beschichtet wird, und das andere einerseits von einer Kreisfläche (17) und andererseits von einer parabolischen Fläche begrenzt ist, in die die hyperbolische Fläche eingepaßt und mit der die hyperbolische Fläche fest verbunden wird.

Zeichnung